2020届天津市河东区高三下学期居家学习自我检测物理试题（解析版）

河东区高三学生居家学习自我综合检测 物理试卷 第Ⅰ卷（本卷共 8 题，共 40 分） 一、单项选择题（每题 5 分，共 25 分。每题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的） 1.下列说法正确的是（　　） A. β 衰变所释放的电子是原子核外电子电离形成的 B. 贝克勒尔通过实验发现了中子 C. 原子从 a 能级状态跃迁到 b 能级状态时吸收波长为 λ1 的光子；原子从 b 能级状态跃迁到 c 能级状态时发 射波长为 λ2 的光子，已知 λ1＞λ2，那么原子从 a 能级状态跃迁到 c 能级状态时将要吸收波长为 的光 子 D. 赫兹首次用实验证实了电磁波的存在 【答案】D 【解析】 【详解】A．β 衰变的本质是原子核内的一个中子释放一个电子变为质子，故 A 错误； B．根据物理学史可知，查德威克通过 α 粒子轰击铍核的实验，发现了中子的存在，故 B 错误； C．光子的能量 ，由题 ，则 ，从 a 能级状态跃迁到 b 能级状态时吸收波长为 λ1 的光 子，原子从 b 能级状态跃迁到 c 能级状态时发射波长为 λ2 的光子，根据玻尔理论，a 能级的能量值大于 c 能 级的能量值 所以原子从 a 能级状态跃迁到 c 能级状态时将要辐射波长为 的光子，故 C 错误； D．根据物理学史可知，赫兹首次用实验证实了电磁波的存在，故 D 正确。 故选：D。 2.如图所示，水平放置的封闭绝热气缸，被一锁定的绝热活塞分为体积相等的 a、b 两部分。已知 a 部分气 体为 1mol 氧气，b 部分气体为 2 mol 氧气，两部分气体温度相等，均可视为理想气体。解除锁定，活塞滑 动一段距离后，两部分气体各自再次达到平衡态时，它们的体积分别为 Va、Vb，温度分别为 Ta、Tb。下列 说法正确的是 2 1 2 λ λ λ− hcE λ= 1 2 λ λ＞ 1 2E E＜ 2 2 3 hc hc hc λ λ λ− = 1 2 1 2 λ λ λ λ−A. Va＞Vb， Ta＞Tb B. Va＞Vb， Ta＜Tb C. Va＜Vb， Ta＜Tb D. Va＜Vb， Ta＞Tb 【答案】D 【解析】 【详解】AB．解除锁定前，两部分气体温度相同，体积相同，由 可知质量大的部分压强大，即 b 部分压强大，故活塞左移，平衡时 ，故 A、B 错误； CD．活塞左移过程中， 气体被压缩内能增大，温度增大，b 气体向外做功，内能减小，温度减小，平衡 时 ，故 C 错误，D 正确； 故选 D。 3.如图所示，为某静电除尘装置 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 的 pV nRT= ,a b a bV V P P< = a a bT T>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． 4.某理想自耦变压器接入电路中 示意图如图甲所示，图乙是其输入电压 u 的变化规律．已知滑动触头 在图示位置时原、副线圈的匝数比为 ，电阻 ．下列说法正确的是 A. 通过 R 的交流电的频率为 100 Hz B. 电流表 A2 示数为 C. 此时变压器的输入功率 为 22 W D. 将 P 沿逆时针方向移动一些，电流表 A1 的示数变小 【答案】C 【解析】 【详解】由图乙可知，该交流电的周期为 T=0.02s，其频率为 50 Hz，选项 A 错误；变压器初级输入电压的 有 效 值 , 次 级 电 压 ： ， 则 电 流 表 A2 的 示 数 为 ，选项 B 错误；变压器的次级功率为： ，则此时变压器的输入功 率为 22 W，选项 C 正确；将 P 沿逆时针方向移动一些，则次级匝数增加，次级电压变大，则电流表 A1 的 示数变大，选项 D 错误。 