2020届北京市丰台区高三二模物理试题（解析版）

丰台区 2020 年高三年级第二学期统一练习（二）物理 第一部分 一、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.关于物体内能的变化，以下说法正确的是（　　） A. 物体放出热量，内能一定减少 B. 物体对外做功，内能一定减少 C. 物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变 D. 物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据热力学第一定律 ，物体内能的变化与外界对物体做功（或物体对外界做功）， 物体从外界吸热（或向外界放热）两种因素有关。物体放出热量，但有可能同时外界对物体做功，故内能 有可能不变甚至增加，选项 A 错误； B．物体对外做功的同时有可能吸热，故内能不一定减少，选项 B 错误； C．若物体放热同时对外做功，物体内能一定减少，选项 C 错误； D．若物体吸收的热量与对外做的功相等，则内能可能不变，选项 D 正确。 故选 D。 2.在核反应方程 中，X 表示（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】根据核反应方程中质量数守恒和核电荷数守恒可得 所以 X 表示 ，选项 A 正确，BCD 错误。 故选 A。 3.如图所示，一束复色光从空气中射入水中，分成两束单色光 a 和 b，则下列说法中正确的是（　　） U W Q∆ = + 238 234 92 90U Th+ X→ 4 2 He 0 -1e 0 1e 1 0 n 238 234 4 92 90 2U Th+ X→ 4 2 HeA. 在水中，a 光 频率大于 b 光的频率 B. 在水中，a 光的光速大于 b 光的光速 C. 在水中，a 光的波长大于 b 光的波长 D. 若 a 光照射到某金属上能发生光电效应，则 b 光照射该金属上也一定能发生光电效应 【答案】A 【解析】 【详解】A．由图可知，a 光的偏折程度大，则 a 光的折射率大，a 光的频率大于 b 光的频率，选项 A 正确； B．a 光的折射率大，由 可知 a 光在水中的光速小，选项 B 错误； C．a 光在水中的光速小，频率大，由 可知在水中 a 光的波长小于 b 光的波长，选项 C 错误； D．由于 a 光的频率大于 b 光的频率，若 a 光照射到某金属上能发生光电效应，则 b 光照射该金属上不一定 能发生光电效应，选项 D 错误。 故选 A。 4.一定质量的理想气体，在温度不变的情况下压强变为原来的 2 倍，则体积变为原来的（　　） A. 4 倍 B. 2 倍 C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】根据理想气体状态方程有 在温度不变的情况下压强变为原来的 2 倍，体积变为原来的 。 选项 C 正确，ABC 错误。 故选 C。 5.摩天轮是游乐场里的大型娱乐项目，它的直径可以达到几百米。乘客乘坐时，转轮始终不停地匀速转动， 下列说法中正确的是（　　） 的 cn v = v fλ= 1 2 1 4 pV CT = 1 2A. 在最高点，乘客处于超重状态 B. 任一时刻乘客受到的合力都不等于零 C. 乘客在乘坐过程中对座椅的压力始终不变 D. 乘客在乘坐过程中的机械能始终保持不变 【答案】B 【解析】 【详解】A．在最高点，乘客具有向下的加速度，处于失重状态，选项 A 错误； B．乘客做圆周运动，任一时刻受到的合力都不等于零，选项 B 正确； C．乘客在乘坐过程中匀速转动，向心力时刻指向圆心，大小不变，对座椅的压力不可能始终不变，选项 C 错误； D．乘客在乘坐过程中匀速转动，动能不变，但重力势能在变化，所以机械能也在变化，选项 D 错误。 故选 B。 