2019-2020年高三三模理综物理试题含答案

北京四中2015届理综物理能力测试
本试卷共页，共300分。

考试时长150分钟。

考生务必将答案答在答题卡上，在试卷上作答无效。

以下数据可供解题时参考：
可能用到的相对原子质量：H 1 C 12 O 16 Na 23 S 32 Fe 56 Br 80
2019-2020年高三三模理综物理试题含答案本部分共20题，每小题6分，共120分。

在每小题列出的四个选项中，选
出最符合题目要求的一项。

13．下列说法正确的是()
A．采用物理或化学方法可以有效地改变放射性元素的半衰期
B．由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会放出光子
C．从高空对地面进行遥感摄影是利用紫外线良好的穿透能力
D．原子核所含核子单独存在时的总质量小于该原子核的质量
14．用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得
到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图。

则这两
种光()
A．照射该光电管时a光使其逸出的光电子最大初动能
大
B．从同种玻璃射入空气发生全反射时，b光的临界角大
C．通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距大
D．通过同一玻璃三棱镜时，a光的偏折程度大
15．热现象与大量分子热运动的统计规律有关，1859年麦克斯韦从理论上推导出了气体分子速率的分布规律，后来有许多实验验证了这一规律。

若以横坐标v表示分子速率，纵坐标f(v)表示各速率区间的分子数占总
分子数的百分比。

对某一部分密闭在钢瓶中的理想气体，
在温度T1、T2时的分子速率分布图象如题图所示，下列
分析和判断中正确的是()
A．两种状态下瓶中气体内能相等
B．两种状态下瓶中气体分子平均动能相等
C．两种状态下瓶中气体分子势能相等
D．两种状态下瓶中气体分子单位时间内撞击瓶壁的
总冲量相等
16．在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同
的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变
电动势图象分别如图中曲线a、b所示，则()
A．两次t=0时刻线圈平面与中性面垂直
B．曲线a、b对应的线圈转速之比为2∶3
C．曲线a表示的交变电动势频率为25Hz
D．曲线b表示的交变电动势有效值为10V
17．如图所示，某同学在研究运动的合成时做了下述活动：用左手沿黑板推动直尺竖直向上运动，运动中保持直尺水平，同时，用右手沿直尺向右移动笔尖。

若该同学左手的运动为匀速运动，右手相对于直尺的运动为初速度为零的匀加速运动，则关于笔尖的实际运动，下列说法中正确的是() A．笔尖做匀速直线运动
B．笔尖做匀变速直线运动
C．笔尖做非匀变速曲线运动
D．笔尖的速度方向与水平方向夹角逐渐变小
18．一位质量为m的运动员从下蹲状态向上起跳，经Δt时间，身体伸直并刚好离开地面，速度为v。

在此过程中()
A.地面对他的冲量为mv+mgΔt，地面对他做的功为
B.地面对他的冲量为mv+mgΔt，地面对他做的功为零
C.地面对他的冲量为mv，地面对他做的功为
D.地面对他的冲量为mv-mgΔt，地面对他做的功为零
19．库仑利用“把一个带电金属小球与另一个不带电的完全相同的金属小球接触，前者的电荷量就会与后者平分”的方法，研究得到了电荷间的作用力与电荷量的乘积成正比。

某同学也利用此方法研究电容器的带电量与电压之间的关系，他利用数字电压表快速测量电容器的电压，他得到了如下数据。

则以下说法不正确的
Q q q/2 q/4 q/8 q/16 U（V） 2.98 1.49 0.74 0.36 0.18 B．根据实验数据可以得到电容器的电容与电压成正比
C．根据实验数据可以得到电容器的带电量与电压成正比
D．根据实验数据不能够计算得到该电容器的电容
20．类比是物理学中常用的思想方法。

