2019届北京市人大附属中学高三理科综合统练物理试卷（解析版）

人大附中高三年级理综统练（物理部分）190325

1.飞机从地面由静止起飞，随后在高空飞行，乘客小明随身携带了一个茶杯，以下说法中正确的是

A. 飞机飞行的速度越大，组成茶杯的分子平均动能越大

B. 飞机飞行的高度越高，组成茶杯的分子势能越大

C. 倒入热水后的茶杯温度升高，组成茶杯的每个分子速率都会增大

D. 倒入热水后的茶杯温度越高，组成茶杯的分子热运动越剧烈

【答案】D

【解析】

【详解】飞机飞行速度大，高度高，机械能大，微观粒子的分子动能与宏观物体的机械能无关，选项AC错误；温度是分子平均热动能的标志，倒入热水后的茶杯温度升高，组成茶杯的分子平均速率会增大，但非每个分子的速率都增大，选项C错误；温度高，分子热运动剧烈，选项D正确；故选D。

2.一简谐横波沿x轴正方向传播，波长为，周期为T。t=0时刻的波形如图1所示，a、b是波上的两个质点。图2是波上某一质点的振动图象。下列说法正确的是

A. t=0时质点a的速度比质点b的大

B. 图2可以表示质点a的振动

C. 增大波源的振动频率，图1中的将变大

D. 增大波源的振动频率，图2中的将变小

【答案】D

【解析】

【详解】t=0时质点a位于最大位移处，b质点经过平衡位置，所以质点a的速度比质点b的小，故A错误；由图2知，t=0时刻质点经过位置向下运动，图1是t=0时刻的波形，此时a位于波峰，位移最大，与图2中t=0时刻质点的状态不符，而质点b在t=0时刻经过平衡位置向下运动，与图2中t=0时刻质点的状态相符，所以图2不能表示质点a的振动，可以表示质点b的振动，故B错误。增大波源的振动频率，根据T=1/f可知，波的周期减小；波传播速度由介质决定，则波速不变，根据λ=vT可知图1中的波长λ将变小，选项C错误，D正确，故选D.

3.如图所示为教学演示用交流发电机。以不太快的速度摇动发电机，与发电机相连的小灯泡将一闪一闪发光。现将摇动速度加倍，下列分析正确的是：

A. 小灯泡闪光周期将加倍，亮度增大

B. 小灯泡闪光频率将加倍，亮度增大

C. 小灯泡闪光频率将不变，亮度增大

D. 小灯泡闪光频率将加倍，亮度不变

【答案】B

【解析】

【详解】摇动速度加倍，则转速变大，则产生交流电的频率增加，可知小灯泡闪光频率将加倍；感应电流的大小与发电机的转速有关，转速越大，输出的电流也越大，则灯泡的亮度增加；故选B。

4. 2011 年8 月,“嫦娥二号冶成功进入了环绕“日地拉格朗日点冶的轨道,我国成为世界上第三个造访该点的国家. 如图所示,该拉格朗日点位于太阳和地球连线的延长线上,一飞行器处于该点,在几乎不消耗燃料的情况下与地球同步绕太阳做圆周运动,则此飞行器的

A. 线速度大于地球的线速度

B. 向心加速度大于地球的向心加速度

C. 向心力仅由太阳的引力提供

D. 向心力仅由地球的引力提供

【答案】AB

【解析】

A、飞行器与地球同步绕太阳运动，角速度相等，根据，知探测器的线速度大于地球的线速度，A正确；

B、根据知，探测器的向心加速度大于地球的向心加速度，B正确；

C、探测器的向心力由太阳和地球引力的合力提供，C、D错误；

故选AB。

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5.双人滑冰是一种观赏性很高的冰上运动。如图所示，在一组动作中，男女运动员绕某竖直轴做匀速圆周运动。对此现象，小明同学对于“如果水平面光滑。”这样的理想化情况，做出这样一些分析判断，其中正确的是：

