2019年北京朝阳区高三物理考前保温练习(一)试题及答案

12019届朝阳区高三物理考前保温练习（一）13．表示放射性元素碘131（13153I ）β衰变的方程是A ．131127453512I Sb He →+B ．131131053541I Xe e -→+C ．131130053531I I n →+D ．131130153521I Te H→+14．关于分子动理论，下列说法正确的是A ．扩散现象说明物质分子在做永不停息的无规则运动B ．压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力是由于气体分子间存在斥力的缘故C ．两个分子间距离减小时，分子间的引力减小，斥力增大D ．如果两个系统处于热平衡状态，则它们的内能一定相同 15．下列四种现象中与光的干涉有关的是A ．雨后空中出现彩虹B ．肥皂泡的表面呈现彩色C ．一束白光通过三棱镜后形成彩色光带D ．一束白光通过很窄的单缝后在光屏上形成彩色光带16．一简谐机械波沿x 轴正方向传播，周期为T ，波长为λ。

若在x =0处质点的振动图像如右图所示，则该波在t =T /2时刻的波形曲线为17．冰壶运动深受观众喜爱，图1为2014年2月第22届索契冬奥会上中国队员投掷冰壶的镜头。

在某次投掷中，冰壶甲运动一段时间后与对方静止的冰壶乙发生正碰，如图2。

若两冰壶质量相等，则碰后两冰壶最终停止的位置，可能是图3中的哪幅图218．在静止点电荷产生的电场中有一个带正电的粒子，仅在电场力的作用下做初速度为零的直线运动，取该直线为x 轴，起始点O 为坐标原点，其电势能E p 随位移x 变化的关系如图所示，x 1、x 2为粒子运动路径上的两点，在这两点，粒子的电势能分别为E p1和E p2A ．粒子的运动方向与电场方向相反B ．x 1点的电场强度小于x 2点的电场强度C ．x 1点的电势比x 2点的电势低D ．粒子从x 1点运动到x 2点的过程中，电场力做功为E p1−E p219．如图所示为“跳环实验”的实验装置，将一个带较长铁芯的线圈L 、开关S 和直流电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈L 上，且使铁芯穿过套环，闭合开关S 的瞬间，套环立刻沿铁芯竖直跳起一定高度，待电路稳定又落下来。

某同学由此实验受到启发，设想在此实验的基础上进行改进，使套环跳起后不落下来，悬在线圈正上方，成为一个“磁悬浮环”，下列哪种方案可能实现他的设想A ．增大直流电源的电压B ．选用匝数更多的线圈C ．把直流电源换成交流电源D ．选用质量较小的金属套环ABCD图1图2x320．地表风速的大小对我们的生产生活有着很大的影响，所以我们经常会在铁路沿线、码头、建筑、索道、气象站、养殖场等处看到风速仪，它们能够实时进行数据收集并智能传送，其基本结构如图甲所示。

光源发出的光经光纤传输，被探测器接收。

在风力作用下，风杯绕转轴以正比于风速（v 风）的速率（v 杯）旋转，其关系为v 风=kv 杯。

风杯旋转会通过齿轮带动下面的凸轮圆盘旋转，当圆盘上的凸轮经过透镜系统时光被挡住。

已知风杯与转轴距离为r ，风杯每转动n 圈，带动凸轮圆盘转动一圈。

计算机对探测器接收到的光强变化情况进行分析，就能得到风速的大小。

在t ∆时间内探测器接收到的光强随时间变化的关系如图乙所示。

下列说法正确的是A ．光纤材料内芯的折射率小于外套的折射率B ．风杯旋转的角速度小于凸轮圆盘的角速度C ．在t ∆时间内，风速逐渐增大D ．在t ∆时间内，风的平均速率为8nrkt π∆21．（18分）（1）某同学要描绘一个标有“3V 0.8W”小灯泡的伏安特性曲线，已选用的器材除导线、开关外，还有： 电池组（电动势为4.5V ，内阻约1Ω)；电流表（量程为0～0.6A ，内阻约为1Ω)；图甲图乙图14电压表（量程为0～3 V ，内阻约为3kΩ)； 滑动变阻器R 1（最大阻值20Ω，额定电流1A ）① 该同学连接的电路如图1所示，其中应该去掉的连线是_________（选填相应的字母）。

