2020年北京通州区高三物理一模试题（解析版）

通州区 2020 年高三年级模拟考试物理试卷解析 2020 年 5 月 本试卷分为两部分，其 8 页，总分为 100 分。考试时间为 90 分钟 第一部分 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．关于分子的热运动，下列说法正确的是 （ ） A．扩散现象说明分子间存在斥力 B．物体对外做功，其内能一定减少 C．温度升高，物体的每一个分子的动能都增大 D．气体密封在容积不变的容器内，若温度升高，则气体的压强增大 【答案】D 【解析】扩散现象说明分子是运动的，不能说明分子间存在斥力，选项 A 错误；物体对外做功，如果 同时它再吸收热量，其内能不一定减少，选项 B 错误；温度升高，组成物体的分子的平均动能增大， 但并不说明每一个分子的动能都增大，选项 C 错误；气体密封在容积不变的容器内，若温度升高，则 属于等容变化，根据等容变化的规律 可知，则气体的压强增大，选项 D 正确。 2．关于泊松亮斑，下列说法正确的是 （ ） A．是光的衍射现象，显著表现出光的波动性 B．是光的衍射现象，显著表现出光的粒子性 C．是光的干涉现象，显著表现出光的波动性 D．是光的干涉现象，显著表现出光的粒子性 【答案】A 【解析】泊松亮斑是光通过一个不透明的圆盘后在其后的正中央形成的一个亮斑，它表明光能够绕 过圆盘而射到圆盘后面去，属于光的衍射现象，它有力地证明了光具有波动性，选项 A 正确。 3．关于核反应方程 ，下列说法正确的是 （ ） A．此核反应方程中的 X 代表的粒子为氢原子核 B．通过降低温度的方法，一定能缩短 的半衰期 C．此核反应释放能量 D．此核反应方程属于 β 衰变，β 粒子是 核外的电子电离形成的 【答案】C 1 2 1 2 p p T T = 238 234 92 90U Th X→ + 238 92U 238 92U【解析】根据核反应方程中的荷电荷数与质量数守恒的规律可得出 X 粒子的核电荷数是 2，质量数 是 4，故它是氦原子核，选项 A 错误；半衰期与温度无关，也与压强的大小无关，它是一个非常稳定的 物理量，故选项 B 错误；此核反应是一个α衰变的方程，而衰变的定义是不稳定(即具有放射性)的原子核 在放射出粒子及能量后可变得较为稳定，这个过程称为衰变，所以该过程会放出能量的，选项 C 正确，选 项 D 错误。 4．如图所示，理想变压器的原线圈接入 的交变电压，副线圈对“220V 880W”的用电器 RL 供电，该用电器正常工作。由此可知（ ） A．原、副线圈的匝数比为 B．交变电压的频率为 100Hz C．原线圈中电流的有效值为 4A D．变压器的输入功率为 880W 【答案】D 【解析】由原线圈接入电压的表达式可知，电压的有效值为 8800V，而副线圈的用电器的有效值为 220V，故根据变压器的电压关系可知， ，故原、副线圈的匝数比为 ，选项 A 错误；由原线圈的电压的表达式可知，角速度ω=100π，故其频率为 f= =50Hz，选项 B 错误；由于副线圈的用电器正常工作，故电功率为 880W，所以原线圈消耗的电功率也是 880W，故原线 圈中电流的有效值 I= =0.1A，选项 C 错误；变压器的输入功率为 880W，选项 D 正确， 5．一弹簧振子做简谐振动，在 t=0 时位移为零，它的能量 E 随时间 t 的变化关系示意图如图所示，其 中正确的是 （ ） 【答案】A 【解析】弹簧振子做简谐振动时，机械能是守恒的，故其能量随时间 t 是不会发生变化的，故选项 A 正确。 6．如图所示为氢原子能级图，现有大量处于 n=3 能级的氢原子，向 n=1 能级跃迁时，会辐射一些 不同频率的光，分别标记为①、②、③，让这些光照射一个逸出功为 2.29eV 的金属板。下列说法正确的 是 （ ） 8800 2 sin100 (V)u tπ= 40 2 :1 1 1 2 2 U n U n = 1 2 8800 40 220 1 n n = = 1 100 2 2T ω π π π= = 1 880 8800 P W U V =A．①比②的能量低 B．③比②的波长小 C．①、②、③都能发生光电效应 D．