故选 C. 5.如图，两梯形木块 M、P（均可看成质点）叠放在水平地面上，M、P 之间的接触面倾斜．连接 M 与天花 板之间的细绳沿竖直方向．关于力的分析，下列说法正确（ ） 的 的 1 2: 10:1n n = 22R = Ω 2 A 1 220 2 220 2 U V V= = 2 2 1 1 22nU U Vn = = 2 2 22 122 UI A AR = = = 2 2 2 22P I U W= =A. 木块 M 不可能受二个力作用 B. 木块 M 可能受三个力作用 C. 木块 M 一定受四个力作用 D. 地面可能受到水平方向的摩擦力 【答案】B 【解析】 【详解】ABC、对 A 受力分析，若细线伸直且拉力等于重力时，AB 间只接触无弹力，即 A 只受重力、拉 力作用，此时 A 只受两个力，且 AB 之间无摩擦，若 A 细线未伸直即拉力为零，此时 A 受重力、支持力、 摩擦力作用，故 AC 错误，B 正确． C、对整体进行分析，整体受重力、支持力或重力、支持力、拉力作用，而水平方向没有外力，故水平地面 对 B 物体没有摩擦力，故 D 错误； 二、不定项选择题（每题 5 分，共 15 分。每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.如图所示，两质量相等的卫星 A、B 绕地球做匀速圆周运动，用 R、T、Ek、F 分别表示卫星的轨道半径、 周期、动能、万有引力。下列关系式正确的有（　　） A. B. C. D. 【答案】BD 【解析】 【详解】A．根据万有引力定律得 卫星 A、B 质量相等，RA＞RB，得 FA＜FB．故 A 错误； A BF F> kA kBE E< A BT T< 3 3 2 2 A B A B R R T T = 2 GMmF R =B.卫星 A、B 绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力得 卫星的动能 故 ，故 B 正确； CD. 由开普勒第三定律得 因 ， ，故 C 错误，D 正确。 故选：BD。 7.如图所示，沿 x 轴正方向传播的一列简谐横波在某时刻的波形图为一正弦曲线，其波速为 200m/s，则下 列说法正确的是（　　） A. 图示时刻质点 b 的加速度正在增大 B. 从图示时刻开始，经 0.01s，质点 b 位于平衡位置上方，并向 y 轴正方向做减速运动 C. 从图示时刻开始，经 0.01s，质点 a 沿波传播方向迁移了 2m D. 若该波发生明显的衍射现象，则它所遇到的障碍物或孔的尺寸一定比 4m 大得多 【答案】AB 【解析】 【详解】A．由于波沿 x 轴正方向传播，根据“上下坡”法，知道 b 质点正向下振动，位移增大，加速度正在 增大，故 A 正确； B．由图知，波长 λ=4m，则该波的周期为 从图示时刻开始，经过 0.01s，即半个周期，质点 b 位于平衡位置上方，并向 y 轴正方向做减速运动，故 B 正确； 2 2 =GMm vmR R 21 2 2k GMmE mv R = = kA kBE E< 3 3 2 2 A B A B R R T T = A BR R> A BT T> 4 s=0.02s200T v λ= =C．质点 a 不会沿波传播方向迁移，故 C 错误； D．当波的波长比障碍物尺寸大或差不多时，就会发生明显的衍射，所以若该波发生明显的衍射现象，则该 波所遇到的障碍物尺寸一定比 4 m 小或和 4m 差不多，故 D 错误。 故选：AB。 8.如图所示，a、b 两束不同频率的单色光从半圆形玻璃砖底边平行射入，入射点均在玻璃砖底边圆心 O 的 左侧，两束光进入玻璃砖后都射到 O'点，OO'垂直于底边，下列说法确的是（　　） A. 从点 O'射出的光一定是复色光 B. 增大两束平行光的入射角度，则 b 光先从 O'点消失 C. 