2020年6月北京市海淀区高三年级二模物理试卷（含答案）

高三年级（物理） 第 1 页 共 11 页 海淀区高三年级第二学期期末测试 物 理 2020.6 本试卷共 8 页，100 分。考试时长 90 分钟。考生务必将答案答在答题卡上，在试卷上作 答无效。考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 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．下列说法中正确的是 A．天然放射现象说明原子具有复杂的结构 B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变 C．原子核分成单个核子的过程一定有质量亏损，释放出能量 D．一群处于 n=2 能级的氢原子自发跃迁，可能发出 3 种不同频率的光子 2．下列说法中不正确的是 A．水和酒精混合后的总体积小于二者原来的体积之和，说明分子间有空隙 B．将香水瓶盖打开后能闻到香水的气味，这是扩散现象 C．在绕地球运行的“天宫二号”中飘浮的水滴几乎呈球形，这是表面张力作用使其表面 具有收缩趋势而引起的结果 D．用气筒给自行车车胎打气时要用力才能压缩空气，这说明空气分子间存在斥力 3．下列说法中正确的是 A．用光导纤维束传送图像信息，这其中应用到了光的全反射现象 B．通过两支夹紧的笔杆间缝隙看发白光的灯丝能观察到彩色条纹，这是光的偏振现象 C．用三棱镜观察太阳光谱是利用光的干涉现象 D．肥皂泡在阳光下出现彩色条纹，这是光的衍射现象 4．如图 1 所示为小明玩蹦床的情景，其中 A 位置表示床面未受压力时的平衡位置，B 位置是他从最高点直立下落的过程中将床面所压到的最低位置。若 床面始终在弹性限度内，空气阻力及床面的质量均可忽略不计，对 于小明从最高点下落到最低点的过程，下列说法中正确的是 A．床面从 A 位置下降到 B 位置的过程中，小明的动能不断变小 B．床面在 B 位置时，小明所受合外力为零 C．小明接触床面前处于失重状态，接触床面后处于超重状态 D．小明从最高点运动到将床面压至 B 位置的过程中，重力对他 的冲量与床面对他的冲量大小相等 5．为了演示“感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量 的变化”的现象，老师做了这样的演示实验：如图 2 所示，铝制水平 横梁两端各固定一个铝环，其中 A 环是闭合的，B 环是断开的，横 梁可以绕中间的支点在水平面内转动。当装置静止不动时，用一 磁铁的 N 极去接近 A 环，发现 A 环绕支点沿顺时针（俯视）方向 转动。若不考虑空气流动对实验结果的影响，关于该实验，下列说法中正确的是 图 1 A B A A B 图 2 高三年级（物理） 第 2 页 共 11 页 A．若用磁铁的 S 极接近 A 环，A 环也将绕支点沿顺时针（俯视）方向转动 B．制作 A、B 环的材料只要是金属就行，很薄的铁环也可以得到相同的实验效果 C．制作 A、B 环的材料用绝缘材料也可以得到相同的实验效果 D．磁铁接近 A 环的过程中，A 环将有扩张的趋势 6．一列简谐横波沿 x 轴传播，波速为 1.0m/s，t=0 时波形如图 3 甲所示，此时质点 a 位 于波峰，质点 c 位于波谷，质点 b、d 位于平衡位 置。图 3 乙是波上质点 b 的振动图象。下列说法中 正确的是 A．质点 b 与质点 d 的速度总是相同的 B．经 t=4.0s 质点 a 沿波传播方向运动 4.0m C．当质点 a 在波谷时，质点 c 可能在平衡位置 D．一观察者沿着 x 轴靠近波源运动时，其观测到的该波的频率将大于 0.25Hz 7．一货箱随竖直升降机运动的速度—时间图象如图 4 所示，取竖直向上为正方向，下列 说法中正确的是 A．在 t2 时货箱运动到最高位置 B．在 t2~t3 时间内，货箱所受的合力竖直向上且不断减小 C．在 t4~ t5 时间内，货箱处于失重状态 D．在 t6~ t7 时间内，货箱的机械能可能保持不变 8．