北京市丰台区2020届高三下学期二模物理试题

丰台区2020年高三年级第二学期统一练习（二）物理

第一部分

一、本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。

1.关于物体内能的变化，以下说法正确的是（　　）

A. 物体放出热量，内能一定减少

B. 物体对外做功，内能一定减少

C. 物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变

D. 物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变

【答案】D

【解析】

【详解】A．根据热力学第一定律，物体内能的变化与外界对物体做功（或物体对外界做功），物体从外界吸热（或向外界放热）两种因素有关。物体放出热量，但有可能同时外界对物体做功，故内能有可能不变甚至增加，选项A错误；

B．物体对外做功的同时有可能吸热，故内能不一定减少，选项B错误；

C．若物体放热同时对外做功，物体内能一定减少，选项C错误；

D．若物体吸收的热量与对外做的功相等，则内能可能不变，选项D正确。

故选D。

2.在核反应方程中，X表示（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】根据核反应方程中质量数守恒和核电荷数守恒可得

所以X表示，选项A正确，BCD错误。

故选A。

3.如图所示，一束复色光从空气中射入水中，分成两束单色光a和b，则下列说法中正确的是（　　）

A. 在水中，a光频率大于b光的频率

B. 在水中，a光的光速大于b光的光速

C. 在水中，a光的波长大于b光的波长

D. 若a光照射到某金属上能发生光电效应，则b光照射该金属上也一定能发生光电效应

【答案】A

【解析】

【详解】A．由图可知，a光的偏折程度大，则a光的折射率大，a光的频率大于b光的频率，选项A正确；

B．a光的折射率大，由可知a光在水中的光速小，选项B错误；

C．a光在水中的光速小，频率大，由可知在水中a光的波长小于b光的波长，选项C错误；

D．由于a光的频率大于b光的频率，若a光照射到某金属上能发生光电效应，则b光照射该金属上不一定能发生光电效应，选项D错误。

故选A。

4.一定质量的理想气体，在温度不变的情况下压强变为原来的2倍，则体积变为原来的（　　）

A. 4倍 B. 2倍 C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】根据理想气体状态方程有

在温度不变的情况下压强变为原来的2倍，体积变为原来的。

选项C正确，ABC错误。

故选C。

5.摩天轮是游乐场里的大型娱乐项目，它的直径可以达到几百米。乘客乘坐时，转轮始终不停地匀速转动，下列说法中正确的是（　　）

A. 在最高点，乘客处于超重状态

B. 任一时刻乘客受到的合力都不等于零

C. 乘客在乘坐过程中对座椅的压力始终不变

D. 乘客在乘坐过程中的机械能始终保持不变

【答案】B

【解析】

【详解】A．在最高点，乘客具有向下的加速度，处于失重状态，选项A错误；

B．乘客做圆周运动，任一时刻受到的合力都不等于零，选项B正确；

C．乘客在乘坐过程中匀速转动，向心力时刻指向圆心，大小不变，对座椅的压力不可能始终不变，选项C错误；

D．乘客在乘坐过程中匀速转动，动能不变，但重力势能在变化，所以机械能也在变化，选项D错误。

故选B。

6.某星球的质量约为地球质量的9倍，半径约为地球半径的一半，该星球表面的重力加速度与地球表面的重力加速度之比（　　）

A. 1：36 B. 1：6 C. 36：1 D. 6：1

【答案】C

【解析】

【详解】在地球表面附近重力与万有引力近似相等，则有

解得

所以

选项C正确，ABD错误。

故选C。

7.一列简谐横波t=0时刻的波动图像如图1所示，介质中x=2m处的P质点的振动图像如图2表示。以下说法正确的是（　　）

