2020届高天津市和平区三下学期第二次质量调查(二模)物理试题(解析版).pdf

-1-2020 届高天津市和平区三下学期第二次质量调查（二模）物理试题（共 100 分，考试时间 60 分钟）第卷选择题（共40 分）一、单项选择题（每小题5 分，共 25分。每小题给出的四个选项中，只有一个是正确的）1.2019年被称为5G 元年，这一年全球很多国家开通了5G 网络。5G 网络使用的无线电波通信频率是在3.0GHz 以上的超高频段和极高频段，比目前 4G通信频率在0.3GHz3.0GHz 间的特高频段网络拥有更大的带宽和更快的传输速率。下列说法正确的是（）A.4G 信号是横波，5G 信号是纵波B.4G信号和5G信号相遇能产生干涉现象C.5G信号比 4G 信号波长更长，相同时间传递的信息量更大D.5G 信号比 4G 信号更不容易绕过障碍物，所以5G 通信需要搭建更密集的基站【答案】D【解析】【详解】A4G 和 5G 信号均为电磁波，电磁波传播过程中，电场强度和磁感应强度的方向始终与传播方向垂直，故电磁波为横波，故A 错误；B 4G和 5G信号的频率不同，不能发生稳定的干涉现象，故B 错误；C 5G信号比 4G 信号波长小，频率高，光子的能量大，故相同时间传递的信息量更大，故C 错误；D因 5G 信号的频率高，则波长小，4G 信号的频率低，则波长长，则5G 信号比 4G 信号更不容易绕过障碍物，所以5G 通信需要搭建更密集的基站，故D 正确。故选 D。2.2020年 3 月 15 日中国散列中子源（CSNS）利用中子成像技术帮助中国科技大学进行了考古方面的研究。散射中子源是研究中子特性、探测物质微观结构和运动的科研装置。下列关于中子研究的说法正确的是（）A.粒子轰击147N，生成178O并产生了中子B.92238U经过 4 次 衰变，2 次 衰变后，新核与原来的原子核相比中子数少了10 个C.射线实质是高速中子流，可用于医学的放射治疗D.核电站可通过“慢化剂”控制中子数目来控制核反应的速度【答案】B【解析】【详解】A根据质量数守恒和电荷数守恒知，-2-4141712781HeNOH故 A 错误；B每次 衰变，质量数少4，电荷数少2，中子数少2；每次 衰变一个中子转化成一个质子和一个电子，中子数少1；所以 4 次 衰变，2 次 衰变，新核与原来的原子核相比，中子数少4 2+21=10，故 B 正确；C 射线实质光子流，故C 错误；D镉棒可以吸收中子，核反应堆中，通过改变镉棒插入的深度，可以控制核反应的速度，故D 错误。故选 B。3.虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的，可利用白光照射玻璃球来说明。两束平行白光照射到透明玻璃球后，在水平的白色桌面上会形成MN 和 PQ 两条彩色光带，光路如图所示。以下说法正确的是（）A.在玻璃球中照射到N 点的光比照射到M 点的光传播速度大B.照射到 P、Q 两点的颜色分别为紫、红C.若增大实线白光的入射角，则照射到M 点的光先消失D.若照射到M、N 两点的光分别照射同一光电管且都能发生光电效应，则照射到N 的光遏止电压高【答案】A【解析】【详解】AB 在白光的七色光中红光的折射率最小，紫光的折射率最大，根据折射定律知光进入玻璃球折射后红光的折射角较大，由玻璃球出来后将形成光带，而两端分别是红光和紫光，根据光路图可知M、N、P、Q 点的光的颜色分别为紫、红、红、紫，由公式cvn可知，在玻璃球中照射到N 点的光比照射到M点的光传播速度大，故A 正确，B 错误；C由光路的可逆性可知光在水珠内的角度都是相等的，因此射出水珠的角度和入射水珠的角度相等，不会发生全反射，光不会消失，故C 错误；D M、N 点的光的颜色分别为紫、红，由kmax0ceUEhW可知，照射到M 的光遏止电压高，故D 错误。故选 A。4.我国已掌握“半弹道跳跃式高速再入返回技术”，实现“嫦娥”飞船月地返回任务奠定基础.如图虚线-3-为地球大气层边界，返回器与服务舱分离后，从a 点无动力滑入大气层，然后经b 点从 c 点“跳”出，再经 d 点从 e点“跃入”实现多次减速，可避免损坏返回器。d 点为轨迹最高点，离地面高h，已知地球质量为 M，半径为R，引力常量为G。则返回器（）A.在 d 点处于超重状态B.从a点到e点速度越来越小C.在 d 点时的加速度大小为2GMRD.