天津市南开区2020届高三物理下学期模拟考试（二）试题（解析版）

2019-2020 学年度第二学期南开区高三年级模拟考试（二） 物理试卷 本试卷分为第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷两部分，共 100 分。考试用时 60 分钟。 注意事项：答卷前，考生务必用黑水笔和 2B 铅笔将自己的姓名、准考证号、考试科目填涂在答题卡上 相应位置；答题时，务必将Ⅰ卷答案用 2B 铅笔涂写在答题卡上，将Ⅱ卷答案用黑水笔填写在答题卡上相应 位置，答在试卷上无效。考后请将答题卡交回。 第Ⅰ卷 一、单项选择题（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.下列说法正确的是 A．温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度 B．内能是物体内所有分子热运动所具有的动能的总和 C．布朗运动是液体分子的无规则运动 D．电冰箱的工作过程表明，热量可以自发地从低温物体向高温物体传递 2.第十三届全运会在天津市奥体中心成功举行。某工作人员在进行检修任务时，必须在屋顶上向上缓慢爬行。 为了简化，可将奥体中心的屋顶近似为半圆形，则他在屋顶向上缓慢爬行的过程中屋顶对他的 A．支持力不变 B．支持力变小 C．摩擦力变小 D．摩擦力变大 3.一列简谐横波沿 x 轴正方向传播，在 t = 0 和 t = 2 s 时刻，在 x 轴上（-3 m，3 m）区间的波形完全相同， 如图所示。并且图中 M、N 两质点在 t = 0 时刻位移均为 。下列说法中正确的是 A．该波的最小波速为 20 m/s B．t = 0.1 s 时刻，x = 2 m 处的质点位移一定是 a C．从 t = 0 时刻起，x = 2 m 处的质点比 x = 2.5 m 的质点先回到平衡位置 D．从 t = 0 时刻起，当质点 M 第一次到达平衡位置时，质点 N 恰好到达波峰 4. 2017 年 6 月 19 日长征三号火箭发射同步卫星中星 9A 时出现异常，卫星没有进入预定静止轨道，通过我 国研究人员的努力，经过 10 次轨道调整，终于在 7 月 5 日将中星 9A 卫星成功定点于东经 101.4°的静止轨道，完成“太空自救”。如图所 示是卫星自救过程的简化示意图，近地轨道和静止轨道是圆轨道，异 常轨道和转移轨道是椭圆轨道，P、Q、S 三点与地球中心共线，P、Q 两点是转移轨道的远地点和近地点，近似认为 PQ 的距离为地球半径 R 的 8 倍，则下列说法正确的是（　　） 2 aA．静止轨道与地球赤道平面可以不重合 B．卫星在静止轨道上经过 S 点的加速度大于在转移轨道上经过 P 点的加速度 C．卫星在异常轨道上经过 Q 点速率大于在静止轨道上经过 S 点的速率 D．卫星在近地轨道上的周期与在转移轨道上的周期之比约为 1 : 4 5.如图所示为某机器人上电容式位移传感器工作的简化模型图。当被测物体在左右方向发生位移时，电介质 板随之在电容器两极板之间移动，连接电容器的静电计会显示电容器电压的变化，进而能测出电容的变化， 最后就能探测到物体位移的变化，若静电计上的指针偏角为θ，则被测物体（　　） A．被测物体向左移动时，C 增大，θ 减小，E 增大 B．被测物体向左移动时，C 减小，θ 增大，E 减小 C．被测物体向右移动时，C 增大，θ 减小，E 减小 D．被测物体向右移动时，C 减小，θ 增大，E 增大 二、不定项选择题（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，选错或不答的得 0 分。） 6.