天津市东丽区2020届高三学业水平等级模拟考试物理试题（三）

2020年天津市东丽区高三学业水平等级考模拟试卷

物理

第Ⅰ卷

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，只有一个选项是正确的）

1.下列说法中正确的是

A. 物体温度改变时，物体分子平均动能一定改变

B. 物体吸收热量后，温度一定升高

C. 布朗运动就是液体分子的热运动

D. 当分子间的距离变小时，分子间作用力一定减小

【答案】A

【解析】

温度是分子平均动能的标志，则物体温度改变时，物体分子的平均动能一定改变，选项A正确；根据热力学第一定律可知，物体吸收热量后，若物体对外做功，则温度不一定升高，选项B错误；布朗运动是悬浮在液体表面的固体颗粒的无规则运动，是液体分子的热运动的表现，选项C错误；当分子力表现为斥力时，分子间的距离变小时，分子间作用力一定变大；当分子力表现为引力时，分子间的距离变小时，分子间作用力先变大后减小；选项D错误；故选A.

2.居室装修中常用的大理石等天然石材，若含有铀、钍等元素就会释放出放射性气体氡。氡会经呼吸进入人体并停留于在体内发生衰变，放射出α、β、γ射线。这些射线会导致细胞发生变异，引起疾病。下列相关说法正确的是（   ）

A. 铀衰变为镭Rn要经过4次α衰变和4次β衰变

B. 放射性元素发生衰变时放出的α射线具有波粒二象性

C. 放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的质子转变为中子时产生的

D. 处于激发态的氧原子发出的某一单色光照射到某金属表面能发生光电效应，若这束光通过玻璃砖折射后，再射到此金属表面将不会再产生光电效应

【答案】B

【解析】

【详解】A．铀衰变为镭Rn，质量数减小16，而质子数减小6，经过一次次α衰变，质量数减小4，质子数减小2，而一次β衰变质量数不变，则质子数增大1，因此要经过4次α衰变和2次β衰变，故A错误；

B．放射性元素发生衰变时放出的α射线，属于实物粒子，也具有波粒二象性，故B正确；

C．β衰变时所释放的电子是原子核内的中子衰变为质子时产生的，故C错误；

D．发出的某一单色光照射到某金属表面能发生光电效应，若这束光通过玻璃砖折射后，虽光速变化了，但其频率不变，再射到此金属表面，仍将会再产生光电效应，故D错误。

故选B。

3.如图所示，水平面上的P、Q两物块的接触面水平，二者叠在一起在作用于Q上的水平恒定拉力F的作用下向右做匀速运动，某时刻撤去力F后，二者仍能不发生相对滑动．关于撤去F前后Q的受力个数的说法正确的是

A. 撤去F前6个，撤去F后瞬间5个

B. 撤去F前5个，撤去F后瞬间5个

C. 撤去F前5个，撤去F后瞬间4个

D. 撤去F前4个，撤去F后瞬间4个

【答案】B

【解析】

撤去F前，物体Q受到：重力、地面的支持力、P对Q的压力、地面对Q的摩擦力和力F共5个力的作用；撤去F后的瞬间，两物体做减速运动，此时Q受力: 重力、地面的支持力、P对Q的压力、地面对Q的摩擦力和P对Q的摩擦力，共5个力作用；故选B.

4.2018年12月8日，肩负着亿万中华儿女探月飞天梦想的嫦娥四号探测器成功发射，“实现人类航天器首次在月球背面巡视探测，率先在月背刻上了中国足迹”．已知月球的质量为、半径为，探测器的质量为，引力常量为，嫦娥四号探测器围绕月球做半径为的匀速圆周运动时，探测器的（    ）

A. 周期为 B. 动能为

C. 角速度为 D. 向心加速度为

【答案】A

【解析】

【详解】由万有引力提供向心力可得 ，可得 ，故A正确；解得 ，由于 ，故B错误；解得 ，故C错误；解得 ，故D错误．综上分析，答案为A

5.如图所示，边长为L、匝数为N，电阻不计的正方形线圈abcd在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω绕转轴OO′匀速转动，轴OO′垂直于磁感线且位于线圈平面内，在线圈外接一含有理想变压器的电路，变压器原、副线圈的匝数分别为n1和n2，保持线圈以恒定角速度ω转动，下列判断正确的是（     ）

