2020届天津市北辰区高三（下）二模物理试题（解析版）

北辰区 2020 年高考模拟考试试卷物理 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。第Ⅰ卷 1 至 3 页，第Ⅱ卷 4 至 8 页。 答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号涂写在答题卡上。答卷时，考生务必将答案涂写 在答题卡上，答在试卷上的无效。考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 祝考生考试顺利！ 第Ⅰ卷 注意事项∶ 1.每题选出答案后，用铅笔将答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净 后，再选涂其他答案标号。 2.本卷共 8 题，每题 5 分，共 40 分。 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. 布朗运动是液体分子的无规则热运动 B. 一定质量的理想气体体积不变温度升高时，压强--定增大且内能增加 C. 可以从单一热源吸收热量并将其完全转化为机械能而不带来其他影响 D. 在失重状态下，密闭容器内气体对容器壁压强为零 【答案】B 【解析】 【详解】A．布朗运动是悬浮在液体表面的固体颗粒的无规则运动，是液体分子的无规则热运动的表现，选 项 A 错误； B．根据 ，一定质量 理想气体体积不变温度升高时，压强一定增大，且内能增加，选项 B 正确； C．根据热力学第二定律可知，不可以从单一热源吸收热量并将其完全转化为机械能而不带来其他影响，选 项 C 错误； D．气体的压强是大量气体分子单位时间作用在器壁上单位面积上的压力，在完全失重状态下，依然存在碰 撞，依然产生气体压强，故 D 错误。 故选 B。 2. 抗击新冠肺炎疫情的战斗中，中国移动携手“学习强国”推出了武汉实景 24 小时直播，通过 5G 超高清技 术向广大用户进行九路信号同时直播武汉城市实况，全方位展现镜头之下的武汉风光，共期武汉“复苏”。5G 的pV CT =是“第五代移动通信技术”的简称，其最显著的特征之一是具有超高速的数据传输速率。5G 信号一般采用 3.3×109——6×109Hz 频段的无线电波，而现行第四代移动通信技术 4G 的频段范围是 1.88×109——2.64×109Hz，则（　　） A. 5G 信号相比于 4G 信号更不容易绕过障碍物，所以 5G 通信需要搭建更密集的基站 B. 5G 信号比 4G 信号所用的无线电波在真空中传播得更快 C. 空间中的 5G 信号和 4G 信号相遇会产生干涉现象 D. 5G 信号是横波，4G 信号是纵波 【答案】A 【解析】 【详解】A．5G 信号的频率更高，则波长小，故 5G 信号更不容易发生明显的衍射现象，因此 5G 信号相比 于 4G 信号更不容易绕过障碍物，所以 5G 通信需要搭建更密集的基站，故 A 正确； B．任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，故传播速度相同，故 B 错误； C．5G 信号和 4G 信号的频率不一样，不能发生干涉现象，故 C 错误； D．电磁波可以发生偏振现象，为横波，故 D 错误。 故选 A。 3. 嫦娥四号成为了全人类第一个在月球背面成功实施软着陆的探测器。为了减小凹凸不平的月面可能造成 的不利影响，嫦娥四号采取了近乎垂直的着陆方式。已知月球半径为 R，月球表面重力加速度大小为 g，引 力常量为 G，下列说法正确的是（　　） A. 为了减小与月球表面的撞击力，嫦娥四号着陆前的一小段时间内处于失重状态 B. 月球的第一宇宙速度为 C. 月球的质量为 D. 嫦娥四号着陆前环绕月球表面做圆周运动的周期约为 【答案】C 【解析】 【详解】A．