【物理】北京市首都师范大学附属中学2020届高三下学期联考试题（解析版）

【物理】北京市首都师范大学附属中学2020届高三下学期联考试题（解析版）

北京市首都师范大学附属中学2020届高三下学期 联考试题 第一部分 本部分共 14 小题，每小题3分，共42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。‎ ‎1.在物理学史上，首先发现电流周围存在磁场的著名科学家是（　　）‎ A. 欧姆 B. 安培 C. 奥斯特 D. 洛伦兹 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．欧姆研究了电流与电压、电阻的关系，发现了欧姆定律，故A错误；‎ B．安培研究磁场对电流的作用，提出了分子电流假说，故B错误；‎ C．奥斯特首先在实验室发现电流的周围存在磁场，故C正确；‎ D．洛伦兹研究了磁场对运动电荷的作用，故D错误。‎ 故选C。‎ ‎2.弹簧振子在做简谐运动的过程中，振子通过平衡位置时(　　)‎ A. 加速度最大 B 回复力最大 C. 速度最大 D. 弹性势能最大 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】簧振子在做简谐运动的过程中，振子通过平衡位置时，弹性势能最小，动能最大，故速度最大，故C正确，D错误；弹簧振子在做简谐运动的过程中，振子通过平衡位置时，位移为零，根据F=-kx，回复力为零，加速度也为零，故AB错误．‎ ‎3.一列沿直线传播的简谐横波，其传播速度为，波源的振动图像如图所示，则这列波的波长和频率分别为（ ）‎ A. ， B. ， ‎ C. ， D. ，‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ 由振动图象可以读出波的周期为，则，由波速公式得：波长，B正确．故选B．‎ ‎【点睛】解决本题的关键是可以由振动图象获取相应信息，以及熟练掌握公式、．‎ ‎4.如图所示，匀强电场的场强为，与两点间的距离为，与电场线的夹角为，则、两点间的电势差为（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ 由题，、两点间的距离为及连线与电场方向的夹角为，则这两点沿电场的方向的距离，、两点间的电势差．C项正确．故选C．‎ ‎【点睛】解决本题的关键掌握匀强电场的场强公式，注意在公式中，d表示沿电场线方向上的距离．‎ ‎5.一台电动机，额定电压是100V，电阻是1Ω。正常工作时，通过的电流为‎5A，则电动机因发热损失的功率为（　　）‎ A. 25W B. 475W C. 500W D. 1000W ‎【答案】A ‎【解析】‎ 详解】根据焦耳定律得 故电动机因发热损失的功率为，故BCD错误，A正确。‎ 故选A。‎ ‎6.如图是某静电场电场线的分布图，M、N是电场中的两个点，下列说法正确的是（ ）‎ A. M点场强大于N点场强 B M点电势高于N点电势 C. 将电子从M点移动到N点，其电势能增加 D. 将电子从M点移动到N点，电场力做正功 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A.N点电场线密，M点电场线稀疏，故N点的场强大于M点场强，故A错误；‎ B.沿着电场线方向电势逐渐降低N点电势高于M点电势，故B错误；‎ CD.将电子从M点移动到N点，电场力做正功，故电势能减小，故C错误，D正确；‎ 故选D ‎7.一列沿着x轴正方向传播的简谐横波，在t=0时刻的波形如图（a）所示，E、F、G、H是介质中的四个质点。则图（b）是E、F、G、H中哪一个质点的振动图像（　　）‎ A. E点 B. F点 C. G点 D. H点 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】由图（b）看出，时刻，质点在平衡位置处且沿y轴正方向运动，而图（a）中时刻，只有H点在平衡位置处且沿y轴正方向运动，故（b）图可能是图（a）中H点的振动图像，故ABC错误，D正确。‎ 故选D。‎ ‎8.如图所示，在两个水平放置的平行金属板之间，存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场．一束带电粒子（不计重力）沿着直线通过两板间而不发生偏转，则这些粒子一定具有相同的（ ）‎ A. 质量 B. 初速度 ‎ C. 电荷量 D. 