2020届北京四中高三物理三模试题

2020届北京四中高三物理三模试题 （试卷满分为 100 分，考试时间为 90 分钟） 一、单项选择题（本大题共 14 小题，每小题 3 分，共 42 分。在每小题给出的四个选 项中，只有一个选项正确） 1．处于 n=3 能级的大量氢原子，向低能级跃迁时，辐射光的频率有 A．1 种 B．2 种 C．3 种 D．4 种 2．下列说法正确的是 A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应 B．汤姆生发现电子，表明原子具有核式结构 C．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短 D．按照波尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时， 电子的动能减小，原子总能量增加 3．下列说法正确的是 A．液体中悬浮的微粒的无规则运动称为布朗运动 B．液体分子的无规则运动称为布朗运动 C．物体从外界吸收热量，其内能一定增加 D．物体对外界做功，其内能一定减少 4．一列简谐横波某时刻的波形如图所示，比较介质中的三个质点a、b、c，则 A．此刻a的加速度最小 B．此刻b的速度最小 C．若波沿x轴正方向传播，此刻b向y轴正方向运动 D．若波沿x轴负方向传播，a比c先回到平衡位置 5．如图所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝 S 时，在光屏 P 上观察到干涉条纹。要 得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以 A．增大 S1 与 S2 的间距 y a O b x cB．减小双缝屏到光屏的距离 C．将绿光换为红光 D．将绿光换为紫光2 2 b a 6．如图所示，理想变压器的原线圈接在u = 220 2sinπt(V) 的交流电源上，副线圈接有 R = 55 Ω 的负载电阻，原、副线圈匝数之比为 2:1，电流表、电压表均为理想电表。下 列说法正确的是 A．原线圈的输入功率为220 W B．电流表的读数为 1 A C．电压表的读数为110 V D．副线圈输出交流电的周期为 50 s 7．据媒体报道，嫦娥一号卫星环月工作轨道为圆轨道，轨道高度 200 km，运行周期 127 min。若还知道引力常量和月球平均半径，仅利用上述条件不能求出的是 A．月球表面的重力加速度 B．月球对卫星的吸引力 C．卫星绕月运行的速度 D．卫星绕月运行的加速度 8．“蹦极”运动中，长弹性绳的一端固定，另一端绑在人身上，人从几十米高处跳 下。将蹦极过程简化为人沿竖直方向的运动。从绳恰好伸直，到人第一次下降至最低 点的过程中，下列分析正确的是 A．绳对人的冲量始终向上，人的动量先增大后减小 B．绳对人的拉力始终做负功，人的动能一直减小 C．绳恰好伸直时，绳的弹性势能为零，人的动能最大 D．人在最低点时，绳对人的拉力等于人所受的重力 9．研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示．下列说法正确的是 A．实验前，只用带电玻璃棒与电容器 a 板接触，能使电容器带电 B．实验中，只将电容器 b 板向上平移，静电计指针的张角变小 C．实验中，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大 D．实验中，只增加极板带电量，静电计指针的张角变大，表明电容增大10．如图所示，匀强磁场的方向垂直纸面向里，一带电微粒从磁场边界 d 点垂直于磁 场方向射入，沿曲线 dPa 打到屏 MN 上的 a 点，通过 Pa 段用时为 t，若该微粒经过 P 点时，与一个静止的不带电微粒碰撞并结合为一个新微粒，最终打到屏 MN 上。两个 微粒所受重力均忽略。新微粒运动的 A．轨迹为 Pb，至屏幕的时间将小于 t B．轨迹为 Pc,至屏幕的时间将大于 t C．轨迹为 Pb，至屏幕的时间将等于 t D．轨迹为 Pa，至屏幕的时间将大于 t 11．如图所示，匀强磁场中有两个导体圆环 a、b，磁场方向与圆环所在平面垂直。磁 感应强度 B 随时间均匀增大。两圆坏半径之比为 2:1，圆环中产生的感应电动势分别为 Ea 和 Eb，不考虑两圆环间的相互影响。下列说法正确的是 A． Ea:Eb=4:1，感应电流均沿逆时针方向 B． Ea:Eb=4:1，感应电流均沿顺时针方向 C． Ea:Eb=2:1，感应电流均沿逆时针方向 Ｄ．Ea:Eb=2:1，感应电流均沿顺时针方向 12．根据高中所学知识可知，做自由落体运动的小球，将落在正下方位置．