“嫦娥四号”通过反推发动机软着陆，向下做减速运动，其加速度向上，故此时探测器处于超重 状态，故 A 错误； B．第一宇宙速度是最大的运行速度，即近地飞行的速度，所以有 Rv g = G gRM 2 = 2πT Rg=可得月球 第一宇宙速度为 故 B 错误； C．在月球表面上，质量为 m'的物体所受重力与万有引力相等，则有 可得月球的质量为 故 C 正确； D．嫦娥四号着陆前环绕月球表面做圆周运动的周期约为 故 D 错误。 故选 C。 4. 如图所示为某住宅区的应急供电系统，由交流发电机和副线圈匝数可调的理想降压变压器组成。发电机 中矩形线圈所围的面积为 S，匝数为 N，电阻不计，它可绕水平轴 OO′在磁感应强度为 B 的水平匀强磁场 中以角速度 ω 匀速转动。矩形线圈通过滑环连接降压变压器，滑动触头 P 上下移动时可改变输出电压，R0 表示输电线的电阻。以线圈平面在中性面为计时起点，下列判断正确的是（　　） A. 若发电机矩形线圈某时刻处于图示位置，此时发电机线圈中电流为 0 B. 从中性面开始计时，发电机线圈感应电动势的瞬时值表达式为 e=NBSωcosωt C. 当用户数增多时，电路中的电流变大，用户得到的电压变小 D. 当滑动触头 P 向下移动时，变压器原线圈两端的电压变小 【答案】C 的 2vmg m R = v gR= ' ' 2 GMmm g R = G gRM 2 = 2π 2πR RT v g = =【解析】 【详解】A．若发电机线圈某时刻处于图示位置，则此时线圈中产生的感应电动势最大，感应电流为最大， 选项 A 错误； B．从中性面开始计时，发电机线圈感应电动势 瞬时值表达式为 e = NBSωsinωt 选项 B 错误； C．当用户数增多时，用电量增加时，导线上的电流增加，导线 R0 上的电压损失变大，用户得到的电压减 小，选项 C 正确； D．变压器原线圈两端的电压是由发电机的输出电压决定的，与滑动端 P 无关，选项 D 错误。 故选 C。 5. 有一列沿水平绳向右传播的简谐横波，频率为 10Hz，振动方向沿竖直方向。当绳上的质点 P 到达其平衡 位置且向下运动时，在其平衡位置右方相距 0.9m 处的质点 Q 刚好到达最高点，由此可知波速不可能的是 （　　） A. 36m/s B. 4m/s C. 7.2m/s D. 12m/s 【答案】D 【解析】 【详解】当波向右由 P 到 Q 传播时，两点相距可能为 则波长为 波速为 （n=0，1，2…） 则 n=0 时，v=36m/s，n=1 时，v=7.2m/s，n=2 时，v=4m/s，故 ABC 有可能；D 不可能。 故选 D。 二、不定项选择题（每小题 5 分，共 15 分。每小题给出的 4 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，有选错或不答的得 0 分） 6. 如图所示为用 、 两种单色光分别通过同一双缝干涉装置获得的干涉图样．现让 、 两种光组成的 复色光穿过平行玻璃砖或三棱镜时，光的传播路径与方向可能正确的是（ ） 的 1) 0.9m4n λ+ =( 3.6 m4 1n λ = + 36 m/s4 1v f n λ= = + a b a bA. B. C. D. 【答案】AD 【解析】 【详解】AB.由干涉图样可知，a 光的双缝干涉条纹间距比 b 光的大，根据双缝干涉相邻条纹间距公式 可知，a 光的波长长，则同一介质对 a 的折射率小，对 b 光的折射率大．根据平行玻璃砖的光学特性可知， 出射光线与人射光线平行，由于 a 光的折射率小，偏折程度小，所以出射时 a 光应在右侧，故 A 符合题意， B 不符合题意； CD.由 分析可知，a 光的临界角较大．当光从棱镜射入空气中时，若发生全反射的话首先是 b 光， 若 b 不发生全反射，能射出棱镜，则 a 光一定也不发生全反射从棱镜射出；若 a 不发生全反射，能射出棱 镜，b 光可能发生全反射不从棱镜射出，故 D 符合题意，C 不符合题意 7. 