天津市宁河区芦台第四中学2020届高三物理第二次模拟试题（Word版附解析）

2020 年天津市宁河区芦台第四中学高三毕业班第二次模拟考 试物理试题 一、选择题 1.下列说法正确的是（　　） A. 氢原子的核外电子从低能级跃迁到高能级时，吸收光子，电子的轨道半径增大 B. 是核裂変方程，当铀块体积大于临界体积时，才能发生链式反应 C. 从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的强度无关，与照射光的频率成正比 D. α 射线是高速运动的氦原子核，能够穿透几厘米厚的铅板 【答案】A 【解析】 【详解】根据波尔理论，氢原子的核外电子从低能级跃迁到高能级时，要吸收光子，电子的 轨道半径增大，选项 A 正确；B 方程是衰变方程，B 错误；根据光电效应方程，光电子的最大 初动能为 ，不是与频率 成正比，C 错误．α 射线是高速运动的氦原子核，但是 不能穿透铅板，D 错误； 2.下列说法中正确的是 A. 医学上检查人体内部器官的“CT”，使用的是γ 射线 B. 雨后公路积水表面漂浮的油膜阳光下呈现彩色，这是光的折射现象 C. 利用多普勒效应原理，可以测量运动物体的速度 D. 考虑相对论效应，静止的人测量沿自身长度方向高速运动的杆比静止时的杆长 【答案】C 【解析】 【详解】A．医学上检查人体内部器官的“CT”，使用的是 x 射线，选项 A 错误； B．雨后公路积水表面漂浮的油膜阳光下呈现彩色，这是光的干涉现象，选项 B 错误； C．利用多普勒效应原理，可以测量运动物体的速度，选项 C 正确； D．考虑相对论尺缩效应，静止的人测量沿自身长度方向高速运动的杆比静止时的杆短，选项 D 错误。 故选 C。 3.如图所示，在等边三棱镜截面 ABC 内，有一束单色光从空气射向其边界上的 E 点，已知该 238 234 4 92 90 2U Th+ He→ kE hv W= − ν单色光入射方向与三棱镜边界 AB 的夹角为 θ=30º，该三棱镜对该单色光的折射率为 ，则 下列说法中正确的是 （　　） A. 该单色光在 AB 边界发生全反射 B. 该单色光从空气进入棱镜，波长变长 C. 该单色光在三棱镜中的传播光线与底边 BC 平行 D. 该单色光在 AC 边界发生全反射 【答案】C 【解析】 【详解】A．在 AB 边界光由射入三棱镜，是由光疏介质射入到光密介质，不会发生全反射， 故 A 错误； B．光从空气进入棱镜，频率不变，波速变小，波长变小，故 B 错误； C．由几何知识得：光线在 AB 面上入射角为 i=60°，棱镜的折射率为 故折射角为 r=30°，折射光线与 AB 面的夹角是 60°，所以该单色光在三棱镜中的传播光线与 底边 BC 平行，故 C 正确； D．由几何关系可知，光线在 AC 边界的入射角等于 AB 面上的折射角，根据光路可逆性原理 知，不可能发生全反射，故 D 错误。 故选 C。 4.如图所示，边长为 L、匝数为 N，电阻不计的正方形线圈 abcd 在磁感应强度为 B 的匀强磁 场中绕转轴 OO’转动，转轴 OO’垂直于磁感线。线圈通过滑环和电刷连接一个含有理想变 压器的电路，变压器原、副线圈的匝数分别为 n1 和 n2，电压表为理想电表。保持线圈 abcd 以 恒定角速度 转动，则（　　） 3 sin 3sin in r = = ωA. 从图示位置开始计时，矩形线圈产生 感应电动势瞬时值表达式为 B. 原、副线圈的功率之比为 n1：n2 C. 电压表 V2 示数为 D. 当滑动变阻器 R 的滑片 P 向上滑动时，电压表 V1 示数增大 【答案】C 【解析】 【详解】A．从图示位置开始计时，矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为 A 错误； B．变压器的输入与输出功率之比为 1：1，B 错误； C．由交流电的产生可知，线圈中产生的最大电动势 交流发电机内电阻不计，所以电压表 V1 的示数等于 根据 可得副线圈中电压表 V2 的示数为 C 正确； D．交流发电机内电阻不计，故变压器输入电压不变，电压表 V1 读数不变，D 错误。 故选 C。 