北京市石景山区2020届高三下学期统一测试（一模）物理试卷

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第Ⅰ卷（ 共 42 分）
一、本题共 14 小题，每小题 3 分，共 42 分。在每小题给出的四个选项中，只．有．一．个．选． 项．符合题目要求。
1．下列说法正确的是
A．物体放出热量，其内能一定减少
B．外界对物体做功，其内能一定增加
C．物体吸收热量同时对外做功，其内能一定减少
D．物体吸收热量且外界对物体做功，其内能一定增加
2．图甲和图乙所示的是 a、b 两束单色光分别用同一单缝装置进行实验，在距装置恒定距离的屏上得到的图样，图甲是 a 光照射时形成的图样，图乙是 b 光照射时形成的图样。下列说法正确的是
A．b 光光子的能量较小
B．在水中 a 光波长较长甲乙
C．甲、乙图样是 a、b 两单色光的干涉图样图 1
D．若 b 光照射某金属有光电子逸出，则 a 光照射该金属也有光电子逸出
3．氢原子的能级图如图 2 所示。如果大量氢原子处于 n=3 能
级的激发态，则下列说法正确的是
A．这群氢原子只可能辐射 1 种频率的光子
B．氢原子从 n =3 能级跃迁到 n =1 能级，辐射光子的能量最大
C．这群氢原子辐射光子的最小能量为 12.09 eV图 2
D．处于 n=3 能级的氢原子至少需吸收 13.6eV 能量的光子才能电离
4．关于气体的压强，下列说法正确的是
A．单位体积内的分子数越多，分子的平均速率越大，气体的压强就越大
B．单位体积内的分子数越多，分子的平均速率越小，气体的压强就越大
C．一定质量的气体，体积越小，温度越高，气体的压强就越小
D．一定质量的气体，体积越小，温度越低，气体的压强就越小
5．如图 3 所示，一汽车装备了具有“全力自动刹车”功能的城市安全系统，系统以 50Hz
的频率监视前方的交通状况。当车速 v≤10m/s 且与前方静止的障碍物之间的距离接近安全距离时，如果司机未采取制动措施，系统就会立即启动“全力自动刹车”，使汽车避免与障碍物相撞。在上述条件下，若该车在不同路况下的“全
力自动刹车”的加速度取 4~6m/s2 之间的某一图 3
值，则该车应设计的最小安全距离最接近
A．5mB．12.5mC．20mD．30m
6．沿 x 轴正方向传播的简谐横波在 t1=0 时的波形图如图 4 所示，此时波传播到 x=2.0m
处的质点 B，质点 A 恰好位于波谷位置。当 t2=0.6s 时，质点 A 恰好第二次处于波峰
位置，则以下判断正确的是
A．t1=0 时刻，质点 B 沿 y 轴正方向运动
B．再经过一段时间，质点 A 会到达质点 B 处
C．这列波的周期为 0.4s
D．这列波的波速为 10m/s
y/cm
B
1 2 3 x/m
A
2
O
-2
图 4
7．t =0 时刻，A、B 两质点从同一地点沿同一方向做直线运动，它们的平均速度 v 与时间
t 的关系分别为图 5 中的直线 A、B。下列判断正确的是
A．质点 A 的加速度大小为 1m/s2
B．质点 B 的加速度大小为 1m/s2
C．t=2s 时，质点 A 和 B 的速度大小相等
D．t=4s 时，质点 A 和 B 相遇
图 5
θ
O
A
B
8．如图 6 所示，单摆摆球的质量为 m，摆球从最大位移 A 处由静止释放，摆球运动到最低点 B 时的速度大小为 v，重力加速度为 g，不计空气阻力。则摆球从 A 运动到 B 的过程中
A．摆线拉力所做的功为 1 mv2
2
B．重力的最大瞬时功率为 mgv
C．重力的冲量为 0
D．合力的冲量大小为 mv图 6
9．如图 7 所示，在两等量异种点电荷的电场中，MN 为两电荷连线的中垂线，a、b、c 三点所在直线平行于两电荷的连线，且 a 与 c 关于 MN 对称，b、d 两点位于 MN 上。
以下判断正确的是M
SHAPE \* MERGEFORMAT
a
b
c
A．b 点场强大于 d 点场强
+
d
-
B．b 点电势小于 d 点电势
C．a、b 两点间的电势差等于 b、c 两点间的电势差
SHAPE \* MERGEFORMAT
SHAPE \* MERGEFORMAT
D．试探电荷+q 在 a 点的电势能小于在 c 点的电势能N
图 7