②闭合开关前，滑动变阻器的滑片应该置于最________端（选填“左”或“右”）。

③为了进一步研究分压电路中接入滑动变阻器对输出电压的影响，某实验小组分别用总阻值较小的滑动变阻器R 1或总阻值较大的滑动变阻器R 2实验，绘制了电压示数U 随滑片移动距离x 变化的关系图像，其中正确的是__________。

（2）某实验小组利用如图2所示的实验装置验证牛顿第二定律，小车上有一固定的盒子，盒子内盛有沙子。

①现有打点计时器、纸带、带滑轮的长木板、垫块、小车和盒子、沙和沙桶、刻度尺。

除以上器材外，还需要的实验器材有______（多选）。

A ．秒表B ．天平(附砝码)C ．低压交流电源D ．低压直流电源②实验中，为了平衡摩擦力和其它阻力，下述操作正确的是________。

A ．将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节沙桶和桶里的沙子的质量，使小车在沙桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动B ．将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去沙桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动图2C．将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及沙桶，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动③该实验小组为了验证“质量不变的情况下，加速度与合外力成正比”，他们从盒子中取出一些沙子，装入沙桶中，称量并记录沙桶的总重力mg，将该力视为合外力F，从打下的纸带中计算得出对应的加速度a。

多次改变合外力F的大小，每次都会得到一个相应的加速度a。

该实验小组经过分析认为：取小车（包括盛沙的盒及盒内的沙）和沙桶为系统，系统的总质量不变。

他们以合外力F为横轴，以加速度a为纵轴，画出a-F图像，图像是一条过原点的直线。

则a-F图像斜率的物理意义是_________________。

在实验中，________（选填“需要”或“不需要”）满足悬挂的沙桶总质量一定要远远小于小车（包括盛沙的盒及盒内的沙）的总质量，理由是_________________________。

22．（16分）如图所示是一种质谱仪的原理图，离子源(在狭缝S1上方，图中未画出)产生的带电粒子经狭缝S1与S2之间的电场加速后，进入P1和P2两板间相互垂直的匀强电场和匀强磁场区域。

沿直线通过狭缝S3垂直进入另一匀强磁场区域，在洛伦兹力的作用下带电粒子打Array到底片上并被接收、形成一细条纹。

若从离子源产生的粒子初速度为零、电荷量为+q、质量为m，S1与S2之间的加速电压为U1，P1和P2两金属板间距离为d，匀强磁场的磁感应强度为B1，测出照相底片上的条纹到狭缝S3的距离L. 求：（1）粒子经加速电场加速后的速度v1（2）P1和P2之间匀强电场的电压U2（3）经S3垂直进入的匀强磁场的磁感应强度B25623．（18分）北京时间2019年4月10日晚9时许，全球多地天文学家同步公布首张黑洞真容。

（1）已知M87星系黑洞的质量为401.0510kg M =⨯，万有引力常量为1122610N m /kg G -=⨯⋅，取距黑洞无穷远处为零势能面，引力势能表达式为p GMmE r=-。

a ．某探测器质量为m ，以速度v 于距离黑洞中心为R 处发射，此时恰能脱离黑洞引力场，求R 的表达式；b ．施瓦西半径（即视界半径）指光子在某天体引力作用下的逃逸半径，黑洞的施瓦西半径往往大于其内部天体的半径。

已知光速为8310m/sc =⨯，请根据R 的表达式直接写出M87星系黑洞的施瓦西半径R s 的表达式，并计算出R s 的值。

（2）根据海森堡不确定原理，真空中的任意位置均有概率发生一对正粒子与反粒子的创生，这对粒子被称为虚粒子对，虚粒子对会在极短时间内相撞湮灭而“归还”能量，宏观上该区域没有能量变化。

M87星系黑洞假设在黑洞视界表面的虚粒子对均为正反光子，若光子能量为E，当E>E0时，反光子会落入视界，而光子会逃逸，产生霍金辐射。

已知在黑洞视界表面单位面积单位时间上发生光子创生的次数为n，发生创生的光子的频率为从ν1到ν2的任意频率，且每种频率的光子发生创生的几率均等。

已知普朗克常量h，hν1<E0<hν2。

a．请定性地画出光子的能量E随频率ν变化的图像；b．求M87星系黑洞的霍金辐射功率P的表达式（用题中给出的物理量E0、h、M、n、ν1、ν2、c、G表示）。

24．（20分）（1）为了测量列车运行的速度和加速度大小，可采用如图1所示的装置，它由一块安装在列车车头底7部的强磁体和埋设在地面的一组线圈及电流测量记录仪组成（测量记录仪未画出）。