一群处于第 4 能级的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出 6 种不同频率的光，将这些光分别照射到图甲电 路阴极 K 的金属上，只能测得 3 条电流随电压变化的图象如图乙所示，已知氢原子的能级图如图丙所示， 则下列推断正确的是（　　） A．图乙中的 c 光是氢原子由第 4 能级向基态跃迁发出的 B．图乙中的 b 光光子能量为 12.09 eV C．动能为 l eⅤ的电子能使处于第 4 能级的氢原子电离 D．阴极金属的逸出功可能为 W0 = 6.75 eV 7.一个小型水电站，其交流发电机的输出电压 U1 一定，通过理想升压器 T1 和理想降压变压器 T2 向远处用 户供电，如图所示。输电线的总电阻为 R，T1 的输入电压和输入功率分别为 U1 和 P1，它的输出电压和输 出功率分别为 U2 和 P2，T2 的输入电压和输入功率分别为 U3 和 P3，它的输出电压和输出功率分别为 U4 和 P4。下列说法正确的是（　　）A．当用户的用电器增加时，U2、U3、U4 均变小 B．输电线的总电阻 R 两端的电压等于 U2 - U3，且随用户的用电器增加而增大 C．输电线上损失的功率为 ，且随用户的用电器增加而增大 D．要减小线路的损耗，应增大升压变压器的匝数比 ，同时应增大降压变压器的匝数比 8.地下矿井中的矿石装载矿车中，用电机通过竖井运送至地面。某竖井中矿车提升的速度大小 v 随时间 t 的 变化关系如图所示，其中图线①②分别描述两次不同的提升过程，它们变速阶段加速度的大小都相同；两 次提升的高度相同，提升的质量相等。不考虑摩擦阻力和空气阻力。对 于第①次和第②次提升过程，（　　） A．矿车上升所用的时间之比为 4 : 5 B．电机的最大牵引力之比为 2 : 1 C．电机输出的最大功率之比为 2 : 1 D．电机所做的功之比为 4 : 5 第Ⅱ卷 9.（12 分） （1）某中学的物体兴趣实验小组利用如图甲所示的实验装置验证系统的机械能守恒定律。将一气垫导轨倾 斜地固定在水平桌面上，导轨的倾角为θ，在气垫导轨的左端固定一光滑的定滑轮，在靠近滑轮的 B 处固 定一光电门，将质量为 m 的小球通过一质量不计的细线与一带有遮光板的总质量为 M 的滑块相连接。现将 带有遮光板的滑块由气垫导轨的 A 处由静止释放，通过计算机测出遮光板的挡光时间为 t，用游标卡尺测出 遮光板的宽度为 b，用刻度尺测出 A、B 之间的距离为 d。假设滑块在 B 处的瞬时速度等于挡光时间 t 内的 平均速度。 由以上的叙述回答下列问题： ①若游标卡尺的读数如图乙所示，则遮光板的宽度为 mm； ②滑块到达光电门 B 处的瞬时速度 vB = ；（用字母表示） ③如果该小组的同学测得气垫导轨的倾角 θ = 30°，在滑块由 A 点运动到 B 点的过程中，系统动能增加量 ΔEk 为 ，系统重力势能减少量 ΔEp 为 ，若在误差允许的范围内 ΔEk = ΔEp，则滑块与 小球组成的系统机械能守恒。重力加速度用 g 表示。（以上结果均用字母表示） ④在验证了机械能守恒定律后，该小组的同学多次改变 A、B 间的距离 d，并作出了 v2 - d 图象，如图丙所 示，如果 M = m，则 g = m/s2。 2 3 2 3 P R U 2 1 n n 3 4 n n（2）某同学通过多用电表的欧姆档测量量程为 3 V 的电压表内阻，欧姆表内部电路可等效为一个无内阻的 电源、一个理想电流表和一个可调电阻串联而成的电路，如图乙所示。 