北京市西城区2015届高三二模理综物理试题(word,解析版)

2015年北京市西城区高三二模

理科综合物理试题

13．下列关于光的本性的说法正确的是（）

A．光电效应现象说明光具有粒子性

B．光电效应现象说明光具有波动性

C．光的干涉、衍射现象说明光是横波

D．光的干涉、衍射现象说明光是纵波

【答案】A

【命题立意】本题旨在考查光电效应、光的衍射和干涉。

【解析】AB、光电效应是金属中的电子吸收能量后，飞出金属表面的现象；说明光具有粒子性；故A正确，B错误；

CD、光的干涉、衍射现象仅说明光具有波动性，而不能说明光是纵波或是横波，故CD错误。

故选：A

14．一列沿x轴正方向传播的简谐横波，在某一时刻的波形曲线如图所示，由图可知（）A．各质点振动的周期为4s

B．该简谐横波的波长为4m

C．此时刻质点A的速度为0

D．此时刻质点B的加速度为0

【答案】B

【命题立意】本题旨在考查波长、周期和波速的关系、横波的图象。

【解析】A、由波形图不能读出波的周期，故A错误；

B、由图象可知波长4m

λ=，故B正确；

C、由图像可知，此时A位于平衡位置，速度达最大，故C错误；

D、由图像可知，此时B位于最大振幅位置，加速度达最大，故D错误。

故选：B

15．如图所示，在竖直光滑墙壁上用细绳将一个质量为m的球挂在A点，平衡时细绳与竖直墙的夹角为θ，θ<45°。墙壁对球的支持力大小为N，细绳对球的拉力大小为T，重力加速

度为g。则下列说法正确的是（）A．N>mg，T>mg

B ．N >mg ，T

C ．N mg

D ．N

【命题立意】本题旨在考查共点力平衡的条件及其应用、力的合成与分解的运用。

点电荷在A 点的电势能大于其在B 点的电势能，则下列说法正确的是（ ） A ．A 点的电势比B 点的高 B ．无法比较A 、B 两点的电势高低 C ．A 点的电场强度比B 点的大 D ．无法比较A 、B 两点的场强大小 【答案】A

【命题立意】本题旨在考查电势、电势能、电场强度。

【解析】AB、由带正电的点电荷在电势高的地方，电势能大，又带正电的点电荷在A点的电势能大于其在B点的电势能，所以A点的电势比B点的高，故A正确，B错误；

CD、由题图可知，A点出的电场线比B点出的电场线稀疏，所以A点的电场强度比B点的小，故CD错误。

故选：A

17．在如图所示的电路中，L1、L2是两个相同的小灯泡，A、B处的虚线框内各接有一个电学元件。a、b两端分别与直流电源和交流电源相连接，且直流电源的电压与交流电源电压的有效值相等。观察两种情况下灯泡的亮度。当接直流电源时，L1不发光，L2正常发光；当接交流电源时，L1发光，L2明显变暗。则下列说法正确的是（）

A．A中接的是电阻，B中接的是电容器

B．A中接的是电感线圈，B中接的是电阻

C．A中接的是电感线圈，B中接的是电容器

D．A中接的是电容器，B中接的是电感线圈

【答案】D

【命题立意】本题旨在考查电容器和电感器对交流和直流的导通和阻碍作用。

【解析】由题意可知，当直流电源时，L1不发光，L2正常发光，可知A处电路被阻断，所以A处接的是电容器；当接交流电源时，A处接的是电容器可通交流，所以L1发光，而L2明显变暗，可知接通时，有反向电压加在B处，即B处接电感线圈，通交流电时，由于自感作用，使L2明显变暗；综上所述，选D。

故选：D

【易错警示】本题要抓住电容器与电感的特性：电容器具有通交流，隔直流，电感具有通直流、阻交流的特性。

18．如图所示为游乐场中过山车的一段轨道，P点是这段轨道的最高点，A、B、C三处是过山车的车头、中点和车尾。假设这段轨道是圆轨道，各节车厢的质量相等，过山车在运行过程中不受牵引力，所受阻力可忽略。那么，过山车在通过P点的过程中，下列说法正确