当列车经过线圈上方时，线圈中产生的电流被记录下来，就能求出列车的速度和加速度。

如图2所示为铁轨和列车的俯视图，假设磁体端部磁感应强度B，且全部集中在端面范围内，与端面垂直，磁体沿铁轨方向的宽度与线圈宽度相同，线圈的匝数为N，垂直于铁轨方向长为l，不计自身电阻，电流测量记录仪的电阻为R。

图1图2a．列车经过某一位置时，若记录下来的电流为i，求此时列车的速度大小；b．假设列车做的是匀加速直线运动，先后经过线圈Ⅰ和线圈Ⅱ时，记录的电流分别为i1和i2，线圈之间的距离为s，求列车在这两个线圈之间的加速度的大小。

（2）有一种“电磁力小火车”玩具，其工作原理：一节干电池与两块扁圆柱状钕铁硼强磁铁（磁铁的厚度很小，可以忽略不计）紧密相连，充当“小火车”，将它放置于粗细均匀的裸铜导线(表面没有绝缘层)绕成的螺线管内部（各环的铜导线之间互不相碰，且两块强磁铁与铜导线接触良好）；若电池的“+”“-”极与两块磁铁的“N”“S”极排布如图3所示时，由于左端磁铁受排斥力，右端磁铁受吸引力，则干电池与磁铁组成的“小火车”就会按照图示的“运动方向”运动起来。

已知：干电池的轴向总长度为d，电池电动势为E，电池内阻为r，长度为d的螺线管线圈与磁铁的等效总电阻为R，沿轴向的单位长度的螺线管线圈的匝数为n，螺线管线圈的半径为r0；以干电池的中点为坐标原点O，沿干电池的轴向建立x坐标，由两块强磁铁形成的磁场在螺线管线圈处沿径向的分量B随空间x的分布如4图所示。

a．“小火车”启动瞬间（速度为零），干电池所在的螺线管线圈回路中形成的电流I0的大小和小火车所受的电磁力F0的大小；b．“小火车”启动后，经过一段时间的加速运动后，速度趋于稳定，大小为v，求稳定时，螺线管线圈中产生的反电动势E反的大小和电流I的大小。

89图3 图42019届朝阳区高三物理考前保温练习（一）参考答案21．（18分）（1）①b （2分）②左（2分）③B（3分）（2）①BC（3分）②B（2分）③系统的总质量(小车、盒子及盒内沙子、沙桶以及桶内沙子质量之和)的倒数（2分）不需要（2分）因为实验的研究对象是整个系统，系统受到的合外力就等于mg（2分）22．（16分）解：（1）带电粒子在S1和S2两极板间加速，根据动能定理有：1011 211102qU mv =- （2分） 加速后的速度1v =（2分） （2）带电粒子在P 1和P 2两金属板间运动时，电场力与洛伦兹力平衡：211U q qv B d= （3分） 则21U B =（3分） （3）带电粒子在磁场中运动，做匀速圆周运动，据牛顿第二定律有2112v qv B m R =2L R = （3分） 得：2B =（3分）23．（18分）解：（1）a ．根据机械能守恒定律：12可得：………（6分）b ．同理可得：，故………（4分）（2）a.（2分）b ．设时间内，视界表面发生的总创生次数为，视界表面积为，逃逸频率内的光子平均能量为，能发生霍金辐射的创生比率为η，则：)(12021202ννννννη--=--=h E h h E 又因为，故所以………（6分）24.（20分）解：（1）以列车为参考系，线圈相对于磁铁的磁场反向运动，产生感应电动势，继而产生电流a. E =NBlv ；i =E R；所以NBl iR v =………（4分） b. 由（1）a 可知，v 1=i 1R NBl ，v 2=i 2R NBlv 22-v 12=2as ；所以()222212222i i R a N B l s -=………（4分）（2）a. 启动时，“小火车”速度为013根据全电路欧姆定律I 0=E R +r； F 0'=BI 0nx 2p r 0其中012B x Bx S B d -==图象的面积所以F 0'=p nEB 0dr 0r +R根据牛顿第三定律F 0=F 0'=p nEB 0dr 0r +R ………（6分） b. r R E E I +-=反00022E BI nx r v nr vBx ππ==反由a 可知，012B x Bx S B d -==图象的面积；代入00E nr vB d π=反 所以r R d vB nr E I +-=00π………（6分）。