的 2 sine NB L tω ω= 2 2 12 n NB L n ω 2cos cose NBS t NBL tω ω ω ω= = 2 mE NBL ω= 2 1 2 NBLU ω= 1 1 2 2 U n U n = 12 1 2 2 2 1 2 NB Ln nUU n n ω==5.我国正在进行的探月工程是高新技术领域的一次重大科技活动，在探月工程中飞行器成功 变轨至关重要。如图所示，假设月球半径为 R，月球表面的重力加速度为 g0，飞行器在距月 球表面高度为 3R 的圆形轨道Ⅰ上运动，到达轨道的 A 点点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨 道的近月点 B 再次点火进入近月轨道Ⅲ绕月球做圆周运动，则（　　） A. 卫星在轨道Ⅲ的运动周期可能大于轨道Ⅱ的运动周期 B. 飞行器在轨道Ⅲ上绕月球运行一周所需的时间为 C. 卫星在轨道Ⅱ经过 B 点时的速度一定小于月球的第一宇宙速度 D. 只有万有引力作用情况下，飞行器在轨道Ⅱ上通过 B 点的加速度大于在轨道Ⅲ上通过 B 点 的加速度 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据开普勒第三定律可知，卫星在轨道Ⅲ的运动周期小于轨道Ⅱ的运动周期，故 A 错误； B． 设飞船在近月轨道Ⅲ绕月球运行一周所需的时间为 T3，则： 解得： 故 B 正确； C． 卫星在轨道Ⅱ经过 B 点时的速度一定大于月球的第一宇宙速度，因为第一宇宙速度是Ⅲ 轨道的环绕速度，从Ⅲ轨道进入轨道Ⅱ在 B 点加速，故 C 错误； D． 根据引力提供合外力，那么同一点，它们的合外力相等，加速度相等，故 D 错误。 故选 B。 0 2 R g π 2 0 2 3 4mg mR T π= 3 0 2 RT g π=二、选择题 6.关于固体、液体和物态变化，下列说法正确的是（　　） A. 当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度一定较大 B. 水的饱和汽压随温度的升高而增大 C. 一定量的理想气体，在压强不变时，气体分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度 升高而减少 D. 当分子间距离增大时，分子间的引力减少、斥力增大 【答案】BC 【解析】 【详解】A． 当人们感到潮湿时，空气的相对湿度一定较大，绝对湿度不一定大，故 A 错误； B． 水的饱和汽压只与温度有关，随温度的升高而增大，故 B 正确； C． 一定量的理想气体，在压强不变时，温度升高，分子平均动能增大，根据压强微观解释可 知，气体分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数减小，故 C 正确； D． 当分子间距离增大时，分子间的引力减少、斥力减小，故 D 错误。 故选 BC。 7.如图所示，O 点为简谐横波 波源．振幅为 5 cm 的波从 O 点分别沿 x 轴向正方向和负方向 传播，Oa=3 m，Ob=4 m，Oc=6 m．t=0 时，波源 O 由平衡位置开始竖直向下振动；t=6s 时， 质点 a 第一次到达最高点，同时质点 c 刚好开始振动。则下列说法中正确的是（ ） A. 该波的周期为 4 s B. 0～10 s 内，质点 b 走过的路程是 0.3 m C. 该波的波速为 0.75 m/s D t =6 s 时质点 b 经过平衡位置向上运动 【答案】ABD 【解析】 【详解】AC．波从 传到 的时间为 则波速为 的 O c 6st = 6 m/s 1m/s6 Ocv t = = =取质点 关于 对称的点为 ， 、 的振动同步，质点 第一次到达最高点，质点 也第 一次到达最高点，同时质点 刚好开始向下振动，则有 可得 所以该波的周期为 故 A 正确，C 错误； B．波从 传到 的时间为 则 0～10s 内，质点 振动的时间为 走过的路程 故 B 正确； D． 时质点 振动了 而质点 开始向下振动，所以 时质点 经过平衡位置向上运动，故 D 正确； 故选 ABD。 8.