河北省正定中学2020届高三物理综合测试试题（四）

河北省正定中学2020届高三物理综合测试试题（四）

河北省正定中学2020届高三物理综合测试试题（四） ‎ ‎14．下列说法正确的是（ ）‎ A．法拉第不仅提出了场的概念，而且直观地描绘了场的清晰图象 B．对电现象与磁现象连续进行大量研究后，安培首次揭示了电与磁的联系 C．牛顿提出万有引力定律并据此计算出了地球的质量 D．库仑利用扭秤装置测出了静电力常量 ‎15.以下说法中正确的是 （ ）‎ A．在外电路和电源内部，正电荷都受静电力作用，所以能不断定向移动形成电流 B．对于给定的电源,移动正电荷非静电力做功越多,电源电动势越大 C．在电源内部正电荷能从负极到正极是因为电源内部只存在非静电力而不存在静电力 D．电荷在闭合电路中移动一周静电力与非静电力对电荷做功之和为零 ‎16.一摩托车在竖直的圆轨道内侧做匀速圆周运动，周期为T，人和车的总质量为m,轨道半径为R，车经最高点时发动机功率为P0，车对轨道的压力为2mg.设轨道对摩托车的阻力与车对轨道的压力成正比，则（   ）‎ A．车经最低点时对轨道的压力为3mg B．车经最低点时发动机功率为2P0‎ C．车从最高点经半周到最低点的过程中发动机做功为 P0T D．车从最高点经半周到最低点的过程中发动机做功为2mgR ‎17. 下图为某款电吹风的电路图。a、b、c、d为四个固定触点。可动的扇形金属触片P 可同时接触两个触点。触片P处于不同位置时，电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风等不同的工作状态。n1和n2分别是理想变压器的两个线圈的匝数。该电吹风的各项参数如下表所示。下列说法正确的有 A.吹冷风时触片P与触点a、b接触 B.可由表格中数据计算出小风扇的内阻为8Ω C.变压器两线圈的匝数比n1：n2 = 13 : 15‎ D.若把电热丝截去一小段后再接入电路，电吹风吹热风时的功率将变小，吹冷风时的功率不变 ‎18．科学家经过深入观测研究，发现月球正逐渐离我们远去，并且将越来越暗．有地理学家观察了现存的几种鹦鹉螺化石，发现其贝壳上的波状螺纹具有树木年轮一样的功能，螺纹分许多隔，每隔上波状生长线在30条左右，与现代农历一个月的天数完全相同．观察发现，鹦鹉螺的波状生长线每天长一条，每月长一隔．研究显示，现代鹦鹉螺的贝壳上，生长线是30条，中生代白垩纪是22条，侏罗纪是18条，奥陶纪是9条．已知地球表面的重力加速度为‎10m/s2，地球半径为‎6400km，现代月球到地球的距离约为38万公里．始终将月球绕地球的运动视为圆周轨道，由以上条件可以估算奥陶纪月球到地球的距离约为（　　）‎ A．1.7×‎108m B．8.4×‎108m C．1.7×‎107m D．8.4×‎‎107m ‎19.回旋加速器以两虚线为边界,中间存在平行纸面且与边界垂直的水平电场,宽度为d,两侧为相同匀强磁场,方向垂直纸面向里.一质量m电量+q的带电粒子,以初速度垂直边界射入磁场做匀速圆周运动,再进入电场做匀加速运动,后第二次进入磁场中运动…,粒子在电场和磁场中不断交替运动.已知粒子第二次在磁场中运动半径是第一次的二倍,第三次是第一次的三倍…以此类推.则（ ）‎ A．粒子第一次经过电场电场力做功 B．粒子第三次经过磁场洛仑兹力做功 C．粒子第五次经过电场时电场强度大小 D．粒子第七次经过电场所用时间 ‎20．如图所示，传送带以恒定速率v运动，现将质量都是m的小物体甲、乙（视为质点）先后轻放在传送带的最左端，甲到达A处时恰好达到速率v，乙到达B处时恰好达到速率v。在甲、乙两物体在传送带上加速的过程中，下列说法正确的是（ ）‎ A．两物体的加速度相同 B．传送带对两物体做功相等 C．乙在传送带上滑行系统产生的热量与甲在传送带上滑行系统产生的热量相等 D．