北京市西城区2020届高三物理下学期4月统一测试（一模）试卷（含解析）

北京市西城区2020届高三物理下学期4月统一测试（一模）试卷（含解析）

北京市西城区2020届高三物理下学期4月统一测试（一模）试卷（含解析） ‎ ‎1.已知氡222的半衰期为3.8天.那么‎4g的放射性物质氡222经过7.6天，还剩下没有发生衰变的质量为 A. ‎2g B. ‎1g C. ‎0.5g D. ‎‎0g ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】根据衰变的半衰期公式，其中，n为半衰期的个数,，联立可得：；故选B.‎ ‎2.关于热学中的一些基本概念，下列说法正确的是 A. 物体是由大量分子组成的，分子是不可再分的最小单元 B. 分子间的斥力和引力总是同时存在的，且随着分子之间的距离增大而增大 C. 分子做永不停息的无规则热运动，布朗运动就是分子的热运动 D. 宏观物体的温度是物体内大量分子的平均动能的标志 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A、物质是由分子组成的，分子是原子组成的，原子是不可再分的最小单元；故A错误.‎ B、根据分子动理论可知分子间同时存在分子引力和分子斥力，引力和斥力都随分子间距离的减小而增大，随分子间距的增大而减小；故B错误.‎ C、布朗运动是固体微粒的运动，不是分子的运动，但间接反映了液体分子的热运动；故C错误.‎ D、大量分子的热运动的快慢用统计规律可得，则温度就是分子平均动能的标志；故D正确.‎ 故选D.‎ ‎3.如图所示，一颗卫星绕地球做椭圆运动，运动周期为T,图中虚线为卫星的运行轨迹，A，B，C，D是轨迹上的四个位置，其中A距离地球最近，C距离地球最远。B和D点是弧线ABC和ADC的中点，下列说法正确的是 A. 卫星在C点的速度最大 B. 卫星在C点的加速度最大 C. 卫星从A经D到C点的运动时间为T/2‎ D. 卫星从B经A到D点的运动时间为T/2‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A、卫星绕地球做椭圆运动，类似于行星绕太阳运转，根据开普勒第二定律：行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等，则知卫星与地球的连线在相等时间内扫过的面积相等，所以卫星在距离地球最近的A点速度最大，在距离地球最远的C点速度最小，卫星在B、D两点的速度大小相等；故A错误；‎ B、在椭圆的各个点上都是引力产生加速度，因A点的距离最小，则A点的加速度最大，故B错误.‎ C、根据椭圆运动的对称性可知，则，故C正确.‎ D、椭圆上近地点A附近速度较大，远地点C附近速度最小，则，；故D错误.‎ 故选C.‎ ‎4.一条绳子可以分成一个个小段，每小段都可以看做一个质点，这些质点之间存在着相互作用。如图是某绳波形成过程的示意图。质点l 在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动质点2、3、4...各个质点依次振动，把振动从绳的左端传到右端。t=T/2时，质点9刚要开始运动。下列说法正确的是 A. t=T/2时，质点9开始向下运动 B. t=T/2时，质点5加速度方向向上 C. t=T/4时，质点5开始向上运动 D. t=T/4时，质点3的加速度方向向上 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A、质点1为波源，波向右传播，时，质点9开始振动，根据同侧法可知其振动方向向上；故A错误.‎ B、时，质点5处于波峰，此时振动的速度为零，指向平衡位置的加速度最大，方向向下；故B错误.‎ C、根据振动和波的传播规律可得时的波形图：‎ 时，波传播的距离为，则质点5开始振动，而所有的质点被带动起振的方向相同都向上；故C正确.‎ D、振动时的回复力产生的加速度都指向平衡位置，时的质点3正在正向位移处，则加速度向下；故D错误.‎ 故选C.‎ ‎5.如图所示，在水平面上有一个U形金属框架和一条跨接其上的金属杆ab ‎，二者构成闭合回路且处于静止状态。在框架所在的空间内存在匀强磁场（图中未画出）。下面说法正确的是 A. 若磁场方向水平向右，当磁场增强时，杆ab受安培力向上 B. 若磁场方向水平向右，当磁场减弱时，杆ab受安培力向上 C. 若磁场方向竖直向上，当磁场增强时，杆ab受安培力向左 D. 