2019届北京市石景山区高三统一测试理科综合物理试卷（解析版）

北京市石景山区2019届高三统一测试理综物理试题

一、选择题

1.α、β和γ射线穿透物质的能力是不同的，为把辐射强度减到一半所需铝板的厚度分别为0.0005cm、0.05cm 和8cm。工业部门可以使用射线来测厚度。如图所示，轧钢厂的热轧机上可以安装射线测厚仪，仪器探测到的射线强度与钢板的厚度有关，轧出的钢板越厚，透过的射线越弱。因此，将射线测厚仪接收到的信号输入计算机，就可以对钢板的厚度进行自动控制。如果钢板的厚度需要控制为5cm，请推测测厚仪使用的射线是

A. α射线 B. β射线 C. γ射线 D. 可见光

【答案】C

【解析】

【详解】根据三种射线的穿透能力，α射线的穿透能力最弱，一张纸就可以把它挡住。γ射线穿透力最强，需要适当厚度的混凝土或铅板才能有效地阻挡。β射线的穿透能力介于α射线和γ射线之间，能穿透普通的纸张，但无法穿透铝板。因钢板的厚度需要控制为5cm，推测测厚仪使用的射线是γ射线；故选C；

2.下列说法正确的是（    ）

A. 液体分子的无规则运动称为布朗运动

B. 物体的内能是物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和

C. 物体对外界放热，其内能一定减少

D. 物体对外界做功，其内能定减少

【答案】B

【解析】

【详解】A．悬浮在液体表面的固体颗粒的无规则运动称为布朗运动，选项A错误；

B．物体的内能是物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和，选项B正确；

C．物体对外界放热，若外界对物体做功，则物体的内能可能会增加，选项C错误；

D．物体对外界做功，若物体同时吸热，则其内能可能会增加，选项D错误；

3.如图所示，一束可见光a从玻璃砖射向空气，分成b、c两束单色光。单色光b和c相比较。下列说法正确的是（    ）

A. 在相同条件下进行双缝干涉实验，b光的干涉条纹间距较大

B. 真空中b光的波长较小

C. 玻璃砖中b光的速度较小

D. 从玻璃射向空气发生全反射时，b光的临界角较小

【答案】A

【解析】

【详解】由光路图可知，玻璃对b光的折射程度较小，则b的折射率较小，b光的频率较小，波长较大，根据v=c/n可知玻璃砖中b光的速度较大，根据可知在相同条件下进行双缝干涉实验，b光的干涉条纹间距较大；根据sinC=1/n可知，从玻璃射向空气发生全反射时，b光的临界角较大，故选A.

4.一列简谐横波某时刻的波形如图所示，波沿x轴的正方向传播，P为介质中的一个质点。下列说法正确的是

A. 质点P 此时刻的速度沿x轴正方向

B. 质点P 此时刻的速度沿y轴负方向

C. 经过一个周期，质点P 通过的路程为4a

D. 经过一个周期，质点P 通过的路程为2b

【答案】C

【解析】

【详解】由波形图可知，质点P 此时刻的速度沿y轴正方向，选项AB错误；质点P在平衡位置附近上下振动，经过一个周期，质点P 通过的路程为4A=4a，选项C正确，D错误 ；故选C.

5.2019年1月3日嫦娥四号月球探测器成功软着陆在月球背面的南极-艾特肯盆地冯卡门撞击坑，成为人类历史上第一个在月球背面成功实施软着陆的人类探测器。如图所示，在月球椭圆轨道上，已关闭动力的探月卫星在月球引力作用下向月球靠近，并在B处变轨进入半径为r、周期为T的环月圆轨道运行。已知引力常量为G，下列说法正确的是

