天津市第一中学2020届高三下学期第四次月考物理试题

天津一中、益中学校 2019—2020 学年度高三年级四月考物理学科试卷

本试卷分为第 I 卷（选择题）、第 II 卷（非选择题）两部分，共 100 分。考生务必将答案涂写答题纸或答题卡的规定位置上，答在试卷上的无效。

第Ⅰ卷（本卷共 8 道题，共 40 分）

一、单选题：（每小题 5 分，共 25 分。每小题中只有一个选项是正确的）

1.    当前，新型冠状病毒正在威胁着全世界人民的生命健康，红外测温枪在疫情防控过程    中发挥了重要作用。红外线是电磁波，下列关于电磁波的说法错误的是

A．一切物体都在不停地发射红外线B．紫外线有助于人体合成维生素 D

3. 医学上用X 射线透视人体，检查体内病变等
4. 光在真空中运动的速度在不同的惯性系中测得的数值可能不同

2.    半圆形介质截面如图所示，O为圆心，两束不同颜色的单色光a、b相互平行，从不同 位置进入介质，其中单色光a入射方向正对圆心O，单色光b的入射点位于圆心O的   正上方。a光线恰好在半圆形介质的底边发生全反射，且光线 a的入射角为 45°，则下列说法正确的是
   1. 单色光a在介质中的折射率为 2
   2. 单色光b比单色光a的频率大
   3. 光线b在介质中的折射角可能小于 30°
   4.    在同一双缝干涉实验中，仅把用 a光照射换成用b光照射， 观察到的条纹间距变大
3. 如图所示为氢原子的能级图，下列说法正确的是
   1.    处于基态的氢原子可以通过与能量为 12.5eV 的电子碰撞的方式 跃迁
   2.    氢原子由基态跃迁到激发态后，核外电子动能增大，原子的电  势能减小
   3.    大量处于n=3 激发态的氢原子，向低能级跃迁时可辐射出 2 种不同频率的光
   4.    用氢原子从n=2 能级跃迁到n=1 能级辐射出的光照射金属铂(逸出功为 6.34eV) 时不能发生光电效应

4.    如图所示，n 匝矩形闭合导线框 ABCD 处于磁感应强度大小为B 的水平匀强磁场中， 线框面积为S，电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴 OO’以角速度ω匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，变压器副线圈接入一只额定电压为U 的灯泡，灯泡正常发光。从线圈平面与磁场平行开始计时，下列说法正确的是

A．图示位置穿过线框的磁通量变化率最大B．灯泡中的电流方向每秒改变 

2

3. 变压器原、副线圈匝数之比为 nBS

U

4. 线框中产生感应电动势的表达式e  nBScost

5. 质量为m的人造地球卫星与地心的距离为r时，引力势能可表示为 EP

 G Mm （设

r

人造地球卫星在离地球无限远处的势能为零），其中 G为引力常量，M为地球质量.该卫星原来在半径为R1 的轨道上绕地球做匀速圆周运动，由于受到极稀薄空气的摩擦作用，飞行一段时间后其圆周运动的半径变为 R2，此过程中因摩擦而产生的热量为

GMm  1

A．

 1 

GMm  1

B．

 1 

2  R R   2  R R 

   1 2     2 1 

  1   1    1    1 

C．GMm R R   D． GMm R R  

   1 2   2 1 

二、多项选择题 （每小题 5 分，共 15 分。每小题给出的四个选项中，至少有两个选项正

确。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，“奥托循环”由两条等温线和两条等容线组成，其中，a→b和c→d为等  温过程，b→c和d→a为等容过程。下列说法正确的是
   1. a→b过程中，气体对外界做功
   2.    b→c过程中，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数增多C．c→d过程中，气体从外界吸收热量

D．d→a过程中，气体分子的平均动能变大

7.    如图所示，一简谐横波在某区域沿 x轴传播，实线 a为t=0 时刻的波形图线，虚线b 为t=△t时刻的波形图线。已知该简谐横波波源振动的频率为    f=2.5Hz，虚线b与x轴交点P的坐标为xP=1m。则下列说法正确的是

