2020届天津市宁河区芦台第四中学高三模拟训练物理试题（四）（解析版）

2020 年天津市宁河区芦台第四中学高三毕业班模拟训练（四） 物理试题 第Ⅰ卷（选择题） 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.下列说法正确的是（　　） A. 一切自然过程总是沿着分子热运动无序性增加的方向进行 B. 外界对物体做功，物体的内能必定增加 C. 第二类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律 D. 热量不能由低温物体传递到高温物体 【答案】A 【解析】 【详解】A．根据熵增原理可知，一切自然过程总是沿着分子热运动无序性增加的方向进行，选项 A 正确； B．根据热力学第一定律，△U=W+Q，物体的内能的变化与外界做功和物体的吸收热量有关，外界对物体 做功，物体对外放热，物体的内能可能减小，选项 B 错误； C．第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，选项 C 错误； D．热量能由低温物体传递到高温物体，此过程会引起其他的变化，选项 D 错误。 故选 A。 2.下列说法正确是（ ） A. 衰变所释放的电子是原子核内的质子转变为中子时产生的 B. 汤姆生通过 粒子散射实验，提出了原子核 概念，建立了原子核式结构模型 C. 一个处于 能级的氢原子向低能级跃迁时，能辐射 6 种不同频率的光子 D. 衰变为 要经过 4 次 衰变和 2 次 衰变 【答案】D 【解析】 【详解】A．β 衰变的实质是原子核内部的中子转化为一个质子和一个电子，电子从原子核内喷射出来，故 A 错误； B．卢瑟福通过 α 粒子散射实验，提出了原子核的概念，建立了原子核式结构模型，故 B 错误； C．一个处于 n=4 能级的氢原子向较低能级跃迁，最多能辐射 N=4-1=3 的 β α 4n = 238 92 U 222 86 Rn α β种不同频率的光子，故 C 错误； D．经过 4 次 α 衰变和 2 次 β 衰变后，则质量数减小 16，而质子减小 6，因此 衰变为 ，故 D 正 确。 故选 D。 3.工在生产纺织品、纸张等绝缘材料时为了实时监控其厚度，通常要在生产流水线上设置如图所示传感器。 其中 A、B 为平行板电容器的上、下两个极板，上下位置均固定，且分别接在恒压直流电源的两极上（电源 电压小于材料的击穿电压）。当流水线上通过的产品厚度减小时，下列说法正确的是（　　） A. A、B 平行板电容器的电容增大 B. A、B 两板上 电荷量变大 C. 有电流从 a 向 b 流过灵敏电流计 D. A、B 两板间的电场强度变大 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据 可知当产品厚度减小，导致 减小时，电容器的电容 C 减小，A 错误； BC．根据 可知极板带电量 Q 减小，有放电电流从 a 向 b 流过，B 错误，C 正确； D．因两板之间的电势差不变，板间距不变，所以两板间电场强度为 不变，D 错误。 故选 C。 4.如图示所，矩形线圈面积为 S，匝数为 N，线圈电阻为 r，线圈在磁感应强度为 B 的匀强磁场中绕垂直于 磁场方向的 OO'轴以角速度 ω 匀速转动，外电路电阻为 R。当线圈由图示位置转过 90°的过程中，下列判断 不正确的是（） 的 238 92 U 222 86 Rn 4 SC kd ε π= ε Q CU= UE d =A. 电压表的读数为 B. 通过电阻的电荷量为 C. 电阻所产生的焦耳热为 D. 线圈由图示位置转过 60°时的电流为 【答案】BD 【解析】 【详解】A．线圈在磁场中转动产生正弦交流电，其电动势的最大值为 Em=NBSω 电动势的有效值为 E= 电压表的读数等于交流电源的路端电压，且为有效值，则 U= 故 A 正确，不符合题意； B．求通过电阻 R 的电荷量要用交流电的平均电流，即 故 B 错误，符合题意； C．计算电阻 R 上产生的焦耳热应该用有效值，则电阻 R 产生的焦耳热为 Q=I2Rt=[ ]2R = 故 C 正确，不符合题意； D．当线圈由图示位置转过 60°时电动势的瞬时值为 ( )2 NBS R R r ω + ( )2 NBS R r+ ( ) 2 2 2 4 N B S R R r π ω + ( )2 NBS R r ω + 2 NBSω 2( ) NBS R R r ω + N NBS NBSq It R r R r R r ∆Φ= = = =+ + + 2( ) NBS R r ω + 2 π ω 2 2 2 24( ) N B S R R r π ω + 3sin 60 2e NBS NBSω ω= ° =故 D 错误，符合题意。 