天津市东丽区2020届高三学业水平等级模拟物理试题（一）
2020年天津市东丽区高三学业水平等级考试模拟试卷
物理
本试卷分为第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，共100分，考试用时60分钟。第Ⅰ卷1至2页，第Ⅱ卷3至4页。
答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上，并在规定位置粘贴考试用条码。答卷时，考生务必将答案涂写在答题卡上，答在试卷上的无效。考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
祝各位考生考试顺利！
第Ⅰ卷
注意事项：
1．每题选出答案后，用铅笔将答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。
2．本卷共8题，每题5分，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，只有一个选项是正确的。）
1.一定质量的气体，在温度不变的条件下，将其压强变为原来的2倍，则（ ）
A. 气体分子的平均动能增大 B. 气体的密度变为原来的2倍
C. 气体体积变为原来的2倍 D. 气体的分子总数变为原来的2倍
【答案】B
【解析】
【详解】A．气体温度不变，则气体分子的平均动能不变，选项A错误；
BC．在温度不变的条件下，将其压强变为原来的2倍，根据可知，体积变为原来的一半，则气体的密度变为原来的2倍，选项B正确，C错误；
D．气体的质量一定，则分子总数不变，选项D错误。
故选B。
2.下列说法正确的是（ ）
A. 玻尔通过对氢原子模型的研究，提出了原子的核式结构学说
B. 根据放射性元素的半衰期可以确定某个特定的原子核何时发生衰变
C. 太阳释放出的能量来源于太阳内部原子核的裂变
D. 原子核内部核子之间距离非常的近，但是，核子之间的核力远大于它们之间的万有引力和库仑力
【答案】D
【解析】
【详解】A、卢瑟福通过粒子散射实验建立了原子核式结构模型，故A错误；
B、放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需要的时间，叫半衰期．半衰期并不能指少数原子，半衰期描述的是统计规律，微观世界规律的特征之一在于"单个的微观事件是无法预测的"，放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身决定的，与外界的物理和化学状态无关，故B错误．
C、太阳能来源于太阳内部的热核反应，是由内部氢原子核发生聚变时释放出巨大核能而产生的能，故C错误．
D、核子之间的核力是强相互作用力，核力是短程力，核力的作用范围在1.5m内，每个核子只跟它相邻的核子发生核力作用，核子之间的核力远大于它们之间的万有引力和库仑力，故D正确．
故选D
3.如图所示，轻绳一端连接放置在水平地面上的物体Q，另一端绕过固定在天花板上的定滑轮与小球P连接，P、Q始终处于静止状态，则（ ）
A. Q可能受到两个力的作用
B. Q可能受到三个力的作用
C. Q受到的轻绳拉力与重力的合力方向水平向左
D. Q受到的轻绳拉力与重力的合力方向指向左下方
【答案】D
【解析】
【详解】Q处于静止状态，受力平衡，对Q受力分析，受到重力、绳子的拉力，这两个力不能平衡，则Q还要受到地面的支持力和水平向右的静摩擦力，共四个力作用，根据平衡条件可知，Q受到的绳子拉力与重力的合力与支持力以及静摩擦力的合力大小相等，方向相反，而支持力以及静摩擦力的合力方向指向右上方，则Q受到的绳子拉力与重力的合力方向指向左下方，故D正确，ABC错误。
故选D。
4.火星是我们认为最有可能有生命活动的地方．我国将于2020年发射火星探测器．如图所示，探测器在太空直飞火星，在P点进行制动，使火星沿着大椭圆轨道Ⅰ运动，再经过P点时再次制动，使得探测器沿着近火星圆轨道Ⅱ做圆周运动而达到近距离探测的目的．则下列说法正确的是
A. 完成两次制动之后，探测器在轨道Ⅱ上的运行周期大于在轨道Ⅰ上的运行周期
