2019届北京通州潞河中学高三3月模拟考试物理试卷（解析版）

北京通州潞河中学2019届高三3月模拟考试物理试题一、选择题1.一定质量的理想气体温度不变时，体积减小，压强增大，下列说法中正确的A. 气体分子的平均动能增大B. 所有分子的分子势能总和增大C. 单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增多D. 气体分子撞击器壁的平均作用力增大【答案】C【解析】【详解】气体的温度不变，则气体分子的平均动能不变，选项A错误；理想气体的分子势能总为零，选项B错误；温度不变，则分子平均动能不变，气体分子撞击器壁的平均作用力不变；气体的压强变大，则单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增多，选项C正确，D错误；故选C.2.国家大科学过程——中国散裂中子源（CSNS）于2017年8月28日首次打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台，下列核反应中放出的粒子为中子的是A. 俘获一个α粒子，产生并放出一个粒子B. 俘获一个α粒子，产生并放出一个粒子C. 俘获一个质子，产生并放出一个粒子D. 俘获一个质子，产生并放出一个粒子【答案】B【解析】根据质量数和电荷数守恒可知四个核反应方程分别为、、，，故只有B选项符合题意；【点睛】核反应过程中，质量数与核电荷数守恒，应用质量数与核电荷数守恒即可写出核反应方程式．3.氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线，都是氢原子中电子从量子数n>2的能级跃迁到n=2的能级发出的光，它们在真空中的波长由长到短，可以判定A. 对应的前后能级之差最小B. 同一介质对的折射率最大C. 同一介质中的传播速度最大D. 用照射某一金属能发生光电效应，则也一定能【答案】A【解析】试题分析：根据分析前后能级差的大小；根据折射率与频率的关系分析折射率的大小；根据判断传播速度的大小；根据发生光电效应现象的条件是入射光的频率大于该光的极限频率判断是否会发生光电效应．波长越大，频率越小，故的频率最小，根据可知对应的能量最小，根据可知对应的前后能级之差最小，A正确；的频率最小，同一介质对应的折射率最小，根据可知的传播速度最大，BC错误；的波长小于的波长，故的频率大于的频率，若用照射某一金属能发生光电效应，则不一定能，D错误．【点睛】光的波长越大，频率越小，同一介质对其的折射率越小，光子的能量越小．4.一列简谐横波沿x轴正方向传播，在t=0和t=0.2s时的波形分别如图中实线和虚线所示。已知该波的周期T>0.20s。下列说法正确的是A. 波速为0.80m/sB. 波长为0.08mC. x=0.08m的质点在t=0.70s时位于波峰D. 若此波传入另一介质中其波速变为0.80m/s，则它在该介质中的波长将变为0.32m【答案】D【解析】【详解】由题意可知：nT+0.5T=0.20s，则（n=0、1、2、3…..）因 T>0.20s可知n=0，解得T=0.4s；波长λ=16cm=0.16m，则波速，选项AB错误； x=0.08m的质点在t=0时刻向上振动，则t=0.70s=1T时位于波谷，选项C错误；若此波传入另一介质中其波速变为0.80m/s，周期不变，则它在该介质中的波长将变为λ=v＇T=0.32m，选项D正确；故选D.5.2018年2月，我国500 m口径射电望远镜（天眼）发现毫秒脉冲星“J0318+0253”，其自转周期T=5.19 ms，假设星体为质量均匀分布的球体，已知万有引力常量为。以周期T稳定自转的星体的密度最小值约为（    ）A.  B. C.  D. 【答案】C【解析】试题分析;在天体中万有引力提供向心力，即 ，天体的密度公式，结合这两个公式求解。设脉冲星值量为M，密度为 根据天体运动规律知： 代入可得： ，故C正确；故选C点睛：根据万有引力提供向心力并结合密度公式求解即可。6.如图所示的单摆，不计空气阻力，摆球在运动过程中，最大摆角仅有4°，关于摆球受力情况的说法，正确的是A. 摆球受重力、弹力、回复力的作用B. 摆球所受合力充当回复力C. 摆球通过最高点时，合力等于零D. 摆球通过最低点时，合力不为零【答案】D【解析】【详解】摆球受重力、摆线的拉力的作用，选项A错误；摆球重力沿切线方向的分量充当回复力，选项B错误；摆球通过最高点时，合力不等于零，选项C错误；摆球通过最低点时，合力为m，不为零，选项D正确；故选D.7.图为某磁谱仪部分构件的示意图。图中，永磁铁提供水平方向的匀强磁场，硅微条径迹探测器可以探测粒子在其中运动的轨迹。宇宙射线中有大量的电子、正电子、质子。