2020-2021学年北京市石景山区高三一模物理卷(解析版).doc

2020-2021学年北京市石景山区高三一模物理卷（解析版）姓名:_____________ 年级:____________ 学号:______________
题型选择题填空题解答题判断题计算题附加题总分
得分
1. （知识点：共点力的平衡,电功率和焦耳定律,全电路欧姆定律,法拉第电磁感
应定律,磁场对电流的作用）
（16分）如图所示，由粗细均匀、同种金属导线构成的正方形线框abcd放在光滑的水平桌面上，线框边长为L，其中ab段的电阻为R。

在宽度也为L的区域内存在着磁感应强度为B的匀强磁场，磁场的方向竖直向下。

线框在水平拉力的作用下以恒定的速度v通过匀强磁场区域，线框始终与磁场方向垂直且无转动。

求：
（1）在线框的cd边刚进入磁场时，bc边两端的电压Ubc；
（2）为维持线框匀速运动，水平拉力的大小F；
（3）在线框通过磁场的整个过程中，bc边金属导线上产生的热量Qbc。

【答案】
（1）（2）（3）
【解析】
试题分析：（1）cd边进入磁场时产生的感应电动势为
整个回路的电阻 R总=4R
回路中的电流
bc边两端的电压为
（2）为维持线框匀速运动，外力应始终等于安培力，即：F=F安
线框所受安培力为
评卷人得分
水平拉力：
（3）整个线框通过磁场的过程中所经历的时间为
整个过程中bc段金属导线上产生的电热为
考点：本题考查电磁感应规律的综合应用
（18分）下图是汤姆孙用来测定电子比荷（电子的电荷量与质量之比）的实验装置示意图，某实验小组的同学利用此装置进行了如下探索：
①真空管内的阴极K发出的电子经加速后，穿过A’中心的小孔沿中心线OP的方向进入到两块水平正对放置的平行极板M和N间的区域。

当M和N间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心P点处，形成了一个亮点；
②在M和N间加上偏转电压U后，亮点偏离到P1点；
③在M和N之间再加上垂直于纸面向外的匀强磁场，调节磁场的强弱，当磁感应强度的大小为B时，电子在M、N间作匀速直线运动，亮点重新回到P点；
④撤去M和N间的偏转电压U，只保留磁场B，电子在M、N间作匀速圆周运动，亮点偏离到P2点。

若视荧光屏为平面，测得P、P2的距离为y。

已知M和N极板的长度为L1，间距为d，它们的右端到荧光屏中心P点的水平距离为L2，不计电子所受的重力和电子间的相互作用。

（1）求电子在M、N间作匀速直线运动时的速度大小；
（2）写出电子在M、N间作匀速圆周运动的轨迹半径r与L1、L2及y之间的关系式；
（3）若已知电子在M、N间作匀速圆周运动的轨迹半径r，求电子的比荷；
（4）根据该小组同学的探索，请提出估算电子比荷的其他方案及需要测量的物理量。

【答案】
（1）（2）（3）
（4）方案1：若忽略电子从阴极K发出的初速度，分析电子在探索①中O、A之间的加速运动，探索③中的匀速直线运动，可以求出电子的比荷，需测量O、A间的加速电压
方案2：分析电子在探索②、③中的运动，可以求出电子的比荷，需测量P与P1之间的距离
【解析】
（1）电子在极板M、N间电场力与洛伦兹力的作用下沿中心轴线运动，受力平衡，设电子进入极板间的速
度为v，由平衡条件有
两极板间电场强度
解得
（2）极板M、N间仅有匀强磁场时，电子做半径为r的匀速圆周运动，射出磁场后电子做匀速直线运动，如图所示
穿出磁场后在竖直方向上移动的距离
解得
（3）电子在磁场中做匀速圆周运动的半径为r，洛伦兹力提供向心力
解得
（4）方案1：若忽略电子从阴极K发出的初速度，分析电子在探索①中O、A之间的加速运动，探索③中的匀速直线运动，可以求出电子的比荷，需测量O、A间的加速电压
方案2：分析电子在探索②、③中的运动，可以求出电子的比荷，需测量P与P1之间的距离
（只要方案正确即可）
考点：本题考查带电粒子在复合场中的运动
（20分）如图所示，生产车间有两个相互垂直且等高的水平传送带甲和乙，甲的速度为v0。

质量均为m的工件离开甲前与甲的速度相同，并平稳地传到乙上，工件与乙之间的动摩擦因数为μ。

乙的宽度足够大，重力加速度为g。

（1）若乙保持静止，求某工件在乙上滑行的距离；
（2）若乙的速度也为v0，求：
①刚滑上乙时，某工件受到摩擦力的大小和方向；
②某工件在乙上垂直于传送带乙的运动方向滑行的距离；
③某工件在乙上滑行的过程中产生的热量。

