【物理】北京市东城区2020届高三下学期二综合练习（二模）试题（解析版）

【物理】北京市东城区2020届高三下学期二综合练习（二模）试题（解析版）

北京市东城区2020届高三下学期二综合练习（二模）‎ 第一部分（选择题 共42分）‎ 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.下列关于能量的单位（焦耳）与基本单位千克、米、秒之间关系正确的是（　　）‎ A. ‎ B. ‎ C. ‎ D. ‎ ‎【答案】D ‎【详解】根据W=FL可得 ‎1J=1Nm 根据牛顿第二定律 F=ma 可知，力的单位为 ‎1N=1kgm/s2‎ 所以有 ‎1J=kgm2/s2‎ 故D正确，ABC错误。‎ 故选D。‎ ‎2.核反应方程中的X表示 A. 中子 B. 电子 C. α粒子 D. 质子 ‎【答案】A ‎【详解】核反应遵循质量数守恒，电荷数守恒．X的质量数为9+4-12=1，X的电荷数为4+2-6=0．所以为中子．A选项正确．‎ ‎3.已知的半衰期为24天。经过72天还剩下（　　）‎ A. ‎‎0.5‎g B. ‎1g C. ‎2g D. ‎‎3.5g ‎【答案】A ‎【详解】的半衰期为24天，72天为3个半衰期，由 代入数据解得 故A正确，BCD错误 故选A。‎ ‎4.下列说法正确的是（　　）‎ A. 分子间的引力总是大于斥力 B. 分子间同时存在引力和斥力 C. 布朗运动就是液体分子的无规则运动 D. 液体中悬浮微粒越大，布朗运动越显著 ‎【答案】B ‎【详解】A．分子间引力与斥力的大小关系与分子间的距离有关，引力可以大于斥力也可以小于斥力，A错误；‎ B．分子间同时存在引力和斥力，B正确；‎ C．悬浮在液体中的小微粒的无规则运动叫做布朗运动，布朗运动间接反映了液体分子的无规则运动，C错误；‎ D．液体中悬浮微粒越小，受到的液体分子的撞击力越不均匀，布朗运动越明显，D错误。‎ 故选B。‎ ‎5.如图所示，一定质量的理想气体由状态a经过等压变化到达状态b，再从状态b经过等容变化到达状态c。状态a与状态c温度相等。下列说法正确的是（　　）‎ A. 气体在状态a的温度大于在状态b的温度 ‎ B. 气体在状态a的内能等于在状态c的内能 C. 从状态a到状态b的过程中，外界对气体做正功 ‎ D. 从状态b到状态c的过程中，气体的内能增加 ‎【答案】B ‎【详解】A．气体从状态a到状态b发生等压变化，根据盖-吕萨克定律知，体积增大，温度升高，所以气体在状态b的温度大于在状态a的温度，A错误；‎ B．理想气体的内能只与温度有关，a、c两状态温度相等，内能相等，所以气体在状态a的内能等于气体在状态c的内能，B正确；‎ C．气体从状态a到状态b，体积变大，气体对外界做功，外界对气体左负功，C错误；‎ D．气体从b到c发生等容变化，压强减小，温度降低，内能减小，D错误。‎ 故选B。‎ ‎6.‎2020年4月24日第五个中国航天日启动仪式上，国家航天局正式发布备受瞩目的中国首次火星探测任务被命名为“天问一号”。火星是太阳系中距离地球较近、自然环境与地球最为类似的行星之一，一直以来都是人类深空探测的热点。如果将地球和火星绕太阳的公转视为匀速圆周运动，并忽略行星自转的影响。根据表中数据，结合所学知识可以判断（　　）‎ 行星 天体质量/kg 天体半径/m 公转轨道半径/m 地球 ‎6.0×1024‎ ‎6.4×106‎ ‎1.5×1011‎ 火星 ‎6.4×1023‎ ‎3.4×106‎ ‎2.3×1011‎ A. 火星的公转周期小于一年 ‎ B. 火星的公转速度比地球公转速度大 C. 火星的第一宇宙速度小于‎7.9km/s ‎ D. 