天津市宁河区芦台第四中学2020届高三物理模拟训练试题（三）（Word版附解析）

2020 年天津市宁河区芦台第四中学高三毕业班模拟训练（三） 物理试题 一、选择题 1.若 a，b 两束单色光以同样的入射角照射到一均匀介质中，a 光的折射角大于 b 光的折射角， 则（　　） A. 在该介质中；b 光的传播速度大于 a 光的传播速度 B. 在相同条件下，a 光比 b 光更容易发生明显的衍射现象 C. 若 b 光能使某金属发生光电效应，则 a 光也一定能使该金属发生光电效应 D. 两束光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样如图所示 【答案】B 【解析】 【详解】AB．由题述条件可知在该介质中 b 光的折射率大于 a 光的，由 可知，在该介 质中，a 光的传播速度大于 b 光的传播速度，a 光的波长大于 b 光的波长，则 a 光比 b 光更容 易发生衍射现象，A 错误，B 正确； C．由于 b 光的频率大于 a，光的频率，若 b 光能使金属发生光电效应，则 a 光不一定能使该 金属发生光电效应，故 C 错误； D．a 光的波长大于 b 光的波长，由 知，a 光相邻条纹间距较大，故 D 错误。 故选 B。 2.钍基熔盐堆核能系统（TMSR）是第四代核能系统之一．其中钍基核燃料铀由较难裂变的钍 吸收一个中子后经过若干次 β 衰变而来；铀的一种典型裂变产物是钡和氪．以下说法正确的 是 A. 题中铀核裂变的核反应方程为 B. 钍核衰变的快慢由原子所处的化学状态和外部条件决定 cn v = lx d λ∆ = 233 1 142 89 1 92 0 56 36 0U n Ba Kr 3 n+ → + +C. 钍核 经过 2 次 β 衰变可变成镤 D. 在铀核裂变成钡和氪的核反应中，核子的比结合能减小 【答案】A 【解析】 【 详 解 】 A ． 根 据 质 量 数 守 恒 与 电 荷 数 守 恒 可 知 ， 铀 核 裂 变 的 核 反 应 方 程 为 ： ，选项 A 正确； B．原子核的半衰期由核内部自身因素决定，与原子所处的化学状态和外部条件无关，故 B 错 误； C．钍核( )经过 1 次 β 衰变可变成镤( )，选项 C 错误； D．重核裂变的过程中释放能量，所以重核分裂成中等大小的核，核子的比结合能增大，故 D 错误； 3.一飞船围绕地球做匀速圆周运动，其离地面的高度为 H，若已知地球表面重力加速度为 g， 地球半径 R。则飞船所在处的重力加速度大小 A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】忽略地球自转的影响，根据万有引力等于重力列出等式 在地球表面： 在离地面的高度为 H 处： 解得： 232 90Th 232 91Pa 233 1 142 89 1 92 0 56 36 0U n Ba Kr 3 n+ → + + 232 90Th 232 91 Pa Hg R ( ) Rg H R+ ( ) 2 2 R g H R+ 2 2 H g R 2 GMm mgR = ( ) ' 2 GMm mg R H = + ( ) 2 ' 2 gRg R H = +A． ，与结论不相符，选项 A 错误； B． ，与结论不相符，选项 B 错误； C． ，与结论相符，选项 C 正确； D． ，与结论不相符，选项 D 错误； 故选 C. 4.甲、乙两物体从同一地点开始沿同一方向运动，其速度随时间的变化关系如图所示，图中 t2 ＝ ，乙物体的速度时间图象为两段均为 圆弧的曲线，则(　　) A. 两物体在 t1 时刻加速度相同 B. 两物体在 t2 时刻运动方向均改变 C. 0～t4 时间内甲物体的平均速度大于乙物体的平均速度 D. 两物体在 t3 时刻相距最远，在 t4 时刻相遇 【答案】D 【解析】 【详解】A、由图可知，在 t1 时刻两物体的加速度方向相反，故 A 错误； B、两个物体一直沿正向运动，运动方向没有改变，故 B 错误； C、速度时间图线所围的面积表示位移，由图可知在 0～t4 甲乙的位移相等，所以在 0～t4 时间 内甲、乙两物体的平均速度相等，故 C 错误； D、结合图线与时间轴围成的面积表示位移可知，t3 时刻相距最远，t4 时刻相遇，故 D 正确； 故选 D． 5.如图所示，一交流发电机 线圈通过滑环与理想变压器相连，理想变压器原线圈接有理想电 压表和电流表，副线圈接有定值电阻和灯泡，它们的阻值相等（设灯泡阻值不变），且均为 R。 