天津市普通高中2020届高三学业水平等级性考试物理模拟试题（四）

2020年天津市普通高中学业水平等级性考试物理模拟试题（四）

第Ⅰ卷（选择题）

注意事项：

每小题选出答案后，填入答题纸的表格中，答在试卷上无效。

本卷共8题，每题5分，共40分。

一、选题题（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.近代物理取得了非常辉煌成就，下列关于近代物理的说法正确的是（　　）

A. 用同频率的光照射不同的的金属表面时均有光电子逸出，从金属表面逸出的光电子的最大初动能Ek越大，则这种金属的逸出功W就越大

B. 137Cs是核泄漏时对人体产生有害辐射的的重要污染物，其核反应方程式其中X为电子

C. 一个氢原子处在n=4的能级，当它跃迁到较低能级时，最多可发出6种频率的光子

D. 每个核子只与邻近核子产生核力作用，比结合能越大的原子核越不稳定

【答案】B

【解析】

【详解】A．根据爱因斯坦的光电效应方程

同种光照射金属，初动能Ek越大，该金属的逸出功W就越小，A错误；

B．在核反应方程中，根据质量数守恒，电荷数守恒，可以求得X的质量数为零，带一个单位负电荷，因此它一定是电子，B正确；

C．因为只有一个氢原子，处在n=4的能级，当它跃迁到较低能级时，最多可发出3种频率的光子，C错误；

D．比结合能越大，原了核结合的越牢固，也就是原子核越稳定，D错误。

故选B。

2.图甲左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中R1=55 Ω，R2=110 Ω，A、V为理想电流表和电压表，若流过负载R1的正弦交变电流如图乙所示，已知原、副线圈匝数比为2:1，下列表述正确的是

A. 电流表的示数为2 A

B. 原线圈中交变电压的频率为100 Hz

C. 电压表示数为156 V

D. 变压器的输入功率330 W

【答案】D

【解析】

【详解】由图乙可知，负载的电流的最大值为，所以电流的有效值为2A；根据电路图可知，电阻R1的电压为，即副线圈上的电压为110V，所以电压表的读数为110V，所以电阻的电流，所以原线圈上的电流，AC错误；由图乙可知该交流电的周期是0.02s，则频率，由于变压器不改变交流电的频率，所以原线圈中交变电压的频率为50Hz，B错误；变压器的输出功率：，所以变压器的输入功率也是330W，D正确．

3.如图甲所示，在平静的水面下有一个点光源s，它发出的是两种不同颜色的a光和b光，在水面上形成了一个被照亮的圆形区域，该区域的中间为ab两种单色光所构成的复色光的圆形区域，周边为环状区域，且为a光的颜色（见图乙）．则以下说法中正确的是

A. a光频率比b光频率大

B. 水对a光的折射率比b光大

C. 在真空中，a光的传播速度比b光大

D. 在同一装置的杨氏双缝干涉实验中，干涉条纹间距a光的比b光的宽

【答案】D

【解析】

【详解】A、B项：a光照射的面积较大，知a光的临界角较大，根据，知a光的折射率较小，折射率小，频率也小，所以a光的频率小于b光，故AB错误；

C项：在真空中，两光的传播速度相等，故C错误；

D项：a光在水中传播的速度较大则a光的波长较长，条件间距公式，所以a光波长则条纹间距较宽，故D正确．

4.如图所示，为某静电除尘装置的原理图，废气先经过机械过滤装置再进入静电除尘区、图中虚线是某一带负电的尘埃(不计重力)仅在电场力作用下向集尘极迁移并沉积的轨迹，A、B两点是轨迹与电场线的交点，不考虑尘埃在迁移过程中的相作用和电荷量变化，则以下说法正确的是

A. A点电势高于B点电势

B. 尘埃在A点的加速度大于在B点的加速度

C. 尘埃在迁移过程中做匀变速运动

D. 尘埃在迁移过程中电势能始终在增大

【答案】B

【解析】

沿电场线方向电势降低，由图可知，B点的电势高于A点电势，故A错误；由图可知，A点电场线比B点密集，因此A点的场强大于B点场强，故A点的电场力大于B点的电场力， 则A点的加速度大于B点的加速度，故B正确；放电极与集尘极间建立非匀强电场，尘埃所受的电场力是变化的．故粒子不可能做匀变速运动，故C错误；由图可知，开始速度方向与电场力方向夹角为钝角，电场力做负功，电势能增大；后来变为锐角，电场力做正功，电势能减小；对于全过程而言，根据电势的变化可知，电势能减小，故D错误．故选B．