在 d 点时的线速度小于地球第一宇宙速度【答案】D【解析】【详解】Ad 点处做向心运动，向心加速度方向指向地心，应处于失重状态，A 错误；B、由 a 到 c 由于空气阻力做负功，动能减小，由c到 e过程中只有万有引力做功，机械能守恒，a、c、e点时速度大小应该满足acevvv，B 错误；C、在 d 点时合力等于万有引力，即2dGMmmaRh故加速度大小2()dRGMahC 错误；D、第一宇宙速度是最大环绕速度，其他轨道的环绕速度都小于第一宇宙速度，D 正确。故选 D。5.如图所示，竖直固定一半径为R=0.5m 表面粗糙的四分之一圆弧轨道，其圆心 O 与 A 点等高。一质量 m=1kg的小物块在不另外施力的情况下，能以速度022vm/s 沿轨道自A 点匀速率运动到B 点，圆弧AP 与圆弧 PB 长度相等，重力加速度g=10m/s2。则下列说法不正确的是（）-4-A.在从 A到 B 的过程中合力对小物块做功为零B.小物块经过P 点时，重力的瞬时功率为5W C.小物块在AP 段和 PB 段产生的内能相等D.运动到 B 点时，小物块对圆弧轨道的压力大小为11N【答案】C【解析】【详解】A由于小物块从A 到 B 做匀速圆周运动，由动能定理可知，合力对小物块做功为0，故 A 正确；B小物块经过P点时，重力的瞬时功率为22cos451 10W5W22Pmgv故 B 正确；C由能量守恒可知，小物块在AP段产生的内能为1125 2cos4510JJ222QmgR小物块在 BP 段产生的内能为2125(22)(1cos45)10(1)JJ222QmgR故 C 错误；D在 B 点由牛顿第二定律有2vNmgmR得222()21 101N=11N12vNmgmR由牛顿第三定律可知，小物块对圆弧轨道的压力大小为11N，故 D 正确。本题选不正确的，故选C。-5-二、不定项选择题（本大题共3 小题，每小题 5 分，每小题给出的四个答案中，都有多个是正确的，全部选对的得5 分，选对但不全的得3 分，有选错或不答的得0 分）6.一列沿x轴正方向传播的简谐横波，从波源起振后某一时刻开始计时，t=1s 时刻波形图如图所示，该时刻M点开始振动，再过1.5s，N点开始振动。下列判断正确的是（）A.这列波的传播速度为6m/s B.波源的起振方向沿y 轴正方向C.t=0.5s时刻，x=5.0m处质点在波谷D.t=2.7s时刻，质点M、N 与各自平衡位置间的距离相等【答案】BD【解析】【详解】A质点 M 和 N 相距 6m，波的传播时间为1.5s，则波速6m/s4m/s1.5xvt故 A 错误；B由题意可知，波沿x 轴正方向传播，由同侧法可知，质点M 的起振方向沿y 轴正方向，则波源的起振方向沿 y 轴正方向，故B 正确；C周期为1sTvt=0.5s=0.5T，波传播到x=4.0m 处，x=5.0m 处质点还没有振动，故C 错误；Dt=2.5s=2.5T，N 点开始振动，质点M、N 相隔 1.5，振动情况完全相反，故质点M，N 与各自平衡位置的距离相等，故D 正确。故选 BD。7.如图所示，一带电的粒子以一定的初速度进入某点电荷产生的电场中，沿图中弯曲的虚线轨迹先后经过电场中的a、b 两点，其中a 点的场强大小为Ea，方向与ab 连线成30角；b 点的场强大小为Eb，方向与ab 连线成60角，粒子只受电场力的作用，下列说法中正确的是（）-6-A.粒子带正电B.a 点的电势低于b 点电势C.从a到b，系统的电势能减小D.粒子在 a 点的加速度大于在b 点的加速度【答案】AC【解析】【详解】将Ea、Eb延长相交，交点即为Q 点的位置，如图所示A由图可知场源电荷在Q 位置，电场方向指向场源电荷，故电荷为负电荷，根据曲线运动所受合力指向曲线内侧，所以粒子带正电，故A 正确；B由图可知，Ra Rb，且点电荷的电场中等势面是以场源电荷为圆心的同心圆，沿着电场线方向，电势逐渐降低，故a 点的电势高于b 点电势，故B 错误；C由于 a 点的电势高于b 点电势，由正电荷在电势高处电势能大，即粒子从a 到 b电势能减小，故C 正确；D由图可知，RaRb，且根据2QEkR可知粒子在a点的场强小于在b点的场强，故粒子在a 点的加速度小于在 b 点的加速度，故D 错误。故选 AC。8.如图，单匝矩形导线框abcd与匀强磁场垂直，线框电阻不计，线框绕与cd 边重合固定转轴以恒定角速度从图示位置开始匀速转动，理想变压器匝数比为n1：n2开关 S断开时，额定功率为P的灯泡 L1正常发-7-光，电流表示数为I，电流表内阻不计，下列说法正确的是（）A.线框中产生的电流为正弦式交变电流B.