2017年天津市河北区高考物理一模试卷

2017年天津市河北区高考物理一模试卷一、选择题（每小题6分，共30分）1．（6分）卡文迪许用扭秤实验测定了引力常量，不仅用实验验证了万有引力定律的正确性，而且应用引力常量还可以测出地球的质量，卡文迪许也因此被称为“能称出地球质量的人”．已知引力常量G=6.67×10﹣11N•m2/kg2，地面的重力加速度g取9.8m/s2，地球半径R=6.4×106m，则地球质量约为（）A．1018kg B．1020kg C．1022kg D．1024kg2．（6分）一简谐机械波沿x轴正方向传播，周期为T，波长为λ．若在x=0处质点的振动图象如图所示，则该波在t=时刻的波形曲线为（）A．B．C．D．3．（6分）如图所示，在M、N两点分别固定两个点电荷，电荷量分别为+Q和﹣Q，MN连线的中点为O．正方形ABCD以O点为中心，E、F、G、H分别是正方形四边的中点．则下列说法正确的是（）A．A点电势低于B点电势B．A点和B点的电场强度的大小相等C．O点的电场强度为零，电势也为零D．同一试探电荷沿路径A→C→D移动比沿路径A→B移动电场力做的功多4．（6分）如图所示，两个四分之三圆弧轨道固定在水平地面上，半径R相同，A轨道由金属凹槽制成，B轨道由金属圆管制成，均可视为光滑轨道．在两轨道右侧的正上方分别将金属小球A和B由静止释放，小球距离地面的高度分别用h A和h B表示，则下列说法正确的是（）A．若h A=h B≥2R，则两小球都能沿轨道运动到轨道的最高点B．若h A=h B=，由于机械能守恒，两个小球沿轨道上升的最大高度均为C．适当调整h A和h B，均可使两小球从轨道最高点飞出后，恰好落在轨道右端口处D．若使小球沿轨道运动并且从最高点飞出，A小球的最小高度为，B小球在h B＞2R的任何高度均可5．（6分）氢原子能级图如图甲所示，氢原子发出a、b两种频率的光，用于同一装置做双缝干涉实验，分别得到干涉图样如图乙、丙所示，若a光是由能级n=4向n=2跃迁时发出的，则b光可能是（）A．从能级n=4向n=3跃迁时发出的B．从能级n=3向n=2跃迁时发出的C．从能级n=5向n=2跃迁时发出的D．从能级n=5向n=3跃迁时发出的二、多项选择题（共3小题，每小题6分，满分18分）6．（6分）下列说法正确的是（）A．汤姆生发现了电子，表明原子具有核式结构B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应C．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短D．将放射性元素掺杂到其它稳定元素中，并降低其温度，它的半衰期不发生改变7．（6分）半圆柱体P放在粗糙的水平地面上，其右端有固定放置的竖直挡板MN．在半圆柱体P和MN之间放有一个光滑均匀的小圆柱体Q，整个装置处于静止状态，如图所示是这个装置的截面图，若用外力使MN保持竖直并且缓慢地向右移动，在Q到达地面以前，P始终保持静止．在此过程中，下列说法中正确的是（）A．MN对Q的弹力逐渐增大B．地面对P的摩擦力逐渐增大C．P、Q间的弹力先减小后增大D．Q所受的合力逐渐增大8．（6分）如图甲所示．用一水平外力F拉着一个静止在倾角为θ的光滑斜面上的物体，逐渐增大F使物体做变加速运动，其加速度a随外力F变化的图象如图乙所示，重力加速度g取10m/s2，根据图乙中所提供的信息可以计算出（）A．物体的质量B．斜面倾角的正弦值C．物体静止在斜面上所需施加的最小外力D．加速度为6m/s2时物体的速度二、填空题9．（4分）如图所示，在光滑水平面的左侧固定一竖直挡板，A球在水平面上静止放置，B球向左运动与A球发生正碰，B球碰撞前、后的速率之比为3：1，A 球垂直撞向挡板，碰后原速率返回，两球刚好不发生第二次碰撞，A、B两球的质量之比为，A、B碰撞前、后两球总动能之比为．