A. 该波的波速为0.2m/s

B. 该波沿x轴的正方向传播

C. t=0.2s时，P点的位移为-5cm

D. t=0.4s时，P点在平衡位置沿y轴正方向运动

【答案】B

【解析】

【详解】A．由图1知波长，由图2知周期，所以波速

选项A错误；

B．由图2可知t=0时介质中x=2m处的P质点沿y轴正方向运动，则波沿x轴的正方向传播，选项B正确；

C．由图2可知t=0.2s时，P点在最大位移处，其位移为5cm，选项C错误；

D．由图2可知t=0.4s时，P点在平衡位置沿y轴负方向运动，选项D错误。

故选B。

8.某交变电动势瞬时值表达式V，则（　　）

A. 交变电流的频率为2Hz

B. 交变电流的周期为0.25秒

C. 交变电流的有效值为

D. 当t＝0.25秒时，感应电动势为

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】AB．交变电动势瞬时值表达式V可知

则交变电流的周期

频率为

选项AB错误；

C．交变电动势瞬时值表达式V可知交变电流的最大值为10V，则有效值为

选项C错误；

D．当t＝0.25秒时，感应电动势为

选项D正确。

故选D。

9.如图所示，两根垂直纸面放置的直导线，通有大小相同、方向相反的电流。O为两导线连线的中点，P、Q是两导线连线中垂线上的两点，且OP=OQ。以下说法正确的是（　　）

A. O点的磁感应强度为零

B. P、Q两点的磁感应强度方向相同

C. 若在P点放置一条电流方向垂直纸面向里的通电导线，其受力方向为P→O

D. 若在Q点放置一条电流方向垂直纸面向里的通电导线，其受力方向为Q→O

【答案】B

【解析】

【详解】A．根据安培定则可知，导线a在O点的磁感应强度方向竖直向下，导线b在O点的磁感应强度方向也是竖直向下，故O点的磁感应强度不为零，选项A错误；

B．导线a在P点的磁感应强度方向斜向右下方，导线b在P点的磁感应强度方向斜向左下方，两者合成后，P点的合磁感应强度方向竖直向下，同理Q点的磁感应强度方向也是竖直向下的，故两点磁感应强度方向相同，选项B正确；

C．P点的合磁感应强度方向竖直向下，若在P点放置一条电流方向垂直纸面向里的通电导线，根据左手定则可判断其受力方向水平向左，选项C错误；

D．Q点的合磁感应强度方向竖直向下，若在Q点放置一条电流方向垂直纸面向里的通电导线，根据左手定则可判断其受力方向水平向左，选项D错误。

故选B。

10.如图所示，去掉可拆变压器上压紧横条的胶木螺钉，并将横条放在U形铁芯的A侧上。变压器左边的螺线管接12V低压交流电源，右边的螺线管接一个额定电压为6.3V的小灯泡。把横条慢慢推向B，直至与B完全闭合，关于小灯泡的亮度变化及其原因，下列说法正确的是（　　）

A. 小灯泡变亮，减小了磁通量的泄露

B. 小灯泡变亮，增大了原线圈内的磁通量

C. 小灯泡变暗，增大了磁通量的泄露

D. 小灯泡变暗，减小了原线圈内的磁通量

【答案】A

【解析】

【详解】横条慢慢推向B与B完全闭合后，减小了磁通量的泄露，则小灯泡变亮。选项A正确，BCD错误。

故选A。

11.在如图所示电路中，R0为定值电阻，R1为滑动变阻器，电源内阻不可忽略。闭合电路使灯泡L发光后，当滑片向右滑动时，以下说法正确的是（　　）

A. 灯泡L变亮 B. 通过R1的电流变大

C. 电路路端电压变大 D. R0上消耗的电功率减小

【答案】B

【解析】

【详解】当滑片向右滑动时，R1阻值减小，则总电阻减小，总电流变大，则R0上电流变大，则R0消耗的电功率变大；内阻上的电压以及R0上的电压均变大，则路端电压减小；则L和R1并联支路的电压减小，则灯泡L变暗；通过灯泡L的电流减小，则通过R1的电流变大，故选项ACD错误，B正确。

故选B。

12.将一物体以某一初速度沿竖直方向向上抛出。表示物体的动量，表示物体的动量变化率，取竖直向下为正方向，忽略空气阻力。则下图中正确的是（　　）

A.  B.

C  D.