如图所示，一充电后与电源断开的平行板电容器的两极板水平放置，板长为 L，板间距离为 d，距板右端 L 处有一竖直屏 M。一带电荷量为 q、质量为 m 的质点以初速度 v0 沿中线射入两 板间，最后垂直打在 M 上，已知重力加速度为 g，下列结论正确的是（　 　） A. 两极板间电场强度大小为 a O d a d a d c 33m 4dc λ= = 4mλ = 4sT v λ= = O b 1 4 s 4s1 Obt v = = = b 2 6s 1.5t T= = 1.5 4 1.5 4 5cm 0.3mS A= × = × × = 6st = b 2s 0.5t T∆ = = b 6st = b mg qB. 两极板间电压为 C. 整个过程中质点的重力势能增加 D. 若仅增大两极板间距，该质点仍能垂直打在 M 上 【答案】BD 【解析】 【详解】AB． 据题分析可知，小球在平行金属板间轨迹应向上偏转，做类平抛运动，飞出电 场后，小球的轨迹向下偏转，才能最后垂直打在 M 屏上，前后过程质点的运动轨迹有对称性， 如图 可见两次偏转的加速度大小相等，根据牛顿第二定律得： qE-mg=mg 得到： 由 U=Ed 可知板间电压为： 故 A 错误，B 正确； C． 小球在电场中向上偏转的距离为： y＝ at2 而 a＝ ＝g，t＝ 解得： y＝ 2mgd q 2 2 2 3 2 mg L v0 2mgE q = 2U q mgd= 1 2 qE mg m − 0 L v 2 2 02 gL v故小球打在屏上的位置与 P 点的距离为： S＝2y＝ 重力势能的增加量为： EP＝mgs＝ 故 C 错误。 D．仅增大两板间的距离，因两板上电量不变，根据 E＝ ＝ 而 C＝ ，解得： E＝ 可知，板间场强不变，小球在电场中受力情况不变，则运动情况不变，故仍垂直打在屏上， 故 D 正确。 故选 BD。 9.如图所示，一端带有定滑轮 长木板上固定有甲、乙两个光电门，与之相连的计时器可以显 示带有遮光片的小车在其间的运动时间，与跨过定滑轮的轻质细绳相连的轻质测力计能显示 挂钩处所受的拉力。不计空气阻力及一切摩擦。 (1)在探究“合外力一定时，加速度与质量的关系”时，要使测力计的示数等于小车所受合外 力，操作中必须满足________________；要使小车所受合外力一定，操作中必须满足 ________________________。 (2)实验时，先测出小车质量 m，再让小车从靠近光电门甲处由静止开始运动，读出小车在两 光电门之间的运动时间 t。改变小车质量 m，测得多组 m、t 的值，建立坐标系描点作出图线。 下列能直观得出“合外力一定时，加速度与质量成反比”的图线是________。 的 2 2 0 gL v 2 2 2 0 g L v π U d Q Cd 4 S kd ε π 4 kQ S π ε【答案】 (1). 小车与滑轮间的细绳与长木板平行 (2). 砂和砂桶的总质量远小于小车的 质量 (3). C 【解析】 【详解】(1)[1]小车受重力，支持力和拉力，在探究“合外力一定时，加速度与质量的关系” 时，要使测力计的示数等于小车所受合外力，操作中必须满足小车与滑轮间的细绳与长木板 平行； [2]要使小车所受合外力一定，操作中必须满足砂和砂桶的总质量远小于小车的质量； (2)[3]小车从靠近甲光电门处由静止开始做匀加速运动，位移 x= at2 得加速度 ，两光电门之间的距离不变，即位移 x 不变，则 a 与 t2 成反比；根据牛顿第 二定律有 联立得 即 t2 与质量 m 成正比，所以改变小车质量 m，测得多组 m、t 的值，故 C 图能直观得出“合外 力一定时，加速度与质量成反比”，故 C 符合题意，ABD 不符合题意。 故选 C。 10.一实验小组要测量电压表 V1 的内阻，实验室提供如下器材∶ A.待测电压表 V1（量程为 0~ 2V，内阻约 2kΩ） B.标准电压表 V2（量程为 0~ 9V，内阻约 4kΩ） C.滑动变阻器 R1（阻值范围∶0~ 10Ω） D.定值电阻 R2=20Ω E.定值电阻 R3 =5.0kΩ F.直流电源（内阻约 1Ω，电动势为 12V） G.