某小组用如图 5 甲所示的可拆变压器探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数之间的 关系，在实验时组装的变压器如图 5 乙所示。在铁芯上原、副线圈接入的匝数分别为 n1=800 匝和 n2=200 匝，原线圈两端与正弦式交流电源相连，用交流电压表测得原、副线圈两端的电 压分别为 10V 和 0.8V，这与其他小组的正确实 验结论明显不一致。对于这个小组实验结论出 现明显偏差的原因，最有可能的是 A．副线圈的匝数太少 B．副线圈的电阻太小 C．原线圈的匝数太多，电阻过大 D．没有将铁芯 B 安装在铁芯 A 上 9．2018 年 12 月 8 日 2 时 23 分，我国成功发射“嫦娥四号”探测器。“嫦娥四号”探测 器经历绕地飞行、地月转移、近月制动（太空刹车）、绕月飞行，最终于 2019 年 1 月 3 日 10 时 26 分实现了人类首次在月球背面软着陆，其运动轨迹示意图如图 6 所示。假设“嫦娥四号” 质量保持不变，其在绕月圆轨道和绕月椭圆轨道上运动时只受到月球的万有引力，则有关“嫦 娥四号”的下列说法中正确的是 绕月圆轨道 图 6 绕月椭圆轨道 地月转移轨道 绕地椭圆轨道 Ⅰ ① a b ③ ② Ⅱ 图 3 y/cm 0 4 -4 甲 a b x/m d c y/cm 0 4 -4 乙 t/s2 4 图 5 n1 n2 n1 n2 铁芯 A 铁芯 B 甲 乙 线圈 线圈 t 图 4 v t1 t2 t3 t7t5 t6 0 v1 -v1 t4 高三年级（物理） 第 3 页 共 11 页 A．沿轨道Ⅰ绕地运行过程中，在 a 点的速度小于在 b 点的速度 B．沿轨道Ⅰ绕地运行的机械能与沿轨道Ⅱ绕地运行的机械能相等 C．近月制动后先沿轨道①绕月运行，经过变轨最后才沿轨道③运行 D．沿轨道①②③绕月运行的周期相同 10．如图 7 所示，轻质弹簧的左端固定在竖直墙壁上，右端与静止在光滑水平面上的木块 A 相连接，子弹 B 沿水平方向射入木块后留在木块内，再将弹簧压缩到最短。上述这个过程可抽 象为两个典型的过程：过程①是子弹射入木块并获得共同速度；过程②是木块与子弹一起压缩 弹簧并将弹簧压到最短。已知木块的质量大于子弹的质量，空气阻 力可忽略不计，下列说法中正确的是 A．过程①中木块获得的动能一定小于此过程中子弹损失的动 能 B．过程①中子弹对木块的冲量大小可能大于木块对子弹的冲量大小 C．过程②中墙壁对弹簧的冲量大小一定小于子弹和木块总动量的减小量 D．过程②中弹簧的最大弹性势能可能等于过程①中木块所获得的动能 11．某小组利用频闪照相的方法研究单摆的运动过程，即用在同一张底片上多次曝光的 方法，在远处从与单摆摆动平面垂直的视角拍摄单摆在摆动过程中的多个位置的照片。从摆 球离开左侧最高点 A 时开始，每隔相同时间曝光一次，得到了一张 记录摆球从 A 位置由静止运动到右侧最高点 B 的照片，如图 8 所示， 其中摆球运动到最低点 O 时摆线被一把刻度尺挡住。对照片进行 分析可知 A．摆球在 A 点所受的合力等于在 B 点所受的合力 B．在 O 点附近摆球影像相邻位置的间隔较大，说明在 O 点附 近摆球的速率较大 C．摆球经过 O 点前后瞬间摆线上的拉力大小不变 D．从 A 点到 O 点的过程中，重力对摆球做功的功率不断变大 12．在研究磁场对电流作用的实验中，将直导线换成一块厚度（ab 边长）为 d、宽度（bc 边长）为 l 的半导体板。如图 9 所示，当有电流 I 垂直于磁场方向通过半导体板时，连接在半 导体板两侧的电压表指针发生偏转，说明半导体板两侧之间存 在电压，这个电压叫做霍尔电压 UH。用同种材料制成的不同规 格的半导体板进一步实验，记录数据结果如表格所示，由于粗 心，表格第一行没有记录全部相关的物理量，只记得第一列为 实验次数，第三列为通入的电流强度，第五列为霍尔电压，请 用你学过的物理知识并结合表中数据，判断表格中空格处应填写的物理量 A．第二列为板的宽度 l B．