（3）若乙的速度为v，试判断某工件在乙上滑行的过程中所受摩擦力是否发生变化，并通过分析和计算说明理由。

【答案】
（1）（2）①f=μmg，②③（3）工件在乙上滑行的过程中所受摩擦力的大小始终为f=μmg，方向不变
【解析】
试题分析：（1）若乙保持静止，根据牛顿第二定律和运动学公式
μmg=ma
解得工件在乙上滑行的距离
（2）①沿甲与乙的运动方向建立坐标系如答图1所示。

刚滑上乙时，工件相对乙运动的速度为，方向如图所示，
工件受到摩擦力的大小为f=μmg
方向如图所示，
②沿x轴方向，根据牛顿运动定律和运动学公式
μmgsinθ=max
解得工件在乙上垂直于乙的运动方向滑行的距离
③ 法一：工件在乙上沿x轴方向的位移为x，沿y轴方向的位移为y
根据牛顿运动定律和运动学公式
ax=μgsinθ，ay=μgcosθ
在x轴方向在y轴方向
工件滑动的时间乙前进的距离
工件相对乙的位移
解得
摩擦生热
解得
法二：以传送带乙为参考系，工件以初速度做匀减速运动，直到相对静止，工件相对传动带乙的位移
摩擦生热
解得
（3）当乙的速度为v时，工件相对乙的速度与y轴方向的夹角为α
工件受到的摩擦力与二者相对速度的方向相反，如答图2所示。

工件在x轴、y轴方向的加速度的大小分别为、，根据牛顿运动定律
，
经过极短的时间，x轴、y轴方向的相对速度大小分别为
，
解得，
表明经过极短的时间，工件相对乙的速度与y轴方向的夹角仍为α，所以摩擦力方向保持不变，故工件在乙上滑行的过程中所受摩擦力的大小始终为f=μmg，方向不变
考点：本题考查运动学、牛顿运动定律和能量守恒的综合应用
在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx约为200Ω，电压表的内阻约为2kΩ，电流表的内阻约为l
试题分析：大电阻用内接法，小电阻用外接法，判断待测电阻与RA、RV的大小，，，待测电阻偏大，所以用内接法，应为图（a）；内接测量值偏大，外接测量值偏小，所以是Rx1大于真实值，Rx2小于真实值。

考点：本题考查伏安法测电阻的两种接法
某同学用如图甲所示的装置通过研究重锤的落体运动来验证机械能守恒定律。

实验所用的电源为学生电源，其频率为50Hz。

已知重力加速度为g=9.8 m/s2。

①在实验所需的物理量中，需要直接测量的是_________________，通过计算得到的是
_________________。

（填写代号）
A．重锤的质量
B．重锤下落的高度
C．重锤底部距水平地面的高度
D．与下落高度对应的重锤的瞬时速度
②在实验得到的纸带中，该同学选用如图乙所示的起点O与相邻点之间距离约为2mm的点迹清晰的纸带来验证机械能守恒定律。

图中A、B、C、D.E、F为六个相邻的原始点。

根据图乙中的数据，求得当打点计时
器打下B点时重锤的速度vB=______m/s，计算出对应的=______ m2/s2，ghB=_______m2/s2。

若在实验误差允许的范围内，上述物理量之间的关系满足_______________，即可验证机械能守恒定律。

（计算结果保留三位有效数字）
③该同学继续根据纸带算出各点的速度v，量出下落的距离h，并以为纵轴、以h为横轴画出图象，下图中正确的是
【答案】
1.85m/s，1.71 m2/s2 ，1.74m2/s2 ，=
【解析】
试题分析：cm，m/s， m2/s2=1.71
m2/s2。

m2/s2=1.74 m2/s2，在误差允许范围内，满足=，即可验证机械能守恒定律。

考点：本题考查验证机械能守恒定律
如图所示，直线OO′与上下表面平行的玻璃砖垂直且与其上表面交于N点。

a、b为两束不同频率的单色光，以45°的入射角射到玻璃砖的上表面，入射点A、B到N点的距离相等，经折射后两束光相交于图中的P点。

下列说法正确的是
A．在真空中，a光的传播速度小于b光的传播速度
B．在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度
C．同时增大入射角(始终小于90°)，则a光在下表面先发生全反射
D．对同一双缝干涉装置，a光的干涉条纹比b光的干涉条纹宽
【答案】
D
【解析】
试题分析：在真空中光的传播速度都相等，A错；折射率为入射角的正弦与折射角正弦的比值，由图可知a 的折射角大于b的折射角，na<nb，又n=，所以va>vb,B错；C为临界角，则，应是b
光先发生全反射，C错；,因为，所以，又，所以a光干涉条纹比b光的
干涉条纹宽，D正确。

