北京市2020届高三物理3月模拟试题（Word版附解析）

2019-2020 学年度第二学期高三 3 月份模拟考试物理试卷 一．单选题（本题共 14 个小题，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符 合题意的，每小题 3 分，共 42 分） 1.关于天然放射现象，下列说法正确的是（　　） A. α 射线是由氦原子核衰变产生 B. β 射线是由原子核外电子电离产生 C. 通过化学反应不能改变物质的放射性 D. γ 射线是由原子核外的内层电子跃迁产生 【答案】C 【解析】 【详解】A．α 射线是具有放射性的元素的原子核在发生衰变时两个中子和两个质子结合在一 起而从原子核中释放出来，故 A 错误； B．β 射线是具有放射性的元素的原子核中的一个中子转化成一个质子同时释放出一个高速电 子即 β 粒子，故 B 错误； C．放射性元素的放射性是原子核自身决定的，而化学反应不能改变原子的原子核，故化学反 应并不能改变物质的放射性，故 C 正确； D．γ 射线是原子核在发生 α 衰变和 β 衰变时产生的能量以 γ 光子的形式释放，故 D 错误。 故选 C。 2.如图甲，让激光束通过一个狭缝，观察到光屏上出现单色条纹图样．现保持激光器与狭缝到 光屏的距离不变，将光屏向狭缝处适当移动，下面关于本实验说法正确的是： A. 将会观察到乙图样 B. 光屏上条纹更宽 C. 移动后，条纹变得模糊 D 该现象说明光具有波动性【答案】D 【解析】 【详解】让激光束通过一个狭缝，观察到光屏上出现单色条纹图样是光的衍射图样，衍射条 纹的中央亮条纹的宽度最大，将会观察到丙图样；当保持激光器与狭缝到光屏的距离不变， 将光屏向狭缝处适当移动，光屏上条纹更窄，条纹变得清晰；光的衍射现象说明光具有波动 性，故选项 D 正确，A、B、C 错误． 3.一定质量的理想气体做等温膨胀时，下列说法中正确的是（　　） A. 气体对外做正功，内能将减小 B. 气体吸热，外界对气体做负功 C. 分子平均动能增大，但单位体积的分子数减少，气体压强不变 D. 分子平均动能不变，但单位体积的分子数减少，气体压强降低 【答案】D 【解析】 【详解】根据 可知一定质量的理想气体做等温膨胀时，压强减小；因为温度不变，气体的内能不变，分子 平均动能不变；又因为体积增大，单位体积内的分子数减少；体积增大，气体对外做正功， 因为内能不变，由热力学第一定律知气体一定吸热.；综上分析可知 D 正确，ABC 错误。 故选 D。 4.如图所示是小明同学画的几种人造地球卫星轨道的示意图，视地球为均匀质量的球体，其中 a 卫星的轨道平面过地轴，b 卫星轨道与地轴夹角为一锐角，c 卫星轨道为与地轴垂直的椭 圆．则 A. 三个卫星都不可能是地球同步卫星 B. 各轨道运行的卫星的速度大小始终不变 C. 如果各卫星质量相等，它们的机械能也相等 PV CT =D. c 卫星在远地点的速度可能大于第一宇宙速度 【答案】A 【解析】 地球的同步卫星一定在与赤道共面的圆轨道上运行，则三个卫星都不可能是地球同步卫星， 选项 A 正确；在 c 轨道上的卫星在椭圆轨道上运行，则卫星的速度大小不断变化，选项 B 错 误；三个卫星的速度和高度都不能比较，则不能比较机械能的大小，选项 C 错误；第一宇宙 速度是环绕地球做圆周运动卫星的最大速度，则 c 卫星在远地点的速度一定小于第一宇宙速 度，选项 D 错误；故选 A. 5.如图所示是某种频率的光常温下从真空向介质入射时几种介质对真空的折射率，由表中数据 结合相关知识可以知道 A. 这种光在玻璃中的速度大于在水中的速度 B. 这种频率的光用同一装置在水中进行双缝干涉实验观测的条纹间距大于在空气中观测的条 纹间距 C. 光密介质的密度一定大于光疏介质密度 D. 这种频率的光从水晶射入空气比从水射入空气更容易发生全反射 【答案】D 【解析】 【详解】A．