故选 BD。 5.如图甲所示，质量为 4kg 的物体在水平推力作用下开始运动，推力 F 的大小随位移 x 变化的情况如图乙所 示，物体与地面间的动摩擦因数为 ，g 取 10m/s2 则（　　） A. 物体先做加速运动，推力撤去后才开始做减速运动 B. 运动过程中推力做的功为 200J C. 物体在运动过程中的加速度先变小后不变 D. 因推力是变力，无法确定推力做的功 【答案】B 【解析】 【详解】AC．滑动摩擦力 当推力大于 20N 时，物体做加速度减小的加速运动，当推力减小到 20N 时，加速度为零；当推力小于 20N 时，物体做加速度增大的减速运动，当推力减小为零后，物体做匀减速运动直至停止，选项 AC 错误； BD．F-x 图线与横轴所围图形的面积表示推力做的功，则 选项 B 正确，D 错误。 故选 B。 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） 6.2019 年 5 月 17 日，我国成功发射第 45 颗北斗导航卫星，该卫星属于地球静止轨道卫星（同步卫星）。该 卫星（　　） A 入轨后运行过程中不可能经过北京正上方. 3 2( ) NBSi R e r R r ω= =+ + 0.5µ = f 20NF mgµ= = 100 0 4J 200J2W += × =B. 入轨后的运行速度大于第一宇宙速度 C. 发射速度大于第二宇宙速度 D. 入轨后的向心加速度小于地球表面的重力加速度 【答案】AD 【解析】 【详解】A．地球静止轨道卫星即同步卫星，同步卫星只能在赤道上空，不能经过北京正上方，选项 A 正 确； B．第一宇宙速度是圆轨道卫星的最小发射速度，最大的运行速度；所有圆轨道卫星的运行速度都不大于第 一宇宙速度，选项 B 错误； C．第二宇宙速度是卫星脱离地球的最小发射速度，同步卫星没有脱离地球的束缚，故同步卫星的发射速度 要大于第一宇宙速度，小于第二宇宙速度，选项 C 错误； D．向心加速度由万有引力产生，离地面越高万有引力越小，向心加速度越小，故其向心加速度小于地球表 面的重力加速度，选项 D 正确。 故选 AD。 7.有一列沿 x 轴传播的简谐橫波，从某时刻开始，介质中位置在 x=0 处的质点 a 和在 x=6m 处的质点 b 的振 动图线分别如图 1、2 所示。则下列说法正确的是（　　） A. 质点 a 的振动方程为 y=4sin( t+ )cm B. 质点 a 处在波谷时，质点 b 一定处在平衡位置且向 y 轴正方向振动 C. 若波 传播速度为 0.2m/s，则这列波沿 x 轴正方向传播 D. 若波沿 x 轴正方向传播，这列波的最大传播速度为 3m/s 【答案】BC 【解析】 【详解】A．由图 1 知，质点的振动周期为 T=8s，振幅为 A=4cm，所以振动方程为 的 4 π π 2y=4sin( t- )cm 选项 A 错误； B．根据图象知质点 a 处在波谷时，质点 b 一定处在平衡位置且向 y 轴正方向振动，选项 B 正确； D．若波沿 x 轴正方向传播，则有 （n=0，1，2，…） 解得 （n=0，1，2，…） 波长最大为 8m，所以 选项 D 错误； C．若波的传播速度为 0.2m/s，则 满足 D 选项中的公式，所以这列波沿 x 轴正方向传播，选项 C 正确。 故选 BC。 8.图甲是光电效应的实验装置图，图乙是光电流与加在阴极 K 和阳极 A 上的电压的关系图象，下列说法正 确的是 A. 由图线①、③可知在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大 B. 由图线①、②、③可知对某种确定的金属来说，其遏止电压只由入射光的频率决定 C. 只要增大电压，光电流就会一直增大 D. 不论哪种颜色的入射光，只要光足够强，就能发生光电效应 【答案】AB 【解析】 4 π π 2 4( )3x n λ= + 3 4 x n λ = + m m 1m/sv T λ= = 6m1.6m 33 4 vTλ = = = +【详解】由图线①、③可知在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大，故 A 正确；根据光电 效应方程知，Ekm=hv-W0=eUc，可知入射光频率越大，最大初动能越大，遏止电压越大，可知对于确定的金 属，遏止电压与入射光的频率有关，故 B 正确；增大电压，当电压增大到一定值，电流达到饱和电流，不 再增大，故 C 错误；发生光电效应的条件是入射光的频率大于截止频率，与入射光的强度无关，故 D 错 误． 故选 AB． 