北京理工大附中2018年5月三模物理试题 含答案 精品

13．医院有一种先进的检测技术——彩超，就是向病人体内发射频率已精确掌握的超声波，超声波经血液反射后被专用仪器接收，测出反射波的频率变化，就可知道血液的流速。

这一技术主要利用了下列哪一个物理学原理（ ）
A ．波的干涉
B ．多普勒效应
C ．波的叠加
D ． 波的衍射
14．用分子热运动的观点解释以下现象正确的是（ ）
A ．一定质量的气体，如果保持气体的温度不变，体积越小，压强越小
B ．一定质量的气体，如果保持气体的温度不变，体积越小，压强越大
C ．一定质量的气体，如果保持气体的体积不变，温度越低，压强越大
D ．一定质量的气体，只要温度升高，压强就一定增大
15．在处理某些物理问题时,人们常常采取建立理想化模型的方法进行研究。

运用理想化模型的方法，可以使我们充分发挥理性思维中的抽象和想象的力量，分离事物的本质特性和非本质特性及影响事物的主要因素和次要因素，便于认识事物的本质特征和规律。

以下选项都属于物理理想化模型的是（ ）
A. ①单摆 ②光线 ③质点 ④理想变压器
B. ①匀强电场 ②电阻箱 ③系统 ④点电荷
C. ①光滑平面 ②机械波 ③点电荷 ④匀强磁场
D. ①轻质弹簧 ②天平 ③点光源 ④电场线
16．如图所示为氢原子的能级图，用某种频率的光照射大量处于基态
的氢原子，受到激发后的氢原子只辐射出三种不同频率的光a 、b 、c ，频率νa ＞νb ＞νc ，让这三种光照射逸出功为10.2eV 的某金属表面，则（ ）
A. 照射氢原子的光子能量为12.09 eV
B. 从n =3跃迁到n =2辐射出的光频率为νb
C. 逸出的光电子的最大初动能为1.51 eV
D. 光a 、b 、c 均能使该金属发生光电效应
17．如图1所示，物体A 以速度v 0做平抛运动，落地时水平方向的位移和竖直方向的位移均为L ，图1中的虚线是A 做平抛运动的轨迹。

图2中的曲线是一光滑轨道，轨道的形状与图1中的虚线相同。

让物体B 从轨道顶端无初速下滑，B 下滑过程中没有脱离轨道。

物体A 、B 都可以看作质点。

重力加速度为g 。

则下列说法正确的是（ ）
A ．A 、
B 两物体落地时的速度方向不同 B ．A 、B 两物体落地时的速度大小相等
C ．物体B 落地时水平方向的速度大小为
5
2gL
D ．物体B 落地时重力的瞬时功率为gL
mg 2
18. 央视《是真的吗》节目做了如下实验：用裸露的铜导线绕制成一根无限长螺旋管，将螺旋
图1 图2
-13.6 -3.4 -1.51 -0.85 -0.54 0 E /eV
1 2 3
4 5
∞
n
管放在水平桌面上，用一节干电池和两磁铁制成一个“小车”，两磁铁的同名磁极粘在电池的正、负两极上，只要将这辆小车推入螺旋管中，小车就会加速运动起来，如图所示。

关于小车的运动，以下说法正确的是：（ ）
A.将小车上某一磁铁改为S 极与电池粘连，小车仍能加速运动，
B.将小车上两磁铁均改为S 极与电池粘连，小车的加速度方向不发生改变
C. 图中小车加速度方向向右 D, 图中小车加速度方向向左
19．如图a 所示是卡文迪许扭秤实验（实验Ⅰ）和库伦扭秤实验（实验Ⅱ）的原理图，同学们在仔细观察这两个实验后发现：实验Ⅰ测量的是两组质量为分别为M 和m 的两球之间的引力；实验Ⅱ测量的只有一组点电荷Q 与q 之间的引力，扭秤另外一端小球不带电。