第四列为板的厚度 d 实验次数 通入电流强度 I/A 霍尔电压 UH /V 1 2.0×10-4 1.0×10-3 4.0×10-1 1.4×10-2 2 4.0×10-4 1.0×10-3 4.0×10-1 7.0×10-3 3 2.0×10-4 1.0×10-3 2.0×10-1 7.0×10-3 图 8 O A B 刻度尺 悬点 单摆 A B 图 7 c b a I 图 9 B VI 高三年级（物理） 第 4 页 共 11 页 C．第二列为磁感应强度 B D．第四列为磁感应强度 B 13．科学家发现，在真空中的两块不带电的金属板相距很近时，它们之 间会存在一种作用力。这一现象的实质是与量子力学中的真空零点能相关 的宏观现象，可以形象理解为金属板之间充满了具有能量的电磁波，当它们 相互靠近时（如图 10 所示），两板间的一些波会逐渐被“挤压”出去，使 得周围空间的能量高于两板之间的能量，推动它们继续靠近，从而表现得 像是存在一种作用力的效果。已知这种作用力 F 与普朗克常量 h、真空中电 磁波的波速 c、平行金属板间的距离 d 以及两板间的正对面积 S 有关。你可 能不会求解 F 的表达式，但根据所学的知识你可以对 F 表达式的合理性做 出一些判断。根据你的判断，下列关于 F 的表达式可能正确的是（式中的 η 是无单位的物理常量） A． B． C． D． 14．N95 口罩中起阻隔作用的关键层是熔喷布，熔喷布的纤维里加入了驻极体材料，它能 依靠静电感应吸附比熔喷布网状纤维孔洞小很多的 0.1μm 量级或更小的微粒，从而有了更好的过滤效果。 制备驻极体的一种方法是对某些电介质材料进行加 热熔化，然后在强电场中进行极化冷却。电介质中每个 分子都呈电中性，但分子内正、负电荷分布并不完全重 合，每个分子可以看成是等量异号的电荷对。如图 11 所 示，某种电介质未加电场时，分子取向随机排布，熔化时施加水平向左的匀强电场，正、负 电荷受电场力的作用，分子取向会发生一致性的变化。冷却后撤掉电场，形成驻极体，分子 取向能够较长时间维持基本不变。这个过程就像铁在强磁场中被磁化成磁铁的过程。根据以 上信息可知，下列说法中正确的是 A．驻极体能够吸引带电的微粒，但不能吸引电中性的微粒 B．驻极体吸附小微粒利用了静电感应，所以驻极体所带的总电荷量一定不为零 C．不带电的微粒也能被驻极体吸引，但并不会中和驻极体表面的电荷 D．加有驻极体的口罩会因存放时间过长其中的电场衰减而过期，这是驻极体向外放电使 电荷减少的结果 第二部分 本部分共 6 题，共 58 分。 15．（6 分）如图 12 所示，用气体压强传感器探究气体等温变化的规律，操作步骤如下： ① 在注射器内用活塞封闭一定质量的气体，将注射器、压 强传感器、数据采集器和计算机逐一连接起来； ② 移动活塞至某一位置，记录此时注射器内封闭气体的体 积 V1 和由计算机显示的气体压强值 p1； ③ 重复上述步骤②，多次测量并记录； ④ 根据记录的数据，作出相应图象，分析得出结论。 （1）关于本实验的基本要求，下列说法中正确的是 （选填选项前的字母）。 A．移动活塞时应缓慢一些 B．封闭气体的注射器应密封良好 4= hcSF d η 2 4 hcSF d η= 3 hSF cd η= 2 5 hcSF d η= E 图 11 取向有序 加电场后，分子未加电场时，分子 取向随机排布 图 10 图 12 压强 数据采集器 注射器 计算机 传感器 高三年级（物理） 第 5 页 共 11 页 C．必须测出注射器内封闭气体的质量 D．气体的压强和体积必须用国际单位 （2）为了能最直观地判断气体压强 p 与气体体积 V 的函数关系，应作出 （选填 “p - V”或“ ”）图象。对图线进行分析，如果在误差允许范围内该图线是一条 线，就说明一定质量的气体在温度不变时，其压强与体积成反比。 （3）在不同温度环境下，另一位同学重复了上述实验，实验操作和数据处理均正确。环 境温度分别为 T1、T2，且 T1>T2。在如图 13 所示的四幅图中，可能正确反映相关物理量之间 关系的是______（选填选项的字母）。 16．