让①和②通过同一双缝干涉装置，①的条纹间距小于②的 【答案】D 【解析】由图可知，①的能级差最大，②次之，③的能级差最小，所以选项 A 正确；根据△E=hν，所 以①的频率最大，②次之，③的频率最小；再根据 c=λν可知，光速 c 不变，故频率大的波长小，所以 ①的波长最小，②次之，③的波长最大；选项 B 错误； 对于③的能量最小，其大小为 E3=-1.51eV-(-3.40eV)=1.89eV，该能量小于金属板的逸出功 2.29eV，所以③不能发生光电效应，选项 C 错误； 因为①的波长最小，②次之，根据双缝干涉的条纹间距公式△x= 可知，①的条纹间距小于②的， 选项 D 正确。 7．在垂直纸面向外的匀强磁场 B 中，有不计重力的 a、b 两个带电粒子，在纸面内做匀速圆周运 动，运动方向和轨迹示意如图所示。下列说法正确的是 （ ） A．a、b 两粒子所带电性相同 B．a 粒子所带的电荷量较大 C．a 粒子运动的速率较大 D．a 粒子所做圆周运动的周期较长 【答案】A 【解析】由图可知，两种粒子都是沿顺时针方向运动的，磁场是垂直纸面向外的，根据左手定则可 判断出它们都是带负电的，故 a、b 两粒子所带电性相同，选项 A 正确； 而两种粒子的运动半径不同，根据带粒子在磁场中运动的规律可知 Bqv= ，即 R= ，a 的半 径较大，则不能说明 a 粒子所带的电荷量较大，题中没有说明二者动量的关系，选项 B 错误； 当然根据 R= 也不能说明 a 粒子运动的速率较大，选项 C 错误；由周期公式 T= 也不能得 出 a 粒子所做圆周运动的周期较长，选项 D 错误。 8．如图所示，是一条形磁铁周围部分磁感线分布示意图，线 OO'是条形磁铁的中轴线。在磁场中取 两个圆环 S1、S2 位置进行研究，圆环 S1、S2 面积相等，P、Q 两点位于圆环 S1 上下对称点上，P、P＇两点位 于两圆环 S1、S2 相同位置的点上。下列说法正确的是 （ ） l d λ 2mv R mv Bq mv Bq 2 m Bq πA．P 点场强的大小比 Q 点大 B．P 点场强的大小比 P＇点小 C．穿过 S1 的磁通量比穿过 S2 的大 D．穿过 S1 的磁通量与穿过 S2 的一样大 【答案】C 【解析】由于磁感线的疏密代表了磁场的强弱，故 P 点的场强与 Q 点的场强一样大，选项 A 错误； P 点处在更密的地方，所以 P 点场强的大小比 P＇点大，选项 B 错误；由于磁通量φ=BS，而 PQ 位置的磁 感应强度大，而它们的面积相等，故穿过 S1 的磁通量比穿过 S2 的大，选项 C 正确，D 错误。 9．如图所示，上、下表面平行的玻璃砖放在空气中，光以入射角 θ 从玻璃砖的上表面 A 点射入， 从下表面的 B 点射出的光线相对于入射光线的侧移距离为 d，当 θ 增大一个小角度时，下列说法正确的是 （ ） A．侧移距离 d 增大 B．在 A 点可能发生全反射 C．在 B 点一定发生全反射 D．光在玻璃中的传播时间变短 【答案】A 【解析】由下图可知，当入射角为 θ 时，折射角为β，设玻璃的厚度为 h，则 AB= ，再由侧 移距离 d 的直角三角形可知，d=ABsin(θ-β)= ，当θ增大一个小角度时，β也会增大，但 是它没有θ增大的快，故θ-β是增大的，故 sin(θ-β)是增大的，而β增大时，cosβ是减小的，故 d 值 在增大，选项 A 正确；这类题如果考试时想不到最这种数学的方法证明，也可以再画一个入射角较大的光 线，看 d 的大小会如何变化，也可以大致判断出来结果； cos h β sin( ) cos h θ β β −由于在 A 点，光是由空气进入玻璃的，故不可能发生全反射，发生全反射的条件是光由光密进入光疏 介质中时才会发生，选项 B 错误； 只要θ小于 90°，则射到 B 点的入射光不可能大于临界角，即在 B 点不会发生全反射，选项 C 错 误； 当θ角变大时，光的玻璃中的距离会变长，而光的玻璃中的传播速度是一定的，所以光在玻璃中传 播的时间也会变长，选项 D 错误。 10．某同学在测量金属丝电阻 Rx 的实验时，采用试触的方法，电路如图所示，让电压表的一端接在 c 点，另一端先后接到 a 点和 b 点。他发现电压表示数有明显变化，而电流表示数没有明显变化。