用同一装置进行双缝干涉实验，b 光的相邻条纹间距较大 D. 若 a、b 光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则 a 光的截止电压低 【答案】AD 【解析】 【详解】A．两光束射到 O′点时的入射角都等于在玻璃砖底边的折射角，根据光路可逆性可知，从 O′点射 出时折射角都等于射入玻璃砖底边时的入射角，而在玻璃砖底边两光束平行射入，入射角相等，所以从 O′ 点射出时折射角相同，两光束重合，则从 O′点射出的一定是一束复色光，故 A 正确； B．令光在底边的入射角为 i，折射角为 r，根据折射定律有 所以 根据几何知识可知，光在 O′点的入射角为 r，无论怎样增大入射角度，光在 O′点的入射角都小于光发生全 反射的临界角，所以 a、b 光不会在 O′点发生全反射，故 B 错误； C．根据光路图可知，玻璃砖对 a 光的折射率小于 b 光的折射率，则 a 光的波长大于 b 光的波长，由于条纹 间距为 所以 a 光的条纹间距大于 b 光的条纹间距，故 C 错误； D．由于 a 光的频率小于 b 光的频率，根据光电效应方程 sin sin in r = sin 1sin ir n n = < lx d λ∆ =可知 a、b 光分别照射同一光电管发生光电效应时，a 光的截止电压比 b 光的截止电压低，故 D 正确。 故选：AD。 第Ⅱ卷（本卷共 4 题，共 60 分） 9.如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码，探究在弹性限度内弹簧弹力与形变量的 关系的实验。 (1)实验中还需要的测量工具有______。 (2)如图乙所示，根据实验数据绘图，纵轴是钩码质量 m，横轴是弹簧的形变量 x。由图像可知：弹簧的劲度 系数 k=______N/m（g 取 10m/s2）。 (3)如图丙所示，实验中用两根不同的弹簧 a 和 b，画出弹簧弹力 F 与弹簧长度 L 关系的 F-L 图像。下列说 法正确的是______。 A.a 的原长比 b 的长 B.a 的劲度系数比 b 的大 C.a 的劲度系数比 b 的小 D 弹力与弹簧长度成正比 【答案】 (1). 刻度尺 (2). 5 (3). B 【解析】 【详解】（1）[1]需要测弹簧的长度、形变量，故还需要的实验器材有：刻度尺； (2)[2]图线的物理意义是表明弹簧的弹力大小和弹簧伸长量大小成正比。可得 （3）[3]A.在图象中横截距表示弹簧的原长，故 b 的原长比 a 的长，故 A 错误； BC.在图象中斜率表示弹簧的劲度系数 k，故 a 的劲度系数比 b 的大，故 B 正确，C 错误；D.弹簧的弹力满 足胡克定律，弹力与弹簧的形变量成正比，故 D 错误。 . 0kE h W eUν= − = 3 2 2 60 10 10 N/m 5N/m14 10 2 10 Fk x − − − ∆ × ×= = =∆ × − ×故选：B。 10.某同学为了测量一根铅笔芯的电阻率，设计了如图所示的电路测量该铅笔芯的电阻值．所用器材有电流 表 、 ，电阻箱 、滑动变阻器 、待测铅笔芯 、电源 E、开关 S 及导线等．操作步骤如下：调 节滑动变阻器和电阻箱的阻值达到最大；闭合开关，适当调节滑动变阻器和电阻箱的阻值：记录两个电流 表 、 的示数分别为 、 ， 请回答以下问题： （1）若电流的内阻可忽略．则电流表示数 ______ 时，电阻箱的阻值等于待测笔芯的电阻值． （2）用螺旋测微器测量该笔芯的直径，螺旋测微器的示数如图所示，该笔芯的直径为______mm． （3）已测得该笔芯的长度 ，电阻箱 的读数为 ，根据上面测量的数据可计算出笔芯 的电阻率 ______ ．（结果保留 3 位有效数字） （4）若电流表 的内阻不能忽略，仍利用（l）中方法，则笔芯电阻的测量值______真实值（填“大于”“小 于”或“等于”）． 