传送带克服摩擦力做的功相等 ‎21.如图所示，在正三角形区域内存在着垂直于纸面的匀强磁场和平行于AB的水平方向的匀强电场，一不计重力的带电粒子刚好以某一初速度从三角形O点沿角平分线OC做匀速直线运动。若此区域只存在电场时，该粒子仍以此初速度从O点沿角平分线OC射入，则此粒子刚好从A点射出；若只存在磁场时，该粒子仍以此初速度从O点沿角平分线OC射入，则下列说法正确的是（   ）‎ A．粒子将在磁场中做匀速圆周运动，运动轨道半径等于三角形的边长 B．粒子将在磁场中做匀速圆周运动，且从OB段射出磁场 C．粒子将在磁场中做匀速圆周运动，且从BC段射出磁场 D．根据已知条件可以求出该粒子分别在只有电场时和只有磁场时在该区域中运动的时间之比 ‎22．（6分）某学习小组设计了一种粗测小物体质量的方法．使用的器材有细绳、硬纸板、支架、刻度尺、铅笔、白纸、自制小滑轮、已知质量的小物块和若干待测小物体等．‎ 简化的实验装置如右图所示，在A点固定一根细绳AP，以A为圆心、AP为半径描出圆弧CD，直线AC水平，AD竖直．在B点固定小滑轮，一根细绳绕过小滑轮，一端悬挂小物块（质量m0已知），另一端连接绳端P点．在结点P悬挂不同质量的待测小物体m，‎ 平衡时结点P处在圆弧CD上不同的位置．利用学过的物理知识，可求出结点P在圆弧CD上不同的位置时对应的待测物体的质量值m，并标在CD弧上．‎ ‎（1）在圆弧CD上从C点至D点标出的质量值应逐渐_______（填写“增大”或“减小”）；‎ ‎（2）如右上图所示，BP延长线交竖直线AD于点，用刻度尺量出长为l1, 长为l2，则在结点P处标出的质量值应为_______________．‎ ‎23．（9分）石家庄雾霾频发，使用清洁能源可以减少雾霾，太阳能发电是一种新兴的可再生清洁能源。某同学对太阳能电池板进行研究。在某光照下使用多用电表测量该太阳能电池的电动势和内阻。使用多用电表电压2.5V量程，直接把红黑表笔与电池正负极相连，测的示数如图甲；因了解太阳能电池内阻一般较大，所以他改用直流电流档直接测量短路电流，先用较大量程进行“试触”，后选择直流10mA量程进行测量，读数如图乙。‎ ‎（1）(4分)该电池的电动势为 V，内阻为 Ω（电阻计算保留三位有效数字）；‎ 甲 乙 ‎ 丙 ‎（2）（3分）研究发现太阳能电池电动势、电流等各项参数不稳定，不能直接接用电器使用，市场上有“太阳能充电控制器”，可以把太阳能电池板发电通过控制器直接充入蓄电池，蓄电池可在需要的时候对外供电。该同学设计了一个用光敏电阻作为传感器控制路灯电路的开关，光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化，可以近似认为，照射光较强（如白天）时电阻几乎为0：照射光较弱（如夜晚）时电阻接近于无穷大。利用光敏电阻作为传感器，借助电磁开关，可以实现路灯自动在白天关闭，夜晚打开。电磁开关的内部结构如图丙所示。1、2两接线柱之间是励磁线圈，3、4两接线柱分别与LED灯泡和触点A、B相连。当励磁线圈电流大于某一值时A、B触点自动断开，小于这一值A、B触点自动接合。‎ 已知R1为光敏电阻，R2为保护电阻，励磁控制电路及照明电路元件对应接线柱已经标出。请连接电路，要求LED灯泡在白天熄灭，夜晚亮起。‎ 太 阳 能 电 池 板 ‎+‎ ‎-‎ 太阳能充电控制器 接太阳能 电池板 接蓄电池 ‎+‎ ‎+‎ ‎-‎ ‎-‎ R1‎ R2‎ ‎+‎ ‎-‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎2‎ ‎1‎ 励磁控制电路及照明电路元件 ‎（3）（2分）已知LED灯泡为24V， 40W；每日放电时间10小时，为保证实际情况正常使用，蓄电池容量选配时需考虑地域、天气等综合因素，一般蓄电池的容量约为单日使用量的5倍，则石家庄地区蓄电池容量比较合适的是 A．