2019届北京市一零一中学高三三模物理试卷（解析版）

2019年5月29日北京101中学三模物理试题

1.下列说法正确的是（    ）

A. 液体分子的无规则运动称为布朗运动

B. 物体从外界吸收热量，其内能一定增加

C. 物体温度升高，其中每个分子热运动的动能均增大

D. 气体压强产生原因是大量气体分子对器壁的持续频繁的撞击

【答案】D

【解析】

试题分析：液体分子的无规则运动不能称为布朗运动，因为布朗运动不是液体分子运动的直接反映，而是液体分子对花粉颗粒的无规则碰撞所反映出来的现象，故选项A错误；物体从外界吸收热量，如果它再对外做功，则其内能不一定增加，选项B错误；物体温度升高，分子的平均动能增大，而不是其中每个分子热运动的动能均增大，选项C错误；气体压强产生的原因是大量气体分子对器壁的持续频繁的撞击，选项D正确。

考点：分子动理论，内能，温度及压强的微观含义。

2.已知质子、中子、氘核质量分别是m1、m2、m3，光速为c。则质子和中子结合成氘核过程中（   ）

A. 吸收的能量为（m1+m2+m3）c2

B. 吸收的能量为（m1+m2-m3）c2

C. 释放的能量为（m1+m2+m3）c2

D. 释放的能量为（m1+m2-m3）c2

【答案】D

【解析】

【详解】在质子和中子结合成氘核的过程中存在质量亏损，释放能量，根据爱因斯坦质能方程可知，释放的能量为：，故D正确。

3.一带负电荷的质点，在电场力作用下沿曲线abc从a运动到c，已知质点的速率是递减的。关于b点电场强度E的方向，下列图示中可能正确的是（虚线是曲线在b点的切线）    （   ）

A.  B.

C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】A．电荷做曲线运动，电场力与速度方向不在同一直线上，应指向轨迹弯曲的内侧，不可能沿轨迹的切线方向，则场强也不可能沿轨迹的切线方向。故A错误；

B．负电荷所受的电场力方向与场强方向相反，图中电场力方向与速度方向的夹角为锐角，电场力做正功，电荷的速率增大，与题不符。故B错误；

C．图中场强方向指向轨迹的内侧，则电场力指向轨迹的外侧，电荷的轨迹应向上弯曲，不可能沿如图的轨迹运动。故C错误；

D．图中场强方向指向轨迹的外侧，则电场力指向轨迹的内侧，而且电场力方向与电荷的速度方向成钝角，电场力做负功，电荷的速率减小，符合题意。故D正确。

4.如图所示，某均匀介质中各质点的平衡位置在同一条直线上，相邻两点间的距离为1m。t=0时，波源S开始振动，速度方向竖直向上，振动由此以1m/s的速度开始向右传播。t = 1.0s时，波源S第一次到达波峰处。由此可以判断，t=5.0s时（   ）

A. 质点b达到最大速度

B. 质点c达到最大加速度

C. 质点e速度方向竖直向上

D. 质点d正好到达波谷位置

【答案】C

【解析】

【详解】t=0时，波源S开始振动，t=1.0s时，波源S第一次到达波峰处，故，T=4s，

A．波传到b点所用的时间为，到再经过，所以质点b位波谷，速度为零，故A错误；

B．波传到b点所用的时间为，到再经过，所以质点c位于平衡位置，加速度为零，故B错误；

C．波传到e点所用的时间为，在时波刚好传到e质点，由于波的起振方向向上，所以质点e的速度方向竖直向上，故C正确；

D．波传到d点所用的时间为，到再经过，所以质点d位于波峰处，故D错误。

5.如图所示，有一个电热器R，接在电压为u＝311sin100πt (V) 的交流电源上。电热器工作时的电阻为100 Ω，电路中的交流电表均为理想电表。由此可知

A. 电压表的示数为311 V

B. 电流表的示数为2.2 A

C. 电热器的发热功率为967 W

D. 交流电的频率为100 Hz

【答案】B

【解析】

试题分析：因为交流电的最大值为311V，故其有效值为220V，则电压表的示数为220V，选项A错误；因为电阻为100Ω，所以电路中的电流为2．2A，即就你一个的示数为2．2A，选项B正确；电热器的发热功率为P=I2R=（2．2A）2×100Ω=484W，选项C错误；因为交流电的角速度为100π，故交流电的周期为0．02s，则其频率为50Hz，选项D错误。

考点：交流电的最大值、有效值，发热功率。

6.在光电效应实验中，先后用频率相同但光强不同的两束光照射同一个光电管。若实验a 中的光强大于实验b中的光强，实验所得光电流I与光电管两端所加电压U间的关系曲线分别以a、b表示，则下列4图中可能正确的是(    )

A.  B.

C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】光电流恰为零，此时光电管两端加的电压为截止电压，对应的光的频率为截止频率，入射光的频率越高，对应的截止电压U截越大，由于入射光的频率没有变，故遏止电压相同，即图线与横轴的交点相同。由于a光的光强大于b光的光强，所以a的饱和电流大于b的饱和电流。故A故符合要求，故A正确、BCD错误。故选A。