A. 交流电压表V1的示数等于NBωL2

B. 变压器输入功率与输出功率之比为n1: n2

C. 交流电压表V2的示数为副线圈两端电压的有效值

D. 在图示位置时线圈中磁通量为零，感应电动势最小

【答案】C

【解析】

【详解】交流电压的最大值等于NBωL2，电压表V1示数为有效值，A错误；变压器的输入与输出功率之比为1：1，故B错误；交流电压表V2的示数为副线圈两端电压的有效值，选项C正确；在图示位置时线圈平面与磁场平行，线圈中磁通量为零，感应电动势最大，故D错误；

二、不定项选择题（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。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）

6.两束单色光a和b沿如图所示方向射向半圆形玻璃砖的圆心O，已知a光在底边界面处发生了全反射，两束光沿相同方向射出，则下列说法中正确的是（　　）

A. 在真空中，a光的速度比b光的大

B. 如果用a光照射某金属能产生光电效应，则用b光照射该金属也能产生

C. 将a光、b光以相同角度斜射到同一块平行玻璃板，透过平行表面后，a光侧移量大

D. 分别用a和b在相同条件下做双缝干涉实验，a光的条纹间距比b光的小

【答案】CD

【解析】

【详解】A．在真空中光的传播速度都相同即为光速，故A错误；

B．令现在两束光出射方向为Oc，根据光路的可逆性，若两束单色光a和b沿着cO方向入射，则a光将发生全反射，而b光发生折射，则知a光的临界角小于b光的临界角，由临界角公式得知，玻璃对a光的折射率较大，则a光的频率较大，如果用a照射某金属能产生光电效应，则用b照射该金属不一定能产生，故B错误；

C．将a光、b光以相同角度斜射到同一块平行玻璃板，玻璃对a光的折射率较大，则a光进入玻璃板时，a的折射角大，透过平行表面后，a光侧移量大，故C正确；

D．a光的频率较大，波长较短，而干涉条纹的间距与波长成正比，故a光的条纹间距比b光的小，故D正确。

故选CD。

7.一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正方向运动，其电势能EP随位移x变化的关系如图所示，其中0~x2段是对称的曲线，x2~段是直线，则下列说法正确的是（　　）

A. 处电场强度为零

B. 、、处电势、、的关系为

C. 粒子在~段速度v随x均匀减小

D. ~段是匀强电场

【答案】ABD

【解析】

【详解】A．根据电势能与电场力关系

可知Ep－x图像切线的斜率是电场力，在x1处切线斜率为零，粒子在x1处所受电场力为零，则x1处电场强度为零，故A正确；

B．根据电势能与电势的关系Ep=qφ，粒子带负电，，则知电势能越大，粒子所在处的电势越低，所以有

故B正确；

CD．由图可知x2~x3段斜率不变，则电场力不变，场强不变，是匀强电场，粒子所受的电场力不变，做匀变速直线运动；速度随时间均匀变化，不会随x均匀减小的，故C错误，D正确。

故选ABD。

8.a、b、c是某弹性绳上的三个质点，沿绳建立x坐标轴。一简谐横波正在沿x轴的正方向传播，振源的周期T=0.4s，t=0.2s时的波形如图所示，则(    )   

A. 波速为

B 质点开始振动时，速度方向沿正方向

C. 时，质点处于波峰

D. 0到0.5s内，质点c通过的路程为0.9m

【答案】AC

【解析】

【详解】A．根据波形图可知，波长λ=4m，则

故A正确；

B．由上下坡法可知，t=0.2s时a点开始向下振动，根据介质中所有质点起振方向都相同可知，所以质点b开始振动时，速度方向沿y轴负方向，故B错误；

C．再经过t=01s，波刚好传到b点，且此时波向下振动，再经过

时，b点处于波峰处，所以t=0.6s时，质点b处于波峰，故C正确；

D．波传到c点的时间

所以0到0.5s内，质点c振动了

所以质点c通过的路程为

故D错误。

故选AC。

第Ⅱ卷

9.某探究学习小组的同学欲以如图装置中的滑块为对象验证“动能定理”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细沙、垫块等需要的东西．当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时，释放小桶，滑块处于静止状态．若你是小组中的一位成员，要完成该项实验，则：

