河北省石家庄市2020届高三物理下学期质量检测模拟试题（解析版）

石家庄市高三教学质量检测模拟考试理科综合试卷（物理部 分） （时间：150 分钟，分值 300 分） 二、选择题：本题共 8 小题，每小题 6 分。在每小题给出的四个选项中，第 14~18 题只有一项符合题目要求，第 19~21 题有多项符合题目要求。全部选对的得 6 分， 选对但不全的得 3 分，有选错的得 0 分。 1.氢原子的能级图如图所示，下列说法正确的是（　　） A. 氢原子从高能级向低能级跃迁时吸收光子 B. 处于 n＝2 能级的氢原子可以吸收能量为 2eV 的光子 C. 一个氢原子从 n＝4 能级向基态跃迁时，可发出 6 种不同频率的光子 D. 处于 n＝1 能级的氢原子可以吸收能量为 14eV 的光子 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据异玻尔理论可知，氢原子从高能级向低能级跃迁时向外辐射光子，故 A 错误； B． 能级的氢原子吸收 2eV 的光子后的能量为 结合氢原子的能级图可知，没有该能级，可知处于 能级的氢原子不能吸收能量为 2eV 的 光子，故 B 错误； C．一个处于 能级的氢原子向低能级跃迁时，最多能发出 3 种不同频率的光，即为 故 C 错误； D．氢原子的能级中能量值最小为 ，处于 能级的氢原子可以吸收能量为 14eV 的电子的能量，从而发生电离现象，故 D 正确； 故选 D。 2.如图所示，平直滑梯静止放置在水平面上，一质量为 m 的小女孩以一定的初速度 v 沿滑梯斜 2n = 2 2eV 3.4eV 1.4eVE E E= ∆ + = + − = −（ ） 2n = 4n = 4 3 2 1n n n n= → = → = → = 13.6eV− 1n =面（与地面夹角为 θ）下滑，若小女孩与滑梯斜面间的动摩擦因数 μ＝tanθ，则下列说法中正 确的是（　　） A. 若此刻加一竖直向下的恒力作用在小女孩身上，小女孩一定会加速下滑 B. 若此刻对小女孩施加一水平向左的推力，则小女孩将加速下滑 C. 若此刻对小女孩施加一水平向左的推力，则小女孩将匀速下滑 D. 若此刻平行滑梯斜面向下对小女孩施加恒定推力，则小女孩将加速下滑 【答案】D 【解析】 【详解】A．小女孩与斜面间的动摩擦因数 ，则小女孩原来受到的滑动摩擦力 可知，小女孩受到的滑动摩擦力与重力沿斜面向下的分力大小相等，所以小女孩匀速下滑； 若此刻加一竖直向下的恒力作用在小女孩身上，则有 因此小女孩受力仍平衡，仍会匀速下滑，故 A 错误； BC．对小女孩施加一水平向右的推力，则有 小女孩将减速下滑，故 B、C 错误； D．若此刻对小女孩施加一平行于斜面向下的恒定推力，小女孩对斜面的压力不变，所以小女 孩受到的滑动摩擦力不变，则有 则小女孩所受的合力沿斜面向下，所以小女孩将加速下滑，故 D 正确； 故选 D。 3.如图所示，水平面内有一平行金属导轨，导轨光滑且电阻不计，阻值为 R 的导体棒垂直于导 轨放置，且与导轨接触良好．导轨所在空间存在匀强磁场，匀强磁场与导轨平面垂直．t＝0 时，将开关 S 由 1 掷向 2，分别用 q、i、v 和 a 表示电容器所带的电荷量、棒中的电流、棒的 tanθµ = cosθ sinθf N mg mgµ µ= = = ( )sinθ ( )cosθmg F mg Fµ+ = + sinθ ( cosθ sinθ cosθmg mg F Fµ< + +) sinθ cosθmg F mgµ+ >速度大小和加速度大小，则下列的图象中正确的是 A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 试题分析：首先分析导体棒的运动情况：开关 S 由 1 掷到 2，电容器放电后会在电路中产生电 流．导体棒通有电流后会受到安培力的作用，会产生加速度而加速运动．导体棒切割磁感线， 速度增大，感应电动势增大，则电路中电流减小，安培力减小，加速度减小．因导轨光滑， 所以在有电流通过棒的过程中，棒是一直加速运动（变加速）加速度逐渐减小，速度逐渐增 大．当感应电动势等于电容器的电压时，电路中无电流，达到一种平衡时，导体棒做匀速运 动，加速度为零，速度达到最大值，所以 C 错误 D 正确．