但实际 上，赤道上方 200 m 处无初速下落的小球将落在正下方位置偏东约 6 cm 处．这一现象 可解释为，除重力外，由于地球自转，下落过程小球还受到一个水平向东的“力”，该 “力”与竖直方向的速度大小成正比．现将小球从赤道地面竖直上抛，考虑对称性，上 升过程该“力”水平向西，则小球 A．到最高点时，水平方向的加速度和速度均为零 B．到最高点时，水平方向的加速度和速度均不为零 C．落地点在抛出点东侧 D．落地点在抛出点西侧 13．“约瑟夫森结”由超导体和绝缘体制成．若在结两端加恒定电压 U，则它会辐射频 率为 ν 的电磁波，且 ν 与 U 成正比，即 ν＝kU．已知比例系数 k 仅与元电荷 e 的 2 倍 和普朗克常量 h 有关．你可能不了解此现象的机理，但仍可运用物理学中常用的方 法，在下列选项中，推理判断比例系数 k 的值可能为 A． h 2e B． 2eh C．2he D． 1 2 h e14 如图，是磁电式转速传感器的结构简图。该装置主要由测量齿轮、T 形软铁、永久 磁铁、线圈等原件组成。测量齿轮为磁性材料，N 个齿等距离地安装在被测旋转体的一 个圆周上（圆心在旋转体的轴线上），齿轮转动过程中，当齿靠近 T 形软铁时，由于磁 化作用，软铁中的磁场增强，相反，远离时磁场减弱。现测得线圈中感应电流的变化频率 为 f，旋转体角速度为 ω 。则 A. B. 当齿距离 T 形软铁最近的时候，线圈中电流最大 C. 线圈中的感应电流方向不变，只是大小发生周期性变化 D. 随着旋转体转速的增加，线圈中的电流的有效值也随之增大 二、主观题（共 58 分） 15.（8 分）某同学用图甲所示的实验装置研究小车在斜面上的匀变速直线运动。实验 步骤如下： a．安装好实验器材，将打点计时器接到频率为 50Hz 的交流电源上。 b．接通电源后，让拖着纸带的小车沿斜面向下运动，重复 几次。选出一条点迹清晰的纸带，舍去开始密集的点迹， 从便于测量的点开始，每 2 个打点间隔取一个计数点，如 图乙中 0、1、2……8 点所示。 c．用最小刻度是毫米的刻度尺测量各计数点的刻度数值， 甲 分别记作 x0、x1、x2……x8。 d．分别计算出打点计时器打下计数点 1、2、3……7 时小车的瞬时速度 v1、v2、v3……v7。 e．以 v 为纵坐标、t 为横坐标，标出 v 与对应时间 t 的坐标点，画出 v－t 图线。 乙 结合上述实验步骤，请你完成下列任务：① 表 1 记录该同学测出计数点的刻度数值，其中 x5 未测定，请你根据图乙将这个测量 值填入表 1 中。表1： 符 号 x0 x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8 刻度数值/cm 0 1.12 2.75 4.86 7.49 14.19 18.27 22.03 ② 表 2 记录该同学根据各计数点的刻度数值，计算出打点计时器打下各计数点时小车 的瞬时速度，请你根据表 1 中 x5 和 x7 计算出 v6 的值，并填入表 2 中。 表2： 符 号 v1 v2 v3 v4 v5 v6 v7 速度数值/(m·s-1) 0.34 0.47 0.59 0.72 0.84 0.98 ③ 该同学在图丙中已标出 v1、v2、v3、v4、v5 和 v7 对应的坐标点，请你在图中标出 v6 对应的坐标点，并画出 v－t 图线。 丙 ④ 根据 v－t 图线可计算出小车的加速度 a= m/s2。（保留两位有效数字） ⑤ 为验证上述结果，该同学将打点计时器打下相邻计数点的时间间隔记为 T，并做了 以下的计算： 求出其平均值a ' = a1 + a2 + a3 + a4 。 4你认为a和a′哪个更准确，请说明理由。16.（10 分）有一根长陶瓷管，表面均匀地镀有一层很薄的电阻膜，管的两端有导电箍 M 和 N，如图 1 所示。用多用表电阻挡测得 MN 间的电阻膜的电阻约为 100Ω，陶瓷管 的直径远大于电阻膜的厚度。 某同学利用下列器材设计了一个测量该电阻膜厚度 d 的实验。 A．米尺(最小分度为 mm)； B．游标卡尺(游标为 20 分度)； C．电流表 A1(量程 0～30mA，内阻约 1 Ω)； D．电流表 A2 (量程 0～100mA，内阻约 0.3Ω)； E．电压表 V 1 (量程 3V，内阻约 3kΩ)； F．电压表 V2 (量程 15V，内阻约 15kΩ)； G．滑动变阻器 R1 (阻值范围 0～10 Ω，额定电流 1 A)； H．滑动变阻器 R2 (阻值范围 0～1.5KΩ，额定电流 0.01A)； I．电源E (电动势6V，内阻可不计)； J．开关一个，导线若干。 ①他用毫米刻度尺测出电阻膜的长度为 l=10.00cm，用 20 分度游标卡尺测量该陶 瓷管的外径，其示数如图 2 所示，该陶瓷管的外径 D= cm ②为了比较准确地测量电阻膜的电阻，且调节方便，实验中应选用电流表 ， 电压表 ，滑动变阻器 。