2020年天津市宁河区芦台四中高考物理模拟试卷(四)(有答案解析)

2020年天津市宁河区芦台四中高考物理模拟试卷（四）
一、单选题（本大题共5小题，共25.0分）
1.下列说法正确的是
A. 一切自然过程总是沿着分子热运动无序性增加的方向进行
B. 外界对物体做功，物体的内能必定增加
C. 第二类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律
D. 热量不能由低温物体传递到高温物体
2.下列说法正确是
A. 衰变所释放的电子是原子核内的质子转变为中子时产生的
B. 汤姆生通过粒子散射实验，提出了原子核的概念，建立了原子核式结构模型
C. 一个处于能级的氢原子向低能级跃迁时，能辐射6种不同频率的光子
D. 衰变为要经过4次衰变和2次衰变
3.工厂在生产纺织品、纸张等绝缘材料时为了实时监控其厚度，通常
要在生产流水线上设置如图所示传感器。

其中A、B为平行板电容
器的上、下两个极板，上下位置均固定，且分别接在恒压直流电源
的两极上电源电压小于材料的击穿电压。

当流水线上通过的产
品厚度减小时，下列说法正确的是
A. A、B平行板电容器的电容增大
B. A、B两板上的电荷量变大
C. 有电流从a向b流过灵敏电流计
D. A、B两板间的电场强度变大
4.如图所示，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，在磁感应强度
为B的匀强磁场中绕轴以角速度匀速转动，外电路电阻为R，当
线圈由图示位置转过的过程中，下列判断正确的是
A. 电压表的读数为
B. 通过电阻R的电荷量为
C. 电阻R所产生的焦耳热为
D. 当线圈由图示位置转过时的电流为
5.如图甲所示，质量为4kg的物体在水平推力作用下开始运动，推力F的大小随位移x变化的情
况如图乙所示，物体与地面间的动摩擦因数为，g取，则
A. 物体先做加速运动，推力撤去后才开始做减速运动
B. 运动过程中推力做的功为200J
C. 物体在运动过程中的加速度先变小后不变
D. 因推力是变力，无法确定推力做的功
二、多选题（本大题共3小题，共15.0分）
6.2019年5月17日，我国成功发射第45颗北斗导航卫星，该卫星属于地球静止轨道卫星同步
卫星。

该卫星
A. 入轨后运行过程中不可能经过北京正上方
B. 入轨后的运行速度大于第一宇宙速度
C. 发射速度大于第二宇宙速度
D. 入轨后的向心加速度小于地球表面的重力加速度
7.有一列沿x轴传播的简谐橫波，从某时刻开始，介质中位置在处的质点a和在处
的质点b的振动图线分别如图1图2所示。

则下列说法正确的是
A. 质点a的振动方程为
B. 质点a处在波谷时，质点b一定处在平衡位置且向y轴正方向振动
C. 若波的传播速度为，则这列波沿x轴正方向传播
D. 若波沿x轴正方向传播，这列波的最大传播速度为
8.图甲是光电效应的实验装置图，图乙是光电流与加在阴极K和阳极A上的电压的关系图象，下
列说法正确的是
A. 由图线、可知在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大
B. 由图线、、可知对某种确定的金属来说，其遏止电压只由入射光的频率决定
C. 只要增大电压，光电流就会一直增大
D. 不论哪种颜色的入射光，只要光足够强，就能发生光电效应
三、实验题（本大题共2小题，共12.0分）
9.图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图
实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线______每次让小球从同一位置由静止释放，是为了使每次小球平抛的______相同．
图乙是正确实验取得的数据，其中O为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度为______取
在“研究平抛物体运动”的实验中，如果小球每次从斜槽滚下的初始位置不同，则下列说法中正确的是______
A.小球平抛的初速度相同
B.小球每次做不同的抛物线运动
C.小球在空中运动的时间均相同
D.小球通过相同的水平位移所用时间相同．
10.兴趣小组为了测量某电阻的阻值约为，实验室可供选择的器材有：
电流表量程，内阻约
电流表量程，内阻约为
电流表量程，内阻很大
电流表量程，内阻很大
电源电动势约为3V，内阻约为
定值电阻，允许最大电流
滑动变阻器
单刀单掷开关S一个
导线若干
根据以上器材设计电路，要求尽可能减小测量误差，测量时电表的读数大于其量程的一半，而且调节滑动变阻器能使电流表读数有明显变化。

电流表应选______，电压表应选______。

填写器材符号
请在答题纸的方框内画出测量电阻的实验电路图，并在电路图中标注所用元件对应的符号。

若电压表示数为U，电流表示数为I，则待测电阻的表达式为______。

四、计算题（本大题共3小题，共48.0分）
11.如图所示，水平地面上有两个静止的物块A和B，A、B的质量分别为，，
它们与地面间的动摩擦因数均为现对物块A施加一大小，水平向右的瞬时冲量使物块A获得一个初速度，后与物块B发生弹性碰撞，且碰撞时间很短，A、B两物块均可视为质点，重力加速度。