6.某星球的质量约为地球质量的 9 倍，半径约为地球半径的一半，该星球表面的重力加速度与地球表面的重 力加速度之比（　　） A. 1：36 B. 1：6 C. 36：1 D. 6：1 【答案】C 【解析】 【详解】在地球表面附近重力与万有引力近似相等，则有 解得 所以 选项 C 正确，ABD 错误。 2 MmG mgR = 2 Mg G R = 2 2 9 3611 4 M Rg g M R = = =星 星 地星 地 地 ：故选 C。 7.一列简谐横波 t=0 时刻的波动图像如图 1 所示，介质中 x=2m 处的 P 质点的振动图像如图 2 表示。以下说 法正确的是（　　） A. 该波的波速为 0.2m/s B. 该波沿 x 轴的正方向传播 C. t=0.2s 时，P 点的位移为-5cm D. t=0.4s 时，P 点在平衡位置沿 y 轴正方向运动 【答案】B 【解析】 【详解】A．由图 1 知波长 ，由图 2 知周期 ，所以波速 选项 A 错误； B．由图 2 可知 t=0 时介质中 x=2m 处的 P 质点沿 y 轴正方向运动，则波沿 x 轴的正方向传播，选项 B 正确； C．由图 2 可知 t=0.2s 时，P 点在最大位移处，其位移为 5cm，选项 C 错误； D．由图 2 可知 t=0.4s 时，P 点在平衡位置沿 y 轴负方向运动，选项 D 错误。 故选 B。 8.某交变电动势瞬时值表达式 V，则（　　） A. 交变电流的频率为 2Hz B. 交变电流的周期为 0.25 秒 C. 交变电流的有效值为 D. 当 t＝0.25 秒时，感应电动势为 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】AB．交变电动势瞬时值表达式 V 可知 =4mλ =0.8sT =5m/sv T λ= 10sin 2e tπ= 10V 10V 10sin 2e tπ=则交变电流的周期 频率为 选项 AB 错误； C．交变电动势瞬时值表达式 V 可知交变电流的最大值为 10V，则有效值为 选项 C 错误； D．当 t＝0.25 秒时，感应电动势为 选项 D 正确。 故选 D。 9.如图所示，两根垂直纸面放置的直导线，通有大小相同、方向相反的电流。O 为两导线连线的中点，P、Q 是两导线连线中垂线上的两点，且 OP=OQ。以下说法正确的是（　　） A. O 点的磁感应强度为零 B. P、Q 两点的磁感应强度方向相同 C. 若在 P 点放置一条电流方向垂直纸面向里的通电导线，其受力方向为 P→O D. 若在 Q 点放置一条电流方向垂直纸面向里的通电导线，其受力方向为 Q→O 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据安培定则可知，导线 a 在 O 点的磁感应强度方向竖直向下，导线 b 在 O 点的磁感应强度 =2ω π 2 =1sT π ω= 1 1Hzf T = = 10sin 2e tπ= 10 V 5 2V 2 = 10sin V=10V2e π=方向也是竖直向下，故 O 点的磁感应强度不为零，选项 A 错误； B．导线 a 在 P 点的磁感应强度方向斜向右下方，导线 b 在 P 点的磁感应强度方向斜向左下方，两者合成后， P 点的合磁感应强度方向竖直向下，同理 Q 点的磁感应强度方向也是竖直向下的，故两点磁感应强度方向 相同，选项 B 正确； C．P 点的合磁感应强度方向竖直向下，若在 P 点放置一条电流方向垂直纸面向里的通电导线，根据左手定 则可判断其受力方向水平向左，选项 C 错误； D．Q 点的合磁感应强度方向竖直向下，若在 Q 点放置一条电流方向垂直纸面向里的通电导线，根据左手 定则可判断其受力方向水平向左，选项 D 错误。 故选 B。 10.如图所示，去掉可拆变压器上压紧横条的胶木螺钉，并将横条放在 U 形铁芯的 A 侧上。