天津市和平区2020届高三第一次校模拟考试物理试卷

物理

本试卷考试时间60分钟，总分100分。

第Ⅰ卷（选择题）

一、单项选择题（本题共5小题，每小题5分，共25分。每小题给出的四个选项中，只有一个最符合题意，选对的得5分，选错或不选得0分。请将答案填涂在答题卡的相应位置）

1.在物理学建立、发展的过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步，关于科学家和他们的贡献，下列说法正确的是（　　）

A. 古希腊学者亚里士多德认为物体下落的快慢由它们的重量决定，牛顿在他的《两种新科学的对话》中利用逻辑推断，使亚里士多德的理论陷入了困境

B. 德国天文学家开普勒对他导师第谷多年观测的行星数据进行了研究，并由此得出了万有引力定律

C. 伽利略开创了科学实验和逻辑推理相结合的重要科学研究的方法，比如他在利用斜面对自由落体运动进行研究时，先在倾角较小的斜面上进行实验，其目的是“冲淡”重力的作用，使时间的测量更容易

D. 库仑通过库仑扭秤装置总结得出的库仑定律是电磁学的基本规律之一，使电磁学的研究从定性进入定量阶段，考虑到万有引力“超距作用”相似的规律性，库仑进一步提出了“电场”的概念

【答案】C

【解析】

【详解】A．古希腊学者亚里士多德认为物体下落的快慢由它们的重量决定，伽利略在他的《两种新科学的对话》中利用逻辑推断，使亚里士多德的理论陷入了困境，A错误；

B．德国天文学家开普勒对他导师第谷多年观测的行星数据进行了研究，并由此得出了开普勒三大定律，B错误；

C．伽利略开创了科学实验和逻辑推理相结合的重要科学研究的方法，比如他在利用斜面对自由落体运动进行研究时，先在倾角较小的斜面上进行实验，其目的是“冲淡”重力的作用，使时间的测量更容易，C正确；

D．库仑通过库仑扭秤装置总结得出的库仑定律是电磁学的基本规律之一，使电磁学的研究从定性进入定量阶段，考虑到万有引力“超距作用”相似的规律性，法拉第进一步提出电荷的周围存在“电场”的概念，D错误。

故选C。

2.有关光的知识，下列说法正确的是（　　）

A. 电视机遥控器发出的红外线的波长比医院里“CT”中发出的X射线的波长要短

B. 偏振光可以是横波，也可以是纵波

C. 雨后公路积水上面漂浮的油膜看起来是彩色的，是发生了光的衍射所形成的的现象

D. 在水下的潜水员看来，岸上的所有景物都出现在一个顶角为2C（C为临界角）的倒立的圆锥里

【答案】D

【解析】

【详解】A．电视机遥控器发出的红外线的波长比医院里“CT”中发出的X射线的波长要长，A错误；

B．偏振光一定是横波，不可能是纵波，B错误；

C．雨后公路积水上面漂浮的油膜看起来是彩色的，是发生了光的薄膜干涉所形成的的现象，C错误；

D．岸上的景物，即使发出的光几乎与水面平行，经水面折射后射入水中时，折射角也不会超过临界角C，因此在水下的潜水员看来，岸上的所有景物都出现在一个顶角为2C（C为临界角）的倒立的圆锥里，D正确。

故选D。

3.太阳系中，可以认为金星和火星均绕太阳做匀速圆周运动。已知金星的半径是火星半径的n倍，金星的质量为火星质量的K倍。若忽略行星的自转，下列说法正确的是（　　）

A. 金星绕太阳运动的周期比火星大

B. 金星的第一宇宙速度是火星的倍

C. 金星绕太阳运动轨道半径的三次方与周期平方的比值比火星绕太阳运动轨道半径的三次方和周期平方的比值大

D. 金星表面的重力加速度是火星的倍

【答案】B

【解析】

【详解】A．根据

可得

可知距离太阳越远，周期越长，金星距离太阳近，所以金星绕太阳运动的周期比火星短，故A错误；

B．根据

可知

可知金星与火星第一宇宙速度之比

故B正确；

C．金星和火星都绕太阳运转，根据开普勒第三定律可知，金星绕太阳运动轨道半径的三次方与周期平方的比值等于火星绕太阳运动轨道半径的三次方和周期平方的比值，选项C错误；