由表中数据可知，玻璃的折射率大于水的折射率，根据 可知，光在玻璃中 的速度小于在水中的速度，选项 A 错误； B．这种频率的光在水中的波长小于在空气中的波长，则根据 可知，这种频率的光 用同一装置在水中进行双缝干涉实验观测的条纹间距小于在空气中观测的条纹间距，选项 B 错误； C．光密介质的折射率较大，而不是密度较大，故 C 错误． cv n = lx d λ∆ =D．水晶对这种频率的光的折射率大于水的折射率，根据 可知，水晶的临界角较小， 则从水晶射入空气比从水射入空气更容易发生全反射，选项 D 正确； 故选 D. 点睛：此题关键是能从表格中获取各种介质的折射率的信息；知道折射率越大，光在介质中 的速度越小，临界角越小. 6.在均匀介质中坐标原点 O 处有一波源做简谐运动，其表达式 y =5sin( )，它在介质中形 成的简谐横波沿 x 轴正方向传播，某时刻波刚好传播到 x=12m 处，形成的波形图像如图所示， 则（　　） A. 这一列波的波速等于 12m/s B. 波源开始振动时的运动方向沿 y 轴负方向 C. M 点在此后第 3s 末的振动方向沿 y 轴正方向 D. 此后 M 点第一次到达 y=5m 处所需时间是 2s 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据 由图可知 ，所以 故 A 错误； B．由题意可知 处质点的振动方向即为波源开始振动时的方向，因波向 x 轴正向传播， 通过“上下坡法”可知振动方向 y 轴正方向，故 B 错误； C．通过“上下坡法”可知M 点在此时振动方向向下，则第 3 秒末，即经过了 0.75T，该点的 1sinC n = 1 2 tπ 2 2 s 4s1 2 T π π ω π = = = 8mλ = 8 m/s 2m/s4v T λ= = = 12mx =振动方向沿 y 轴正向，故 C 正确； D．因为此时 M 的振动方向向下，则此后 M 点第一次到达 y=5m 处所需时间是一定大于 ， 即大于 2s，故 D 错误。 故选 C。 7.空间有一沿 x 轴分布的电场，其场强 E 随 x 变化的图像如图所示，规定场强沿 x 轴正方向为 正方向。x1 和 x2 为 x 轴上的两点。一负电荷从 x1 运动到 x2，则该电荷的电势能（　　） A. 先减小后增大 B. 先增大后减小 C. 逐渐增大 D. 逐渐减小 【答案】A 【解析】 【详解】由图可知，在 x1 处电场强度向 x 轴负方向，负电荷的电场力与电场方向相反，即在 x1 处电场力向 x 轴正方向，与运动方向相同，电场力先做正功，电势能减小，当电场方向沿 x 轴 正方向时，电场力向 x 轴负方向，与运动方向相反，电场力做负功，电势能增加，A 正确，BCD 错误。 故选 A。 8.某研究性学习小组描绘了三种电学元件的伏安特性曲线，如图所示，下列判断中正确的是 2 TA. 图甲反映该电学元件的导电性能随电压的增大而增强 B. 图乙反映该电学元件的导电性能随温度的升高而减弱 C. 图丙反映该电学元件加正向电压和反向电压时导电性能一样 D. 图丙反映该电学元件如果加上较高的反向电压（大于 ）时，反向电流才急剧变大 【答案】D 【解析】 【详解】A．由图甲可知随着电压增加图线斜率不变，即该元件电阻阻值的倒数不变，阻值不 变，导电性能不变，故 A 错误； B．由图乙可知随着电压增加图线斜率变小，该元件电阻阻值的倒数变小，阻值增加，导电性 能随电压的增大而减弱，但不能说明和温度的变化情况，故 B 错误； C．由图丙可知加正向电压和反向电压时图线关于原点不对称，因为横坐标不一样的，故导电 性能不一样，故 C 错误。 D．根据图丙可知该电学元件如果加上较高的反向电压（大于 ）时，反向电流才急剧变 大，故 D 正确。 故选 D。 9.一切物体的分子都在做永不停息的无规则热运动，但大量分子的运动却有一定的统计规律。 