B. 探测器分别在轨道Ⅰ和轨道Ⅱ上经过P点时的加速度相同
C. 探测器分别在轨道Ⅰ和轨道Ⅱ上经过P点时的速度相同
D. 探测器在轨道Ⅱ上运行速度大于火星的第一宇宙速度
【答案】B
【解析】
【详解】A、根据开普勒第三定律，探测器在轨道Ⅱ上的运行周期小于在轨道Ⅰ上的运行周期，故A错误．
B、探测器分别在轨道Ⅰ和轨道Ⅱ上经过P点时受火星万有引力相同，由牛顿定律可知，加速度一样大，故B正确．
C、由于在P点万有引力的方向和速度方向垂直，所以探测器只有向心加速度，a1=a2，而探测器在椭圆轨道Ⅰ上P点的曲率半径r大于圆轨道Ⅱ上的半径R，由向心加速度a1=，a2=可知，v1>v2，因此卫星的速度不相等．故C错误．
D、火星的第一宇宙速度是绕火星表面附近的速度，由v=知，探测器在轨道Ⅱ上运行速度小于火星的第一宇宙速度，故D错误．
故选B
5.图甲左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中R1=55 Ω，R2=110 Ω，A、V为理想电流表和电压表，若流过负载R1的正弦交变电流如图乙所示，已知原、副线圈匝数比为2:1
，下列表述正确的是
A. 电流表的示数为2 A
B. 原线圈中交变电压的频率为100 Hz
C. 电压表的示数为156 V
D. 变压器的输入功率330 W
【答案】D
【解析】
【详解】由图乙可知，负载的电流的最大值为，所以电流的有效值为2A；根据电路图可知，电阻R1的电压为，即副线圈上的电压为110V，所以电压表的读数为110V，所以电阻的电流，所以原线圈上的电流，AC错误；由图乙可知该交流电的周期是0.02s，则频率，由于变压器不改变交流电的频率，所以原线圈中交变电压的频率为50Hz，B错误；变压器的输出功率：，所以变压器的输入功率也是330W，D正确．
二、不定项选择题（每小题5分，共15分。每小题给出四个选项中，都有多个选项是正确的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，选错或不答的得0分。）
6.如图所示一束光通过三棱镜折射后分成a、b、c三束单色光，下列判断正确的是（ ）
A. 三束光在水中传播速度间的关系是va
Δxb>Δxc
D. 若b光束照射到某金属表面上有光电子发出，则a光束照射到同种金属表面上不一定发生光电效应
【答案】AB
【解析】
【详解】A．光的频率越大，波长越小，那么在介质中的衰减速率越大，在介质中的速率越小，折射率就越大；故由光线可得：a的折射率最大，b的其次，最小的是c，那么三束光在水中传播速度间的关系是va＜vb＜vc，故A正确；
B．根据折射定律可知：折射率越大，全反射的临界角越小，故由A可得：c光的临界角最大，故B正确；
C．光的频率越大，波长越小，故a光的波长最小，b光其次，c光的波长最大；那么通过同一装置做双缝干涉实验，根据可知产生的干涉条纹的间距△xa＜△xb＜△xc，故C错误；
D．由A可得：a光的频率最大，b光其次，c光的频率最小；光的频率越大，光子能量越大，那么a光光子能量比b光的大，故若b光束照射到某种金属表面上有光电子发出，则a光束照射到同种金属表面上一定发生光电效应，故D错误；
故选AB。
7.质量为2kg物体静止在足够大的水平面上，物体与地面间的动摩擦因数为0.2，最大静摩擦力和滑动摩擦力大小视为相等。从t＝0时刻开始，物体受到方向不变、大小呈周期性变化的水平拉力F的作用，F随时间t的变化规律如图所示。重力加速度g=10m/s2，则（ ）
A. 物体在t＝12s末速度大小为12m/s
B. 物体在t＝0到t＝9s这段时间内的位移大小为54m
C. 在t＝6s到t＝9s这段时间内拉力F做功为0
D. 在t＝8s末拉力的功率为24W
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．物体受到的滑动摩擦力为
f=μmg=0.2×2×10N=4N
0-3s内，F=f，物体静止，位移 s1=0
3-6s 由牛顿第二定律可得
位移为
末速度为
v=at=2×3m/s=6m/s
6-9s ，F=f物体做匀速运动