D．根据

得

可知金星与火星表面重力加速度之比

故D错误。

故选B。

4.关于原子核的相关知识，以下说法正确的是（　　）

A. 核力是原子核内质子和质子之间的作用力，中子和中子之间并不存在核力

B. 氡222的半衰期是3.8天，镭226的半衰期是1620年，所以一个确定的氡222核一定比一个确定的镭226核先发生衰变

C. 核裂变（）释放出能量，但的结合能却比的小

D. 质子、中子、α粒子的质量分别是m1、m2、m3，质子和中子结合成一个α粒子，释放的能量是

【答案】C

【解析】

【详解】A．核力是原子核内核子之间的作用力，质子和质子之间、质子和中子之间、中子和中子之间都存在核力，A错误；

B．半衰期是大量原子的统计规律，对少量和单个原子来讲是没有意义的，B错误；

C．重核裂变过程释放出能量，组成原子核的核子越多，它的结合能越大，所以的结合能比的小，C正确；

D． 根据爱因斯坦质能方程可知，释放的能量为

D错误。

故选C。

5.某住宅小区的应急供电系统，由交流发电机和副线圈匝数可调的理想降压变压器组成，发电机中矩形线圈电阻不计，它可绕轴OO′在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动。降压变压器副线圈上的滑动触头P上下移动时可改变输出电压，R0表示输电线电阻。下列判断正确的是（　　）

A. 当用户数目增多时，为使用户电压保持不变，滑动触头P应向下滑动

B. 若发电机线圈某时刻处于图示位置，变压器原线圈的电流瞬时值最大

C. 若发电机线圈的转速增为原来的2倍，保持用户数目稳定，滑动触头位置不变，上消耗的功率也将增为原来的2倍

D. 若发电机线圈的转速减为原来的，用户获得的交变电流频率保持不变

【答案】A

【解析】

【详解】A．当用户数目增多时，用户区的总电阻变小，副线圈的电流增大，两端的电压增大，为使用户电压保持不变，需要增大副线圈的线圈匝数，滑动触头P应向下滑动，A正确；

B．若发电机线圈某时刻处于图示位置，线圈处在中性面上，变压器原线圈的电流瞬时值最小，B错误；

C．若发电机线圈转速增为原来的2倍，电源电动势与线圈转速成正比。保持用户数目稳定，滑动触头位置不变，两端电压也增大为原来的两倍，电流也增大为原来的两倍，上消耗的功率也将增为原来的4倍，C错误；

D．由频率等于转速，发电机线圈的转速减为原来的，用户获得的交变电流频率减为原来的，D错误。

故选A。

二、多项选择题（本题共3小题，每小题5分，共15分。每小题给出的四个选项中，至少有两个选项正确，选对的得5分，对而不全得3分，选错或不选得0分。请将答案填涂在答题卡的相应位置）

6.下列关于热现象的说法正确的是（　　）

A. 某固体物质的摩尔体积为V，若该物体每个分子的体积为V0，则阿伏伽德罗常数可表示为

B. 当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而减小

C. 热量不能从低温物体传到高温物体

D. 对于一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热

【答案】AD

【解析】

【详解】A．对于固体物质，每个分子的体积可以等于摩尔体积除以阿伏加德罗常数，则有

A正确；

B．当时，分子力表现为斥力，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大，B错误；

C．在自发状态下，热量不能从低温物体传到高温物体；当有外界对物体做功时，热量能从低温物体传到高温物体，C错误；

D．对于一定质量的理想气体，如果压强不变，则体积与温度长正比。当体积增大，则温度升高，那么它一定从外界吸热，D正确。

故选AD。

7.在xOy平面内有一列沿x轴正向传播简谐横波，波速为2m/s，振幅为A。M、N是平衡位置相距2m的两个质点，如图所示。在t=0时，M通过其平衡位置沿y轴正方向运动，N位于其平衡位置上方最大位移处。已知该波的周期大于1s。则下列说法正确的是（　　）