10．（2分）用螺旋测微器测一铜丝的直径，测得结果如图所示，则该铜丝的直径d=mm．11．（4分）如图甲所示为“验证牛顿运动定律”实验装置图．图甲中A为小车，B 为装有砝码的小桶，C为一端带有定滑轮的长木板，小车通过纸带与电火花打点计时器相连，计时器接50Hz交流电．小车的质量为m1，小桶（及砝码）的质量为m2．①下列说法正确的是A．每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力B．实验时应先释放小车后接通电源C．本实验m2应远大于m1D．在用图象探究加速度与质量关系时，应作a﹣图象②实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，他测量得到的a﹣F 图象可能是图乙中的图线．（选填“1”“2”或“3”）12．（8分）有一个小灯泡上标有“4.8V，2W”的字样，现在测定小灯泡在不同电压下的电功率，要求小灯泡两端的电压能从零调节到额定电压，有下列器材可供选用：A．电压表V1（0～3V，内阻3kΩ）B．电压表V2（0～15V，内阻15kΩ）C．电流表A（0～0.6A，内阻约1Ω）D．定值电阻R1=3kΩE．定值电阻R2=15kΩF．滑动变阻器R（0～10Ω，2A）G．学生电源（直流6V，内阻不计）H．开关、导线若干（1）实验中所用电压表应选，定值电阻应选（均用序号字母填写）；（2）为尽量减小实验误差，并要求功率从零开始到额定功率多取几组数据，画出满足实验的电路图．13．（16分）十只相同的小圆轮并排水平紧密排列，圆心分别为O1、O2、O3、…、O10已知O1O10=3.6m，水平转轴通过圆心，圆轮绕轴顺时针转动的转速均为r/s．现将一根长0 8m、质量为2.0kg的匀质木板平放在这些轮子的左端，木扳左端恰好与O1竖直对齐（如下图所示），木板与轮缘间的动摩擦因数为0.16，不计轴与轮间的摩擦，g取10m/s2．试求：（1）轮缘的线速度大小．（2）木板在轮子上水平移动的总时间．（3）轮子在传送木板过程中所消耗的能量．14．（18分）如图所示，两根足够长、电阻不计的光滑平行金属导轨相距为L=1m，导轨平面与水平面成θ=30°角，上端连接R=1.5Ω的电阻．质量m=0.2kg、阻值r=0.5Ω的金属棒ab放在两导轨上，与导轨垂直并接触良好，距离导轨最上端d=4m，整个装置处于匀强磁场中，磁场的方向垂直导轨平面向上．g取10m/s2（1）若磁感应强度B=0.5T，将金属棒释放，求金属棒匀速下滑时电阻R两端的电压；（2）若磁感应强度的大小与时间成正比（满足B=kt，k为磁感应强度随时间的变化率），ab棒在外力作用下保持静止，当t=2s时外力恰好为零．求ab棒的热功率．15．（20分）如图甲所示，两平行金属板A、B的板长l=0.20m，板间距d=0.20m，两金属板间加如图乙所示的交变电压，并在两板间形成交变的电场，忽略其边缘效应．在金属板右侧有一方向垂直于纸面向里的匀强磁场，其左右宽度d=0.40m，上下范围足够大，边界MN和PQ均与金属板垂直．匀强磁场的磁感应强度B=1.0×10﹣2T．现从t=0开始，从两极板左端的中点O处以每秒钟1000个的速率不停地释放出某种带正电的粒子，这些粒子均以v o=2.0×105m/s的速度沿两板间的中线OO′射入电场，已知带电粒子的比荷=1.0×108C/kg，粒子的重力和粒子间的相互作用都忽略不计，在粒子通过电场区域的极短时间内极板间的电压可以看作不变．取π=3，sin37°=0.6，cos37°=0.8求：（1）t=0时刻进入的粒子，经边界MN射入磁场和射出磁场时两点间的距离；（2）在电压变化的第一个周期内有多少个带电的粒子能进入磁场；（3）何时由O点进入的带电粒子在磁场中运动的时间最长？最长时间为多少？