A．这列波的传播速度大小一定为 20m/s B．这列波一定沿 x轴正向传播

3. 可能有△t=1.25s
4. 若该列波遇到宽度为 6m 的障碍物能发生明显的衍射现象

8.    沿某一电场方向建立x轴，电场仅分布在－d≤x≤d的区间内，其电场强度E与坐标x       的关系如图所示。规定沿+x轴方向为电场强度的正方向，x=0 处电势为零。一质量为 m 、电荷量为+q的带点粒子只在电场力作用下，能在 x轴上做周期性运动。以下说法正确的是
   1. 粒子沿x轴做简谐运动

2. 粒子在x=－d处的电势能为

1 qE0d

2

3. 动能与电势能之和的最大值是qE0d

4. 一个周期内，在x>0 区域的运动时间t≤ 2

第Ⅱ卷（本卷共 60 分）

9．（12 分）

（1） 
某同学设计了如图所示的装置来探究牛顿第二定律，实验时将拉力传感器固定在水   平放置的木板上，与细线相连，细线绕过定滑轮与水瓶相连，调节滑轮的高度，使细线平    行于桌面。已知木板与桌面间的滑动摩擦力等于最大静摩擦力。

①将质量为 m0 的木板右端移至与标识线 MN对齐，在水瓶中加水直到木板刚要滑动  时计下此时传感器的示数F0，再加一定量的水，当拉力传感器示数为 F1 时释放木板，记录木板右端运动到与MN间距为  L的  PQ处所用时间  t，为减小误差，多次测量取时间的平均值t，由此可知木板运动的加速度a=               。

②改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度 a 与拉力传感器示数 F1 的关系。下列图像能表示该同学实验结果的是               。

③在保持 m0 一定的情况下，通过改变水瓶中水的质量来改变外力，与用钩码拉动小车相比较，其优点是               。

1. 可以改变滑动摩擦力的大小
2. 可以更方便地获取多组实验数据
3.    可以比较精确地测出滑动摩擦力的大小D．可以获得更大的加速度以提高实验精度

④保持水瓶中水的质量一定时，通过在木板上叠放重物来改变其质量，这种情况下

      (填“能”或“不能”)探究a和m0 的关系。

（2）  待测电阻Rx，阻值约为 200Ω，请选用以下器材较准确地测量电阻 Rx 的阻值。A．电源E:电动势约为 12.0V，内阻较小；

2. 电流表 A1：量程 50mA、内阻r1=40Ω；
3. 电流表 A2：量程 300mA、内阻r2 约为 4Ω；
4. 电压表 V：量程 3V、内阻r3 约为 5kΩ；
5.    定值电阻R0：阻值为 40Ω； F．滑动变阻器最大阻值为 10Ω； G．单刀单掷开关 S、导线若干.

请画出测量待测电阻Rx的电路图。

10．（14 分）如图所示，质量为 M=2kg 的木板A 静止在光滑水平地面上，其左端与固定台阶相距x。质量为 m=1kg 的滑块 B（可视为质点）以初速度v0=4m/s 从木板 A 的右 端滑上木板。A 与台阶碰撞无机械能损失，不计空气阻力，A、B 之间动摩擦因数μ=0.1， A 足够长，B 不会从 A 表面滑出，取 g=10m/s2。

（1）  若 A 与台阶碰撞前，已和 B 达到共速，求 A 向左运动的过程中与B 摩擦产生的热量Q；

（2）  若 A 与台阶只发生一次碰撞，求 x 满足的条件。

11．（16 分）如图所示，完全相同的正方形单匝铜质线框货件abcd，通过水平、绝缘且    足够长的传送带输送一系列该货件通过某一固定匀强磁场区域进行“安检”程序，即筛选“次品”（不闭合）与“正品”（闭合）。“安检”程序简化为如下物理模型：各货件质量均为m，电阻均为R，边长为l，与传送带间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g；传送    带以恒定速度v0向右运动，货件在进入磁场前与传送带的速度相同，货件运行中始终保持ab∥AA'∥CC'，已知磁场边界AA'，CC'与传送带运动方向垂直，磁场的磁感应强度为 B，                  磁场的宽度为d（l＜d），现某一货件当其ab     边到达CC'时又恰好与传送带的速度相同， 求：