当这些粒子从上部垂直进入磁场时，下列说法正确中错误的是A. 电子与正电子在磁场中运动轨迹的半径一定相同B. 仅依据粒子运动轨迹无法判断该粒子是质子还是正电子C. 粒子的动量越大，它在磁场中运动轨迹的半径越大D. 粒子的动能越大，它在磁场中运动轨迹的半径越大【答案】B【解析】【详解】根据可知，因电子与正电子在磁场中运动的速度不一定相同，则轨迹的半径不一定相同，选项A错误；因粒子的速度关系未知，则仅依据粒子运动轨迹无法判断该粒子是质子还是正电子，选项B正确；根据可知，粒子的动量越大，它在磁场中运动轨迹的半径不一定越大，选项C错误；，则粒子的动能越大，它在磁场中运动轨迹的半径不一定越大，选项D错误；故选B.8.物理图像能够直观、简洁地展现两个物理量之间的关系，利用图像分析物理问题的方法有着广泛的应用。如图，若令x轴和y轴分别表示某个物理量，则图像可以反映在某种情况下，相应物理量之间的关系。轴上有A、B两点，分别为图线与轴交点、图线的最低点所对应的轴上的坐标值位置。下列说法中正确的是（    ）A. 若x轴表示空间位置，y轴表示电势，图像可以反映某静电场的电势在轴上分布情况，则A、B两点之间电场强度在轴上的分量沿x轴负方向B. 若x 轴表示空间位置，y轴表示电场强度在轴上的分量，图像可以反映某静电场的电场强度在轴上分布情况，则A点的电势一定高于B点的电势C. 若x轴表示分子间距离，y轴表示分子势能，图像可以反映分子势能随分子间距离变化的情况，则将分子甲固定在O点，将分子乙从A点由静止释放，分子乙仅在分子甲的作用下运动至B点时速度最大D. 若x轴表示分子间距离，y轴表示分子间作用力，图像可以反映分子间作用力随分子间距离变化的情况，则将分子甲固定在O点，将分子乙从B点由静止释放，分子乙仅在分子甲的作用下一直做加速运动【答案】C【解析】【详解】A项：若x轴表示空间位置，y轴表示电势，由于点电荷的电势随x的增大而减小，所以不是某静电场的电势在x轴上分布情况，故A错误；B项：若x轴表示空间位置，y轴表示电场强度，由于点电荷的电场强度随x的增大而减小，所以不是某静电场的电场强度在x轴上分布情况，故B错误；C项：若x轴表示分子间距离，y轴表示分子势能，结合分子势能的特点可知，图象可以反映分子势能随分子间距离变化的情况；则将分子甲固定在O点，将分子乙从A点由静止释放，分子乙仅在分子甲的作用下运动至B点时分子势能最小，所以动能最大，速度最大．故C正确；D项：若x轴表示分子间距离，y轴表示分子间作用力，结合分子力的特点可知，图象可以反映分子间作用力随分子间距离变化的情况；若则将分子甲固定在O点，将分子乙从B点由静止释放，分子乙仅在分子甲的作用下运动时，开始时受到的是分子引力，做加速运动，过A点后乙分子受到的是分子斥力，开始做减速运动．故D错误。二、实验题9.利用“油膜法估测油酸分子的大小”实验，体现了构建分子模型的物理思想，也体现了通过对宏观量的测量，来实现对微观量间接测量的方法。该实验简要步骤如下：A．用注射器吸入一定体积事先配置好的油酸酒精溶液，再均匀地滴出，记下滴出的滴数，算出一滴油酸酒精溶液的体积V0B．用注射器将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油滴散开、油膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将薄膜形状描画在玻璃板上C．用浅盘装入约2 cm深的水，然后把滑石粉均匀地撒在水面上D. 将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，用数学方法估算出油膜的面积SE．根据油酸酒精溶液的浓度和一滴油酸酒精溶液的体积V0，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V F．利用测定数据求出薄膜厚度d，即为油酸分子的大小　 （1）上述实验步骤中B、C、D的顺序不合理，请重新对这三个步骤排序：____；（2）利用实验步骤中测出的数据，可得油酸分子直径d=_______。【答案】    (1). （1） CBD；    (2). （2）V/S【解析】【分析】过量筒测出N滴油酸酒精溶液的体积，然后将此溶液1滴在有痱子粉的浅盘里的水面上，等待形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔描绘出油酸膜的形状，将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，按不足半个舍去，多于半个的算一个，统计出油酸薄膜的面积。则用此溶液的体积除以其的面积，恰好就是油酸分子的直径。