变压器左边的螺 线管接 12V 低压交流电源，右边的螺线管接一个额定电压为 6.3V 的小灯泡。把横条慢慢推向 B，直至与 B 完全闭合，关于小灯泡的亮度变化及其原因，下列说法正确的是（　　） A. 小灯泡变亮，减小了磁通量的泄露 B. 小灯泡变亮，增大了原线圈内的磁通量 C. 小灯泡变暗，增大了磁通量的泄露 D. 小灯泡变暗，减小了原线圈内的磁通量 【答案】A 【解析】 【详解】横条慢慢推向 B 与 B 完全闭合后，减小了磁通量的泄露，则小灯泡变亮。选项 A 正确，BCD 错误。 故选 A。 11.在如图所示电路中，R0 为定值电阻，R1 为滑动变阻器，电源内阻不可忽略。闭合电路使灯泡 L 发光后， 当滑片向右滑动时，以下说法正确的是（　　） A. 灯泡 L 变亮 B. 通过 R1 的电流变大C. 电路 路端电压变大 D. R0 上消耗的电功率减小 【答案】B 【解析】 【详解】当滑片向右滑动时，R1 阻值减小，则总电阻减小，总电流变大，则 R0 上电流变大，则 R0 消耗的电 功率变大；内阻上的电压以及 R0 上的电压均变大，则路端电压减小；则 L 和 R1 并联支路的电压减小，则灯 泡 L 变暗；通过灯泡 L 的电流减小，则通过 R1 的电流变大，故选项 ACD 错误，B 正确。 故选 B。 12.将一物体以某一初速度沿竖直方向向上抛出。 表示物体的动量， 表示物体的动量变化率，取竖直 向下为正方向，忽略空气阻力。则下图中正确的是（　　） A. B. C D. 【答案】C 【解析】 【详解】AB．取竖直向下为正方向，动量 、 是定值，故动量和时间的关系图应为截距为负、斜率为正的直线，故 AB 错误； CD．动量 变化量 解得 是定值，故 的值随时间的变化始终保持恒定，为 ，故 C 正确，D 错误。 故选 C。 13.如图所示，倾角为 θ 的光滑斜面固定于水平面上，滑块 A、B 叠放在一起，A 上表面水平，A 物体的质量 为 2m，B 物体的质量为 m。当滑块 A、B 一起沿斜面向下运动时，A、B 始终保持相对静止。关于 B 物体在 的 . 的 p p t ∆ ∆ ( )0 0p mv m v gt mv mgt= = − + = − + 0mv mg p mg t∆ = ∆ Δ Δ p mgt = mg p t ∆ ∆ mg下滑过程中的受力，下列说法正确的是（　　） A. B 物体受到的支持力 N=mg，方向竖直向上 B. B 物体受到的支持力 N=mg-mgsinθ，方向竖直向上 C. B 物体受到的摩擦力 f=mgsinθ，方向沿斜面向下 D. B 物体受到的摩擦力 f=mgsinθcosθ，方向水平向左 【答案】D 【解析】 【详解】对 AB 的整体，由牛顿第二定律 解得 对物体 B，竖直方向 解得 方向竖直向上； 水平方向 方向水平向左。 故选 D。 14.无线充电技术已经广泛应用于生活中。感应充电是无线充电技术的一种，常用于小功率电器的无线充电。 某电子购物平台中的一款电动牙刷采用了无线充电技术，充电座内含一套线圈和一个金属芯，牙刷柄内含 有另一套线圈，如将牙刷座于基座上，就能够实现无线感应充电。关于此款电动牙刷的无线充电过程，以 下说法正确的是（　　） 3 sin 3mg maθ = sina g θ= sinmg N ma θ− = 2sin = cosN mg ma mgθ θ= − cos sin cosf ma mgθ θ θ= =A. 利用恒定电流和交变电流都可以实现充电过程 B. 充电过程中，能量从电能转化为磁场能再转化为电能 C. 感应充电技术为无线充电，充电效率可以达到 100% D. 感应充电的原理和磁电式电表的工作原理相同 【答案】B 【解析】 【详解】A. 充电座是利用电磁感应原理工作的，故不能直接使用恒定电流进行充电，A 错误； B. 充电过程中，充电座的线圈消耗电能，能量从电能转化为磁场能再转化为电能，B 正确； C. 