太阳对地球的引力比对火星的引力小 ‎【答案】C ‎【详解】设太阳质量为M，火星质量为m1，地球质量为m2，火星绕太阳公转半径为R1，地球绕太阳公转半径为R2，火星半径为 ，地球半径为。‎ AB．根据万有引力提供向心力，有：‎ 化简得 火星和地球均绕太阳公转，由表中提供数据可知，地球公转的轨道半径小于火星公转半径，则可判断火星公转的周期大于地球的公转周期1年；火星的公转速度比地球公转速度小，故AB错误；‎ C．根据第一宇宙速度定义可得：‎ 代入表中数据可判断，故C正确；‎ D．太阳对火星的引力F1与对地球的引力F2之比为：‎ 即太阳对地球的引力比对火星的引力大，故D错误； ‎ 故选C。‎ ‎7.如图甲所示，两小球a、b在足够长的光滑水平面上发生正碰。小球a、b质量分别为m1和m2，且。取水平向右为正方向，两小球碰撞前后位移随时间变化的x-t图象如图乙所示。下列说法正确的是（　　）‎ A. 碰撞前球a做加速运动，球b做匀速运动 ‎ B. 碰撞后球a做减速运动，球b做加速运动 C. 碰撞前后两小球的机械能总量减小 ‎ D. 碰撞前后两小球的机械能总量不变 ‎【答案】D ‎【详解】A．由x-t（位移时间）图象的斜率得到，碰前b球的位移不随时间而变化，处于静止。a球的加速度大小为 做匀速运动，选项A错误；‎ B．同理由图示图象可知，碰后b球和a球均做匀速运动，其速度分别为 选项B错误；‎ CD．根据动量守恒定律得 代入解得 碰撞过程中系统损失的机械能为 代入解得△E=0‎ 所以碰撞过程机械能守恒，选项C错误，D正确。‎ 故选D。‎ ‎8.图甲所示为一列简谐横波在时的波的图象，图乙所示为该波中处质点P的振动图象。下列说法正确的是（　　）‎ A. 此波的波速为‎2m/s B. 此波沿x轴正方向传播 C. 时质点P的速度最大 D. 时质点P的加速度最大 ‎【答案】C ‎【详解】A．由图可知，周期T=1.0s，波长，则波速 选项A错误；‎ B．x=‎4m处的质点在t=0时刻向下振动，根据上下坡法知，波沿x轴负方向传播，选项B错误；‎ C．t=0.5s时，质点P运动到平衡位置向上振动，偏离平衡位置的位移为零，速度最大，选项C正确；‎ C．时质点P运动到平衡位置向下振动，偏离平衡位置的位移为零，加速度为零，选项D错误。‎ 故选C。‎ ‎9.在同一匀强磁场中，质子和电子各自在垂直于磁场的平面内做半径相同的匀速圆周运动。质子的质量为mp，电子的质量为me。则质子与电子（　　）‎ A. 速率之比等于 B. 周期之比等于 ‎ C. 动能之比等于 D. 动量大小之比等于 ‎【答案】C ‎【详解】A．根据牛顿第二定律可知，洛伦兹力提供向心力有 解得 因此质子与电子的速率比等于 选项A错误；‎ D．根据上边公式，可转换为动量，因此质子与电子的动量比是1：1．选项D错误；‎ C．根据粒子的动能公式，结合上式可得 因此质子与电子的动能之比等于 选项C正确；‎ B．根据粒子的周期公式可得质子与电子的圆周运动周期之比等于 选项B错误。‎ 故选C。‎ ‎10.如图所示为某交变电流随时间变化的图象。则此交变电流的有效值为（　　）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【详解】将交流与直流通过阻值都为R的电阻，设直流电流为I，则根据有效值的定义有 解得 选项A正确，BCD错误。‎ 故选A。‎ ‎11.如图所示是磁流体发电机的示意图，两平行金属板P、Q之间有一个很强的磁场。一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）沿垂直于磁场的方向喷入磁场。把P、Q与电阻R相连接。下列说法正确的是（　　）‎ A. Q板的电势高于P板的电势 B. R中有由b向a方向的电流 C. 若只改变磁场强弱，R中电流保持不变 D. 若只增大粒子入射速度，R中电流增大 ‎【答案】D ‎【详解】AB．