求A与B碰撞前瞬间，A的速度大小；
若物块B的正前方20m处有一危险区域，请通过计算判断碰撞后AB是否会到达危险区域。

12.如图所示，足够长的U形导体框架的宽度，电阻忽略不计，其所在平面与水平面成
角，磁感应强度的匀强磁场方向垂直于导体框平面，一根质量，有效电阻的导体棒MN垂直跨放在U形框架上，导体棒与框架间的动摩擦因数，导体棒由静止开始沿框架下滑到刚开始匀速运动，通过导体棒截面的电量共为求：
导体棒匀速运动的速度；
导体棒从开始下滑到刚开始匀速运动这一过程中，导体棒的电阻产生的焦耳热．cos ，
13.在电子技术中，科研人员经常通过在适当的区域施加磁场或电场束控制带电粒子的运动。

如图
所示，位于M板处的粒子源不断产生质量为m、电荷量为q的粒子，粒子经小孔不断飘入电压为U的加速电场，其初速度可视为零；然后经过小孔射出后沿x轴方向从坐标原点O垂直于磁场方向进入x轴上方含x轴正半轴的有界匀强磁场控制区，磁场的磁感应强度为粒子发生偏转后离丌磁场竖直向下打在水平放置的荧光屏上，已知N板到y轴、荧光屏到x轴的距离均为L，不考虑粒子重力及粒子间的相互作用。

求粒子在磁场中运动半径的大小；
求粒子从N板射出到打在荧光屏上所需的时间；
实际上加速电压的大小会在范围内微小变化，粒子以不同的速度进入磁场控制区域，均能发生偏转竖直打在荧光屏下，求有界磁场区域的最小面积S。

-------- 答案与解析 --------
1.答案：A
解析：解：A、自然界的宏观热过程都具有方向性，在任何一个自然过程中，一个孤立系统的总熵会不断增加，即一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增大的方向进行，故A正确。

B、改变物体内能的方式有热传递和做功，外界对物体做功，但热传递不明确，物体的内能不一定增加，故B错误。

C、第二类永动机不可能制成，是因为违背了热力学第二定律，但并不违背能量守恒定律，故C错误。

D、根据热力学第二定律，热量可以自发地从高温物体传递给低温物体，也可以从低温物体传递给高温物体，但必须借助外界的帮助，故D错误。

故选：A。

根据熵增加原理来解析；物体的内能的改变要同时考虑热传递和做功；第二类永动机违反了热力学第二定律；热量可以从低温物体传递给高温物体，但必然会引起其它的一些变化。

本题考查了热力学第二定律、物体的内能等知识点。

我们要深入理解热力学第二定律，并注意：是否违反热力学第二定律的关键是看是否引起其它变化。

2.答案：D
解析：解：A、衰变的实质是原子核内部的中子转化为一个质子和一个电子，电子从原子核内喷射出来，故A错误；
B、卢瑟福通过粒子散射实验，提出了原子核的概念，建立了原子核式结构模型，故B错误；
C、一个处于能级的氢原子向较低能级跃迁，最多能辐射种不同频率的光子，故C错误；
D、经过4次衰变和2次衰变后，则质量数减小16，而质子减小6，因此衰变为，故D正确。

故选：D。

衰变所释放的电子是从原子核内释放出的电子；知道核式结构模型是由卢瑟福提出的；注意一个氢原子发生跃迁时只能放出3种不同频率的光子，注意一个和一群的区别；注意在核反应中质量数和电荷数守恒。

本题考查的知识点较多，对应原子的核式结构模型及半衰期的知识要重点掌握，特别注意C选项中一群和一个的区别。

3.答案：C
解析：解：A、根据可知当产品厚度减小，导致减小时，电容器的电容C减小，故A错
误；
BC、根据可知极板带电量Q减小，有放电电流从a向b流过，故B错误，C正确；
D、因两板之间的电势差不变，板间距不变，所以两板间电场强度为不变，故D错误。

故选：C。

根据电容的决定式分析电容的变化，从而明确电量的变化，确定电流方向；再依据电容器两端电势差不变，板间距不变，则由电场强度可知，场强的变化。

本题考查了电容的定义式、匀强电场中场强与电势差的关系等，要注意明确由于电容器与电源相连，因此电容器两端的电势差不变。

4.答案：B
解析：【解答】
A、线圈在磁场中转动，产生的电动势的最大值为，电动势的有效值为，电压表测量电路的外电压，所以电压表的读数为，所以A错误；
B、由，，得到，电量，故B正确；
C、电阻R产生的热量所以C错误；
D、当线圈由图示位置转过时电动势的瞬时值为，所以电流为
，所以D错误。

