【物理】北京市丰台区2020届高三下学期二模试题（解析版）

【物理】北京市丰台区2020届高三下学期二模试题（解析版）

北京市丰台区2020届高三下学期二模试题第一部分一、本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。1.关于物体内能的变化，以下说法正确的是（　　）A.物体放出热量，内能一定减少B.物体对外做功，内能一定减少C.物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变D.物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变【答案】D【解析】【详解】A．根据热力学第一定律，物体内能的变化与外界对物体做功（或物体对外界做功），物体从外界吸热（或向外界放热）两种因素有关。物体放出热量，但有可能同时外界对物体做功，故内能有可能不变甚至增加，选项A错误；B．物体对外做功的同时有可能吸热，故内能不一定减少，选项B错误；C．若物体放热同时对外做功，物体内能一定减少，选项C错误；D．若物体吸收的热量与对外做的功相等，则内能可能不变，选项D正确。故选D。2.在核反应方程中，X表示（　　）A.B.C.D.【答案】A【解析】【详解】根据核反应方程中质量数守恒和核电荷数守恒可得所以X表示，选项A正确，BCD错误。故选A。3.如图所示，一束复色光从空气中射入水中，分成两束单色光a和b，则下列说法中正确的是（　　） A.在水中，a光频率大于b光的频率B.在水中，a光的光速大于b光的光速C.在水中，a光的波长大于b光的波长D.若a光照射到某金属上能发生光电效应，则b光照射该金属上也一定能发生光电效应【答案】A【解析】【详解】A．由图可知，a光的偏折程度大，则a光的折射率大，a光的频率大于b光的频率，选项A正确；B．a光的折射率大，由可知a光在水中的光速小，选项B错误；C．a光在水中的光速小，频率大，由可知在水中a光的波长小于b光的波长，选项C错误；D．由于a光的频率大于b光的频率，若a光照射到某金属上能发生光电效应，则b光照射该金属上不一定能发生光电效应，选项D错误。故选A。4.一定质量的理想气体，在温度不变的情况下压强变为原来的2倍，则体积变为原来的（　　）A.4倍B.2倍C.D.【答案】C【解析】【详解】根据理想气体状态方程有在温度不变的情况下压强变为原来的2倍，体积变为原来的。选项C正确，ABC错误。故选C。5.摩天轮是游乐场里的大型娱乐项目，它的直径可以达到几百米。乘客乘坐时，转轮始终不停地匀速转动，下列说法中正确的是（　　） A.在最高点，乘客处于超重状态B.任一时刻乘客受到的合力都不等于零C.乘客在乘坐过程中对座椅的压力始终不变D.乘客在乘坐过程中的机械能始终保持不变【答案】B【解析】【详解】A．在最高点，乘客具有向下的加速度，处于失重状态，选项A错误；B．乘客做圆周运动，任一时刻受到的合力都不等于零，选项B正确；C．乘客在乘坐过程中匀速转动，向心力时刻指向圆心，大小不变，对座椅的压力不可能始终不变，选项C错误；D．乘客在乘坐过程中匀速转动，动能不变，但重力势能在变化，所以机械能也在变化，选项D错误。故选B。6.某星球的质量约为地球质量的9倍，半径约为地球半径的一半，该星球表面的重力加速度与地球表面的重力加速度之比（　　）A.1：36B.1：6C.36：1D.6：1【答案】C【解析】【详解】在地球表面附近重力与万有引力近似相等，则有解得所以选项C正确，ABD错误。故选C。7.一列简谐横波t=0时刻的波动图像如图1所示，介质中x=2m处的P质点的振动图像如图2表示。以下说法正确的是（　　） A.该波的波速为0.2m/sB.该波沿x轴的正方向传播C.t=0.2s时，P点的位移为-5cmD.t=0.4s时，P点在平衡位置沿y轴正方向运动【答案】B【解析】【详解】A．