2017年天津市河北区高考物理一模试卷参考答案与试题解析一、选择题（每小题6分，共30分）1．（6分）卡文迪许用扭秤实验测定了引力常量，不仅用实验验证了万有引力定律的正确性，而且应用引力常量还可以测出地球的质量，卡文迪许也因此被称为“能称出地球质量的人”．已知引力常量G=6.67×10﹣11N•m2/kg2，地面的重力加速度g取9.8m/s2，地球半径R=6.4×106m，则地球质量约为（）A．1018kg B．1020kg C．1022kg D．1024kg【解答】解：由G=mg可得：M==kg≈1×1024kg；故选D．2．（6分）一简谐机械波沿x轴正方向传播，周期为T，波长为λ．若在x=0处质点的振动图象如图所示，则该波在t=时刻的波形曲线为（）A．B．C．D．【解答】解：从振动图上可以看出x=0处的质点在t=时刻处于平衡位置，且正在向下振动，四个选项中只有A图符合要求，故A项正确，BCD错误．故选：A．3．（6分）如图所示，在M、N两点分别固定两个点电荷，电荷量分别为+Q和﹣Q，MN连线的中点为O．正方形ABCD以O点为中心，E、F、G、H分别是正方形四边的中点．则下列说法正确的是（）A．A点电势低于B点电势B．A点和B点的电场强度的大小相等C．O点的电场强度为零，电势也为零D．同一试探电荷沿路径A→C→D移动比沿路径A→B移动电场力做的功多【解答】解：将该图与等量异种电荷产生的电场的电场线相结合，如图：A、根据电场线分布的对称性可知，结合沿电场线的方向电势降低可知，A点的电势比B点的电势高，故A错误．B、根据电场线分布的对称性可知，A点电场强度与B点电场强度大小相等，故B正确．C、由图可得O点的电场强度不等于0，故C错误D、由图可得，B点的电势与D点的电势相等，根据电场力做功的特点可知，同一试探电荷沿路径A→C→D移动与沿路径A→B移动电场力做的功一样多．故D 错误．故选：B4．（6分）如图所示，两个四分之三圆弧轨道固定在水平地面上，半径R相同，A轨道由金属凹槽制成，B轨道由金属圆管制成，均可视为光滑轨道．在两轨道右侧的正上方分别将金属小球A和B由静止释放，小球距离地面的高度分别用h A和h B表示，则下列说法正确的是（）A．若h A=h B≥2R，则两小球都能沿轨道运动到轨道的最高点B．若h A=h B=，由于机械能守恒，两个小球沿轨道上升的最大高度均为C．适当调整h A和h B，均可使两小球从轨道最高点飞出后，恰好落在轨道右端口处D．若使小球沿轨道运动并且从最高点飞出，A小球的最小高度为，B小球在h B＞2R的任何高度均可【解答】解：AD若小球A恰好能到A轨道的最高点时，由mg=m解得：v A=根据机械能守恒定律得：mg（h A﹣R）=解得：h A=R；若小球B恰好能到B轨道的最高点时，在最高点的速度为：v B=0，根据机械能守恒定律得：h B=2R．可见：h A=2R时，A不能到达轨道的最高点．故A错误，D正确．B、若h B=R时，B球在轨道内速度可以为0，小球B在轨道上上升的最大高度等于R，若h A=h B=R时，小球A在到达最高点前离开轨道，有一定的速度，由机械能守恒可知，A在轨道上上升的最大高度小于h B=R，故B错误．C、小球A从最高点飞出后做平抛运动，下落R高度时，水平位移的最小值为：x A=v A==R＞R，所以小球A落在轨道右端口外侧．而适当调整h B，B可以落在轨道右端口处．所以适当调整h A和h B，只有B球从轨道最高点飞出后，恰好落在轨道右端口处．故C错误．故选：D5．（6分）氢原子能级图如图甲所示，氢原子发出a、b两种频率的光，用于同一装置做双缝干涉实验，分别得到干涉图样如图乙、丙所示，若a光是由能级n=4向n=2跃迁时发出的，则b光可能是（）A．从能级n=4向n=3跃迁时发出的B．从能级n=3向n=2跃迁时发出的C．从能级n=5向n=2跃迁时发出的D．