考点：本题考查对光的折射和全反射的理解
简谐横波某时刻的波形如图所示，P为介质中的一个质点，波沿x轴的正方向传播。

下列说法正确的是
A．质点P此时刻的速度沿x轴的正方向
B．质点P此时刻的加速度沿x轴的正方向
C．再过半个周期时，质点P的位移为负值
D．经过一个周期，质点P通过的路程为2a
【答案】
C
【解析】
试题分析：波沿 x 轴正方向传播，速度沿y 轴正方向，加速度指向平衡位置，AB错误；再过半个周期时，质点 P 的位移位于x轴下方向，则一定为负值，C正确；经过一个周期时，质点 P 通过的路程刚好为4 a，D错误。

考点：本题考查波的传播规律
如图所示，一轻质弹簧沿竖直方向放置在水平地面上，其下端固定，当弹簧的长度为原长时，其上端位于O 点。

现有一小球从O点由静止释放，将弹簧压缩至最低点（弹簧始终处于弹性限度内）。

在此过程中，关于小球的加速度a随下降位移x的变化关系，下图中正确的是
【答案】
【解析】
试题分析：小球受竖直向下的重力和竖直向上的弹力，下降位移x为弹簧的形变量，设弹簧劲度系数为k,
根据牛顿第二定律，可得，为一次函数，简谐运动，A正确；B、C、D错误。

考点：本题考查竖直方向的简谐运动
平直公路上有一台固定的超声波测速仪，汽车向测速仪做直线运动。

当两者相距355m时，测速仪发出超声波，同时汽车由于紧急情况刹车，当测速仪接收到反射回来的超声波信号时，汽车恰好停止，此时测速仪与汽车相距335m，已知超声波的声速为340m/s。

汽车刹车的加速度大小为
A．20m/s2B．10m/s2C．5m/s2D．无法确定
【答案】
B
【解析】
试题分析：设汽车的加速度为a，运动的时间为t，匀减速运动直到静止可以看成初速度为零的匀加速直线运动，则有x=at2=(355-335)m=20m，超声波来回的时间为t，则单程的时间为t，根据x′=a（）2，
得x′=5m，知超声波追上汽车的位移x=(5+335)m=340m，所以t==1s，t=2s。

所以汽车的加速度大小为10m/s2。

故B正确，A、C、D错误。

考点：本题考查匀变速直线运动和追及相遇问题
理论上已经证明：电荷均匀分布的球壳在壳内产生的电场为零。

现有一半径为R、电荷均匀分布的实心球体，O为球心，以O为原点建立坐标轴Ox，如右图所示。

关于该带电小球产生的电场E随x的变化关系，下图中正确的是
【答案】
B
【解析】
试题分析：可把整个球体分为一个个半径逐渐增大的球壳，每个球壳内部电荷量与球壳半径成正比。

设球体带电量Q，球体带电密度，半径为x的球体带电量。

根据点电荷
电场强度公式，整个球体内部电场强度。

与x成正比。

在球体外部，根据点电荷电场强度公式，电场强度与x的二次方成反比。

所以从带电球体的球心开始，沿着半径（x）方向场强的分布图大致是B图。

A、C、D错。

考点：本题考查带电体电场强度的分布特点
普朗克在1900年将“能量子”引入物理学，开创了物理学的新纪元。

在下列宏观概念中，具有“量子化”特征的是
A．人的个数B．物体所受的重力
C．物体的动能D．物体的长度
【答案】
A
【解析】
试题分析：在经典物理学中，对体系物理量变化的最小值没有限制，它们可以任意连续变化，如重力、动能、长度等， B、C、D错；但在量子力学中，物理量只能以确定的大小一份一份地进行变化，具体有多大要随体系所处的状态而定。

这种物理量只能采取某些分离数值的特征叫作量子化。

A正确。

考点：本题考查量子论与经典物理学的区别
下列说法正确的是
A．布朗运动是指液体分子的无规则运动
B．物体的内能是物体内所有分子动能和分子势能的总和
C．温度升高，物体内每个分子的动能一定增大
D．温度高的物体内能一定大
【答案】
B
【解析】
试题分析：布朗运动是“小颗粒”的无规则运动，其间接反映了液体分子的无规则运动，A错；B是内能的定义，正确；温度是平均动能大小的标志，温度升高物体的平均动能增大，单个分子的动能不一定增大，C 错；内能大小在宏观上取决于物质的量、温度和体积，温度高只能说明物体内能的平均动能大，D错。

考点：本题考查对分子无规则运动和物体内能理解
两颗人造卫星绕地球做匀速圆周运动，对轨道半径较大的卫星，下列说法正确的是
A．线速度一定大B．角速度一定大
C．周期一定大D．动能一定大
【答案】
C
【解析】
试题分析：卫星绕地球做匀速圆周运动，向心力由万有引力提供，，可
知轨道半径较大的卫星线速度小，角速度小，周期大，由公式知动能小，A、B、D错，C正
确。

考点：本题考查万有引力定律及其基本应用
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