天津市滨海新区四校2020届高三物理下学期联考试题（含解析）

天津市滨海新区四校2020届高三物理下学期联考试题（含解析）

一、单项选择题（每小题5分，共25分，每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确。

1.下列说法正确的是（　　）

A. 麦克斯韦根据电磁场理论，证实了电磁波的存在

B. 氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能减少

C. 太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变

D. 托马斯·杨通过对光的干涉现象的研究，证明了光是波

【答案】D

【解析】

【详解】A．麦克斯韦在理论上预言了电磁波，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，故A错误；

B．氢原子辐射出一个光子后，从高能级向低能级跃迁，轨道半径减小，能级减小，根据

解得

可知动能增大，故B错误；

C．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的轻核聚变，故C错误；

D．托马斯·杨通过光的双缝干涉实验，证明了光是一种波，故D正确。

故选D。

2.一束光照射到底面有涂层的平行玻璃砖上表面，经下表面反射从玻璃砖上表面射出，光线分为a、b两束，如图所示。下列说法正确的是（　　）

A. 在真空中，a光的传播速度小于b光的传播速度

B. 在真空中，遇到障碍物时a光更容易产生明显的衍射现象

C. a、b光在涂层表面一定不会发生全反射

D. 在真空中用同一装置进行双缝干涉实验，a光的条纹间距大于b光的条纹间距

【答案】C

【解析】

【详解】A．光路图如图所示

在玻璃砖上表面折射时，a光的偏折程度较大，则a光的折射率较大，由知，在玻璃中a光的传播速度小于b光的传播速度，但在真空中，a光的传播速度等于b光的传播速度，故A错误；

B．b光的波长较长，波动性较强，遇到障碍物时b光更容易产生明显的衍射现象，故B错误；

C．a、b光在涂层表面的入射角等于在玻璃砖上表面的折射角，由光路可逆性可知，a、b光在涂层表面一定不会发生全反射，故C正确；

D．a光的折射率大，频率大，则波长小，根据知，a光的条纹间距小于b光的条纹间距，故D错误。

故选C。

3.一定质量的理想气体，从状态a开始，经历ab、bc、ca三个过程回到原状态，其V − T图像如图所示，其中图线ab的反向延长线过坐标原点O，图线bc平行于T轴，图线ca平行于V轴，则（　　）

A. ab过程中气体压强不变，气体放热

B bc过程中气体体积不变，气体放热

C. ca过程中气体温度不变，气体从外界吸热

D. 整个变化过程中气体的内能先减少后增加

【答案】B

【解析】

【详解】A．其V − T图像如图所示，其中图线ab的反向延长线过坐标原点O，所以ab过程中气体压强不变。体积变大，气体对外做功，温度升高，内能增加，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸热，故A错误；

B．bc过程中气体体积不变，温度降低，体积不变，气体不对外界做功，外界也不对气体做功，温度降低内能减小，根据热力学第一定律可知，气体放热，故B正确；

C．ca过程中气体温度不变，内能不变，体积变小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体放热，故C错误；

D．整个变化过程温度先升高，后降低，最后不变，所以气体的内能先增加，后减小，最后不变，故D错误。

故选B。

4.如图，在竖直平面内，滑道ABC关于B点对称，且A、B、C三点在同一水平线上。若小滑块第一次由A滑到C，所用的时间为t1，平均摩擦力f1，到C点的速率v1。第二次由C滑到A，所用时间为t2，平均摩擦力f2，到A点的速率v2，小滑块两次的初速度大小相同且运动过程始终沿着滑道滑行，小滑块与滑道的动摩擦因数恒定，则（　　）

A. f1 > f2 B. t1 = t2 C. t1 > t2 D. v1 > v2

【答案】D

【解析】

【详解】ABCD．在AB段，由牛顿第二定律得

滑块受到的支持力

则速度v越大，滑块受支持力F越小，摩擦力f = μF就越小。

在BC段，由牛顿第二定律得

滑块受到的支持力

则速度v越大，滑块受支持力F越大，摩擦力f = μF就越大。

由题意知从A运动到C相比从C到A，在AB段速度较大，在BC段速度较小，所以从A到C运动过程受摩擦力较小（f1 < f2），用时短（t1 < t2），克服摩擦力做功较小，根据动能定理可得v1 > v2，故D正确，ABC错误。