（12 分）为测量某金属丝的电阻率，小明同学设计了如图 14 甲、乙所示的两种实 验方案，已知电源的电动势和内阻在实验过程中保持不变。 （1）小明先进行了如图 14 甲方案的测量。 ① 他首先用米尺测出接入电路中金属丝的长度 l=50.00cm，再利用螺旋测微器测金属丝 直径，示数如图 15 所示，则金属丝直径的测量值 d= mm。 ② 实验过程中，小明移动滑动变阻器的滑片分别处于不同的位置，并依次记录了两电表 的测量数据如下表所示，其中 5 组数据的对应点他已经标在如图 16 所示的坐标纸上，请你 标出余下一组数据的对应点，并画出 U - I 图线。 实验次数 1 2 3 4 5 6 U/V 0.90 1.20 1.50 1.80 2.10 2.40 I/A 0.18 0.24 0.31 0.37 0.43 0.49 1p V − 图 13 p VO B T2 T1 p 1 V O C T2 T1 p 1 V O D T1 T2 p VO A T1 T2 0 R/Ω L/m0.20 1.0 0.40 2.0 0.60 图 17 0.10 0.30 0.50 3.0 4.0 5.0 6.0 0 U/V I/A0.20 1.00 0.40 2.00 0.60 3.00 图 16 0 45 40 35 30 图 15 图 14 A V 甲 电阻丝 R E rS 金 属 丝 乙 R S A E r 电阻箱 S 高三年级（物理） 第 6 页 共 11 页 ③ 该方案测得的金属丝的电阻率 ρ= Ω·m（计算结果保留两位有效数字）。 （2）小明又进行了如图 14 乙方案的测量，实验中闭合开关 S 后，他可以通过改变接线 夹（即图 14 乙中滑动变阻器符号上的箭头）接触金属丝的位置以控制接入电路中金属丝的长 度，并通过改变电阻箱接入电路中的阻值 R，保持电流表示数不变。记录电阻箱接入电路中 的阻值 R 和对应接入电路中金属丝长度 L 的数据，并在 R-L 坐标系中描点连线，作出 R-L 的 图线如图 17 所示。请用金属丝的直径 d、R-L 图线斜率的绝对值 k 和必要的常数，写出该金 属丝电阻率测量值的表达式 ρ= 。 （3）实验过程中，小明同学长时间保持电路闭合。请从实验误差考虑，分析说明这样的 操作对电阻率的测量有何影响。 （4）电表的内阻可能对实验产生系统误差，请你分别就这两种方案说明电表内阻对电阻 率测量结果是否会产生影响；若产生影响，将导致电阻率的测量结果偏大还是偏小。 17．（9 分）如图 18 所示，用 F =20 N 的水平拉力，使质量 m＝5.0 kg 的物体以 v0=1.2m/s 的速度沿水平地面向右做匀速直线运动。空气阻力 可忽略不计，取重力加速度 g=10m/s2。 （1）求物体与地面间的动摩擦因数 μ； （2）若从某时刻起，保持拉力 F 的大小不变，改为与水平成 θ=37º 角斜向上拉此物体， 使物体沿水平地面向右做匀加速直线运动。已知 sin37º=0.6，cos37º=0.8，求： ① 物体运动的加速度大小 a； ② 改变拉力方向后 5.0s 内拉力 F 的平均功率 P。 18．（9 分）如图 19 所示，在直角坐标系 xOy 的第一象限的空间内存在沿 y 轴负方向、 电场强度 E=200V/m 的匀强电场，第二象限的空间内存在垂直纸面向里、磁感应强度 B=0.125T 的匀强磁场。质量均为 m=4.0×10-15kg、电荷量均为 q=+2.0×10-9C 的两带电粒子 a、 b 先后以 v0=5.0×103m/s 的速率，从 y 轴上 P 点沿 x 轴正、负方向 射出，PO 之间的距离 h=8.0×10-2m，经过一段时间后，两粒子先后 通过 x 轴。若两粒子之间的相互作用、所受重力以及空气阻力均可 忽略不计，求： （1）粒子 a 在电场中运动的加速度大小 a1； （2）粒子 a 通过 x 轴时与 O 点的距离 xa； （3）a、b 两粒子的轨迹与 x 轴交点之间的距离 d； y xO 图 19 P v0v0 ab Fm 图 18 高三年级（物理） 第 7 页 共 11 页 19．