2020届天津市东丽区高三下学期质量监测物理试题（含解析）

这是一份2020届天津市东丽区高三下学期质量监测物理试题（含解析），共16页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
2020届天津市东丽区高三下学期质量监测物理试题
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题
1．下列说法正确的是（   ）
A．液体的温度越高，其分子热运动越剧烈，分子平均动能越大
B．某气体摩尔体积为V，阿伏伽德罗常数为NA则分子体积为
C．气体对外界做功，其内能一定减小
D．相互间达到热平衡的两物体的内能一定相等
2．物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展。下列说法符合事实的是（　　）
A．普朗克提出了光子说，成功地解释了光电效应现象
B．卢瑟福用α粒子轰击获得反冲核，发现了中子
C．玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律
D．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核
3．如图所示，在两等量异种点电荷的电场中，MN为一根光滑绝缘细杆，放在两电荷连线的中垂线上，a、b、c三点所在水平直线平行于两点电荷的连线，且a与c关于MN对称，b点位于MN上，d点位于两电荷的连线上。下列说法中正确的是（　　）
  
A．a点的场强方向与b点的场强方向相同
B．a点的场强与c点的场强相同
C．b点的场强大于d点的场强
D．套在细杆上的带电小环由静止释放后将做匀加速直线运动
4．2017年10与24日，在地球观测组织（GEO）全会期间举办的“中国日”活动上，我国正式向国际社会免费开放共享我国新一代地球同步静止轨道气象卫星“风云四号”和全球第一颗二氧化碳监测科学实验卫星(以下简称“碳卫星”)的数据．“碳卫星”是绕地球极地运行的卫星，在距地700千米的圆形轨道对地球进行扫描，汇集约140天的数据可制作一张无缝隙全球覆盖的二氧化碳监测图，有关这两颗卫星说法正确的是（   ）
A．“风云四号”卫星的向心加速度大于“碳卫星”的向心加速度
B．“风云四号”卫星的线速度小于“碳卫星”线速度
C．“风云四号”卫星的周期小于“碳卫星”的周期
D．“风云四号”卫星的线速度大于第一宇宙速度
5．一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴线匀速转动时产生正弦式交变电流，其电动势的变化规律如图甲中的线a所示，用此线圈给图乙中电路供电，发现三个完全相同的灯泡亮度均相同。当调整线圈转速后，电动势的变化规律如图甲中的线b所示，以下说法正确的是

A．t＝0时刻，线圈平面恰好与磁场方向平行
B．图线b电动势的瞬时值表达式为e＝40 sin()V
C．线圈先后两次转速之比为2∶3
D．转速调整后，三个灯泡的亮度仍然相同

二、多选题
6．如图所示，a、b两束不同频率的单色光光束，分别从图示位置平行地由空气射向平静的湖面， 湖底面水平且铺有反射材料，两束光经两次折射和一次反射后，一起从湖面O处射出。下列说法正确的是

A．a光在水中的传播速度比b光小
B．两束光从O处射出时方向一定相同
C．改变两束光的入射角，则两束光均有可能在O点的左侧发生全反射
D．用相同的双缝干涉装置进行实验时，a光的条纹间距较大
7．如图所示，竖直平面内固定一半径为R = 0.5m的表面粗糙的四分之一圆弧轨道，其圆心O与A点等高。一质量m = 1kg的小物块（可视为质点）在不另外施力的情况下，能以速度沿轨道自A点匀速率运动到B点，P为弧AB的中点，重力加速度g = 10m/s2。下列说法正确的是（   ）
  
A．在P点时，重力的瞬时功率为
B．小物块从A运动到B的过程中合力对小物块做的功为零
C．小物块在AP段和PB段产生的内能相等
D．在B点时，小物块对圆弧轨道的压力大小为11N
8．位于x=7m处的波源S完成两次振幅相同频率不同的全振动，如图所示为t=0时波形，该波沿x轴负方向传播，此时波刚好传到x=1m处的质点P，0.3s后质点P第一次出现在波谷位置．则

A．波源的起振方向沿+y方向
B．质点P沿+y方向振动过程中，x=5m处的质点Q也沿+y方向振动
C．波速v1：v2=2：1
D．质点P振动的路程10cm时，质点Q振动的路程是20cm

三、实验题
9．某同学探究钩码加速度与合外力的关系，其实验装置如图所示，一端带有定滑轮的长木板固定在桌面上，用轻绳绕过定滑轮及光滑的动滑轮将滑块与弹簧测力计相连．实验中保持钩码的质量不变，在滑块上增加砝码进行多次测量，每一次滑块均从同一位置P由静止释放，在钩码带动下滑块向右运动，此过程中，记录弹簧测力计的示数F和光电门的遮光时间t，用弹簧测力计测得钩码受到的重力为G，用刻度尺测得P与光电门间的距离为s，用螺旋测微器测得滑块上窄片的宽度为d．