故选D。

5.直角坐标系xOy中，M、N两点位于x轴上，G、H两点坐标如图．M、N两点各固定一负点电荷，一电量为Q的正点电荷置于O点时，G点处的电场强度恰好为零．静电力常量用k表示．若将该正点电荷移到G点，则H点处场强的大小和方向分别为(　　)

A. ，沿y轴正向 B. ，沿y轴负向

C. ，沿y轴正向 D. ，沿y轴负向

【答案】B

【解析】

【详解】因正电荷Q在O点时，G点的场强为零，则可知两负电荷在G点形成的电场的合场强与正电荷Q在G点产生的场强等大反向，大小为

若将正电荷移到G点，则正电荷在H点场强为

E1＝k

因两负电荷在G点的场强与在H点的场强等大反向，则H点的合场强为

E＝E合－E1＝

方向沿y轴负向

故选B。

二、多项选择题（每小题5分，共15分，每小题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的是，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，选错或不答的得0分）

6.如图为嫦娥三号登月轨迹示意图。M点为环地球运行的近地点，N点为环月球运行的近月点。a为环月球运行的圆轨道，b为环月球运行的椭圆轨道，下列说法正确的是（　　）

A. 嫦娥三号在环地球轨道上的运行速度大于11.2km/s

B. 嫦娥三号在M点进入地月转移轨道时应点火加速

C. 设嫦娥三号在圆轨道a上经过N点时的加速度为a1，在椭圆轨道b上经过N点时的加速度为a2，则a1=a2

D. 嫦娥三号在圆轨道a上的机械能大于在椭圆轨道b上的机械能

【答案】BC

【解析】

【详解】A．由于月球没有脱离地球束缚，因此向月球发射宇宙飞船的运动速度小于第二宇宙速度11.2km/s，A错误；

B．嫦娥三号在M点进入地月转移轨道时做更大的离心运动，运动速度应更大，因此应点火加速，B正确；

C．根据万有引力定律，虽然N点在不同轨道上，但受到万有引力相同，根据牛顿第二定律，可知加速度相同，因此a1=a2，C正确；

D．在环月圆形轨道a上N点的速度为，则

而在椭圆轨道b上经N点的速度为，则

显然都过N点时，势能相等，圆轨道a上的动能小于椭圆形轨道b上的动能，而运动过程中机械能守恒，因此嫦娥三号在圆轨道a上的机械能小于在椭圆轨道b上的机械能，D错误。

故选BC。

7.理想自耦变压器接入电路中的示意图如图甲所示，图乙是其输入电压u的变化规律。已知滑动触头在图示位置时原、副线圈的匝数比为n1：n2=10：1，电阻R=22Ω。下列说法正确的是（　　）

A. 通过R交流电的频率为50Hz

B. 电流表A2的示数为2A

C. 此时变压器的输入功率为22W

D. 将P沿逆时针方向移动一些,电流表A1的示数变小

【答案】AC

【解析】

【详解】A．由于变压器只能改变电压不改变频率，原线圈周期为0.02s，频率为50Hz，因此副线圈频率也是50Hz，A正确；

B．根据

原线圈电压有效值220V，因此副线圈电压有效值为22V，根据欧姆定律

可得，副线圈电流强度

由于电流表测量的是电流的有效值，因此电流表A2的示数为1A，B错误；

C．此时电阻R消耗的功率

由于变压器是理想变压器，本身不消耗能量，因此变压器输入功率也为22W，C正确；

D．沿逆时针转动，使副线圈匝数增多，输出电压升高，电阻不变，使输出功率增大，因此输入功率增大。输入电压不变，因此输入电流增大，即电流表A1的示数增大，D错误。

故选AC。

8.图为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0s时刻的波形图。已知t1=0.3s时，质点P首次位于波谷，质点Q的坐标是(1.5，0)，质点M的坐标是(13，0)(图中未画出)，则以下说法正确的是（　　）