第Ⅱ卷（非选择题） 9.图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图 （1）实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线______，每次让小球从同一位置由静止释放，是为 了使每次小球平抛的______相同。 （2）图乙是正确实验取得的数据，其中 O 为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度为______m/s。（g 取 9.8m/s2） （3）在“研究平抛物体运动”的实验中，如果小球每次从斜槽滚下的初始位置不同，则下列说法中正确的是 ______ A.小球平抛的初速度相同 B.小球每次做不同的抛物线运动 C.小球在空中运动的时间均相同 D.小球通过相同的水平位移所用时间相同 【答案】 (1). 保持水平 (2). 初速度 (3). 1.6 (4). BC 【解析】 【详解】（1）[1]为保证小球从末端飞出做平抛运动，必须保证初速度水平，故斜槽末端切线要保持水平； [2]每次从同一位置静止释放，根据动能定理可知离开斜槽末端是初速度相等，故是为了使每次平抛的初速 度相等； （2）[3]根据平抛运动的特点和基本规律：竖直方向做自由落体运动，则有： 水平方向做匀速直线 21 2h gt=由图中数据可知 cm， cm，故代入计算可得初速度为 v0=1.6m/s； （3）[4]A．小球每次从不同位置释放，则平抛 初速度不同，故 A 错误； B．平抛初速度不同则每次运动的轨迹不同，故 B 正确； C．小球从斜槽末端抛出后到落地下落高度一定，根据竖直分运动特点 可知每次平抛的空中运动时间相同，故 C 正确； D．由于从不同位置释放平抛的初速度不同，水平方向分运动是匀速直线，根据 可知通过相同的水平位移所用时间不同，故 D 错误。 故选 BC。 10.兴趣小组为了测量某电阻 Rx 的阻值（约为 30Ω），实验室可供选择的器材有： 电流表 A1(量程 0~50mA，内阻约 1Ω） 电流表 A2（量程 0~3A，内阻约为 0.12Ω） 电流表 V1（量程 0~3V，内阻很大） 电流表 V2（量程 0~15V，内阻很大） 电源 E（电动势约为 3V，内阻约为 0.2Ω） 定值电阻 R（20Ω，允许最大电流 1.0A） 滑动变阻器 R1（0~10Ω） 单刀单掷开关 S 一个 导线若干 根据以上器材设计电路，要求尽可能减小测量误差，测量时电表的读数大于其量程的一半，而且调节滑动 变阻器能使电流表读数有明显变化． (1)电流表应选________，电压表应选_______．（填写器材符号） (2)请在答题纸的方框内画出测量电阻 Rx 的实验电路图，并在电路图中标注所用元件对应的符号．_______ (3)若电压表示数为 U，电流表示数为 I，则待测电阻 Rx 的表达式为 Rx=_________． 的 0x v t= 19.6h = 32.0x = 21 2h gt= 0x v t=【答案】 (1). A1 (2). V1 (3). (4). 【解析】 【详解】(1) 电源电动势为 3V，则电压表选 V1；通过待测电阻的最大电流约为： ，选量程为 3A 的电流表读数误差太大；可以把定值电阻与待测电阻串联， 此时电路最大电流约为： ，电流表应选择 A1； (2) 定值电阻与待测电阻串联的总阻值约为 30+20=50Ω，远大于滑动变阻器最大阻值 10Ω，为测多组实验数 据，滑动变阻器应采用分压接法；由题意可知，电压表内阻远大于待测电阻阻值，电流表可以采用外接法， 电路图如图所示： ； (3) 由欧姆定律可知，待测电阻阻值： ． 11.如图所示，水平地面上有两个静止的物块 A 和 B，A、B 的质量分别为 m1＝2kg，m2＝1kg，它们与地面 间的动摩擦因数均为 μ＝0.5．现对物块 A 施加一大小 I＝40N·s，水平向右的瞬时冲量，使物块 A 获得一个 初速度，t＝1s 后与物块 B 发生弹性碰撞，且碰撞时间很短，A、B 两物块均可视为质点，重力加速度 g＝10m/s2． (1)求 A 与 B 碰撞前瞬间，A 的速度大小； (2)若物块 B 的正前方 20m 处有一危险区域，请通过计算判断碰撞后 A、B 是否会到达危验区域． 