【答案】 (1). (2). 1.000 (3). (4). 小于 【解析】 【详解】(1)[1]若电阻箱的阻值等于待测笔芯的电阻值，则两条支路的电流相等，所以： (2)[2]主尺上的刻度为 0.5mm，副尺上的刻度为 50 格，所以读数为： (3)[3] 铅笔芯的横截面积： 1A 2A 1R 2R xR 1A 2A 1I 2I 2I = 1I 20.00 cmL = 1R 5.00 Ω ρ = mΩ⋅ 2A 1 2 71.96 10−× 2 1 1 2I I= 0.5mm 0.01mm 50 1.000mmd = + × = 2 2( )2 4 d dS π π= =带入电阻定律 得： 带入数据得： (4)[4]若电流表 的内阻不能忽略，则笔芯电阻的测量值为 ，真实值为 ,则笔芯电阻的测量值小 于真实值． 11.有一个推矿泉水瓶的游戏节目，规则是：选手们从起点开始用力推瓶一段时间后，放手让瓶向前滑动， 若瓶最后停在桌上有效区域内，视为成功；若瓶最后末停在桌上有效区域内或在滑行过程中倒下，均视为 失败。其简化模型如图所示，AC 是长度为 L1=5m 的水平桌面，选手们可将瓶子放在 A 点，从 A 点开始用 一恒定不变的水平推力推瓶，BC 为有效区域。已知 BC 长度 L2=1m，瓶子质量 m=1kg，瓶子与桌面间的动 摩擦因数 μ=0.2.某选手作用在瓶子上的水平推力 F=10N，瓶子沿 AC 做直线运动，假设瓶子可视为质点，滑 行过程中未倒下，g 取 10m/s2，那么该选手要想游戏获得成功，试问： (1)推力作用在瓶子上的时间最长不得超过多少？ (2)推力作用在瓶子上的距离最小为多少？ 【答案】（1）0.5s；（2）0.8m 【解析】 【详解】（1）要想获得游戏成功，瓶滑到 C 点速度正好为 0，力作用时间最长，设最长作用时间为 t1，有力 作用时瓶的加速度为 a1，t1 时刻瓶的速度为 v，力停止后加速度为 a2，由牛顿第二定律得 加速运动过程中的位移 1R R= LR S ρ= 2 4 RS Rd L L πρ = = 71.96 10 Ω mρ −= ×  2A 1R 21 AR R+ 1F mg maµ− = 2mg maµ = 2 1 12 vx a =减速运动过程中的位移 位移关系满足 由以上各式解得 （2）要想游戏获得成功，瓶滑到 B 点速度正好为零，力作用距离最小，设最小距离为 d， 联立解得 12.如图所示，MN、PQ 两平行水平导轨间距为 l=0.5m，分别与半径 r=0.5m 的相同竖直半圆导轨在 N、Q 端 平滑连接，M、P 端接有 R=3Ω 的定值电阻。质量 M=2kg 的绝缘杆 cd 垂直静止在水平导轨上，在其右侧至 N、Q 端的区域内充满竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为 B=0.4T。现有质量 m=1kg、电阻 R0=1Ω 的金属 杆 ab，以初速度 v0=12m/s 水平向右与绝缘杆 cd 发生正碰后，进入磁场并最终未滑出，绝缘杆 cd 则恰好通 过半圆导轨最高点。不计导轨电阻和摩擦，金属杆 ab 始终与导轨垂直且接触良好，a 取 10m/s2，（不考虑杆 cd 通过半圆导轨最高点以后的运动）。求： (1)杆 cd 通过半圆导轨最高点时的速度 v 的大小； (2)正碰后杆 ab 的速度 v1 的大小； (3)杆 ab 刚进入磁场时感应电流 I 的大小、方向及其所受的安培力 F 的大小； (4)杆 ab 运动的过程中，电阻 R 产生的焦耳热 QR。 