由图1知波长，由图2知周期，所以波速选项A错误；B．由图2可知t=0时介质中x=2m处的P质点沿y轴正方向运动，则波沿x轴的正方向传播，选项B正确；C．由图2可知t=0.2s时，P点在最大位移处，其位移为5cm，选项C错误；D．由图2可知t=0.4s时，P点在平衡位置沿y轴负方向运动，选项D错误。故选B。8.某交变电动势瞬时值表达式V，则（　　）A.交变电流的频率为2HzB.交变电流的周期为0.25秒C.交变电流的有效值为D.当t＝0.25秒时，感应电动势为【答案】D【解析】【分析】【详解】AB．交变电动势瞬时值表达式V可知则交变电流的周期频率为 选项AB错误；C．交变电动势瞬时值表达式V可知交变电流的最大值为10V，则有效值为选项C错误；D．当t＝0.25秒时，感应电动势为选项D正确。故选D。9.如图所示，两根垂直纸面放置的直导线，通有大小相同、方向相反的电流。O为两导线连线的中点，P、Q是两导线连线中垂线上的两点，且OP=OQ。以下说法正确的是（　　）A.O点的磁感应强度为零B.P、Q两点的磁感应强度方向相同C.若在P点放置一条电流方向垂直纸面向里的通电导线，其受力方向为P→OD.若在Q点放置一条电流方向垂直纸面向里的通电导线，其受力方向为Q→O【答案】B【解析】【详解】A．根据安培定则可知，导线a在O点的磁感应强度方向竖直向下，导线b在O点的磁感应强度方向也是竖直向下，故O点的磁感应强度不为零，选项A错误；B．导线a在P点的磁感应强度方向斜向右下方，导线b在P点的磁感应强度方向斜向左下方，两者合成后，P点的合磁感应强度方向竖直向下，同理Q点的磁感应强度方向也是竖直向下的，故两点磁感应强度方向相同，选项B正确；C．P点的合磁感应强度方向竖直向下，若在P点放置一条电流方向垂直纸面向里的通电导线，根据左手定则可判断其受力方向水平向左，选项C错误；D．Q点的合磁感应强度方向竖直向下，若在Q点放置一条电流方向垂直纸面向里的通电导线，根据左手定则可判断其受力方向水平向左，选项D错误。故选B。 10.如图所示，去掉可拆变压器上压紧横条的胶木螺钉，并将横条放在U形铁芯的A侧上。变压器左边的螺线管接12V低压交流电源，右边的螺线管接一个额定电压为6.3V的小灯泡。把横条慢慢推向B，直至与B完全闭合，关于小灯泡的亮度变化及其原因，下列说法正确的是（　　）A.小灯泡变亮，减小了磁通量的泄露B.小灯泡变亮，增大了原线圈内的磁通量C.小灯泡变暗，增大了磁通量的泄露D.小灯泡变暗，减小了原线圈内的磁通量【答案】A【解析】【详解】横条慢慢推向B与B完全闭合后，减小了磁通量的泄露，则小灯泡变亮。选项A正确，BCD错误。故选A。11.在如图所示电路中，R0为定值电阻，R1为滑动变阻器，电源内阻不可忽略。闭合电路使灯泡L发光后，当滑片向右滑动时，以下说法正确的是（　　）A.灯泡L变亮B.通过R1的电流变大C.电路路端电压变大D.R0上消耗的电功率减小【答案】B【解析】【详解】当滑片向右滑动时，R1阻值减小，则总电阻减小，总电流变大，则R0上电流变大，则R0消耗的电功率变大；内阻上的电压以及R0上的电压均变大，则路端电压减小；则L和R1并联支路的电压减小，则灯泡L变暗；通过灯泡L的电流减小，则通过R1的电流变大，故选项ACD错误，B正确。故选B。 12.将一物体以某一初速度沿竖直方向向上抛出。表示物体的动量，表示物体的动量变化率，取竖直向下为正方向，忽略空气阻力。则下图中正确的是（　　）A.B.CD.【答案】C【解析】【详解】AB．取竖直向下为正方向，动量、是定值，故动量和时间的关系图应为截距为负、斜率为正的直线，故AB错误；CD．动量变化量解得是定值，故的值随时间的变化始终保持恒定，为，故C正确，D错误。故选C。13.如图所示，倾角为θ的光滑斜面固定于水平面上，滑块A、B叠放在一起，A上表面水平，A物体的质量为2m，B物体的质量为m。