A. 该波的传播速度为0.3m/s

B. 从t=0开始，质点Q一定比P先到达波峰

C. 每经过0.3s，质点Q的路程一定是15cm

D. 在t2=1.6s时刻，质点M第二次位于波峰

【答案】BD

【解析】

【详解】A．P点第一次到达波谷的时间为，因此振动周期

由图可知，波长

因此波速

A错误；

B．波向右传播，波峰先传到Q点再传到P点，因此质点Q一定比P先到达波峰，B正确；

C．振幅是5cm，只有特殊位置（波峰、波谷和平衡位置）的点，经0.3s运动的路程才等于15cm，其它点不是15cm，由于Q点不再特殊位置，C错误；

D．第一波峰到达M点用时

再经过一个周期，第二个波峰到达M点，因此第二个波峰到达M点的时间

D正确。

故选BD。

第Ⅱ卷(共60分)

三、实验题（共12分）

9.为了探究质量一定时加速度与力的关系，一同学设计了如图甲所示的实验装置。其中M为带滑轮的小车的质量，m为砂和砂桶的质量。(滑轮质量不计)

（1）实验时，一定要进行的操作是____；

A.用天平测出砂和砂桶的质量

B.将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力

C.减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M

D.改变砂和砂桶的质量，打出几条纸带

E.小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录测力计的示数

（2）该同学在实验中得到如图乙所示的一条纸带（相邻两计数点间还有四个点没有画出），已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为_______m/s2(结果保留两位有效数字)；

（3）以弹簧测力计的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，画出的图丙a-F图象是一条直线，图线与横坐标的夹角为，求得图线的斜率为k，则小车的质量为____。

【答案】    (1). BDE    (2). 0.48    (3).

【解析】

【详解】（1）[1]AC．本实验拉力可以由弹簧测力计测出，不需要用天平测出砂和砂桶的质量，也就不需要使小桶（包括砂）的质量远小于车的总质量，故AC错误；

B．实验时需将长木板右端垫高，以平衡摩擦力，故B正确；

D．改变砂和砂桶质量，即改变拉力的大小，打出几条纸带，研究加速度随F变化关系，故D正确；

E．车靠近打点计时器，打点计时器运用时，都是先接通电源，待打点稳定后再释放纸带，该实验探究加速度与力和质量的关系，要记录弹簧测力计的示数，故E正确。

故选BDE。

（2）[2] 相邻计数点间的时间间隔为T=5×0.02s=0.1s，根据△x=aT2，运用逐差法得，则有

（3）[3] 由牛顿第二定律得

解得a-F图象的斜率

小车的质量

10.欲测量某种材料的电阻率 ρ，现提供以下实验器材：

A．20分度的游标卡尺

B．螺旋测微器

C．电流表A1(量程为50mA，内阻r1=100Ω)；

D．电流表A2(量程为100mA，内阻r2约为40Ω)；

E．滑动变阻器R1(0~10Ω，额定电流为2A)；

F．直流电源E(电动势为3V，内阻很小)

G．导电材料R2(长约为5cm，电阻约为100Ω)；

H．开关一只、导线若干．

请回答下列问题：

（1）用游标卡尺测得该材料的长度如图甲所示，其示数L=___________cm，用螺旋测微器测得该材料的外直径如图乙所示，其示数D=___________mm．

（2）某小组设计了如图丙、丁所示的两种实验方案的电路图，为了尽可能精确地测量该材料的电阻率ρ应选用图___________(填“丙”或“丁”)所示电路．

（3）某次实验中电流表A1和电流表A2的示数分别为I1和I2，用所测得的物理量符号和已知物理量的符号表示该材料的电阻率ρ=___________．

【答案】    (1).     (2).     (3). 丁    (4).

【解析】

【详解】(1)由图示游标卡尺可知，其读数：50mm+3×0.05mm=50.15mm=5.015cm；由图示螺旋测微器可知，其读数为：4.5mm+20.0×0.01mm=4.700mm.