A. 他俩不可能做匀速圆周运动

B. 他俩的运动不是直线运动，总动量不守恒

C. 由于男选手对女选手拉力斜向上，这个拉力大于女选手对男选手的拉力

D. 由于女选手对男选手拉力斜向下，男选手对冰面压力大于自己的重力

【答案】D

【解析】

【详解】男女运动员绕某竖直轴转动，两人之间的拉力和重力的合力充当向心力，则他俩可能做匀速圆周运动，选项A错误；两人组成的系统合外力为零，则总动量守恒，选项B错误；男选手对女选手的拉力与女选手对男选手的拉力是一对作用和反作用力，大小相等，选项C错误；由于女选手对男选手拉力斜向下，男选手对冰面压力等于男选手的重力与女选手对男选手拉力的竖直分量之和，则男选手对冰面压力大于自己的重力，选项D正确；故选D.

6.粒子甲的质量与电荷量分别是粒子乙的4倍与2倍，两粒子均带正电。让它们在匀强磁场中同一点以大小相等、方向相反的速度开始运动。已知磁场方向垂直纸面向里。以下四个图中，能正确表示两粒子运动轨迹的是

【答案】A

【解析】

试题分析：根据洛伦兹力提供向心力，有 ，结合粒子甲的质量与电荷量分别是粒子乙的4倍与2倍，可知甲的半径大于乙的半径，由于两粒子均带正电，且速度方向相反，A正确；BCD错误；故选A。

考点：洛伦兹力。

【名师点睛】由洛仑兹力充当向心力可求得两粒子的半径关系，则由图可知两粒子的轨迹图；由左手定则可判断粒子的运动方向。

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7. 从1907 年起，密立根就开始测量金属的遏止电压C U （即图1 所示的电路中电流表○G 的读数减小到零时加在电极K 、A 之间的反向电压）与入射光的频率v，由此算出普朗克常量h ，并与普朗克根据黑体辐射得出的h 相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。按照密立根的方法我们利用图示装置进行实验，得到了某金属的UC --v图像如图2 所示。下列说法正确的是

A. 该金属的截止频率约为4．27× 1014 Hz

B. 该金属的截止频率约为5．50× 1014 Hz

C. 该图线的斜率为普朗克常量

D. 该图线的斜率为这种金属的逸出功

【答案】A

【解析】

试题分析：设金属的逸出功为光电子的最大初动能Ek 与遏止电压UC 的关系是联立两式可得：可解得，即金属的截止频率约为Hz，在误差允许范围内，可以认为A 正确；B 错误。

考点：光电效应。

8.太阳辐射到地球表面的功率约为1400W/m2 .其中包含了各种波长的红外线、可见光、紫外线等，以可见光部分最强。作为一种简化，我们认为太阳光全部是平均波长600nm（1nm=10-9m）的黄绿光，每秒至少有5个这样的光子进入人眼才能引起视觉，人眼睛的瞳孔约为10mm2，则人眼能看到最远的与太阳相同的恒星与地球距离为多少倍的日地距离：（已知普朗克常数h=6.63x10-34J.s）

A. 9104 B. 9107 C. 91010 D. 91014

【答案】B

【解析】

【详解】设日地距离为r，则；设人眼到最远的与太阳相同的恒星的距离为R，则，其中，解得:

，则

；故选B.