①实验时为了保证滑块（质量为M）受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，实验时除了要满足沙和沙桶的总质量m远远小于滑块的质量M之外，还需要做的是_____________

②在①的基础上，某同学用天平称量滑块的质量M．往沙桶中装入适量的细沙，用天平称出此时沙和沙桶的总质量m．让沙桶带动滑块加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2（v1<v2）．则对滑块，本实验最终要验证的数学表达式为_____________________（用题中的字母表示）．

③由于实验原理上的原因，上述数学表达式只能是近似成立，那么，此试验中真正成立的等式为________________________（仍用上述题中的字母表示）．

【答案】    (1). ①平衡摩擦力    (2). ②     (3). ③

【解析】

（1）滑块受到的合力为F=T-f，要使合力等于拉力，可以将长木板的一端适当垫高，使重力的下滑分力与摩擦力平衡，即可保证拉力等于合力，即F=T；即需要平衡摩擦力.
（2）本实验要验证动能定理，即合力对小车的做的功等于小车动能的增加量，根据动能定理，有：mgL＝M(v22−v12)；
（3）对沙桶和小车系统，只有重力做功，机械能守恒，根据机械能守恒定律，沙桶减小的重力势能等于沙桶和滑块动能的增加量，有：mgL＝(m+M)(v22−v12)

10.某同学要测量由三节相同的干电池串联组成的电池组的电动势E和内电阻r，实验室提供的器材除了开关、导线外，还有：

A．待测电池组

B．电流表A（量程0～500mA，内阻等于5Ω）

C．电压表V1（量程0～3V，内阻等于3kΩ）

D．电压表V2（量程0～15V，内阻等于15kΩ）

E．定值电阻R1=9kΩ

F．定值电阻R2=2kΩ

G．滑动变阻器RL1（0～50Ω）

H．滑动变阻器RL2（0～1kΩ）

要求测量结果尽量准确、能测量多组数椐且滑动变阻器调节方便．该同学设计的测量电路如图甲所示．

①电路中的电压表V应选择_____；定值电阻R应选择_____；滑动变阻器RL应选择_____；（填各元件前的字母代码）

②该同学在实验中测出多组电流表A和电压表V的示数，根据记录数据作出的U﹣I图象如图乙所示，根据图象可求得：待测电池组的电动势E=_____V；内阻r=_____Ω．（结果保留两位有效数字）

【答案】    (1). C    (2). F    (3). G    (4). 4.0    (5). 7.5

【解析】

（1）三节干电池的电动势约为4.5V，如果采用15V的电压表进行测量误差太大，故应采用3V量程的C与定阻电阻串联，根据改装原理可知，改装后电压表量程应大于4.5V，故应与R2串联，串联后电压表的量程为5V，符合题意；故定值电阻选择F；因电源内阻较小，故为了便于调节，滑动变阻器应选择总阻值较小的G；
（2）根据改装原理可知，U=E-Ir
则可知U=E-Ir
则可知，E=2.4   r=
解得：E=4.0V； r=12.5Ω，则电池的内阻为r′=12.5Ω-RA=12.5Ω-5Ω=7.5Ω
点睛：本题考查伏安法测电阻以及测量电源的电动势和内电阻，在解题时要注意分析实验中给出的仪器是否符合实验要求，然后才能根据我们所学内容进行分析得出合理的实验电路，并能进行数据处理．

11.如图所示，长为L=8m，质量M=6kg的长木板放置于光滑的水平面上，其左端有一大小可忽略，质量为m=2㎏的物块，物块与木板间的动摩擦因数为0.3，开始时物块与木板都处于静止状态，现对物块施加F=10N，方向水平向右的恒定拉力，求：(g=10m/s²)