若磁场方向竖直向上，当磁场减弱时，杆ab受安培力向左 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A、B、磁场方向水平向右时，穿过线框的的磁通量的零，故不能产生感生电动势，也就没有感应电流，则棒ab不受安培力；故A、B错误.‎ C、若磁场方向垂直纸面向上，并且磁感应强度增大时，根据楞次定律，感应电流的方向为顺时针方向，根据左手定则，杆ab所受的安培力方向向左；故C正确.‎ D、若磁场方向垂直纸面向上，并且磁感应强度减小时，根据楞次定律，感应电流的方向为逆时针方向，根据左手定则，杆ab所受的安培力方向向右；故D错误.‎ 故选C.‎ ‎6.如图所示，在两块平行金属板间存在竖直向下的匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场（磁场未画出）。现有两种带电粒子M、N分别以同样的速度v从左端沿两板间的中线射入，都能沿直线从右端射出，不计粒子重力。以下说法正确的是 A. 带电粒子M、N的电性一定相同 B. 带电粒子M、N的电量一定相同 C. 撤去电场仅保留磁场，M、N做圆运动的半径一定相等 D. 撇去磁场仅保留电场，M、N若能通过场区，则通过场区的时间相等 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A、B、无论正或负粒子穿过速度选择器时，满足做匀速直线运动，则不选电性和电量，而选择了入口和速度v的大小；故A，B错误.‎ C、粒子在剩下的磁场中做匀速圆周运动，有，可得，两粒子的比荷不一定相同，则运动的半径不一定相同；故C错误.‎ D、撤去磁场后，在电场中做类平抛运动，若能穿过电场则水平方向做匀速直线运动有：，可知两粒子的运动时间相同；故D正确.‎ 故选D.‎ ‎7.为了研究空腔导体内外表面的电荷分布情况，取两个验电器A和B，在B上装一个几乎封闭的空心金属球C（仅在上端开有小孔），D是带有绝缘柄的金属小球，如图所示。实验前他们都不带电，实验时首先将带正电的玻璃棒（图中未画出）与C接触 使C带电。以下说法正确的是 A. 若将带正电的玻璃棒接触C外表面，则B的箔片带负电 B. 若将带正电的玻璃棒接触C内表面，则B的箔片不会带电 C. 使D接触C的内表面，然后接触A，操作若干次，观察到A的箔片张角变大 D. 使D接触C的外表面，然后接触A，操作若干次，观察到A的箔片张角变大 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A、带正电的玻璃棒接触C外表面，正电荷会分布在C的外表面包括B 的两箔片带正电而相互排斥张开；故A错误.‎ B、带正电的玻璃棒接触C内表面，根据静电平衡的原理，净电荷分布在外表面，则B的两箔片也带正电而相互排斥张开；故B错误.‎ C、静电平衡后C的内表面不带电，故反复接触A与C的内表面，没有电荷转移，A最终不带电，A的箔片不会张开；故C错误.‎ D、C的外表面带正电，反复接触A，电量多次平分而转移到A上，则A带正电变多，观察到A的箔片张角变大；故D正确.‎ 故选D.‎ ‎8.随着科幻电影《流浪地球》的热映，“引力弹弓效应”进入了公众的视野。“引力弹弓效应”是指在太空运动的探测器，借助行星的引力来改变自己的速度。为了分析这个过程，可以提出以下两种模式：探测器分别从行星运动的反方向或同方向接近行星，分别因相互作用改变了速度。如图所示，以太阳为参考系，设行星运动的速度为，探测器的初速度大小为v0，在图示的两种情况下，探测器在远离行星后速度大小分别为v1和v2.探测器和行星虽然没有发生直接的碰撞，但是在行星的运动方向上，其运动规律可以与两个质量不同的钢球在同一条直线上发生的弹性碰撞规律作类比。那么下列判断中正确的是 A. v1> v0 B. v1= v‎0 ‎C. v2> v0 D. v2=v0‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】设探测器的质量为m，行星的质量为M，探测器和行星发生弹性碰撞.‎ A、B、对于模型一：设向左为正，由动量守恒定律：，由能量守恒，联立解得探测器碰后的速度，因，则，故A正确，B错误.‎ C、D、对于模型二：设向左为正，由动量守恒定律：，由能量守恒，联立解得探测器碰后的速度，因，则；故C、D均错误.‎ 故选A.‎ 第二部分 （非选择题共180分）‎ ‎9.采用如图l所示的装置可以研究平抛运动.图2是确定小球位置的硬纸片的示意图，带有一大一小两个孔，大孔宽度与做平抛的小球的直径d相当，可沿虚线折成图l中的样式，放在如图1中的多个合适位置，可用来确定小球经过的运动轨迹.已知重力加速度为g.