9.某同学在家里做“验证机械能守恒定律”的实验，他设计的实验装置如图所示，用细线的一端系住一个较重的小铁锁（可看成质点），另一端缠系在一支笔上，将笔放在水平桌面的边上，用较重的书压住。将铁锁拉至与桌面等高处（细线拉直），然后自由释放。在笔的正下方某合适位置放一小刀，铁锁经过时，细线立即被割断，铁锁继续向前运动，落在水平地面上。测得水平桌面高度为h，笔到铁锁的距离为l，笔到铁锁落地的水平距离为s。若满足s2=___________（用l、h表示），即可验证铁锁从释放至运动到笔的正下方的过程中机械能守恒。

【答案】4l(h-l)

【解析】

【分析】

根据平抛运动的规律和重力势能的减小量等于动能的增加量，得出表达式；

【详解】解：物体做圆周运动过程由动能定理得：

物体做平抛时，由平抛运动规律得：，

解得：

则有：

10.小明和小亮想利用实验室提供的器材测量某种电阻丝材料的电阻率，所用电阻丝的电阻约为20Ω。长度约50cm，

a.用螺旋测微器测量电阻丝直径读数如图，则其直径为_______mm。

b.小明首先用如下电路测量，他把电阻丝拉直后将其两端固定在刻度尺两端的接线柱8和9上，连接好电路，合上开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端的过程中，发现电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小的变化。由此可以推断：电路中________（选填图中表示接线柱的数字）之间出现了________（选填“短路”或“断路”）。

c.小亮想用另外的方法测量电阻丝的电阻。他又找来一个电阻箱R（0～9999Ω）、一个小金属夹，按照如图所示连接电路，在电阻丝上夹上一个与接线柱c相连的小金属夹，沿电阻丝移动金属夹，可改变其与电阻丝接触点P的位置，从而改变接入电路中电阻丝的长度。然后进行了如下操作：

A．调节电阻箱使其接入电路中的电阻值较大，闭合开关；

B．将金属夹夹在电阻丝最右端，调整电阻箱接入电路中的电阻值，使电流表满偏，记录电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L；

C．改变金属夹与电阻丝接触点的位置，调整电阻箱接入电路中的阻值，使电流表再次满偏。重复多次，记录每一次电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L；

D．断开开关；

E．用记录的多组电阻箱的电阻值R和对应的接入电路中电阻丝长度L的数据，绘出了如图所示的R-L关系图线，图线在R轴的截距为R0，在L轴的截距为L0  。

结合测出的电阻丝直径d，可求出这种电阻丝材料的电阻率ρ=________（用给定的物理量符号和已知常数表示）。

d.若小亮在本实验中的操作、读数及计算均正确无误，那么由于电流表内阻的存在，对电阻率的测量结果是否会产生影响？ 答：______________________。（选填“偏大、偏小、没有影响”）

【答案】    (1). 0.260    (2). 7-9    (3). 断路    (4).     (5). 没有影响

【解析】

【详解】a.用螺旋测微器测量电阻丝直径读数为：0.01mm×26.0=0.260mm。

b.电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小的变化，电压表示数很大，电流表示数为零。由此可以推断：电路中7-9之间出现了断路。

c.由题意可知，每次电流表都调到满偏位置，可知每次调节电路的总电阻相同，则：

R+ρ=R总（定值），即R =R总-L，则R总=R0；，解得；

d.此实验中，若考虑电流表的内阻RA，则表达式为R+ρ+RA=R总，则R =(R总-RA)-L，则R-L图像的斜率不变，即电流表内阻对实验无影响.

11.如图所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度L=0.5m一端连接R=1Ω的电阻．导线所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B=1T．质量1kg的导体棒MN放在导轨上，电阻r=0.25Ω，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好，导轨的电阻可忽略不计．在平行于导轨的拉力F作用下，导体棒沿导轨向右匀速运动，速度v=5m/s．求：