A. 图中探月卫星飞向B处的过程中速度越来越小

B. 图中探月卫星飞向B处的过程中加速度越来越小

C. 由题中条件可以计算出探月卫星受到月球引力大小

D. 由题中条件可以计算出月球的质量

【答案】D

【解析】

【详解】A．图中探月卫星飞向B处的过程中由于受月球的引力作用，速度越来越大，选项A错误；

B．图中探月卫星飞向B处的过程中，由于受月球的引力逐渐增加，则加速度越来越大，选项B错误；

C．因探月卫星的质量未知，则由题中条件不能计算出探月卫星受到月球引力大小，选项C错误；

D．根据可求解月球的质量，选项D正确；

6.伽利略在《关于两门新科学的对话》中写道：“我们将木板的一头抬高，使之略呈倾斜，再让铜球由静止滚下……为了測量时间，我们把一只盛水的大容器置于高处，在容器底部焊上一根口径很细的管子，用小杯子收集每次下降时由细管流出的水，然后用极精密的天平称水的重量”，若将小球由静止滚下的距离记为L，对应时间内收集的水的质量记为m，则L与m的比例关系为

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【分析】

明确该实验的实验原理，初速度为零的匀变速运动，位移与时间的二次方成正比，由于水是均匀稳定的流出，水的体积和时间成正比，则水的质量和时间成正比；所以该实验只要验证位移与质量的二次方是否成正比，就可验证该运动是否匀变速直线运动。

【详解】铜球做初速度为零的匀变速运动，位移L与时间t的二次方成正比，即：L∝t2；

由于水是均匀稳定的流出，水的体积和时间成正比，又：m=ρV，所以水的质量与时间成正比，即：m∝t；所以量筒中收集的水量可以间接的测量时间，即：t∝m
所以可得：L∝m2

故应选B。

【点睛】解决该问题的关键是明确实验原理，根据流入量筒水的量与时间成正比，将时间问题转化为为水量问题。

7.如图所示，完全相同的甲、乙两个环形电流同轴平行放置，甲的圆心为O1，乙的圆心为O2，在两环圆心的连线上有a、b、c三点，其中aO1＝O1b＝bO2＝O2c，此时a点的磁感应强度大小为B1，b点的磁感应强度大小为B2。当把环形电流乙撤去后，c点的磁感应强度大小为

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】对于图中单个环形电流，根据安培定则，其在中轴线上的磁场方向均是向左，故c点的磁场方向也是向左的。设ao1=o1b=bo2=o2c=r，设单个环形电流在距离中点r位置的磁感应强度为B1r，在距离中点3r位置的磁感应强度为B3r，故：a点磁感应强度：B1=B1r+B3r；b点磁感应强度：B2=B1r+B1r；当撤去环形电流乙后，c点磁感应强度：Bc=B3r=B1-B2，故选A。

8.有一种“电磁动力小火车”玩具，一节干电池与两块钕铁硼强磁铁紧密相连置于裸铜导线(表面没有绝缘层)绕成的螺线管内部，两块磁铁与铜导线接触良好。实验发现如果干电池的“+”“-”极与两块磁铁的“N”“S”极排布如图所示，则干电池与磁铁组成的“小火车”就会按照图中“运动方向”在螺线管内运动起来。关于小火车的运动，下列判断正确的是

A. 驱动“小火车”运动的动力来自于两块磁铁之间的相互排斥力

B. 其他材料不变，只将干电池的“+”“-”极左右对调，则“小火车”运动方向变为向右运动

C. 其他材料不变，改用旧的干电池，则“小火车”运动速度一定变大

D. 其他材料不变，只增加两端磁铁数量（两端“N”“S”极排布方向不变），则“小火车”运动速度一定变大

【答案】B

【解析】

【详解】A．根据右手螺旋法则可知，铜螺线管的右端为N极，左端为S极，则左端与磁铁的N极相吸引，而右端与磁铁的N极相排斥，则最终结合体两侧磁铁所受总合力向左，则驱动“小火车”运动的动力来自于两块磁铁与螺线管之间的相互作用，选项A错误；

