2019届北京市大兴区高三第一次模拟考试物理试（解析版）

2018-2019学年度北京市大兴区高三第一次综合练习

物理试题

13．“国际热核聚变实验堆（ITER）计划”是目前全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一，ITER装置俗称“人造太阳”，该装置中发生的核反应可能是下列的                              （   ）

A．    B．

C．    D．

【答案】：A

【考点】：轻核聚变方程式

【解析】：“人造太阳”的原理采用的是轻核聚变。B选项是小居里夫妇发现同位素的方程，C选项是α衰变，D选项是重核裂变。因此本题答案选A。复习建议：熟练记住α衰变、β衰变、人工转变、重核裂变、轻核聚变这五种类型的核反应方程的特征，及其相应的常见核反应方程，能在选择题中识别它们，在计算题中书写配平。

14．如图所示，导热的气缸固定在平地面上，一个可自由移动的活塞把气体封闭在气缸中，气缸的内壁光滑。现用水平外力F作用于活塞杆，使活塞缓慢地向右移动，保持气缸内气体温度不变，则对于封闭气体                            （   ）

A．外界对气体做功

B．气体分子平均动能不变

C．气体压强保持不变

 D．单位体积内气体分子个数增加

【答案】：B

【考点】：气缸动力学问题中的功能、压强的判断

【解析】：水平外力作用在活塞上，向右移动，气体的体积增大。此过程中，气体对外界做功，A选项错误；温度是气体平均动能的标志，温度升高，气体平均动能增大，反之则减小。由题中“保持气缸内气体温度不变”可知，气体分子平均动能不变，B选项正确；由理想气体状态方程可知，当V增大，T不变时，P减小，所以C选项错误；因为体积增大，所以单位体积内气体分子个数减少，D选项错误。

15．如图所示，一束由a、b两种单色光组成的复色光照射到横截面为三角形的玻璃砖上，经玻璃砖折射后照到右侧光屏上。光屏足够大，下列说法正确的是                            （    ）

A．玻璃砖对a光的折射率比b光大

B．在真空中a光的传播速度比b光大

C．若两种光分别照射某金属板均发生光电效应，a光照射时光电子的最大初动能比b光大

D．减小复色光的入射角度，两种色光会在光屏上依次消失，最先消失的是b光

【答案】：D

【考点】：光的折射规律及其推论

【解析】：由图可知，相对于原来的入射方向，b光较a光的偏折程度大，所以b光的折射率大，A选项错误；所有色光在真空中的传播速度都是，所以B选项错误；因为b光的折射率大，对应的频率高，由爱因斯坦光电效应方程可知，发生光电效应时，b光最大初动能自然也大，所以C选项错误；因为b光的折射率大，发生全反射时的临界角小，所以，当减小复色光的入射角度，b光最先消失，a光最后消失，所以D选项正确。

16．如图所示，实线是一列简谐横波在t=0时刻的波形图，波沿x轴正向传播。此时x=3m处的M点正处于平衡位置，从t=0时刻开始经0.3s第一次出现虚线所示波形图。则可知                             （   ）

A．这列波的波长是3m

B．这列波的周期是0.4s

C．0.3s内波传播的距离是1m

D．0.3s内M点通过的路程是1m

【答案】：C

【考点】：机械波的图像

【解析】：由图像可知，该机械波的波长，A选项错误；由题中“从t=0时刻开始经0.3s第一次出现虚线所示波形图”可知，该波，从而，所以B选项错误；由代入数据可知波速，因此0.3s内波传播的距离为1m，C选项正确；一个周期内质点M通过的路程是4个振幅，即80cm，0.3s是四分之一周期，通过的路程是20cm，即0.2m，所以D选项错误。

17．2019年1月3日，“嫦娥四号”月球探测器成功登陆月球背面，人类首次实现了月球背面的软着陆。已知月球表面重力加速度g，月球半径R，引力常量G，则                            （   ）

A．月球的质量为     B．月球的第一宇宙速度为

C．近月卫星的周期为   D．近月卫星的角速度为

【答案】：B

【考点】：万有引力定律的综合应用

【解析】：由得，所以A选项错误；由和可知，所以B选项正确；近月卫星的周期，所以C选项错误；近月卫星的角速度，所以D选项错误。

18．如图，光滑水平面上有两辆小车，用细线相连，中间有一个被压缩的轻弹簧，小车处于静止状态。烧断细线后，由于弹力的作用两小车分别向左、右运动。已知两小车质量之比m1:m2=2:1，下列说法正确的是              （   ）