氧气分子在 0℃或 100℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比（以下简称占比） 随气体分子速率的变化如图中两条曲线所示。对于图线的分析，下列说法正确的是（　　） 40V 40VA. 如果同样质量的氧气所占据体积不变，100℃温度下氧气分子在单位时间与单位面积器壁碰 撞的次数较 0℃时更多 B. 100℃温度下，速率在 200~300m/s 的那一部分分子占比较 0℃的占比多 C. 由于分子之间的频繁碰撞，经过足够长时间，各种温度下的氧气分子都将比现在速率更趋 于一样 D. 温度升高，所有分子的动能都增大 【答案】A 【解析】 【详解】A．如果同样质量的氧气所占据体积不变，100℃ 温度下氧气分子运动的平均速率较 大，则在单位时间与单位面积器壁碰撞的次数较 0℃时更多，故 A 正确； B．实线对应的最大比例的速率区间内分子动能大，说明实线对应的温度高，为 100℃时的情 形，由图可知速率在 200~300m/s 的那一部分分子占比较 0℃的占比少，故 B 错误； C．因速率较大的分子与速率较小的分子碰撞时只是交换速度，则即使分子之间的频繁碰撞， 经过足够长时间，各种速率的分子所占的比例不会发生变化，故 C 错误； D．温度升高，分子的平均动能变大，并非所有分子的动能都增大，故 D 错误。 故选 A。 10.如图中 是匀强磁场里的一片金属片，其平面与磁场方向平行，一个粒子从某点以与 垂直的速度射出，动能是 ，该粒子在磁场中的运动轨迹如图所示。今测得它在金属片两边 的轨道半径之比是 ，若在穿越金属板过程中粒子受到的阻力大小及电荷量恒定，则下列 说法正确的是 A. 该粒子的动能增加了 B. 该粒子的动能减少了 PQ PQ 1kE 10:9 1 81 100 kE 1 19 100 kEC. 该粒子做圆周运动的周期减小 D. 该粒子最多能穿越金属板 6 次 【答案】B 【解析】 【详解】ABD．根据： 可得： 所以： 即： 又因为动能表达式： 所以开始的动能为： 穿过金属板后的动能： 粒子每穿过一次金属片损失的动能： 所以有： 即该粒子最多能穿过的金属板的次数为 5 次；故 B 正确，AD 错误； 9 10 2vBvq m r = mvr qB = 1 1 2 2 10 9 v r v r = = 2 1 9 10v v= 21 2kE mv= 2 1 1 1 2kE mv= 2 2 2 2 11 1 81 1 81 2 100 2 100k kE mv mv E= = × = 2 1 1 19 100k k kE E E E∆ = − = 1 1 1 5.319 100 k k k E En E E = = ≈∆C．带电粒子在磁场中做圆周运动的周期，根据： 可得： 可知周期与速度无关，故 C 错误 故选 B。 11.如图 1 所示，虚线 MN、M′N′为一匀强磁场区域的左右边界，磁场宽度为 L，方向竖直向 下．边长为 l 的正方形闭合金属线框 abcd，以初速度 v0 沿光滑绝缘水平面向磁场区域运动， 经过一段时间线框通过了磁场区域．已知 lS2 B. 图 2 正确，且 S1=S2 C. 图 3 正确，且 S3>S4 D. 图 3 正确，且 S3=S4 【答案】D 【解析】 【详解】AB．当线框向右运动过程中，有两个过程产生安培力，即进入磁场到完全进入磁场 和离开磁场到完全离开磁场两个过程；其中任一过程产生的电动势 E=BvL 产生的电流为 。 2vqvB m R = 2 RT v π= 2 mT qB π=I=E/R=BLv/R 产生的安培力 F=BIL=B2L2v/R 当时间增加时，速度减小，则由上式可知，安培力减小，所以 AB 选项错误； CD．