充电线圈有电阻，有电能转化为热能，还有其它损耗，充电效率一定小于 100%，C 错误； D. 感应充电的原理是利用电磁感应，磁电式电表的工作原理是利用安培力与电流的关系，D 错误。 故选 B。 第二部分 二、本部分共 6 题，共 58 分。 15.如图 1 所示，在“验证动量守恒定律”实验中，A、B 两球半径相同。先让质量为 m1 的 A 球从斜槽上某一 固定位置 C 由静止开始滚下，从轨道末端抛出，落到位于水平地面的复写纸上，在下面的白纸上留下痕迹。 重复上述操作 10 次，得到 10 个落点痕迹。再把质量为 m2 的 B 球放在水平轨道末端，让 A 球仍从位置 C 由 静止滚下，A 球和 B 球碰撞后，分别在白纸上留下各自的落点痕迹，重复操作 10 次。M、P、N 为三个落点 的平均位置，未放 B 球时，A 球的落点是 P 点，O 点是轨道末端在记录纸上的竖直投影点，如图 2 所示。 （1）为了尽量减小实验误差，A 球碰后要沿原方向运动，两个小球的质量应满足 m1________m2（选填“>” 或“, , 而动量守恒的表达式是 若两球相碰前后的动量守恒，则需要验证表达式 即可。 16.某小组的同学在做“测量一节干电池的电动势和内阻”的实验，被测电池的电动势约为 1.5V，内阻约为 1.0Ω。他们利用图 1 的电路进行测量，已知实验室除待测电池、开关、导线外，还有下列器材可供选用： 电流表 A1：量程 0~0.6A，内阻约 0.125Ω 电流表 A2：量程 0~3A，内阻约 0.025Ω 电压表 V：量程 0~3V，内阻约 3kΩ 滑动变阻器 R：0~20Ω，额定电流 2A （1）为了使测量结果尽量准确，电流表应选用___（填写仪器的字母代号）。 （2）正确连接电路并测量后，该组同学根据所获得的 6 组实验数据，在坐标纸上绘制的反映路端电压随电 流变化的 U﹣I 图线，请据此图线判断被测干电池的电动势 E=________V，内阻 r=________Ω。（结果保留 到小数点后两位） （3）由于电表内阻的影响，电压表和电流表的测量值可能与“电池两端电压”和“流过电池的电流”存在 一定的偏差。下列分析正确的是________。 0 OPv t = 1 OMv t = 2 ONv t = 1 0 1 1 2 2m v m v m v= + 1 1 2m OP m OM m ON= +A.电压表测量值偏大 B.电压表量值测偏小 C.电流表测量值偏大 D.电流表测量值偏小 （4）另一小组的同学认为：利用题中给器材，改用图 3 所示的电路也可以测量该电池的电动势和内阻，请 你对他们的方案进行评价______。 【答案】 (1). A1 (2). 1.48 (3). 0.83 (4). D (5). 方案不合理。由于一节干电池的内阻较小， 电流表的内阻与其相比不可忽略，电流表的分压与电源内阻承担的电压比较接近，所以此实验方案不合理 【解析】 【详解】(1)[1]电源电动势约为 1.5V，流过电路的最大电流约为零点几安培，电流表应选择 A1。 (2)[2]由图示电源 U-I 图象可知，电源电动势 E=1.48V [3]电源内阻 (3)[4]电流表采用内接法，由于电压表的分流作用，电流的测量值小于真实值，实验误差来源与电压表的分 流，电流表测量值偏小，选项 D 正确，ABC 错误。 故选 D。 (4)[5]该方案不合理。由于一节干电池的内阻较小，电流表的内阻与其相比不可忽略，电流表的分压与电源 内阻承担的电压比较接近，所以此实验方案不合理。 17.如图所示，一物体在与水平方向成 θ 角的拉力 F 作用下，从静止开始运动。已知物体质量 m=2kg，与水 平面的动摩擦因数为 μ=0.5。F=20N，θ=37°。物体运动 2s 时撤掉拉力。已知 ， ，g 取 10m/s2。求： （1）前 2s 内地面对物体的支持力大小； （2）前 2s 内物体的加速度大小； （3）撤掉拉力后，物体在水平面上向前滑行的位移的大小。 