B．根据以上的分析可知，其他材料不变，只将干电池的“+”“-”极左右对调，则“小火车”运动方向变为向右运动，选项B正确；

C．其他材料不变，改用旧的干电池，则螺线管中电流减小，产生的磁场减弱，则“小火车”运动速度一定变小，选项C错误；

D．其他材料不变，只增加两端磁铁数量（两端“N”“S”极排布方向不变），则“小火车”的质量会变大，则“小火车”的速度不一定增大，选项D错误；

二、非选择题

9.橡皮筋也像弹簧一样，在弹性限度内伸长量x与弹力F成正比，即F=kx，k的值与橡皮筋的原长L、横截面积S有关，理论与实验都证明，其中Y是由材料决定的常数，材料力学中称之为杨氏模量

（1）在国际单位中，杨氏模量Y的单位应为

（2）某同学通过实验测得该橡皮筋的一些数据，做出了外力F与伸长量x之间的关系图像如图所示，由图像可求得该橡皮筋的劲度系数k="______________" N/m

（3）若橡皮条的原长为10．0cm，面积为1．0，则该橡皮筋的杨氏模量Y的大小是_________（只填数字，单位取（1）中正确单位，结果保留两位有效数字）

【答案】（1）D（2）（3）

【解析】

试题分析：①由题意知Y=，故Y的单位是，故选D ②橡皮筋的劲度系数是F-x图象的斜率，由图象得k=③根据杨氏模量公式知Y==

考点：胡克定律 F-x图象

10.某同学用电流表内接法和外接法分别测量了一段2B铅笔芯的伏安特性，并将得到的电流、电压数据描到U-I图上，如图1所示。实验室提供如下器材：

A．电流表A1（量程0.6A，内阻约0.3Ω）

B．电流表A2（量程3A，内阻约0.02Ω）

C．电压表V1（量程3V，内阻约3kΩ）

D．电压表V2（量程15V，内阻约15kΩ）

E．滑动变阻器R1（阻值0～10Ω，额定电流2A）

F．滑动变阻器R2（阻值0～2kΩ，额定电流0.5A）

G．直流电源（电动势3V，内阻不计）

H．单刀开关1个，导线若干

①实验中，电流表应选用_____；电压表应选用_____；滑动变阻器应选用____（填选项前的字母）；

②图2是部分连接好的实物电路图，请用电流表外接法完成接线并在图2中画出______。

③在图1中，由电流表外接法得到的数据点是用______（填“○”或“×”）表示的。

④在图1中，请你选择一组数据点用作图法作图，并求出这段铅笔芯的电阻为_____Ω。

⑤对于这段2B铅笔芯电阻值的测量，如果不考虑实验中读数的误差，你认为选用_____（填“内”或“外”）接法测量更准确一些。

【答案】    (1). ①A    (2). C    (3). E    (4). ②    (5). ③×    (6). ④作图正确；用“×”R =(1.1～1.3)Ω；用“○”R =(1.5～1.7)Ω    (7). ⑤外

【解析】

【详解】①根据U-I图像中的数据可知，电流表应选用A；电压表应选用C；滑动变阻器应选用阻值较小的E；

②电路连接如图；

③电流表外接时，电阻的测量值偏小，则U-I图像的斜率偏小，则由电流表外接法得到的数据点是用“×”表示的。

④做出的图像如图；

则如果用“×”，则 (1.1～1.3)Ω；用“○”则 (1.5～1.7)Ω；

⑤对于这段2B铅笔芯电阻值的测量，如果不考虑实验中读数的误差，因电压表的内阻远大于铅笔芯的电阻，则选用电流表外接法测量更准确一些。

11.如图所示，充电后的平行板电容器水平放置，电容为C，极板间距离为d，上极板正中有一小孔。质量为m、电荷量为+q的小球从小孔正上方高h处由静止开始下落，穿过小孔到达下极板处速度恰为零。空气阻力忽略不计，极板间电场可视为匀强电场，重力加速度为g。求：