从能级n=5向n=3跃迁时发出的【解答】解：根据△x=λ知，甲的干涉条纹间距大，则a光的波长长，所以a 光的频率小，则b光的频率大于a光的频率，产生b光的两能级差大于n=5和n=2两能级间的能级差．故C正确，A、B、D错误．故选：C．二、多项选择题（共3小题，每小题6分，满分18分）6．（6分）下列说法正确的是（）A．汤姆生发现了电子，表明原子具有核式结构B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应C．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短D．将放射性元素掺杂到其它稳定元素中，并降低其温度，它的半衰期不发生改变【解答】解：A、α粒子的散射实验表明原子核具有核式结构．故A错误；B、太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应．故B正确；C、光照射到某种金属上不能发生光电效应，说明光子的能量小于金属的逸出功，是因为该束光的波长太长．故C错误；D、放射性元素的半衰期与温度无关，将放射性元素掺杂到其它稳定元素中，并降低其温度，它的半衰期不发生改变．故D正确．故选：BD7．（6分）半圆柱体P放在粗糙的水平地面上，其右端有固定放置的竖直挡板MN．在半圆柱体P和MN之间放有一个光滑均匀的小圆柱体Q，整个装置处于静止状态，如图所示是这个装置的截面图，若用外力使MN保持竖直并且缓慢地向右移动，在Q到达地面以前，P始终保持静止．在此过程中，下列说法中正确的是（）A．MN对Q的弹力逐渐增大B．地面对P的摩擦力逐渐增大C．P、Q间的弹力先减小后增大D．Q所受的合力逐渐增大【解答】解：先对Q受力分析，受重力、P对Q的支持力和MN对Q的支持力，如图根据共点力平衡条件，有N1=N2=mgtanθ再对P、Q整体受力分析，受重力、地面支持力、MN挡板对其向左的支持力和地面对其向右的摩擦力，如图根据共点力平衡条件，有f=N2N=（M+m）g故：f=mgtanθMN保持竖直且缓慢地向右移动过程中，角θ不断变大，故f变大，N不变，N1变大，N2变大，P、Q受到的合力为零；故A正确，B正确，C错误，D错误；故选：AB．8．（6分）如图甲所示．用一水平外力F拉着一个静止在倾角为θ的光滑斜面上的物体，逐渐增大F使物体做变加速运动，其加速度a随外力F变化的图象如图乙所示，重力加速度g取10m/s2，根据图乙中所提供的信息可以计算出（）A．物体的质量B．斜面倾角的正弦值C．物体静止在斜面上所需施加的最小外力D．加速度为6m/s2时物体的速度【解答】解：AB、对物体受力分析，受推力、重力、支持力，如图x方向：Fcosθ﹣mgsinθ=ma…①y方向：N﹣Fsinθ﹣Gcosθ=0…②从图象中取两个点（20N，2m/s2），（30N，6m/s2）代入①式解得：m=2kg，θ=37°．故AB正确．C、当a=0时，力最小，可解得：F=15N．故C正确D、题中并为说明力F随时间变化的情况，故无法求出加速度为6m/s2时物体的速度大小．故D错误．故选：ABC．二、填空题9．（4分）如图所示，在光滑水平面的左侧固定一竖直挡板，A球在水平面上静止放置，B球向左运动与A球发生正碰，B球碰撞前、后的速率之比为3：1，A 球垂直撞向挡板，碰后原速率返回，两球刚好不发生第二次碰撞，A、B两球的质量之比为4：1，A、B碰撞前、后两球总动能之比为9：5．【解答】解：设开始时B的速度为v0，B球碰撞前、后的速率之比为3：1，A与挡板碰后原速率返回，两球刚好不发生第二次碰撞，所以碰撞后A与B的速度方向相反，大小相等，A的速度是，B的速度是，选取向左为正方向，由动量守恒定律得：整理得：碰撞前的动能：碰撞后的动能：=所以：故答案为：4：1，9：510．