狄拉克曾经预言，
自然界应该存在只有一个磁极的磁单极子，其周围磁感
线呈均匀辐射状分布，距离它r处的磁感应强度大小为
B=(k为常数)。

磁单极S的磁场分布如图甲所示，它与如图乙所示负点电荷Q
的电场分布相似。

假设磁单极子S和负点电荷Q均固定，有一带电小球分别在S 和Q附近做匀速圆周运动，则关于小球做匀速圆周运动的判断不正确的是
A.若小球带正电，其运动轨迹平面可在S正上方，如图甲所示
B.若小球带正电，其运动轨迹平面可在Q正下方，如图乙所示
C.若小球带负电，其运动轨迹平面可在S正上方，如图甲所示
D.若小球带负电，其运动轨迹平面可在Q正下方，如图乙所示
第二部分（非选择题共180分）
本部分共11小题，共180分
21．（18分）
甲乙两个学习小组分别利用单摆测量重力加速度。

I．甲组同学采用图甲所示的实验装置。

(1)为比较准确地测量出当地重力加速度的数值，除秒表外，在下列器材中，
还应该选用；（用器材前的字母表示）
a．长度接近1m的细绳
b. 长度为30cm左右的细绳
c．直径为1.8cm的塑料球
d．直径为1.8cm的铁球
e．最小刻度为1cm的米尺
f．最小刻度为1mm的米尺
用主尺最小分度为1mm，游
标上有20个分度的卡尺测量金属
球的直径，结果如图1所示，可
以读出此金属球的直径为
___________mm。

(2)该组同学先测出悬点到小
球球心的距离L，然后用秒表测
出单摆完成n次全振动所用的时间t。

请写出重
力加速度的表达式g= 。

（用所
测物理量表示）
在一次实验中，他用秒表记下了单摆振动
50次的时间如图2所示，由图可读出时间为
s。

(3)在测量摆长后，测量周期时，摆球振动
过程中悬点O处摆线的固定出现松动，摆长略
微变长，这将会导致所测重力加速度的数值。

（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）
II．乙组同学在图甲所示装置的基础上再增加一个速度传感器，如图乙所示。

将摆球拉开一小角度使其做简谐运动，速度传感器记录了摆球
振动过程中速度随时间变化的关系，如图丙所示的v-t图
线。

(4)由图丙可知，该单摆的周期T= s；
(5)更换摆线长度后，多次测量，根据实验数据，利用
计算机作出T2-L（周期平方-摆长）图线，并根据图线拟
合得到方程T2＝4.04L＋0.035。

由此可以得出当地的重力加速度g＝____ m/s2。

(取π2＝9.86，结果保留3位有效数字)
22．（16分）
在竖直平面内有一个粗糙的圆弧轨道，其半径
R=0.4m，轨道的最低点距地面高度h=0.8m。

一质量
m=0.1kg的小滑块从轨道的最高点由静止释放，到达最低
点时以一定的水平速度离开轨道，落地点距轨道最低点的
水平距离x=0.8m。

空气阻力不计，g取10m/s2，求：
（1）小滑块离开轨道时的速度大小；
（2）小滑块运动到轨道最低点时，对轨道的压力大
小；
（3）小滑块在轨道上运动的过程中，克服摩擦力所做的功。