【答案】(1) 15m/s (2) 物块 A 不会到达危险区域，物块 B 会到达危险区域 U RI − 31 A 0.1A 100mA30X E R = = = = 3 0.06A 60mA20 30X EI R R = = = =+ + U RI −【解析】 【详解】（1）设物块 A 获得的初速度为 v0，则 I=m1v0 A 与 B 碰撞前的运动过程有: v1=v0-at 其中 a=μg 解得：A 与 B 碰撞前瞬间，A 的速度大小 v1=15m/s （2）A 与 B 碰撞过程机械能守恒、动量守恒，则有 m1v1=m1v1′+m2v2 = + 解得: v1′=5 m/s，v2=20 m/s 由运动学公式可知： xA= =2.5 m xB= = 40m 即物块 A 不会到达危险区域，物块 B 会到达危险区域． 12.如图所示，足够长的 U 形导体框架的宽度 l=0.5m，电阻忽略不计，其所在平面与水平面成 θ=37°角，磁 感应强度 B=0.8T 的匀强磁场方向垂直于导体框平面，一根质量 m=0.2kg，有效电阻 R=2Ω 的导体棒 MN 垂 直跨放在 U 形框架上，导体棒与框架间的动摩擦因数 μ=0.5，导体棒由静止开始沿框架下滑到刚开始匀速运 动，通过导体棒截面的电量共为 Q=2C．求： （1）导体棒匀速运动的速度； （2）导体棒从开始下滑到刚开始匀速运动这一过程中，导体棒的电阻产生的焦耳热．（sin 37°=0.6， 2 1 1 1 2 m v 2 1 1 1 2 m v′ 2 2 2 1 2 m v 2 1 2 v a ′ 2 2 2 v acos 37°=0.8，g=10m/s2） 【答案】（1）5m/s；（2）1.5J． 【解析】 【详解】试题分析：（1）由安培力 ， ， ， 可得 导体棒匀速下滑时，由力平衡得 所以 代入数据解得 v=5m/s （2）设导体棒由静止开始沿框架下滑到刚开始匀速运动下滑的距离为 S， 通过导体棒截面的电量 得到 所以 根据能量守恒定律，得 得 13.在电子技术中，科研人员经常通过在适当的区域施加磁场或电场束控制带电粒子的运动。如图所示，位 于 M 板处的粒子源不断产生质量为 m、电荷量为 q 的粒子，粒子经小孔 S1 不断飘入电压为 U 的加速电场， 其初速度可视为零；然后经过小孔 S2 射出后沿 x 轴方向从坐标原点 O 垂直于磁场方向进入 x 轴上方（含 x 轴正半轴）的有界匀强磁场控制区，磁场的磁感应强度为 B。粒子发生 270°偏转后离开磁场竖直向下打在 水平放置的荧光屏上，已知 N 板到 y 轴、荧光屏到 x 轴的距离均为 L，不考虑粒了重力及粒子间的相互作 用。 （l）求粒子在磁场中运动半径的大小； （2）求粒子从 N 板射出到打在荧光屏上所需的时间； （3）实际上加速电压的大小会在 U± 范围内微小变化，粒子以不同的速度进入磁场控制区域，均能发 生 270°偏转竖直打在荧光屏上，求有界磁场区域的最小面积 S。 F BIL=安 EI R = E BLv= 2 2B L vF R安 = sin37 cos37mg F mg安 µ° = + ° 2 2 sin37 cos37 B L vmg mg R µ° = °+ q I t= ∆ EI R = E t ∆Φ= ∆ BLSq R R ∆Φ= = 21sin37 cos372mgS Q mv mgSµ° = + + °热 21sin37 cos37 1.5J2Q mgS mv mgSµ= °− − ° =热 U∆【答案】（1） ，（2） ，（3） 。 【解析】 【详解】（1）粒子在加速电场中加速： 粒子进入磁场，洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律： 解得： ； （2）粒子射出到坐标原点的时间： 粒子在磁场中运动的时间： 离开磁场到达荧光屏的时间： 粒子运动的总时间： ； （3）粒子在电场中加速，根据： 速率最小值： 1 2mU B q 2 (2 3 ) 2 m mL qU qB π++ ( ) 2 2 3m UqB π+ ∆ 21 2qU mv= 2vqvB m R = 1 2mUR B q = 1 Lt v = 2 3 3 2 3=4 4 2 m mt T qB qB π π= = × 3 R Lt v += 1 2 3 2 (2 3 ) 2 m mt t t t L qU qB π+= + + = + 21 2qU mv=速率最大值： 粒子进入磁场后做轨迹为 圆周的运动，根据： 最大速率对应的半径： 最小速率对应的半径： 如图两圆弧之前的阴影部分即为所加磁场区域的最小面积： 根据几何知识： 。 min 2 ( )q U Uv m − ∆= max 2 ( )q U Uv m + ∆= 3 4 2mvBqv R = max 1 2 ( )m U UR B q + ∆= min 1 2 ( )m U UR B q − ∆= 2 2 2 2max max max min 2 3 3 (2 3 ) 4 2 4 2 R R mS R R UqB ππ π    += + − + = ∆       