(2)电压表的量程远大于电源的电动势，所以电压表不适用，两个电流表中，电流表A2的满偏电流大于电流表A1的满偏电流，又电流表A1的内阻为定值，根据欧姆定律与串并联知识，应将电流表A1与样品并联后再与电流表A2串联，滑动变阻器阻值较小，应用分压式接法，应选择图丁所示电路图；

(3)根据图丁所示电路图可知，实验中应记录的物理量有：电流表A1的示数I1、电流表A2的示数I2，根据电阻定律有：,样品横截面积:,根据欧姆定律可得：,解得：；

四.计算题（共48分）

11.一质量为0.5kg的小物块放在水平地面上的A点，距离A点5m的位置B处是一面墙，如图所示。一物块以v0＝9m/s的初速度从A点沿AB方向运动，在与墙壁碰撞前瞬间的速度为7m/s，碰后以6m/s的速度反向运动直至静止，g取10m/s2。

(1)求物块与地面间的动摩擦因数μ；

(2)若碰撞时间为0.05s，求碰撞过程中墙面对物块平均作用力的大小F；

(3)求物块在反向运动过程中克服摩擦力所做的功W。

【答案】(1) 0.32；(2) 130N；(3)9J

【解析】

【详解】(1) 物块从A到B过程，由动能定理得：

代入数据解得：

μ=0.32

(2) 以向右为正方向，物块碰撞墙壁过程，由动量定理得：

Ft=-mv-mvB

解得：

F=-130N，负号表示方向向左

(3) 物块向左运动过程，由动能定理得：

解得：

12.如图所示，在xOy平面内y轴与MN边界之间有沿x轴负方向的匀强电场，y轴左侧（Ⅰ区）和MN边界右侧（Ⅱ区）的空间有垂直纸面向里的匀强磁场，且MN右侧的磁感应强度大小是y轴左侧磁感应强度大小的2倍，MN边界与y轴平行且间距保持不变。一质量为m、电荷量为-q的粒子以速度v0从坐标原点O沿x轴负方向射入磁场，每次经过y轴左侧磁场的时间均为t0，粒子重力不计。

（1）求y轴左侧磁场的磁感应强度的大小B；

（2）经过4.5t0时间粒子第一次回到原点O，且粒子经过电场加速后速度是原来的4倍，求电场区域的宽度d。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】(1) 粒子在磁场中做圆周运动的周期：，粒子每次经过磁场的时间为半个周期，则：

解得：

(2) 设粒子在I、Ⅱ区运动的速度分别为v1、v2，运动周期分别为T1、T2，则

解得：

粒子在t=4.5t0时回到原点，运动轨迹如图所示：

粒子在I、Ⅱ运动时间分别为

粒子在电场中运动时间为

故粒子在电场中运动宽度d所用时为t0得

解得：

13.如图甲所示，在一对平行光滑的金属导轨的上端连接一阻值为R=4Ω的定值电阻，两导轨在同一平面内，质量为m=0.2kg，长为L=1.0m的导体棒ab垂直于导轨，使其从靠近电阻处由静止开始下滑，已知导体棒电阻为r=1Ω，整个装置处于垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，导体棒下滑过程中加速度a与速度v的关系如图乙所示。若运动到底端所用时间为t=2.5s，且到底端前速度已达5m/s，求：

(1)磁场的磁感应强度B；

(2)下滑到底端的整个过程中，ab棒上的电荷量q；

(3)下滑到底端的整个过程中，电阻R上产生的焦耳热QR。

【答案】（1）1T；（2）1.5C；（3）4J。

【解析】

【详解】（1）刚开始下滑时

当导体棒的加速度为零时，开始做匀速运动，设匀速运动的速度为v，导体棒上的感应电动势为E，电路中的电流为I，由乙图知，匀速运动的速度v=5m/s此时

，，，

联立得：

（2）根据动量定理可得

且电量

解得：

（3）设ab棒下滑过程位移为s，产生的热量为Q，电阻R上产生的热量为QR，则

根据能量守恒

电阻R上产生的焦耳热