点睛：本题考查考查分析实际问题工作原理的能力，解题时要明确电场线的分布规律，并且能抓住尘埃的运动方向与电场力方向的关系是解题突破口．

5.如图所示，地球的公转轨道接近圆，哈雷彗星的公转轨迹则是一个非常扁的椭圆。若已知哈雷彗星轨道半长轴约为地球公转轨道半径的18倍，哈雷彗星在近日点与太阳中心的距离为，速度大小为，在远日点与太阳中心距离为 ，速度大小为，根据所学物理知识判断下列说法正确的是

A. 哈雷彗星的公转周期约为76年

B. 哈雷彗星在近日点速度小于远日点速度

C. 哈雷彗星在近日点加速度的大小与远日点加速度的大小之比

D. 哈雷彗星在椭圆轨道上运动的过程中机械能不守恒

【答案】A

【解析】

【详解】A．根据开普勒第三定律：

则

选项A正确；

B．哈雷彗星从近日点到远日点，太阳对哈雷彗星的引力做负功，则速度减小，则在近日点速度大于远日点速度，选项B错误；

C．根据可知哈雷彗星在近日点加速度的大小与远日点加速度的大小之比，选项C错误；

D．哈雷彗星在椭圆轨道上运动的过程中只有太阳的引力做功，则机械能守恒，选项D错误；故选A。

二、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，有选错或不答的得0分）

6.下列说法正确的是（　　）

A. 一定温度下，饱和汽的分子数密度是一定的，因而饱和汽的压强也是一定的

B. 第二类永动机不可能制成是因为违背了能量守恒定律

C. 对于一定质量的理想气体，若气体的体积减小而温度降低，则单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子个数可能不变

D. 显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动，这间接反映了炭粒分子运动的无规则性

【答案】AC

【解析】

【详解】A．一定温度下，饱和汽的分子数密度是一定的，因而饱和汽的压强也是一定的，选项A正确；

B．第二类永动机不可能制成是因为违背了热力学第二定律，但是不违背能量守恒定律，选项B错误；

C．对于一定质量的理想气体，若气体的体积减小而温度降低，则气体的分子数密度变大，而分子平均速率减小，则单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子个数可能不变，选项C正确；

D．显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动，这间接反映了水分子运动的无规则性，选项D错误。

