2019届北京市东城区高三二模理科综合物理试卷（解析版）

2019北京东城高三物理期末考试

1.氢原子的能级图如图所示，如果大量氢原子处在n =3能级的激发态，则下列说法正确的是

A. 这群氢原子能辐射出3种不同频率的光子

B. 波长最长的辐射光是氢原子从n =3能级跃迁到能级n =1能级产生的

C. 辐射光子的最小能量为12.09 eV

D. 处于该能级的氢原子至少需吸收13.6 eV能量的光子才能电离

【答案】A

【解析】

【详解】这群氢原子能辐射出种不同频率的光子，选项A正确；波长最长的辐射光对应着能级差最小的，则是氢原子从n =3能级跃迁到能级n =2能级产生的，选项B错误；辐射光子的最小能量是从n=3到n=2的跃迁，能量为（-1.51）-（-3.4）=1.89 eV，选项C错误；处于该能级的氢原子至少需吸收1.51eV能量的光子才能电离，选项D错误.

2.已知铜的摩尔质量为，铜的密度为，阿伏伽德罗常数为，下列说法正确的是（    ）．

A. 个铜原子的质量为

B. 个铜原子的质量为

C. 个铜原子所占的体积为

D. 个铜原子所占的体积为

【答案】B

【解析】

一个铜原子的质量为，故A错，B正确；一个铜原子的所占体积为 故CD错；故选B．

3.研究光电效应的实验规律的电路如图所示，加正向电压时，图中光电管的A极接电源正极，K极接电源负极时，加反向电压时，反之。当有光照射K极时，下列说法正确的是

A. K极中有无光电子射出与入射光频率无关

B. 光电子的最大初动能与入射光频率有关

C. 只有光电管加正向电压时，才会有光电流

D. 光电管加正向电压越大，光电流强度一定越大

【答案】B

【解析】

【详解】K极中有无光电子射出与入射光频率有关，只有当入射光的频率大于K极金属的极限频率时才有光电子射出，选项A错误；根据光电效应的规律，光电子的最大初动能与入射光频率有关，选项B正确；光电管加反向电压时，只要反向电压小于截止电压，就会有光电流产生，选项C错误；在未达到饱和光电流之前，光电管加正向电压越大，光电流强度一定越大，达到饱和光电流后，光电流的大小与正向电压无关，选项D错误.

4.如图，细绳一端固定于悬挂点O，另一端系一小球。在悬挂点正下方A点处钉一个钉子。小球从B点由静止释放，摆到最低点C的时间为t1，从C点向右摆到最高点的时间为t2。摆动过程中，如果摆角始终小于5º，不计空气阻力。下列说法正确的是

A. t1= t2，摆线碰钉子的瞬间，小球的速率变小

B. t1> t2，摆线碰钉子的瞬间，小球的速率变小

C. t1> t2，摆线碰钉子的瞬间，小球的速率不变

D. t1= t2，摆线碰钉子的瞬间，小球的速率不变

【答案】C

【解析】

【详解】因摆角始终小于5º，则小球在钉子两边摆动时均可看做单摆，因为在左侧摆动时摆长较长，根据 可知周期较大，因摆球在钉子两边摆动的时间均为所在摆周期的，可知；摆线碰钉子的瞬间，由于水平方向受力为零，可知小球的速率不变；故选C.

5.某行星外围有一圈厚度为d光带，简化为如图甲所示模型，R为该行星除光带以外的半径。现不知光带是该行星的组成部分还是环绕该行星的卫星群，当光带上的点绕行星中心的运动速度v，与它到行星中心的距离r，满足下列哪个选项表示的图像关系时，才能确定该光带是卫星群

A.  B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】若光带是卫星群，则应该满足，即，即 图像应该是过原点的直线，故选D.

6.霍尔元件是能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量的电学元件。其结构和原理如图所示，在一个很小的矩形半导体薄片上，制作四个电极E、F、M、N，它就成了一个霍尔元件。 在E、F 间通入恒定的电流 I，同时外加与薄片垂直的磁场B，则薄片中的载流子就在洛伦兹力的作用下，向着与电流和磁场都垂直的方向漂移，使M、N 间出现了电压，称为霍尔电压UH。当磁场方向和电流方向如图所示时，关于M、N极板电势的高低，下列说法正确的是

A. 不管载流子带电性质如何，电极N电势一定高于电极M

B. 不管载流子带电性质如何，电极N的电势一定低于电极M

C. 只有当载流子为负电荷时，电极M的电势才高于电极N

D. 只有当载流子为正电荷时，电极M的电势才高于电极N

【答案】C

【解析】

【详解】当载流子为负电荷时，由左手定则可知，负电荷偏向电极N，则电极M的电势高于电极N；当载流子为正电荷时，由左手定则可知，正电荷偏向电极N，电极M的电势低于电极N；故选C.