比荷 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 一束带电粒子（不计重力）沿着直线穿过两板间的空间而不发生偏转，知粒子受电场力和洛伦兹力平衡，有：，因为与是确定的，所以，知粒子的速度相同，所以B正确的，A，C，D错误．故选B．‎ ‎【点睛】解决本题的关键知道速度选择器选择粒子，通过平衡知，选择的粒子与粒子的电量、电性无关．‎ ‎9.质量和电量都相等的带电粒子M和N，以不同的速度率经小孔S垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图中虚线所示，下列表述正确的是（　　）‎ A. M带正电，N带负电 B. M的速度率小于N的速率 C. 洛伦兹力对M、N做正功 D. M的运行时间等于N的运行时间 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A.由左手定则判断出带正电荷，带负电荷，故选项A不符合题意；‎ B.粒子在磁场中运动，根据洛伦兹力提供向心力则有：‎ 解得速度的大小为，在质量与电量相同的情况下，半径大说明速率大，即的速度率大于的速率，故选项B不符合题意；‎ C.洛伦兹力始终与速度的方向垂直，洛伦兹力对、不做功，故选项C不符合题意；‎ D.粒子在磁场中运动半周，即时间为周期的一半，而周期为，运行时间等于的运行时间，故选项D符合题意．‎ ‎10.如图所示，A、B是两个带异种电荷的小球，其质量分别为m1和m2，所带电荷量分别为＋q1和－q2，A用绝缘细线L1悬挂于O点，A、B间用绝缘细线L2相连．整个装置处于水平方向的匀强电场中，平衡时L1向左偏离竖直方向，L2向右偏离竖直方向，则可以判定 A. m1＝m2 B. m1＞m‎2 ‎C. q1＞q2 D. q1＜q2‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】两球整体分析，如图所示，根据平衡条件可知，q1E＞q2E，即q1＞q2，而两球的质量无法比较其大小． ‎ A．m1＝m2，与结论不相符，选项A错误；‎ B．m1＞m2，与结论不相符，选项B错误；‎ C．q1＞q2，与结论相符，选项C正确；‎ D．q1＜q2，与结论不相符，选项D错误；‎ ‎11.如图所示，电源电动势为E，内电阻为r，L1、L2是两个小灯泡，R是滑动变阻器，V1、V2可视为理想电压表。闭合开关S，将滑动变阻器R的滑动片由最左端向最右端滑动，小灯泡的阻值可视为不变，下列说法正确的是（　　）‎ A. 小灯泡L1变暗，V1表的示数变小，V2表的示数变大 B. 小灯泡L1变亮，V1表的示数变大，V2表的示数变小 C. 小灯泡L2变暗，V1表的示数变小，V2表的示数变大 D. 小灯泡L2变亮，V1表的示数变大，V2表的示数变小 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】将滑动变阻器的滑动片由最左端向最右端滑动时，变阻器接入电路的电阻变大，变阻器与灯泡L2并联的电阻变大，外电路总电阻增大，则路端电压随之增大，即V1表的示数变大。由闭合电路的欧姆定律可知，流过电源的电流减小，灯泡L1变暗，电压表V2的读数变小。灯泡L2的电压为 减小，则增大，灯泡L2变亮。故ABC错误，D正确。故选D。‎ ‎12.某同学在“探究感应电流产生的条件”的实验中，将直流电源、滑动变阻器、线圈 ‎（有铁芯）、线圈、灵敏电流计及开关按图连接成电路．在实验中，该同学发现形状闭合的瞬间，灵敏电流计的指针向左偏．由此可以判断，在保持开关闭合的状态下：（ ）‎ A. 当线圈拔出时，灵敏电流计的指针向左偏 B. 当线圈中的铁芯拔出时，灵敏电流计的指针向右偏 C. 当滑动变阻器的滑片匀速滑动时，灵敏电流计的指针不偏转 D. 当滑动变阻器的滑片向端滑动时，灵敏电流计的指针向右偏 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 由题意可知：开关闭合的瞬间，灵敏电流计的指针向左偏，则当磁通量增大时，则指针左偏；若磁通量减小时，则右偏；当线圈A拔出，或线圈A中的铁芯拔出时，均导致磁通量减小，因此电流计指针向右偏，故A错误，B正确；滑动变阻器的滑动端P匀速滑动，穿过线圈的磁通量发生变化，电流计指针都要发生偏转，故C错误；当滑动变阻器的滑片向N端滑动时，电阻减小，则电流增大，导致磁通量增大，因此灵敏电流计的指针向左偏，故D错误；故选B．