北京市高三物理下学期三模试卷(含解析)

2016-2017学年北京下学期高三三模理综物理试题
一、单选题：共8题
1．一定质量的理想气体在升温过程中
A.分子平均势能减小
B.每个分子速率都增大
C.分子平均动能增大
D.分子间作用力先增大后减小
2．下列叙述中符合史实的是
A.玻尔理论很好地解释了氢原子的光谱
B.汤姆孙发现电子，表明原子具有核式结构
C.卢瑟福根据α粒子散射实验的现象，提出了原子的能级假设
D.贝克勒尔发现了天然放射现象，并提出了原子的核式结构
3．如图，a是一束由两种不同频率的可见光组成的复色光，射向三棱镜，折射后分为两束b 和c，则下列说法正确的是
A.玻璃对c光的折射率比对b光的折射率大
B.c光在玻璃中的传播速度比b光在玻璃中的传播速度大
C.b光在真空中的波长比c光在真空中的波长大
D.若b、c两种单色光由玻璃射向空气时发生全反射，b光的临界角大于c光的临界角
4．小行星绕恒星运动，恒星均匀地向四周辐射能量，质量缓慢减小，可认为小行星在绕恒星运动一周的过程中近似做圆周运动。

则经过足够长的时间后，小行星运动的
A.半径变大
B.速率变大
C.角速度变大
D.加速度变大
5．一简谐横波沿x轴正向传播，图1是t=0时刻的波形图，图2是介质中某点的振动图象，则该质点的x坐标值合理的是
A.0.5m
B.1.5m
C.2.5m
D.3.5m
6．静止在地面上的物体在竖直向上的恒力作用下向上运动，在某一高度瞬间撤去恒力，若不计空气阻力，在整个上升过程中，物体机械能随时间变化关系是
7．如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与一质量为m、套在粗糙竖直固定杆A处的圆环相连，弹簧水平且处于原长。

圆环从A处由静止开始下滑，经过B处的速度最大，到达C
处的速度为零，AC=h，此为过程Ⅰ；若圆环在C处获得一竖直向上的速度v，则恰好能回到A处，此为过程Ⅱ。

已知弹簧始终在弹性范围内，重力加速度为g，则圆环
A.过程Ⅰ中，加速度一直减小
B.Ⅱ过程中，克服摩擦力做的功为mv2
C.在C处，弹簧的弹性势能为mv2–mgh
D.过程Ⅰ、过程Ⅱ中克服摩擦力做功相同
8．英国物理学家麦克斯韦认为,磁场变化时会在空间激发感生电场。

如图所示,一个半径为r的绝缘细圆环水平放置,环内存在竖直向上的匀强磁场B,环上套一带电荷量为+q的小球。

已知磁感应强度B随时间均匀增加,其变化率为k,若小球在环上运动一周,则感生电场对小球的作用力所做功的大小是
A.0
B.r2qk
C.2πr2qk
D.πr2qk
二、实验题：共1题
9．(1)图1为示波器面板，用该示波器观察频率为900Hz的正弦电压信号。

把该信号接入示波器Y输入。

①当屏幕上出现如图2所示的波形时，为将波形调至屏幕中央，并且正弦波的正负半周不超出屏幕的范围，应调节钮和钮；(填旋钮前数字)
②如需要屏幕上正好出现一个完整的正弦波形，现将“扫描范围”旋钮置于“×1k”位置，然后还应调节钮，得到稳定波形。

(填旋钮前数字)
(2)在验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m=200g的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图所示。

O为纸带下落的起始点，A、B、C为纸带上选取的三个连续点。

已知打点计时器每隔T=0.02s打一个点，当地的重力加速度为g=9.80m/s2，那么：
①计算B点瞬时速度时，甲同学用，乙同学用。

其中所选择方法正确的
是________(填“甲”或“乙”)同学。

(S OB与S AC分别表示纸带上O、B和A、C两点之间的距离)
②同学丙想根据纸带上的测量数据进一步计算重物和纸带下落过程中所受的阻力，为此他计算出纸带下落的加速度为_________m/s2(保留三位有效数字)，从而计算出阻力
f=_________N。