另一方面看，产生的平均电动势为 E=BΔs/Δt 产生的电流为 I=E/R= BΔs/ΔtR 产生的安培力为 F=BIL=B2lΔs/RΔt 变形后得 FΔt=B2lΔs/R 所以 S3=S4 则 D 选项正确，C 错误； 故选 D． 12.在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体，当磁场方向与电流方向垂直时，在导体内的 垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这一现象就是霍尔效应，这个电势差 也被叫做霍尔电压。同时在导体内形成霍尔电场 ，利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应 用于测量和自动控制等领域。如图所示，在匀强磁场 （磁场方向垂直于前后表面），有一载 流导体，已知上表面宽为 ，侧面高为 （已在图中标出），若通过导体的电流为 ，电压表 示数为 ，电子的电荷量为 ，导体单位体积内的自由电子数为 ，下列说法中正确的是 A. 洛伦兹力对电子做正功 B. 磁感应强度大小 C. 导体内形成的霍尔电场 为 HE B d h I U e n nedUB I = H UE d =D. 若图中的电流 是电子的定向运动产生的，则上表面比下表面地势高。 【答案】B 【解析】 【详解】A．洛伦兹力在任何情况下都不做功，故 A 错误； BC．当电压表示数稳定为 U 时，根据受力平衡有： 根据匀强电场电场强度与电势差的关系有： 根据电流为观表达式有： 联立可得： 故 B 正确，C 错误； D．电流 是电子的定向运动产生的，电子定向移动方向与电流方向相反，故由左手定则可以 判断电子向上表面偏转，所以上表面电势低于下表面，故 D 错误。 故选 B。 13.如图所示，在光滑的水平面上，物体 B 静止，在物体 B 上固定一个轻弹簧。物体 A 以某一 速度沿水平方向向右运动，通过弹簧与物体 B 发生作用。两物体的质量相等，作用过程中， 弹簧获得的最大弹性势能为 EP。现将 B 的质量加倍，弹簧获得的最大弹性势能仍为 EP。则在 物体 A 开始接触弹簧到弹簧具有最大弹性势能的过程中，第一次和第二次相比（　　） A. 物体 A 的初动能之比为 2∶1 B. 物体 A 的初动能之比为 4∶3 C. 物体 A 损失的动能之比为 1∶1 D. 物体 A 损失的动能之比为 27∶32 【答案】B 【解析】 【详解】AB．在整个过程中，弹簧具有最大弹性势能时 A 和 B 的速度相同，根据动量守恒定 I HevB eE= H UE h = I nevS nevhd= = nedUB I = I律可可知当 A、B 质量相等时有 根据机械能守恒定律有 B 的质量加倍后有 根据机械能守恒定律有 联立以上各式计算得出物体 A 的初动能之比为 ，故 A 错误，B 正确； CD．当 A、B 质量相等时物体 A 损失的动能为 B 的质量加倍后 A 损失的动能为 结合前面的分析联立各式得 故 C 错误，D 错误。 故选 B。 14. 是“第五代移动通讯技术”的简称。目前通州区是北京市 覆盖率最高的区县，相信 很多人都经历过手机信号不好或不稳定的情况， 能有效解决信号问题。由于先前的 等已经将大部分通讯频段占用，留给 的频段已经很小了。 采用了比 更高的 频段， 网络运用的是毫米波，将网络通讯速度提高百倍以上，但毫米波也有明显缺陷，穿 透能力弱，目前解决的办法是缩减基站体积，在城市各个角落建立类似于路灯的微型基站。 综合上述材料，下列说法中不正确的是 A. 信号不适合长距离传输 B. 手机信号不好或不稳定的情况有可能因为多普勒效应或地面楼房钢筋结构对信号一定量的 屏蔽 C. 信号比 信号更容易发生衍射现象 0 2mv mv= 2 2 p 0 1 1 22 2E mv mv= − × 0 3mv mv′ ′= 2 2 p 0 1 1 32 2E mv mv′ ′= − × 4:3 2 2 k1 0 1 1 2 2E mv mv∆ = − 2 2 k2 0 1 1 2 2E mv mv′ ′∆ = − × k1 k2: 9:8E E∆ ∆ = 5G 5G 5G 3 4G G、 5G 5G 4G 5G 5G 5G 4GD. 