当线圈由图示位置（磁场恰好与线圈平面垂直）以转速 n 匀速转动时，灯泡恰能正常发光， 电压表示数为 U，已知灯泡的额定功率为 P。下列选项正确的是（　　） 的 Hg R ( ) Rg H R+ ( ) 2 2 R g H R+ 2 2 H g R 4 2 t 1 4A. 线圈在图示位置磁通量的变化率最大 B. 电流表的示数为 C. 变压器原、副线圈匝数比为 D. 从图示位置开始计时，变压器输入电压的瞬时值表达式 。 【答案】B 【解析】 【详解】A．线圈在图示位置磁通量最大，感应电动势为零，所以磁通量的变化率为零，故 A 错误； B．由题知，灯泡正常发光，功率为 P，因电阻 R 与灯泡的电阻相等，所以此时电阻 R 的功率 也为 P，故副线圈的功率为 2P，因理想变压器的原副线圈功率相等，则原线圈的输入功率为 得 故 B 正确； C．根据 解得副线圈的电流 根据变压器原副线圈匝数与电流成反比，可得 故 C 错误； 2P U 1 2 n U n PR = sin 2u U n tπ= 12P UI= 1 2PI U = 2 2P I R= 2 PI R= 1 2 2 n U n PR =D．由于是正弦交流电 变压器的输入电压的瞬时值表达式为 故 D 错误。 故选 B。 二、多择题 6.下列说法正确的是（ ） A. 同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现 B. 在阳光照射下的教室里，眼睛看到空气中尘埃的运动就是布朗运动 C. 在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小 D. 打气筒给自行车打气时，要用力才能将空气压缩，说明空气分子之间存在着斥力 【答案】AC 【解析】 【详解】A．同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，比如：金刚石与石墨。故 A 正确； B．布朗运动是微小粒子表现出的无规则运动，肉眼不可见，故 B 错误； C．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小，这是熵增加原理，故 C 正确； D．打气筒给自行车打气时，要用力才能将空气压缩，是要克服大气压力做功，故 D 错误。 故选 AC。 7.如图所示，实线是沿 x 轴传播的一列简谐横波在 t＝0 时刻的波形图，虚线是这列波在 t＝0.2s 时刻的波形图，已知该波的波速是 0.8m/s。下列说法正确的是（ ） A. 这列波的周期是 0.15s 2 nω π= 2mU U= 2 sin 2e U n tπ=B. 这列波一定沿 x 轴负方向传播的 C. 从 t＝0 时刻开始，x＝5cm 处的质点经 0.1s 振动到波峰 D. 每经过 0.15s 介质中的质点就沿 x 轴移动 12cm 【答案】ABC 【解析】 【详解】A．由图可知，该波波长为 12cm，波速为 0.8m/s，周期为 T= A 正确； B．0.2s 为 ，由实线到虚线只能沿 x 轴负方向传播，B 正确； C．x＝5cm 处的质点的平衡位置距离 x＝13cm 处的质点 8cm，波沿 x 轴负方向传播，x＝13cm 处的质点 t＝0 时刻在波峰，其振动状态传播到 x＝5cm 处的质点用时 经 0.1s 振动到波峰，C 正确； D．介质中的质点只在平衡位置附近振动，不沿 x 轴移动，D 错误。 故选 ABC。 8.如图所示，直线上 M、N 两点分别放置等量的异种电荷，A、B 是以 M 为圆心的圆上两点， 且关于直线对称，C 为圆与直线的交点。下列说法正确的是 A. A、B 两点的电场强度相同，电势不等 B. A、B 两点的电场强度不同，电势相等 C. C 点的电势高于 A 点的电势 D. 将正电荷从 A 沿劣弧移到 B 的过程中，电势能先增加后减少 【答案】BD 【解析】 0.15sv λ = 4 3T 0.08 s 0.1s0.8 xt v ∆= = =【详解】AB．在等量的异种电荷的电场中，两点电荷产生好的电场强度大小为 ，由 平行四边形定则合成，A、B、C 三点的场强方向如图所示： 结合对称性可知，A 与 B 两点的电场强度大小相等，方向不同，则两点的场强不同；而比较 A 与 B 两点的电势，可由对称性可知沿 MA 和 MB 方向平均场强相等，则由 可知电势 降低相同， 故有 ；或由点电荷的电势(决定式 )的叠加原理，可得 ， 故 A 错误，B 正确； C．