在高中物理学习中，我们会遇到多种不同的物理分析方法，这些方法对我们理解物理有很大的帮助，故 在理解概念和规律的基础上，更要注意科学方法的积累与学习。运动学中有人想引入“加速度的变化率”，关 于“加速度的变化率”，下列说法正确的是（　　） Lx d λ∆ = 1sinC n =A. 加速度的变化率为 0 的运动是匀速直线运动 B. 从运动学角度的定义，“加速度的变化率”的单位应是 m/s3 C. 若加速度与速度同方向，如图所示的 a－t 图像，表示的是物体的速度在减小 D. 若加速度与速度同方向，如图所示的 a－t 图像，已知物体在 t=0 时速度为 6m/s，则 2s 末的速度大小为 9m/s 【答案】BD 【解析】 【详解】A．加速度变化率为 0 是指加速度保持不变，如果加速度为 0，则物体做匀速直线运动，如果加速 度不为 0，则物体做匀变速运动，故 A 错误； B．加速度 变化率是指加速度的变化与所用时间的比值，即 ，加速度 a 的单位是 m/s2，所以，加速度 的变化率”的单位为 m/s3，故 B 正确； C．若加速度与速度同向，则物体作加速运动，如图示加速度减小，则物体速度增加得变慢了，但仍在做加 速运动，故 C 错误； D．根据 v－t 图象可知，图象与时间轴所围图形面积表示物体的位移，同理，在 a－t 图象中，图象与时间 轴所围图形的面积表示物体速度的变化量△v，则 0－2s 内 由于加速度与速度同向，故物体做变加速直线运动，已知初速度为 6m/s，则小球在 2s 末的速度为 9m/s， 故 D 正确。 故选 BD。 8. 下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（　　） A. 图甲∶图示中强黄光和弱黄光曲线交于横轴同一点，说明发生光电效应时最大初动能与光的强度无关 B. 图乙∶玻尔理论指出氢原子能级虽然是分立的，但是原子发射光子的频率是连续的 C. 图丙∶卢瑟福通过分析 α 粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构理论 D. 图丁∶根据电子束通过铝箔后的衍射图样实验，说明电子具有粒子性 【答案】AC 【解析】 的 a t ∆ ∆ 1 2 3m/s=3m/s2v∆ = × ×详解】A．图甲：图示中强黄光和弱黄光曲线交于横轴同一点，说明强黄光和弱黄光截止电压相同，由 可知，发生光电效应时最大初动能相同，说明发生光电效应时最大初动能与光的强度无关，选项 A 正确； B．图乙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的，故 B 错误； C．图丙：卢瑟福通过分析 α 粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，故 C 正确； D．图丁：戴维孙和 G•P•汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射的实验，得到了上图的衍射图样，从而证实 电子具有波动性，故 D 错误。 故选 AC。 第Ⅱ卷 注意事项∶ 1.用黑色墨水的水笔或签字笔将答案写在答题卡上。 2.本卷共 4 题，共 60 分。 9. 为了探究质量一定时加速度与力的关系，一同学设计了如图所示的实验装置。其中 M 为带滑轮的小车的 质量，m 为砂和砂桶的质量。（滑轮质量不计） (1)下列实验步骤正确的是_______。 A．小车靠近打点计时器时，先释放小车，再接通电源，打出一条纸带，同时记录力传感器的示数 B.实验中要将带滑轮的长木板右端适当垫高，以平衡摩擦力 C.该实验中需要砂和砂桶的质量 m 远小于小车的质量 M D.该实验不需要改变砂和砂桶的质量，只需要打出一-条纸带即可 (2)该同学在实验中得到如图所示的一条纸带（两计数点间还有四个点没有画出），已知打点计时器采用的是 频率为 50Hz 的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为________m/s2。 