开关、导线若干 (1)为使实验结果尽可能准确，除待测电压表、直流电源、滑动变阻器、开关和导线之外，该 实验小组还选取了标准电压表 V2 和一个定值电阻，定值电阻选_______（填器材前面的序号）。 (2)某同学按所给的器材完成了供电部分的电路设计，通过 S2 切换分压接法与限流接法。请将 1 2 2 2xa t = Fa m = 2 2Lt mF = ⋅图中剩下电路的连线补充完整______；当 S2 断开时，电路为_____接法；为确保电路安全，测 量时，开关 S2 应处于_____________状态。 (3)根据选用的器材，待测电压表 V1 的读数为 U1，定值电阻阻值为 R，标准电压表 V2 的读数 为 U2，由此得出，待测电压表内阻的表达式为______。 【答案】 (1). E (2). (3). 限流 (4). 闭合 (5). 【解析】 【详解】（1）[1]由题知，要测电压表 V1 的内阻，则需要测出 V1 的电压和电流，其电压即为 V1 的示数，但没有电流表，所以无法直接测出电流，故为使实验结果尽可能准确，需要将一定 值电阻与 V1 串联起来分压，然后再与电压表 V2 并联，故需要大电阻才能满足分压的要求，故 定值电阻应选 E； （2）[2]为使测量结果尽量准确，滑动变阻器采用分压接法，电路如图所示 [3]当 S2 断开时，滑动变阻器只有右边部分接入电路中，故此时为限流接法； [4]为确保电路安全，测量时，开关 S2 应处于闭合状态，则一开始测量电压表的示数可以从零 开始变化，不会因为电压过大而烧坏仪器； （3）[5]根据串联电路电压关系，电压表 V2 示数为 U2，则定值电阻 R3 两端电压为 U2-U1，电 1 2 1 U R U U−流为 根据 解得 11.如图所示，水平地面放置 A 和 B 两个物块，物块 A 的质量 m1=2 kg，物块 B 的质量 m2=1 kg，物块 A、B 与地面间的动摩擦因数均为 μ=0.5.现对物块 A 施加一个与水平方向成 37°角的 外力 F，F=10 N，使物块 A 由静止开始运动，经过 12 s 物块 A 刚好运动到物块 B 处，A 物块 与 B 物块碰前瞬间撤掉外力 F，物块 A 与物块 B 碰撞过程没有能量损失，设碰撞时间很短， A、B 两物块均可视为质点，g 取 10 m/s2，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8.求： (1)计算 A 与 B 两物块碰撞前瞬间物块 A 的速度大小； (2)若在物块 B 的正前方放置一个弹性挡板，物块 B 与挡板碰撞时没有能量损失，要保证 A 和 B 两物块能发生第二次碰撞，弹性挡板距离物块 B 的距离 L 不得超过多大？ 【答案】(1) 6m/s (2) L 不得超过 3.4m 【解析】 【 详 解 】（ 1 ） 设 A 与 B 碰 前 速 度 为 ， 由 牛 顿 第 二 定 律 得 ： 解得： 则速度 （2）AB 相碰，碰后 A 的速度 ，B 的速度 由动量守恒定律得： 2 1U UI R −= 1 V UR I = 1 V 2 1 U RR U U = − 1v ( )1 137 37Fcos m g Fsin m aµ°− − ° = 20.5 /a m s= 1 6 /v at m s= = 1v′ 2v 1 1 1 1 2 2m v m v m v′= +由机械能守恒定律得： 联立解得： 、 对 A 用动能定理得： 解得： 对 B 用动能定理得： 解得： 物块 A 和 B 能发生第二次碰撞的条件是 ，解得 即要保证物块 A 和 B 能发生第二次碰撞，弹性挡板距离物块 B 的距离 L 不得超过 3.4m 12.如图所示，在倾角 θ= 的绝缘光滑斜面上，固定两根平行光滑金属导轨，间距 l=0.4m， 下端用阻值 R=0.8Ω 的电阻连接。质量 m=0.2kg、电阻 r=0.2Ω、长为 l 的导体杆垂直放置在导 轨上，两端与导轨始终接触良好。整个装置放置在垂直于斜面向上的匀强磁场中，磁感应强 度 B=0.5T。某时刻用平行于导轨向上的推力 F 作用在杆的中点，使杆从静止开始向上做匀加 速直线运动，加速度 a=0.5m/s2，2s 以后，推力大小恒为 0.8N，杆减速运动了 0.45m，速度变 为 0，不计导轨电阻，取 g=10m/s2，求： (1)t=2s 时，克服安培力做功的功率； (2)杆做减速运动的整个过程中，电阻 R 产生的热量。 