当棒匀速运动后，棒因切割磁感线 有电动势，所以电容器两端的电压能稳定在某个不为 0 的数值，即电容器的电量应稳定在某 个不为 0 的数值（不会减少到 0）．这时电容器的电压等于棒的电动势数值，棒中无电流，故 A，B 错误． 考点：导体切割磁感线时的感应电流 4.如图所示，在直角三角形 abc 区域（含边界）内存在垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强 度大小为 B，∠a＝60°，∠b＝90°，边长 ac＝L，一个粒子源在 a 点将质量为 m、电荷量为 q 的带正电粒子以大小和方向不同的速度射入磁场，在磁场中运动时间最长的粒子中，不计重 力，速度的最大值是（　　）A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】粒子沿 边界方向射入磁场从 边射出磁场时转过的圆心角最大，粒子在磁场中的 运动时间最长，粒子速度最大时运动轨迹与 相切，粒子运动轨迹如图所示 由题意和几何关系可知 四边形 是正方形，粒子轨道半径 粒子做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得 粒子的最大速度，解得 故 A 正确，B、C、D 错误； 故选 A 5.如图所示，小球甲从 A 点水平抛出，同时小球乙从 B 点自由释放，两小球先后经过 C 点时 速度大小相等、方向间夹角为 45°。已知 B、C 高度差为 h，重力加速度为 g。不计阻力。由以 上条件可知（　　） 。 2 qBL m 3 6 qBL m 3 4 qBL m 4 qBL m ab ac bc 1 2ab L= abdO 1 2r L= 2 1 2 mmvqvB L = 2m qBLv m =A. 甲小球做平抛运动的初速度大小为 B. 甲、乙小球到达 C 点所用时间之比为 1：2 C. A、B 两点的高度差为 D. A、B 两点之间的距离为 【答案】D 【解析】 【详解】AB．对乙球有 对甲有 则有 则甲乙小球到达 点所用时间之比为 ；乙球到达 点的速度 则甲球到达 点的速度 根据平行四边形定则知，甲球平抛运动 初速度的 2 gh 2 2 h 5 2 h v gt= 乙 cos45v gt° = 甲 vt g =乙 2 2t v g =甲 C 1: 2 C 2v gh= C 2v gh= 0 sin 45v v gh= ° =故 A、B 错误； C． 、 两点的高度差 则 、 的高度差 故 C 错误； D． 、 两点之间的水平距离 则 、 两点之间的距离为 故 D 正确； 故选 D。 6.法籍意大利数学家拉格朗日在论文《三体问题》中指出：两个质相差悬殊的天体（如太阳和 地球）所在同一平面有 个特殊点，如图中的 所示，若飞行器位于这些 点上，会在太阳与地球引力共同作用下，可以几乎不消耗燃料而保持与地球同步绕太阳做圆 周运动，人们称之为拉格朗日点.若发射一颗卫星定位于拉格朗日点 ，下列说法正确的是 （ ） A. 该卫星绕太阳运动的周期和地球自转周期相等 B. 该卫星在 点处于平衡状态 C. 该卫星绕太阳运动的向心加速度大于地球绕太阳运动的向心加速度 D. 该卫星在 处所受太阳和地球引力的合力比在 处大 【答案】CD A C 2cos45 2 ( 2 )v hh g °′ = = A B 2 2 h hh h∆ = − = A B 0 2 22 2 2 ghvx v t gh gh hg g ×= = × = × =甲 A B 2 2 5( ) 2 hs x h= + ∆ = 5 1 2 3 4 5L L L L L、 、 、 、 2L 2L 2L 1L【解析】 【详解】据题意知，卫星与地球同步绕太阳做圆周运动，则公转周期相同，故 A 错误；卫星 所受 合力为地球和太阳对它引力的合力，这两个引力方向相同，合力不为零，处于非平衡 状态，故 B 错误；由于卫星与地球绕太阳做圆周运动的周期相同，卫星的轨道半径大，根据 公式 可知，卫星绕太阳运动的向心加速度大于地球绕太阳运动的向心加速度，故 C 正确；卫星在 或 所处所受太阳和地球引力的合力提供做圆周运动的向心力，即 ，卫星在 处的轨道半径比在 处大，所以合力比在 处大，所以合力比在 处大，故 D 正确． 