【 21 2c mU e mv=(3)以力传感器的示数 F 为横坐标，加速度为纵坐标，画出的 a-F 图像是一条直线，求得图线的斜率为 k， 则小车的质量为________。 A．k B． C．2k D． 【答案】 (1). B (2). 0.50 (3). D 【解析】 【详解】(1)[1]A．小车靠近打点计时器时，应先接通电源，再释放小车，故 A 错误； B．实验中需要平衡摩擦力，采取的措施是将带滑轮的长木板右端适当垫高，故 B 正确； C．因本实验中，是用力传感器记录力的大小，故该实验中不需要砂和砂桶的质量 m 远小于小车的质量 M， 故 C 错误； D．该实验中需要多次改变砂和砂桶的质量，打出几条纸带，故 D 错误。 故选 B。 (2)[2]由题可知，相邻读数点的时间间隔为 T＝0.1s，连续相连的计数点间的位移差 故有 (3)[3]由牛顿第二定律可知 结合题图，可知 故小车的质量为 故选 D。 10. 目前汽车上都有车载电瓶作为备用电源，但这种电瓶用久了性能会下降，表现之一为电瓶的电动势变小， 内阻变大。某兴趣小组将大块旧的车载电瓶充满电，准备用下列器材测量电瓶的电动势和内阻 1 k 2 k 20.5cm 0.5 10 mx −∆ = = × 2 2 2 2 2 0.5 10 m/s 0.50m/s0.1 xa T −∆ ×= = = 2Fa M = 2k M = 2M k =A．待测电瓶，电动势约为 3V，内阻约为几欧姆 B．直流电压表 V1、V2，量程均为 3V，内阻均约按为 3kΩ C．定值电阻 R0（电阻值已知） D．滑动变阻器 R（最大阻值为 Rm） E．导线和开关 ①根据如图甲所示的电路图，在图乙中补全相应的实物连接图 （ ） ②先把滑动变阻器 R 调到最大阻值，再闭合开关。移动变阻器触头，读出电压表 V1 和 V2 的多组数据 U1、 U2，描绘出 U2－U1 图像如图丙所示，图中直线斜率绝对值为 k，与纵轴的截距为 a，不考虑电压表的分流 作用，则电瓶的电动势 E=_____，内阻 r=____（用 k、a、R0 表示）。 【答案】 (1). (2). a (3). kR0 【解析】 【详解】①[1]根据原理图可得出实物电路如图所示 ②[2]由图甲所示电路图可知，电源电动势整理得 由图示 U1－U2 图线可知电源电动势 [3]图象的斜率绝对值 解得电源内阻 11. 某人体重 50kg，参加“蹦极”比赛，他将长 20m 的弹性绳栓在脚上（弹性绳的另一端拴在脚边的桩 上），他轻轻跳离出发台时速度很小，可以忽略不计。设弹性绳可相当于劲度系数 k=100N/m 的轻弹簧。取 g=10m/s2.，求∶ (1)弹性绳刚伸直时，此人重力的功率多大？ (2)此人下落过程中速度最大时，人下落的高度是多少？ (3)此人下落过程中具有的最大速度为 15 m/s，那么此时弹性绳的弹性势能多大？ 【答案】(1)10000W；(2)25m； (3)1250J 【解析】 【详解】(1)弹性绳刚伸直时，人下落高度为 20m，有 P=mgv 得 P=10000W (2)当弹力大小等于重力，人的加速度为 0 时，速度最大。 此时弹性绳伸长量 1 2 2 0 = UE U Ir U rR = + + 2 1 0 rU E UR = − E a= 0 rk R = 0r kR= 2 21 2mgh mv= 2 20m/sv gh= = 5mmgx k = =人下落高度为 h1=x+h=25m (3)从开始下落到速度最大，机械能守恒，有 代入数据可得 Ep 弹=1250J 12. 如图所示，匀强电场区城紧邻匀强磁场区城，且它们的宽度均等于 d；电场方向竖直向下，磁场方向垂 直纸面向里。