（10 分）功是物理学中非常重要的概念，通过做功的过程可以实现能量转化。 （1）一直流电动机，线圈电阻 R=2.0Ω，当它两端所加的电压 U=24V 时，电动机正常运 转，测得通过其电流 I=0.50A。求此工作状态下，这台电动机每分钟所做的机械功 W 机。 （2）在电路中电能转化为其他形式能的过程就是电流做功的过程，电流做功的过程本质 上是导体中的恒定电场的电场力对定向移动的自由电荷做功的过程。 由同种材料制成的很长的圆柱形实心金属导体，在其上选取长为 L 的导 体做为研究对象，如图 20 所示，当其两端的电势差恒为 U 时，形成的 恒定电流的大小为 I。设导体中的恒定电场为匀强电场，自由电子的电 荷量为 e，它们定向移动的速率恒定且均相同。 ① 求恒定电场对每个自由电子作用力的大小 F； ② 在任意时间 t 内，恒定电场的电场力对这段导体内的所有自由电子做的总功为 W，请 从功的定义式出发，推导 W=UIt。已知对于横截面积为 S 的均匀导体，其单位体积内的自由 电子数为 n，自由电子定向移动的速率均为 v，则通过导体的恒定电流 I=neSv。 （3）如图 21 所示为简化的直流电动机模型，固定于水平面的两根相距为 L 的平行金属 导轨，处于竖直向下、磁感应强度为 B 的匀强磁场中， 在两导轨的左端通过开关连接电动势为 E、内阻为 r 的电 源。导体棒 MN 放置在导轨上，其与导轨接触的两点之间 的电阻为 R，导体棒与导轨间的阻力恒定且不为 0。闭合 开关 S 后，导体棒由静止开始运动，运动过程中切割磁 感线产生动生电动势，该电动势总要削弱电源电动势的 作用，我们把这个电动势称为反电动势 E 反，此时闭合回路的电流大小可用 来计算， 式中 R 总为闭合电路的总电阻。若空气阻力和导轨电阻均可忽略不计，导体棒运动过程中始终 与导轨垂直且接触良好，导体棒运动所能达到的最大速度大小为 v。求达到最大速度后经过时 间 t 导体棒克服阻力做的功 W。 E EI R −= 反 总 图 20 L UA B S E 0 B 0 N M S M N B 图 21 高三年级（物理） 第 8 页 共 11 页 20．（12 分）处于自然状态的物体会不断地向外辐射电磁波，同时也会吸收由其他物体 辐射来的电磁波，当辐射和吸收达到平衡时，物体的温度保持不变。如果某物体能完全吸收 入射到其表面的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就称为黑体。黑体也会同时向外 辐射电磁波，已知单位时间内从黑体表面单位面积辐射出电磁波的能量 I 与黑体表面热力学 温度 T 的 4 次方成正比，即 I=σT4，其中 σ 为已知常量。 （1）若将火星看成表面温度相同的球形黑体，火星的半径为 r，火星中心到太阳中心的 距离为 L，且 L 远远大于 r，所以火星接收到来自太阳的辐射可视为垂直射到面积为 πr2 的圆 面上。已知太阳向外辐射电磁波的总功率为 P1。火星大气层对太阳辐射的吸收和反射、太阳 辐射在传播过程中的能量损失，以及其他天体和宇宙空间的辐射均可忽略不计。 ① 求在火星表面垂直于太阳和火星连线的单位面积接收到的来自太阳辐射的功率 P0； ②设火星向四面八方各个方向均匀辐射，请写出当吸收和辐射达到平衡时火星表面热力学 温度 T 火的表达式。 （2）太阳辐射电磁波的能量来源于如图 22 甲所示的太阳中心的“核反应区”。“核反 应区”产生的电磁波在向太阳表面传播的过程中，会不断被太阳的其他部分吸收，然后再辐 射出频率更低的电磁波。为了研究“核反应区”的温度，某同学建立如下简化模型：如图 22 乙所示，将“核反应区”到太阳表面的区域视为由很多个“薄球壳层”组成，第 1“薄球壳 层”的外表面为太阳表面；各“薄球壳层”的内、外表面都同时分别向相邻内“薄球壳层” 和外“薄球壳层”均匀辐射功率相等的电磁波（第 1“薄球壳层”的外表面向太空辐射电磁 波，最内侧的“薄球壳层”的内表面向“核反应区”辐射电磁波），如图 22 丙所示；“核反 应区”产生的电磁波的能量依次穿过各“薄球壳层”到达太阳的表面，每个“薄球壳层”都 视为黑体，且辐射和吸收电磁波的能量已达到平衡，所以各“薄球壳层”的温度均匀且恒定。 