③若同学丁不慎将上述纸带从OA之间扯断，他仅利用A点之后的纸带能否实现验证机械能守恒定律的目的？_________。

(填“能”或“不能”)
(3)如图所示的装置，可用于探究恒力做功与速度变化的关系。

水平轨道上安装两个光电门，小车上固定有力传感器和挡光板，细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮挂上砝码盘。

实验首先保持轨道水平，通过调整砝码盘里砝码的质量让小车做匀速运动以平衡摩擦力，再
进行后面的操作，并在实验中获得以下测量数据：小车、力传感器和挡光板的总质量M，平衡摩擦力时砝码和砝码盘的总质量m0，挡光板的宽度d，光电门1和2的中心距离s。

①实验需用螺旋测微器测量挡光板的宽度d，如图所示，d＝________mm。

②某次实验过程：力传感器的读数为F，小车通过光电门1和2的挡光时间分别为t1、t2(小车通过光电门2后，砝码盘才落地)，砝码盘和砝码的质量为m，已知重力加速度为g，则对该小车，实验要验证的表达式是_________。

A. B.
C. D.
三、计算题：共3题
10．如图所示，半径R= 0.1m的竖直半圆形光滑轨道bc与水平面ab相切。

质量m= 0.1kg 的小滑块B放在半圆形轨道末端的b点，另一质量也为m= 0.1kg的小滑块A以v0= 2m/s
的水平初速度向B滑行，滑过s= 1m的距离，与B相碰，碰撞时间极短，碰后A、B粘在一起运动。

已知木块A与水平面之间的动摩擦因数μ= 0.2。

A、B均可视为质点。

(g= 10m/s²)。

求：
(1)A与B碰撞前瞬间的速度大小v A；
(2)碰后瞬间，A、B共同的速度大小v；
(3)在半圆形轨道的最高点c，轨道所受的作用力N。

11．如图所示，顶角θ=45°的金属导轨MON固定在水平面内，导轨处在方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场中。

一根与ON垂直的导体棒在水平外力作用下以恒定速度v0沿导轨MON 向右滑动，导体棒的质量为m，导轨与导体棒单位长度的电阻均为r，导体棒与导轨接触点为a和b，导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触。

t=0时，导体棒位于顶角O处，求：
(1)t时刻流过导体棒的电流强度I和电流方向。

(2)导体棒作匀速直线运动时水平外力F的表达式。

(3)导体棒在0～t时间内产生的焦耳热Q。

12．物理中存在“通量”这个物理量，“通量”的定义要用到高等数学知识。

在高中阶段，对“通量”的定义采用的是简单化处理方法并辅以形象化物理模型进行理解。

(1)“磁通量”就是一种常见的“通量”。

在高中阶段我们是这样来定义“磁通量”的：设在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S，我们把B与S
的乘积叫做穿过这个面积的磁通量(图1)，简称磁通。

用字母表示，则=BS。

磁通量可以形象地理解为穿过某一面积的磁感线条数的多少。

如图2所示，空间存在水平向右的匀强
磁场，磁感应强度大小为B。

一个面积为S的矩形线圈与竖直面间的夹角为θ，试求穿过该矩形线圈的磁通量。

(2) “电通量”也是一种常见的“通量”。

在定义“电通量”时只需要把“磁通量”中的磁感应强度B替换为电场强度E即可。

请同学们充分运用类比的方法解决以下问题。

已知静电力常量为k。

a．如图3所示，空间存在正点电荷Q，以点电荷为球心作半径为R的球面，试求通过该球面的电通量。

b．上述情况映射的是静电场中“高斯定理”，“高斯定理”可以从库仑定律出发得到严格证明。

“高斯定理”可表述为：通过静电场中任一闭合曲面的电通量等于闭合曲面内所含电
荷量Q与的乘积，即,其中k为静电力常量。

试根据“高斯定理”证明：一个半径为R的均匀带电球体(或球壳)在外部产生的电场，与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同，球外各点的电场强度也是，式中r是球心到该点的距离，Q为整个球体所带的电荷量。