分析两实验的区别，同学们发表了以下观点，正确的是：（ ）
图a 图b
A.甲同学认为：实验Ⅰ需要两组小球而实验Ⅱ只需要一组带电小球的原因是质点间的万有引力很小，而电荷间的静电力很大
B.乙同学认为：实验Ⅰ需要两组小球而实验Ⅱ只需要一组带电小球的原因是实验Ⅰ是在空气中完成的，而实验Ⅱ需要在真空进行
C.丙同学认为：在实验Ⅰ中若只用一组小球进行实验，如图b 所示，则对实验结果并无影响
D.丁同学认为：在实验Ⅱ中无论用两组还是一组带电小球进行实验，对实验结果并无影响，但在实验Ⅰ中若按图b 只用一组小球进行实验，则对实验结果产生较大影响
20．如图为天文学家观测到的旋涡星系的旋转曲线，该曲线在旋涡星系发光区之外并没有按天文学家预想的那样，而是和预想曲线发生了较大偏差，这引起了科学家们极大的兴趣。

我们知道，根据人造卫星运行的速度和高度，就可以测出地球的总质量。

根据地球绕太阳运行的速度和地球与太阳的距离，就可以测出太阳的总质量。

同理，根据某个星系内恒星或气团围绕该星系中心运行的速度和它们与‘星系中心’的距离，天文学家就可以估算出这个星系在该恒星或气团所处范围内物质的质量和分布。

经天文学家计算
实验Ⅰ
实验Ⅱ
M M
m m
Q q
分析得出的结论是：旋涡星系的总质量远大于星系中可见星体质量的总和。

请根据本题所引用的科普材料判断以下说法正确的是（ ）
A ．根据牛顿定律和万有引力定律推导出的旋涡预想曲线应该是图中上面那条曲线
B ．旋涡星系的观测曲线和预想曲线的较大差别说明万有引力定律错了，需要创建新的定律
C ．旋涡星系的旋转曲线中下降的曲线部分意味着星系中很可能包含了更多的不可见的物质
D ．旋涡星系的旋转曲线中平坦的曲线部分意味着星系中很可能包含了更多的不可见的物质
21．（1）某同学用如图所示装置“研究物体的加速度与外力关系”，他将光电门固定在气垫轨道上的某点B 处，调节气垫导轨水平后，用重力为F 的钩码，经绕过滑轮的细线拉滑块，每次滑块从同一位置A 由静止释放，测出遮光条通过光电门的时间t 。

改变钩码个数，重复上述实验。

记录的数据及相关计算如下表。

实验次数 1 2 3 4 5
①为便于分析F 与t 的关系，在坐标纸上作出如图所示的图线，图线为 的关系图象
A.F-t,
B.F-t 2
C.F -
2
1
t ②结合表格中数据及图线特点，算出图线的斜率k = 。

③设AB 间的距离为s ，遮光条的宽度为d ，由图线的斜率可求得滑块的质量为M 为 。

（2）某同学要测量一个量程为0~5m A 的毫安表的内阻。

可供选择的器材有： A ．电源E （动势 3V ，内阻较小） B ．多用电表、C ．电阻箱R 1（999.9Ω）、 D ．滑动变阻器R （最大阻值1×103Ω） E.开关和导线若干
a.该同学先用多用电表的欧姆×100Ω档粗测电阻，指针偏转如图所示，则毫安表的电阻为 。

b.为了更精确的测量毫安表的电阻，该同学设计了如图所示的电路进行实验。

其中多用表应选择（填“欧姆档”、“电压档”、“电流档”）连接后，该同学进行如下操作：
①开关K1和K2均处于断开状态;
②将滑动变阻器R和电阻箱R1调至最大值。

闭合开关K2，调节滑动变阻器R，让毫安表达到满偏，此时多用表示数为X；
③闭合开关K1,调节滑动变阻器R和电阻箱R1，让毫安表达到半偏，此时电阻箱的示数为R0，多用表的示数为Y。

c.根据以上实验数据可知毫安表的内阻为R A= _，由此实验得到的毫安表内阻的测量值__ _(选填“大于”、“小于”、“等于”)真实值。

22．如图所示，两根竖直放置的足够长的光滑平行金属导轨间距l＝0.50m，上端接有阻值R ＝0.80Ω的定值电阻，导轨的电阻可忽略不计。

导轨处于磁感应强度
B=0.40T、方向垂直于金属导轨平面向外的有界匀强磁场中，磁场的Array上边界如图中虚线所示，虚线下方的磁场范围足够大。

一根质量
m=4.0×10-2kg、电阻r＝0.20Ω的金属杆MN，从距磁场上边界h=0.20m
高处，由静止开始沿着金属导轨下落。

已知金属杆下落过程中始终
与两导轨垂直且接触良好，重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力。