【答案】C

【解析】

【详解】AB．取竖直向下为正方向，动量

、是定值，故动量和时间的关系图应为截距为负、斜率为正的直线，故AB错误；

CD．动量变化量

解得

是定值，故的值随时间的变化始终保持恒定，为，故C正确，D错误。

故选C。

13.如图所示，倾角为θ的光滑斜面固定于水平面上，滑块A、B叠放在一起，A上表面水平，A物体的质量为2m，B物体的质量为m。当滑块A、B一起沿斜面向下运动时，A、B始终保持相对静止。关于B物体在下滑过程中的受力，下列说法正确的是（　　）

A. B物体受到的支持力N=mg，方向竖直向上

B. B物体受到的支持力N=mg-mgsinθ，方向竖直向上

C. B物体受到的摩擦力f=mgsinθ，方向沿斜面向下

D. B物体受到的摩擦力f=mgsinθcosθ，方向水平向左

【答案】D

【解析】

【详解】对AB的整体，由牛顿第二定律

解得

对物体B，竖直方向

解得

方向竖直向上；

水平方向

方向水平向左。

故选D。

14.无线充电技术已经广泛应用于生活中。感应充电是无线充电技术的一种，常用于小功率电器的无线充电。某电子购物平台中的一款电动牙刷采用了无线充电技术，充电座内含一套线圈和一个金属芯，牙刷柄内含有另一套线圈，如将牙刷座于基座上，就能够实现无线感应充电。关于此款电动牙刷的无线充电过程，以下说法正确的是（　　）

A. 利用恒定电流和交变电流都可以实现充电过程

B. 充电过程中，能量从电能转化为磁场能再转化为电能

C. 感应充电技术为无线充电，充电效率可以达到100%

D. 感应充电的原理和磁电式电表的工作原理相同

【答案】B

【解析】

【详解】A. 充电座是利用电磁感应原理工作的，故不能直接使用恒定电流进行充电，A错误；

B. 充电过程中，充电座的线圈消耗电能，能量从电能转化为磁场能再转化为电能，B正确；

C. 充电线圈有电阻，有电能转化为热能，还有其它损耗，充电效率一定小于100%，C错误；

D. 感应充电的原理是利用电磁感应，磁电式电表的工作原理是利用安培力与电流的关系，D错误。

故选B。

第二部分

二、本部分共6题，共58分。

15.如图1所示，在“验证动量守恒定律”实验中，A、B两球半径相同。先让质量为m1的A球从斜槽上某一固定位置C由静止开始滚下，从轨道末端抛出，落到位于水平地面的复写纸上，在下面的白纸上留下痕迹。重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。再把质量为m2的B球放在水平轨道末端，让A球仍从位置C由静止滚下，A球和B球碰撞后，分别在白纸上留下各自的落点痕迹，重复操作10次。M、P、N为三个落点的平均位置，未放B球时，A球的落点是P点，O点是轨道末端在记录纸上的竖直投影点，如图2所示。

（1）为了尽量减小实验误差，A球碰后要沿原方向运动，两个小球的质量应满足m1________m2（选填“>”或“<”）。

（2）实验中，不容易直接测定小球碰撞前后的速度。但是，可以通过仅测量______(填选项前的符号)，间接地解决这个问题。

A小球开始释放高度h

B.小球抛出点距地面的高度H

C.小球做平抛运动的水平位移

（3）关于本实验的条件和操作要求，下列说法正确的是________。

A.斜槽轨道必须光滑

B.斜槽轨道末端必须水平

C.B球每次的落点一定是重合的

D.实验过程中，复写纸和白纸都可以移动

（4）已知A、B两个小球的质量m1、m2，三个落点位置与O点距离分别为OM、OP、ON。在实验误差允许范围内，若满足关系式________，则可以认为两球碰撞前后的总动量守恒。

【答案】    (1). ＞    (2). C    (3). B    (4).