等离子体进入磁场，根据左手定则可知正电荷向上偏，打在上极板上；负电荷向下偏，打在下极板上；所以上极板带正电，下极板带负电，则P板的电势高于Q板的电势，流过电阻电流方向由a到b；故A错误，B错误；‎ C．根据稳定时电场力等于磁场力即：‎ 则有：‎ 再由欧姆定律：‎ 电流与磁感应强度成正比，改变磁场强弱，R中电流也改变；故C错误；‎ D．由上分析可以知道，若只增大粒子入射速度，R中电流也会增大；故D正确。‎ 故选D。‎ ‎12.绝缘的水平桌面上放置一金属圆环，其圆心的正上方有一个竖直的条形磁铁。当条形磁铁沿水平方向向右移动时，圆环始终未动。若圆环的质量为m，桌面对它的支持力为FN。在此过程中（　　）‎ A. FN小于mg，圆环有向右的运动趋势 B. FN小于mg，圆环有向左的运动趋势 C. FN大于mg，圆环有向右的运动趋势 D. FN大于mg，圆环有向左的运动趋势 ‎【答案】A ‎【详解】当条形磁铁水平向右移动时，闭合导体环内的磁通量减小，因此线圈做出的反应是面积有扩大的趋势，同时将跟随磁铁，从而达到“阻碍”磁通量的减小；故金属圆环受安培力向右上方，则桌面对圆环的支持力小于其自身重力，且圆环相对桌面有向右的运动趋势，故A正确，BCD错误。‎ 故选A。‎ ‎13.将质量为‎1kg的物体从地面竖直向上抛出，一段时间后物体又落回抛出点。在此过程中物体所受空气阻力大小不变，其动能Ek随距离地面高度h的变化关系如图所示。取重力加速度。下列说法正确的是（　　）‎ A. 物体能上升的最大高度为‎3m B. 物体受到的空气阻力大小为2N C. 上升过程中物体加速度大小为‎10m/s2‎ D. 下落过程中物体克服阻力做功为24J ‎【答案】B ‎【详解】B．根据动能定理可得 解得图象的斜率大小；故上升过程有 下降过程有 联立解得 ‎，‎ 故B正确；‎ A．针对上升到最高点的过程，由动能定理 解得物体上升的最大高度为 故A错误；‎ C．对上升过程由牛顿第二定律有 可知上升的加速度为 故C错误；‎ D．物体下落过程克服阻力做功为 故D错误。‎ 故选B。‎ ‎14.如图所示，在利用v-t图象研究匀变速直线运动的位移时，我们可以把运动过程按横轴t划分为很多足够小的小段，用细长矩形的面积之和代表物体的位移。应用上述的方法我们可以分析其他问题。下列说法正确的是（　　）‎ A. 若横轴表示速度v，纵轴表示外力F，可以求得外力的瞬时功率 B. 若横轴表示时间t，纵轴表示合外力F，可以求得物体的动量 C. 若横轴表示时间t，纵轴表示磁通量Φ，可以求得感应电动势 D. 若横轴表示路程x，纵轴表示速率的倒数，可以求得运动时间 ‎【答案】D ‎【详解】A．外力的瞬时功率，则瞬时功率只能表示为图像中某一点的纵坐标与横坐标的乘积，而不是图像与坐标轴围成的面积，故A错误；‎ B．根据冲量的定义可知，若横轴表示时间t，纵轴表示合外力F，可以通过面积求得力的冲量，故B错误；‎ C．感应电动势，不能通过图像的面积求得，故C错误；‎ D．由运动时间 故横轴表示路程x，纵轴表示速率的倒数，可以用面积求得运动时间，故D正确。‎ 故选D。‎ 第Ⅱ卷（非选择题 共58分）‎ ‎15.某同学用如图甲所示的实验装置，通过重物自由下落运动验证机械能守恒定律。‎ ‎(1)实验过程中他进行了如下操作，其中操作不当的步骤是_____；‎ A．将打点计时器接到直流电源上 B．先释放纸带，后接通电源 C．在纸带上选取适当的数据点，并测量数据点间的距离 D．根据测量结果计算重物下落过程中减少的重力势能及增加的动能 ‎(2)图乙是正确操作后得到的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为sA、sB、sC。