s3=vt=18m
9-12s受力与3-6s相同，所以加速度相同，物体在t=12s末速度
v′=v+at=6+2×3=12m/s
0-9s内的总位移为
S=s1+s2+s3=0+9+18=27m
故A正确，B错误。
C．在t=6s到t=9s这段时间内物体做匀速直线运动，拉力F做功
W=Fs3=4×18J=72J
故C错误。
D．物体在t=8s末速度大小为 v=6m/s，拉力的功率为
P=Fv=4×6W=24W
故D正确。
故选AD。
8.一列简谐横波沿x轴传播，图甲为在时刻的波形图象，P、Q为介质中和处的两质点，图乙为某质点的振动图象，由图象可知，下列说法中正确的是（ ）
A. 该简谐横波一定沿x轴正向传播，速度大小为lm/s
B. 图乙不可能是质点P的振动图象
C. 时刻，质点P的速度一定最大，且一定沿y轴负方向
D. 时刻，质点Q的速度一定最大，且一定沿y轴负方向
【答案】BC
【解析】
A、由甲图得到波长为，由乙图得到周期为 ，故波速：．时刻，从图乙可知质点位于平衡位置向上运动，但不能确定是波动图象上哪一点的振动图象，所以不能确定波的传播方向， A错误．
B、时刻，从图乙可知质点位于平衡位置向上运动，质点P状态与图乙中质点的状态不符，所以图乙不可能是质点P的振动图象．故B正确；
C、时刻，即从时刻再过，质点P向下经过平衡位置，速度一定最大，且一定沿y轴负方向，C正确；
D、时刻，即从时刻再过，质点P到达波谷，速度为零，D错误．
故选BC．
第Ⅱ卷
注意事项：
1．用黑色墨水的钢笔或签字笔将答案写在答题卡上。
2．本卷共4题，共60分。
9.用如图实验装置验证质量分别为、的用轻绳连接的重物组成的系统机械能守恒，从高处由静止开始下落，上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律，右图给出的是实验中获取的一条纸带：A、B、C、D、E、F为所取计数点，每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出)，计数点间的距离如图所示，已知打点计时器所用电源的频率为，当的重力加速度为g；
①在打B-E点过程中，系统重力势能的减少量_______，系统动能的增量________(用题中和图中给出的字母表示)；
②经计算发现现,总是略大于，其主要原因是_____________(写出两条即可)．
【答案】 (1). (2). (3). 见解析
【解析】
【详解】①计数点B的瞬时速度为:
同理，计数点E的瞬时速度为：
系统动能的增加量为：
的重力势能减小了：
的重力势能增加了：
系统重力势能的减小量为：；
②由上述计算得，造成这种结果的主要原因是纸带通过打点计时器受摩擦力、打点阻力及重物受空气阻力等影响的结果．
10.有一根细而均匀的导电材料样品（如图1a所示），截面为同心圆环（如图1b所示），此样品长L约为3cm，电阻约为100Ω，已知这种材料的电阻率为ρ，因该样品的内径太小，无法直接测量。现提供以下实验器材：
A．20等分刻度的游标卡尺
B．螺旋测微器
C．电流表A1（量程50mA，内阻r1=100Ω）
D．电流表A2（量程100mA，内阻r2大约为40Ω）
E．电流表A3（量程3A，内阻r3大约为0.1Ω）
F．滑动变阻器R（0~10Ω，额定电流2A）
G．直流电源E（12V，内阻不计）
H．待测导电材料样品Rx
I．开关一只，导线若干
请根据上述器材设计一个尽可能精确地测量该样品内径d的实验方案，回答下列问题：
①用游标卡尺测得该样品的长度如图2甲所示，其示数L=_______________mm；
用螺旋测微器测得该样品的外径如图2乙所示，其示数D=_______________mm。
②请选择合适的仪器，在答题卡相应位置画出最佳实验电路图，并标明所选器材的字母代号__________。
③用已知物理量的符号和测量量的符号来表示样品的内径d=_______________。（如若选用电流表A1、A2、A3，则其读数分别用I1、I2、I3表示）
【答案】 (1). 33.35 (2). 2.327~2.329 (3). (4).