一质量为 m、电量为+q 的带电粒子从 O 点以初速度 v0 沿垂直电场方向进入电场，在电场力的 作用下发生偏转，从 A 点高开电场进入磁场，离开电场时带电粒子在电场方向的位移为电场宽度的一半即 ， 当带电粒子从 C 点（图中未画出）穿出磁场时速度方向与从 O 点进入电场时的速度方向一致，不计带电粒 子重力。求∶ (1)带电粒子进入磁场时的速度大小； (2)电场强度 E 和磁感应强度 B 的大小各多大？ (3)带电粒子在电场和磁场中运动的总时间。 【答案】(1) ；(2) ； ；(3) 【解析】 【详解】(1)粒子在电场中做类平抛运动，则水平方向 d= v0t 竖直方向 带电粒子进入磁场时的速度大小 2 p 1( ) 2 mmg h x mv E+ = + 弹 2 d 02v 2 0mvE qd = 0mvB qd = 0 04 d d v v π+ 2 2 yvd t=(2)在电场中运动时 解得电场强度 速度方向与水平方向的夹角满足 则 θ= 在磁场中运动时的半径 由于 解得 (3)带电粒子在电场中运动的时间 在磁场中运动的周期 在磁场中运动的时间 2 2 0 yv v v= + 02v v= yv at= Eqa m = 2 0mvE qd = 0 tan =1v v θ = y 4 π sin dR θ= 2mvqvB R = 0mvB qd = 1 0 dt v = 2 mT Bq π=则总时间 13. 当下世界科技大国都在研发一种新技术，实现火箭回收利用，有效节约太空飞行成本，其中有一技术难 题是回收时如何减缓对地的碰撞，为此设计师在返回火箭的底盘安装了 4 台电磁缓冲装置，其工作原理是 利用电磁阻尼作用减缓火箭对地的冲击力。电磁缓冲装置的主要部件有两部分①缓冲滑块，由高强绝缘材 料制成，其内部边缘绕有闭合单匝矩形线圈 abcd，指示灯连接在 cd 之间；②火箭主体，包括绝缘光滑缓冲 轨道 MN、PQ 和超导线圈（图中未画出），超导线圈能产生方向垂直于整个缓冲轨道平面的稳定匀强磁场。 当缓冲滑块接触地面时，滑块立即停止运动，此后线圈与火箭主体中的磁场相互作用，指示灯发光，火箭 主体一直做减速运动直至达到软着陆要求的速度，从而实现缓冲。现已知缓冲滑块竖直向下撞向地面时， 火箭主体的速度大小为 v0，软着陆要求的速度为 0；指示灯、线圈的 ab 边和 cd 边电阻均为 R，其余电阻忽 略不计；ab 边长为 L，火箭主体质量为 m，匀强磁场的磁感应强度大小为 B，重力加速度为 g，一切摩擦阻 力不计。 (1)求缓冲滑块刚停止运动时，流过线圈的 ab 边的电流； (2)求缓冲滑块刚停止运动时，火箭主体的加速度大小； (3)若火箭主体的速度大小从 v0 减到 0 的过程中，经历的时间为 t，求该过程中每台电磁缓冲装置中线圈产生 的焦耳热。 【答案】(1) ；(2) ；(3) 2 0 1 8 4 dt T v π= = 1 2 0 04 d dt t t v v π= + = + 0 1.5 BLvI R = 2 2 08 3 v B La gRm = − 2 2 0 0 2 2 5 ( )5 5= =6 48 64 m gR v gtQ Q mv B L ++线【解析】 【详解】(1)ab 边产生电动势 ，电路总电阻 解得 (2)由牛顿第二定律有 其中 Fab=BIL，解得 (3)探测器速度从 v0 减速到 0 的过程中，根据动量定理可得 又 化简得 根据能量守恒定律，每个减速器得到热量 每个线圈得到的热量 0E BLv= = + 1.52 RR R R=总 EI R = 总 0 1.5 BLvI R = 4 abF mg ma− = 2 2 08 3 v B La gRm = − 04 0abmgt F t mv− = − 2 2 ab B L vF R = 总 h vt= 0 2 2 3 ( ) 8 mR v gth B L += 2 0 1 1( )4 2Q mv mgh= × + 2 2 0 0 2 2 5 ( )5 5= =6 48 64 m gR v gtQ Q mv B L ++线