已知重物质量为m，当地重力加速度为g，打点计时器的打点周期为T。从打下O点到打下B点的过程中，重物重力势能的减少量________，动能的增加量________；‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎(×10-2J)‎ ‎4.9‎ ‎9.8‎ ‎14.7‎ ‎19.6‎ ‎29.4‎ ‎(×10-2J)‎ ‎5.0‎ ‎10.1‎ ‎15.1‎ ‎20.0‎ ‎29.8‎ ‎ (3)利用同一条纸带上的多个数据点进行计算并将计算结果填入下表（为便于比较，表中数据均保留一位小数）。分析数据后他发现表中的与之间存在差异，认为这是由于阻力的影响造成的。他的观点是否正确？请说明你的观点及判断依据_______________。‎ ‎【答案】(1). AB (2). mgsB (3). 不正确，如果是由于阻力造成的差异，应该大于 ‎【详解】(1)[1]A．打点计时器应使用交流电源才能工作，故将打点计时器接到直流电源上，则A操作不当，A项符合题意；‎ B．打点计时器启动瞬间打点不稳定，则应先接通电源，后释放纸带，故B操作不当，B项符合题意；‎ C．为了减小测量产生的偶然误差，则在纸带上选取适当的数据点，并测量数据点间的距离，故C项操作适当，C项不合题意；‎ D．为了验证机械能守恒，需要根据测量结果计算重物下落过程中减少的重力势能及增加的动能，故D项操作适当，D项不合题意。本题选操作不当的故选AB。‎ ‎(2)[2]根据O点到B点重力做正功，重力势能的减少量为 ‎[3]B点速度为 O点为起始点，瞬时速度为零，则从O点到B点增加的动能为 ‎(3)[4]根据表格数据可得，则认为差异是由于阻力的影响造成的观点不正确；如果是由于阻力造成的差异，应该大于。‎ ‎16.同学们利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源（灯泡）正常发光，调整仪器从目镜中可以观察到干涉条纹。‎ ‎(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，下列操作可行的是__________；‎ A.将单缝向双缝靠近 B.将屏向靠近双缝的方向移动 C.将屏向远离双缝的方向移动 D.使用间距更小的双缝 ‎(2)若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条亮纹中央到第n条亮纹中央间距离为x，则单色光的波长_________；‎ ‎(3)若只将滤光片去掉，下列说法正确的是_________；‎ A.屏上出现彩色衍射条纹，中央是紫色亮纹 B.屏上出现彩色衍射条纹，中央是白色亮纹 ‎ C.屏上出现彩色干涉条纹，中央是红色亮纹 D.屏上出现彩色干涉条纹，中央是白色亮纹 ‎(4)随着学习的不断深入，同学们对光的本性有了更为丰富的认识。现在我们知道光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性。‎ ‎①‎ 在双缝干涉实验中，某个光子打在光屏上落点的准确位置_________（选填“可以”或“不可以”）预测；‎ ‎②在光电效应实验中，用紫外线照射锌板可以使光电子离开锌板，如果只增加紫外线的照射强度光电子的最大初动能是否会增加。请说明你的观点及依据________________。‎ ‎【答案】 (1). B (2). (3). D (4). 不可以 见解析 ‎【详解】(1)[1]增加从目镜中观察到的条纹个数，则条纹的宽度减小，根据相邻亮条纹间的距离为 为减小相邻亮条纹（暗条纹）间的宽度，可增大双缝间距离或减小双缝到屏的距离；故B正确，ACD错误。‎ 故选B。