A. 从t=0到t=1s，M向右移动了2m

B. 该波的周期一定为

C. 从到，M的动能逐渐增大

D. 在时，N的速度一定为2m/s

【答案】BC

【解析】

【详解】A．质点只能在平衡位置振动，不会随波传播，A错误；

B．波速为，周期大于，由公式

又因为 ，则。

由题意可知

求得波长

则周期为

B正确；

C．从到，M点正从波峰向平衡位置运动，M动能逐渐增大，C正确；

D．N的速度与博的传播速度时两个概念，N的速度不一定为2m/s，D错误。

故选BC。

8.如图所示，两块较大的金属板A、B平行放置并与一个电源相连，其中A板接地（取大地电势φ=0）。S闭合后，两板间有一质量为m、电荷量为q的油滴恰好处于静止状态。以下说法正确的是（　　）

A. 保持S闭合，若将A板向上平移一小段位移，则油滴向下加速运动，G中有b→a的电流

B. 保持S闭合，若将A板向左平移一小段位移（油滴仍处于两极板之间），则油滴仍然静止，G中有b→a的电流

C. 若将S断开，则油滴立即向下做匀加速直线运动

D. 若将S断开，再将B板向下平移一小段位移，则油滴仍然保持静止，但油滴电势能减小

【答案】AB

【解析】

【详解】A．开始时，重力和电场力平衡，故

mg=qE

将A板上移，由可知，E变小，故油滴应向下加速运动；根据 、，有

故电容器电量减小，放电，故G中有b→a的电流；故A正确；
B．若将A板向左平移一小段位移，由可知，E不变，油滴仍静止；根据上述结论

故电容器电量减小，放电，故G中有b→a的电流；故B正确；
C．若将S断开，Q不变，则两板间场强不变，则油滴仍静止，选项C错误；

D．若将S断开，Q不变，再将B板向下平移一小段位移，根据，，可得

可知场强E不变，则油滴仍静止；油滴所在位置与A极板的距离不变，则根据U=Ed可知与A极板的电势差不变，则油滴所在位置的电势不变，油滴的电势能不变，选项D错误。

故选AB。

第Ⅱ卷（非选择题）

三、实验题（本题共2小题，共12分。请将答案书写在答题卡的相应位置）

9.某物理实验小组采用如图甲所示的装置研究平抛运动

（1）安装实验装置的过程中，斜槽末端的切线必须是水平的，这样做的目的是_________

A．保证小球飞出时，速度既不太大，也不太小    B．保证小球飞出时，初速度水平

C．保证小球在空中运动的时间每次都相等      D．保证小球运动的轨迹是一条抛物线

（2）某同学每次都将小球从斜槽的同一位置无初速释放，并从斜槽末端水平飞出．改变水平挡板的高度，就改变了小球在板上落点的位置，从而可描绘出小球的运动轨迹．某同学设想小球先后三次做平抛，将水平板依次放在如图乙1、2、3的位置，且l与2的间距等于2与3的间距．若三次实验中，小球从抛出点到落点的水平位移依次为x1、x2、x3，忽略空气阻力的影响，下面分析正确的是_________．

A．x2-x1=x3-x2      B．x2-x1＜x3-x2     C．x2-x1＞x3-x2     D．无法判断

（3）另一同学通过正确的实验步骤及操作，在坐标纸上描出了小球水平抛出后的运动轨迹．部分运动轨迹如图丙所示．图中水平方向与竖直方向每小格的长度均为L，P1、P2和P3是轨迹图线上的3个点，P 1和P 2、P 2和P 3之间的水平距离相等．重力加速度为g．可求出小球从P 1运动到P 2所用的时间为_________，小球抛出时的水平速度为_________．

【答案】    (1). B    (2). C    (3).     (4).