答案部分
1.C
【解析】本题考查温度与分子平均动能的关系,意在考查考生对热力学概念的理解能力和分析判断能力。

温度是分子平均动能的宏观标志,即气体温度升高,分子平均动能增大,但并不是每个分子的速率都增大,B项错,C项正确;理想气体分子间作用力和分子势能可忽略不计,AD项错。

2.A
【解析】本题主要考查了物理学史等知识点，意在考查考生的记忆能力。

玻尔理论利用能级规律很好地解释了氢原子的光谱，选项A正确；汤姆孙发现了电子，提出了原子具有西瓜模型结构，选项B错误；卢瑟福根据α粒子散射实验的现象，提出了原子具有核式结构模型，选项C错误；贝克勒尔发现了天然放射现象，是卢瑟福提出了核式结构模型，选项D错误。

综上本题选A。

3.B
【解析】本题主要考查了光的折射、光的全反射、光速、折射率、频率、波长、临界角、光的解散等知识点，意在考查考生的理解和应用能力。

由图可知，c光的偏折角小于b光的偏折角，所以玻璃对c光的折射率比对b光的折射率小，选项A错误；根据n=可知，c光在玻璃中的传播速度比b光在玻璃中的传播速度大，选项B正确；根据光的色散规律可知，b光的频率大于c光的频率，根据波速公式v=fλ可知b 光在真空中的波长比c光在真空中的波长小，选项C错误；根据公式可知若b、c两
种单色光由玻璃射向空气时发生全反射，b光的临界角小于c光的临界角，选项D错误。

综上本题选B。

4.A
【解析】恒星均匀地向四周辐射能量，质量缓慢减小，其与小行星之间的万有引力减小，小行星运动的半径增大，速率减小，角速度减小，加速度减小，选项A正确，B、C、D 错误。

5.C
【解析】本题主要考查了波的图象、振动图象、质点振动与波传播方向间的关系等知识点，意在考查考生的理解和应用能力。

因为图1是在t=0时刻的波形图，所以在图2中t=0时刻，质点在-0.15m处且向y轴负方向运动，根据质点振动方向与波传播方向间的关系可知该质点在x坐标值中合理的是
x=2.5m，选项C正确，ABD错误。

综上本题选C。

6.C
【解析】本题主要考查了功能关系、恒力做功、机械能守恒定律等知识点，意在考查考生的理解和应用能力。

根据功能关系可知，物体受到的恒力做的功等于物体机械能的增量，所以物体机械能的增量ΔE k=Fh=，所以物体机械能的增量与时间的平方成正比，当撤去恒力后，物体的机械能守恒，选项C正确，ABD错误。

综上本题选C。

7.D
【解析】本题主要考查了动能定理、弹力做功、弹性势能、重力做功、摩擦力做功等知识点，意在考查考生的理解和应用能力。

对圆环受力分析可知，如图所示：
圆环刚开始下滑时，圆环受到的合力向下，下滑过程中，设弹簧原长为L，弹簧弹力与竖直方向的夹角为θ，则弹簧弹力F=Kl(，竖直方向根据牛顿第二定律可得：
mg-F cosθ-μF N=ma，水平方向有：F sin=F N，联立三个方程可知，圆环下滑过程中受到的
合力先减小后增大，圆环的加速度先减小后增大，选项A错误；在过程中1和2中，圆环在每相同位置时受到的滑动摩擦力大小相等，所以在这两个过程中克服摩擦力做的功相等，选项D正确；在过程1中，根据动能定理可得：W G-W f-W弹=0，解得：W f=W G-W弹，在过程中2中，
根据动能定理可得：-W G+W弹-W f=-，联立解得：W f=，E P弹=W弹=mgh-，选项BC 错误。