‎ ‎(1)已备有器材：有孔的硬纸片、坐标纸、图钉、长方形平木板、铅笔、三角板、刻度尺、弧形斜槽、小球、铁架台（含铁夹），还需要的一种实验器材是_______.‎ A.秒表 B．天平 C．重锤线 D．弹簧测力计 ‎(2)关于本实验的一些说法，正确的是________‎ A.斜槽必须是光滑的，且每次释放小球的初位置相同 B.应该将斜槽轨道的末端调成水平 C.以斜槽末端，紧贴着槽口处作为小球做平抛运动的起点和所建坐标的原点O D ‎.为使所描曲线与小球运动轨迹吻合，应将所有通过硬纸片确定的点都用直线依次连接 ‎(3)已知理想的平抛运动在水平方向和竖直方向的位移分别为x和y，则其初速度大小v0= ___.在实际的平抛运动实验的研究中，也利用上述关系式计算初速度，那么计算的初速度误差与x、y的大小选取是____。（选填“有关”或“无关”）‎ ‎(4)甲同学得到部分运动轨迹如图3所示。图中水平方向与竖直方向每小格的长度均为l，Pl、P2和P3是轨迹图线上的三个点，Pl和P2、P2和P3之间的水平距离相等.那么，小球从Pl运动到P2所用的时间为______，小球抛出后的水平速度为_________.‎ ‎(5)判断所描绘曲线是否为抛物线是本实验的目的之一．若乙同学实验得到的平抛运动的轨迹是图4所示的曲线，图中的O点是小球做平抛运动的起点。可用刻度尺测量各点的x、y坐标，如Pl的坐标(x1，y1)、P2的坐标(x2，y2)、P3的坐标（x3，y3）等.怎样通过这些测量值来判断这条曲线是否为一条抛物线？并请简述判断的方法______.‎ ‎【答案】 (1). C (2). B (3). (4). 有关 (5). ‎ ‎(6). (7). 方法1：令，代入实验所得各点的坐标值求出系列，看在误差允许范围之内，a是否相等，则可判断实验所得的曲线是否可以认为是一条抛物线.方法2：按照实验所得个点的坐标值，描绘的拟合图像.观察在误差允许范围之内，是否为一条直线，则可判断该实验曲线是否可以认为是一条抛物线.‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)在做“研究平抛物体的运动”实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材中还需要重锤线，确保小球抛出是在竖直面内运动，还需要坐标纸，便于确定小球间的距离，以及刻度尺测量下降的高度和水平位移．故C正确，A、B、D错误．故选C．‎ ‎(2)A、为了使小球平抛运动的初速度相同，小球需从斜槽上相同的位置自由滑下，但斜槽轨道不一定需要光滑．故A错误．‎ B、为了使小球做平抛运动，斜槽的末端需水平;故B正确．‎ C、小球平抛运动的起点和所建坐标系的原点应该是在白纸上记录斜槽末端以上距离槽口为小球的半径R的位置O；故C错误.‎ D、为了减小误差和曲线与小球运动轨迹吻合，应舍去误差较大的点，用平滑的曲线连成轨迹；故D错误.‎ 故选B.‎ ‎(3)根据平抛的竖直分运动是自由落体运动：，平抛的水平分运动为匀速直线运动，，联立可得平抛初速度；用两坐标值x，y计算初速度，选取的数值越大，会使测量误差减小，故计算的初速度误差与x、y的大小选取是有关.‎ ‎(4)因抛物线上两段的水平距离相等，故两段运动的时间相等，而竖直位移分别为‎6l和‎10l，故竖直方向由，可得，水平速度为.‎ ‎(5)方法1：根据二次函数的特点，令，代入实验所得各点的坐标值求出系列，看在误差允许范围之内，a是否相等，则可判断实验所得的曲线是否可以认为是一条抛物线.‎ 方法2：按照实验所得个点的坐标值，描绘 的拟合图像.观察在误差允许范围之内，是否为一条直线，则可判断该实验曲线是否可以认为是一条抛物线.‎ ‎10.如图所示，轻质绝缘细绳上端固定，下端连接一个可视为质点的带电小球，小球静止在水平向左的匀强电场中，绳与竖直方向的夹角θ=37°.已知绳长l=l‎.0m，小球所带电荷量q=+l.0×‎104C，质量m=4.0×10‎-3kg。不计空气阻力，取重力加速度g=‎10m/s2，sin37°=0.60，cos37°=0.80.求：‎ ‎(l)电场强度的大小E；‎ ‎(2)将电场撤去,小球摆动到最低点时速度的大小v；‎ ‎(3)将电场撤去,小球摆动到最低点时绳中拉力的大小T.‎ ‎【答案】（1） （2） （3）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)对带电小球受力分析，得关系：‎ 代入已知数据后，解得 ‎(2)根据机械能守恒定律有：‎ 解得：‎ ‎(3)根据牛顿第二定律:‎ 解得:‎ ‎11.