故选：B。

【分析】
根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律和电流的定义式求解电荷量。

从图示位置磁通量为，转过磁通量为，；交流电压表测量有效值，由电动势的最大值、欧姆定律和有效值与最大值之间的关系求解电压的有效值；外力做的功等于电路中产生的热量，根据焦耳定律求解热量，I为有效值。

对于交变电流，求解热量、电功和电功率用有效值，而求解电量要用平均值。

5.答案：B
解析：解：A、物体开始运动，物体受地面摩擦力为滑动摩擦，其大小为
，当推力F小于f时物体就开始做减速运动了，故A错误；
B、推力F是随位移x变化的一个变力，根据图象的面积含义可以知道推力做的功即为图象的面积，则，故B正确；
C、根据牛顿第二定律可知，物体的加速度为当时，随着F的减小物体的加速度
逐渐减小，当后，物体将做减速运动，其加速度随着F的减小而增大，故C错误；
D、因为知道推力F随位移x的变化图象，可以根据图象的面积计算出推力做的功，故D错误。

故选：B。

计算出摩擦力大小，然后根据牛顿第二定律可以判断出物体的加速度随推力的变化情况；因为推力是变力，但是可以根据图象的面积含义计算出推力所做的功。

本题的关键是要知道图象与坐标轴所围图形的面积表示推力做功的多少。

6.答案：AD
解析：解：A、地球静止轨道卫星即同步卫星，同步卫星只能在赤道上空，不能经过北京正上方，故A正确；
B、第一宇宙速度是卫星的最小发射速度，最大的运行速度，所有卫星的运行速度都不大于第一宇宙速度，故B错误；
C、第二宇宙速度是卫星脱离地球的最小发射速度，同步卫星没有脱离地球的束缚，故同步卫星的发射速度要大于第一宇宙速度，小于第二宇宙速度，故C错误；
D、向心加速度由万有引力产生，故，而地球表面的重力加速度为：，故向心加
速度小于地球表面的重力加速度，故D正确。

故选：AD。

地球静止轨道卫星即同步卫星，只能在赤道上空的一定高度；第一宇宙速度是卫星最小的发射速度，是卫星绕地球最大的运行速度；第二宇宙速度是脱离速度，卫星的轨道半径越大，其发射速度越大；根据万有引力提供向心力，通过轨道半径比较向心加速度大小。

此题考查了人造卫星的相关规律，解决本题的关键是理解第一宇宙速度的物理意义，明确不同轨道
对应不同的发射速度。

7.答案：BC
解析：解：A、由图1知，质点的振动周期为：，振幅为：，
，故A错误；
B、根据图象知质点a处在波谷时，质点b一定处在平衡位置且向y轴正方向振动，故B正确；
D、若波沿x轴正方向传播，质点ab间距，1，2，3，，则有：，
1，2，3，
当时波长最大为8m，此时波速最大为，故D错误；
C、若波的传播速度为，，即满足C项公式，故这列波沿x轴正方
向传播，故C正确。

故选：BC。

由图1知质点振动的周期和初相，写出质点a的振动方程；
由图可知两质点a、b的位置关系；
假设波沿x轴正方向传播，根据质点a、b的间距与波长关系求出波长的表达式，求出最大波长和最大波速；
本题关键要把握两个质点振动图象的联系，能根据振动图象读出质点的振动周期，根据两质点的间
距与波长关系求解可能的波长表达式；
8.答案：AB
解析：解：A、由图线、可知在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大，故A正确。

B、根据光电效应方程知，，可知入射光频率越大，最大初动能越大，遏止电压越大，可知对于确定的金属，遏止电压与入射光的频率有关，故B正确。

C、增大电压，当电压增大到一定值，电流达到饱和电流，不再增大，故C错误。

D、发生光电效应的条件是入射光的频率大于截止频率，与入射光的强度无关，故D错误。

故选：AB。

发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，与入射光的强度无关，入射光的强度影
响单位时间内发出光电子的数目。

