北京平谷区2018高三一模物理试题及答案

R

α

m

平谷区2017—2018学年度高三下学期理科综合练习

物理部分 2018

13．一束可见光从空气中射向水和空气的分界面，经折射后分为两束单

色光a 和b ，如图所示。若光束b 为黄光，则光束a 可能是（ ） A ．红光 B ．蓝光 C ．紫光 D ．绿光

14．一列沿x 轴正方向传播的简谐横波，波速为2m/s ，某时刻波形如图所示，下列说法正确

的是（ ）

A ．这列波的周期为0.5s

B ．此时x =1m 处的质点沿y 轴正方向运动

C ．此时x =3m 处的质点沿x 轴正方向运动

D ．此时x =4m 处的质点具有沿y 轴正方向的最大加速度

15．如图所示，P 和Q 是电场中某一条电场线上的两点，箭头代表电场方向．现有一正电荷

只在电场力的作用下由P 点运动到Q 点．下列说法中正确的是（ ） A ．电场力对该电荷做负功 B ．该电荷的电势能增大

C ．该电荷的加速度增大

D ．P 点的电势高于Q 点的电势

16．如图所示的交流电压u=2202sin100πt V ，接在阻值R=220Ω的电阻两端，则（ ）

A ．该交流电的频率为100Hz

B ．电压表的读数为311V

C ．电流表读数为1A

D ．2s 内电阻的焦耳热是880J

17．如图所示，将质量为m 的滑块无初速地轻放在倾角为α的固定斜面上，滑块与斜面之间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g ，则（ ）

A ．若μ﹥tan α，则滑块保持静止，且斜面对滑块的支持力为N=μmg

B ．若μ﹥tan α，则滑块保持静止，且滑块受到的摩擦力为f=μmg cos α

C ．若μ﹤tan α，则滑块加速下滑，且滑块下滑时的加速度为a=g (sin α+μcos α

)

D ．若μ﹤tan α，则滑块加速下滑，且滑块下滑时的加速度为a=g (sin α-μcos α) 18．2017年11月30日，国际权威学术期刊《自然》发表了中国首颗暗物质探测卫星“悟空”的首批成果：发现太空中的反常电子信号。“悟空”采用的是由中国科学家自主提出的分辨粒子种类的新探测技术方法，既能探测低能区，也能探测高能区，特别是首次走进能量为1TeV （1TeV =1.0×1012eV ，e=1.6×10-19C ）以上的“无人区”，“悟空”首次直接测量到了能谱在1TeV 处的“拐折”及在1.4TeV 处的“尖峰”。从目前数据分析来看，产生“奇异”电子信号的来源很可能是暗物质湮灭或衰变。如果进一步证实了这种观点，人们就可以根据“悟空”的探测结果获知暗物质粒子的质量和湮灭率。结合上述信息，下列说法正确的是（ ）

A ．“拐折”处的电子宇宙射线粒子的能量高达1.6×1031 J

B ．电子宇宙射线从地球赤道上空垂直射向地面时，在地球磁场的作用下会向西偏转

C ．假设暗物质湮灭亏损的质量为Δm ，则湮灭过程中释放的能量为ΔE=Δmc （c 为光在真空中的传播速度）

D ．若暗物质衰变的规律与普通放射性元素相同，则其半衰期随温度的升高而减小

19．某同学学习了欧姆表原理后，想自己设计并改装一个欧姆表．他手上有如下器材：量程100μA 、内阻500Ω的电流计；电动势1.5v 的一节干电池；滑动变阻器、电阻箱和若干定值电阻。他设计的电路如图甲所示，实验时他将两表笔短接，电流计指针满偏时，他计算出电路中的总电阻为15k Ω，然后他将一个10Ω和20Ω的电阻分别接到两表笔之间时，发现电流计指针指示的位置几乎一样，很难区分。进一步研究后他认为，只有所测电阻与欧姆表总内阻相当时，测量结果才比较准确。为此他想到了将小量程电流表改装成大量程电流表的方法，设计了如图乙所示的电路，并联电阻R 1后，可使干路电流是流经电流计电流的n 倍。若要测量阻值约20Ω的电阻，n 的取值最合适的是（ ）