下列说法正 确的是 （ ） A．电压表的另一端应接 a 点，Rx 的测量值大于真实值 B．电压表的另一端应接 b 点，Rx 的测量值小于真实值 C．电压表的另一端应接 a 点，Rx 的测量值小于真实值 D．电压表的另一端应接 b 点，Rx 的测量值大于真实值 【答案】B 【解析】如果电压表的示数有明显的变化，则说明电流表的分压不能忽略的，即金属丝的电阻是个 小电阻，故测量时应该采用电流表外接的方法测量，即电压表的另一端应接 b 点，此时电流表测得的电 流偏大，故 Rx 的测量值小于真实值，选项 B 正确。 11．如图 1 所示，把一铜线圈水平固定在铁架台上，其两端连接在电流传感器上，能得到该铜线圈中的 电流随时间变化的图线。利用该装置可探究条形磁铁在穿过铜线圈的过程中，产生的电磁感应现象。两次实 验中分别得到了如图 2、3 所示的电流—时间图线（两次用同一条形磁铁，在距铜线圈上端不同高度处，由 静止沿铜线圈轴线竖直下落，始终保特直立姿态，且所受空气阻力可忽略不计），下列说法正确的是 （ ） A．条形磁铁的磁性越强，产生的感应电流峰值越大 B．条形磁铁距铜线圈上端的高度越小，产生的感应电流峰值越大 C．条形磁铁穿过铜线圈的过程中损失的机械能越大，产生的感应电流峰值越大D．两次实验条形磁铁穿过铜线圈的过程中所受的磁场力都是先向上后向下 【答案】C 【解析】如果在相同的高度处下落，则条形磁铁的磁性越强，产生的感应电动势的最大值也就越大， 即感应的电流峰值越大，而现在没有说明是在相同的高度下落的，故选项 A 错误；条形磁铁距铜线圈上端 的高度越小，落到下端时的速度就越小，产生的感应电动势也就越小，即产生的感应电流峰值越小，选项 B 也错误； 根据能量守恒，条形磁铁穿过铜线圈的过程中损失的机械能都转化成了焦耳热，而焦耳热越大，需要的 电流就会越大，则产生的感应电流峰值也会越大，选项 C 正确； 根据楞次定律中的“来拒去留”的思路，两次实验条形磁铁穿过铜线圈的过程中所受的磁场力都是向上 的，故选项 D 错误。 12．真空中有一半径为 r0 的带电金属球壳，通过其球心的一直线上各点的电势 分布如图，r 表示该直 线上某点到球心的距离，r1、 r2 分别是该直线上 A、B 两点离球心的距离。下列说法正确的是 （ ） A．该球壳带负电 B．A 点的电场强度小于 B 点的电场强度 C．若 r2－r1=r1－r0， 则 D．将一个正电荷沿直线从 A 移到 B 的过程中，电场力做负功 【答案】C 【解析】由图可知，在金属球以外，随着离球的距离的增大，球外点的电势在减小，而沿着电场线 的电势才是减小的，故金属球带正电，其电场线的方向是向外的，选项 A 错误； 由题意可知，A 点距球心为 r1，而 r1 较小，且它在球外，故根据电场强度 E=k 可知，r 越小，则 电场强度越大，故 A 点的电场强度大于 B 点的电场强度，选项 B 错误； 由于点电荷形成的电场强度是不均匀的，根据 U=Ed，虽然 d 相等，但是两点间的电势差也是不相等 的，这也可以通过图线看出来，电场强度大的相等间距的电势差要大一些，即 ，选项 C 正确； 由于带电球是带正电的，在球外向外移动正电荷，则电场力做正功，选项 D 错误。 13．用如图所示的实验装置来探究影响向心力大小的因素。长槽横臂的挡板 B 到转轴的距离是挡板Ａ 的 2 倍，长槽横臂的挡板 A 和短槽横臂的挡板 C 到各自转轴的距离相等。转动手柄使长槽和短槽分别随变 速塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力 ϕ 0A B A ϕ ϕ ϕ ϕ− < − 2 Q r 0A B A ϕ ϕ ϕ ϕ− < −通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个球所受向心 力的相对大小。 表中给出了 6 次实验的结果。 组 次 小球 1 的 质量 小球 2 的 质量 小球 1 的 位置 小球 2 的 位置 左标尺/ 格 右标尺/ 格 1 m m A C 2 2 2 m 2m A C 2 4 第一 组 3 2m m A C 4 2 4 m m B C 4 2 5 m 2m B C 4 4 第二 组 6 2m m B C 8 2 由表中数据得出的论断中不正确的是（ ） A．