（1）实验中 （选填“需要”或“不需要”）平衡滑块受到的滑动摩擦力；
（2）钩码的加速度大小a= （用含有d、t、s的表达式表示）．
（3）根据实验数据绘出的下列图像中最符合本实验实际情况的是 ．

10．某同学研究电子元件R1(3V，1.6W)的伏安特性曲线，要求多次测量并尽可能减小实验误差，备有下列器材：
A．直流电源（3V，内阻不计）
B．电流表G（满偏电流3 mA，内阻r＝10 Ω）
C．电流表A（0～0.6 A，内阻未知）
D．滑动变阻器R(0~20 Ω，5 A)
E．滑动变阻器R′(0～200 Ω，1 A)
F．定值电阻R0（阻值为990 Ω）
G．定值电阻R0′（阻值为1990 Ω）
H．开关与导线若干
（1）在实验中，为了操作方便且能够准确地进行测量，定值电阻应选用 ，滑动变阻器应选用 （填写器材前面的字母序号）．
（2）根据题目提供的实验器材，请在方框内设计出描绘电子元件R1伏安特性曲线的电路原理图（R1可用“”表示）

（3）在正确操作的情况下，某同学根据实验所得的数据画出该电子元件的伏安特性曲线如图所示．若将上述电子元件R1和另一个阻值为5Ω的定值电阻串联在电动势为3V，内阻为1Ω的直流电源上，则此时电子元件R1的阻值为 Ω．（结果均保留三位有效数字）

四、解答题
11．北京欢乐谷游乐场的“天地双雄”是亚洲唯一的双塔太空梭，乘客能通过它体验强烈的失重、超重感觉。该设施先把乘有十多人的座舱送到40 m高的地方，然后让座舱自由落下，当座舱落到离地面某一高度时启动制动系统，座舱做匀减速运动且到地面时刚好停止。为估算该系统的一些数据，某同学在座舱内用弹簧测力计竖直悬挂一个质量为的钩码，发现在座舱制动过程中，弹簧测力计的示数为1.00 N。取g=10m/s2，空气阻力不计。
（1）求制动系统开始启动时座舱的加速度大小；
（2）求制动系统开始启动时座舱离地的高度；
（3）若环形座舱与该同学及游客的总质量，求制动过程中制动系统的平均输出功率。
12．如图甲所示，间距为m的两条足够长的平行金属导轨所在平面与水平面的夹角，导轨上端接有一个的电阻，导轨所在平面可划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个区域，两导轨间长度为m的矩形区域Ⅰ中存在垂直导轨平面向上的匀强磁场，其磁感应强度大小B随时间t的变化关系如图乙所示，长度为m的区域Ⅱ中无磁场，区域Ⅲ中存在垂直导轨平面向上的匀强磁场，其磁感应强度的大小T。在时刻，质量kg且与导轨垂直的金属棒ab从区域Ⅰ和区域Ⅱ的交界处静止滑下，当金属棒到达区域Ⅱ和区域Ⅲ的交界处CD时，区域Ⅰ中的磁场突然撤去，此后金属棒恰好保持匀速运动，边界CD上方的导轨光滑，边界CD下方的导轨粗糙，不计金属棒与导轨的电阻，金属棒在下滑过程中始终与导轨垂直且接触良好，已知，，求：
（1）金属棒在到达边界CD前的运动过程中，回路中产生的感应电流方向和大小；
（2）金属棒在区域Ⅱ中运动的过程中，电阻产生的焦耳热Q；
（3）金属棒与区域Ⅲ中的两导轨之间的动摩擦因数μ。
  
13．电子对湮灭是指负电子（-10e）和正电子（10e）碰撞后湮灭，产生伽马射线的过程，电子对湮灭是正电子发射计算机断层扫描（PET）及正电子湮灭谱学（PAS）的物理基础。如图所示，在平面直角坐标系xOy上，P点在x轴上，且 ，Q点在负y轴上某处。在第Ⅰ象限内有平行于y轴的匀强电场，在第Ⅱ象限内有一圆形区域，与x、y轴分别相切于A、C两点，，在第Ⅳ象限内有一未知的圆形区域（图中未画出），未知圆形区域和圆形区域内有完全相同的匀强磁场，磁场方向垂直于xOy平面向里。一束速度大小为v0的电子束从A点沿y轴正方向射入磁场，经C点沿x轴正向射入电场，最后从P点射出；另一束速度大小为的正电子束从Q点沿与y轴正向成45°角的方向射入第Ⅳ象限，而后进入未知圆形磁场区域，离开磁场时正好到达P点，且恰好与从P点射出的电子束正碰发生湮灭，即相碰时两束粒子速度方向相反。已知正、负电子质量均为m、电量均为e，电子的重力不计。求：
（1）负电子（-10e）和正电子（10e）碰撞后湮灭后可以产生一对光子γ，写出方程式
（2）圆形区域内匀强磁场磁感应强度B的大小和第Ⅰ象限内匀强电场的场强E的大小；
（3）电子从A点运动到P点所用的时间；
（4）Q点纵坐标及未知圆形磁场区域的最小面积S。
  