【解析】

【详解】(1)[1] 安装实验装置的过程中，斜槽末端的切线必须是水平的，这样做的目的保证小球飞出时，初速度水平，故B正确ACD错误．

(2)[2] 因为平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，下落的速度越来越快，则下落相等位移的时间越来越短，水平方向上做匀速直线运动，所以

x2-x1＞x3-x2

故C正确ABD错误．

(3)[3][4] 因两段对应的水平距离相等，故两段运动的时间相等，而竖直位移分别为3L和5L；故在竖直方向由△h=gt2可得：

水平速度为：

10.为了测定某电源的内阻，实验室提供了如下器材：

电阻箱R、定值电阻R0、两个电流表A1和A2、电键S1、单刀双掷开关S2、待测电源、导线若干，现实验小组成员设计如图甲所示的电路图来完成实验。

（1）闭合电键S1，断开单刀双掷开关S2，调节电阻箱的阻值为R1，读出电流表A2的示数I0；将单刀双掷开关S2合向1，调节电阻箱的阻值，使电流表A2的示数仍为I0，此时电阻箱阻值为R2，则电流表A1的阻值RA1=______。（用本问所述字母表示）

（2）将单刀双掷开关S2合向2，多次调节电阻箱的阻值，记录每次调节后的电阻箱的阻值R及电流表A1的示数I，实验小组成员打算用图象分析I与R的关系，以电阻箱电阻R为横轴，为了使图象是直线，则纵轴y应取______。

A.I　　　　B.I2　　　　C.　　　　D.

（3）若测得电流表A1的内阻为1Ω，定值电阻R0=2Ω，根据②选取的y轴，作出y-R图象如图乙所示，则电源的内阻r=_______Ω。

（4）若不考虑由于读数等操作产生的偶然误差，按照本实验方案测出的电源内阻值_______。（选填“偏大”、“偏小”或“等于真实值”）

【答案】    (1).     (2). C    (3).     (4). 等于真实值

【解析】

【详解】（1）[1] 由闭合电路欧姆定律可知，电路电流保持不变，电路总电阻不变，则电流表内阻等于两种情况下电阻箱阻值之差，即

；

（2）[2] 根据题意，由图示电路图可知，电源电动势为

整理得

为得到直线图线，应作图象，故选C。

（3）[3] 由图像可得

通过图像可知：，

联立解得

，

（4）[4] 若不考虑由于读数等操作产生的偶然误差，由（2）（3）推导可知，电源内阻的测量值等于真实值。

四、计算题（本题共3小题，10题14分，11题16分，12题18分，共48分。要求写出必要的解题步骤，直接写出结果不得分。请将答案书写在答题卡的相应位置）

11.小明同学设计了一个电磁天平，如图1所示，等臂天平的左臂为挂盘，右臂挂有矩形线圈，两臂平衡．线圈的水平边长L=0.1m，竖直边长H=0.3m，匝数为．线圈的下边处于匀强磁场内，磁感应强度，方向垂直线圈平面向里．线圈中通有可在0~2.0A范围内调节的电流I．挂盘放上待测物体后，调节线圈中电流使得天平平衡，测出电流即可测得物体的质量．（重力加速度取）

（1）为使电磁天平的量程达到0.5kg，线圈的匝数至少为多少

（2）进一步探究电磁感应现象，另选匝、形状相同的线圈，总电阻，不接外电流，两臂平衡，如图2所示，保持不变，在线圈上部另加垂直纸面向外的匀强磁场，且磁感应强度B随时间均匀变大，磁场区域宽度．当挂盘中放质量为0.01kg的物体时，天平平衡，求此时磁感应强度的变化率．

【答案】（1）匝（2）

【解析】

【详解】（1）线圈受到安培力①

天平平衡②

代入数据得匝 ③

（2）由电磁感应定律得④

⑤

由欧姆定律得⑥

线圈受到安培力⑦

天平平衡⑧

代入数据可得⑨

【点睛】该题的关键是分析好安培力的方向，列好平衡方程，基础题

12.如图所示，水平面上有A、B两个小物块（均视为质点），质量均为，两者之间有一被压缩的轻质弹簧（未与A、B连接）。距离物块A为L处有一半径为L的固定光滑竖直半圆形轨道，半圆形轨道与水平面相切于C点，物块B的左边静置着一个三面均光滑的斜面体（底部与水平面平滑连接）。某一时刻将压缩的弹簧释放，物块A、B瞬间分离，A向右运动恰好能过半圆形轨道的最高点D（物块A过D点后立即撤去），B向左平滑地滑上斜面体，在斜面体上上升的最大高度为L（L小于斜面体的高度）。已知A与右侧水平面的动摩擦因数，B左侧水平面光滑，重力加速度为，求：

