北京西城高三一模物理及参考答案4.docx
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北京西城高三一模物理及参考答案4
2018年西城区高三统一测试
理科综合--物理部分2018.4
13.关于两个分子之间的相互作用力,下列判断正确的是
A.两分子处于平衡位置时,分子间没有引力和斥力
B.两分子处于平衡位置时,分子间的引力和斥力大小相等
C.两分子间距离减小时,分子间的引力增大斥力减小
D.两分子间距离增大时,分子间的引力减小斥力增大
14.下列核反应方程中,属于
β衰变的是
234
234
0
B.
A.90Th
91Pa
1e
238
234
4
D.
C.92U
90Th
2He
2
3
4
1
1H
1H
2He
0n
1
4
N
4
17
1
H
7
2He
8O
1
15.如图所示为某一单摆的振动图像,下列说法正确的是
A.单摆的振幅为2cm
B.单摆的周期为2s
C.t=1s时摆球所受的回复力最大
x/cm
1
0
4t/s
2
-1
D.t=2s时摆球的速度为0
16.α粒子和质子在同一点由静止出发,经过相同的加速电场后,进入同一匀强磁场中做匀速
圆周运动。
已知α粒子和质子的质量之比
mαmH=4∶
1,电荷量之比qαqH=2∶1。
则它
∶
∶
们在磁场中做圆周运动的周期之比Tα
TH为
∶
A.1∶4
B.4∶1
C.2∶1
D.1∶2
17.2016年9月15日,我国发射了空间实验室“天宫二号”。
它的初始轨道为椭圆轨道,近地点M和远地点N的高度分别为200km和350km,如图所示。
关于“天宫二号”在该椭
圆轨道上的运行,下列说法正确的是
A.在M点的速度小于在N点的速度
B.在M点的加速度大于在N点的加速度
C.在M点的机械能大于在N点的机械能
MN
北京市西城区2018年4月高三理科综合物理部分第1页(共9页)
D.从M点运动到N点的过程中引力始终做正功
18.2016年9月25日,被誉为“中国天眼”的世界最大单口径射
电望远镜(简称FAST)在贵州省平塘县落成启用,开始接收来
自宇宙深处的电磁波。
中国天眼的存在,使得深空通讯能力延
伸至太阳系外缘行星,对探索宇宙的起源和地外文明具有重要
意义。
如果为天眼配备一部发射功率为百万瓦级(106W)的发射机,其发射的无线电波波长
为126厘米。
那么该发射机每秒钟发射的光子数量的数量级约为
(取真空光速c=3
108m/s,
普朗克常量h=6.6
1034J?
s)
A.1023
B.1027
C.1031
D.1035
19.图1和图2是教材中演示电感器对交变电流的阻碍作用的两个电路图。
把带铁芯的线圈L
与小灯泡串联起来,先把它们接到直流电源上,如图1所示,再把它们接到交流电源上,如
图2所示。
取直流电源的电压与交流电压的有效值相等,观察比较两种情况下电路稳定时灯泡的亮度。
下列叙述正确的是
LL
S
E
S~
u
图1
图2
A.接交流时灯泡更亮些
B.接直流和接交流灯泡一样亮
C.线圈对直流和交流的阻碍作用相同反光镜1D.线圈对交流的阻碍作用更大
S1
20.2017年诺贝尔物理学奖授予了三位美国科学家,以表
彰他们为发现引力波所作的贡献。
引力波被认为是时
空弯曲的一种效应,物体加速运动时会给宇宙时空带
S1
发射器
S2
S
分束镜
S2
反光镜2
S1S2
来扰动,这种扰动会以光速向外传播能量。
如图为科
探测器
学家们探测引力波的装置示意图,发射器发出的激光
S经半透光分束镜分为相互垂直的两束S1和S2,然后