参考答案：
1．A
【详解】A．温度是分子平均动能的标志，温度越高分子平均动能越大，分子运动越剧烈，故A正确；
B．某气体摩尔体积为V，阿伏伽德罗常数为NA，则每个气体分子平均所占据的空间体积为，分子的体积则小于，故B错误；
C．根据热力学第一定律，有
DU = Q＋W
可知气体对外界做功，其内能不一定减小，故C错误；
D．相互间达到热平衡的两物体的温度一定相等，分子平均动能相等，内能不一定相等，故D错误。
故选A。
2．C
【详解】A．爱因斯坦提出了光子说，成功地解释了光电效应现象，故A错误；
B．卢瑟福用α粒子轰击获得反冲核，发现了质子，故B错误；
C．波尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律，故C正确；
D．卢瑟福通过对α射线散射的研究提出了原子的核式结构模型，发现了原子中存在原子核，故D错误。
故选C。
3．D
【详解】A．根据等量异种电荷的电场线分布可知，b点的场强水平向右，a点的场强斜向上，方向不同，选项A错误；
B．由对称性可知，a、c两点的场强大小相同，方向不同，选项B错误；
C．b点的场强小于两点荷连线中点处的场强，而两点荷连线中点处的场强小于d点的场强，则b点的场强小于d点的场强，选项C错误；
D．套在细杆上的带电小环由静止释放后，由于竖直方向只受重力，电场力垂直细杆方向，则小环将做匀加速直线运动，选项D正确。
故选D。
4．B
【详解】A、根据可知运行轨道半径越大向心加速度越小，“风云四号”卫星的运行轨道半径大于“碳卫星”的轨道半径，所以“风云四号”卫星的向心加速度小于“碳卫星”的向心加速度，故A错误．B、根据可得，风云四号”卫星的运行轨道半径大于“碳卫星”的轨道半径，所以“风云四号”卫星的线速度小于“碳卫星”的线速度，故B正确．C、根据可得，风云四号”卫星的运行轨道半径大于“碳卫星”的轨道半径，所以“风云四号”卫星的周期大于“碳卫星”的周期，故C错误；D、第一宇宙速度是最大的运行速度，所以“风云四号”卫星的线速度小于第一宇宙速度，故D错误；故选B．
【点睛】根据万有引力提供向心力比较“飞云四号”卫星和“碳卫星”的向心加速度和线速度，第一宇宙速度是最大的运行速度，由于地球自转，“碳卫星”的轨道无法和某一经线重合.
5．B
【分析】本题考查交变电流表达式，最大值为NBSω，由此得出改变转速后的最大值，电感和电容都对交流电由阻碍作用。
【详解】A.t＝0时刻电动势为0，故线圈平面恰好与磁场方向垂直，A错误；
B.由图中可知，改变后的角速度为，故电动势的最大值为40V，故表达式为，B正确；
C.由可知线圈先后两次转速之比为3∶2；
D.中转速调整后交流电的频率发生变化，电感对交变电流的阻碍减小、电容对交变电流的阻碍增大，三个灯泡的亮度各不相同。
故选B。
6．AB
【详解】A.由光路图可知a光在水中的折射率较大，则a光在水中的传播速度比b光小； C.两束光由水面射向空气时入射角均不能达到临界角，不可能发生全反射；D.由可知，用相同的双缝干涉装置进行实验时，a光的波长小，条纹间距较小。
故选AB。
7．BD
【详解】A．在P点时，重力的瞬时功率为
PG = mgv0cos45° = 5W
故A错误；
B．小物块从A运动到B的过程中做匀速率运动，根据动能定理，合力做的功为零，故B正确；
C．小物块在AP段和PB段克服摩擦力做功产生的内能都等于重力势能的减少量，在AP段产生的内能为