A ．n=10000

B ．n=1000

C ．n=100

D ．n=

10

图甲 图乙

图甲

20．LED ，英文 light emitting diode 的简称，又称发光二极管．LED 的心脏是一个半导体的晶片，它由两部分组成，一部分是P 型半导体，里面拥有多余的带正电荷的空穴，另一端是N 型半导体，里面拥有多余的电子。电流通过导线作用于这个晶片，自由电子在通过二极管时会陷入P 型层中的空穴，这一过程中电子会从传导带向低轨道跃迁，因而电子会以光子的形式释放出能量。晶片材料的传导带与低轨道之间的能级差，决定光子的频率，当二极管由某些特定材料制成时，就能发出可见光光子。LED 因其独特的构造，多数光子不会被半导体材料自身吸收，因而能向外释放大量的光子。根据以上信息，下列说法正确的是（ ） A ．白炽灯是通过加热灯丝发光的，LED 灯也需要通过加热才能发光，它们工作时都会散

发大量的热

B ．传导带与低轨道之间的能级差越大，电子跃迁时辐射出光子的波长越长

C ．普通硅二极管工作时不能产生可见光，而只会发出红外线，是由于该材料的传导带与低轨道之间的能级差太小

D ．LED 灯与普通灯泡一样，没有正负极 21．（18分）

（1）在做“用油膜法测分子的大小”实验时，利用油酸分子的特性，易在水面上形成_______

（选填“单层”或“多层”）分子油膜，在某次实验中，将含有纯油酸体积为V 的一滴油酸酒精溶液滴到水面上，形成面积为S 的油酸薄膜，则由此可估测出油酸分子的直径为_______。

（2）“研究平抛物体的运动”实验的装置如图甲所示．钢球从斜槽上滚下，经过水平槽飞出后

做平抛运动．每次都使钢球从斜槽上同一位置由静止滚下，在小球运动轨迹的某处用带孔的卡片迎接小球，使球恰好从孔中央通过而不碰到边缘，然后对准孔中央在白纸上记下一点。通过多次实验，在竖直白纸上记录钢球所经过的多个位置，用平滑曲线连起来就得到钢球做平抛运动的轨迹．

①实验所需的器材有：白纸、图钉、平板、铅笔、弧形斜槽、小球、重锤线、有孔的卡片，

除此之外还需要的一项器材是______

图丙

A ．天平

B ．秒表

C ．刻度尺

②在此实验中，小球与斜槽间有摩擦______（选填“会”或“不会”）使实验的误差增大；

如果斜槽末端点到小球落地点的高度相同，小球每次从斜槽滚下的初始位置不同，那么小球每次在空中运动的时间______（选填“相同”或“不同”）

③在实验中，在白纸上建立直角坐标系的方法是：使斜槽末端的切线水平，小球在槽口时，

在白纸上记录球的重心在竖直木板上的水平投影点O ，作为小球做平抛运动的起点和所建坐标系的原点，接下来应该选择的步骤是______

A ．利用悬挂在槽口的重锤线画出过O 点向下的竖直线为y 轴．取下白纸，在纸上画出过

O 点，与y 轴垂直、方向向右的直线为x 轴．

B ．从O 点向右作出水平线为x 轴．取下白纸，在纸上画出过O 点，与x 轴垂直、方向向下

的直线为y 轴．

④如图乙所示是在实验中记录的一段轨迹。已知小球是从原

点O 水平抛出的，经测量A 点的坐标为（40cm ，20cm ），g 取10m/s 2，则小球平抛的初速度v 0=_________m/s ，若B 点的横坐标为x B =60cm ，则B 点纵坐标为y B =_________m 。