已知太阳表面热力学温度为 T1，所构想的“薄球壳层”数目为 N，太阳半径 R1 与“核反 应区”的半径 RN 满足 R1=kRN（k 为已知的常数），第 1“薄球壳层”的外表面向外辐射电磁 波的总功率为 P1。请根据该同学建立的模型和题目中给出的信息，解答下列问题。 ① 求第 2、第 3 和第 N“薄球壳层”向相邻的外“薄球壳层”辐射电磁波的功率 P2、P3 和 PN； ② 若认为“核反应区”的温度和第 N“薄球壳层”的温度 TN 相等，请推导出“核反应区” 热力学温度 TN 的表达式。结合所得到 TN 的表达式，请说明该同学的模型是否合理？若不合 理，请说明理由。 图 22 核反应区 甲 太阳表面 乙 核反应区 太阳表面 薄球壳层 丙 P1 P2 P3 核反应区 P1 P2 P3 PN PN 第 1 薄 球 壳 层第 2 薄 球 壳 层第 3 薄 球 壳 层 第 N 薄球壳层PN-1 P 核 P4 高三年级（物理） 第 9 页 共 11 页 海淀区高三年级第二学期期末测试参考答案及评分标准 物 理 2020.6 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.B 2.D 3. A 4.D 5.A 6.D 7.C 8.D 9.C 10.A 11. B 12.D 13.A 14.C 第二部分 本部分共 6 题，共 58 分。 15. （6 分）（1）AB （2 分，选对但选不全的得 1 分） （2） ，过原点的斜直（或正比例函数直） （2 分） （3）AC（2 分，选对但选不全的得 1 分） 16. （12 分） （1）① 0.357~0.361 （2 分） ②如图 （2 分） ③0.96×10-6 ~1.0×10-6 （2 分） （2） （2 分） （3）长时间通电，金属丝产生焦耳热、温度升高， 导致所测电阻率比其处于环境温度下的偏大（2 分） （4）图 14 甲方案，由于电压表分流，导致电流表 测量值偏大，电阻的测量值偏小，电阻率测量值偏小； 图 14 乙方案中电表内阻对测量结果没有影响。（2 分） 17．（9 分）（1）因物体沿水平地面做匀速直线运动，因此有 F=f=μN=μmg…（1 分） 解得：μ= =0.40…………………………………………………………………（2 分） （2）① 设地面对物体的支持力为 N，根据牛顿第二定律， 对物体沿水平方向有 Fcosθ-μN =ma………………………………………………（1 分） 沿竖直方向有 Fsinθ+N=mg…………………………………………………（1 分） 解得 a=0.16m/s2………………………………………………………………（1 分） 1p V − 2π 4 k d F mg 0 U/V I/A0.20 1.00 0.40 2.00 0.60 3.00 图答 高三年级（物理） 第 10 页 共 11 页 ② 改变拉力方向后 5.0s 内物体的位移 s=v0t+ at2=8.0m……………………（1 分） 此过程中拉力所做的功 W=Fscosθ=128J………………………………………（1 分） 拉力 F 的平均功率 P=W/t=25.6W…………………………………………（1 分） 说明：其他正确方法同样得分。 18．（9 分）（1）粒子 a 在电场中所受电场力 F电=qE 在电场中运动的加速度大小 a1=qE/m=1.0×108m/s2……………………………（2 分） （2）设粒子 a 在电场中运动的时间为 t1，其沿 y 轴方向做匀加速直线运动，因此有 h= a1t12………………………………………………………………（1 分） 其沿 x 轴方向做匀速直线运动，则通过 x 轴时与 O 点的距离 xa=v0t……………（1 分） 解得 xa=0.20m…………………………………………………………………（1 分） （3）粒子 b 在磁场中做匀速圆周运动，设其运动半径为 R，根据牛顿第二定律有 