两组实验都显示了向心力大小与小球质量有关 B．两组实验时，应将传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上 C．若小球 1、2 质量同时都为 2m 时，它们分别放在 A、C 位置，左、右两个标尺露出的格数相同 D．若小球 1、2 质量同时都为 2m 时，它们分别放在 B、C 位置，左、右两个标尺露出的格数之比 应为 2：1 【答案】B 【解析】由表格中的数据可知，2、3 组与 5、6 组都是在改变质量，而其他条件不变的情况下得出的 向心力的大小是不同的，所以选项 A 说法正确； 通过对比表格中的数据可知，表格中只改变了质量和小球的转动半径，由 F 向=mω2r 可知，它们的 角速度一直没变，故实验时应将传动皮带套在两塔轮半径相同的轮盘上，选项 B 的说法不正确； 若小球 1、2 质量同时都为 2m 时，它们分别放在 A、C 位置，说明它们的转动半径 r 相同，而角速 度又相同，故向心力的大小相等，即左、右两个标尺露出的格数相同，选项 C 的说法正确； 若小球 1、2 质量同时都为 2m 时，它们分别放在 B、C 位置，说明 r1=2r2，故根据 F 向=mω2r 可 知，向心力之比为 2：1，即左、右两个标尺露出的格数之比应为 2：1，选项 D 的说法正确； 故该题的选项 B 符合题意。 14．当温度从低到高变化时，通常物质会经历固体、液体和气体三种状态，当温度进一步升高， 气体中的原子、分子将出现电离，形成电子、离子组成的体系，这种由大量带电粒子（有时还有中性粒 子）组成的体系便是等离子体。等离子体在宏观上具有强烈保持电中性的趋势，如果由于某种原因引起局部的电荷分离，就会产生等离子体振荡现象。其原理如图，考虑原来宏观电中性的、厚度为 l 的等离 子体薄层，其中电子受到扰动整体向上移动一小段距离（x l），这样在上、下表面就可分别形成厚度 均为 x 的负、正电薄层，从而在中间宏观电中性区域形成匀强电场 E，其方向已在图中示出。设电子电量 为-e（e>0）、质量为 m、数密度（即单位体积内的电子数目）为 n，等离子体上下底面积为 S。电荷运 动及电场变化所激发的磁场及磁相互作用均可忽略不计。（平行板电容器公式 ，其中 为真空介电 常量，s 为电容器极板面积，d 为极板间距）结合以上材料，下列说法正确的是 （ ） A．上表面电荷宏观电量为 B．上表面电荷宏观电量为 C．该匀强电场的大小为 D．该匀强电场的大小为 【答案】D 【解析】由于上表面带负电，故上表面电荷宏观电量为 ，选项 AB 错误； 欲求该匀强电场的场强大小 E，根据 E= 可知，就需要知道电势差 U 和极板间距 d，而根据电容 公式又可得出 U= ，故场强 E= ，而平行板电容器公式 ，故可导出该匀强电场的大小为 ，故选项 D 正确，C 错误。 第二部分 本部分共 6 题，共 58 分。 15．（6 分）某同学利用如图 1 所示传感器装置做“探究气体等温变化的规律”实验中，按如下操作步骤 进行实验：  0 sC d ε= 0 ε Q nexS= Q ne= 0 2nexE ε= 0 nexE ε= Q nexS= − U d Q C Q Cd 0 sC d ε= 0 0 0 Q nexS nexE S Sε ε ε= = =a．将注射器活塞移动到体积适中的 V0 位置，接上软管和压强传感器，通过 DIS 系统记录下此时的体 积 V0 与压强 p0； b．用手握住注射器前端，开始缓慢推拉活塞改变气体体积； c．读出注射器刻度表示的气体体积 V， 通过 DIS 系统记录下此时的 V 与压强 p； d．重复 b、c 两步操作，记录 6 组数据，作 p-V 图。 结合上述步骤，请你完成下列问题： （1）该同学对器材操作的错误是 ，因为该操作通常会影响气体的 （选填“温度”“压强”或“体积”）。 （2）我们在探究一定质量气体压强跟体积关系的实验中，一定质量气体等温变化的 p-V 图线如图 2 所 示，图线的形状为双曲线。一定质量的气体，不同温度下的等温线是不同的，如图 3 所示。请判断图 3 中的两条等温线的温度 T1 T2（选填“>”“