‎8A·h B. ‎16.7A·h C. ‎80A·h R ‎24.（13分）如图所示将一倾角为300、质量为‎2m的斜面体静置在水平地面上，斜面体底端与墙面接触。将一质量为m，半径为R的球轻放在如图所示的位置由静止释放。忽略所有摩擦，重力加速度为g，求：‎ ‎（1）斜面体获得的最大速度；‎ ‎（2）斜面体加速过程的加速度。‎ M O x N P Q d l 图1‎ B O B0‎ ‎－B0‎ x λ ‎2λ 图2‎ y z ‎25.（19分）磁悬浮列车是一种高速低耗的新型交通工具．它的驱动系统简化为如下模型，固定在列车下端的动力绕组可视为一个矩形纯电阻金属框，电阻为R，金属框置于xOy平面内，长边MN长为l平行于y轴，宽度为d的NP边平行于x轴，如图1所示．列车轨道沿Ox方向，轨道区域内存在垂直于金属框平面的磁场，磁感应强度B沿Ox方向按正弦规律分布，其空间周期为λ，最大值为B0，如图2所示，金属框同一长边上各处的磁感应强度相同，整个磁场以速度v0沿Ox方向匀速平移．设在短暂时间内，MM、PQ边所在位置的磁感应强度随时间的变化可以忽略，并忽略一切阻力．列车在驱动系统作用下沿Ox方向加速行驶，某时刻速度为v（v＜v0）．‎ ‎⑴简要叙述列车运行中获得驱动力的原理；‎ ‎⑵为使列车获得最大驱动力，写出MM、PQ边应处于磁场中的什么位置及λ与d之间应满足的关系式；‎ ‎⑶计算在满足第⑵问的条件下列车速度为v时驱动力的大小．‎ ‎34．【物理——选修3-4】（15分）‎ ‎（1）（6分）某小组在做“用单摆测重力加速度”实验后，为进一步研究，将单摆的轻质细线改为刚性重杆。通过查资料得知，这样做成的“复摆”做简谐运动的周期，式中为由该摆决定的常量，m为摆的质量，g为重力加速度，r为转轴到重心C的距离。如图（a），实验时在杆上不同位置打上多个小孔，将其中一个小孔穿在光滑水平轴O上，使杆做简谐运动，测量并记录r和相应的运动周期T；然后将不同位置的孔穿在轴上重复实验，并测得摆的质量m。‎ ‎（1）由实验数据得出图（b）所示的拟合直线，图中纵轴表示 （用题中所给的字母表示）；‎ ‎（2）的国际单位为 ；‎ ‎（3）若摆的质量测量值偏大，重力加速度g的测量值 （选填：“偏大”、“偏小”或“不变”）‎ ‎（2）．（9分）一般认为激光器发出的是频率为ν的“单色光”．实际上它的频率并不是真正单一的．频率ν是它的中心频率，它所包含的频率范围是Δν(也称频率宽度)．如图所示，让单色光照射到薄膜表面a，一部分光从前表面反射回来(这部分光称为甲光)，其余的光进入薄膜内部，其中的一小部分光从薄膜后表面b反射回来，再从前表面折射出(这部分光称为乙光)，甲、乙这两部分光相遇叠加而发生干涉，称为薄膜干涉，乙光与甲光相比，要在薄膜中多传播一小段时间Δt.理论和实践都证明，能观察到明显稳定的干涉现象的条件是：Δt的最大值Δtm与Δν的乘积近似等于1，即只有满足Δtm·Δν≈1才会观察到明显稳定的干涉现象．‎ 已知某红宝石激光器发出的激光频率ν＝4.32×1014 Hz，它的频率宽度Δν＝8.0×109 Hz.让这束激光由空气斜射到折射率n＝的薄膜表面，入射时与薄膜表面成45°角，如图所示．‎ ‎(1)求从O点射入薄膜中的光的传播方向及速率．‎ ‎(2)估算在如图所示的情况下，能观察到明显稳定干涉现象的薄膜的最大厚度dm.‎ ‎35．【物理——选修3-4】（15分）‎ ‎（1）（6分）下图是几个原子物理史上面著名的实验，关于这些实验，下列说法正确的是 （填正确答案标号，选对一个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分。每选错1个扣3分，最低得0分）。‎ A．卢瑟福的粒子散射实验否定了原子结构的枣糕模型，提出原子的核式结构模型 B．