（1）小球到达小孔处的速度大小；

（2）极板间电场强度大小和电容器所带电荷量；

（3）小球从开始下落运动到下极板，其所受重力的冲量大小。

【答案】（1） （2） （3）

【解析】

【详解】（1） 根据机械能守恒，有

解得

（2）对小球运动的全过程，根据动能定理

解得

电容器所带电荷量，U=Ed

解得

（3）小球全程运动的平均速度为，则小球全程运动的时间为t，

解得

小球所受重力的冲量大小为

12.如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角θ=30º的斜面上，导轨电阻不计，间距L=0.4m。导轨所在空间被分成区域Ⅰ和Ⅱ，两区域的边界与斜面的交线为MN，Ⅰ中的匀强磁场方向垂直斜面向下，Ⅱ中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁感应强度大小均为B=0.5T。在区域Ⅰ中，将质量m1=0.1kg，电阻R1=0.1Ω的金属条ab放在导轨上，ab刚好不下滑。然后，在区域Ⅱ中将质量m2=0.4kg，电阻R2=0.1Ω的光滑导体棒cd置于导轨上，由静止开始下滑。cd在滑动过程中始终处于区域Ⅱ的磁场中，ab、cd始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，取g=10m/s2。求：

（1）cd下滑的过程中，cd受力的示意图及ab中电流的方向；  

（2）ab刚要向上滑动时，cd的动量；

（3）从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中，cd滑动的距离x=3.8m，此过程中ab上产生的热量。

【答案】（1）由流向。（2）2.0kg·m/s2，方向平行导轨向下（3）1.3J

【解析】

【详解】（1）从d端往c端观察，cd的受力分析示意图如答图1所示。ab中电流的方向由流向。

（2）开始放置刚好不下滑时，所受摩擦力为最大静摩擦力，设其为

设刚好要上滑时，棒的感应电动势为，由法拉第电磁感应定律：       

设电路中的感应电流为，由闭合电路欧姆定律：    

设所受安培力为：       

此时受到的最大静摩擦力方向沿斜面向下，由平衡条件：       

解得      

cd的动量p=m2v=2.0kg·m/s2

方向平行导轨向下       

（3）设棒的运动过程中电路中产生的总热量为，由能量守恒

又       

解得 

13.玻尔建立的氢原子模型，仍然把电子的运动视为经典力学描述下的轨道运动。他认为，氢原子中的电子在库仑力的作用下，绕原子核做匀速圆周运动。已知电子质量为m，元电荷为e，静电力常量为k，氢原子处于基态时电子的轨道半径为r1。

（1）氢原子处于基态时，电子绕原子核运动，可等效为环形电流，求此等效电流值。

（2）氢原子的能量等于电子绕原子核运动的动能、电子与原子核系统的电势能的总和。已知当取无穷远处电势为零时，点电荷电场中离场源电荷q为r处的各点的电势。求处于基态的氢原子的能量。

（3）处在激发态的氢原子向能量较低的状态跃迁时会发出一系列不同频率的光，形成氢光谱。氢光谱线的波长可以用下面的巴耳末—里德伯公式来表示

n，k分别表示氢原子跃迁前后所处状态的量子数。k=1，2，3，……对于每一个k，有n=k+1，k+2，k+3，……R称为里德伯常量，是一个已知量。对于的一系列谱线其波长处在紫外线区，称为赖曼系；的一系列谱线其波长处在可见光区，称为巴耳末系。用氢原子发出的光照射某种金属进行光电效应实验，当用赖曼系波长最短的光照射时，遏止电压的大小为U1；当用巴耳末系波长最长的光照射时，遏止电压的大小为U2。真空中的光速为。求：普朗克常量和该种金属的逸出功。

【答案】（1） （2） （3）

【解析】

【详解】（1）电子绕原子核做匀速圆周运动： 

解得                                

电子绕原子核运动的等效电流                                 

（2）处于基态的氢原子的电子的动能 

取无穷远处电势为零，距氢原子核为r处的电势

处于基态的氢原子的电势能  

所以，处于基态的氢原子的能量

（3）由巴耳末—里德伯公式

可知赖曼系波长最短的光是氢原子由n =∞→ k =1跃迁发出，其波长的倒数

对应的光子能量为 ，式中h为普朗克常量。

巴耳末系波长最长的光是氢原子由n = 3→ k = 2跃迁发出，其波长的倒数

对应的光子能量

用W表示该金属的逸出功，则eU1和eU2分别为光电子的最大初动能。由光电效应方程

解得：