（1）求金属杆刚进入磁场时通过电阻R的电流大小；
（2）求金属杆刚进入磁场时的加速度大小；
（3）若金属杆进入磁场区域一段时间后开始做匀速直线运动，则金属杆在匀速下落过程中其所受重力对它做功的功率为多大？
23．国际乒联公布了2018年4月世界最新排名。

凭借卡塔尔赛“双冠王”的成绩，中国新生代领军人物樊振东首度登顶世界第一。

女子方面，中国选手陈梦时隔一个月后重返女子世界排名榜首，捍卫了中国乒乓球的荣誉。

中国多年来都是乒乓球王国，乒乓球运动的群众基础非常好，在互联网上经常看到乒乓球爱好者对着墙壁或乒乓球训练板练球。

邓峰老师就是一位乒乓球爱好者同时也是一位物理迷，他在训练之余，为了研究乒乓球运动的物理规律，建构了以下物理模型。

假定乒乓球的质量为m，当乒乓球与竖直墙壁发生碰撞时将以相对于墙壁的原速率反弹，而墙壁的速度不变。

现在有一个对地速率为v的乒乓球恰要迎面撞击以对地速率为u的向球靠近的竖直墙壁（例如乒乓球训练板，其质量远大于乒乓球的质量），假定球墙碰撞前后的速度方向共线且水平，碰撞作用时间极短。

邓老师对该模型设计了如下几个问题，请考生作答：
（1）与墙壁发生碰撞反弹后的乒乓球的速度大小。

（2）乒乓球与墙壁发生碰撞前后的动能变化量
（3）尝试证明（2）中的结果与墙对乒乓球做的功相等
（注：以上三问，都选地面为参考系，墙球撞击时忽略一切摩擦阻力）
24．根据光的粒子性，光的能量是不连续的，而是一份一份的，每一份叫一个光子，光子具有动量和能量。

已知光在真空中的速度为c，普朗克常量为h。

（1）请根据爱因斯坦质能方程和光子说证明光子动量的表达式为P =
λ
h
，并由此表达式可以说明光具有什么特性？
（2）实验表明：光子与速度不太大的电子碰撞发生散射时，光的波长会变长或者不变，这种现象叫康普顿散射，该过程遵循能量守恒定律和动量守恒定律。

如果电子具有足够大的初速度，以至于在散射过程中有能量从电子转移到光子，则该散射被称为逆康普顿散射，这一现象已被实验证实。

关于上述逆康普顿散射，请定性分析散射光的波长将如何变化？ （3）惯性质量和引力质量是两个不同的物理概念。

万有引力定律公式中的质量称为引力质量，它表示物体产生引力场或变引力作用的本领，一般用天平称得的物体质量就是物体的引力质量。

牛顿第二定律公式中的质量称为惯性质量，它是物体惯性的量度，用惯性秤可以确定物体的惯性质量。

频率为ν的一个光子具有惯性质量，此质量由相对论知识可以推得可由光子的能量确定，请通过本题陈述和所给已知量确定光子的惯性质量m 的表达式。

（4）接第三问，假定光子也有引力质量，量值等于惯性质量。

据相对论等近代物理知识可知：从一颗星球表面发射出的光子，逃离星球引力场时，该光子的引力质量会随着光子的运动而发生变化，光子的能量将不断地减少。

a.试分析该光子的波长将如何变化？
b.若给定万有引力常量G ，星球半径R ，光子的初始频率ν，光子从这颗星球（假定该星球为质量分布均匀的圆球体）表面到达无穷远处的频移（频率变化量值）为ν∆，假定ν∆<<ν,
，此表达式中的r 为光子到星球中心的距离，试求该星球的质量M 。