乙图中放射线在磁场中偏转，向右偏转的丙为 粒子，电离能力最弱 C．丙图中电压相同时，光照越强，光电流越大，说明遏止电压和光的强度有关 D．链式反应属于重核的裂变 E．汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，认识到原子具有复杂结构 ‎（2）（9分）根据玻尔理论，氢原子在不同的能量状态，对应着电子在不同的轨道上绕核做匀速圆周运动，电子做圆周运动的轨道半径满足，其中n为量子数，即轨道序号，rn为电子处于第n轨道时的轨道半径，已知电子的电荷量为e，质量为m，电子在第1轨道运动的半径为r1，静电力常量为k。电子在第n轨道运动时氢原子的能量En为电子动能与“电子-原子核”这个系统的电势能的总和。理论证明，系统的电势能Ep和电子绕氢原子核做圆周运动的半径r存在关系：（以无穷远为电势能零点）。请根据以上条件完成下面的问题。‎ ‎①试证明电子在第n轨道运动时氢原子的能量En和电子在第1轨道运动时氢原子的能量E1满足关系式；‎ ‎②假设氢原子甲核外做圆周运动的电子从第2轨道跃迁到第1轨道的过程中所释放的能量，恰好被量子数n=4的氢原子乙吸收并使其电离，即其核外在第4轨道做圆周运动的电子脱离氢原子核的作用范围。不考虑电离前后原子核动能的改变，试求氢原子乙电离后电子的动能。  ‎ 物理答案 ‎14.A 15.D 16.B 17.B 18. A 19. AD 20. BCD 21.BD ‎16解析：在最高点：向心力大小为 Fn=N1+mg=3mg，摩托车做匀速圆周运动，向心力大小不变，则在最低点：N2-mg=Fn，得N2=4mg． 在最高点：发动机功率P0=F1v=μN1v=2μmgv，在最低点：发动机功率P=F2v=μN2v=4μmgv，则P=2P0．车在最高点的发动机功率为P0，车在最低点的发动机功率为2P0，车从最高点经半周到最低点的过程中发动机的功率是变化的，所以发动机做的功不等于=P0T/2．摩托车做匀速圆周运动，动能不变，根据动能定理得知其合力做功为零，则发动机做功等于重力做功与摩擦力做功之和，发动机做的功不等于2mgR．故选B.‎ ‎17解析：电流只通过小风扇而不通过电热丝时吹冷风，触片P与触点a、b接触时吹热风，所以A错误。通过小风扇的电流，小风扇的热功率,所以小风扇的内阻：，B正确；变压器两线圈的匝数比：，C错；若把电热丝截去一小段后再接入电路，电热丝的电阻变小，由,所认，电吹风吹热风时的功率将变大，D错。‎ ‎21.解析:设正三角形边长为L。当带电粒子某一初速度v从三角形O点沿角分线OC做沿如图所示的轨迹1匀速直线运动时，由受力平衡知识可得⑴；只存在电场，当带电粒子以相同的初速度v从O点沿角分线OC射入，刚好从A点射出时，带电粒子沿如图所示的轨迹2运动，沿OC方向做匀速直线运动，则有⑵，沿垂直于OC方向做匀加速直线运动，有⑶，联立（1）（2）（3）可得 ‎（4），⑸；只存在磁场时，当带电粒子仍以相同的初速度v从O点沿角分线OC射入时，粒子将在磁场中沿如图所示的轨迹3运动做匀速圆周运动，其轨道半径为（6），有（1）（4）（6）三式可得该粒子轨道半径为，A项错；由几何关系可得轨迹与OB的交点P与O点的距离为OP=,故粒子OB阶段射出磁场，粒子在磁场中的运动时间为⑺，B项正确，C项错；由（4）（5）（7）三式可得该粒子分别在只有电场时和只有磁场时在该区域中运动的时间之比，故D项正确。‎ ‎22.（6分）（1）增大（3分）（2） （3分）‎ ‎23.（9分）2.320（2.315或2.325） （2分） 398~402 （2分）‎ ‎（2）（3分）‎ ‎（3） C （2分）‎ ‎24.