天津巿塘沽一中2020届高三下学期3月线上物理试题 Word版含解析

2020年塘沽一中高三毕业班第二次模拟考试
物理
第Ⅰ卷
注意事项：
1.每题选出答案后，用铅笔将答题卡上对应题目的答案标号涂黑。

2.本卷共8题，每题5分，共40分。

一、单项选择题（每小题5分，共25分。

每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的）
1. 下列说法中正确的是
A. α粒子散射实验发现了质子
B. 玻尔理论不仅能解释氢的原子光谱，也能解释氦的原子光谱
C. 热核反应的燃料是氢的同位素，裂变反应的燃料是铀
D. 中子与质子结合成氘核的过程中需要吸收能量
【答案】C
【解析】
试题分析：卢瑟福通过α粒子散射实验否定了汤姆生的枣糕模型，从而提出了原子核式结构模型，质子的发现是卢瑟福通过α粒子轰击氮核而发现质子，选项A错．波尔理论把原子能级量子化，目的是解释原子辐射的线状谱，但是波尔理论只能很好的解释氢原子的线状谱，在解释氦的原子光谱和其他原子光谱时并不能完全吻合，选项B错．热核反应主要是氘核氚核在高温高压下发生的聚变反应，氘核和氚核都是氢的同位素，裂变主要是铀核裂变，选项C 对．中子和质子结合成氘核是聚变反应，该过程释放能量，选项D错．
考点：原子原子核
2.如图所示，三条绳子的一端都系在细直杆顶端，另一端都固定在水平地面上，将杆竖直紧压在地面上，若三条绳长度不同，下列说法正确的有（）
A. 三条绳中张力都相等
B. 杆对地面的压力大于自身重力
C. 绳子对杆的拉力在水平方向的合力为零
D. 绳子拉力的合力与杆的重力是一对平衡力
【答案】BC
【解析】
试题分析：由于三力长度不同，故说明三力与竖直方向的夹角不相同，由于杆保持静止，故在水平方向三力水平分力的合力应为零，故三力的大小不可能相等；A错、C对；由于三力在竖直方向有分力，杆在竖直方向合力为零，故杆对地面的压力大于重力，B对；由于杆受绳的拉力、重力及支持力；故绳拉在竖直方向分力与重力的合力等于支持力；故D错．
考点：共点力的平衡条件及应用．
3.在人类太空征服史中，让人类遗憾的是“太空加油站”的缺乏。

当通信卫星轨道校正能源耗尽的时候，它的生命就走到了尽头，有很多成了太空垃圾。

如今“轨道康复者”是救助此类卫星的新型太空航天器，图甲是“轨道康复者”航天器在给太空中“垃圾”卫星补充能源，可简化为图乙所示的模型，让“轨道康复者”N对已偏离原来正常工作轨道的卫星M进行校正，则（）
A. “轨道康复者”N从图乙所示轨道上加速，与卫星M对接补充能源后开动M上的小发动机向前喷气，能校正卫星M到较低的轨道运行
B. 让M降低到N所在轨道上，补充能源后再开启卫星M上小发动机校正
C. 在图乙中M的动能一定小于N的动能
D. 在图乙中，M、N和地球球心三者不可能处在同一直线上
【答案】A
【解析】
【详解】A．开动M上的小发动机向前喷气，可使卫星M减速，速度减小，所需的向心力减小，卫星M做向心运动，则能校正卫星M到较低的轨道运行，故A正确；
B．让M降低到N所在轨道上，补充能源后再开启卫星M上的小发动机，可使卫星M减速，速度减小，所需的向心力减小，卫星M做向心力运动，则卫星M会在更低的轨道运动，故B
错误；
C ．由于不知道M 、N 的质量，所以无法比较两者的动能，故C 错误；
D ．由
22Mm G
m r r
ω= 可得 3GM r
ω= 可知
N 的角速度比M 的大，所以M 、N 和地球球心三者可能处在同一直线上，故D 错误。