10．回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频电源的两极相连接的两个 D 形金属盒，两盒间的狭缝中有周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两 D 形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图 8 所示。下列说法中正确的是
A．只增大金属盒的半径，带电粒子离开加速器时的动能不变
B．只增大磁场的磁感应强度，带电粒子离开加速器时的动能增大
图 8
C．只增大狭缝间的加速电压，带电粒子离开加速器时的动能增大
D．只增大狭缝间的加速电压，带电粒子在加速器中运动的时间增大
11．一直径为 20cm 的皮球，在温度为 27℃时，球内气体的压强为 2.0 105Pa，球壳处于张紧状态。球壳中任意一个直径为 20cm 圆周两侧的球面之间存在彼此相拉的力，若大气压强为 1.01 105Pa，试估算其每厘米长度上该力的大小
A．5NB．25 NC．50 ND．100 N
12．速度和加速度等运动学概念，是伽利略首先建立起来的。伽利略相信，自然界的规律简洁明了。他从这个信念出发，猜想落体一定是一种最简单的变速运动，它的速度应该是均匀变化的。他考虑了两种可能：一种是速度的变化对时间来说是均匀的，
定义加速度 a  vt  v0 ，其中 v0 和 vt 分别表示一段时间 t 内的初速度和末速度；另
t
一种是速度的变化对位移来说是均匀的，定义加速度 A  vx  v ，其中 v 和 vx 分别表
x
示一段位移 x 内的初速度和末速度。下列说法正确的是
A．若 A 不变，则 a 也不变
x
2
v  v
22
B．若 A>0 且保持不变，则 a 逐渐变大
C．若 A 不变，则物体在中间位置处的速度为
D．若 a 不变，则物体在中间位置处的速度为 vt  v0
2
13. 如图 9 所示，竖直放置的两根平行金属导轨间接有定值电阻 R，金属棒与两导轨始终
保持垂直，并良好接触且无摩擦，棒与导轨的电阻均不计，整个装
R
置放在水平匀强磁场中。棒从静止开始运动至达到最大速度的过程中，下列说法正确的是
A．通过金属棒的电流方向向左
B．棒受到的安培力方向向下
C．棒重力势能的减少量等于其动能的增加量
图 9
D．棒机械能的减少量等于电路中产生的热量
14．“二分频”音箱内有两个不同口径的扬声器，它们的固有频率分别处于高音、低音频段，分别称为高音扬声器和低音扬声器。音箱要将扩音机送来的含有不同频率的混合音频电流按高、低频段分离出来，送往相应的扬声器，以便使电流所携带的音频信息按原比例还原成高、低频的机械振动。图 10 为音箱的简化电路图，高、低频混合电流由 a、b 端输入，L1 和 L2 是线圈，C1 和 C2 是电容器，则下列说法正确的是
a
L1
C1
b
C2
L2
甲扬声器
A．扬声器甲是高音扬声器
B．C2 的作用是阻碍低频电流通过乙扬声器
乙扬声器
C．L1 的作用是阻碍低频电流通过甲扬声器
D．L2 的作用是增强通过乙扬声器的低频电流
图 10
第Ⅱ卷（共58分）
二、本题共 2 小题，共 18 分。
15．（8 分）某同学在探究加速度和力、质量的关系的实验中，保持小车的质量不变，测得其加
速度 a 和拉力 F 的数据如下表所示。a/m·s-2
（1）根据表中的数据在坐标图 11 中作出 a-F 图像；
（2）图线斜率的物理意义是 ；
（3）图线（或延长线）与 F 轴的截距的物理意义是
；
（4）小车和砝码的总质量为 kg。0
16．（10 分）在“测电池的电动势和内电阻”的实验中，具有如下器材：待测干电池 E一节，电压表○V ，电流表○A ，滑动变阻器 R1（0~10Ω），滑动变阻器 R2（0 ~ 200Ω），开关 S，导线若干。（结果均保留 2 位小数）
F / N
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
a / m·s-2
0.10
0.20
0.29
0.40
0.51
P
A
R
V
E rS
甲
乙图 12
2.00
U/V
b
a
0.60
1.20
1.80 I/A
A
0.6
3
V
3 15
+
1.80
1.60
1.40
1.20
1.00
0.80
0.60
0.40
0.20
0
丙
（1）为方便实验调节且能较准确地进行测量，滑动变阻器应选用 （填 R1 或 R2）。