1.48 1.0 0.830.58 Ur I ∆ −= = Ω ≈ Ω∆ sin37 0.6° = cos37 0.8° =【答案】（1） ；（2） ；（3） 【解析】 【详解】（1）对物体进行受力分析，如图所示 在竖直方向上，根据平衡条件有 代入数据得 （2）在水平方向上，根据牛顿第二定律有 且 代入数据联立得 （3）根据速度时间公式有 撤去拉力后，根据牛顿第二定律有 解得 向前滑行的位移大小为 可得 18.如图所示，一质量为 m、电量为+q 的带电粒子在电势差为 U 的加速电场中由静止释放，随后经进入磁感 应强度为 B 的有界匀强磁场中，射出磁场时速度方向与进入磁场时的速度方向夹角为 ，不计带电粒 =8NN 2 1=6m/sa =14.4mx = sinN mg F θ− =8NN 1cosF f maθ − = f Nµ= 2 1=6m/sa 1 12m/sv a t= = 2=mg maµ 2 2 =5m/sa 2 2 = 2 vx a =14.4mx 30θ = 子的重力。求： （1）粒子刚进入磁场时的速度 v； （2）粒子在磁场中做圆周的运动半径 R； （3）有界磁场的宽度 d。 【答案】（1） ；（2） ；（3） 【解析】 【详解】（1）粒子在电场中的加速运动，根据动能定理有 可得 （2）粒子在磁场中做圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力 可得 （3）在磁场中，根据几何关系有 可得 19.恒定电路中的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。尽管这些电荷也在运动，但有 的流走了，另外的又来补充，电荷的分布是稳定的，不随时间变化，电场的分布也不会随时间变化。这种 由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场，叫作恒定电场。由于在恒定电场中，任何位置的电荷分布和电场 强度都不随时间变化，它的基本性质与静电场相同。在静电场中所讲的电势、电势差及其与电场强度的关 系等，在恒定电场中同样适用。 （1）在图 1 的串联电路中，I1、I2、I3 分别表示流过电路中 1、2、3 各点的电流。请根据恒定电场的上述特 2qUv m = 1 2mUR B q = 1 2 mUd B q = 21= 2qU mv 2qUv m = 2vqvB m R = 1 2mUR B q = sind R θ= 1 2 mUd B q =点和电流的定义式，证明：I1=I2=I3； （2）在图 1 的串联电路中，如果以 φ0、φ1、φ2、φ3 分别表示电路中 0、1、2、3 各点的电势，以 U01、U12、 U23、U03 分别表示 0 与 1、1 与 2、2 与 3、0 与 3 之间的电势差（电压），请用电势差跟电势的关系，证明： ； （3）电流做功的实质是：导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功。一段横截面积为 S、长为 l 的直 导体，单位体积内有 n 个自由电荷，自由电荷的电量为 e。该导体通有恒定电流时 I，导体两端的电势差为 U，假设自由电荷定向移动的速率均为 v。 a.由于导体中电荷的分布是稳定的，设在任意时间 t 内，通过这段导体任意截面的电量都为 q。如图 2 所示， 相当于有电量为 q 的自由电荷从导体的一端到了另一端。根据电流做功的实质：导体中的恒定电场对这些 自由电荷的静电力做的功就等于电流做功。请根据以上信息，证明：任意时间 t 内电流做功 。 b.导体中存在恒定电场，导体中全部电荷都受到电场力的作用，某段时间内，有的电荷流走了，另外的电荷 又来补充，导体中电荷的总量是不变的。