随着基站数量增多并且越来越密集，可以把基站的功率设计小一些 【答案】C 【解析】 【详解】A．因为 信号穿透能力弱，故不适合长距离传输，故 A 不符合题意； B．因 5G 信号穿透能力弱，手机信号不好或不稳定的情况有可能因为多普勒效应或地面楼房 钢筋结构对信号一定量的屏蔽，故 B 不符合题意； C． 采用了比 的频段,即 比 频率更高，波长更短，更不容易发生衍射现象，故 C 符合题意； D．随着基站数量增多并且越来越密集，可以吧基站功率设计小一些建立微型基站，故 D 不符 合题意。 本题选择不正确的，故选 C。 二、填空题（本题 2 个小题，每空 2 分，共 18 分） 15.在“测定一节干电池的电动势和内阻”的实验中，回答下列问题： （1）请根据图甲、图乙，图丙的实验电路原理图，分别写出这三种测量方法所对应的电动势 的表达式（用电压表示数 、电流表示数 、外电阻 、内电阻 表示）。 图甲：E=_____ 图乙：E=_______ 图丙：E=_______ （2）若想利用电流表和电压表来完成实验，要求尽量减小实验误差，在图甲和图丁中，应选 择图___________（选填“甲”或“丁”），因为____________，所以实验误差较小。 【答案】 (1). (2). (3). (4). 甲 (5). 电源内阻较 小，丁电路中的电流表分压影响较大 5G 5G 4G 5G 4G E U I R r U Ir+ ( )I R r+ UU rR +【解析】 【详解】(1)[1]根据题意可知图甲电动势 的表达式为： [2]图乙电动势 的表达式为： [3]图丙电动势 的表达式为： (2)[4][5]根据： 测量电源电动势和内阻时，需要测出多组对应的路端电压 U 和干路电流 I，电压表和电流表内 阻影响会造成实验误差；电源内阻较小，所以丁电路中的电流表分压影响较大，因此应选择 甲电路。 16.小红用如图甲所示的装置探究“影响感应电流方向的因素”，螺线管与电流计构成闭合电路， 条形磁铁 N 极朝下，请回答下列问题： （1）要想使电流计指针发生偏转，即有感应电流产生，小红进行了以下四种操作，其中可行 的是__________（选填选项前的字母）。 A. 螺线管不动，磁铁匀速插入或拔出螺线管 B. 螺线管不动，磁铁加速插入或拔出螺线管 C. 磁铁与螺线管保持相对静止，一起匀速向上运动 D. 磁铁与螺线管保持相对静止，一起在水平面内做圆周运动 （2）在（1）的研究中，小红发现电流计指针偏转方向会有不同，也就是感应电流方向不同， 根据（1）中的操作，则感应电流方向与下列哪些因素有关________（选填选项前的字母）。 A. 螺线管的匝数 B. 磁铁的磁性强弱 E E U Ir= + E ( )E I R r= + E UE U rR = + U E Ir= −C. 磁铁运动的方向 D. 磁铁运动的速度大小 （3）小红又将实验装置改造，如图乙所示，螺线管 经过滑动变阻器与开关、电池相连构成 直流电路；螺线管 与电流计构成闭合电路，螺线管 套在螺线管 的外面，为了探究影响 感应电流方向的因素，闭合开关后，以不同速度移动滑动变阻器的划片，观察指针摆动情况； 由此实验可以得出恰当的结论是__________（选填选项前的字母）。 A. 螺线管 的磁性变强或变弱影响指针摆动幅度大小 B. 螺线管 的磁性变强或变弱影响指针摆动方向 C. 螺线管 的磁性强弱变化快慢影响指针摆动幅度大小 D. 螺线管 的磁性强弱变化快慢影响指针摆动方向 （4）在（3）的研究中，完成实验后未断开开关，也未把 两螺线管和铁芯分开设置，在 拆除电路时突然被电击了一下，则被电击是在拆除________（选填“ ”或“ ”）螺线管所 在电路时发生的。