qv0B=mv02/R………………………………………………………………（1 分） 解得 R=8.0×10-2m………………………………………………………………（1 分） 由几何关系可知，粒子 b 恰好以 O 点为圆心经 1/4 圆周射出磁场，所以其出射点到 O 点 的距离 xb=8.0×10-2m…………………………………………………………………（1 分） a、b 两粒子的轨迹与 x 轴交点之间的距离 d=xa+xb=0.28m………………………（1 分） 19. （10 分）（1）电流每分钟对电动机所做的总功 W= UIt =720J……………（1 分） 电动机线圈每分钟产生的焦耳热 Q=I2Rt=30J…………………………（1 分） 电动机每分钟所做的机械功 W 机= UIt - I2Rt =690J……………………（1 分） （2）① 导体内恒定电场的电场强度 E=U/L………………………………………（1 分） 自由电子所受电场力 F=eE=eU/L …………………………………………………（1 分） ②设导体内自由电子定向移动的速度大小为 v，则对于任意时间 t 内自由电子沿导体定向 移动的位移为 vt，所以根据功的定义式，导体内恒定电场的电场力在时间 t 内对一个自由电 子所做的功 W0= ………………………………………………………………（1 分） 这段导体内的电子数 N=nSL …………………………………………………（1 分） 因为自由电子定向移动的速率均相同，所以对这些自由电子所做的总功 W=NW0=nSL =UIt……………………………………………………………（1 分） （3）导体棒匀速运动，则阻力与安培力相等，即 …………（1 分） 由题目知 其中 1 2 1 2 eU tL v eU tL v =f F BLI= 安 = + E E E EI R R r − −= 反 反 总 =E BL反 v 高三年级（物理） 第 11 页 共 11 页 所以达到最大速度后经过时间 t 导体棒克服阻力做的功 将 I 代入可得   ………………………………………………（1 分） 说明：其他正确方法同样得分。 20．（12 分）（1）① 在以太阳为中心 L 为半径的球面上，单位面积接收到的太阳辐射 的功率为 ………………………………………………………（2 分） 这就是在火星表面垂直于太阳和火星连线上单位面积接收到的来自太阳辐射的功率。 ② 火星接收到的来自太阳的电磁辐射总功率 P 火=P0•πr2 …………（1 分） 火星吸收太阳的电磁波的能量与自身辐射电磁波的能量达到平衡时有 P 火=I•4πr2……………………………………………………（1 分） 根据题意有 I=σT 火 4 联立以上 3 式，解得 T 火= ……………………………………（1 分） （2）①根据题意，当辐射和吸收电磁波的能量达到平衡时 对于第一层有：P2=2P1；…………………………………………………………（1 分） 对于第二层有：2P2= P3+P1，所以 P3=3P1；……………………………………（1 分） 对于第三层有：2P3= P4+P2，所以 P4=4P1； …… 由此可推知：PN=NP1；…………………………………………………………（1 分） ② 太阳表面单位时间内向外辐射的总功率为 P1，则在太阳表面 同理，对于第 N 薄球壳层应有 ……………………………（1 分） 联立以上两式得 ………………………………………………（1 分） 这个模型不太合理。………………………………………………………………（1 分） 薄球壳的层数没有确定，而根据表达式，分的薄球壳层数越多，核反应层温度越高，当 N 趋近无穷大时，温度趋近于无穷高。但实际核反应层的温度应该是一个有限值。…（1 分） W fx BLI t= = v E BLW BL tR r −= + v v 1 0 24π PP L = 2 1 24 Pr L = 14 216π P Lσ 41 12 14π P TR σ= 41 24π N N NP TR σ= 24 1NT T Nk= 