（1）  上述货件在进入磁场的过程中运动加速度的最大值a与速度的最小值v；

（2）  “次品”（不闭合）与“正品”（闭合）因“安检”而延迟时间多大．

12．（18 分）在竖直平面内建立一平面直角坐标系xoy，x轴沿水平方向，如图甲所示。     第二象限内有一水平向右的匀强电场，场强为 E1。坐标系的第一、四象限内有一正交的匀强电场和匀强交变磁场，电场方向竖直向上，场强 E2= 1 E1，匀强磁场方向垂直纸面。处

2

在第三象限的发射装置（图中未画出）竖直向上射出一个比荷 q =102C/kg 的带正电的粒

m

子（可视为质点），该粒子以v0=4m/s 的速度从－x上的 A点进入第二象限，并以 v1=8m/s 速度从＋y上的C点沿水平方向进入第一象限。取粒子刚进入第一象限的时刻为 0 时刻，磁感应强度按图乙所示规律变化（以垂直纸面向外的磁场方向为正方向），g=10 m/s2。试求：

（1）  带电粒子运动到C点的纵坐标值h及电场强度E1；

（2）  ＋x轴上有一点D，OD=OC，若带电粒子在通过C点后的运动过程中不再越过 y

轴，要使其恰能沿x轴正方向通过 D点，求磁感应强度B0 及其磁场的变化周期T0；

（3）  要使带电粒子通过C点后的运动过程中不再越过y轴，求交变磁场磁感应强度B0 和  变化周期T0 的乘积 B0T0 应满足的关系．

参考答案

9.

（１）① a  2L

t 2

②Ｃ ③BC ④不能

（２）

10.（14 分）

（１）向左运动过程中，由动量守恒定律得： mv0  (M  m)v1

解得： v1

 4 m/s

3

由能量守恒定律得： Q  1 mv 2  1 (M  m)v2

2 0 2 1

解得： Q  16 J

3

（２）从B刚滑到A上到A左端与台阶碰撞前瞬间， A、B的速度分别为v2 和v3，        由动量守恒定律得：mv0= Mv2+ mv3

若A与台阶只碰撞一次，碰撞后必须满足：Mv2≥mv3

对A板，应用动能定理： mgx  1 Mv2  0

2 2

联立解得：x≥1m 11.（16 分）

（１）货件刚进入磁场时加速度最大

E  Blv0

I  E

R

F 安  BIl

F安  mg  ma

B2l 2v

解得 a 0  g

mR

货件刚好完全进入磁场时速度最小

mg(d  l)  1 mv2   1 mv2

2 0 2

解得v 

（２）设“正品”进入磁场过程所用时间为t1

mgt1   BIl  t1   mv  mv0 E  

t

I  E

R

q  I  t1

 Bl 2

设“正品”在磁场中做匀加速度直线运动的时间为t2

mgt2   mv0   mv

【或研究“正品”从刚要进入磁场到刚要出磁场， mgt  BIl  t1  mvo  mvo 】“正品”从开始进磁场到完全出磁场并达到稳定运动所用时间

t正  2(t1  t2 ) 【t正  2t 】

“次品”做匀速直线运动t  2d

v0

因安检而延迟的时间t'  t正  t次

 2B2l 3 2d

解得 t'  mgR  v

12.（18 分）

（1）带电粒子在竖直方向的运动是竖直上抛运动，则 v2  2gh

解得 h  0.8m

水平方向上 qE1  ma v1  at

竖直方向 v0  gt

解得E1=0.2N/C

（2）∵ E  1 E

2 2 1

∴ qE2  mg

v2

∴带电的粒子在第一象限将做匀速圆周运动，有 qv1B0   m  1

R

使粒子从C点运动到 D点，则有： h=n·2R

解得B0= 0.2n(T) (n=1，2，3···)

粒子运动的周期T  2R    2m

v1 qB0

由题意知 T0    = T

2 4

解得T0=

 (s) (n=1，2，3···)

20n

（3）当交变磁场周期取最大值而粒子不再越过 y轴时可作如图运动情形：

由图可知sin R  1

2R 2

∴ 

6

∴ 5

6

5

T0  ≤ 6 T 1 分

2 2

所以B0T0≤  （T·s）

60