【解析】
【详解】(1)[1]．游标卡尺读数为：L=33mm+7×0.05mm=33.35mm．
[2]．螺旋测微器测得该样品的外径为：d=2mm+32.8×0.01mm=2.328mm．
(2)[3]．通过电阻的最大电流大约，3A电流表量程偏大，另外两个电流表中，D电流表的满偏电流大于C电流表的满偏电流，又C电流表内阻为定值，根据欧姆定律与串并联知识，应将C电流表与待测材料并联后再与D电流表串联，又因滑动变阻器阻值太小应用分压式接法，可设计电路图如图所示．
(3)[4]．设A1电流表示数为I1，A2电流表示数为I2，由欧姆定律可得待测电阻阻值
又由电阻定律
联立解得
．
11.如图所示，质量为m的跨接杆ab可以无摩擦地沿水平的导轨滑行，两轨间宽为L，导轨与电阻R连接，放在竖直向下的匀强磁场中，磁感强度为B。杆从x轴原点O以大小为v0的水平初速度向右滑行，直到静止。已知杆在整个运动过程中速度v和位移x的函数关系是：。（杆及导轨的电阻均不计。）
（1）试求杆所受的安培力F随其位移x变化的函数式；
（2）若杆在运动过程中水平方向只受安培力作用，请求出杆开始运动到停止运动过程中通过R的电量q；
（3）若杆在运动过程中水平方向只受安培力作用，请求出杆开始运动到停止运动过程中R产生的热量Q。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）安培力
其中
∵杆的速度v和位移x的函数关系为
∴
（2）根据动量定理
可得
（3）根据能量守恒定律，杆的动能完全转化为电阻R的热量
12.如图所示，在光滑水平轨道左侧固定一竖直光滑圆轨道，圆心为O，半径R=2m，圆轨道最低点A与一木板上表面相切，木板质量M=4kg，板长为2m，小滑块质量为m=1kg，从圆轨道的B处无初速滑下，OB与竖直方向夹角为53°，小滑块相对木板静止时距离木板右端0.4m，g取10m/s2．求：
(1)滑块经过圆轨道最低点时对轨道的压力；
(2)滑块在木板上相对木板运动的时间．
【答案】（1）（2）
【解析】
【详解】(1)滑块下滑过程机械能守恒，由机械能守恒定律得：
在A点由牛顿第二定律得：
解得:
由牛顿第三定律可知，滑块对轨道的压力大小：F′=F=18N，方向竖直向下；
(2)滑块与木板组成的系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：mv0=(M+m)v，
滑块相对木板滑动的距离：x=2-0.4=1.6m
对滑块与木板组成的系统，由能量守恒定律得：
代入数据解得：μ=0.4
对滑块，由动量定理得：-μmgt=mv-mv0
代入数据解得：t=0.8s
【点睛】本题考查了动量守恒定律的应用，是一道力学综合题，分析清楚滑块与木板的运动过程是解题的前提，应用机械能守恒定律、动量守恒定律、能量守恒定律与动量定理即可解题.
13.如图所示，在直角坐标系xOy平面内，x轴与射线ON之间存在垂直纸面向里的匀强磁场，它们之间的夹角θ＝60°，质量为ma、电荷量为＋q的a粒子，以速率va垂直x轴从A
点进入磁场，经C点垂直ON射出磁场；质量为mb、电荷量为＋q的b粒子，以速率vb沿x轴正方向从A点进入磁场，其轨迹恰好与射线ON相切于C点，若b粒子从A点第一次运动到C点经历的时间等于a粒子从A点运动到C点经历的时间，不计粒子的重力，求：
（1）a、b粒子质量之比；
（2）a、b粒子速率之比。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）画出两粒子运动的轨迹，如图所示：
带电粒子在磁场中运动周期
T＝
根据几何知识知a粒子转过的角度为60°，运动时间为
b转过角度为240°，运动时间为
根据ta＝tb
联立解得
（2）设a轨道半径为ra，根据几何知识知b的轨道半径rb＝ratan30°
洛伦兹力充当向心力
联立以上各式解得