（2分）用螺旋测微器测一铜丝的直径，测得结果如图所示，则该铜丝的直径d= 1.050mm．【解答】解：螺旋测微器的固定刻度读数为1mm，可动刻度读数为0.01×5.0=0.050mm，所以最终读数为1.050mm．故答案为：1.05011．（4分）如图甲所示为“验证牛顿运动定律”实验装置图．图甲中A为小车，B 为装有砝码的小桶，C为一端带有定滑轮的长木板，小车通过纸带与电火花打点计时器相连，计时器接50Hz交流电．小车的质量为m1，小桶（及砝码）的质量为m2．①下列说法正确的是DA．每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力B．实验时应先释放小车后接通电源C．本实验m2应远大于m1D．在用图象探究加速度与质量关系时，应作a﹣图象②实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，他测量得到的a﹣F 图象可能是图乙中的图线3．（选填“1”“2”或“3”）【解答】解：（1）A：平衡摩擦力，假设木板倾角为θ，则有：f=mgsinθ=μmgcosθ，m约掉了，故不需要重新平衡摩擦力．故A错误．B：实验时应先接通电源后释放小车，故B错误．C：让小车的质量M远远大于小桶（及砝码）的质量m，因为：际上绳子的拉力F=Ma=mg，故应该是m＜＜M，而当m不再远远小于M时a==，随m的增大物体的加速度逐渐减小且无限趋近于g，故C错误．D：F=ma，所以：a=，当F一定时，a与成正比，故D正确．（2）遗漏了平衡摩擦力这一步骤，就会出现当有拉力时，物体不动的情况．故图线为3．故答案为：（1）D；（2）312．（8分）有一个小灯泡上标有“4.8V，2W”的字样，现在测定小灯泡在不同电压下的电功率，要求小灯泡两端的电压能从零调节到额定电压，有下列器材可供选用：A．电压表V1（0～3V，内阻3kΩ）B．电压表V2（0～15V，内阻15kΩ）C．电流表A（0～0.6A，内阻约1Ω）D．定值电阻R1=3kΩE．定值电阻R2=15kΩF．滑动变阻器R（0～10Ω，2A）G．学生电源（直流6V，内阻不计）H．开关、导线若干（1）实验中所用电压表应选A，定值电阻应选D（均用序号字母填写）；（2）为尽量减小实验误差，并要求功率从零开始到额定功率多取几组数据，画出满足实验的电路图．【解答】解：（1）由题意可知，灯泡额定电压为4.8V，而题目中给出的只有15V 和3V两种，均不符合条件，为了准确测量应进行改装，故可以选用A表串联定值电阻R1的方法；根据改装原理可知，改装后量程为6V，故完全可以测量；因本实验中要求多测几组数据，故滑动变阻器选择小电阻D；（2）由以上分析可知，滑动变阻器采用分压接法，而电压表串联定值电阻并联在灯泡两端，因电流表内阻较小，电流表采用外接法，电路图如图所示故答案为：（1）A；D；（2）如图所示；13．（16分）十只相同的小圆轮并排水平紧密排列，圆心分别为O1、O2、O3、…、O10已知O1O10=3.6m，水平转轴通过圆心，圆轮绕轴顺时针转动的转速均为r/s．现将一根长0 8m、质量为2.0kg的匀质木板平放在这些轮子的左端，木扳左端恰好与O1竖直对齐（如下图所示），木板与轮缘间的动摩擦因数为0.16，不计轴与轮间的摩擦，g取10m/s2．试求：（1）轮缘的线速度大小．（2）木板在轮子上水平移动的总时间．（3）轮子在传送木板过程中所消耗的能量．