当滑块A、B一起沿斜面向下运动时，A、B始终保持相对静止。关于B物体在下滑过程中的受力，下列说法正确的是（　　）A.B物体受到的支持力N=mg，方向竖直向上B.B物体受到的支持力N=mg-mgsinθ，方向竖直向上C.B物体受到的摩擦力f=mgsinθ，方向沿斜面向下D.B物体受到的摩擦力f=mgsinθcosθ，方向水平向左 【答案】D【解析】【详解】对AB的整体，由牛顿第二定律解得对物体B，竖直方向解得方向竖直向上；水平方向方向水平向左。故选D。14.无线充电技术已经广泛应用于生活中。感应充电是无线充电技术的一种，常用于小功率电器的无线充电。某电子购物平台中的一款电动牙刷采用了无线充电技术，充电座内含一套线圈和一个金属芯，牙刷柄内含有另一套线圈，如将牙刷座于基座上，就能够实现无线感应充电。关于此款电动牙刷的无线充电过程，以下说法正确的是（　　）A.利用恒定电流和交变电流都可以实现充电过程B.充电过程中，能量从电能转化为磁场能再转化为电能C.感应充电技术为无线充电，充电效率可以达到100%D.感应充电的原理和磁电式电表的工作原理相同【答案】B【解析】【详解】A.充电座是利用电磁感应原理工作的，故不能直接使用恒定电流进行充电，A错误；B.充电过程中，充电座的线圈消耗电能，能量从电能转化为磁场能再转化为电能，B正确；C.充电线圈有电阻，有电能转化为热能，还有其它损耗，充电效率一定小于100%，C错误； D.感应充电的原理是利用电磁感应，磁电式电表的工作原理是利用安培力与电流的关系，D错误。故选B。第二部分二、本部分共6题，共58分。15.如图1所示，在“验证动量守恒定律”实验中，A、B两球半径相同。先让质量为m1的A球从斜槽上某一固定位置C由静止开始滚下，从轨道末端抛出，落到位于水平地面的复写纸上，在下面的白纸上留下痕迹。重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。再把质量为m2的B球放在水平轨道末端，让A球仍从位置C由静止滚下，A球和B球碰撞后，分别在白纸上留下各自的落点痕迹，重复操作10次。M、P、N为三个落点的平均位置，未放B球时，A球的落点是P点，O点是轨道末端在记录纸上的竖直投影点，如图2所示。（1）为了尽量减小实验误差，A球碰后要沿原方向运动，两个小球的质量应满足m1________m2（选填“>”或“<”）。（2）实验中，不容易直接测定小球碰撞前后的速度。但是，可以通过仅测量______(填选项前的符号)，间接地解决这个问题。A小球开始释放高度hB.小球抛出点距地面的高度HC.小球做平抛运动的水平位移（3）关于本实验的条件和操作要求，下列说法正确的是________。A.斜槽轨道必须光滑B.斜槽轨道末端必须水平C.B球每次的落点一定是重合的D.实验过程中，复写纸和白纸都可以移动（4）已知A、B两个小球的质量m1、m2，三个落点位置与O点距离分别为OM、OP、ON。在实验误差允许范围内，若满足关系式________，则可以认为两球碰撞前后的总动量守恒。 【答案】(1).＞(2).C(3).B(4).【解析】【详解】(1)[1]碰撞过程中动量、能量均守恒，因此有因此有因此要使入射小球m1碰后不被反弹，应该满足(2)[2]验证动量守恒定律实验中，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，根据平抛运动规律，若落地高度不变，则运动时间不变，因此可以用水平射程大小来体现水平速度大小，故需要测量水平射程，AB错误，C正确；故选C；(3)[3]实验中，斜槽轨道不一定需要光滑，但是斜槽轨道末端必须水平，保证小球做平抛运动，实验中，复写纸和白纸位置不可以移动，B球每次的落点不一定是重合的，ACD错误，B正确。