故选A 。

4.如图所示,三条平行等间距的虚线表示电场中的三个等势面,电势值分别为10V 、20V 、30V,实线是一带电粒子(不计重力)在该区域内的运动轨迹,a 、b 、c 是轨迹上的三个点,下列说法正确的是( )
A. 粒子在三点所受的电场力不相等
B. 粒子在三点的电势能大小关系为E pc <E pa <E pb
C. 粒子必先过a,再到b,然后到c
D. 粒子在三点所具有的动能大小关系为E kb >E ka >E kc
【答案】B
【解析】
【分析】
首先要根据三条表示等势面的虚线等距离判断出电场是匀强电场，所以带电粒子在电场中各点的电场力是相同的；因带电粒子的运动轨迹是抛物线，所以两种运动方式都有可能；根据abc 三点的位置关系以及带电粒子的电势能与动能之间的互化，可判断出经过a 、b 、c 三点时的动能和电势能的大小关系；
【详解】A 、图中表示电场中三个等势面平行且等间距，相邻等势面间的电势差相等，由此可
判断电场是匀强电场，所以带电粒子在电场中各点受到的电场力相等，故A 错误； C 、根据电场线与等势面垂直，且由电势高的等势面指向电势低的等势面，可知电场的方向向上，带电粒子受到向下的电场力作用，粒子无论是依次沿a 、b 、c 运动，还是依次沿c 、b 、a 运动，都会得到如图的轨迹，所以不能确定带电粒子的运动方向，故C 错误；
BD 、由上分析知，粒子带负电，带电粒子在电场中运动时，存在电势能与动能之间的相互转化，b 点的电势最低，由p E q ϕ=知，带电粒子在b 点时的电势能最大，在c 点的电势能最小，由能量守恒定律知粒子在c 点的动能最大，在b 点的动能最小，即有：kb ka kc E E E <<，pc pa pb E E E <<，故B 正确，D 错误；
故选B ．
【点睛】关键是对等势面的理解，等势面就是电场中电势相等的各点构成的面．
5.如图所示为一种质谱仪的示意图，该质谱仪由速度选择器、静电分析器和磁分析器组成．若速度选择器中电场强度大小为1E ，磁感应强度大小为1B 、方向垂直纸面向里，静电分析器通
道中心线为14
圆弧，圆弧的半径(OP )为R ，通道内有均匀辐射的电场，在中心线处的电场强度大小为E ，磁分析器中有范围足够大的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B 、方向垂直于纸面向外．一带电粒子以速度v 沿直线经过速度选择器后沿中心线通过静电分析器，由P 点垂直边界进入磁分析器，最终打到胶片上的Q 点，不计粒子重力．下列说法正确的是
A. 速度选择器的极板1P 的电势板比极板2P 的高
B. 粒子的速度11
B v E = C. 粒子的比荷为212
1E ERB
D. P Q 、两点间的距离为21212ERB E B
【答案】AC
【解析】
【分析】
根据粒子在静电分析器中的受力方向判断粒子的电性；根据粒子在速度选择器中的受力情况判断极板的电势高低；根据粒子在速度选择器中做直线运动求解粒子的速度；根据粒子在静电分析其中的圆周运动求解粒子的比荷；根据粒子在磁场中做匀速圆周运动求解半径，可求解PQ 距离.
【详解】A ．粒子在静电分析器内沿中心线方向运动，说明粒子带正电荷，在速度选择器中由左手定则可判断出粒子受到的洛伦兹力向上，粒子受到的电场力向下，故速度选择器的极板P 1的电势比极板P 2的高，选项A 正确；
B ．由qvB 1＝qE 1可知，粒子的速度11
E v B = ，选项B 错误； C ．由11E v B = 和2v qE m R
= 可得，粒子的比荷为211E q m ERB =，选项C 正确； D ．粒子在磁分析器中做圆周运动，PQ 为轨迹圆的直径，故P 、Q 两点间的距离1122ERB mv PQ qB E B
==，选项D 错误。

故选A C 。

二、不定项选择题（每小题5分，共15分。

每小题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的。

全部选对的得5分，选对但不全的得3分，选错或不答的得0分） 6.以下说法正确的是（ ）
A. 已知阿伏加德罗常数、气体摩尔质量和密度，可算出该气体分子的直径
B. 物质是晶体还是非晶体，比较可靠的办法是从各向异性或各向同性来判断
C. 随着分子间距离的增大，分子间的引力和斥力都减小，斥力减小得快，但合力表现仍可能为斥力
D. 能量耗散从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性
【答案】CD
【解析】
【详解】A．摩尔体积
M V
ρ
=，气体分子所占空间
A
V
V
N
=，所以可以求得分子间的平均距离，故A错误；
B．因多晶体也具有各向同性，故晶体和非晶体一般从熔点来判断，故B错误；
C．当分子间距离小于r0时，随着分子间距离的增大，分子间的引力和斥力都减小，斥力减小得快，合力表现为斥力，故C正确；
D．根据热力学定律可知，宏观自然过程自发进行是有其方向性，能量耗散就是从能量的角度反映了这种方向性，故D正确。