【详解】（1）实验中要先用浅盘装入约2cm深的水，然后把滑石粉均匀地撒在水面上，然后再用注射器将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油滴散开、油膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将薄膜形状描画在玻璃板上；最后将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，用数学方法估算出油膜的面积S，故正确顺序应为CBD；（2）酒精油酸溶液中油酸的体积为V，而酒精油酸溶液在水面上形成的油酸薄膜轮廓面积S，所以油酸分子直径为；故答案为：：（1）CBD     （2）。【点睛】本题考查“用单分子油膜估测分子大小”实验的实验步骤和数据处理，注意准确掌握实验的原理及操作注意事项。10.一同学测量某干电池的电动势和内阻．（1）如图所示是该同学正准备接入最后一根导线（图中虚线所示）时的实验电路．请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处__________；____________．（2）实验测得的电阻箱阻值R和电流表示数I，以及计算的数据见下表:根据表中数据，在答题卡的方格纸上作出关系图像___________．由图像可计算出该干电池的电动势为_________V；内阻为__________Ω．R/Ω8.07.0 6.05.04.0I/A0.150.17 0.190.220.26/A–16.76.0 5.34.53.8 （3）为了得到更准确的测量结果，在测出上述数据后，该同学将一只量程为100 mV的电压表并联在电流表的两端．调节电阻箱，当电流表的示数为0.33 A时，电压表的指针位置如图所示，则该干电池的电动势应为_______V；内阻应为_____Ω．【答案】    (1). （1）①开关未断开    (2). ②电阻箱阻值为零    (3). （2）图像如图所示：    (4). 1.4（1.30~1.44都算对）    (5). 1.2（1.0~1.4都算对）    (6). （3）1.4（结果与（2）问第一个空格一致）    (7).   1.0（结果比（2）问第二个空格小0.2）【解析】本题考查测量电源电动势和内电阻实验，意在考查考生的实验数据处理能力和误差分析能力。（1）连接电路时电源应与电路断开，所以开关要断开；另一错误是电阻箱接入电路的电阻是零，这样容易烧坏电流表和电源。（2）将数据描点连线，做出一条倾斜的直线。根据闭合电路欧姆定律E=I(R+r)得，所以图线的斜率表示电源电动势V=1.37V，截距绝对值表示r=0.4×3.0Ω=1.20Ω；用电压表与电流表并联，可测得电流表的内阻，考虑电表内阻对实验的影响，则E=I(R+RA+r)，得，所以图线的斜率仍表示电动势，电动势的准确值为1.37V，图线的截距表示（RA+r），所以内阻精确值为r=（1.20-0.20）Ω=1.00Ω。点睛：本题考查应用电流表和电阻箱测量电源电动势和内电阻实验，本题创新之处在于用一个电压表并联在电流表的两端测出电流表的电阻，从而提高测量电源内阻的精确度。三、解答题11.如图所示，“冰雪游乐场”滑道O点的左边为水平滑道，右边为高度h = 3.2m的曲面滑道，左右两边的滑道在O点平滑连接。小孩乘坐冰车由静止开始从滑道顶端出发，经过O点后与处于静止状态的家长所坐的冰车发生碰撞，碰撞后小孩及其冰车恰好停止运动。已知小孩和冰车的总质量m = 30kg，家长和冰车的总质量为M = 60kg，人与冰车均可视为质点，不计一切摩擦阻力，取重力加速度g = 10 m/s2，求：(1)小孩乘坐冰车经过O点时的速度大小；(2)碰撞后家长和冰车共同运动的速度大小；(3)碰撞过程中小孩和家长（包括各自冰车）组成的系统损失的机械能。【答案】（1）（2）4.0m/s（3）480J【解析】试题分析：小孩乘坐冰车由曲面下滑的过程，只有重力做功，其机械能守恒，由机械能守恒定律求小孩乘坐冰车经过O点时的速度大小；对于碰撞过程，小孩和家长（包括各自冰车）组成的系统动量守恒，由动量守恒定律求碰撞后家长和冰车共同运动的速度大小；碰撞过程中小孩和家长（包括各自冰车）组成的系统损失的机械能等于碰撞前后机械能的差，由能量守恒定律求解。（1）设小孩经过O点时的速度大小为v0，由机械能守恒定律有：  代入数据解得：（2）碰撞过程中小孩和家长（包括各自冰车）组成的系统动量守恒，设碰撞后家长的速度大小为v1，则mv0=Mv1 解得：v1=mv0/M=4.0m/s（3）设系统损失的机械能为ΔE，则：点睛：本题主要考查了动量守恒，解决本题的关键是明确碰撞的基本规律：动量守恒定律．要知道当曲面光滑时，往往根据机械能守恒定律求物体的速度12.