故选AC。

7.一列简谐横波在t＝0时刻的波形图如图中实线所示，从此刻起，经0.2s波形图如图中虚线所示，波传播的速度为5m/s，下列说法正确的是（   ）

A. 这列波沿x轴正方向传播

B. t＝0时刻质点a沿y轴正方向运动

C. 若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定的干涉现象，则该波所遇到的简谐横波频率为1.25Hz

D. x＝2m处的质点的位移表达式为y＝0.4sin (2.5πt＋π) (m)

【答案】CD

【解析】

【详解】A．由图读出波长λ=4m，则波的周期为

由题，波传播的时间为

根据波形的平移可知，波的传播方向沿x轴负方向，故A错误；

B．波x轴负方向传播，由上下坡法可知t=0时质点a沿y轴负方向运动，故B错误；

C．该波频率为

发生稳定的干涉现象的条件为两列波的频率相同，故C正确；

D．角速度为

t=0时刻x=2m处的质点正向y轴负方向运动，其位移表达式为

故D正确

故选CD。

8.荡秋千是人们平时喜爱的一项休闲娱乐活动，如图所示，某同学正在荡秋千，A和B分别为运动过程中的最低点和最高点，若忽略空气阻力，则下列说法正确的是（　　）

A. 在B位置时，该同学速度为零，处于平衡状态

B. 在A位置时，该同学处于超重状态

C. 在A位置时，该同学对秋千踏板的压力大于秋千踏板对该同学的支持力，处于超重状态

D. 由B到A过程中，该同学向心加速度逐渐增大

【答案】BD

【解析】

【详解】A．在B位置时，该同学速度为零，但是加速度不为零，不是处于平衡状态，选项A错误；

B．在A位置时，该同学加速度竖直向上，处于超重状态，选项B正确；

C．在A位置时，该同学对秋千踏板的压力与秋千踏板对该同学的支持力是一对作用力与反作用力，等大反向，选项C错误；

D．由B到A过程中，该同学速度逐渐变大，根据可知，向心加速度逐渐增大，选项D正确。

故选BD。

第Ⅱ卷（非选择题）

注意事项：

请用黑色墨水的钢笔或签字笔将答案写在答题纸相应的范围内。

解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的，答案中必须明确写出数值和单位。

本卷共4题，共60分。

9.用如图甲所示的装置验证动量守恒定律

①为了减小实验误差，下列做法正确的是_________；

A.两球的质量和半径都一样大

B.多次将A球从不同的高度释放

C.保证斜槽末端的切线水平

D.减小斜槽对小球A的摩擦

②图乙是B球的落点痕迹，刻度尺的“0”刻线与O点重合，可以测出碰撞后B球的水平射程为________cm；

③本次实验必须进行测量的是__________。

A.水平槽上未放B球时，A球的落点位置到O点的水平距离

B.A球与B球碰撞后，A球和B球的落点位置到O点的水平距离

C.A球与B球下落的时间

D.A球和B球的质量（或两球质量之比）

【答案】    (1). C    (2). 6445    (3). ABD

【解析】

【详解】①[1]A．为防止碰撞后入射球反弹入射球的质量应大于被碰球的质量，故A错误；

B．为使球到达轨道末端时的速度相等，多次将A球应从同一的高度释放，故B错误；

C．为使小球离开轨道后做平抛运动，保证斜槽末端的切线水平，故C正确；

D．斜槽对小球的摩擦对实验没有影响，不需要减小斜槽对小球A的摩擦，故D错误。

故选C；

②[2]碰撞后B球的水平射程落点如图所示，取所有落点中靠近中间的点读数，即可取一个最小的圆的圆心，约为64.45cm；

③[3]根据实验原理可得

又因下落时间相同，即可求得

可知需要测量的物理量是水平槽上未放B球时，A球的落地点到O点的距离OP，A球与B球碰撞后，A、B两球落点到O点的距离OM和ON，需要测量A球和B球的质量，不需要测量水平槽面离地面的高度或小球在空中飞行时间，故选ABD。

10.用伏安法测定一个待测电阻Rx的阻值（阻值约为200Ω），实验室提供如下器材：

电池组E：电动势3V，内阻不计

电流表A1：量程0—10mA，内阻约为40Ω－60Ω

电流表A2：量程0—500μA，内阻为1kΩ

滑动变阻器R1：阻值范围0—20Ω，额定电流2A

电阻箱R2：阻值范围0—9999Ω，额定电流1A

电键S、导线若干

要求实验中应尽可能准确的测量Rx的阻值，请回答下面问题：

（1）上述器材中缺少电压表，需选一只电流表将它改装成电压表进行测量， 请在方框中画出测量Rx阻值的电路图，并在图中表明器材代号________；

（2） 实验中将电阻箱R2的阻值调到4000Ω，再调节滑动变阻器R1，两表的示数如图所示，可读出电流表A1的示数是________mA，电流表A2的示数是_______μA，测得待测电阻Rx的阻值是__________．

【答案】    (1).     (2). 6.4 mA    (3). 240μA    (4). 195Ω

【解析】

【详解】(1)[1]电流表改装成电压表，串联电阻（电阻箱）可以完成．由于电流的表A1的内阻相对待测电阻很小，且大小不确定，采用电流表外接法．滑动变阻器R1的最大阻值很小，电压的调节能力有限，采用分压式接法，电路如图所示：

(2)[2][3][4]由图可知，电流表A1的示数是6.4mA ，电流表A2的示数是240μA．测得待测电阻

11.如图所示，在水平面上依次放置小物块A和C以及曲面劈B，其中A与C的质量相等均为m，曲面劈B的质量M=3m，曲面劈B的曲面下端与水平面相切，且曲面劈B足够高，各接触面均光滑．现让小物块C以水平速度v0向右运动，与A发生碰撞，碰撞后两个小物块粘在一起滑上曲面劈B.求：