（填写器材前面的字母代号） ③在方框内画出测量电阻膜的电阻 R 的实验电路图。 ④若电压表的读数为 U，电流表的读数为 I，镀膜材料的电阻率为ρ，计算电阻膜 厚度 d 的数学表达式为：d= （用所测得的量和已知量的符号表示）。 ⑤常用的金属膜电阻的阻值小到几欧，大到几万欧，应用十分广泛。例如我们经 常在电源插座上看到指示灯，其中就用到了这种电阻。根据下面的电路原理图，请你 M N 图 1判断这里使用的电阻较小还是较大，并说明你判断的依据。q ① ② 0 t A h B C U 0 q 17.（9 分）2022 年将在我国举办第二十四届冬奥会，跳台滑雪是其中最具观赏性的项 目之一．某滑道示意图如下，长直助滑道 AB 与弯曲滑道 BC 平滑衔接，滑道 BC 高 h = 10 m，C 是半径 R = 20 m 圆弧的最低点．质量 m = 60 kg 的运动员从 A 处由静止 开始匀加速下滑，加速度 a = 4.5 m/s2，到达 B 点时速度 vB = 30 m/s．取重力加速度 g =10 m/s2 ． （1）求长直助滑道 AB 的长度 L； （2）求运动员在 AB 段所受合外力的冲量 I 的大小； （3）若不计 BC 段的阻力，画出运动员经过 C 点时的受 力图，并求其所受支持力FN 的大小． 18.（9 分）电容器作为储能器件，在生产生活中有广泛的应用。对给定电容值为 C 的 电容器充电，无论采用何种充电方式，其两极间的电势差 U 随电荷量 q 的变化图像 都相同。 （1）请在图1中画出上述U-q图像。类比直线运动中由v-t图像求位移的方法，求两 极间电压为U时电容器所储存的电能Ep。 （2）在如图2所示的充电电路中，R表示电阻，E表示电源 （忽略内阻）。通过改变电路中元件的参数对同一 电容器进行两次充电，对应的q-t曲线如图3中①②所 示。 a．①②两条曲线不同是 （选填E或R）的改变 图 1 造成的； b．电容器有时需要快速充电，有时需要均匀充电。依据a中的结论，说明实现 这两种充电方式的途径。 图 2 图 3 （3）设想使用理想的“恒流源”替换（2）中电源对电容器充电，可实现电容器电 荷量随时间均匀增加。请思考使用“恒流源”和（2）中电源对电容器的充电 过程，填写下表（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 “恒流源” （2）中电源 C R E S电源两端电压 通过电源的电流v0 19. （10 分） 静电场有很多性质，其中之一就是电场力做功只与电荷运动的初末位置有关，与 运动的路径无关。 （1）如图所示，电子以初速度 v0 沿平行于板面的方向从 A 点射入偏转电场，并从另 一侧的某点射出。已知电子质量为 m，电荷量为 e。偏转电 场可以看作匀强电场，极板间电压为 U，极板长度为 L，板 间 距 为 d 。 忽 略 电 子 所 受 重 力 。 a．求电子通过偏转电场的过程中的加速度大小a； b．求电子通过偏转电场的过程中电场力对电子所做的功 W. （2）某同学突发奇想，设计了下图所示的永动机模型。如图所示，在水平方向上设置 相反方向的匀强电场，在场中放置一光滑圆形绝缘管道，将带正电的小球放置于管道中 某点，在电场力的作用下，小球的速度会逐渐变大，一直运动下去。请你结合静电场的 基本性质，分析论证这位同学的设计是否可行。 +20．（12 分） 物理问题的研究首先要确定研究对象。当我们研究水流，气流等流体问题时，经常 会选取流体中的一小段来进行研究，通过分析能够得出一些有关流体的重要结论。 （1）水刀应用高压水流切割技术，相比于激光切割有切割材料范围广，效率高，安全 环保等优势。某型号水刀工作过程中，将水从面积 S=0.1mm2 的细喷嘴高速喷出，直接 打在被切割材料表面，从而产生极大压强，实现切割。已知该水刀每分钟用水 600g， 水的 密度为 ρ=1.0×103kg/m3 a．求从喷嘴喷出水的流度 v 的大小 b．高速水流垂直打在材料表面上后，水速几乎减为 0， 求水对材料表面的压强 p 约为多大。 （2）某同学应用压力传感器完成以下实验，如图所示，他将一根均匀的细铁链上端用 细线悬挂在铁架台上，调整高度使铁链的下端刚好与压力传感器的探测面接触。剪断 细 线，铁链逐渐落在探测面上。传感器得到了探测面所受压力随时间的变化图象。通 过对 图线分析发现铁链最上端落到探测面前后瞬间的压力大小之比大约是 N1:N2=3:1， 后来他 换用不同长度和粗细的铁链重复该实验，都得到相同结果。请你通过理论推理 来说明 实验测得的结果是正确的。（推理过程中需要用到的物理量的字母请自行设定）