2020年天津市普通高中学业水平等级性考试物理模拟试题（三）（Word版含答案）

2020 年天津市普通高中学业水平等级性考试物理模拟试题（三） 本试卷分选择题和非选择题两部分，满分 100 分 第Ⅰ卷（选择题） 注意事项： 每小题选出答案后，填入答题纸的表格中，答在试卷上无效。 本卷共 8 题，每题 5 分，共 40 分。 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．下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法不正确的是（　　） A．由（a）图可知，原子中的电子绕原子核高速运转时，运行轨道的半径是任意的 B．由（b）图可知，光电效应实验说明了光具有粒子性 C．由（c）图可知，电子束穿过铝箔后的衍射图样证实了电子具有波动性 D．由（d）图可知，极少数 α 粒子发生大角度偏转，说明原子的质量绝大部分集中在很小空间 2．二氧化碳是导致“温室效应”的主要原因之一，人类在采取节能减排措施的同时，也是在研究控制温室气 体的新方法，目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术．在某次实验中，将一定质量的二氧化碳气体 封闭在一个可以自由压缩的导热容器中，将容器缓慢移到海水某深处，气体体积减小为原来的一半，温度 逐渐降低．此过程中（ ） A．封闭的二氧化碳气体对外界做正功 B．封闭的二氧化碳气体压强一定增大 C．封闭的二氧化碳气体分子的平均动能增大 D．封闭的二氧化碳气体一定从外界吸收热量 3．如图所示，两块水平放置的正对金属板 A、B 与电源 E 相连，金属板 A 接地,AB 板之间有一固定点 C。 若将 B 板向上平移一小段距离(仍在 C 点下方) ，下列说法中正确的是（ ）A．电容器所带电荷量减少 B．C 点电势升高 C．若在 C 点处固定一带负电的点电荷，其电势能增大 D．若保持 B 板不动，将 A 板上移一小段距离，C 点电势升高 4．英国知名科学杂志《自然》发表文章，展望了 2020 年可能会对科学界产生重大影响的事件，其中包括 中国的嫦娥五号任务。若嫦娥五号经过若干次轨道调整后，先在距离月球表面 h 的高度处绕月球做匀速圆 周运动，然后开启反冲发动机，嫦娥五号着陆器暂时处于悬停状态，最后实现软着陆，自动完成月球表面 样品采集，并从月球起飞，返回地球。月球的半径为 R 且小于地球的半径，月球表面的重力加速度为 g0 且 小于地球表面的重力加速度，引力常量为 G。不考虑月球的自转，则下列说法正确的是（　　） A．嫦娥五号的发射速度大于地球的第二宇宙速度 B．嫦娥五号探测器绕月球做匀速圆周运动的速度可能大于地球的第一宇宙速度 C．由题可知月球的平均密度 D．嫦娥五号探测器在绕月球做匀速圆周运动的周期为 5．一列简谐横波沿 x 轴正向传播，振幅为 4cm，周期为 T=4s。已知在 t=0 时刻，质点 a 坐标为（5，－2）， 振动方向沿 y 轴正向，质点 b 坐标为（15，2），振动方向沿 y 轴负向，如图所示。下列说法不正确的是（　　） A．波的波长可能为 4cm B．波的波速可能为 5cm/s C．当质点 b 在波谷位置时，质点 a 一定在波峰位置 D．在 t=0 到 t=0.5s 时间内，质点 a 通过的位移为 2cm 03 4 g G R ρ π= 2 0 2 R hT g R π +=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．如图所示为氢原子的部分能级图，以下判断正确的是（　　） A．处于 n=l 能级的氢原子可以吸收任意频率的光子 B．欲使处于基态的氢原子被激发，可用 12.09eV 的光子照射 C．大量氢原子从 n=4 的能级跃迁到基态时，最多可以辐射出 6 种不同频率的光子 D．用从 n=4 能级跃迁到 n=2 能级福射出的光照射金属铂（逸出功为 6.34eV）时能发生光电效应 7．如图是通过变压器降压给用户供电的示意图。负载变化时变压器输入电压保持不变，输出电压通过输电 线输送给用户，输电线的电阻用 R0 表示，开关 S 闭合后，相当于接入电路中工作的用电器增加。变压器可 视为理想变压器，则开关 S 闭合后，以下说法正确的是（ ） A．变压器的输入功率减小 B．电表 V1 示数与 V2 示数的比值不变 C．输电线的电阻 R0 消耗的功率增大 D．流过电阻 R1 的电流增大 8．如图，在粗糙水平地面上放着一个截面为四分之一圆弧的柱状物体 A，A 的左端紧靠竖直墙，A 与竖 直墙之间放一光滑圆球 B，整个装置 处于静止状态。把 A 向右移动少许后，它们仍处于静止状态，则下 列判 断正确的是（ ）A．A 对地面的压力减小 B．B 对墙的压力增大 C．