（13分）解析：小球下落的高度 （2分）‎ ‎ 小球下落过程中系统机械能守恒：‎ ‎ （2分）‎ 两物体速度关系如图 （2分）‎ 联立解得 （2分）‎ ‎（2）由于小球与斜面体的速度始终满足，且加速时间相等，‎ 故加速过程斜面体的水平位移 （2分）‎ 斜面体加速运动 （2分）‎ 解得 （1分）‎ ‎25.⑴由于列车速度与磁场平移速度方向相同，导致穿过金属框的磁通量发生变化，由于电磁感应，金属框中会产生感应电流，该电流受到安培力即为驱动力．(3分)‎ ‎⑵为使列车获得最大驱动力，MM、PQ应位于磁场中磁感应强度同为最大值且反向的地方，这会使得金属框所围面积的磁通量变化率最大，导致线框中电流最强，也会使得金属框长边中电流受到的安培力最大，因此，d应为的奇数倍，即：‎ ‎①（4分）‎ ‎⑶由于满足⑵问条件，则MM、PQ边所在处的磁感应强度大小均为B0且方向总相反，经短暂的时间Δt，磁场沿Ox方向平移的距离为v0Δt，同时，金属框沿Ox方向移动的距离为vΔt．（2分）‎ 因为v0＞v，所以在Δt时间内MN边扫过磁场的面积 S＝(v0－v)lΔt（1分）‎ 在此Δt时间内，MN边左侧穿过S的磁通量移进金属框而引起框内磁通量变化 ΔΦMN＝B‎0l(v0－v)Δt（1分）‎ 同理，该Δt时间内，PQ边左侧移出金属框的磁通引起框内磁通量变化 ΔΦPQ＝B‎0l(v0－v)Δt（1分）‎ 故在Δt内金属框所围面积的磁通量变化 ΔΦ＝ΔΦMN ＋ΔΦPQ（1分）‎ 根据法拉第电磁感应定律，金属框中的感应电动势大小 ‎（1分）‎ 根据闭合电路欧姆定律有 ‎（1分）‎ 根据安培力公式，MN边所受的安培力 FMN ＝ B0Il（1分）‎ PQ边所受的安培力 FPQ ＝ B0Il（1分）‎ 根据左手定则，MM、PQ边所受的安培力方向相同，此时列车驱动力的大小 F＝FMN＋FPQ＝2B0Il（1分）‎ 联立解得：（1分）‎ 本题从切割磁感线角度进行分析亦可得分。‎ ‎34.（1）（6分 每空2分）【答案】（1） （2） （3）不变 ‎【解析】（1）根据周期公式，整理可得，观察图像发现为倾斜的直线，即纵轴的物理量与成一次函数关系，根据，判断纵轴为。（2）根据周期公式，整理可得代入各个物理量的单位，可判断的单位为。（3）根据图像斜率计算重力加速度，所以大小与质量的测量无关，即质量测量值即使偏大，重力加速度的测量值也不会变化。‎ ‎（2）（9分）【答案】(1)折射角为30°，速度大小为2.12×‎108 m/s ‎(2)1.15×10－‎‎2 m ‎【解析】(1)设从O点射入薄膜中的光线的折射角为r，‎ 根据折射定律有：n＝，即sin r＝＝，（2分）‎ 所以r＝30°. （1分）‎ 光在薄膜中的传播速度 v＝c/n≈2.12×‎108 m/s. （1分）‎ ‎(2)乙光在薄膜中经历的路程x＝（1分）‎ 乙光通过薄膜所用时间Δt＝＝（1分）‎ 当Δt取最大值Δtm时，对应的薄膜厚度最大，‎ 又因Δtm·Δν≈1，所以≈.（2分）‎ 解得：dm≈1.15×10－‎2 m. （1分）‎ ‎35.（1）（6分）ADE ‎（2）（9分）解析：（2）①设电子在第1轨道上运动的速度大小为v1，‎ 根据牛顿第二定律有 （1分）‎ 电子在第1轨道运动的动能 （1分）‎ 电子在第1轨道运动时氢原子的能量 E1= -k=- k （1分）‎ 同理，电子在第n轨道运动时氢原子的能量  En=-k=-k（1分）‎ 又因为 rn=n2r1     则有 En=-k=-k    命题得证。（1分）‎ ‎② 由①可知，电子在第1轨道运动时氢原子的能量  E1=-k 电子在第2轨道运动时氢原子的能量  E2==-k （1分）‎ 电子从第2轨道跃迁到第1轨道所释放的能量 ΔE=（1分）‎ 电子在第4轨道运动时氢原子的能量  E4==-k （1分）‎ 设氢原子电离后电子具有的动能为Ek，根据能量守恒有 Ek= E4+ΔE 解得Ek=-k+=（1分）‎