北京市西城区2018年4月高三理科综合物理部分第2页(共9页)
经过4km长的两臂,在两臂端点处经反射镜反射回来,
S1和S2相遇形成干涉,被探测器接收。
精确调节两
臂,使探测器在无引力波作用时,接收到的信号强度为0。
当有引力波作用时,
两臂长度将因此而发生改变,则接收到的信号强度不为0。
下列说法正确的是
A.引力波可以超光速传播
B.引力波不能传播能量
C.探测器接收到的两束波的频率相同
D.无引力波作用时两束激光到探测器的路程差为0
21.(18分)如图1所示,用半径相同的A、B两球的碰撞可以验证“动量守恒定律”
。
实验时
先让质量为m1的A球从斜槽上某一固定位置
C由静止开始滚下,进入水平轨道后,
从轨道末
端水平抛出,落到位于水平地面的复写纸上,
在下面的白纸上留下痕迹。
重复上述操作
10次,
得到10个落点痕迹。
再把质量为
m2的B球放在水平轨道末端,让
A球仍从位置C由静止滚
下,A球和B球碰撞后,分别在白纸上留下各自的落点痕迹,重复操作
10次。
M、P、N为三
个落点的平均位置,未放
B球时,A球的落点是P点,O点是水平轨道末端在记录纸上的竖
直投影点,如图2所示。
C入射小球A
被碰小球B
C
AB
重
垂
线
OMPN
图1图2
(1)在这个实验中,为了尽量减小实验误差,两个小球的质量应满足m1m2(选
填“>”或“<”);除了图中器材外,实验室还备有下列器材,完成本实验还必须
使用的两种器材是。
A.秒表B.天平C.刻度尺D.打点计时器
(2)下列说法中正确的是。
北京市西城区2018年4月高三理科综合物理部分第3页(共9页)
A.如果小球每次从同一位置由静止释放,每次的落点一定是重合的
B.重复操作时发现小球的落点并不重合,说明实验操作中出现了错误
C.用半径尽量小的圆把10个落点圈起来,这个圆的圆心可视为小球落点的平均
位置
D.仅调节斜槽上固定位置
C,它的位置越低,线段
OP的长度越大
(3)在某次实验中,测量出两个小球的质量
m1、m2。
记录的落点平均位置
M、N几乎与
OP在同一条直线上,测量出三个落点位置与
O点距离OM、OP、ON的长度。
在
实验误差允许范围内,若满足关系式
,则可以认
为两球碰撞前后在OP方向上的总动量守恒;若碰撞是弹性碰撞,那么还应满足关
系式
。
(用测量的量表示)
(4)在OP、OM、ON这三个长度中,与实验所用小球质量无关的是
,与实
验所用小球质量有关的是
。
(5)某同学在做这个实验时,记录下小球三个落点的平均位置
M、P、N,如图3所示。
他发现M和N偏离了OP方向。
这位同学猜想两小球碰撞前后在
OP方向上依然动
量守恒,请你帮他写出验证这个猜想的办法。
N
O
P
M
图3
22.(16分)如图所示,BCD是半径R=0.4m的竖直圆形光滑轨道,
D是轨道的最高点,水
平面AB与圆轨道在B点相切。
一质量为m=1kg可以看成质点的物体静止于水平面上的
A点。
现用F=7N的水平恒力作用在物体上,使它在水平面上做匀加速直线运动,当物体到达
B点
时撤去外力F,之后物体沿
BCD轨道运动,物体到达
D点时的速度大小
vD=4m/s。
已知物体
与水平面间的动摩擦因数
μ=0.3,取重力加速度
g=10m/s2。
求:
D
(1)在D点轨道对物体的压力大小
FN;
(2)物体运动到B点时的速度大小
vB;
O
C
(3)A与B之间的距离x。
F
A
B
北京市西城区2018年4月高三理科综合物理部分第4页(共9页)
23.(18分)2015年4月16日,全球首创超级电容储能式现代电车在中国宁波基地下线,如图1所示。