【答案】(1) ；(2) 【解析】 【详解】(1) 时，设杆的速度为 v，感应电动势为 E，电流为 I，安培力为 ，有 2 2 2 1 1 1 1 2 2 1 1 1 2 2 2m v m v m v′= + 1 2 /v m s′ = 2 8 /v m s= 2 1 1 1 10 2Am gS m vµ− = − ′ 0.4AS m= 2 2 2 2 10 2Bm gS m vµ− = − 6.4BS m= 2A BS S L+ > 3.4L m< 30° 24 10 WP −= × 3 1 8 10 JQ −= × 2st = F安， ， ， 设克服安培力做功的功率为 P，有 联立以上方程，代入数据解得 (2)设导体杆减速运动的位移为 s，克服安培力做功为 ，由动能定理得 在杆减速运动过程中，设电阻 R 和 r 产生的热量分别为 和 ，有 联立相关方程，代入数据解得 13.利用电场与磁场控制带电粒子 运动，在现代科学实验和技术设备中有着广泛的应用。如 图所示，半径为 R 的圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，在磁场左侧有一宽度为 0.5R 的区域，其上边界与水平半径 MO 共线，该区域内有水平向右、速度大小范围为 0~ v0 的 粒子不断射人，粒子带电量均为+q，质量均为 m。在沿半径 MO 入射的粒子中，速度大小为 v0 的粒子恰好从 O 点正下方的 N 点离开磁场。不计粒子重力及粒子间相互作用力，求： (1)匀强磁场磁感应强度 B 的大小； (2)圆形磁场中，有粒子通过区域的面积 S； (3)在圆形磁场正下方有一长度为 2R 的水平挡板 CD，中心小孔与 N 点重合，右侧是长度也为 2R 的竖直荧光屏 PQ，其上端点 P 与挡板右端点 D 重合。CD 下方空间加有水平向右的匀强电 场，恰使所有通过小孔 N 的粒子均能打在荧光屏 PQ 上。求电场强度大小 E 及荧光屏上有粒 子打到的长度 L。 的 v at= E Blv= EI R r = + F BIL=安 P F v= 安 24 10 WP −= × W安 2 0 1sin 0 2F s mgs W mvθ− − = −安 1Q 2Q 1 2W Q Q= +安 1 2 Q R Q r = 3 1 8 10 JQ −= × 3【答案】(1) ；(2) ；(3) ； 【解析】 【详解】(1)沿 MO 方向入射且速度大小为 的粒子恰好从 O 点正下方 N 离开磁场，则： ， 解得 (2)速度为 的粒子在圆形磁场中运动的时候 解得 有粒子通过区域的面积如阴影部分所示，易得图中圆心角分别为 60°、120°。 0mv qR 2 25 36 R R π − 2 0 2 mv qR (4+ 3 15) 2 R − 0v 1R R= 0 1 0 2 qv B m v R = 0mvB qR = 03v ( )0 2 1 0 3 3 B m v q v R = 2 3R R=解得 (3)若竖直向下射出圆形磁场的粒子也能达到荧光屏，则所有粒子均能到达 ， ， 联立解得 只有初速度为 的粒子才能通过小孔 O，速度方向分别在竖直向下与斜向右下方之间，设其 与竖直方向夹角为 ，由几何关系可得： 解得 斜向右下方与竖直方向夹角为 30°出射的粒子到达荧光屏最上方 ， ， 2 2 2 1 120 1 33360 2 2 3 4 R R RS R R ππ°= − × × = −° 2 2 2 2 60 1 3 3 3( 3 ) 3360 2 2 2 4 R R RS R R ππ°= − × × = −° 1 2S S S= + 2 25 36S R Rπ= − 02R v t= qE ma= 21 2R at= 2 0 2 mvE qR = 0v θ 12sin 2 RR R θ − = = 30θ = ° 2 0 1sin30 ' 2R v t at′°= + 0 cos 0 '3y v t= ° 2L R y= −解得 (4 3 15) 2 RL + −=