7.如图所示，甲为理想自耦变压器，A、P 分别是可以滑动的触头．变压器输入图乙所示的交 流电压，则 A. 通过滑动变阻器的交变电流的频率为 50Hz B. 滑动变阻器两端的电压等于 220V C. 触头 A 向下滑动时，滑动变阻器消耗功率变大 D. 触头 P 向下滑动时，滑动变阻器消耗功率变小 【答案】AC 【解析】 【详解】A．交流电的周期为 T=0.02s，则通过滑动变阻器的交变电流的频率为 50Hz，选项 A 正确； B．变压器输入电压有效值为 220V，则因变压器次级匝数大于初级匝数，可知滑动变阻器两 端的电压大于 220V，选项 B 错误； CD．触头 A 向下滑动时，初级匝数减小，则次级电压变大，滑动变阻器消耗功率变大，选项 C 正确，D 错误； 8.如图所示，绝缘轻弹簧的上端固定在天花板上的 O 点，下端系一质量为 m、电荷量为 q 的带 正电小球，小球套在 O 点正下方的水平光滑绝缘杆上，整个装置处于电场强度大小为 E，方 的 2 2 4a rT π= 2L 1L 2 2 4F m rT合 π= 2L 1L 1L 1L向沿杆向右的匀强电场中，现将小球从 A 点由静止释放，运动到 B 点时与其在 A 点时的弹簧 弹力大小相等，OA= OB，在小球从 A 点运动到 B 点的过程中，下列判断正确的是（　　） A. 小球到达 B 点时的速度为零 B. 小球的电势能一直减小 C. 小球的加速度大小为 的位置有 2 个 D. 弹簧弹力对小球做功 瞬时功率为零的位置有 4 个 【答案】BC 【解析】 【详解】A．小球从 到 的过程中，弹簧弹力做功为零，只有电场力做功，根据动能定理可 得 所以小球到达 点时的速度不为零，故 A 错误； B．小球从 到 的过程中电场力一直做正功，所以小球的电势能一直减小，故 B 正确； C．如图所示，设 点正下方为 点，与 点关于 点对称的点为 点，所以小球从 到 过程中弹簧一直被压缩，弹簧原长的位置一定是在 与 点之间；小球处于 点正下方和小 球受到的弹力为零的位置时，小球合力都是 ，加速度都是 ，所以小球的加速度大小为 的位置有 2 个，故 C 正确； D．在 点速度为零，弹力瞬时功率为零；在 点正下方弹力方向与速度方向垂直，弹力功 率为零；在弹簧处于原长的位置弹力为零，则弹力的功率为零，所以弹簧测力计对小球做功 的瞬间功率为零的位置有 3 个，故 D 错误； 故选 BC。 三、非选择题：共 174 分。第 22～32 题为必考题，每个试题考生都必须作答。第 的 4 5 qE m A B 21 2qE AB mv• = B A B O O′ A O′ A′ A A′ A′ B O qE qE m qE m A O33～38 题为选考题，考生根据要求作答。 9.某研究小组要测量电压表 V1 的内阻 r1，要求方法简洁，有尽可能高的测量精度，并能测得 多组数据，现提供如下器材： A.电压表（V1）：量程 3V，内阻 r1 待测（约 2000Ω） B.电压表（V2）：量程 6V，内阻 r2＝4000Ω C.电流表（A1）：量程 0.6A，内阻 r4 约为 0.05Ω D.滑动变阻器（R0）：总电阻约 50Ω E.电源（E）：电动势 15V，内阻很小 F.电键（S）、导线若干 (1)请从所给器材中选出适当的器材，设计电路，在答题纸上相应位置画出电路图，标明所用 器材的符号______； (2)根据所设计的电路图，写出待测电压表 V1 的内阻 r1 的表达式，即：r1＝______。 【答案】 (1). (2). 【解析】 【详解】(1)[1]题目中要求能够多测数据，因此滑动变阻器连入电路中采取分压式，保证电压 可以从零开始；待测电压表允许通过的最大电流为 电流表不适合，所以串联一个阻值已知的电压表 ，最终电路图如下图所示 (2)[2]由欧姆定律及串联电流特点可知 即可得待测电压表 V1 的内阻为 1 2 2 U rU 31 1 3 A 1.5 10 A2000 UI r −= = = × 2V 1 2 1 2 U U r r =10.小明同学利用如图所示的装置来验证机械能守恒定律。A 为装有挡光片的钩码，总质量为 M， 挡光片的挡光宽度为 b，轻绳一端与 A 相连，另一端跨过光滑轻质定滑轮与质量为 m（m