北京理工大附中三模理科综合物理试题答案：
21． (1) 【答案】① C （2分） ② 1.22×104(1/Ns 2) 或8.2×10-5(N s 2) （3分） ③2s/kd 2（或2ks/d 2 ） （3分）
【答案】450Ω（2分） 电流档（2分） (2Y-X )R 0/X （3分） 等于（3分）
【解析】此测量毫安表内电阻的方案并不是采用的半偏法，由步骤②可知，电流表满偏电流为X ，步骤③中，多用电表电流档显示为Y ，毫安表显示
2
X
，则说明通过电阻箱的电流为2X Y -，则毫安表两端的电压即可求得为R X Y ⋅-)2
(，故毫安表的电阻为2
)2(X R X Y R A ⋅-=
，整理后得到答案
22．解： （16分）（1）金属杆MN 自由下落，设MN 刚进入磁场时的速度为v ，根据机械能守恒定律，有 2
2
1mv mgh =
（2分） 解得 v =gh 2=2.0m/s （1分）
MN 刚进入磁场时产生的感应电动势 E=Blv =0.4×0.5×2V=0.40V （1分） 通过电阻R 的电流大小 I=
r
R E
+=0.40A （2分） （2）MN 刚进入磁场时F 安=BIl =0.4×0.4×0.5N=0.08N （1分）
设MN 刚进入磁场时的加速度大小为a ，根据牛顿第二运动定律，有 mg - F 安=ma （2分） 解得 a=8.0m/s 2 （1分）
（3）根据力的平衡条件可知，MN 在磁场中匀速下落时有 mg=F 安 （1分） 设MN 在磁场中匀速下落时的速度为v m ，则此时的感应电动势E=Blv m ， 感应电流I= Blv m /（R+r ），安培力F 安=B 2l 2v m /（R+r ）（2分） 联立可解得 v m =
2
2)
(l
B r R mg +=10.0 m/s （1分） 在匀速下落过程中重力对金属杆做功的功率P=mgv m =4.0W （2分）
23．（18分）解： （1）已知在球墙碰撞模型（或者乒乓球训练板）中，球撞击墙壁前后速度大小相等，方向相反。

而在本情景中，球相对于墙的速度大小为v +u ，撞击后返回的相对速度也为v +u ，因此，球相对于地面的速度大小为v +2u 。

（4分） （2）乒乓球的动能变化为：
)22
1
-）（21E 22k u v mu mv 2u v m E -E 1k 2k +=+=
=∆（（6分）
（3）假设乒乓球碰墙后的速度方向为正方向，则乒乓球的动量变化为：)2--）（-12u v m v m 2u v m P P P +=+==∆（）（（2分） 假设撞击时间为t ∆，则墙对球的撞击力为：F =
t
v u m t p ∆+=∆∆）
（2（2分） 撞击过程中，小球经过的位移等于墙壁经过的位移。

因此，墙壁对小球做的功为
)（2u v mu Fu ΔW +==t （4分）
可见乒乓球与墙壁发生碰撞前后的动能变化量与墙对乒乓球做的功相等。

24．（20分）解：(1)根据爱因斯坦质能方程和光子说可以得到光子能量E=2mc λ
hc
h ν==
；
光子动量(2)因为在散射过程中有能量从电子转移到光子，则光子的能量增大，因为光子的能量 E =λ
hc
h ν=
，故散射光的波长将会变小。

（4分） (3)根据本题陈述和所给已知量确定光子的惯性质量m 的表达式为2
c h ν
m =
（2分） (4)a ．因为光子能量减小，根据E =λ
hc
h ν=
可知，该光子的波长将会变大。

（2分） b.根据能量守恒定律可知：光子能量的损失量等于星球与光子系统的引力势能的增加量。

假定光子到达无穷远处的频率为ν，，引力质量为m ，
，光子的初始引力质量为m ，则有：
）（，
r
GMm GMm h νh ν，----∞=，可得：r GMm h νh ν-=，。

（1分）
ν∆<<ν意味着光子能量的相对变化量很小，故从第三问可知：2c
h ν
m =
≈，m ，（1分） 继而可做如下推演：
）（）（
，22
rc
GM -1h νr c h νGM h νh ν==-
（1分） 2rc GM -1=νν，；则有：222rc
GM
-rc GM -rc GM -1=∆→=→=ννννννν--，，（1分） 对于从半径为R 的星球表面发射的光子，便有
2
Rc GM
-
=∆ν
ν
（1分），由此可求得 该星球的质量ν
νG Rc M 2
∆-=（1分）
北京理工大附中三模理科综合物理试题答题纸
21．（1）①②③。

（2）a. b. c. ; 。

22．
23．
24．。