故选B；(4)[4]根据平抛运动可知，落地高度相同，则运动时间相同，设落地时间为t,则,,而动量守恒的表达式是若两球相碰前后的动量守恒，则需要验证表达式即可。16.某小组的同学在做“测量一节干电池的电动势和内阻”的实验，被测电池的电动势约为1.5V，内阻约为1.0Ω。他们利用图1的电路进行测量，已知实验室除待测电池、开关、导线外，还有下列器材可供选用： 电流表A1：量程0~0.6A，内阻约0.125Ω电流表A2：量程0~3A，内阻约0.025Ω电压表V：量程0~3V，内阻约3kΩ滑动变阻器R：0~20Ω，额定电流2A（1）为了使测量结果尽量准确，电流表应选用___（填写仪器的字母代号）。（2）正确连接电路并测量后，该组同学根据所获得的6组实验数据，在坐标纸上绘制的反映路端电压随电流变化的U﹣I图线，请据此图线判断被测干电池的电动势E=________V，内阻r=________Ω。（结果保留到小数点后两位）（3）由于电表内阻的影响，电压表和电流表的测量值可能与“电池两端电压”和“流过电池的电流”存在一定的偏差。下列分析正确的是________。A.电压表测量值偏大B.电压表量值测偏小C.电流表测量值偏大D.电流表测量值偏小（4）另一小组的同学认为：利用题中给器材，改用图3所示的电路也可以测量该电池的电动势和内阻，请你对他们的方案进行评价______。【答案】(1).A1(2).1.480.83(3).D(4). 方案不合理。由于一节干电池的内阻较小，电流表的内阻与其相比不可忽略，电流表的分压与电源内阻承担的电压比较接近，所以此实验方案不合理【解析】【详解】(1)[1]电源电动势约为1.5V，流过电路的最大电流约为零点几安培，电流表应选择A1。(2)[2]由图示电源U-I图象可知，电源电动势E=1.48V[3]电源内阻(3)[4]电流表采用内接法，由于电压表的分流作用，电流的测量值小于真实值，实验误差来源与电压表的分流，电流表测量值偏小，选项D正确，ABC错误。故选D。(4)[5]该方案不合理。由于一节干电池的内阻较小，电流表的内阻与其相比不可忽略，电流表的分压与电源内阻承担的电压比较接近，所以此实验方案不合理。17.如图所示，一物体在与水平方向成θ角的拉力F作用下，从静止开始运动。已知物体质量m=2kg，与水平面的动摩擦因数为μ=0.5。F=20N，θ=37°。物体运动2s时撤掉拉力。已知，，g取10m/s2。求：（1）前2s内地面对物体的支持力大小；（2）前2s内物体的加速度大小；（3）撤掉拉力后，物体在水平面上向前滑行的位移的大小。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）对物体进行受力分析，如图所示在竖直方向上，根据平衡条件有代入数据得 （2）在水平方向上，根据牛顿第二定律有且代入数据联立得（3）根据速度时间公式有撤去拉力后，根据牛顿第二定律有解得向前滑行的位移大小为可得18.如图所示，一质量为m、电量为+q的带电粒子在电势差为U的加速电场中由静止释放，随后经进入磁感应强度为B的有界匀强磁场中，射出磁场时速度方向与进入磁场时的速度方向夹角为，不计带电粒子的重力。求：（1）粒子刚进入磁场时的速度v；（2）粒子在磁场中做圆周的运动半径R；（3）有界磁场的宽度d。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）粒子在电场中的加速运动，根据动能定理有 可得（2）粒子在磁场中做圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力可得（3）在磁场中，根据几何关系有可得19.恒定电路中的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。