7.图甲的铜盘安装在水平的铜轴上，它的边缘正好在两磁极之间，两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触。闭合电键给S，给铜盘一个初动能，铜盘转动方向和所处磁场如图乙所示，不计一切摩擦和空气阻力，下列说话正确的是（   ）

A. 通过圆盘平面的磁通量增加

B. 通过电阻R的电流方向向下

C. 断开电键S，圆盘将减速转动

D. 断开电键S，圆盘将匀速转动

【答案】C

【解析】

【详解】A．由于磁感线的条数不变，故铜盘转动过程中，穿过铜盘的磁通量不变，故A错误；

B．根据右手定则可知，电流从D点流出，流向C点，因此通过电阻R的电流方向向上，故B错误；

CD．圆盘看成无数金属棒组成，转动过程中切割磁感线形成电流，在磁场中的每一条金属棒受安培力阻碍棒的运动，所以断开电键S，圆盘将减速转动，故C正确，D错误。

8.让一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子的混合物以相同的初动能在同一位置垂直射入水平放置的一对平行板形成的匀强电场，不计离子的重力和离子间的相互作用，离子束从进入到射出该偏转电场的过程中，下列说法正确的是（   ）

A. 偏转电场对每个离子做功相等

B. 偏转电场对每个离子冲量相同

C. 在偏转电场中它们形成两股离子束

D. 在偏转电场中它们形成一股离子束

【答案】C

【解析】

【详解】偏转电场中运动的时间为：，偏转距离为：，

A．偏转电场做功为：，由于一价氦离子和二价氦离子的电荷量不同，所以做功不同，故A错误；

B．偏转电场对每个离子冲量为：，所以转电场对每个离子冲量不相同，故B错误；

CD．由可知，一价氢离子、一价氦离子轨迹相同，二价氦离子的轨迹与前两者不同，所以在偏转电场中它们形成两股离子束，故C正确，D错误。

9.①用游标为10分度（测量值可准确到0.1mm）的卡尺测量小球的直径，测量的示数如图甲所示，读出小球直径d的值为___________mm。

②用螺旋测微器测金属丝的直径测量的示数如图乙所示，读出测金属丝的直径d的值为___________mm。

【答案】    (1). 17.6mm    (2). 1.430mm

【解析】

【详解】①游标尺10分度，每小格表示0.1mm，游标卡尺的读数为：主尺+游标尺=17mm+6×0.1mm=17.6mm；

②螺旋测微器的固定刻度读数为1mm，可动刻度读数为0.01×43.0mm=1.430mm；故螺旋测微器的读数为：1+43.0×0.01=1.430mm。

10.某同学拟探究“描绘小灯泡的伏安特性曲线”，所用小灯泡标有“2.5V  0.3A”字样，并提供有以下器材：

A．电压表V（0～1V，内阻rV＝3kΩ）

B．电流表A（0～50mA，内阻rA＝9Ω）

C．电阻箱R1（0～999.9Ω）

D. 电阻箱R2（0～9999.9Ω）

E．滑动变阻器R3（0～10Ω）

F．滑动变阻器R4（0～2kΩ）

G．直流电源E（电动势12V，内阻不计）

H．开关S及导线若干

①为了提高测量的准确度和调节方便：

a.对电压表、电流表进行了改装，将电压表的量程扩为（0~3V），需串联电阻_______Ω；将电流表的量程扩为（0~0.5A），需并联________Ω。

b.请在图虚线框中画出实验电路图，并将选用器材的符号准确标注在电路图中__________________：

②a.如图描绘出了“小灯泡的伏安特性曲线”，下列能正确反映小灯泡的功率随灯泡电压变化的图形是__________

b. 将电动势E=3.0V，内阻r=1.0Ω的电源与定值电阻R0=9.0Ω和该小灯泡串联，如图所示，则灯泡的实际功率P= ______W(结果保留一位有效数字)，电源的效率=___________。

【答案】    (1). 6000Ω    (2). 1Ω    (3).     (4). A    (5). 0.2 W    (6). 93.3％

【解析】

【详解】①a．将电压表量程扩为（0~3V），所以串联的电阻要分压2V，由串联电路中电压分配按电阻分配可知，要串联的电阻为，将电流表的量程扩为（0~0.5A），所以并联的电阻分流为500mA，由并联电路中电流与电阻成反比，所以并联的电阻为；

b．电压表改装由于要串联的电阻，所以应选用电阻箱与其串联，电流表改装要并联的电阻，所以选用电阻箱与其并联，为了提高测量的准确度和调节方便，灯泡中的电流应从0开始变化，所以滑动变阻器应用分压式，所以应选总阻值较小的即，电路图如图