可利用如图l所示的电路研究光电效应中电子的发射情况与光照的强弱、光的频率等物理量间的关系.K、A是密封在真空玻璃管中的两个电极，K受到光照时能够发射电子.K与A之间的电压大小可以调整，电源的正负极也可以对调.‎ ‎(1)a.电源按图1所示的方式连接，且将滑动变阻器中的滑片置于中央位置附近。试判断：光电管中从K发射出的电子由K向A的运动是加速运动还是减速运动?‎ b.现有一电子从K极板逸出，初动能忽略不计，已知电子的电量为e，电子经电压U加速后到达A极板.求电子到达A极板时的动能Ek.‎ ‎(2)在图l装置中，通过改变电源的正、负极，以及移动变阻器的滑片，可以获得电流表示数，与电压表示数U之间的关系，如图2所示，图中UC叫遏止电压.实验表明，对于一定频率的光，无论光的强弱如何， 遏止电压都是一样的。请写出光电效应方程，并对“一定频率的光，无论光的强弱如何，遏止电压都是一样的”做出解释.‎ ‎(3)美国物理学家密立根为了检验爱因斯坦光电效应方程的正确性，设计实验并测量了某金属的遏止电压UC与入射光的频率.根据他的方法获得的实验数据绘制成如图 3所示的图线。已知电子的电量e=1.6×l0‎-19C,求普朗克常量h.（将运算结果保留l位有效数字.）‎ ‎【答案】（1）a.加速运动；b. ；（2）；（3）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)a.根据电源的正负极和电路可知A极板的电势高于K极板，则光电子可加速运动；‎ b.电子由初速度为零加速，由动能定理得：‎ ‎(2)爱因斯坦光电效应方程 遏止电压对应为具有最大初动能的光电子由K极板运动到A极板动能减为0，‎ 根据动能定理有：‎ 联立以上各式得:‎ 可见，对于确定的金属来说，一定频率的光，无论光的强弱如何，遏止电压都是一样的.‎ ‎(3)斜率为普朗克常量与元电荷常量之比，由图像求得斜率：‎ 得普朗克常量：‎ 代入数据得：‎ ‎12.守恒定律是自然界中某种物理量的值恒定不变的规律，它为我们解决许多实际问题提供了依据。在物理学中这样的守恒定律有很多，例如：电荷守恒定律、质量守恒定律、能量守恒定律等等。‎ ‎(1)根据电荷守恒定律可知：一段导体中通有恒定电流时，在相等时间内通过导体不同截面的电荷量都是相同的。‎ a．己知带电粒子电荷量均为g，粒子定向移动所形成的电流强度为，求在时间t内通过某一截面的粒子数N．‎ b．直线加速器是一种通过高压电场使带电粒子加速的装置。带电粒子从粒子源处持续发出，假定带电粒子的初速度为零，加速过程中做的匀加速直线运动。如图l所示，在距粒子源fI、如两处分别取一小段长度相等的粒子流Al。已知ll:l2=1:4，这两小段粒子流中所含的粒子数分别为n1和n2，求：n1:n2。‎ ‎(2)在实际生活中经常看到这种现象：适当调整开关，可以看到从水龙头中流出的水柱越来越细，如图2所示，垂 直于水柱的横截面可视为圆。在水柱上取两个横截面A、B，经过A、B的水流速度大小分别为vI、v2；A、B直径分别为d1、d2，且d1：d2=2:1。求：水流的速度大小之 比v1:v2。‎ ‎(3)如图3所示：一盛有水的大容器，其侧面有一个水平的短细管，水能够从细管中喷出；容器中水面的面积Sl 远远大于细管内的横截面积S2;重力加速度为g。假设 水不可压缩，而且没有粘滞性。‎ a．推理说明：容器中液面下降的速度比细管中的水流速度小很多，可以忽略不计：‎ b．在上述基础上，求：当液面距离细管的高度为h时， 细管中的水流速度v。‎ ‎【答案】（1）a. ；b. ；（2）；（3）a.设：水面下降速度为，细管内的水流速度为v。按照水不可压缩的条件，可知水的体积守恒或流量守恒，即：,由，可得。所以：液体面下降的速度比细管中的水流速度可以忽略不计。‎ b. ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)a.电流，‎ 电量 粒子数 b.根据, 可知在距粒子源、两处粒子的速度之比：‎ 极短长度内可认为速度不变，根据，‎ 得 根据电荷守恒，这两段粒子流中所含粒子数之比：‎ ‎(2)根据能量守恒，相等时间通过任一截面的质量相等，即水的质量相等.‎ 也即：处处相等 故这两个截面处的水流的流速之比：‎ ‎(3)a.设：水面下降速度为，细管内的水流速度为v.‎ 按照水不可压缩的条件，可知水的体积守恒或流量守恒，即：‎ 由，可得:.‎ 所以液体面下降的速度比细管中的水流速度可以忽略不计.‎ b.根据能量守恒和机械能守恒定律分析可知：‎ 液面上质量为m的薄层水的机械能等于细管中质量为m的小水柱的机械能。‎ 又根据上述推理：液面薄层水下降的速度忽略不计，即.‎ 设细管处为零势面，所以有：‎ 解得:‎