‎ 点睛：本题无法直接利用楞次定律进行判断，但是可以根据题意得出产生使电流表指针左偏的条件，即可不根据绕向判出各项中应该出现的现象．‎ ‎13.如图所示，空间有一个范围足够大的匀强磁场，磁感应强度为B，一个质量为m、电荷量为+q的带电小圆环套在一根固定的绝缘水平细杆上，杆足够长，环与杆的动摩擦因数为μ。现给环一个向右的初速度v0，在圆环整个运动过程中，下列说法正确的是（　　）‎ A. 如果磁场方向垂直纸面向里，圆环克服摩擦力做的功一定为 B. 如果磁场方向垂直纸面向里，圆环克服摩擦力做的功一定为 C. 如果磁场方向垂直纸面向外，圆环克服摩擦力做的功一定为 D. 如果磁场方向垂直纸面向外，圆环克服摩擦力做的功一定为 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．当磁场方向垂直纸面向里，则洛伦兹力方向向上。当 时，圆环不受支持力和摩擦力，摩擦力做功为零。当 时，圆环做减速运动到静止，只有摩擦力做功。根据动能定理得 解得 当 时，圆环先做减速运动，当 时，不受摩擦力，做匀速直线运动。由 可得 根据动能定理得 解得 故AB错误；‎ CD．如果磁场方向垂直纸面向外，则洛伦兹力方向向下，圆环做减速运动到静止，只有摩擦力做功。根据动能定理得 解得 故D错误，C正确。‎ 故选C。‎ ‎14.自2020年初开始，我国发生了新冠肺炎疫情。面对疫情，中华儿女众志成城，科学战“疫”，现在疫情已经得到了有效控制。‎2020年3月3日，国家卫健委、国家中医药管理局印发《关于印发新型冠状病毒肺炎诊疗方案（试行第七版）的通知》，指出新型冠状病毒的传播途径：经呼吸道飞沫和密切接触传播是主要的传播途径，在相对封闭的环境中长时间暴露于高浓度气溶胶情况下存在经气溶胶传播的可能。气溶胶粒子是悬浮在大气中的微小颗粒，如云、雾、细菌、尘埃、烟尘等。气溶胶中的粒子具有很多动力学性质、光学性质，比如布朗运动，光的反射、散射等。关于封闭环境中的气溶胶粒子，下列说法正确的是（　　）‎ A. 在空气中会缓慢下沉到地面 B. 在空气中会缓慢上升到空中 C. 在空气中做无规则运动 D. 受到的空气分子作用力的合力始终等于其所受到的重力 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】ABC．封闭环境中的气溶胶粒子的运动属于布朗运动，所以在空气中做无规则运动，AB错误C正确；‎ D．做布朗运动的粒子受力不平衡，所以才能做无规则运动，D错误。‎ 故选C 二、实验题 ‎15.某同学测量一根粗细均匀的合金丝的电阻率。‎ ‎(1)他利用螺旋测微器测量合金丝的直径。某次测量时，螺旋测微器的示数如图所示，则该合金丝的直径为________mm。‎ ‎(2)已知合金丝的阻值Rx约为5Ω，现有电源E（4V，内阻可不计）、滑动变阻器R（0~50Ω，额定电流‎2A）、电流表A（0~‎0.6A，内阻约0.125Ω）、电压表V（0~3V，内阻约3kΩ）、开关S和导线若干，则实验电路应选用图12中的________。‎ A B.‎ C. D.‎ ‎【答案】 (1). 0.600 (2). A ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1]螺旋测微器固定读数为，则金属丝的直径为 ‎(2)[2]合金丝的阻值Rx约为5Ω，电流表内阻约为0.125Ω，电压表内阻约为3kΩ，电压表内阻远大于合金丝的阻值，电流表应采用外接法，滑动变阻器最大阻值为50Ω，滑动变阻器最大阻值远大于合金丝的阻值，滑动变阻器可以采用限流接法，故BCD错误，A正确。‎ 故选A。‎ ‎16.某同学用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律．实验所用的电源为学生电源，可以提供输出电压为6V的交流电和直流电，交流电的频率为重锤从高处由静止开始下落，重锤拖着的纸带上打出一系列的点，对纸带上的点测量并分析，即可验证机械能守恒定律．‎ 他进行了下面几个操作步骤：‎ A.按照图示的装置安装器件；‎ B.将打点计时器接到电源的“直流输出”上；‎ C.用天平测出重锤的质量；‎ D.先接通电源，后释放纸带，打出一条纸带；‎ E.测量纸带上某些点间的距离；‎ F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能．‎ 其中没有必要进行的步骤是______，操作不当的步骤是______．