故选CD。

7.如图所示，线圈ABCD匝数n＝10，面积S＝0.4 m2，边界MN(与线圈的AB边重合)右侧存在磁感应强度B＝
2
π
T的匀强磁场，若线圈从图示位置开始绕AB边以ω＝10π rad/s的角速度匀速转动.则以下说法正确的是()
A. 线圈产生的是正弦交流电
B. 线圈在转动过程中产生的最大感应电动势为80 V
C. 线圈转动
1
60
s时瞬时感应电动势为3V
D. 线圈产生的感应电动势的有效值为40 V
【答案】BD
【解析】
【详解】A．线圈有界磁场中将产生正弦半波脉动电流，故A错误；
B．电动势最大值E=nBSω=80V，故B正确；
C ．线圈转动160s 、转过角度6π，瞬时感应电动势为e= nBSωsin 6π=40V ，C 项错误；
D ．在一个周期时间内，只有半个周期产生感应电动势，根据有效值的定义有
22()?()22m T U R RT R R =，可得电动势有效值U=2
m U =40V ，故D 正确； 8.两列在同一介质中的简谐横波沿相反方向传播，某时刻两列波相遇，如图所示，其中实线波的频率为2.50Hz ，图示时刻平衡位置x ＝3m 处的质点正在向上振动。

则下列说法正确的是（ ）
A. 实线波沿x 轴正方向传播，虚线波沿x 轴负方向传播
B. 两列波在相遇区域发生干涉现象
C. 两列波的波速均为25m/s
D. 从图示时刻起再过0.025s ，平衡位置x ＝1.875m 处的质点将位于y ＝30cm 处
【答案】AD
【解析】
【详解】A ．图示时刻平衡位置x =3m 处的质点正在向上振动，根据波动规律可知，实线波沿x 轴正方向传播，则虚线波沿x 轴负方向传播，故A 正确；
B ．介质决定波速，两列波传播速度大小相同，由图可知，实线波的波长λ1=6m ，虚线波的波长λ2=9m ，由v =λf 可知，实线波和虚线波的频率之比为
f 1：f 2=λ2：λ1=3：2
由于f 1不等于f 2，故两列波在相遇区域不会发生稳定的干涉现象，故B 错误；
C ．实线波的频率为2.50Hz ，波长λ1=6m ，则波速
115m/s v f λ==
故C 错误；
D ．实线波波峰传到平衡位置x ＝1.875m 处的质点所用时间为
1 1.875 1.5s 0.025s 15
t -== 虚线波波峰传到平衡位置x ＝1.875m 处的质点所用时间为
22.25 1.875
s0.025s 15
t
-
==
说明从图示时刻起再过0.025s，平衡位置x＝1.875m处的质点处于波峰位置，由波的叠加可知，平衡位置x＝1.875m处的质点将位于y＝30cm，故D正确。