线框从图中位置转过4时，感应电动势瞬时值为PIC.灯泡 L1的额定电压等于12n pn ID.如果闭合开关S，则电流表示数变大【答案】ABD【解析】A、线框绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，线框中产生的是电流为正弦式交变电流，故A 正确；B、线框从中性面转动，所以瞬时值表达式为2PI，当转动4时，感应电动势的瞬时值24PsinPII，故 B 正确；C、原线圈两端的电压1PUI，根据电压与匝数成正比，得1122UnUn，副线圈两端的电压212211n Un PUnn I，即灯泡的额定电压为21n Pn I，故 C 错误；D、S闭合，副线圈电阻变小，输出功率变大，输入功率变大，11PU I，得11PIU变大，即电流表示数变大，故 D 正确；故选 ABD【点睛】本题关键是抓住灯泡正常发光，可计算副线圈两端电压，同时要明确输入电压决定输出电压，输出电流决定输入电流，输出功率决定输入功率第卷非选择题（共60 分）9.“用 DIS 研究在温度不变时，一定质量气体压强与体积关系”的实验装置如图所示。保持温度不变，封闭气体的压强p用压强传感器测量，体积V 由注射器刻度读出。某次实验中，数据表格内第2次第 8 次压强没有记录，但其它操作规范。-8-次数1 2 3 4 5 6 7 8 9 压强 p/kPa 100.1 p7179.9 体积 V/cm318 17 16 15 14 13 12 11 10(1)根据表格中第1 次和第 9 次数据，推测出第7 次的压强p7，其最接近的值是_。A 128.5kPa B.138.4kPa C.149.9kPa D.163.7kPa(2)若考虑到连接注射器与传感器的软管内气体体积V0不可忽略，则封闭气体的真实体积为_。从理论上讲 p1V图像可能接近下列哪个图？_【答案】(1).C(2).V0+V(3).D【解析】【详解】(1)1 根据玻意耳定律，一定质量气体，压强与体积成反比，而实验数据，第1 次和第 9 次数据，它们的压强与体积乘积，也正好近似相等，因此第7 次的压强7100.1 18kPa150kPa12p故 C 正确，ABD 错误；故选 C(2)23 在软管内气体体积V 不可忽略时，被封闭气体的初状态的体积为V0+V，压强为 p0，末状态的体积为 V+V，压强为 p，由等温变化有00)()p VVp VV-9-解得00VVppVV当式中的 V 趋向于零时，有00VVppV即该双曲线的渐近线方程是00VVppV故 D 正确，ABC 错误。故选 D 10.有一电压表V1，其量程为3V，内阻约为3000，现要准确测量该电压表的内阻，提供的实验器材有：A.电源 E：电动势约15V，内阻不计；B电流表A1：量程 1A，内阻 r1=2；C电压表V2：量程 2V，内阻 r2=2000；D定值电阻R1：阻值 20；E定值电阻R2：阻值 3；F.滑动变阻器R0：最大阻值10，额定电流1A；开关 S，导线若干。(1)提供的实验器材中，应选用的电表是_、定值电阻是_（填器材前的字母）(2)请你设计一个测量电压表V1的实验电路图，画在虚线框内_（要求：滑动变阻器要便于调节）。(3)用 I 表示电流表A1的示数、U1表示电压表V1的示数，U2表示电压表V2的示数，写出计算电压表V1内阻的表达式RV1=_。【答案】(1).C(2).D(3).(4).1 2v12U rRU【解析】【详解】(1)1 由于待测电压表的电压量程为3V，最大电流为-10-V1V1V13A1mA3000UIr远小于电流表的量程，而电压表V2的量程与其电压量程接近，所以电表应选电压表V2即 C 2 为保护电源，定值电阻应选阻值大的R1即 D(2)3 由于滑动变阻器的全电阻远小于待测电压表内阻，所以变阻器应采用分压式接法，由于待测电压表的额定电流为IV1=1mA，电压表V2的额定电流为V2V222A1mA2000UIr所以应将两电压表串联使用，电路图如图所示(3)4 根据欧姆定律和串并联规律应有12V12UURr得1V122URrU11.如图所示，CDE 为光滑的轨道，其中ED 段是水平的，CD 段是竖直平面内的半圆，与ED 相切于 D 点，且半径 R=0.5m。质量 m=0.2kg 的小球 B 静止在水平轨道上，另一质量M=0.2kg 的小球 A 前端装有一轻质弹簧，以速度v0向左运动并与小球B 发生相互作用。