从 M 点沿 MA、MB、MC 三个方向，可知 MA 和 MB 方向 MC 方向的平均场强较大，由 可知沿 MC 方向电势降的多，而等量异种电荷连线的中垂线与电场线始终垂直，为 0V 的等势线，故有 ， 故 C 错误； D．正电荷在电场中的受力与场强方向相同，故由从 A 沿劣弧移到 B 的过程，从 A 点电场力 与运动方向成钝角，到 B 点成直角，后变成锐角，故有电场力先做负功后做正功，由功能关 系可知电势能先增大后减小，故 D 正确； 故选 BD 三、非选择题 9.如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力 与弹簧伸长量的关系。 。 2 kQE r = U E d= ⋅ A B ϕ ϕ= kQ r ϕ = A B ϕ ϕ= U E d= ⋅ 0VA B C ϕ ϕ ϕ= > =①为完成实验，还需要的实验器材有：____________________； ②实验中需要测量的物理量有：______________________； ③图乙是弹簧弹力 F 与弹簧伸长量 x 的 F­x 图线，由此可求出弹簧的劲度系数为________ N/m； ④为完成该实验，设计的实验步骤如下： A．以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组（x，F）对应的点，并用平滑的曲线 连接起来； B．记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度 l0； C．将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一把刻度尺； D．依次在弹簧下端挂上 1 个、2 个、3 个、4 个……钩码，并分别记下钩码静止时弹簧下端所 对应的刻度，并记录在表格内，然后取下钩码； E．以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与弹簧伸长量的关系式。首先尝试写成一次函数，如果 不行，则考虑二次函数； F．解释函数表达式中常数的物理意义； G．整理仪器。 请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来：_______________； 【答案】 (1). 毫米刻度尺 (2). 弹簧原长与伸长后总长度 (3). 200 (4). C B D A E F G 【解析】 【详解】①[1]实验需要测量弹簧伸长的长度，故需要毫米刻度尺。 ②[2]本实验需要测量弹簧伸长的长度，因此，需要测量弹簧的原长和弹簧伸长后的总长度。 ③[3]由胡克定律可知，图线的斜率表示弹簧的劲度系数，由图线可得 ④[4]实验步骤为 C B D A E F G。 10.现测定长金属丝的电阻率，利用下列器材设计一个电路，尽量准确地测量一段金属丝的电 阻，这段金属丝的电阻 Rx 约为 100 Ω。 电源 E（电动势 10 V，内阻约为 10 Ω）； 电流表 A1（量程 0~250 mA，内阻 r1=20 Ω）； 电流表 A2（量程 0~300 mA，内阻约为 5 Ω）； 滑动变阻器 R1（最大阻值 10 Ω，额定电流 2 A）； 滑动变阻器 R2（最大阻值 1000 Ω，额定电流 1 A）； 开关 S 及导线若干。 ①某同学根据题意设计了实验方案，滑动变阻器应该选择___________（填“ R1”或“ R2 ”）； ②请在方框中把实验电路图补充完整，并标明器材代号； _____ ③该同学测量得到电流表 A1 的读数为 I1，电流表 A2 的读数为 I2，则这段金属丝电阻的计算式 ____。 【答案】 (1). R1 (2). (3). 【解析】 【详解】①[1]由题意可知，没有电压表，可以用已知内阻 电流表 A1 测电压,另一个电流表 A2的 7N =200N/m0.035m Fk x ∆= =∆ 1 1 2 1 =x I RR I I−测电流，由题意可知，作电压表用的电流表 A1 最大量程是 U=0.2520V=5V 而电源的电动势是 10V，为测多组实验数据，滑动变阻器应采用分压接法，滑动变阻器应用小 阻值的 R1。 ②[2] 根据伏安法可知，实验中需用一个已知内阻的电流表 A1 作为电压表测定待测电阻的电压， 由于电流表 A1 内阻已知，所以电流表 A2 采用外接法。实验电路图如图所示 ③[3] 待测金属丝两端的电压为 ，通过的电流为 ，所以待测金属丝电阻 11.一轻质弹簧水平放置，一端固定在 A 点，另一端与质量为 m 的小物块 P 接触但不连接。