这种电车没有传统无轨电车的“长辫子”和空中供电网,没有尾气排放,乘客上下车的几十秒内可充满电并行驶几公里,刹车和下坡时可把部分动能转化成电能回收储存再
使用。
R
C
E
S
图1
图2
图3
(1)图2所示为超级电容器充电过程简化电路图,已知充电电源的电动势为
E,电路中
的电阻为R。
图3是某次充电时电流随时间变化的
i-t图像,其中I0、T0均为已知量。
a.类比是一种常用的研究方法,对于直线运动,我们学习了用
v-t图像求位移的方
法。
请你借鉴此方法,根据图3
所示的i-t图像,定性说明如何求电容器充电所
获得的电荷量;并求出该次充电结束时电容器所获得的电荷量
Q;
b.请你说明在电容器充电的过程中,通过电阻
R的电流为什么会逐渐减小;并求
出电容器的电容
C。
(2)研究发现,电容器储存的能量表达式为
1
C
CU2,其中U为电容器两端所加电压,
2
为电容器的电容。
设在某一次紧急停车中,在汽车速度迅速减为
0的过程中,超级电
容器两极间电势差由
U1迅速增大到U2。
已知电车及乘客总质量为
m,超级电容器的
电容为C0,动能转化为电容器储存的电能的效率为
η。
求电车刹车前瞬间的速度
v0。
北京市西城区2018年4月高三理科综合物理部分第5页(共9页)
24.(20分)物理学是探索自然界最基本、最普遍规律的科学,在不同情景中发生的物理过程
往往遵循着相同的规律。
请应用所学的物理知识,思考并解决以下问题。
(1)带电小球B静止在无限大的光滑绝缘水平面上,带同
v0
种电荷的小球A从很远处以初速度v0向B球运动,
A的速度始终沿着两球的连线方向,如图1所示。
两
球始终未能接触。
AB间的相互作用视为静电作用。
AB
图1
a.从加速度和速度的角度,说明
B球在整个过程中的运动情况;
b.已知A、B两球的质量分别为
m1和m2,求B球最终的速度大小vB。
(2)光滑的平行金属导轨MN、PQ固定在水平地面上,整个空间存在竖直向下的匀强磁
场,两根相同的金属棒ab和cd垂直放置在导轨
上,如图2所示。
开始时cd棒静止,ab棒以初
M
a
B
N
c
v0
速度v0沿导轨向右运动。
随后
cd棒也运动起来,
P
Q
b
d
两棒始终未能相碰,忽略金属棒中感应电流产生
的磁场。
图2
a.已知两根金属棒的质量均为
m,求cd棒最终获得的动能
Ek;
b.图3是图2的俯视图。
请在图
3中画出
a
c
ab、cd棒在达到最终状态之前,
棒内自
由电子所受洛伦兹力的示意图;
并从微
-
-
观的角度,通过计算分析说明,在很短
B
B
的时间△t内,ab棒减少的动能是否等
b
d
于cd棒增加的动能。
图3
北京市西城区2018年4月高三理科综合物理部分第6页(共9页)
西城区高三统一测试
物理参考答案及评分标准
2018.4
13.B
14.A
15.C
16.C
17.B
18.C
19.D
20.C
21.(18分)【
(1)~(4)每空2分,(5)4分。
】
(1)>,BC
(2)C
(3)m1·OP=m1·OM+m2·ON,m1·OP2=m1·OM2+m2·ON2
(4)OP,OM和ON
(5)
M′
┌
N
O
└
N′
P
M
连接OP、OM、ON,作出M、N在OP方向上的投影点
M′、N′,如图所示。
分别测
量出OP、OM′、ON′的长度。
若在实验误差允许范围内,满足关系式
m1·OP=m1·OM′+m2·ON′,则可以认为两小球碰撞前后在
OP方向上动量守恒。
22.(16分)
(1)(5分)在D点,物体受力如图
1所示
mg
2
v
根据牛顿第二定律
FN
mg
mD
FN