的是（）

A．车头A通过P点时的速度最小B．车的中点B通过P点时的速度最小C．车尾C通过P点时的速度最小D．A、B、C通过P点时的速度一样大

P

A

B

C

【答案】B

【命题立意】本题旨在考查竖直平面内圆周运动。

【解析】山车在通过P点的过程中，车头A和车尾C通过P点时，还不是整体过最高点，所以其重力比所需向心力要大，故经过时速度不是最小；而车的中点B通过P点时，如某质点过最高点，要能过最高点，其重力刚好提供向心力，所以车的中点B通过P点时的速度最小，故B正确，ACD错误。

故选：B

19．如图是一个多用电表的简化电路图。S为单刀多掷开关，通过操作开关，接线柱O可以接通1，也可以接通2、3、4、5或6。下列说法正确的是（）

A．当开关S分别接1

B．当开关S分别接3或4时，测量的是电阻，其中A是黑表笔

C．当开关S分别接5或6时，测量的是电阻，其中A是红表笔

D．当开关S分别接5和6时，测量的是电压，其中S接5时量程较大

【答案】A

【命题立意】本题旨在考查多用电表的原理及其使用。

【解析】A、电表改装时，并联分流电阻成为电流表，并联电阻越小分流越大，改装成的电

流表量程越大，故图中1、2为电流测量端，测量时S接1时量程较大，故A正确；

BC、测量电阻时欧姆表内部应接电源，由图可知测电阻只有接3或4，由内部电源正负极，

可知A是红表笔，故BC错误；

D、要测量电压，电流表应与电阻串联，由图可知当转换开关S旋到位置5、6时，测量电

压，电流表所串联的电阻越大，所测量电压值越大，故当转换开关S旋到6的量程比旋到5

的量程大，故D错误。

故选：A

20．由于分子间存在着分子力，而分子力做功与路径无关，因此分子间存在与其相对距离有

关的分子势能。如图所示为分子势能E p 随分子间距离r 变化的图象，取r 趋近于无穷大时E p 为零。通过功能关系可以从分子势能的图象中得到有关分子力的信息，则下列说法正确的是（ ）

A ．假设将两个分子从r =r 2处释放，它们将相互远离

B ．假设将两个分子从r =r 2处释放，它们将相互靠近

C ．假设将两个分子从r =r 1处释放，它们的加速度先增大后减小

D ．假设将两个分子从r =r 1处释放，当r =r 2时它们的速度最大 【答案】D

【命题立意】本题旨在考查分子间的相互作用力、分子势能。

【解析】AB 、分子之间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，分子斥力的变化快，当2r r =时分子引力等于分子斥力，所以，2r 是分子的平衡距离，假设将两个分子从2r r =处释放，两个分子将在此位置保持平衡，故AB 错误；

CD 、当2r r <时，分子间的作用力表现为斥力，由于分子斥力的变化快，将两个分子从1r r =处释放后，它们间的斥力越来越小，所以加速度先逐渐减小，做加速运动，当2r r =，分子引力等于分子斥力，合力为零，加速度为零，速度达最大，故C 错误，D 正确。 故选：D 21．（18分）

图1所示为某同学研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”的实验装置示意图。

（1）下面列出了一些实验器材：

电磁打点计时器、纸带、带滑轮的长木板、垫块、小车和砝码、砂和砂桶、刻度尺。 除以上器材外，还需要的实验器材有：__________。

A ．秒表

B ．天平（附砝码）

C ．低压交流电源

D ．低压直流电源

（2）实验中，需要补偿打点计时器对小车的阻力及其它阻力：小车放在木板上，后面固定一条纸带，纸带穿过打点计时器。把木板一端垫高，调节木板的倾斜度，使小车在不受绳的拉力时能拖动纸带沿木板做__________运动。

（3）实验中，为了保证砂和砂桶所受的重力近似等于使小车做匀加速运动的拉力，砂和砂桶的总质量m 与小车和车上砝码的总质量M 之间应满足的条件是__________。这样，在改变小车上砝码的质量时，只要砂和砂桶质量不变，就可以认为小车所受拉力几乎不变。 （4）如图2所示， A 、B 、C 为三个相邻的计数点，若相邻计数点之间的时间间隔为T ，A 、B 间的距离为x 1，B 、C 间的距离为x 2，则小车的加速度a =__________。已知T =0.10s ，x 1=5.90cm ，x 2=6.46cm ，则a =__________m/s 2（结果保留2位有效数字）。