主要的步骤如下： ①将多用电表的选择开关拨到“×100”的欧姆档上； ②把两表笔相接处，旋转欧姆调零旋钮，使指针指在电阻零刻度处； ③把红表笔与待测电压表 （填“正”或“负”）接线柱相接，黑表笔与另一接线柱相连，发现这 时指针偏转角度很小； ④换用 （填“×10”或“×1k”）欧姆档重新调零后测量，发现这时指针偏转适中，如图丙所示， 则欧姆表的读数为 Ω，电压表读数为 V。 ⑤把选择开关调至空档或交流电压最高档后拔下表笔。 ⑥由上述实验可粗略知道电压表的内阻为 Ω。该多用电表拨到④中欧姆档是的内电阻为 Ω，多用电表电源的电动势为 V（保留两位有效数字）10（14 分）滑板运动是极限运动的鼻祖，很多极限运动都是由滑板运动延伸而来。如图所示是一个滑板场 地，OP 段是光滑的 圆弧轨道，半径 R = 0.8 m。PQ 段是足够长的粗糙水平地面，滑板与水平地面间的摩 擦可视为滑动摩擦且动摩擦因数为 μ = 0.2。滑板手踩着滑板 A 从 O 点由静止滑下，到达 P 点时，立即向前 起跳。滑板手离开滑板 A 后，滑板 A 以速度 v1 = 2 m/s 返回，滑板手落到前面相同的滑板 B 上，并一起向 前继续滑动。已知滑板质量是 m = 5 kg，滑板手的质量是滑板的 9 倍，滑板 B 与 P 点的距离为 Δx = 3 m，g = 10 m/s2。（滑板手和滑板均可视为质点，不考虑人和滑板间的作用时间）求： （l）当滑板手和滑板 A 到达圆弧轨道末端 P 点时滑板 A 对轨道的压力大小； （2）滑板手落到滑板 B 上瞬间，滑板 B 的速度大小； （3）两个滑板间的最终距离。 1 411（16 分）如图所示，绝缘粗糙的竖直平面 MN 左侧同时存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场强度 的大小为 E、方向水平向右，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为 B。一质量为 m、电荷量为 q 的带 正电的小滑块从 A 点由静止开始沿 MN 下滑，到达 C 点时离开 MN 做曲线运动。A，C 两点间距离为 h， 重力加速度为 g。求： （1）小滑块运动到 C 点时的速度大小 vC； （2）小滑块从 A 点运动到 C 点过程中克服摩擦力做的功 Wf； （3）若 D 点为小滑块在电场力、洛伦兹力及重力作用下运动过程中速度最大的 位置，当小滑块运动到 D 点时撤去磁场，此后小滑块继续运动到水平地面上的 P 点。已知小滑块在 D 点时的速度大小为 vD，从 D 点运动到 P 点的时间为 t，求 小滑块运动到 P 点时速度的大小 vP。12（18 分）如图 a 所示，超级高铁是一种以“真空管道运输”为理论核心设计的交通工具，它具有超高速、 低能耗、无噪声、零污染等特点。如图 b 所示，已知管道中固定着两根平行金屈导轨 MN、PQ 两导轨的间 距为 ，运输车的质量为 m，横截面是半径为 r 的圆。运输车上固定着间距为 D、与导轨垂直的两根导体 1 和 2，每根导体棒的电阻为 R，每段长度为 D 的导轨的电阻也为 R。其他电阻忽略不计，重力加速度为 g。 （1）如图 c 所示，当管道中的导轨平面与水平面成 θ=30°角时，运输车恰好能无动力地匀速下滑。求运输 车与导轨间的动摩擦因数 μ。 （2）在水平导轨上进行实验，不考虑摩擦及空气阻力。 ①当运输车由静止离站时，在导体棒 2 后间距为 D 处接通固定在导轨上电动势为 E 的直流电源，此时导体 棒 1、2 均处于磁感应强度为 B，垂直导轨平面向下的匀强磁场中，如图 d 所示。求刚接通电源时运输车的 加速度的大小；（电源内阻不计，不考虑电磁感应现象） ②当运输车进站时，管道内依次分布磁感应强度为 B，宽度为 D 的匀强磁场，且相邻的匀强磁场的方向相 反。求运输车以速度 v0 从如图 e 通过距离 D 后的速度 v。 3r