‎ ‎(2)[2]第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为x，则两个相邻明纹（或暗纹）间的距离为：‎ 则单色光的波长为：‎ ‎(3)[3]如果没有插滤光片，各种颜色的光都会发生干涉，在光屏的中央出现白色条纹，两边是彩色条纹，故D正确，ABC错误。‎ 故选D。‎ ‎(4)①[4]在光的双缝干涉实验中，某个光子打在光屏上的落点不可以预测，但大量光子打在光屏上将形成明暗相间的干涉条纹，这说明光子落在各点的概率是不一样的，光子落在明条纹处的概率大，落在暗条纹处的概率小，光子在空间出现的概率遵循波动规律，所以光波是一种概率波；‎ ‎②[5]只增加紫外线的照射强度不会增加光电子的最大初动能。根据爱因斯坦的光电效应方程，光电子的最大初动能与光的频率及金属的逸出功有关，与光的强度无关。因此当光的频率及金属的逸出功不变时，只增加紫外线的照射强度，光电子的最大初动能不变。‎ ‎17.为了比较两种细线所能承受的拉力，有同学设计了如下实验：取长度相同的细线1、细线2系于同一小物体上，将细线1的另一端固定于水平杆上的A 点，手握着细线2的另一端沿水平杆缓慢向右移动。当手移动到位置B时，细线1恰好被拉断，此时AB间距离。已知小物体质量，两细线长度均为‎50cm。取重力加速度。求：‎ ‎(1)细线1能承受的最大拉力F1；‎ ‎(2)细线1被拉断后，小物体摆动到最低点。在此过程中细线2的上端固定在B点不动。求小物体在最低点时细线2所受拉力大小F2。‎ ‎【答案】(1)2.5N；(2)5.6N ‎【详解】(1)设恰好被拉断时，细线1与竖直方向夹角为θ，根据平衡条件有 由题得 cosθ =0.8‎ 解得细线1能承受的最大拉力F1=2.5N。‎ ‎(2)小物体摆动到最低点过程中，根据动能定理有 小物体运动到最低点时，根据牛顿第二定律有 解得小物体所受拉力F=5.6N，根据牛顿第三定律，小物体在最低点时细线2所受拉力大小F2= 5.6N。‎ ‎18.如图所示，真空中一对平行金属板水平正对放置，板长为L，极板面积为S，两板间距离为d。‎ ‎(1)图中装置可视为平行板电容器，充电后与电源断开，板间存在匀强电场。已知电容器所带电荷量为Q。请你证明：两板间的电场强度E只与Q及S有关，与d无关；‎ ‎(2)若保持图中两金属板间电势差为U，现有一带电粒子从上极板边缘以某一初速度垂直于电场方向射入两极板之间，到达下极板时恰好落在极板中心。已知带电粒子的质量为m，电荷量为q ‎，板间电场可视为匀强电场，忽略重力和空气阻力的影响。求：带电粒子在极板间运动的加速度a和初速度v0。‎ ‎【答案】(1)证明见解析；(2)，‎ ‎【详解】(1)根据平行板电容器电容的决定式有 根据电容的定义式有 根据匀强电场中电场强度与电势差关系有 联立可得 由此可证两板间的电场强度E只与Q及S有关，与d无关。‎ ‎(2)金属板间匀强电场的场强 粒子在板间运动的加速度 在垂直于金属板的方向，带电粒子做初速度为零的匀加速直线运动 在平行于金属板的方向，带电粒子以速度v0做匀速直线运动 带电粒子的初速度 ‎19.温度有时能明显地影响导体的导电性能。‎ ‎(1)在实际应用中，常用纵坐标表示电流I、横坐标表示电压U，画出导体的伏安特性曲线。如图甲所示为某导体的伏安特性曲线。‎ ‎①由图甲可知，随着电压升高，该导体的电阻逐渐____（选填“变大”或“变小”）；‎ ‎②若将该导体与电动势，内阻的电源、阻值的定值电阻连接成图乙所示电路，电路闭合后导体的实际功率为________________；‎ ‎(2)如图丙所示为一个简单恒温箱的温控装置的原理电路图，电磁铁与热敏电阻R、滑动变阻器串联接在电源E两端。当通过电磁铁的电流大于或等于15mA时，吸引衔铁，使触点断开，加热器停止工作。