A．弹簧弹开后两车速度大小之比为1:2

B．弹簧弹开后两车动量大小之比为1:2

C．弹簧弹开过程m1、m2受到的冲量大小之比为2:1

D．弹簧弹开过程弹力对m1、m2做功之比为1:4

【答案】：A

【考点】：两物体中间夹弹簧模型中的功能动量冲量的考查

【解析】：两小车和弹簧组成的系统，在烧断细线后，合外力为零，动量守恒，所以两车的动量大小之比为1:1，B选项错误；由结合可知，所以A选项正确；由于弹簧弹开过程，对两小车每时每刻的弹力大小相等，又对应着同一段作用时间，由可知，m1、m2受到的冲量大小之比为1:1，所以C选项错误；根据功能关系的规律，弹簧弹开过程，弹力对m1、m2做功等于两小车动能的增量，由代入数据可知，所以D选项错误。

19．某实验装置如图所示，用细绳竖直悬挂一个多匝矩形线圈，细绳与传感器相连，传感器可以读出细绳上的拉力大小。将线框的下边ab置于蹄形磁铁的N、S极之间，使ab边垂直于磁场方向且ab边全部处于N、S极之间的区域中。接通电路的开关，调节滑动变阻器的滑片，当电流表读数为I时，传感器的读数为F1；保持ab中的电流大小不变，方向相反，传感器的读数变为F2（F2<F1）。已知金属线框的匝数为n，ab边长为L，重力加速度为g，则可得到                 （   ）

A．金属线框的质量

B．N、S极之间的磁感应强度

C．传感器的读数为F1时，ab中的电流方向为b→a

D．减小电流I重复实验，则F1、F2均减小

【答案】：B

【考点】：通电导线在匀强磁场中受力平衡问题

【解析】：由于，所以第一次线框受到的安培力向下，第二次向上，分别对线框进行受力分析列出平衡方程得：，，联立两式解得：，，所以A选项错误，B选项正确；因为传感器的读数为F1时，线框受到的安培力向下，由图可知磁场方向向左，利用安培定则可知，ab中的电流方向为a→b，所以C选项错误；由以上两种情况下的力学平衡方程可知，当电流I减小时，F1减小，F2增大，所以D选项错误。

20．研究磁现象时，常常要讨论穿过某一面积的磁场及其变化，为此引入了磁通量的概念。在电场中也可以定义为电通量，如图1所示，设在电场强度为E的匀强电场中，有一个与电场方向垂直的平面，面积为S，我们把E与S的乘积叫做穿过这个面积的电通量，用字母ΦE表示，即ΦE=ES。假设真空中O点有一点电荷q，以O为球心，分别以r1、r2为半径做两个球面，如图2所示。设通过半径为r1的球面的电通量为ΦE1，通过半径为r2的球面的电通量为ΦE2。则ΦE1与ΦE2的比值为                            （   ）

A．  B．  C．  D．1

【答案】：D

【考点】：类比磁通量的定义计算电通量

【解析】：根据题目中给出的电通量定义式，结合点电荷的场强公式和球的表面积公式可知，，所以D选项正确。

21．（18分）

（1）如图中电路所示，用电流表和电压表测量一节干电池的电动势E（约1.5V）和内电阻r。

 ①考虑到电压表和电流表内阻对电路的影响，本实验系统误差产生的主要原因是         （选填“电流表分压”或“电压表分流”）

 ②现有待测电池、开关、滑动变阻器（0⁓20Ω）和导线若干，还有下列器材

 A．电流表：量程0⁓0.6A   B．电流表：量程0⁓3A

C．电压表：量程0⁓3V   D．电压表：量程0⁓15V

 为了使测量结果尽量准确，电流表应选用       ，电压表应选用       。（选填相应器材前的字母）

【答案】：① 电压表分流  ② A，C

【考点】：测量电池的电动势E和内电阻

【解析】：①本实验测量原理是闭合电路欧姆定律，即：。在处理数据时，认为是路端电压，是通过内阻的电流。电压表测量的就是路端电压，没有误差。电流表测量的是通过滑变的电流，通过电源内阻的电流应该是通过滑变的电流与通过电压表电流之和，在处理数据时没有考虑到电压表所在支路的分流作用，所以本实验系统误差产生的主要原因是电压表分流。