根据电流做功的实质：任意时间 t 内，恒定电场对导体中全部自由 电荷的静电力做的功等于电流做功。请根据以上信息，证明：任意时间 t 内电流做功 【答案】（1）证明见解析；（2）证明见解析；（3）证明见解析 【解析】 【详解】（1）因为电荷的分布是稳定里的，所以任意时间 t 内，流过回路任意截面的电量是相同的，则有 ， 根据电流的定义式 可证 （2）根据电势差与电势的关系 ， ， 相加可得 01 12 23 03U U U U+ + = W UIt= W UIt= 1 2 3q q q= = 31 2 qq q t t t = = = qI t 1 2 3I I I= = 01 0 1-U ϕ ϕ= 12 1 2-U ϕ ϕ= 23 2 3-U ϕ ϕ= 01 12 23 0 1 1 2 2 3 0 3 03+ + = - + - + - = - =U U U Uϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ（3）a.在任意时间 t 内，通过这段导体任意截面的电量都为 q，相当于有电量为 q 的自由电荷从导体的一端 到了另一端。导体两端的电势差为 U，导体中的恒定电场对这些自由电荷的静电力做的功 其中 可证 b.导线中的电场强度为 导线中全部电荷数为 每个自由电荷受到的电场力为 恒定电场对导线中全部电荷的静电力为 恒定电场对导线中全部电荷的静电力做的功 其中 可证 20.简谐运动是一种常见且重要的运动形式。它是质量为 m 的物体在受到形如 F=-kx 的回复力作用下，物体 的位移 x 与时间 t 遵循 变化规律的运动，其中角频率 （k 为常数，A 为振幅，T 为周期）。弹簧振子的运动就是其典型代表。如图所示，一竖直光滑的管内有一劲度系数为 k 的轻弹簧，弹 簧下端固定于地面，上端与一质量为 m 的小球 A 相连，小球 A 静止时所在位置为 O。另一质量也为 m 的小 球 B 从距 A 为 H 的 P 点由静止开始下落，与 A 发生瞬间碰撞后一起开始向下做简谐运动。两球均可视为质 点，在运动过程中，弹簧的形变在弹性限度内，当其形变量为 x 时，弹性势能为 。已知 =W Uq =q It =W UIt U l nSl U el = UF nSl el =W Fvt neSv I= =W UIt sinx A tω= 2 k T m πω = = 2 P 1 2E kx=，重力加速度为 g。求： （1）B 与 A 碰撞后瞬间一起向下运动的速度； （2）小球 A 被碰后向下运动离 O 点的最大距离； （3）小球 A 从 O 点开始向下运动到第一次返回 O 点所用的时间。 【答案】（1） ；（2） ；（3） 【解析】 【详解】（1）B 自由下落 H 的速度 ，根据机械能守恒有 解得 B 与 A 碰撞过程动量守恒，则有 解得 （2）A 在 O 位置，弹簧被压缩 ，根据平衡条件得 A 与 B 共同体继续向下运动离 O 点的最大距离为 根据能守恒定律 根据平衡条件有 整理得 3mgH k = 2 1 3 2 mgv k = 3 m mgx k = 4 2 3 m k π Bv 21 2 BmgH mv= 2Bv gH= 10 ( )Bmv m m v+ = + 2 1 3 2 mgv k = 0x 0 mgx k = mx 2 2 2 1 0 0 1 1 1(2 ) 2 ( )2 2 2m mm v kx mgx k x x+ + = + 0mg kx=得 ， （舍去） 即 （3）由题意 又振幅 振动图像如图 由余弦函数知 所求时间 得 2 2 0 02 3 0m mx x x x− − = 03mx x= 0mx x= − 3 m mgx k = 22 mT k π= 0 22 mgA x k = = 1 1( )3 4 12 Tt T∆ = × = 1 22 2 3t t T T= ∆ + = 2 2 4 223 3 m mt k k π π= × =