【答案】（1） m/s；（2）2m/s；（3）0.1A，方向从 b 到 a，0.02N；（4）1.5J 2 2 22 vx a = 1 2 1x x L+ = 1 1v a t= 1 0.5st = '2 '2 1 2 1 22 2 v v L La a + = − '2 12v a d= 0.8md = 5【解析】 【详解】(1) cd 绝缘杆通过半圆导轨最高点时，由牛顿第二定律有 解得 (2)碰撞后 cd 绝缘杆滑至最高点的过程中，由动能定理有 解得碰撞后 cd 绝缘杆 速度 两杆碰撞过程动量守恒，取向右为正方向，则有 解得碰撞后 ab 金属杆的速度 (3 )杆 ab 刚进入磁场时感应电流 根据右手定则可知电流方向从 b 到 a 所受的安培力 F 的大小为 (4) ab 金属杆进入磁场后，由能量守恒定律有 电阻 R 产生的焦耳热 解得 13.如图所示为回旋加速器的结构示意图，匀强磁场的方向垂直于半圆型且中空的金属盒 D1 和 D2，磁感应 强度为 B，金属盒的半径为 R，两盒之间有一狭缝，其间距为 d，且 R≫d，两盒间电压为 U。A 处的粒子源 可释放初速度不计的带电粒子，粒子在两盒之间被加速后进入 D1 盒中，经半个圆周之后再次到达两盒间的 狭缝。通过电源正负极的交替变化，可使带电粒子经两盒间电场多次加速后获得足够高的能量。已知带电 粒子的质量为 m、电荷量为+q。 的 2vMg M r = 5m/sv gr= = 2 2 2 1 12 2 2Mgr Mv Mv− = − 2 5m/sv = 0 1 2mv mv Mv= + 1 2m/sv = 1 0 0.4 0.5 2 A=0.1A3 1 BlvI R R × ×= =+ + 0.02NF IBL= = 2 1 1 2Q mv= 0 R RQ QR R = + 1.5J=Q(1)不考虑加速过程中的相对论效应和重力的影响。 ①求粒子可获得的最大动能 Ekm； ②若粒子第 1 次进入 D1 盒在其中的轨道半径为 r1，粒子第 2 次进入 D1 盒在其中的轨道半径为 r2，求 r1 与 r2 之比； ③求粒子在电场中加速的总时间 t1 与粒子在 D 形盒中回旋的总时间 t2 的比值，并由此分析：计算粒子在回 旋加速器中运动的时间时，t1 与 t2 哪个可以忽略？（假设粒子在电场中的加速次数等于在磁场中回旋半周的 次数）； (2)实验发现：通过该回旋加速器加速的带电粒子能量达到 25~30MeV 后，就很难再加速了。这是由于速度 足够大时，相对论效应开始显现，粒子的质量随着速度的增加而增大。结合这一现象，分析在粒子获得较 高能量后，为何加速器不能继续使粒子加速了。 【答案】（1）① ；② ；③ ， t1 可以忽略；（2）见解析 【解析】 【详解】（1）①粒子离开回旋加速器前，做的还是圆周运动，由洛仑兹力提供向心力，根据牛顿第二定律 可得 解得 ②设带电粒子在两盒间加速的次数为 N ，在磁场中有 在电场中有 2 2 2 2 q B R m 1 3 2d Rπ 2 m vqv B m R = 21 2km mE mv= 2 2 2 2km B RE q m = 2vqvB m r =第一次进入 D1 盒中 N=1，第二次进入 D1 盒中 N=3，可得 ③带电粒子在电场中的加速度为 所以带电粒子在电场中的加速总时间为 设粒子在磁场中回旋的圈数为 n，由动能定理得 带电粒子回旋一圈的时间为 所以带电粒子在磁场中回旋的总时间为 已知 可知 ，所以 可以忽略。 （2）带电粒子在磁场中做匀速圆周运动周期为 对一定的带电粒子和一定的磁场来说，这个周期是不变的。如果在两盒间加一个同样周期的交变电场，就 可以保证粒子每次经过电场时都能被加速，当粒子的速度足够大时，由于相对论效应，粒子的质量随速度 的增加而增大，质量的增加会导致粒子在磁场中的回旋周期变大，从而破坏了与电场变化周期的同步，导 致无法继续加速。 21 2NqU mv= 1 2 1 3 r r = qE qUa m md = = 1 mv BdRt a U = = 212 2 mnqU mv= 2πmT qB = 2 2 π 2 BRt nT U = = 1 2 2 π t d t R = R d＞＞ 1 2t t