②测量电表在使用的时候，为了操作方便、减小误差，应使指针偏转在中间附近。从题目中给出的电池电动势E约1.5V，所以电压表应选用量程为0⁓3V；滑动变阻器的量程为0⁓20Ω，在使用时要用到大部分阻值，由电源电动势和滑变量程可以估计电路中电流也就零点几安培，所以电流表应选用量程为0⁓0.6A。

（2）在探究弹簧弹力大小与伸长量关系的实验中，第一组同学设计了如图1所示的实验装置。在弹簧两端各系一轻细的绳套，利用一个绳套将弹簧悬挂在铁架台上，另一端的绳套用来悬挂钩码。先测出不挂钩码时弹簧的长度，再将钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出钩码静止时相应的弹簧总长度L，再算出弹簧伸长的长度x，并将数据填在下面的表格中。

 ①在图2所示的坐标纸上已经描出了其中5次测量的弹簧弹力大小F与弹簧伸长的长度x对应的数据点，请把第4次测量的数据对应点描绘出来，并作出F-x图线。

②根据①所得F-x图线可知，下列说法中正确的是        。（选填选项前的字母）

 A．弹簧弹力大小与弹簧的总长度成正比

B．弹簧弹力大小与弹簧伸长的长度成正比

C．该弹簧的劲度系数约为25N/m

D．该弹簧的劲度系数约为0.25N/m

③第二小组同学将同一弹簧水平放置测出其自然长度，然后竖直悬挂完成实验。他们得到的F-x图线用虚线表示（实线为第一组同学实验所得）。下列图线最符合实际的是

④某同学想粗略测量一个原长约20cm的弹簧的劲度系数，但他手头只有一个量程是20cm的刻度尺，于是他在弹簧的中央固定一个用于读数的指针，如图4所示。弹簧下端未悬挂钩码，静止时指针对应的刻度为l1,；弹簧下端挂一质量为m的钩码，静止时指针对应的刻度为l2。已知当地的重力加速度g，则该弹簧的劲度系数可表示为            。

【答案】：①如图所示

  ②BC       ③C      ④

【考点】：探究弹簧弹力大小与伸长量关系

【解析】：①第4次测量的数据对应点和F-x图线如上图所示。

②通过描点连线发现，F-x图线呈线性关系且过坐标系原点，所以弹簧弹力大小与弹簧伸长的长度成正比；，所以选项BC正确。

③设弹簧水平放置时测出的自然长度为，则竖直悬挂时的自然长度为，竖直挂上重物时的长度为，示数为F，根据平衡条件得：，由此可知该组同学描绘出的F-x图线为选项C中的虚线所示，所以答案选C。

④根据该同学的测量数据可求出上半截弹簧的劲度系数，由得；整截弹簧相当于两个相同的弹簧串联在一起，因此由即，得整截弹簧的劲度系数为。

22．（16分）

如图所示，半径为R=0.4m的半圆竖直轨道BCD与水平地面平滑连接，O是半圆形轨道的圆心，BOD在同一竖直线上。质量m=2kg的物体（可视为质点）以vA=7m/s的速度从A点沿水平面向右运动，冲上圆弧后从D点水平抛出，落在水平地面上，落点与B点的距离x=1.2m。忽略空气阻力，重力加速度g=10m/s2。求：

 （1）小物块从D点抛出时的速度大小；

 （2）小物块运动到D点时，对轨道压力的大小；

 （3）小物块从A点运动到D点的过程中克服摩擦力所做的功。

【答案】：（1） ； （2）；  （3）。

【考点】：平抛运动、牛顿第二第三定律、动能定理

【解析】：（1）从D点做平抛运动，由： 

代入数据解得：

 （2）物块在D点受力分析如图，由代入数据得：

由牛顿第三定律可知物体对轨道的压力与轨道对物体的作用力等大反向，大小为25N。

 （3）对物块从A到D过程应用动能定理：

代入数值解得： 因此物块从A到D过程中克服摩擦力做了24J的功。

23．（18分）

 图1是一手摇发电机，其原理可简化为矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴OO'匀速转动，产生随时间变化的感应电动势。