(1)物块A通过C点时对半圆形轨道的压力大小；

(2)斜面体的质量；

(3)物块B与斜面体相互作用的过程中，物块B对斜面体做的功。

【答案】(1)；(2) ；(3)

【解析】

【详解】(1)在D点，有

从C到D，由动能定理，有

在C点，有

解得

由牛顿第三定律可知，物块A通过C点时对半圆形轨道的压力

(2)弹簧释放瞬间，由动量守恒定律，有

对物块A，从弹簧释放后运动到C点的过程，有

B滑上斜面体最高点时，对B和斜面体，由动量守恒定律，有

由机械能守恒定律，有

解得

(3)物块B从滑上斜面到与斜面分离过程中，由动量守恒定律

由机械能守恒，有

解得

，

由功能关系知，物块B与斜面体相互作用的过程中，物块B对斜面体做的功

解得

13.现在很多家庭或者单位刚装修结束，都要进行空气检测和治理．某环保设备装置可用于气体中有害离子的检测和分离．离子检测的简化原理如图所示．Ⅰ区为电场加速区，Ⅱ区为无场区，Ⅲ区为电场检测区．已知Ⅰ区中AB与CD两极的电势差为U，距离为L，Ⅱ区中CE与DF两板的间距为d，板长为4L，Ⅲ区中EF与GH间距足够大，其内部匀强电场的电场强度为，方向水平向左．假设大量相同的正离子在AB极均匀分布，由初速度为零开始加速，不考虑离子间的相互作用和重力影响，则：

(1)AB与CD哪一极电势高？若正离子的比荷为k，求该离子到达CD极时的速度大小；

(2)该装置可以测出离子从AB极出发，经过Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区，最后返回EF端的总时间为t，由此可以确定离子的比荷为k，试写出k与t的函数关系式；

(3)若将Ⅲ区的匀强电场换成如图所示的匀强磁场，则电场检测区变成了磁场分离区，为收集分离出的离子，需在EF边上放置收集板EP，收集板下端留有狭缝PF，离子只能通过狭缝进入磁场进行分离．假设在AB极上有两种正离子，质量分别为m、M，且1<≤4，电荷量均为Q，现要将两种离子在收集板上完全分离，同时为收集更多离子，狭缝尽可能大，试讨论狭缝PF宽度的最大值与m、M、d的关系式．(磁感应强度大小可调，不考虑出Ⅲ区后再次返回的离子)

【答案】（1） （2） （3）

【解析】

【分析】

（1）正离子在电极AB和CD间做加速运动，电场方向水平向右，所以AB电极带正电，根据动能定理求离子到达CD电极的速度；

（2）由运动学公式分别求出离子在Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区的运动时间，求出总时间即可得到k与m的关系式；

（3）两种离子从狭缝进入右侧磁场，分别做匀速圆周运动，求出半径，画出恰好分离时轨迹图即PF的最大值．

【详解】(1)因正离子在AB极与CD极间加速，则知AB极电势高，

离子在AB与CD两极间加速，由动能定理有qU＝mv2，

得离子到达CD极时的速度v＝.

(2)正离子在Ⅰ区做匀加速直线运动，设所用时间为t1，则t1＝＝

设离子在Ⅱ区做匀速直线运动的时间为t2，则t2＝＝2，

离子在Ⅲ区先匀减速，后反向匀加速，设加速度为a，所用时间为t3，

有a＝＝，t3＝2·，解得t3＝4，

则总时间t＝t1＋t2＋t3，代入得k＝

(3)设质量为M和m的离子在磁场中做圆周运动的半径为R1和R2，洛伦兹力提供向心力，

由qvB＝，可得R1＝，R2＝

得半径关系，因为1<≤4，故1<≤2，

作出两种离子在磁场中运动的临界情况(即质量为M的正离子在收集板上的最低点与质量为m的正离子在收集板上的最高点重合)如图所示，

此时狭缝最大值x应满足x＝2R1－2R2，d＝2R1＋x，解得x＝d．