光电效应和康普顿效应深入地揭示了光的粒子性的一面。前者表明光子具有能量，后者表明光子除了具有能量之外还具有动量。由狭义相对论可知，一定的质量m与一定的能量E相对应：，其中c为真空中光速。(1)已知某单色光的频率为ν，波长为λ，该单色光光子的能量，其中h为普朗克常量。试借用质子、电子等粒子动量的定义：动量=质量×速度，推导该单色光光子的动量。(2)光照射到物体表面时，如同大量气体分子与器壁的频繁碰撞一样，将产生持续均匀的压力，这种压力会对物体表面产生压强，这就是“光压”，用I表示。一台发光功率为P0的激光器发出一束某频率的激光，光束的横截面积为S，当该激光束垂直照射到某物体表面时，假设光全部被吸收，试写出其在物体表面引起的光压的表达式。(3)设想利用太阳光的“光压”为探测器提供动力，将太阳系中的探测器送到太阳系以外，这就需要为探测器制作一个很大的光帆，以使太阳光对光帆的压力超过太阳对探测器的引力，不考虑行星对探测器的引力。一个质量为m的探测器，正在朝远离太阳的方向运动。已知引力常量为G，太阳的质量为M，太阳辐射的总功率为P0，设帆面始终与太阳光垂直，且光帆能将太阳光全部吸收。试估算该探测器光帆的面积应满足的条件。【答案】（1）见解析 （2）（3）【解析】试题分析：（1）光子的能量 （2分）光子的动量（2分）可得（2分）（2）一小段时间Δt内激光器发射的光子数（1分）光照射物体表面，由动量定理（2分）产生的光压（1分）解得（2分）（3）由（2）同理可知，当光一半被反射一半被吸收时，产生的光压（2分）距太阳为r处光帆受到的光压（2分）太阳光对光帆的压力需超过太阳对探测器的引力（2分）解得（2分）考点：光子 压强  万有引力13.真空管道超高速列车的动力系统是一种将电能直接转换成平动动能的装置。图1是某种动力系统的简化模型，图中粗实线表示固定在水平面上间距为l的两条平行光滑金属导轨，电阻忽略不计，ab和cd是两根与导轨垂直，长度均为l，电阻均为R的金属棒，通过绝缘材料固定在列车底部，并与导轨良好接触，其间距也为l，列车的总质量为m。列车启动前，ab、cd处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下，如图1所示，为使列车启动，需在M、N间连接电动势为E的直流电源，电源内阻及导线电阻忽略不计，列车启动后电源自动关闭。（1）要使列车向右运行，启动时图1中M、N哪个接电源正极，并简要说明理由；（2）求刚接通电源时列车加速度a的大小；（3）列车减速时，需在前方设置如图2所示的一系列磁感应强度为B的匀强磁场区域，磁场宽度和相邻磁场间距均大于l。若某时刻列车的速度为，此时ab、cd均在无磁场区域，试讨论：要使列车停下来，前方至少需要多少块这样的有界磁场？【答案】（1）M接电源正极，理由见解析（2）（3）若恰好为整数，设其为n，则需设置n块有界磁场，若不是整数，设的整数部分为N，则需设置N+1块有界磁场【解析】试题分析：结合列车的运动方向，应用左手定则判断电流方向，从而判断哪一个接电源正极；对导体棒受力分析，根据闭合回路欧姆定律以及牛顿第二定律求解加速度；根据动量定理分析列车进入和穿出磁场时动量变化，据此分析；（1）M接电源正极，列车要向右运动，安培力方向应向右，根据左手定则，接通电源后，金属棒中电流方向由a到b，由c到d，故M接电源正极。（2）由题意，启动时ab、cd并联，设回路总电阻为，由电阻的串并联知识得①；设回路总电流为I，根据闭合电路欧姆定律有②设两根金属棒所受安培力之和为F，有F=BIl③根据牛顿第二定律有F=ma④，联立①②③④式得⑤（3）设列车减速时，cd进入磁场后经时间ab恰好进入磁场，此过程中穿过两金属棒与导轨所围回路的磁通量的变化为，平均感应电动势为，由法拉第电磁感应定律有⑥，其中⑦；设回路中平均电流为，由闭合电路欧姆定律有⑧设cd受到的平均安培力为，有⑨以向右为正方向，设时间内cd受安培力冲量为，有⑩同理可知，回路出磁场时ab受安培力冲量仍为上述值，设回路进出一块有界磁场区域安培力冲量为，有⑪设列车停下来受到的总冲量为，由动量定理有⑫联立⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫式得⑬讨论：若恰好为整数，设其为n，则需设置n块有界磁场，若不是整数，设的整数部分为N，则需设置N+1块有界磁场。⑭．【点睛】如图所示，在电磁感应中，电量q与安培力的冲量之间的关系，如图所示，以电量为桥梁，直接把图中左右两边的物理量联系起来，如把导体棒的位移 和速度联系起来，但由于这类问题导体棒的运动一般都不是匀变速直线运动，无法直接使用匀变速直线运动的运动学公式进行求解，所以这种方法就显得十分巧妙，这种题型难度最大。