A 与 B 之间的作用力减小 D．地面对 A 的摩擦力减小 第Ⅱ卷（非选择题） 注意事项： 请用黑色墨水的钢笔或签字笔将答案写在答题纸相应的范围内。 解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的， 答案中必须明确写出数值和单位。 本卷共 4 题，共 60 分。 9．（12 分） （1）如图所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械 能守恒定律．该装置中的打点计时器所接交流电源频率是 50 Hz。 ①对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是________． A．精确测量出重物的质量 B．两限位孔在同一竖直线上 C．重物选用质量和密度较大的金属锤 D．释放重物前，重物离打点计时器下端远些 ②按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所示．纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中 O 点为纸带上打出的第一个点． a.重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有 ________． A．OA、OB 和 OG 的长度 B．OE、DE 和 EF 的长度 C．BD、BF 和 EG 的长度 D．AC、BF 和 EG 的长度 b.用刻度尺测得图中 AB 的距离是 1.76 cm，FG 的距离是 3.71 cm，则可得当地的重力加速度是________ m/s2。(计算结果保留三位有效数字) （2）某同学为了测量一个量程为 3V 的电压表的内阻，进行了如下实验。 ①他先用多用表进行了正确的测量，测量时指针位置如图 1 所示，得到电压表的内阻为 3.00×103Ω，此时电 压表的指针也偏转了．已知多用表欧姆挡表盘中央刻度值为“15”，表内电池电动势为 1.5V，则电压表的示 数应为______________V（结果保留两位有效数字）． ②为了更准确地测量该电压表的内阻 Rv，该同学设计了图 2 所示的电路图，实验步骤如下： A．断开开关 S，按图 2 连接好电路； B．把滑动变阻器 R 的滑片 P 滑到 b 端； C．将电阻箱 R0 的阻值调到零； D．闭合开关 S； E．移动滑动变阻器 R 的滑片 P 的位置，使电压表的指针指到 3V 的位置； F．保持滑动变阻器 R 的滑片 P 位置不变，调节电阻箱 R0 的阻值使电压表指针指到 1.5V，读出此时电阻箱R０的阻值，此值即为电压表内阻 Rv 的测量值； G．断开开关 S． 实验中可供选择的实验器材有： a．待测电压表 b．滑动变阻器：最大阻值 2000Ω c．滑动变阻器：最大阻值 10Ω d．电阻箱：最大阻值 9999.9Ω，阻值最小改变量为 0.1Ω e．电阻箱：最大阻值 999.9Ω，阻值最小改变量为 0.1Ω f．电池组：电动势约 6V，内阻可忽略 g．开关，导线若干 按照这位同学设计的实验方法，回答下列问题： a.要使测量更精确，除了选用电池组、导线、开关和待测电压表外，还应从提供的滑动变阻器中选用____ （填“b”或“c”），电阻选用_____（填“d”或“e”）。 b.电压表内阻的测量值 R 测和真实值 R 真相比，R 测____R 真（填“＞”或“＜”）；若 Rv 越大，则 越 ____（填“大”或“小”）。 10．（14 分）如图所示，半径为 R 的四分之一光滑圆弧轨道竖直固定在水平地面上，下端与水平地面在 P 点相切，一个质量为 2m 的物块 B（可视为质点）静止在水平地面上，左端固定有轻弹簧，Q 点为弹簧处于 原长时的左端点，P、Q 间的距离为 R，PQ 段地面粗糙、滑动摩擦因素为 ，Q 点右侧水平地面光滑， 现将质量为 m 的物块 A（可视为质点）从圆弧轨道的最高点由静止开始下滑，重力加速度为 g。求： （1）物块 A 沿圆弧轨道滑至 P 点时对轨道的压力； （2）弹簧被压缩的最大弹性势能（未超过弹性限度）； （3）物块 A 最终停止位置到 Q 点的距离。 R R R −测 真 真 0.5µ =11．（16 分）如图所示，在第一象限内，存在垂直于 平面向外的匀强磁场Ⅰ，第二象限内存在水平向 右的匀强电场，第三、四象限内存在垂直于 平面向外、磁感应强度大小为 的匀强磁场Ⅱ。一质量为 ，电荷量为 的粒子，从 轴上 点以某一初速度垂直于 轴进入第四象限，在 平面内，以原点 为圆心做半径为 的圆周运动；随后进入电场运动至 轴上的 点，沿与 轴正方向成 角离开电场； 在磁场Ⅰ中运动一段时间后，再次垂直于 轴进入第四象限。不计粒子重力。