【解析】

【详解】(1)[1]碰撞过程中动量、能量均守恒，因此有

因此有

因此要使入射小球m1碰后不被反弹，应该满足

(2)[2]验证动量守恒定律实验中，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，根据平抛运动规律，若落地高度不变，则运动时间不变，因此可以用水平射程大小来体现水平速度大小，故需要测量水平射程，AB错误，C正确；

故选C；

(3)[3]实验中，斜槽轨道不一定需要光滑，但是斜槽轨道末端必须水平，保证小球做平抛运动，实验中，复写纸和白纸位置不可以移动，B球每次的落点不一定是重合的，ACD错误，B正确。

故选B；

(4)[4]根据平抛运动可知，落地高度相同，则运动时间相同，设落地时间为t,则

,,

而动量守恒的表达式是

若两球相碰前后的动量守恒，则需要验证表达式

即可。

16.某小组的同学在做“测量一节干电池的电动势和内阻”的实验，被测电池的电动势约为1.5V，内阻约为1.0Ω。他们利用图1的电路进行测量，已知实验室除待测电池、开关、导线外，还有下列器材可供选用：

电流表A1：量程0~0.6A，内阻约0.125Ω

电流表A2：量程0~3A，内阻约0.025Ω

电压表V：量程0~3V，内阻约3kΩ

滑动变阻器R：0~20Ω，额定电流2A

（1）为了使测量结果尽量准确，电流表应选用___（填写仪器的字母代号）。

（2）正确连接电路并测量后，该组同学根据所获得的6组实验数据，在坐标纸上绘制的反映路端电压随电流变化的U﹣I图线，请据此图线判断被测干电池的电动势E=________V，内阻r=________Ω。（结果保留到小数点后两位）

（3）由于电表内阻的影响，电压表和电流表的测量值可能与“电池两端电压”和“流过电池的电流”存在一定的偏差。下列分析正确的是________。

A.电压表测量值偏大

B.电压表量值测偏小

C.电流表测量值偏大

D.电流表测量值偏小

（4）另一小组的同学认为：利用题中给器材，改用图3所示的电路也可以测量该电池的电动势和内阻，请你对他们的方案进行评价______。

【答案】    (1). A1    (2). 1.48    (3). 0.83    (4). D    (5). 方案不合理。由于一节干电池的内阻较小，电流表的内阻与其相比不可忽略，电流表的分压与电源内阻承担的电压比较接近，所以此实验方案不合理

【解析】

【详解】(1)[1]电源电动势约为1.5V，流过电路的最大电流约为零点几安培，电流表应选择A1。

(2)[2]由图示电源U-I图象可知，电源电动势

E=1.48V

[3]电源内阻

(3)[4]电流表采用内接法，由于电压表的分流作用，电流的测量值小于真实值，实验误差来源与电压表的分流，电流表测量值偏小，选项D正确，ABC错误。

故选D。

(4)[5]该方案不合理。由于一节干电池的内阻较小，电流表的内阻与其相比不可忽略，电流表的分压与电源内阻承担的电压比较接近，所以此实验方案不合理。

17.如图所示，一物体在与水平方向成θ角的拉力F作用下，从静止开始运动。已知物体质量m=2kg，与水平面的动摩擦因数为μ=0.5。F=20N，θ=37°。物体运动2s时撤掉拉力。已知，，g取10m/s2。求：

（1）前2s内地面对物体的支持力大小；

（2）前2s内物体的加速度大小；

（3）撤掉拉力后，物体在水平面上向前滑行的位移的大小。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）对物体进行受力分析，如图所示

在竖直方向上，根据平衡条件有

代入数据得

（2）在水平方向上，根据牛顿第二定律有

且

代入数据联立得

（3）根据速度时间公式有

撤去拉力后，根据牛顿第二定律有

解得

向前滑行的位移大小为

可得

18.如图所示，一质量为m、电量为+q的带电粒子在电势差为U的加速电场中由静止释放，随后经进入磁感应强度为B的有界匀强磁场中，射出磁场时速度方向与进入磁场时的速度方向夹角为，不计带电粒子的重力。求：

（1）粒子刚进入磁场时的速度v；

（2）粒子在磁场中做圆周的运动半径R；

（3）有界磁场的宽度d。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）粒子在电场中的加速运动，根据动能定理有