小球A、B 均可视为质点，若小球B 与弹簧分离后滑上半圆轨道，并恰好能过最高点C，弹簧始终在弹性限度内，取重力加速度g=10m/s2，求：（1）小球 B 与弹簧分离时的速度vB多大；（2）小球 A 的速度 v0多大；（3）弹簧最大的弹性势能EP是多少？【答案】（1）vB=5m/s；（2）v0=5m/s；（3）EP=1.25J【解析】-11-【详解】（1）设小球B 恰好过 C 点时速度vC，则有2CvmgmR2211222cBmgRmvmv联立解得：vB=5m/s（2）小球 B 与弹簧分离前后，小球A、B 及弹簧系统：由动量守恒定律及能量守恒定律有0ABMvMvmv2220111222BAMvMvmv联立解得：v0=5m/s（3）小球 A、B 及弹簧系统：当A、B 两者速度相同时，弹簧有最大弹性势能Ep，设共同速度v，由动量守恒定律及能量守恒定律有0()MvMm v22011()22PEMvMm v联立解得：EP=1.25J 12.如图所示，间距为l 的两条足够长的平行金属导轨与水平面的夹角为，导轨光滑且电阻忽略不计。磁感应强度均为B 的条形匀强磁场方向与导轨平面垂直，磁场区域的宽度为d1，间距为 d2。两根质量均为m、有效电阻均为R 的导体棒a和 b 放在导轨上，并与导轨垂直。（设重力加速度为g）(1)若导体棒a 进入第 2 个磁场区域时，导体棒b 以与 a 同样的速度进入第1个磁场区域，求导体棒b 穿过第 1 个磁场区域过程中增加的动能Ek；(2)若导体棒a 进入第 2 个磁场区域时，导体棒b 恰好离开第1 个磁场区域；此后导体棒a离开第 2 个磁场区域时，导体棒 b 又恰好进入第2 个磁场区域，且导体棒a、b 在任意一个磁场区域或无磁场区域的运动时间均相等。求导体棒a 穿过第 2 个磁场区域过程中，通过导体棒a 的电量 q；(3)对于第(2)问所述的运动情况，求导体棒a 穿出第 k 个磁场区域时的速度v 的大小。-12-【答案】(1)Ek=mgd1sin；(2)12BIdqR；(3)22212214sin8mgRdB l dB l dmR【解析】【详解】(1)a和 b 不受安培力的作用，由机械能守恒知 Ek=mgd1sin(2)根据法拉第电磁感应定律有Et根据闭合电路的欧姆定律有2EIR又qIt，1Bld解得通过 a 棒的电量12BIdqR(3)设导体棒刚进入无磁场区域时的速度为v1，刚离开无磁场区域时的速度为v2，在无磁场区域，根据牛顿第二定律有mgsin=ma 根据运动学公式v2v1=at 1222vvdt有磁场区域，对a 棒，根据动量定理12sinmgtBIl tmvmv解得v1=2 2212 214sin8mgRdB l dB l dmR由题意知v=v1=2 2212 214sin8mgRdB l dB l dmR13.在现代科学实验室中，经常用磁场来控制带电粒子的运动。某仪器的内部结构简化如图：足够长的条形-13-匀强磁场、宽度均为L，边界水平，相距也为L，磁场方向相反且垂直于纸面，区紧密相邻的足够长匀强电场，方向竖直向下，宽度为d，场强 E2032mvqd。一质量为m，电量为 q 的粒子（重力不计）以速度 v0平行于纸面从电场上边界水平射入电场，并由A 点射入磁场 区（图中未标出A 点）。不计空气阻力。(1)当 B1B0时，粒子从 区下边界射出时速度方向与边界夹角为60，求 B0的大小及粒子在区运动的时间 t；(2)若 B2B1B0，求粒子从 区射出时速度方向相对射入区时速度方向的侧移量h；(3)若 B1B0，且 区的宽度可变，为使粒子经区恰能返回A 点，求 区的宽度最小值Lx和 B2的大小。【答案】(1)B002mvqL；t06Lv；(2)h2L；(3)LxL；B23mvqL【解析】【详解】(1)设粒子射入磁场区的速度大小为v，在电场中运动，由动能定理得qEd2201122mvmv解得v2v0速度与水平方向的夹角为，cos 0vv12则 60在磁场 区中做圆周运动的半径为R1，由牛顿第二定律得qvB021mvR由几何知识得-14-L2R1cos60联立代入数据得B002mvqL设粒子在磁场区中做圆周运动的周期为T，运动的时间为t T12 Rvt6T得t06Lv(2)设粒子在磁场区做圆周运动的半径为R2，R2R1轨迹如图乙所示，由几何知识可得hL sin30sin60cos30LL sin30可得h2L(3)如图丙所示，为使粒子经区恰能返回射入区的 A 位置，应满足Ltan30R2 cos30-15-则LxR2（1sin30）L 解得LxL 有qvB222mvR联立代入数据得B23mvqL