求： （1）带电粒子从 点进入第四象限时初速度的大小 ； （2）电场强度的大小 ； （3）磁场Ⅰ的磁感应强度的大小 。 xOy xOy 0B m q+ x M x xOy O 0R y N y 45° x M 0v E 1B12．（18 分）某研学小组设计了一个辅助列车进站时快速刹车的方案。如图所示，在站台轨道下方埋一励磁 线圈，通电后形成竖直方向的磁场（可视为匀强磁场）。在车身下方固定一矩形线框，利用线框进入磁场时 所受的安培力，辅助列车快速刹车。 已知列车的总质量为 m，车身长为 s，线框的短边 ab 和 cd 分别安装在车头和车尾，长度均为 L（L 小于匀 强磁场的宽度），整个线框的电阻为 R。站台轨道上匀强磁场区域足够长（大于车长 s），车头进入磁场瞬间 的速度为 v0，假设列车停止前所受铁轨及空气阻力的合力恒为 f。已知磁感应强度的大小为 B，车尾进入磁 场瞬间，列车恰好停止。 （1）求列车车头刚进入磁场瞬间线框中的电流大小 I 和列车的加速度大小 a； （2）求列车从车头进入磁场到停止所用的时间 t； （3）请你评价该设计方案的优点和缺点。（优、缺点至少一种）。参考答案 1 2 3 4 5 6 7 8 A B C C D BC BC CD 9、【答案】 （1）BC BCD 9.75 （2）1.0V c d ＞ 小 10、【解析】 （1）物块 A 从静止沿圆弧轨道滑至 P 点，设速度大小为 vP， 由机械能守恒定律有： ， 在最低点轨道对物块的支持力为大小为 FN， 由牛顿第二定律有： 联立解得：FN=3mg， 由牛顿第三定律可知物块对轨道 P 点的压力大小为 3mg； （2）设物块 A 与弹簧接触前瞬间的速度大小为 v0， 由动能定理有: ， 得： ， 当时，物块 A、物块 B 具有共同速度 v 时，弹簧的弹性势能最大， 由动量守恒定律有： ， 由能量守恒定律有： ， 联立解得 ； （3）设物块 A 与弹簧分离时，A、B 的速度大小分别为 v1、v2，规定向右为正，则有 ， ， 联立解得： ， 21 2 PmgR mv= 2 P N vF mg m R − = 2 0 1 02mgR mgR mvµ− = − 0v gR= 0 ( 2 )mv m m v= + 2 2 0 1 1 ( 2 )2 2 pmmv m m v E= + + 2 3pmE mgR= 0 1 22mv mv mv= − + 2 2 2 0 1 2 1 1 1 (2 )2 2 2mv mv m v= + 1 2 3v gR=设 A 最终停在 Q 点左侧 x 处，由动能定理有： ， 解得： 11、【解析】 （1）粒子从 轴上 点进入第四象限，在 平面内，以原点 为圆心做半径为 的圆周运动，由洛伦 兹力提供向心力： 解得： （2）粒子在第二象限内做类平抛运动，沿着 x 轴方向： 沿与 轴正方向成 角离开电场，所以： 解得电场强度： (3)粒子的轨迹如图所示： 第二象限，沿着 x 轴方向： 沿着 y 轴方向： 所以： 2 1 10 2mgx mvµ− = − 4 9x R= x M xOy O 0R 2 0 0 0 0 vqv B m R = 0 0 0 qB Rv m = qE ma= 2 00 2yv aR− = y 45° 0yv v= 2 0 0 2 qB RE m = 0 0 2 yvR t += 0ON v t= 02ON R=由几何关系知，三角形 OO’N 为底角 45°的等腰直角三角形。在磁场Ⅰ中运动的半径： 由洛伦兹力提供向心力： 粒子在 点速度沿与 轴正方向成 角离开电场，所以离开的速度： 所以磁场Ⅰ的磁感应强度的大小 ： 12、【解析】 （1）车头进入磁场时线框 ab 边切割磁感线，有 ① 线框中的电流为 ② 联立①②式可得 线框所受的安培力为 ③ 由牛顿第二定律可得 ④ 联立①②③④式可得 （2）设列车前进速度方向为正方向，由动量定理可得 其中 ，代入上式得 ⑤ 其中 ⑥ 联立⑤⑥式可得 （3）该方案的优点：利用电磁阻尼现象辅助刹车，可以使列车的加速度平稳减小；可以减小常规刹车的机 械磨损等。 该方案的缺点：没有考虑列车车厢和内部线路等也是金属材质，进入磁场时会产生涡流对设备产生不 良影响；励磁线圈也需要耗能；线框固定在列车上增加负载且容易出现故障；列车出站时也会受到电磁阻 尼等。 02 2 2R ON R= = 2 1 vqvB m R = N y 45° 02v v= 1B 1 0 1 2B B= 0E BLv= EI R = 0BLvI R = F BIL=安 F f ma+ =安 2 2 0B L v fRa mR += 00i iF t ft mv− ∆ − = −∑ 安 2 2 i i B L vF R =安 2 2 00i i B L v t ft mvR − ∆ − = −∑ i iv t s∆ =∑ 2 2 0mv R B L st fR −=