（1）碰撞过程中系统损失的机械能；

（2）碰后物块A与C在曲面劈B上能够达到的最大高度．

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）小物块C与A发生碰撞粘在一起，由动量守恒定律得

mv0=2mv

解得

碰撞过程中系统损失的机械能为

解得

．

（2）当AC上升到最大高速时，ABC系统的速度相等；根据动量守恒定律：

解得

由能量关系

解得

12.如图（甲）所示，将一间距L=1m的足够长U形导轨固定，倾角为，导轨上端连接一阻值为R=10.0Ω的电阻，整个空间存在垂直于轨道平面向上的匀强磁场。质量为m=1kg、电阻为r=2.0Ω的金属棒垂直紧贴在导轨上且不会滑出导轨，导轨与金属棒之间的动摩擦因数，金属棒从静止开始下滑，下滑的图像如图（乙）所示，图像中的段为曲线，AB段为直线，导轨电阻不计且金属棒下滑过程中始终与导轨垂直且紧密接触，重力加速度取，，。求：

(1)匀强磁场的磁感应强度B的大小；

(2)从开始到过程中ab上产生的热量。

【答案】(1)4T；(2)0.8125J

【解析】

【详解】(1)从图像可得金属棒先做加速运动，再做匀速运动，匀速运动速度

匀速运动时受沿斜面向上的安培力作用，根据平衡条件有

代入数据解得

又

解得

(2)时金属棒做匀速直线运动，速度大小，位移大小，设从开始到过程中电路中产生的热量，根据能量守恒定律得

代入数据解得

导体棒电阻r上产生的热量

13.离子推进器是太空飞行器常用的动力系统，某种推进器设计的简化原理如图所示，截面半径为R的圆柱腔分为两个工作区．I为电离区，将氙气电离获得1价正离子；II为加速区，长度为L，两端加有电压，形成轴向的匀强电场．I区产生的正离子以接近0的初速度进入II区，被加速后以速度vM从右侧喷出．I区内有轴向的匀强磁场，磁感应强度大小为B，在离轴线R/2处的C点持续射出一定速度范围的电子．假设射出的电子仅在垂直于轴线的截面上运动，截面如图所示（从左向右看）．电子的初速度方向与中心O点和C点的连线成α角（0<α<90◦）．推进器工作时，向I区注入稀薄的氙气．电子使氙气电离的最小速度为v0，电子在I区内不与器壁相碰且能到达的区域越大，电离效果越好．已知离子质量为M；电子质量为m，电量为e．（电子碰到器壁即被吸收，不考虑电子间的碰撞）．

（1）求II区的加速电压及离子的加速度大小；

（2）为取得好的电离效果，请判断I区中的磁场方向（按图2说明是“垂直纸面向里”或“垂直纸面向外”）；

（3）α为90°时，要取得好的电离效果，求射出的电子速率v的范围；

（4）要取得好的电离效果，求射出的电子最大速率vmax与α角的关系．

【答案】（1）（2）垂直于纸面向外（3）（4）

【解析】

【详解】（1）离子在电场中加速，由动能定理得：,得：．

离子做匀加速直线运动，由运动学关系得:,得：．

（2）要取得较好的电离效果，电子须在出射方向左边做匀速圆周运动，即为按逆时针方向旋转，根据左手定则可知，此刻Ⅰ区磁场应该是垂直纸面向外．

（3）当时，最大速度对应的轨迹圆如图一所示，与Ⅰ区相切，此时圆周运动的半径为

洛伦兹力提供向心力，有

得

即速度小于等于

此刻必须保证．

（4）当电子以角入射时，最大速度对应轨迹如图二所示，轨迹圆与圆柱腔相切，此时有：

，，

由余弦定理有

，

联立解得：

再由：，得

．

考点：带电粒子在匀强磁场中的运动、带电粒子在匀强电场中的运动

【名师点睛】该题的文字叙述较长，要求要快速的从中找出物理信息，创设物理情境；平时要注意读图能力的培养，以及几何知识在物理学中的应用，解答此类问题要有画草图的习惯，以便有助于对问题的分析和理解；再者就是要熟练的掌握带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期和半径公式的应用．