（5）在做实验时，该同学已补偿了打点计时器对小车的阻力及其它阻力。在处理数据时，他以小车的加速度的倒数a 1为纵轴，以小车和车上砝码的总质量M 为横轴，描绘出a 1

-M 图象，图3中能够正确反映a

1

-M 关系的示意图是__________。

【答案】（1）BC ；（2）匀速直线；（3）M m ；（4）

21

2

x x T -、0.56；（5）C 【命题立意】本题旨在考查验证牛顿第二运动定律。

【解析】（1）本实验还需要天平来测量小车和砝码、砂和砂桶的质量；由于选用的是电磁打点计时器，所以还需要低压交流电源，故选；BC ；

（2）实验中，需要补偿打点计时器对小车的阻力及其它阻力，所以需把木板一端垫高，调节木板的倾斜度，使小车在不受绳的拉力时能拖动纸带沿木板做匀速直线运动；

图

3

A

B

C D

图2

m ，即只有m 时才可以认为绳对小车的拉力大小等于小吊盘和盘中物块的重

力．所以为了保证在改变小车中砝码的质量时，块的质量之和应该远小于小车和砝码的总质量；m ；（4）

如图所示为竖直放置的四分之一圆弧轨道，O 点是其圆心，半径R =0.8m

，OA 水平、OB 竖直。轨道底端距水平地面的高度h =0.8m 。从轨道顶端A 由静止释放一个质量m =0.1kg 的小球，小球到达轨道底端B 时，恰好与静止在B 点的另一个相同的小球发生碰撞，碰后它们粘在一起水平飞出，落地点C 与B 点之间的水平距离x =0.4m 。忽略空气阻力，重力加速度g =10m/s 2。求：

（1）两球从B 点飞出时的速度大小v 2； （2）碰撞前瞬间入射小球的速度大小v 1； （3）从A 到B 的过程中小球克服阻力做的功W f 。

【答案】（1）1m s ；（2）2m s ；（3）0.6J 【命题立意】本题旨在考查平抛运动、动量守恒定律。【解析】（1）两球从B 点飞出后做平抛运动，则有： 竖直方向上：2

2

1gt h = 解得： s 4.0=t 水平方向上：t v x 2=

解得：m /s 12=v

（2）两球碰撞，根据动量守恒定律 则有：212mv mv = 解得：m /s 21=v

（3）入射小球从A 运动到B 的过程中，根据动能定理 得：02

12

1-=

-mv W mgR f 解得：J 6.0=f W

答：（1）两球从B 点飞出时的速度大小为1m s ； （2）碰撞前瞬间入射小球的速度大小为2m s ； （3）从A 到B 的过程中小球克服阻力做的功为0.6J 。 23．（18分）

（1）从宏观现象中总结出来的经典物理学规律不一定都能适用于微观体系。但是在某些问题中利用经典物理学规律也能得到与实际比较相符合的结论。

例如，玻尔建立的氢原子模型，仍然把电子的运动看做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r 1。

a ．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。

b ．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r

q

k =?。求处于基态的氢原子的能量。

（2）在微观领域，动量守恒定律和能量守恒定律依然适用。在轻核聚变的核反应中，两个氘核（H 21）以相同的动能E 0=0.35MeV 做对心碰撞，假设该反应中释放的核能全部转化为

氦核（He 32）和中子（n 10）的动能。已知氘核的质量m D =2.0141u ，中子的质量m n =1.0087u ，

氦核的质量m He =3.0160u ，其中1u 相当于931MeV 。在上述轻核聚变的核反应中生成的氦核和中子的动能各是多少MeV （结果保留1位有效数字）？

【答案】（1）a b 、212ke r -；（2）1MeV 、3MeV 【命题立意】本题旨在考查玻尔模型和氢原子的能级结构。

【解析】（1）a ．电子绕原子核做匀速圆周运动，

则有：12

1

21

2r v m r e k =

1

1

π2v r T =

解得：k

mr e

T 3

1π

2=

电子绕原子核运动的等效电流：T

e I = 解得：31

2

π

2mr k

e I =

b ．由a.可知，处于基态的氢原子的电子的动能，有：1

2

211k 221r ke mv E ==

取无穷远处电势为零，距氢原子核为r 处的电势，有：1

r e k =? 处于基态的氢原子的电势能为：1

2

1p r ke e E -=-=?