 已知矩形线圈abcd的匝数为N，边长ab=cd=L1，bc=ad=L2。线圈所在处磁感应强度为B。线圈的角速度为ω。当线圈转动到图2所示位置时，其平面与磁场方向平行。

 （1）求线圈转动到图2位置时ab边切割磁感线产生的感应电动势大小并判断ab两端电势的高低；

 （2）从线圈处于图2位置开始计时，t时刻线圈转至截面图中虚线所示位置，推导t时刻线圈产生的感应电动势大小为e=NBL1L2ωcosωt；

 （3）如图3所示，线圈的ab、cd边分别通过电刷与两个滑环e、f相连，滑环e、f与二极管D、外电阻相连，组成闭合回路。二极管具有单向导电性，即加正向电压时其电阻可忽略不计，加反向电压时电阻可视为无穷大。已知线圈电阻为r，外电阻为R，电路其余部分电阻不计。计算经过一段较长时间t（远大于线圈转动周期）的过程中，外电阻R上产生的热量。

【答案】：（1） ，B端电势高；

  （2）推导过程见下面解析

（3）

【考点】：动生电动势、右手定则、交表电流的最大值和有效值、焦耳定律、串并联电路的特点。

【解析】：

（1）ab边切割磁感线产生的电动势，

 可得：

 B端电势高

（2）线圈匀速转动过程中，ab，cd边都切割磁感线产生感应电动势，总电动势为两边产生的电动势之和，即               

 如图，经过时间t，ab边绕OO'转过的角度，此时ab边的速度方向如图中所示，

 v与磁场方向的垂直分量   

 根据电磁感应定律，在ab边上产生的感应电动势大小为  又

 由此可得 

（3）设线圈中感应电动势最大值为Em，有效值为E有，线圈的转动周期为T

 则有       得：

 时间t内产生的总热量

 而R上产生的热量为  可得：

24．（20分）

 1897年汤姆孙使用气体放电管，根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况发现了电子，并求出了电子的比荷。比荷是微观带电粒子的基本参量之一，测定电子的比荷的方法很多，其中最典型的是汤姆孙使用的方法和磁聚焦法。

 （1）图1是汤姆孙使用的气体放电管的原理图。在阳极A与阴极K之间加上高压，A、A'是两个正对的小孔，C、D是两片正对的平行金属板，S是荧光屏。由阴极发射出的电子流经过A、A'后形成一束狭窄的电子束，电子束由于惯性沿直线射在荧光屏的中央O点。若在C、D间同时加上竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，调节电场和磁场的强弱，可使电子束仍沿直线射到荧光屏的O点，此时电场强度为E，磁感应强度为B。

 a．求电子通过A'时的速度大小v；

 b．若将电场撤去，电子束将射在荧光屏上的O'点，可确定出电子在磁场中做圆周运动的半径R，求电子的比荷。

 （2）图2是磁聚焦法测比荷的原理图。在阴极K和阳极A之间加电压，电子由阳极A中心处的小孔P射出。小孔P与荧光屏中心O点连线为整个装置的中轴线。在极板很短的电容器C上加很小的交变电场，使不同时刻通过这里的电子发生不同程度的偏转，可认为所有电子从同一点发散。在电容器C和荧光屏S之间加一平行PO的匀强磁场，电子从C出来后将沿螺旋线运动，经过一段时间再次汇聚在一点。调节磁感应强度B的大小，可使电子流刚好再次汇聚在荧光屏的O点。已知K、A之间的加速电压为U，C与S之间磁场的磁感应强度为B，发散点到O点的距离为l。

 a．我们在研究复杂运动时，常常将其分解为两个简单的运动形式。你认为题中电子的螺旋运动可分解为哪两个简单的运动形式？

b．求电子的比荷。

【答案】：（1）a．；  b．

（2）a．沿PO方向的匀速运动和垂直于PO方向上的匀速圆周运动；   b．。

【考点】：带电粒子在匀强磁场、复合场中的运动

【解析】：

（1）a．电子在复合场中做匀速直线运动，由，得

b．去掉电场，电子在磁场中做匀速圆周运动，由得 

（2）a．电子的螺旋运动可分解为沿PO方向的匀速运动和垂直于PO方向上的匀速圆周运动。

b．从发散点到再次汇聚点，两个方向的分运动时间相等，有

  加速电场 

  匀速直线运动 

  匀速圆周运动      

  联立以上各式可得