23．（18分）在研究某些物理问题时，有很多物理量难以直接测量，我们可以根据物理量之间的定量关系和各种效应，把不容易测量的物理量转化成易于测量的物理量。

载流导体板垂直置于匀强磁场中，当电流通过导体板时，在导体板这两个表面之间就会形成稳定的电势差，这种现象称为霍尔效应。

利用霍尔效应可以测量磁场的磁感应强度。

半导体材料硅中掺砷后成为N型半导体，
它的自由电子的浓度大大增加，导电能力也大
大增加。

一块N型半导体的样品的体积为
a´b´c，A′、C、A、C′为其四个侧面，如图所
示。

已知半导体样品单位体积中的电子数为
n，电子的电荷量为e。

将半导体样品放在匀
强磁场中，磁场方向沿Z轴正方向，并沿x
方向通有电流I。

试分析求解：
(1)C、C′两个侧面哪个面电势较高？
(2)半导体中的自由电子定向移动的平均速率是多少？
(3)若测得C、C′两面的电势差为U，匀强磁场的磁感应强度是多少？
24．（20分）某课外小组设计了一种测定风速的装置，
其原理如图所示，一个劲度系数k＝1300N/m，自然
长度L0＝0.5m弹簧一端固定在墙上的M点，另一端
N与导电的迎风板相连，弹簧穿在光滑水平放置的电
阻率较大的金属杆上，弹簧是不导电的材料制成的。

迎风板面积S＝0.5m2，工作时总是正对着风吹来的
方向。

电路的一端与迎风板相连，另一端在M点与
金属杆相连。

迎风板可在金属杆上滑动，且与金属杆
接触良好，不计摩擦。

定值电阻R＝1.0W，电源的
电动势E＝12V，内阻r＝0.5W。

闭合开关，没有风
吹时，弹簧处于原长，电压表的示数U1＝3.0V，某时刻由于风吹迎风板，电压表的示数变为U2＝2.0V。

（电压表可看作理想表），试分析求解：
(1)此时风作用在迎风板上的力的大小；
(2)假设风（运动的空气）与迎风板作用后的速度变为零，空气的密度为1.3kg/m3，求风速多大。

(3)对于金属导体，从宏观上看，其电阻定义为：。

金属导体的电阻满
足电阻定律：。

在中学教材中，我们是从实验中总结出电阻定律的，而
“金属经典电子论”认为，电子定向运动是一段一段加速运动的接替，各段加速都是从定向速度为零开始。

设有一段通电导体，其长L，横截面积为S，电子电量为e，电子质量为m，单位体积内自由电子数为n，自由电子两次碰撞之间的时间
为t0，现在，请同学们利用金属电子论，从理论上推导金属导体的电阻。

北京四中2015届理科综合能力测试物理参考答案
13 14 15 16 17 18 19 20
B C C C D B B D
21.(1)adf （3分），19.40（2分）(2)（3分），101.3 （2分）(3)偏小（3分）(4) 2.0 （2分）(5)9.76（3分）
22．解：（1）小滑块离开轨道后做平抛运动，设运动时间为t，初速度为v，则
………………………………………………………（2分）
……………………………………………………（2分）
解得：………………………………………（2分）
（2）小滑块到达轨道最低点时，受重力和轨道对它的弹力为N，根据牛顿第二定律：
……………………………………（3分）
解得：………………………………………（1分）
根据牛顿第三定律，轨道受到的压力大小………（1分）（3）在滑块从轨道的最高点到最低点的过程中，根据动能定理：
…………………………………（3分）
………………………………（1分）
所以小滑块克服摩擦力做功为0.2J。

………………………………（1分）
23．解：沿x 方向的电阻
加在A、A’的电压为
电流I是大量自由电子定向移动形成的，
电子的定向移动的平均速率为。

自由电子在磁场中受洛伦兹力后，向C’侧面方向偏转，因此C′侧面有多余的负电荷，C 侧面有多余的正电荷，建立了沿y轴负方向的匀强电场，C侧面的电势较高。

自由电子受到的洛伦兹力与电场力平衡，有
磁感应强度
24．
(1)有风时金属杆接入电路的电阻为R2
有
得（3分）
此时，弹簧的长度
m
弹簧的压缩量m （3分）
根据平衡条件，此时的风力
N （2分）
(2)设风速为v。

在Δt时间内接触到吹风板的空气质量为Δm
Δm=ρSvΔt（2分）
根据动量定理可得
（2分）
（2分）
(3)设导体两端的电压为U，自由电子定向运动的平均速率为v；
由牛顿定律和运动学规律得：
从微观上看，电流强度：
综上，由电阻的定义得：
所以，。