所以，处于基态的氢原子的能量为：1

2

1p 1k 12r ke E E E -=+=

（2）由爱因斯坦的质能方程，核聚变反应中释放的核能为：2mc E ?=? 解得：MeV 3.3=?E

根据核反应中系统的能量守恒，有：E E E E ?+=+0kn kHe 2 根据核反应中系统的动量守恒，有：0n He =-p p 由m p E 22

k =

可知：He

n kn kHe m m

E E = 解得：

0(2)1n

kHe n He

m E E E MeV

m m =

+?=+

0(2)3He

kn n He

m E E E MeV

m m =

+?=+

答：（1）a

b 、处于基态的氢原子的能量为212ke r -； （2）上述轻核聚变的核反应中生成的氦核动能为1MeV ，中子的动能各为3MeV 。 24．（20分）

如图所示，在磁感应强度为B 的水平匀强磁场中，有一竖直放置的光滑的平行金属导轨，导轨平面与磁场垂直，导轨间距为L ，顶端接有阻值为R 的电阻。将一根金属棒从导轨上的M 处以速度v 0竖直向上抛出，棒到达N 处后返回，回到出发点M 时棒的速度为抛出时的一半。已知棒的长度为L ，质量为m ，电阻为r 。金属棒始终在磁场中运动，处于水平且与导轨接触良好，忽略导轨的电阻。重力加速度为g 。

（1）金属棒从M 点被抛出至落回M 点的整个过程中，求： a ．电阻R 消耗的电能； b ．金属棒运动的时间。

（2）经典物理学认为，金属的电阻源于定向运动的自由电子与金属离子的碰撞。已知元电荷为e 。求当金属棒向下运动达到稳定状态时，棒中金属离子对一个自由电子沿棒方向的平均作用力大小。

【答案】（1）a ． 2

38()

Rmv R r +；b ． 032v g ；（2）2

emgy BL 【命题立意】本题旨在考查能量守恒定律、动量定理、带电粒子在匀强磁场中运动。 【解析】（1）a ．金属棒从M 点被抛出至落回M 点的整个过程中，由能量守恒定律得： 回路中消耗的电能：2

2

0208

322121mv v m mv Q =??? ??-= 电阻R 消耗的电能：)

(832

0r R Rmv Q r R R

Q R +=?+= b ．金属棒从M 点被抛出至落回M 点的整个过程中，由动量定理得： ()00

2

mv v m I t mg --安?

=+? M

N

将整个运动过程划分成很多小段，可认为在每个小段中感应电动势几乎不变，设每小段的时间为t ? 则安培力的冲量

???+??+??+??=t L Bi t L Bi t L Bi I 321安 )(321???+??+??+??=t i t i t i BL I 安

BLq I =安

又：t I q =，r R E I +=

，t

Φ

E ?= 因为0=?Φ，所以：0=安I 解得：g

v t 230=

（2）当金属棒向下运动达到稳定状态时：m F mg = 其中：r

R v L B F +=m

22m

解得：()2

2m L B r R mg v +=

沿棒方向，棒中自由电子受到洛伦兹力B ev m 、电场力eE 和金属离子对它的平均作用力f 作用。因为棒中电流恒定，所以自由电子沿棒的运动可视为匀速运动。 则：B ev eE f m =+ 又：L U E =

R r R B L v U ?+=m

解得：2

BL emgr f =

答：（1）a ．电阻R 消耗的电能为2

38()

Rmv R r +；b ．金属棒运动的时间为032v g ；

（2）当金属棒向下运动达到稳定状态时，棒中金属离子对一个自由电子沿棒方向的平均作用力大小为2

emgy

BL 。