R
代入数据解得
FN=30N
图1
(2)(5分)物体从
B到D,根据机械能守恒定律
1
2
1
2
mvB
mg
2R
mvD
2
2
代入数据解得
vB
4
2m/s=5.6
4m/s
N
f
F
(3)(6分)物体从A到B,受力如图
2所示,根据动能定理
mg
1
1
2
2
Fx
fx
mvB
mvA
图2
2
2
f=μmg
代入数据解得
x=4m
北京市西城区2018年4月高三理科综合物理部分第7页(共9页)
23.(18分)
(1)a.(6分)电容器充电所获得的电荷量等于
i-t图线和横、纵轴所围的面积。
图2中每一小格的面积为
1
1
S0I
0
T
00.01I
T00
10
10
图线下约22小格,面积为
S=22S0
所以电容器所获得的电量
22
Q
I0T0
0.22I0T0
100
(说明:
21、22、23格均给分)
b.(6分)电容器充电时,通过
R的电流i
E
U
,U为电容器两端的电压,
R
随着电容器上电荷量的增大,
U也增大,
所以电流i减小。
充电结束时,电容器两端电压等于电源的电动势,即E=U
根据电容的定义
Q
C
U
解得电容
Q
22I0T
0.2I0T20
C
100E
E
E
(2)(6分)根据能量守恒定律
1
2
1
2
1
2
mv0
C0
U2
C0
U1
2
2
2
2
2
解得电车刹车前瞬间的速度
C0(U2
U1)
v0
m
24.(20分)
(1)a.(3分)B球做加速度先增大后减小的加速运动,最后匀速。
b.(5分)以A、B球为研究对象,系统所受的合外力为零
根据动量守恒定律m1v0=m1vA+m2vB
由于只有系统内的电场力做功,所以系统的动能和电势能的总和保持不变,初始状
态和最后状态两球的距离都很大,可以认为系统的初、末电势能为零。
1
m1v0
1
m1vA
1
由能量守恒
2=
2+m2vB
2
2
2
2
联立以上两式解得
2m
1
v0
vB=
m1
m2
(2)a.(3分)以两根金属棒为研究对象,系统所受的合外力为零,最后以共同的速度
v向
前运动,根据动量守恒定律
mv0=2mv
cd棒最终获得的动能
1212
Ekmvmv0
28
北京市西城区2018年4月高三理科综合物理部分第8页(共9页)
b.(9分)两根棒内自由电子所受洛伦兹力如图所示
a
c
f2
-
-
f2′
f
f1
B
f1′
B
b
f′
d
方法一:
设自由电子的电荷量为
e,在两棒达到最终状态之前某时刻,
ab棒的速度为v1,
cd棒的速度为v2,自由电子沿两根棒定向移动的速率为
u,在很短的时间
t内,
ab棒中自由电子受到的垂直于棒方向的洛伦兹力
f2
f2对电子做负功
W2
f2v1
t
euBv1
t
cd棒中自由电子受到的垂直于棒方向的洛伦兹力
f2′
f2′对电子做正功
W2'
f2
v2
teu
2Bv
t
因为v1>v2,所以W2+W2'<0,宏观上表现为安培力对两棒组成的系统做负功,
使系统总动能减小,即ab棒减少的动能大于cd棒增加的动能。
方法二:
设自由电子的电荷量为e,在两棒达到最终状态之前某时刻,自由电子沿ab棒
定向移动的速率为u。
在很短的时间t内,电子在棒中定向运动,与金属离子发生
碰撞,受到阻力。
设电子受到的平均阻力为f,在很短的时间t内,阻力对电子做
负功Wfut,宏观上表现为电路产生了焦耳热。
根据能量守恒定律,两棒组成
的系统总动能减小,即ab棒减少的动能大于cd棒增加的动能。
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