在PB段产生的内能为

故在AP段和PB段产生的内能不相等，故C错误；
D．在B点时，运用牛顿第二定律得，圆弧轨道对小物块的支持力大小

根据牛顿第三定律，小物块对圆弧轨道的压力大小

故D正确。
故选BD。
8．AD
【详解】A、由波沿-x方向传播，可知质点P向上振动，故可得到波源的起振方向沿+y方向，故A正确；B、波速只与波的类型及介质相关，由于两个振动形成的波都是横波且在同一介质中，所以，波速相同，故B错误；C、由于波的频率不同，故波的周期不同，所以，P、Q质点振动并不同步，故C错误；D、两波的振幅相同，都为5cm，那么，质点P振动的路程10cm时，即质点P振动半个周期；由图可知，Q点处的波长为P点处的一半，故Q点处的周期为P点处的一半，所以，质点Q完成一个完整的周期，那么振动的路程为20cm，故D正确；故选AD．
【点睛】在求解机械振动的问题中，一般根据振动图象得到周期及质点的振动方向，进而根据波动图象得到传播方向和波长，然后求解波速；最后在根据距离和波速求得任一质点的振动状态．
9． （1）不需要； （2）； （3）A
【详解】（1）根据实验原理可知，力通过弹簧秤测出，因此滑块是否需要平衡摩擦力，对其没有影响，因此实验中不需要平衡滑块受到的滑动摩擦力；
（2）在匀变速直线运动中，根据速度与位移关系，则有：v2=2as；而，因此滑块的加速度大小；那么钩码的加速度大小．
（3）由题意可知，钩码的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系：G-2F=ma，且钩码的加速度大小；那么则有：，故A正确，BCD错误；
10． F，D 2.50~2.60
【分析】（1）定值电阻与已知内阻的电流表串联可构成量程较大的电压表，根据欧姆定律进行计算；（2）电子元件的电阻远小于电压表内阻，可采用电流表外接电路，滑动变阻器用分压电路；
（3）在电子元件的伏安特性曲线中作出电源的伏安特性曲线，两图象的交点即为灯泡的工作点，再根据欧姆定律即可求得电阻大小．
【详解】（1）电流表G（满偏电流3 mA，内阻r＝10 Ω）与定值电阻R0（阻值为990 Ω）串联，相当与量程为的电压表；故定值电阻选F；滑动变阻器要接成分压电路，则可选择阻值较小的D即可；
（2）电子元件的电阻为，远小于电压表内阻1000Ω，可采用电流表外接电路，电路图如图；

（3）在灯泡的伏安特性曲线中作出电源（电动势3V，定值电阻做为电源内阻，电源等效内阻为6Ω）的伏安特性曲线，如图所示；

由图可知，灯泡的电压为0.9V，电流为0.35A，故电阻.
【点睛】本题考查电子元件的伏安特性曲线的描绘实验，要注意明确本实验中一般采用滑动变阻器分压接法和电流表外接法，同时要注意掌握仪表的选择方法，明确伏安特性曲线的应用方法．
11．（1）10m/s2；（2）20m；（3）8×105 W
【详解】（1）设座舱离地高度为h时启动制动系统，此时速度大小为v，制动过程的加速度的大小为a。启动制动系统，对钩码由牛顿第二定律得

a=10m/s2
（2）自由下落阶段

启动制动系统后

得
h=20m
v=20m/s
（3）设制动时间为t，在制动阶段：
由动能定理

由运动学公式

制动系统输出的平均功率

得
P=8×105 W
12．（1）0.5A，电流方向b→a；（2）0.125J；（3）0.375
【详解】（1）由图象可知，区域Ⅰ中的磁感应强度

金属棒在区域Ⅱ中运动时，由法拉第电磁感应定律得到回路中产生的感应电动势为

所以感应电流

电流方向。
（2）金属棒在区域Ⅱ中运动过程中，对其进行受力分析，由牛顿第二定律得到

解得

由

得到

因此，电阻产生的焦耳热

（3）金属棒到达区域Ⅱ和区域Ⅲ交界处时的速度大小

此后以该速度匀速运动，金属棒所受安培力大小

方向沿导轨向上，金属棒在区域Ⅲ中匀速运动时，对其进行受力分析，有

解得

13．（1） -10e + 10e → 2γ；（2），；（3）；（4）－4L，πL2
【详解】（1）根据题意可得负电子（-10e）和正电子（10e）碰撞后湮灭后产生一对光子γ的方程式为

（2）运动图象如图所示
  
根据洛伦兹力提供向心力

由题意可得：电子在磁场中运动的半径

得

电子在电场中做类平抛运动，水平方向

竖直方向

根据牛顿第二定律

联立可得

（3）在电场中运动时间

在磁场中运动的周期

电子在磁场中运动了四分之一圆周

故从A到P的时间

（4）正电子在磁场中运动的半径    

故Q点的纵坐标

磁场圆的直径

故磁场圆的面积