【解答】解：（1）O1O10=3.6m故轮子的半径为r=轮缘转动的线速度：v=2πnr═（2）板运动的加速度：a=μg=0.16×10 m/s2=1.6 m/s2板在轮子上做匀加速运动的时间：板在做匀加速运动的全过程中其重心平动发生的位移为：板在做匀速运动的全过程中其重心平动发生的位移为：s2=3.6 m﹣0.8 m﹣0.4 m=2.4 m因此，板运动的总时间为：（3）由功能关系知：轮子在传送木板的过程中所消耗的机械能一部分转化成了木板的动能，另一部分因克服摩擦力做功转化成了内能，即：木板获得的动能：摩擦力做功产生的内能：Q=f•△s加速过程木板与轮子间的相对位移：消耗的机械能：△E=E k+Q联立上述四个方程解得：△E=mv2=2×1.62 J=5.12 J答：（1）轮缘的线速度大小为1.6 m/s（2）木板在轮子上水平移动的总时间为2.5s．（3）轮在传送木板过程中所消耗的机械能为5.12 J．14．（18分）如图所示，两根足够长、电阻不计的光滑平行金属导轨相距为L=1m，导轨平面与水平面成θ=30°角，上端连接R=1.5Ω的电阻．质量m=0.2kg、阻值r=0.5Ω的金属棒ab放在两导轨上，与导轨垂直并接触良好，距离导轨最上端d=4m，整个装置处于匀强磁场中，磁场的方向垂直导轨平面向上．g取10m/s2（1）若磁感应强度B=0.5T，将金属棒释放，求金属棒匀速下滑时电阻R两端的电压；（2）若磁感应强度的大小与时间成正比（满足B=kt，k为磁感应强度随时间的变化率），ab棒在外力作用下保持静止，当t=2s时外力恰好为零．求ab棒的热功率．【解答】解：（1）金属棒匀速下滑时，由平衡条件得：mgsinθ﹣=0，得：v=又因有：E=BLv，U R=E联立解得：U R=3V（2）磁感应强度的大小与时间成正比，则有：B=kt回路中的电动势为：E==S=kLd回路中的电流为：I=当外力为零时，有：mgsinθ﹣BIL=0联立得：mgsinθ=代入数据解得：k=0.5则得：I==1A故ab上消耗的功率为：P=I2r代入数据解得：P=0.5W答：（1）金属棒匀速下滑时电阻R两端的电压为3V；（2）ab棒的热功率为0.5W．15．（20分）如图甲所示，两平行金属板A、B的板长l=0.20m，板间距d=0.20m，两金属板间加如图乙所示的交变电压，并在两板间形成交变的电场，忽略其边缘效应．在金属板右侧有一方向垂直于纸面向里的匀强磁场，其左右宽度d=0.40m，上下范围足够大，边界MN和PQ均与金属板垂直．匀强磁场的磁感应强度B=1.0×10﹣2T．现从t=0开始，从两极板左端的中点O处以每秒钟1000个的速率不停地释放出某种带正电的粒子，这些粒子均以v o=2.0×105m/s的速度沿两板间的中线OO′射入电场，已知带电粒子的比荷=1.0×108C/kg，粒子的重力和粒子间的相互作用都忽略不计，在粒子通过电场区域的极短时间内极板间的电压可以看作不变．取π=3，sin37°=0.6，cos37°=0.8求：（1）t=0时刻进入的粒子，经边界MN射入磁场和射出磁场时两点间的距离；（2）在电压变化的第一个周期内有多少个带电的粒子能进入磁场；（3）何时由O点进入的带电粒子在磁场中运动的时间最长？最长时间为多少？【解答】解：（1）t=0时刻电压为零，粒子匀速通过极板由牛顿第二定律得：所以出射点到入射点的距离为s=2r=0.4m（2）考虑临界情况：粒子刚好不能射出电场对类平抛过程：，，联立解得当时，粒子可以射出电场，根据比例关系得第一个周期内能够出射的粒子数为个（3）当粒子向下偏转，出射后恰好与磁场右边界相切时，粒子在磁场中的圆心角最大，时间最长．设粒子在电场中的偏转角为θ：则，磁场中圆周运动：几何关系r+rsinθ=D联立得：代入数据解得：sinθ=0.6即θ=37°，又因为解得：U=300V所以对应的入射时刻为t=4n+0.6（s）或t=4n+1.4（s）（n=0、1、2…）在磁场中运动的最长时间为答：（1）t=0时刻进入的粒子，经边界MN射入磁场和射出磁场时两点间的距离为0.4m；（2）在电压变化的第一个周期内有3200个带电的粒子能进入磁场；（3）当t=4n+0.6（s）或t=4n+1.4（s）（n=0、2、3…）时刻由O点进入的带电粒子在磁场中运动的时间最长，最长时间为。