故选AD。

第Ⅱ卷
9.如图所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律．该装置中的打点计时器所接交流电源频率是50 Hz.
(1)对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是________．
A．精确测量出重物的质量
B．两限位孔在同一竖直线上
C．重物选用质量和密度较大的金属锤
D．释放重物前，重物离打点计时器下端远些
(2)按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所示．纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中O点为纸带上打出的第一个点．
①重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有________．
A．OA、OB和OG的长度
B．OE、DE和EF的长度
C．BD、BF和EG的长度
D．AC、BF和EG的长度
②用刻度尺测得图中AB 的距离是1.76 cm ，FG 的距离是3.71 cm ，则可得当地的重力加速度是________ m/s 2.(计算结果保留三位有效数字)
【答案】 (1). BC (2). BCD (3). 9.75
【解析】
【详解】（1）[1]．因为在实验中比较的是mgh 、212
mv ，的大小关系，故m 可约去，不需要测量重锤的质量，对减小实验误差没有影响，故A 错误．为了减小纸带与限位孔之间的摩擦图甲中两限位孔必须在同一竖直线，这样可以减小纸带与限位孔的摩擦，从而减小实验误差，故B 正确．实验供选择的重物应该相对质量较大、体积较小的物体，这样能减少摩擦阻力的影响，从而减小实验误差，故C 正确．释放重物前，为更有效的利用纸带，重物离打点计时器下端近些，故D 错误，故选BC ．
（2）[2]．当知道 OA 、OB 和OG 的长度时，无法算出任何一点的速度，故A 不符合题意；当知道OE 、DE 和EF 的长度时，利用DE 和EF 的长度可以求出E 点的速度，从求出O 到E 点的动能变化量，知道OE 的长度，可以求出O 到E 重力势能的变化量，可以验证机械能守恒，故B 符合题意；当知道BD 、BF 和EG 的长度时，由BF 和EG 的长度，可以得到D 点和F 点的速度，从而求出D 点到F 点的动能变化量；由BD 、
BF 的长度相减可以得到DF 的长度，知道DF 的长度，可以求出D 点到F 点重力势能的变化量，即可验证机械能守恒，故C 项符合题意；当知道AC 、BF 和EG 的长度时，可以分别求出B 点和F 点的速度，从而求B 到F 点的动能变化量，知道BF 的长度，可以求出B 到F 点重力势能的变化量，可以验证机械能守恒，故D 正确；故选BCD ．
（3）[3]．根据2
h gt ∆=，解得 2223.71 1.76109.75m/s 50.02
g --=⨯=⨯． 【点睛】根据实验原理，结合实验中的注意事项后分析解答；依据这段时间内的平均速度等于中时刻瞬时速度，从而确定动能的变化，再依据重力势能表达式，进而确定其的变化，即
可验证，根据2
h gt ∆=求出重力加速度．
10.小明同学想要设计一个既能测量电源电动势和内阻，又能测量定值电阻阻值的电路． 他用了以下的实验器材中的一部分，设计出了图(a)的电路图：
a ．电流表A 1(量程0.6A ，内阻很小)；电流表A 2(量程300μA ，内阻r A =1000Ω)；
b ．滑动变阻器R(0-20Ω)；
c ，两个定值电阻R 1=1000Ω，R 2=9000Ω；
d ．待测电阻R x ；
e ．待测电源E(电动势约为3V ，内阻约为2Ω)
f ．开关和导线若干
(1)根据实验要求，与电流表A 2串联的定值电阻为___________(填“R 1”或“R 2”)
(2)小明先用该电路测量电源电动势和内阻，将滑动变阻器滑片移至最右端，闭合开关S 1，调节滑动变阻器，分别记录电流表A 1、A 2的读数I 1、I 2，得I 1与I 2的关系如图(b)所示．根据图线可得电源电动势E=___________V ；电源内阻r=___________Ω，(计算结果均保留两位有效数字)
(3)小明再用该电路测量定值电阻R x 的阻值，进行了以下操作：
①闭合开关S 1、S 2，调节滑动变阻器到适当阻值，记录此时电流表A 1示数I a ，电流表A 2示数I b ；
②断开开关S 2，保持滑动变阻器阻值不变，记录此时电流表A 1示数I c ，电流表A 2示数I d ；后断开S 1；
③根据上述数据可知计算定值电阻R x 的表达式为___________．若忽略偶然误差，则用该方法测得的阻值与其真实值相比___________(填“偏大”、“偏小”或“相等”)
【答案】 (1). R2 (2). 3.0 (3). 2.1 (4). ()d b A 2c a I I -r +R I I ⎛⎫ ⎪⎝⎭
(5). 相等 【解析】
【详解】（1）电流表A 2与R 2串联，可改装为量程为
62()30010(10009000)3g A U I r R V V -=+=⨯+=的电压表，故选R 2即可；
（2）由图可知电流表A 2的读数对应的电压值即为电源的电动势，则E =3.0V ；内阻
3.0 1.80
2.1
0.58
U r I ∆-=
=Ω=Ω∆ （3）由题意可知：2()a b A I R I r R =+ ，2()()c x d A I R R I r R +=+；联立解得
2(
-)()d b
x A c a
I I R r R I I =+；由以上分析可知，若考虑电流表A 1内阻的影响，则表达式列成：12()()a A b A I R r I r R +=+ ，12()()c A x d A I r R R I r R ++=+，最后求得的R x 表达式不变，则
用该方法测得的阻值与其真实值相比相等．
11.如图所示，小球b 静止与光滑水平面BC 上的C 点，被长为L 的细线悬挂于O 点，细绳拉直但张力为零．小球a 从光滑曲面轨道上AB 上的B 点由静止释放，沿轨道滑下后，进入水平面BC （不计小球在B 处的能量损失），与小球b 发生正碰，碰后两球粘在一起，在细绳的作 用下在竖直面内做圆周运动且恰好通过最高点．已知小球a 的质景为M ，小球b 的质量为m ．M=5m ．己知当地重力加速度为g 求： （1）小球a 与b 碰后的瞬时速度大小 （2）A 点与水平面BC 间的高度差．
【答案】（15gL 2）3.6L 【解析】
解：（1）两球恰能到达圆周最高点时，重力提供向心力，
由牛顿第二定律得：（m+M ）g=（m+M ）2v L
，
从碰撞后到最高点过程，由动能定理得： ﹣（M+m ）g•2L=
12（M+m ）v 2﹣1
2
（M+m ）v 共2， 解得，两球碰撞后的瞬时速度：v 共5gL ；
（2）设两球碰前a 球速度为v a ，两球碰撞过程动量守恒， 以向右为正方向，由动量守恒定律得：Mv a =（M+m ）v 共， 解得：v a =
6
55
gL ， a 球从A 点下滑到C 点过程中，由机械能守恒定律得： Mgh=
1
2
Mv a 2，解得：h=3.6L ； 12.如图所示，足够长的平行光滑金属导轨MNPQ 相距L 倾斜置于匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向上，断开开关S ．将长也为L 的金属棒ab 在导轨上由静止释放，经时间t ，金属棒的速度大小为v 1，此时闭合开关，最终金属棒以大小为v 2的速度沿导轨匀速运动。