⑤一同学在实验中采用了如下方法：如图丙所示，斜槽末端的正下方为O 点．用一块平木

板附上复写纸和白纸，竖直立于正对槽口前的O 1处，使小球从斜槽上某一位置由静止滚下，小球撞在木板上留下痕迹A ．将木板向后平移至O 2处，再使小球从斜槽上同一位置由静止滚下，小球撞在木板上留下痕迹B ．O 、O 1间的距离为x 1，O 、O 2间的距离为x 2，A 、B 间的高度差为y ．则小球抛出时的初速度v 0为________

A ．y

g x x 2)(2

122- B ．y g x x 2)(2122+ C ．y

g x x 2212+ D ．y g x x 2212-

y

图乙

如图所示，半径R=0.2m 的竖直

4

1

圆弧形光滑轨道AB 与光滑水平面BC 相切，B 为圆弧轨道的最低点．质量m=0.1kg 的小滑块2放在水平面上，另一质量也为m=0.1kg 的小滑块1，从圆弧形轨道的最高点由静止释放．在水平面上滑行一段距离后与滑块2发生正碰，碰撞后两滑块粘在一起向前运动．取重力加速度g=10m/s2，两滑块均可视为质点。求：

（1）滑块1到达B 点时的速度大小v ； （2）在B 点轨道对滑块1支持力的大小F N ； （3）两滑块碰后共同速度的大小v ＇．

如图甲所示，在倾角为θ的斜面上，沿斜面方向铺两条平行的光滑金属导轨，导轨足够长，两导轨间的距离为L，两者的顶端a和b用阻值为R的电阻相连。在导轨上垂直于导轨放一质量为m，电阻为r的金属杆cd．金属杆始终与导轨连接良好，其余电阻不计。整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场的方向垂直斜面向上，重力加速度为g。现让金属杆从水平虚线位置处由静止释放，金属杆下滑过程中始终与导轨垂直，金属杆下滑的位移为x时，刚好达到最大速度。

（1）由d向c方向看到的平面图如图乙所示，请在此图中画出金属杆下滑过程中某时刻的受力示意图，并求金属杆下滑的最大速度v m；

（2）求从金属杆开始下滑到刚好达到最大速度的过程中，电路中产生的焦耳热Q；（3）金属杆作切割磁感线运动时产生感应电动势，此时金属杆即为电路中的电源，其内部的非静电力就是运动的自由电荷在沿杆方向受到的洛仑兹力，而所有运动的自由电荷在沿垂直金属杆方向受到的洛仑兹力的合力即为安培力．在金属杆达到最大速度v m后继续下滑的过程中，请根据电动势的定义推导金属杆中产生的感应电动势E。

图甲图乙

（1）牛顿发现万有引力定律之后，在卡文迪许生活的年代，地球的半径经过测量和计算已经知道约6400千米，因此卡文迪许测出引力常量G后，很快通过计算得出了地球的质量。

1798年，他首次测出了地球的质量数值，卡文迪许因此被人们誉为“第一个称地球的人”。若已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，万有引力常量为G，忽略地球的自转。

a．求地球的质量；

b．若一卫星在距地球表面高为h的轨道上绕地球作匀速圆周运动，求该卫星绕地球做圆周运动的周期；

（2）牛顿时代已知如下数据：月球绕地球运行的周期T、地球半径R、月球与地球间的距离60R、地球表面的重力加速度g。牛顿在研究引力的过程中，为了验证地面上物体的重力与地球吸引月球的力是同一性质的力，同样遵从与距离的平方成反比规律的猜想，他做了著名的“月地检验”：月球绕地球近似做匀速圆周运动。牛顿首先从运动学的角度计算出了月球做匀速圆周运动的向心加速度；接着他设想，把一个物体放到月球轨道上，让它绕地球运行，假定物体在地面受到的重力和在月球轨道上运行时受到的引力，都是来自地球的引力，都遵循与距离的平方成反比的规律，他又从动力学的角度计算出了物体在月球轨道上的向心加速度。上述两个加速度的计算结果是一致的，从而证明了物体在地面上所受的重力与地球吸引月球的力是同一性质的力，遵循同样规律的设想。根据上述材料：

a．请你分别从运动学的角度和动力学的角度推导出上述两个加速度的表达式；

b．已知月球绕地球做圆周运动的周期约为T=2.4×106s，地球半径约为R=6.4×106m，取π2=g．结合题中的已知条件，求上述两个加速度的比值，并得出合理的结论。