（2）实验所用电路如图甲所示，请用笔画线代替导线在图乙中完成实物连接图，要求保证开关在闭合前滑动变阻器的滑片处于正确的位置。
（3）该同学由实验数据得到图丙中的图像 b，根据图像 b 求得电源电动势 E=＿＿V， 内电阻 r= Ω。
（4）丙图中 a 图线是某电阻 R 的伏安特性曲线，则两条图线 a、b 的交点的横、纵坐标分别表示 ，该同学将该电阻 R 与本实验中的所用的电池连成一闭合电路，此时电阻 R 消耗的电功率是 W。
（5）假如本实验中所使用的电压表的内阻很大（可视为理想电压表），而电流表是具有一定的内阻（ 不可忽略）， 则根据本实验原理图所测得的电源电动势值将 ，内电阻值将 。（选填“偏大”、“偏小”、“不变”）
三、本题共 4 小题，共 40 分。解答应写出必要的文字说明、方程和重要步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
17．（8 分）开普勒行星运动第三定律指出：行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴 a 的三
（1）已知引力常量为 G，太阳的质量为 M。将行星绕太阳的运动按圆周运动处理， 请你推导太阳系中该常量 k 的表达式，并说明影响常量 k 的因素。
（2）开普勒定律不仅适用于太阳系，它对一切具有中心天体的引力系统（如地球-卫 星系统）都成立。经测定月球绕地球运行的轨道半径约为 3.8×108m，运行周期约为 27 天，地球半径约为 6.4×106m。试估算地球同步卫星正常运行时到地球表面的距离。
x0

H
A
B
图 13
18．（8 分）如图 13 所示，参加某娱乐节目的选手从较高的平台上以水平速度跃出后， 落在水平传送带上，由于传送带足够粗糙，选手落到传送带上后瞬间相对传送带静止，再经过反应时间Δt＝1.0s 后，立刻以向右的加速度 a＝2m/s2 跑至传送带最右端。已知平台与传送带的高度差 H＝
1.8m，水池宽度 x0＝1.2m，传送带左端 A 与右端 B 之间的距离 L0＝9.6m。
（1）若传送带静止，选手以水平速度 v0＝3m/s 从平台跃出。求：
①该选手落在传送带上的位置与 A 端之间的距离。
②该选手从平台开始跃出到跑至传送带右端所经历的时间。
（2）若传送带以速度 v＝1m/s 逆时针转动，选手要能到达传送带右端 B，求选手从平台上沿水平方向跃出的最小速度。
19．（12 分）如图甲所示，一边长为 L、质量为 m 的正方形金属线框，放在光滑绝缘的水平面上，整个装置放在方向竖直向上、
I/A
t0
磁感应强度为 B 的匀强磁场中，它的一
M
N
边与磁场的边界 MN 重合。线框在一水 B
平力作用下由静止开始向左运动，经过一段时间 t0 被拉出磁场。测得金属线框中的电流随时间变化的图像如图乙所
示，在金属线框被拉出的过程中，求：
甲
（1）通过线框导线截面的电荷量；
（2）线框的电阻；
（3）水平力 F 随时间变化的表达式。
I0
O
乙
图 14
t/s
20．（12 分）如图甲所示，静电除尘装置中有一长为 L、宽为 b、高为 d 的矩形通道，其前、后面板使用绝缘材料，上、下面板使用金属材料。图乙是装置的截面图，上、下两板与电压为 U0 的高压直流电源相连。质量为 m、电荷量为-q、分布均匀的尘埃
以水平速度 v0 进入矩形通道，当带负电的尘埃碰到下板后其所带电荷被中和，同时被收集。通过调整两板间距 d 可以改变收集效率。当 d=d0 时=64%（即离下板
0.64d0 范围内的尘埃能够被收集）。不计尘埃的重力及尘埃之间的相互作用。
接地线
-
-
L
-
-
-
-
v0
-
-
-
d

b
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
--
L
----
v
0
d
+
+
+
+
+
+
图乙
-
+
图甲
图 15
（1）求尘埃在电场中运动的加速度大小；
（2）如图乙所示，假设左侧距下板 y 处的尘埃恰好能到达下板的右端边缘，请写出收集效率的表达式，并推测收集效率为 100%时，上、下两板间距的最大值 dm；
（3）若单位体积内的尘埃数为 n，求稳定工作时单位时间内下板收集的尘埃质量 M
t
与两板间距 d 的函数关系，并绘出图线。