已知金属棒的质量为m ，电阻为r ，其它电阻均不计，重力加速度为g 。

(1)求导轨与水平面夹角α的正弦值及磁场的磁感应强度B 的大小； (2)若金属棒的速度从v 1增至v 2历时△t ，求该过程中流经金属棒的电量． 【答案】(1)1sin v gt α=，1
21 mrv B L v t =；(2)q ＝(v 1t ＋v 1Δt －v 2t 21mv rv t
【解析】
【详解】(1)开关断开时，金属棒在导轨上匀加速下滑，由牛顿第二定律有
sin mg ma α=
由匀变速运动的规律有
1v at =
解得
1
sin v gt
α=
开关闭合后，金属棒在导轨上做变加速运动，最终以v 2匀速，匀速时
sin mg BIL α=
又有
2
BLv I r
=
解得
1
21mrv B L v t
=
(2)在金属棒变加速运动阶段，根据动量定理可得
21sin mg t BIL t mv mv α∆-∆=-
其中
I t q ∆=
联立上式可得
()
2
1121mv q v t v t v t rv t
=+∆- 13.如图所示，xOy 坐标系中，在y <0的区域内分布有沿y 轴正方向的匀强电场，在0<y <y 0的区域内分布有垂直于xOy 平面向里的匀强磁场，一质量为m 、电荷量为＋q 的粒子以初速度v 0
由坐标（0，－y 0）处沿x 轴正方向射入电场。

已知电场强度大小20
2mv E qy =粒子重力不计。

求：
(1)粒子第一次到达x 轴速度的大小和方向；
(2)要使粒子不从y ＝y 0边界射出磁场，求磁感应强度应满足的条件；
(3)要使粒子从电场进入磁场时能通过点P （50y 0，0）（图中未画出），求磁感应强度的大小。

【答案】（102v ，45θ=︒；（2）)
00
21mv B qy >；（3）见解析。

【解析】
【详解】(1)粒子在电场中做类平抛运动，则有
0x v t =，2012
y at =
qE ma =，y v at =
解得
02x y =，0y v v =
进入磁场时的速度
22
002y v v v v =+=
速度与x 轴夹角的正切值
tan 1y v v θ=
=
得
45θ︒=
(2)若粒子刚好不从0y y =边界射出磁场，则有
2
v qvB m r
=
由几何关系知
021+2r y ⎛= ⎝
⎭ 解得
)
00
21mv B qy =
故要使粒子不从0y y =边界射出磁场，应满足磁感应强度
)
00
1mv B qy >
(3)粒子相邻两次从电场进入磁场时，沿x 轴前进的距离
02'4'x x y ∆==
其中初始位置为()02,0y ，由'mv r qB
=
得 ()
024mv B q y x =
-∆
又因为粒子不能射出边界
0y y =
所以
0+1'2r y ⎛⎫< ⎪ ⎪⎝⎭
即
(00'2r y <<
所以有
(0
064y
x y -<∆<
粒子通过P 点，回旋次数
00
502y y n x
-=
∆
则
00484y n y << 即
1215.1n <<
n 为整数，只能取13n =、14n =和15n =，13n =时
132mv B qy =
14n =时
72mv B qy =
15n =时
52mv B qy =。