根据光电效应方程得出最大遏止电压与入射光的频率的关系。

解决本题的关键知道光电效应的条件，以及知道影响光电子最大初动能的因素，注意遏止电压与入
射光的频率有关，与光的强度无关。

9.答案：保持水平；初速度；；。

解析：解：为了保证小球的初速度水平，斜槽末端应切线水平，为了保证小球的初速度相等，每次让小球从同一位置由静止释放．
根据得，，则初速度．
在“研究平抛物体运动”的实验中，如果小球每次从斜槽滚下的初始位置不同，则小球平抛运动的初速度不同，抛物线的轨迹不同，故A错误，B正确．
平抛运动的时间与初速度无关，由高度决定，可知小球在空中运动的时间相同，由于初速度不同，
则相同水平位移所用的时间不同，故C正确，D错误．
故选：BC．
故答案为：保持水平，初速度，，．
为了保证小球的初速度水平，斜槽末端需水平，每次让小球从同一位置由静止释放，保证初速度相同．
根据下降的高度求出平抛运动的时间，结合水平位移和时间求出初速度．
小球从斜槽不同的位置滚下，初速度不同，根据高度比较运动的时间，抓住初速度不同，结合水平位移的关系比较相同水平位移的时间．
解决本题的关键知道实验的原理以及注意事项，知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式灵活求解．
10.答案：
解析：解：电源电动势为3V，则电压表选；通过待测电阻的最大电流约为：
，选量程为3A的电流表读数误差太大；
可以把定值电阻与待测电阻串联，此时电路最大电流约为：，
电流表应选择。

为方便实验操作，滑动变阻器应选：。

定值电阻与待测电阻串联的总阻值约为，远大于滑动变阻器最大阻值，为测多组实验数据，滑动变阻器应采用分压接法；
由题意可知，电压表内阻远大于待测电阻阻值，电流表可以采用外接法，电路图如图所示：
由欧姆定律可知，待测电阻阻值：；
故答案为：；；电路图如图所示；。

根据电路最大电流选择电流表，根据电源电动势选择电压表，为方便实验操作应选择最大阻值减小的滑动变阻器。

根据题意确定滑动变阻器与电流表的接法，然后作出电路。

根据实验电路与实验步骤，应用欧姆定律求出待测电阻阻值的表达式。

本题考查了实验器材的选择、设计实验电路图、求电阻表达式，要掌握实验器材的选择原则，根据实验原理与实验器材确定滑动变阻器与电流表接法是正确设计实验电路的关键。

11.答案：解：设A与B碰撞前瞬间，A的速度大小为。

对A从施加瞬时冲量与B碰撞前的过程，由动量定理得
解得
与B碰撞过程机械能守恒，动量守恒，取向右为正方向，则有。

解得，
碰撞后两个物体滑行的加速度大小均为：。

由运动学公式可知
即碰撞后A不会到达危险区域，B会到达危险区域。

答：与B碰撞前瞬间，A的速度大小是；
碰撞后A不会到达危险区域，B会到达危险区域。

解析：根据动量定理求出物块A与B碰撞前瞬间的速度。

再根据弹性碰撞的规律：动量守恒定律和机械能守恒定律，求出碰后两个物体的速度。

由运动学公式分析AB是否会到达危险区域。

解决本题时，要细化物理过程，把握每个过程的物理规律。

要知道涉及力在时间上的效果优先考虑动量定理。

12.答案：解：由安培力，，，则
导体棒匀速下滑时，由力平衡得：
代入得：
代入数据解得：
设导体棒由静止开始沿框架下滑到刚开始匀速运动下滑的距离为S，
通过导体棒截面的电量，
又，，
联立以上三式得：
得：
根据能量守恒定律，得：
得：
解析：本题是电磁感应与力学的综合题，涉及到电路、磁场、电磁感应和力学多方面知识，其中安培力的分析和计算，以及感应电量的推导是两个关键．这类题型是高考的热点．导体棒匀速运动下滑时，受到重力、支持力、滑动摩擦力、安培力而平衡，推导出安培力与速度关系式，由平衡条件求出速度．
根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律推出电量与距离的关系，由电量求出导体棒下滑的距离S，再根据能量守恒求解热量．
13.答案：解：粒子在加速电场中加速，根据动能定理有，
粒子进入磁场，洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律有，
解得；
粒子射入到坐标原点的时间，
粒子在磁场中运动的时间为，
离开磁场到达荧光屏的时间为，
所以粒子运动的总时间为；
粒子在在加速电场中加速有，
速率最小值为。

速率的最大值为，
粒子进入磁场后做轨迹为四分之三的圆周运动，根据得，
最大速率对应的半径为，
最小的速率对应的半径为，
如图，
两圆弧之间的阴影部分即为所加磁场的区域的最小面积，根据几何知识有。

答：粒子在磁场中运动半径的大小为；
粒子从N板射出到打在荧光屏上所需的时间为；
有界磁场区域的最小面积S为。

解析：根据动能定理求解粒子在电场中加速获得的速度，根据洛伦兹力提供向心力求解运动半径；
根据运动学知识分别求解粒子射入到坐标原点、粒子在磁场中运动以及离开磁场到达荧光屏的时间，相加即可；
找到电场中的最小电压和最大电压，根据定理求解最大d速度和最小速度，再结合洛伦兹力提供向心力求解最大和最小的半径，作出运动轨迹，根据几何知识求解最小的面积大小。

解决该题的关键是掌握粒子在各段的运动情况，尤其是在磁场中的运动情况，能根据题意求解粒子做圆周运动的最大和最小半径。