；

②a.由公式可知，小灯泡的功率随灯泡电压变化的图形过坐标原点，开口向上的抛物线，故A正确；

b.由闭合电路欧姆定律得：，将图线画入灯泡伏安特性曲线中，如图

由图可知，此时小灯泡的工作电压为1V，电流为0.2A，所以功率为0.2W，

电源的效率为：。

11.如图所示，两平行金属板P、Q水平放置，板间存在电场强度为E匀强电场和磁感应强度为B1的匀强磁场。一个带正电的粒子在两板间沿虚线所示路径做匀速直线运动。粒子通过两平行板后从O点进入另一磁感应强度为B2的匀强磁场中，在洛仑兹力的作用下，粒子做匀速圆周运动，经过半个圆周后打在挡板MN上的A点。测得O、A两点间的距离为L。不计粒子重力。

（1）试判断P、Q间的磁场方向；

（2）求粒子做匀速直线运动的速度大小v；

（3）求粒子的电荷量与质量之比。

【答案】（1）磁场方向垂直纸面向里。（2）（3）

【解析】

（1）粒子做匀速运动，电场力和洛伦兹力平衡（如图所示）．

根据左手定则知，磁场方向垂直纸面向里．
（2）电场力和洛伦兹力平衡，qE=qvB1，
解得v＝．
（3）带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，qvB2＝m，
又L=2r，
解得．
点睛：本题考查了带电粒子在复合场中的运动，解决本题的关键知道粒子在两金属板间受电场力和洛伦兹力平衡，以及知道在匀强磁场中靠洛伦兹力提供向心力，掌握轨道半径公式．

12.黑洞是爱因斯坦广义相对论预言的一种质量极大的天体，黑洞自身不发光，难以直接观测，我们可以通过恒星运动，黑洞边缘的吸积盘及喷流，乃至引力波来探测。美国在2016年6月“激光干涉引力波天文台”（LIGO）就发现了来自于距离地球13亿光年之外一个双黑洞系统合并产生的引力波。

假定黑洞为一个质量分布均匀的球形天体，天文学家观测到一质量很小的恒星独自在宇宙中做周期为T，半径为r0的匀速圆周运动，由此推测，圆周轨道的中心可能有个黑洞。设万有引力常量为G。

（1）利用所学知识求该黑洞的质量M；

（2）严格解决黑洞问题需要利用广义相对论的知识，但早在相对论提出之前就有人利用牛顿力学体系预言过黑洞的存在，他们认为黑洞的引力很大，大到物体以光速运动都无法从其逃脱。我们知道，在牛顿体系中，当两个质量分别为m1、m2的质点相距为r时也会具有势能，称之为引力势能，其大小为（规定无穷远处势能为零），若按照牛顿力学体系将地球变为一个黑洞，求地球变为黑洞后的最大半径Rm。（已知万有引力常量G=6.67×10-11N·m²/kg²，地球质量M=6.02×1024kg）。

【答案】（1）（2）0.009m

【解析】

【详解】（1）根据万有引力定律和牛顿第二定律：，解得

（2）设质量为m的物体，从黑洞表面至无穷远处，根据能量守恒定律：

解得：

因为连光都不能逃离，有：v = c

所以黑洞的半径最大不能超过：=0.009m

13.碰撞在宏观、微观世界中都是十分普遍的现象，在了解微观粒子的结构和性质的过程中，碰撞的研究起着重要的作用。

（1）一种未知粒子跟静止的氢原子核正碰，测出碰撞后氢原子核的速度是，该未知粒子以相同速度跟静止的氮原子核正碰时，测出碰撞后氮原子核的速度是，已知氢原子核的质量是mH，氮原子核的质量是14mH，上述碰撞都是弹性碰撞，求：

①该未知粒子的质量；

②该未知粒子的初速度大小。

（2）光在介质中与物质微粒相互作用，因而传播方向发生改变，这种现象叫做光的散射。美国物理学家康普顿在研究石墨对射线的散射时，发现在散射的射线中，除了与入射波长相同的成分外，还有波长大于的成分，这个现象称为康普顿效应，它说明了光具有粒子性的特征，其简化原理图如下：

对于这种二维非对心碰撞，我们可以按照矢量的合成与分解的原理去分析和处理，在某次碰撞中，入射光子与静止的无约束自由电子发生弹性碰撞，碰撞后光子的方向与原入射方向成α角，与电子碰后的速度方向恰好垂直，已知入射光波长，普朗克恒量为h，光速为c。

①结合爱因斯坦的光子说和质能方程，试证明光子动量，为光波波长；

②求碰撞后电子的动能和光子的动量大小。

【答案】(1)① ②；(2)①根据爱因斯坦光子说和质能方程即证；② ，

【解析】

【详解】(1)设未知粒子的质量为，初速度为：，

未知粒子跟静止的氢原子核正碰时，由动量守恒有：

机械能守恒有：

知粒子以相同速度跟静止的氮原子核正碰时，由动量守恒有：

机械能守恒有：

联立解得：，；

(2) 根据爱因斯坦光子说：,由质能方程：E=mc2，得光子的动量：；

如图建立xoy坐标系，

光子与电子碰撞前后，沿x方向的分动量守恒：

光子与电子碰撞后，沿y方向的分动量守恒：

联立解得：光子的动量为，

碰前光子的能量为：，碰后光子的能量为：，所以碰后电子的能量为： 。