7.图甲所示是工业上探测物件表面层内部是否存在缺陷的涡流探伤技术的原理图。其原理是用通电线圈使物件内产生涡电流，借助探测线圈测定涡电流的改变，从而获得物件内部是否断裂及位置的信息。如图乙所示的是一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来的跳环实验装置，将一个套环置于线圈L上且使铁芯穿过其中，闭合开关S的瞬间，套环将立刻跳起。对以上两个实例的理解正确的是   

A. 涡流探伤技术运用了电流的热效应，跳环实验演示了自感现象

B. 能被探测的物件和实验所用的套环必须是导电材料

C. 以上两个实例中的线圈所连接的电源都必须是交流电源

D. 以上两个实例中的线圈所连接的电源也可以都是稳恒电源

【答案】B

【解析】

【详解】涡流探伤技术其原理是用电流线圈使物件内产生涡电流，借助探测线圈测定涡电流的改变；跳环实验演示线圈接在直流电源上，闭合开关的瞬间，穿过套环的磁通量仍然会改变，套环中会产生感应电流，会跳动，属于演示楞次定律。故A错误。无论是涡流探伤技术运，还是演示楞次定律，都需要产生感应电流，而感应电流产生的条件是在金属导体内。故B正确。金属探伤时，是探测器中通过交变电流，产生变化的磁场，当金属处于该磁场中时，该金属中会感应出涡流；演示楞次定律的实验中，线圈接在直流电源上，闭合开关的瞬间，穿过套环的磁通量仍然会改变，套环中会产生感应电流，会跳动。故CD错误。

8.如图所示，生产车间有两个相互垂直且等高的水平传送带甲和乙,甲的速率为 v0，乙的速率为2 v0，两者方向互相垂直。小工件（看作质点）离开甲前与甲的速度相同,并平稳地传到乙上,工件与甲、乙之间的动摩擦因数相同，乙的宽度足够大。工件与乙有相对运动的过程中，下列说法正确的是

A. 摩擦力的大小逐渐减小

B. 摩擦力的大小逐渐增加

C. 摩擦力方向是变化的

D. 摩擦力的方向始终不变

【答案】D

【解析】

【详解】当乙的速度为2v0时，工件相对乙的速度与y轴方向的夹角为α，；工件受到的摩擦力与二者相对速度的方向相反，如图所示．

工件在x轴、y轴方向的加速度的大小分别为ax、ay，根据牛顿运动定律ax=μgsinα，ay=μgcosα；经过极短的时间△t，x轴、y轴方向的相对速度大小分别为vx=v0-ax△t，vy=2v0-ay△t；解得   ，；表明经过极短的时间△t，工件相对乙的速度与y轴方向的夹角仍为α，所以摩擦力方向保持不变；故工件在乙上滑行的过程中所受摩擦力的大小始终为f=μmg，方向不变；故选项ABC错误，D正确。

9.为了描绘小灯泡的伏安特性曲线，提供以下实验器材：

小灯泡L(额定电压3.8 V，额定电流0.32 A)

电压表V(量程3 V，内阻3 kΩ)

电流表A(量程0.5 A，内阻约0.5 Ω)

电阻箱R0(0～9999.9 Ω)

滑动变阻器R1(阻值0～5Ω，2A)

滑动变阻器R2(阻值0～200Ω，1A)

学生电源E(电动势4 V，内阻不计)

开关S及导线若干．

（1）关于控制电路中滑动变阻器的连接方法，应选择_______

A.    分压式连接       B.限流式连接

（2）为了减小系统误差，关于测量电路中电压表和电流表的连接方式，应选择________

A.    安培表内接法         B.安培表外接法

（3）实验提供的电压表量程小于小灯泡的额定电压，需要把电压表的量程扩大到4伏，改装电压表时，应将电阻箱阻值调至_________Ω，并与题中所给电压表___________.(选填“串联”或“并联”)

（4）请在方框中画出该实验电路图______。

（5）为操作方便，实验中滑动变阻器应选择_______(选填R1或R2)．你的选择理由是___________.

（6）实验中得到小灯泡的伏安特性曲线曲线如下图（a）所示，由实验曲线可知，随着电压的增加小灯泡的电阻______  (填“增大”“不变”或“减小”)

（7）现将与题中完全相同的两个小灯泡与另一电源E0(电动势4 V，内阻1．0Ω)和一阻值为9Ω的定值电阻连接成如图（b）所示电路。此电路中每个小灯泡的两端的实际电压为_________V（结果保留两位有效数字）。

【答案】    (1). （1）A    (2). （2） B    (3). （3）1000.0    (4). 串联    (5). （4）

    (6). （5）R1    (7). 选择R1时，移动滑片，小灯泡两端的电压示数变化比较均匀（线性关系较好）    (8). （6）增大；    (9). （7）1.1V

【解析】

【详解】（1）因要得到从零开始连续可调的多组电压，则控制电路中滑动变阻器的连接方法，应选择分压式连接，故选A.

（2）小灯泡的电阻，则为了减小系统误差，关于测量电路中电压表和电流表的连接方式，应选择安培表外接法，故选B.