(1)小物块的加速度；

(2)物块从木板左端运动到右端经历的时间．

【答案】（1）2m/s2；（2）4s．

【解析】

（1）设小物块的加速度为a1，对物块由牛顿第二定律有：

F-μmg=ma1，

解得：a1=-μg=(-0.3×10)m/s2=2 m/s2

（2）设木板的加速度为a2，对木板由牛顿第二定律得：μmg=Ma2，

解得：a2==m/s2=1m/s2

设物块从木板左端运动到右端经历的时间为t，则有：

木块的位移：s1=a1t2

木板的位移：s2=a2t2

又有：L=s1-s2，

代入数据得：t=4s

点睛：对于牛顿第二定律综合应用问题，关键是弄清楚物体的运动过程和受力情况，利用牛顿第二定律或运动学的计算公式求解加速度，再根据题目要求进行解答；知道加速度是联系静力学和运动学的桥梁．

12.两间距为L=1m的平行直导轨与水平面间的夹角为=37° ,导轨处在垂直导轨平面向下、 磁感应强度大小B=2T的匀强磁场中.金属棒P垂直地放在导轨上，且通过质量不计的绝缘细绳跨过如图所示的定滑轮悬吊一重物（重物的质量m0未知），将重物由静止释放，经过一 段时间，将另一根完全相同的金属棒Q垂直放在导轨上，重物立即向下做匀速直线运动，金 属棒Q恰好处于静止状态.己知两金属棒的质量均为m=lkg、电阻均为R=lΩ，假设重物始终没有落在水平面上，且金属棒与导轨接触良好，一切摩擦均可忽略，重力加速度g=l0m/s2，sin 37°=0.6，cos37°=0.8.求：

（1）金属棒Q放上后，金属棒户的速度v的大小；

（2）金属棒Q放上导轨之前，重物下降的加速度a的大小（结果保留两位有效数字）；

（3）若平行直导轨足够长，金属棒Q放上后，重物每下降h=lm时，Q棒产生的焦耳热.

【答案】（1）  （2）   （3）

【解析】

【详解】(1)金属棒Q恰好处于静止时

由电路分析可知 , ,

代入数据得，

（2）P棒做匀速直线运动时，，

金属棒Q放上导轨之前，由牛顿第二定律可得

代入数据得，

（3）根据能量守恒可得，

由于两个金属棒电阻串联，均为R，可知

Q棒产生的焦耳热为

13.“太空粒子探测器”是由加速装置、偏转装置和收集装置三部分组成的，其原理可简化如下：如图所示，辐射状的加速电场区域边界为两个同心圆，圆心为O，外圆的半径，电势，内圆的半径，电势，内圆内有磁感应强度大小、方向垂直纸面向里的匀强磁场，收集薄板MN与内圆的一条直径重合，收集薄板两端M、N与内圆间各存在狭缝．假设太空中漂浮着质量、电荷量的带正电粒子，它们能均匀地吸附到外圆面上，并被加速电场从静止开始加速，进入磁场后，发生偏转，最后打在收集薄板MN上并被吸收(收集薄板两侧均能吸收粒子)，不考虑粒子相互间的碰撞和作用．

(1)求粒子刚到达内圆时速度的大小；

(2)以收集薄板MN所在的直线为轴建立如图的平面直角坐标系．分析外圆哪些位置  的粒子将在电场和磁场中做周期性运动．指出该位置并求出这些粒子运动一个周期内在磁场中所用时间．

【答案】（1） (2) （0,  2m）,（2m, 0）,（0,  -2m）,（-2m, 0）

【解析】

（1）带电粒子在电场中被加速时，由动能定理可知 

解得：

（2）粒子进入磁场后，在洛伦兹力的作用下发生偏转，有

解得r=1.0m

因为r=R2，所以由几何关系可知，从收集板左端贴着收集板上表面进入磁场的粒子在磁场中运动圆周后，射出磁场，进入电场，在电场中先减速后反向加速，并返回磁场，如此反复的周期运动．其运动轨迹如图所示．则在磁场中运动的时间为T．

解得  

粒子进入电场的四个位置坐标分别为（0,  2m）,（2m, 0）,（0,  -2m）,（-2m, 0）