尽管这些电荷也在运动，但有的流走了，另外的又来补充，电荷的分布是稳定的，不随时间变化，电场的分布也不会随时间变化。这种由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场，叫作恒定电场。由于在恒定电场中，任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化，它的基本性质与静电场相同。在静电场中所讲的电势、电势差及其与电场强度的关系等，在恒定电场中同样适用。（1）在图1的串联电路中，I1、I2、I3分别表示流过电路中1、2、3各点的电流。请根据恒定电场的上述特点和电流的定义式，证明：I1=I2=I3；（2）在图1的串联电路中，如果以φ0、φ1、φ2、φ3分别表示电路中0、1、2、3各点的电势，以U01、U12、U23、U03分别表示0与1、1与2、2与3、0与3之间的电势差（电压），请用电势差跟电势的关系，证明：；（3）电流做功的实质是：导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功。一段横截面积为S、长为l的直导体，单位体积内有n个自由电荷，自由电荷的电量为e。该导体通有恒定电流时I，导体两端的电势差为U，假设自由电荷定向移动的速率均为v。a.由于导体中电荷的分布是稳定的，设在任意时间t内，通过这段导体任意截面的电量都为q。如图2所示，相当于有电量为q的自由电荷从导体的一端到了另一端。根据电流做功的实质：导体中的恒定电场对这些自由电荷的静电力做的功就等于电流做功。请根据以上信息，证明：任意时间t内电流做功。b.导体中存在恒定电场，导体中全部电荷都受到电场力的作用，某段时间内，有的电荷流走了，另外的电荷又来补充，导体中电荷的总量是不变的。根据电流做功的实质：任意时间t内，恒定电场对导体中全部自由电荷的静电力做的功等于电流做功。请根据以上信息，证明：任意时间t内电流做功 【答案】（1）证明见解析；（2）证明见解析；（3）证明见解析【解析】【详解】（1）因为电荷的分布是稳定里的，所以任意时间t内，流过回路任意截面的电量是相同的，则有，根据电流的定义式可证（2）根据电势差与电势的关系，，相加可得（3）a.在任意时间t内，通过这段导体任意截面的电量都为q，相当于有电量为q的自由电荷从导体的一端到了另一端。导体两端的电势差为U，导体中的恒定电场对这些自由电荷的静电力做的功其中可证b.导线中的电场强度为导线中全部电荷数为每个自由电荷受到的电场力为 恒定电场对导线中全部电荷的静电力为恒定电场对导线中全部电荷的静电力做的功其中可证20.简谐运动是一种常见且重要的运动形式。它是质量为m的物体在受到形如F=-kx的回复力作用下，物体的位移x与时间t遵循变化规律的运动，其中角频率（k为常数，A为振幅，T为周期）。弹簧振子的运动就是其典型代表。如图所示，一竖直光滑的管内有一劲度系数为k的轻弹簧，弹簧下端固定于地面，上端与一质量为m的小球A相连，小球A静止时所在位置为O。另一质量也为m的小球B从距A为H的P点由静止开始下落，与A发生瞬间碰撞后一起开始向下做简谐运动。两球均可视为质点，在运动过程中，弹簧的形变在弹性限度内，当其形变量为x时，弹性势能为。已知，重力加速度为g。求：（1）B与A碰撞后瞬间一起向下运动的速度；（2）小球A被碰后向下运动离O点的最大距离；（3）小球A从O点开始向下运动到第一次返回O点所用的时间。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】 【详解】（1）B自由下落H的速度，根据机械能守恒有解得B与A碰撞过程动量守恒，则有解得（2）A在O位置，弹簧被压缩，根据平衡条件得A与B共同体继续向下运动离O点的最大距离为根据能守恒定律根据平衡条件有整理得得，（舍去）即（3）由题意又振幅振动图像如图 由余弦函数知所求时间得