（1）感应电动势E和MN两点间的电势差；

（2）在2s时间内，拉力做的功；

（3）在2s末，撤去拉力，棒会逐渐减速直至停止运动。求全过程中电阻R上产生的焦耳热。

【答案】（1）2.5V     ，2V（2）10J，（3）18J

【解析】

【详解】（1）感应电动势：E=BLv=2.5V

 MN两点间的电势差：U==2V

（2）棒匀速，F=BIL==1N

拉力做的功：W=Fvt=10J

（3）撤去拉力之前，拉力做工等于回路中产生的焦耳热Q1，撤去之后棒动能全部转化为焦耳热Q2 ，Q1=W=10J，Q2=mv2 =12.5J

又因为R与r串联，R产生的焦耳热Q3=（Q1+Q2） = 18J

12.19世纪末汤姆逊发现电子以后，美国物理学家密立根进行了多次试验，通过分析油滴在匀强电场中的受力与运动，比较准确地测定了电子的电量。下面我们在简化的情况下分析这个实验。如图所示，用喷雾器将油滴喷入电容器的两块水平的平行电极板之间时，油滴经喷射后，一般都是带电的。设油滴可视为球体，密度为ρ，空气阻力与油滴半径平方、与油滴运动速度成正比。实验中观察到，在不加电场的情况下，半径为r的小油滴1以速度v匀速降落；当上下极板间间距为d、加恒定电压U时，该油滴以速度0.5 v匀速上升。重力加速度g已知。

（1）此油滴带什么电？带电量多大？

（2）当保持极板间电压不变而把极板间距增大到2d，发现此油滴以另一速度v1匀速下落，求v1与v的比值。

（3）维持极板间距离为d， 维持电压U不变， 观察到另外一个油滴2， 半径仍为r，正以速度0.5v匀速下降，求油滴2与油滴1带电量之比

【答案】（1）油滴带负电  （2）1/4 （3）1/3

【解析】

【详解】（1）由题意，阻力与r2与v成正比

记为f=kr2v

不加电场匀速下降，有mg=kr2v

当上下极板间加电压U、相距d，油滴以0.5v匀速上升，可知，油滴带负电，油滴受电场力、重力、向下的阻力平衡

即；； m=

得q1=

（2）d增大到2倍，电场力减为一半为3mg/4, 以v1匀速下降，f1=kr2v1

mg=q1+f1 ,  

可得v1/v=1/4

（3）油滴2半径仍然为r，以0.5v匀速下降，可知仍然带负电，设为q2 ，有

可以解得q2/q1=1/3

13.在不受外力或合外力为零的弹性碰撞中，碰撞前后系统同时遵从能量守恒和动量守恒．上述理论不仅在宏观世界中成立，在微观世界中也成立．康普顿根据光子与电子的弹性碰撞模型，建立的康普顿散射理论和实验完全相符．这不仅证明了光具有粒子性，而且还证明了光子与晶体中电子的相互作用过程严格地遵守能量守恒定律和动量守恒定律．

（1）根据玻尔的氢原子能级理论，，E1为原子的基态能量，En在第n条轨道运行时氢原子的能量），若某个处于量子数为n的激发态的氢原子跃迁到基态，求发出光子的频率．

（2）康普顿在研究X射线与物质散射实验时，他假设X射线中的单个光子与晶体中的电子发生弹性碰撞，而且光子和电子、质子这样的实物粒子一样，既具有能量，又具有动量（光子的能量hν，光子的动量）．现设一光子与一静止的电子发生了弹性斜碰，如图所示，碰撞前后系统能量守恒，在互相垂直的两个方向上，作用前后的动量也守恒．

a．若入射光子的波长为λ0，与静止电子发生斜碰后，光子的偏转角为α=37°，电子沿与光子的入射方向成β=45°飞出．求碰撞后光子的波长λ和电子的动量P．（sin37°=0.6，cos37°=0.8）．

b．试从理论上定性说明，光子与固体靶中的电子（电子的动能很小，可认为静止）发生碰撞，波长变长的原因．

【答案】（1）  （2）a.     b. 散射过程遵循能量守恒：， 光子把一部分能量传给了静止的电子，频率变小，由  ，波长变长

【解析】

【详解】（1）   

得：  

（2）a. 沿X射线入射方向动量守恒：  

垂直X射线入射方向动量守恒：    

解得：      

b. 散射过程遵循能量守恒：， 光子把一部分能量传给了静止的电子，频率变小，由 ，波长变长.