（3）电压表的量程为3V，内阻为3kΩ，则要把电压表的量程扩大到4伏，改装电压表时，应将电阻箱阻值调至，并与题中所给电压表串联.

（4）实验的电路图：

（5）为操作方便，实验中滑动变阻器应选择阻值较小的R1．选择理由是：选择R1时，移动滑片，小灯泡两端的电压示数变化比较均匀（线性关系较好） .

（6）由实验曲线可知，随着电压的增加I-U线的切线的斜率逐渐减小，则小灯泡的电阻增大.

（7）设每个灯泡两端电压为U，电流为I，则由闭合电路的欧姆定律：E=2U+I(r+R)，即4=2U+10I，即：U=2-5I，将此函数关系画在灯泡的伏安特性曲线上，如图；交点坐标为U=1.1V，即此电路中每个小灯泡的两端的实际电压为1.1V.

10.我国自行研制、具有完全自主知识产权的新一代大型喷气式客机C919首飞成功后，拉开了全面试验试飞的新征程，飞机在水平跑道上的滑跑可视作初速度为零的匀加速直线运动，当位移x=1.6×103 m时才能达到起飞所要求的速度v=80 m/s。已知飞机质量m=7.0×104 kg，滑跑时受到的阻力为自身重力的0.1倍，重力加速度g取10m/s2，求飞机滑跑过程中

（1）飞机的加速度a的大小；

（2）飞机受到平均牵引力的大小；

（3）飞机受到牵引力的平均功率P。

【答案】（1）2m/s2（2）2.1×105N（3）8.4×106W

【解析】

【详解】（1）飞机滑跑过程中做初速度为零的匀加速直线运动，由：v2=2ax

解得a=2m/s2

（2）设飞机滑跑受到的阻力为f，则f=0.1mg，

由牛顿定律：F-f=ma

解得F=2.1×105N

（3）设飞机滑跑过程中的平均速度为v＇，则v＇=v/2；

在滑跑阶段，牵引力的平均功率;P=Fv＇

解得P=8.4×106W

11.直流电动机是常见的用电器，其原理可简化为如图所示的情景。在竖直向下的磁感应强度为B 的匀强磁场中，直流电源与间距为L的两根足够长的光滑平行金属轨道MN、PQ连接，整个装置固定在水平面内，导轨电阻不计。质量为m0的金属导体棒ab垂直放在轨道上，且与轨道接触良好。电源电动势为E，内阻为r，导体棒ab电阻为R。闭合开关，导体棒ab 从静止开始向右运动，并通过光滑定滑轮提升质量为m的重物。

（1）求闭合开关的瞬间，导体棒受到的安培力；

（2）导体棒ab切割磁感线运动时会产生感应电动势，该电动势总是削弱电源电动势作用，因此称为反电动势，其大小可以表示为E反= BL v。请选取匀速提升重物的过程，结合能量转化与守恒定律证明：电路中的电流  ；

（3）重物从静止开始向上提升，当重物提升高度为h时，导体棒速率为v，计算此过程安培力做的总功。

【答案】（1）（2）见解析；（3）

【解析】

【详解】（1）开关闭合瞬间重物的加速度最大，此时

方向平行导轨向右；

（2）匀速运动时，任取一段时间，由能量转化关系：

则

即

因为 则

（2）对ab棒：

对重物：

解得

12.能量守恒定律和动量守恒定律是自然界最普遍、最基本的规律，它为我们解决许多实际问题提供了依据。如图所示，在光滑的水平面上，静止放置质量为2m的滑块B，其左侧面固定一轻质弹簧，现有一质量为m的滑块A，以初速v0正对B向右运动，在此后的运动过程中，AB始终在同一直线上运动。

（1）求：弹簧压缩量最大时B的速率v；

（2）求：滑块B的最大速率vB；

（3）若在滑块B的右侧某处固定一弹性挡板C，挡板的位置不同，B与C相碰时的速度不同。已知B滑块与C碰撞时间极短，B与C碰后速度立刻等大反向，B与C碰撞的过程中，可认为A的速度保持不变。B与挡板相碰后立即撤去挡板C。此后运动过程中，AB系统的弹性势能的最大值为EPm，挡板位置不同，EPm的数值不同，求EPm的最小值。

【答案】（1）（2）（3）

【解析】

【详解】（1）AB速度相同时，弹性势能最大，由动量守恒：

解得

（2）弹簧恢复原长时，B的速度最大，由动量守恒：

由能量关系：

解得

（3）B与挡板碰撞的过程中，当AB共速时弹性势能最大，整个过程中机械能守恒：

当v共＇最大时，Epm最小；设BC碰前瞬间，AB的速度分别为vA＇vB＇动量守恒：

BC碰后至AB再次共速的过程，对系统：

当弹簧恢复原长时，A的速度向左最大，B的速度向右最大，且B的动量： 此时B与挡板碰撞后，AB速度均向左，总动量向左最大；

由（2）可知：

再由：

可得，

则