‎ 这位同学进行正确测量后挑选出一条点迹清晰的纸带进行测量分析，如图乙所示．其中0点为起始点，A、B、C、D、E、F为六个计数点．根据纸带上的测量数据，当打B点时重锤的速度为______．保留3位有效数字 他继续根据纸带算出各点的速度v，量出下落距离h，并以为纵轴、以h为横轴画出的图象，应是图丙中的______．‎ ‎【答案】 (1). C B (2). 1.84 (3. C ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）将打点计时器接到电源的“交流输出”上，故B错误，操作不当；‎ 因为我们是比较mgh、的大小关系，故m可约去比较，不需要用天平，故C没有必要．‎ ‎（2）匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，由此可以求出B点的速度大小为：；‎ ‎（3）他继续根据纸带算出各点的速度v，量出下落距离h，并以为纵轴、以h为横轴画出的图象，根据，所以应是图中的C．‎ 三、论理、计算题 ‎17.在如图所示的电路中，电源的电动势E=6.0V，内电阻r=1.0Ω，外电路的电阻R=2.0Ω。闭合开关S后，求：‎ ‎(1)电路中的电流I；‎ ‎(2)电源的输出功率P。‎ ‎【答案】(1)‎2.0A；(2)8.0W ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)根据闭合电路欧姆定律得电路中的电流为 ‎(2)电源的输出功率 ‎18.如图所示，和是真空中一对水平放置的平行金属板，板间距离为，板长为，两板间电势差为，板间电场可视为匀强电场．现有一电荷量为、质量为的带电粒子，以水平初速度射入板间．已知该粒子能射出金属板，不计粒子重力．求：‎ ‎(1)带电粒子射出金属板时速度的大小；‎ ‎(2)在带电粒子通过平行金属板的过程中，电场力所做的功．‎ ‎【答案】(1) (2) ‎ ‎【解析】‎ ‎(1)根据牛顿第二定律，粒子的加速度；‎ 所以粒子射击金属板时，在垂直金属板方向的分速度，‎ 所以．‎ ‎(2)根据动能理可求得，在此过程中电场力所做的功为．‎ ‎【点睛】带电粒子在电场中的运动，若垂直电场线进入则做类平抛运动，要将运动分解为沿电场线和垂直于电场线两个方向进行分析，利用直线运动的规律进行求解．‎ ‎19.如图所示，MN和PQ是同一水平面内的平行光滑金属导轨，相距L=‎0.50m。CD和EF是置于导轨上的两根金属棒，它们的质量均为m=‎0.10kg，电阻均为r=1.0Ω，其余电阻可忽略不计。整个装置处在磁感应强度B=1.0T、方向竖直向下的匀强磁场中。某时刻，金属棒CD突然获得一个瞬时冲量，以v=‎4.0m/s的速度开始向右运动，求：‎ ‎(1)金属棒EF所能达到的最大速度vm；‎ ‎(2)在整个过程中，金属棒EF产生的热量Q。‎ ‎【答案】(1)‎2.0m/s；(2)0.20J ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)当两金属棒达到共速时，金属棒EF达到最大速度。取两金属棒为系统，从开始运动到达到共速的过程中，系统所受合外力为零，由动量守恒得 解得 ‎(2)在此过程中，系统损失的机械能转化为电能，再以电流做功的形式转化为内能。因为两金属棒电阻相等，所以两棒上产生的热量也相等，设为Q。根据能量转化与守恒定律得 解得 ‎20.如图所示，在x≤l，y≥0范围内有一匀强磁场，方向垂直纸面向里；在x≤l，y≤0范围内有一电场强度为E的匀强电场，方向沿y轴负方向．质量为m，电荷量为﹣q的粒子从y轴上的M点由静止释放，粒子运动到O点时的速度为v．不计粒子重力．‎ ‎（1）求O，M两点间的距离d；‎ ‎（2）a．如果经过一段时间，粒子能通过x轴上的N点，O，N两点间的距离为b（b＜l），求磁感应强度B．‎ b．如果粒子运动到O点的同时，撤去电场．要使粒子能再次通过x轴，磁感应强度B应满足什么条件？‎ ‎【答案】(1)；(2)。‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)粒子在电场中只受电场力，根据动能定理有 所以 ‎(2)a. 粒子进入磁场，做匀速圆周运动，设其轨道半径为r，根据牛顿第二定律有 由于粒子从O点到N点经历半圆的轨迹可以有n个(n=1,2,3,...)，所以 b=2nr(n=1,2,3,...)‎ 所以 b.要使粒子能再次通过x轴，需满足 ，即