试分析被电击的原因：____________。 【答案】 (1). AB (2). C (3). BC (4). A (5). 电流快速减小，由于自感作用， 螺线管 会产生很大的感应电动势 【解析】 【详解】(1)[1]AB．螺线管不动磁铁不管是匀速还是加速插入或拔出螺线管磁通量都会发生改 变，会产生感应电流，电流计指针发生偏转，故 A 正确，B 正确； CD．磁铁与螺线管保持相对静止，一起匀速向上运动或一起在水平面内做圆周运动，螺线管 磁通量都不发生变化，故不会产生感应电流，电流计指针不偏转，故 C 错误，D 错误。 故选 AB。 (2)[2]根据(1)的操作会发现磁铁插入或拔出时螺线管时电流计指针偏转方向会有不同，故可知 感应电流方向与磁铁运动的方向有关，故 C 正确，ABD 错误； 故选 C。 A B B A A A A A A B、 A B A(3)[3]以不同速度移动滑动变阻器的划片可以改变螺线管 的磁性强弱及其强弱变化快慢，通 过操作可以判断螺线管 的磁性变强或变弱影响指针摆动方向，磁性强弱变化快慢影响指针 摆动幅度大小；故 BC 正确，AD 错误。 故选 BC。 (4)[4][5]在拆除螺线管 时，电流快速减小，由于自感作用，螺线管 会产生很大的感应电动 势，所以被电击一下。 三.计算题（本题共 4 个小题，共 40 分。解答时应画出必要的受力图，写出必要 的文字说明和原始方程。只写出最后答案不能得分。有数值计算的题，答案中要 明确写出数值和 单位） 17.某同学研究重物与地面撞击的过程，利用传感器记录重物与地面的接触时间。他让质量为 M=9kg 的重物（包括传感器）从高 H=0.45m 自由下落撞击地面，重物反弹高度 h=0.20m，重 物与地面接触时间 t=0.1s。若重物与地面的形变很小，可忽略不计。求此过程中： (1)重物刚要撞击地面瞬间速度大小； (2)重物受到地面的平均冲击力； (3)重物与地面撞击过程中损失的机械能。 【答案】(1)3m/s；(2)540N；(3)22.5J 【解析】 【详解】(1)重物自由下落，设落地瞬间速度为大小 v1，则根据自由落体运动公式有 代入数据可得 v1=3m/s 方向竖直向下。 (2)设反弹的速度大小为 v2，则有 代入数据可得 v2=2m/s 速度方向竖直向上；规定向上为正方向，则由动量定理可得 代入数据有 A A A A 2 1 2v gH= 2 2 2v gh= 2 1( )F Mg t Mv Mv− = −解得 F=540N (3)根据能量守恒可知，损失的机械能为 代入数据可得 18.1932 年美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器，巧妙地利用带电粒子在磁场中 运动特点， 解决了粒子的加速问题．现在回旋加速器被广泛应用于科学研究和医学设备中．某型号的回 旋加速器的工作原理如图甲所示，图乙为俯视图．回旋加速器的核心部分为两个 D 形盒，分 别为 D1、D2．D 形盒装在真空容器里，整个装置放在巨大的电磁铁两极之间的强大磁场中， 磁场可以认为是匀强磁场，且与 D 形盒底面垂直．两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间 可以忽略不计．D 形盒的半径为 R，磁场的磁感应强度为 B．设质子从粒子源 A 处进入加速 电场的初速度不计．质子质量为 m、电荷量为+q．加速器接入一定频率的高频交变电源，加 速电压为 U．加速过程中不考虑相对论效应和重力作用．求： （1）质子第一次经过狭缝被加速后进入 D2 盒时的速度大小 v1 和进入 D2 盒后运动的轨道半 径 r1； （2）质子被加速后获得的最大动能 Ek 和交变电压的频率 f； （3）若两 D 形盒狭缝之间距离为 d，且 d