综上本题选D。

8.D
【解析】本题考查电磁感应规律及能量守恒定律的应用,意在考查考生对感应电场的理解。

变化的磁场产生的感生电动势为E=πr2=kπr2,小球在环上运动一周感生电场对其所做的功W=qE=qkπr2,D项正确,A、B、C项错误。

【备注】【易错点拨】本题易错误地认为小球转动一周后感生电场对小球所做的功为零,而错选A,本题将圆环等效成闭合回路,回路中的感应电动势根据法拉第电磁感应定律求出,带电小球相当于回路中的运动电荷。

9.(1)①6.8 ②12(扫描微调旋钮)
(2)①乙②9.50 0.06 ③能
(3)5.50mm C
【解析】本题主要考查了示波器的使用、验证机械能守恒定律实验、探究恒力做功与速度变化的关系实验、功的计算、动能及其变化的计算、牛顿第二定律、匀变速直线运动公式及其应用等知识点，意在考查考生的理解和应用能力。

(1)①首先应使图象向下移动，所以应调节6钮，使图象不超出屏幕，应调节8钮；
②使屏幕正好出现一个完整的正弦波形，最后应调节扫描微调钮，即调节12钮；
(2)①计算B点的瞬时速度时，应利用平均速度公式计算，所以乙同学方法正确；
②根据公式ΔS=aT2可得：ΔS=(0.2323-0.1920)-(0.1920-0.1555)，解得a=9.50m/s2，根据牛顿第二定律可得mg-f=ma，解得f=0.06N；
③在A点之后，选出两点，分别计算出打下这两点的时的物体的瞬时速度，再测量出这两点间的距离h，根据物体这两点间下落时的重力势能的减小量和打下这两点时的动能增量的关系，即可验证机械能是否守恒；
(3)①由图可得挡光板的宽度d=5mm+0.05×10=5.50mm；
②小车受到的合力为(F-m0g)，合力做的功W=(F-m0g)s，小车通过光电门时的动能增量
ΔE K=，所以要验证的关系式是。

10.(1)(2)(3) 8N
【解析】本题主要考查了匀变速直线运动及其公式、牛顿第二定律、动量守恒定律、动能定理等知识点，意在考查考生的理解和应用能力。

(1)滑块做匀减速直线运动，加速度大小：，
解得：
(2)碰撞过程中满足动量守恒：
解得：
(3)由b运动到c的过程中，根据动能定理，设c点的速度为v C，
解得：
根据受力分析：
解得N=8N
11.(1)b→a(2)(3)
【解析】本题主要考查了法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、安培力、电功和电功率等知识点，意在考查考生的理解和应用能力。

(1)0到t时间内，导体棒的位移：x＝v0t
t时刻，导体棒的长度：l＝x
导体棒的电动势：E＝Blv0
回路总电阻：R＝(2x＋x)r
电流强度：
电流方向：b→a
(2)因为导体棒匀速运动，所以导体棒受到的拉力大小等于导体棒受到的安培力大小，即
(3)t时刻导体的电功率：P＝I2R＝
∵P∝t∴Q＝t＝
12.(1)(2)a b.见解析
【解析】本题主要考查了磁通量、点电荷的电场强度、高斯定理等知识点，意在考查考生的理解和应用能力。

(1)
(2)a. 根据点电荷的场强公式，求得球面上各处的电场强度大小为，
由于球面上各处电场强度方向都与球面垂直，故通过球面的电通量为
b. 证明：过距离球心距离r的点作一球面，根据对称性可知该球面上各点场强大小相等，方向处处球面垂直。

设该点的电场强度为E，通过该球面的电通量为，则
由高斯定理知，所以
有，化简得，这就是球心处的点电荷Q在r处产生的场强，证明完毕。