已知电磁铁的电阻，热敏电阻在不同温度下的阻值如下表所示：‎ t/‎ ‎30.0‎ ‎40.0‎ ‎50.0‎ ‎60.0‎ ‎70.0‎ ‎80.0‎ R/Ω ‎208‎ ‎145‎ ‎108‎ ‎82‎ ‎62‎ ‎49‎ ‎①现有下列实验器材可供选择：电源E1（电动势为3V，内阻1Ω）、电源E2（电动势6V，内阻2Ω）、滑动变阻器R1（0~500Ω）、滑动变阻器R2（0~2000Ω）。为使该装置实现对之间任意温度的控制且便于调节，电源E应选用_________（选填“E‎1”‎或“E‎2”‎），滑动变阻器应选用_________（选填“R‎1”‎或“R‎2”‎）；‎ ‎②如果要使恒温箱内的温度保持在‎50°C，滑动变阻器连入电路的阻值为多少？________________‎ ‎【答案】 (1). 变大 0.2W (2). E2 R1 270Ω ‎【详解】（1）①[1]图甲中曲线上任意一点与坐标原点连线的斜率的倒数是该导体的电阻，随着导体两端电压的增加，图像上的点与坐标原点的连线的斜率变小，斜率的倒数变大，则电阻变大。‎ ‎②[2]在乙图中，将阻值的电阻视为电源内阻的一部分，则电源电动势，内阻，并在图甲中画出电源的伏安特性曲线如图1‎ 由图1可知，交点即为导体的工作状态，此时导体两端电压U1=1.0V，电流I1=‎0.2A,由 ‎（2）①[3]如果选择电源E1，在温度等于‎30°C时，电流约等于 电流太小无法正常工作，故只能选择E2。‎ ‎[4]已知电源E2（电动势6V，内阻2Ω），工作电流约15mA，可知电路总电阻约为 总电阻为400Ω，故选择滑动变阻器R1（0~500Ω）即可满足要求。‎ ‎②[5]由题知，‎50°C时热敏电阻的阻值 根据闭合电路欧姆定律 解得滑动变阻器连入电路的阻值为270Ω。‎ ‎20.物理学中有一个非常有趣的现象：研究微观世界的粒子物理、量子理论，与研究宇宙的理论竟然相互沟通，相互支撑。目前地球上消耗的能量，追根溯源，绝大部分还是来自太阳内部核聚变时释放的核能。‎ ‎(1)已知太阳向各个方向辐射能量的情况是相同的。如果太阳光的传播速度为c，到达地球需要的时间为t，在地球大气层表面每秒钟每平方米垂直接收到的太阳辐射能量为E0。请你求出太阳辐射的总功率P的表达式；‎ ‎(2)根据量子理论可知，光子既有能量也有动量，光子的动量，其中h为普朗克常量，λ为光的波长。太阳光照射到地球表面时，如同大量气体分子频繁碰撞器壁一样，会产生持续均匀的“光压力”。为了将问题简化，我们假设太阳光垂直照射到地球上且全部被地球吸收，到达地球的所有光子能量均为4×10-19J，每秒钟照射到地球的光子数为4.5×1035。已知真空中光速，太阳对地球的万有引力大小约为3.5×1022N。请你结合以上数据分析说明，我们在研究地球围绕太阳公转时，是否需要考虑太阳“光压力”对地球的影响；（结果保留一位有效数字）‎ ‎(3)在长期演化过程中，太阳内部的核反应过程非常复杂，我们将其简化为氢转变为氦。已知目前阶段太阳辐射的总功率，太阳质量（其中氢约占70%），氢转变为氦的过程中质量亏损约为1%。请你估算如果现有氢中的10%发生聚变大约需要多少年。（结果保留一位有效数字，1年按3×107s计算）‎ ‎【答案】(1)；(2)不需要；(3)‎ ‎【详解】(1)日地间距离 距太阳中心为r的球面面积 太阳辐射的总功率 ‎(2)每个光子能量 每个光子动量 光照射到地球表面被吸收时，由动量定理有 代入数据可得，太阳光照射到地球表面产生的光压力 F光=6×108N 光压力与万有引力之比 由此可知，光压力远小于太阳对地球的万有引力，我们在研究地球围绕太阳公转时，不需要考虑太阳“光压力”对地球的影响。‎ ‎(3)根据可知，每秒中太阳因核聚变亏损的质量 现有氢中的10％发生聚变反应而亏损的质量为 需要的时间 ‎