AB 是水平轨道，质量也为 m 的小物块 Q 静止在 B 点，B 端与半径为 l 的光滑半圆轨道 BCD 相切， 半圆的直径 BD 竖直，物块 P 与 AB 间的动摩擦因数 μ=0.5。初始时 PB 间距为 4l，弹簧处于压 缩状态。释放 P，P 开始运动，脱离弹簧后在 B 点与 Q 碰撞后粘在一起沿轨道运动，恰能经过 最高点 D，己知重力加速度 g，求： （1）粘合体在 B 点的速度； （2）初始时弹簧的弹性势能。 【答案】（1） ；（2）12mgl 【解析】 【详解】（1）恰好能够到达 D 点时，由重力提供向心力，由牛顿第二定律有 1 1I R 2 1I I− 1 1 2 1 =x I RR I I− 5gl可得 从 B 到 D，由机械能守恒定律得 4mgl+ 得 （2）P 与 Q 碰撞的过程时间短，水平方向的动量守恒，选取向右为正方向，设碰撞前 P 的速 度为 v，则 P 从开始释放到到达 Q 的过程中，弹簧的弹力对 P 做正功，地面的摩擦力对 P 做负功，由功 能关系得 联立得 12.质谱仪可用来对同位素进行分析，其主要由加速电场和边界为直线 PQ 的匀强偏转磁场组 成，如图甲所示。某次研究的粒子束是氕核和氘核组成的，粒子从静止开始经过电场加速后， 从边界上的 O 点垂直于边界进入偏转磁场，氕核最终到达照相底片上的 M 点，已知 O、M 间 的距离为 d，氘核的质量为氕核质量的 2 倍，粒子的重力忽略不计，求： (1)偏转磁场的方向（选答“垂直纸面向外”或“垂直纸面向里”）； (2)本次研究的粒子在照相底片上都能检测到，照相底片的放置区域的长度 L 至少多大； (3)若偏转磁场的区域为圆形，且与 PQ 相切于 O 点，如图乙所示，其他条件不变，要保证氘 核进入偏转磁场后不能打到 PQ 边界上（PQ 足够长），求磁场区域的半径 R 应满足的条件。 2 2 2 Dvmg m l = Dv gl= 2 21 12 22 2D Bmv mv⋅ = ⋅ 5Bv gl= 2 Bmv mv= 2 P 14 2E mg l mvµ− ⋅ = p 12E mgl=【答案】(1) 垂直纸面向外；(2) ；(3) 【解析】 【详解】(1)因为氕核最终到达照相底片上的 M 点，受洛仑兹力向左，根据左手定则判断磁场 方向垂直纸面向外。 (2)在电场中加速，设加速电压为 U，有 在磁场中 根据几何关系可知，氕核旋转半径 结合以上方程，且氘核与氕核质量电量关系可知，氘核旋转半径 照相底片 放置区域的长度 L 至少 (3) 的 ( 2 1)d− 2 2R d≤ 21 2qU mv= 2vqvB m r = 2 dr = 2r r′ = 2 2 ( 2 1)L r r d′= − = −根据上图可知，半径应满足条件 联立解得 13.某种超导磁悬浮列车是利用超导体 抗磁作用使列车车体向上浮起，同时通过周期性地变 换磁极方向而获得推进动力．其推进原理可以简化为如图所示的模型：在水平面上相距 b 的 两根平行直导轨间，有竖直方向等距离分布的方向相反的匀强磁场 和 ，且 ， 每个磁场分布区间的长都是 a，相间排列，所有这些磁场都以速度 向右匀速平动．这时跨在 两导轨间的长为 a 宽为 b 的金属框 MNQP（悬浮在导轨正上方）在磁场力作用下也将会向右 运动．设金属框的总电阻为 R，运动中所受到的阻力恒为 f，求： （1）列车在运动过程中金属框产生的最大电流； （2）列车能达到的最大速度； （3）在（2）情况下每秒钟磁场提供的总能量． 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【详解】（1）列车起动时金属框产生的电流最大，设为 ， 电动势为：E=2Bbv 的 r R′  2 2R d≤ 1B 2B 1 2B B B= = v 2Bbv R 2 24 Rfv B b − fv mI则最大电流为： ； （2）分析列车受力可得列车运动的加速度： ，当列车速度增大时，安培力 F 变小， 加速度变小，当 时，列车速度达到最大，有： 即 ， 解得： ； （3）由能的转化和守恒，磁场提供的能量一部分转化为电路中的电能进一步转变为回路的焦 耳热，另一部分克服阻力 f 做功，单位时间内的焦耳热为： 最大速度匀速运动时，磁 场力等于阻力： ， 可得阻力做功的功率为： ， 解得： ． 2 mI R Bbv= F fa m −= 0a = F f= 2 )2 ( mBb vF Bb R v−⋅= 2 24m Rfv v B b −= 2Q I Rt= 2f BIb= 2I b f B = f mP f v= ⋅ 1f fE Q P t Q P fv= + × = + × =