可得

（2）粒子在磁场中做圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力

可得

（3）在磁场中，根据几何关系有

可得

19.恒定电路中的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。尽管这些电荷也在运动，但有的流走了，另外的又来补充，电荷的分布是稳定的，不随时间变化，电场的分布也不会随时间变化。这种由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场，叫作恒定电场。由于在恒定电场中，任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化，它的基本性质与静电场相同。在静电场中所讲的电势、电势差及其与电场强度的关系等，在恒定电场中同样适用。

（1）在图1的串联电路中，I1、I2、I3分别表示流过电路中1、2、3各点的电流。请根据恒定电场的上述特点和电流的定义式，证明：I1=I2=I3；

（2）在图1的串联电路中，如果以φ0、φ1、φ2、φ3分别表示电路中0、1、2、3各点的电势，以U01、U12、U23、U03分别表示0与1、1与2、2与3、0与3之间的电势差（电压），请用电势差跟电势的关系，证明：；

（3）电流做功的实质是：导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功。一段横截面积为S、长为l的直导体，单位体积内有n个自由电荷，自由电荷的电量为e。该导体通有恒定电流时I，导体两端的电势差为U，假设自由电荷定向移动的速率均为v。

a.由于导体中电荷的分布是稳定的，设在任意时间t内，通过这段导体任意截面的电量都为q。如图2所示，相当于有电量为q的自由电荷从导体的一端到了另一端。根据电流做功的实质：导体中的恒定电场对这些自由电荷的静电力做的功就等于电流做功。请根据以上信息，证明：任意时间t内电流做功。

b.导体中存在恒定电场，导体中全部电荷都受到电场力的作用，某段时间内，有的电荷流走了，另外的电荷又来补充，导体中电荷的总量是不变的。根据电流做功的实质：任意时间t内，恒定电场对导体中全部自由电荷的静电力做的功等于电流做功。请根据以上信息，证明：任意时间t内电流做功

【答案】（1）证明见解析；（2）证明见解析；（3）证明见解析

【解析】

【详解】（1）因为电荷的分布是稳定里的，所以任意时间t内，流过回路任意截面的电量是相同的，则有

，

根据电流的定义式

可证

（2）根据电势差与电势的关系

，，

相加可得

（3）a.在任意时间t内，通过这段导体任意截面的电量都为q，相当于有电量为q的自由电荷从导体的一端到了另一端。导体两端的电势差为U，导体中的恒定电场对这些自由电荷的静电力做的功

其中

可证

b.导线中的电场强度为

导线中全部电荷数为

每个自由电荷受到的电场力为

恒定电场对导线中全部电荷的静电力为

恒定电场对导线中全部电荷的静电力做的功

其中

可证

20.简谐运动是一种常见且重要的运动形式。它是质量为m的物体在受到形如F=-kx的回复力作用下，物体的位移x与时间t遵循变化规律的运动，其中角频率（k为常数，A为振幅，T为周期）。弹簧振子的运动就是其典型代表。如图所示，一竖直光滑的管内有一劲度系数为k的轻弹簧，弹簧下端固定于地面，上端与一质量为m的小球A相连，小球A静止时所在位置为O。另一质量也为m的小球B从距A为H的P点由静止开始下落，与A发生瞬间碰撞后一起开始向下做简谐运动。两球均可视为质点，在运动过程中，弹簧的形变在弹性限度内，当其形变量为x时，弹性势能为。已知，重力加速度为g。求：

（1）B与A碰撞后瞬间一起向下运动的速度；

（2）小球A被碰后向下运动离O点的最大距离；

（3）小球A从O点开始向下运动到第一次返回O点所用的时间。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）B自由下落H的速度，根据机械能守恒有

解得

B与A碰撞过程动量守恒，则有

解得

（2）A在O位置，弹簧被压缩，根据平衡条件得

A与B共同体继续向下运动离O点的最大距离为

根据能守恒定律

根据平衡条件有

整理得

得，（舍去）

即

（3）由题意

又振幅

振动图像如图

由余弦函数知

所求时间

得