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物理部分 答案

每小题6分，共48分．在每小题列出的四个选项中，选出符合题目要求的一项

21】（每空2分，共18分）

（1）单层 ；

S

V

（2）① C ②

不会；相同 ③ A ④ 2 ；0.45 ⑤ A

22】（16分）

（1）滑块1从A 到B ，根据动能定理：mgR =

2

1

mv 2 ----------------------------------3分 解得：v =2m/s -------------------------------------------------------------------------2分

（2分

解得：F N =3N ------------------------------------------------------------------------2分 （3）两滑块碰撞前后，根据动量守恒定律：mv = 2mv ′ ----------------------------------3分

解得：v ′ = 1m/s -----------------------------------------------------------------------2分

23】（18分）

（1-----------------------------------3分

根据牛顿第二定律：mg sin θ-F 安=ma

金属杆做加速度减小的加速运动，当加速度为零时，速度达到最大：

mg sin θ=F 安 -----------------------------------------------------------1分 F 安=BIL ----------------------------------------------------------------1分

r R E

I +=

-------------------------------------------------------------1分

E =BLv m ----------------------------------------------------------------1分

解得：22)sin (L B r R mg v m θ+=

-----------------------------------------------------------1分

（2）金属杆下滑x 的过程中，金属杆下降的高度：h =x sin θ---------------------------------1分 由能量守恒定律：mgh =

22

1m mv +Q --------------------------------------------------------3分 解得：4422232sin )( sin L B r R g m θmgx Q θ

+-=

----------------------------------------2分

其他合理解法也给分

（3）金属杆以速度v m 下滑Δt 时间内，通过杆横截面的电荷量为：q ˊ=I Δt ----------------1分 金属杆中运动的自由电荷在沿杆方向所受洛仑兹力做的功：W F 1= q ˊBv m L ---------1分 金属杆中产生的电动势为：q W E F '

=

1

-------------------------------------------------------1分 解得：E =BLv m -----------------------------------------------------------------------------1分

其他合理解法也给分

24（20分）

（1）a ．设地球质量为M ，地球表面上的某物体质量为m ：mg R Mm

G

=2

----------------------3分

解得：G

gR M 2

=

-----------------------------------------------------------------------2分 b ．万有引力提供卫星做圆周运动的向心力：)(4)(22

2

h R T m h R Mm G +=+π ---------------3分 解得：g

h R R

T 3

)(2+=

π

-----------------------------------------------------------2分 （2）a ．月球绕地球做匀速圆周运动，由运动学公式：R a 6021?=ω --------------------------1

分

T

π

ω2=

----------------------------------1分 解得：2

21240T R

a π= -----------------------------------------------------------------1分

质量为m 的物体在地面上受到的重力：21

R

mg G ∝= ---------------------------------1分 质量为m 的物体在月球轨道上受到的引力：2

2)60(1

R m a F ∝= -------------------1分

解得：g a 36001

2= -----------------------------------------------------------------1分

b ．由以上结果得：g

T R a a 2

2213600

240?=π -------------------------------------------------------1分 代入已知数值得：

2

1

a a =0.96 --------------------------------------------------------------------1分 由以上结果可以看出，在误差范围内可认为a 1=a 2，这说明物体在地面上所受重力

与地球吸引月球的力是同一性质的力，遵循与距离的平方成反比的规律．--------2分