2015年天津市滨海新区高考物理模拟试卷

2015年天津市滨海新区高考物理模拟试卷一、单项选择题（每小题6分，共30分．每小题给出四个选项中，只有一个选项是正确的）1．（6分）氢原子从n=3的能级跃迁到n=2的能级时辐射出a光，从n=4的能级跃迁到n=2的能级时辐射出b光．下列关于这两种光的说法正确的是（）A．因为电磁波传播速度仅由介质决定，所以a、b光在同种介质中的传播速度大小相同B．a、b光以相同的入射角从水射入空气，在增大入射角的过程中折射光a先消失C．若a光不能使某金属发生光电效应，则b光一定不能使该金属发生光电效应D．用同一双缝干涉装置进行实验，得到的相邻干涉条纹的间距，a光的比b光的大2．（6分）甲、乙、丙三图中物体的质量相同，弹簧秤、绳和滑轮的质量均不计，绳与滑轮间的摩擦力不计．在图甲、乙、丙中，弹簧秤的读数分别是F1、F2、F3，则（）A．F3＞F1=F2B．F3=F1＞F2C．F1=F2=F3 D．F1＞F2=F33．（6分）如图所示，长木板静止在光滑的水平面上，长木板的左端固定一个档板，档板上固定一个长度为L的轻质弹簧，长木板与档板的总质量为M，在木板的右端有一质量为m的铁块．现给铁块一个水平向左的初速度v0，铁块向左滑行并与轻弹簧相碰，碰后返回恰好停在长木板的右端．根据以上条件可以求出的物理量是（）A．铁块与轻弹簧相碰过程中所具有的最大弹性势能B．弹簧被压缩的最大长度C．长木板运动速度的最大值D．铁块与长木板间的动摩擦因数4．（6分）如图所示，一航天器围绕地球沿椭圆形轨道运动，地球的球心位于该椭圆的一个焦点上，A、B两点分别是航天器运行轨道上的近地点和远地点．若航天器所受阻力可以忽略不计，则该航天器（）A．由近地点A运动到远地点B的过程中动能增大B．由近地点A运动到远地点B的过程中万有引力做正功C．在近地点A的加速度小于它在远地点B的加速度D．运动到A点时其速度如果能增加到第二宇宙速度，那么它将不再围绕地球运行5．（6分）某住宅区的应急供电系统，由交流发电机和副线圈匝数可调的理想降压变压器组成．发电机中矩形线圈所围成的面积为S，匝数为N，电阻不计，它可绕水平轴OO′在磁感应强度为B的水平匀强磁场中以角速度ω匀速转动．矩形线圈通过滑环连接降压变压器，滑动触头P上下移动时可改变输出电压，R0表示输电线的电阻，以线圈平面与磁场平行时为计时起点，下列判断正确的是（）A．若发电机线圈某时刻处于图示位置，变压器原线圈的电流瞬时值最小B．发电机线圈感应电动势的瞬时值表达式为e=NBSωcosωtC．当用户数目增多时，为使用户电压保持不变，滑动触头P应向下滑动D．当滑动触头P向下移动时，变压器原线圈两端的电压将升高二、不定项选择题（每小题6分，共18分．每小题给出四个选项中，都有多个选项是正确的，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，选错或不答的得0分）6．（6分）一绝缘光滑半圆环轨道放在竖直向下的匀强电场中，场强为E．在与环心等高处放有一质量为m、带电+q的小球，由静止开始沿轨道运动，下述说法正确的是（）A．小球经过环的最低点时速度最大B．小球在运动过程中机械能守恒C．小球经过环的最低点时对轨道压力为（mg+qE）D．小球经过环的最低点时对轨道压力为3（mg+qE）7．（6分）放在水平地面上的一物块，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系，和物体速度v与时间t的关系如图所示，取重力加速度g=10m/s2．由此两图线可以求得（）A．物块的质量m=0.5 kg，物块与地面之间的动摩擦因数μ=0.4B．前2 s内拉力F做的功为2 JC．2～4 s物体克服摩擦力做的功为8 JD．4～6 s合外力做的功为16 J8．（6分）一列简谐横波沿x轴正方向传播，传播速度为l0m/s．当波传到x=5m 处的质点P时，波形如图所示．则以下判断正确的是（）A．这列波的周期为0.5sB．再经过0.4s，质点P第一次回到平衡位置C．再经过0.7s，x=9m处的质点Q到达波峰处D．质点Q到达波峰时，质点P恰好到达波谷处三、填空实验题：9．（4分）写出两个质子（H）与两个中子（n）聚变生成一个氦核（He）的核反应方程式．若质子的质量为m1、中子的质量为m2、氦核的质量为m3，则反应中放出的能量为．10．（4分）如图，为测量做匀加速直线运动的物块的加速度，将宽度均为d的挡光片固定在物块上，测得二光电门之间距离为s．①当滑块匀加速运动时，测得挡光片先后经过两个光电门的时间为△t1和△t2，则小车的加速度a=；②（多选）为减小实验误差，可采取的方法是A．增大两挡光片宽度d B．适当减小两挡光片宽度dC．增大两光电门之间的距离s D．减小两光电门之间的距离s．11．（10分）为了测量某电池的电动势E（约为3V）和内阻r，选用的器材如下：A．电流表G1（量程为2mA，内电阻为100Ω）B．电流表G2（量程为1mA，内电阻为200Ω）C．电阻箱R1（0～99.99Ω）D．电阻箱R2（0～9999Ω）E．滑动变阻器R3（0～100Ω 允许最大电流1A）F．待测电池G．开关一个、导线若干（1）某同学利用上述器材，采用图甲的电路测量该电池的电动势和内阻，请按照图甲将图乙所示的实物图连线；（2）图甲中利用电阻箱R1将电流表G1改装成了量程为0.5A的电流表，利用电阻箱R2将将电流表G2装成了量程为3V的电压表，则电阻箱R2的阻值调到Ω；（3）以G2示数I2为纵坐标，G1示数I1为横坐标，作出I2﹣I1图象如图丙所示，结合图象可得出电源的电动势为V，电源的内阻为Ω；（结果均保留两位有效数字）四、解答题（共3小题，满分54分）12．（16分）如图，LMN是竖直平面内固定的光滑绝缘轨道，MN水平且足够长，LM下端与MN相切．质量为m的带正电小球B静止在水平轨道上，质量为2m 的带正电小球A从LM上距水平轨道高为h处由静止释放，在A球进入水平轨道之前，由于A、B两球相距较远，相互作用力可认为是零，A球进入水平轨道后，A、B两球间相互作用视为静电作用．带电小球均可视为质点．已知A、B两球始终没有接触．重力加速度为g．求：（1）A、B两球相距最近时，A球的速度v；（2）A、B两球最终的速度v A、v B的大小．13．（18分）如图所示，有一区域足够大的匀强磁场，磁感应强度为B，磁场方向与水平放置的导轨垂直．导轨宽度为L，右端接有电阻R，MN是一根质量为m的金属棒，金属棒与导轨垂直放置，且接触良好，金属棒与导轨电阻均不计．金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ，现给金属棒一水平冲量，使它以初速度v0沿导轨向左运动．已知金属棒在整个运动过程中，通过任一截面的总电荷量为q．求：（1）金属棒运动的位移s；（2）金属棒运动过程中回路产生的焦耳热Q；（3）金属棒运动的时间t．14．（20分）如图所示，一个带正电的粒子沿磁场边界从A点射入左侧磁场，粒子质量为m、电荷量为q，其中区域Ⅰ、Ⅲ内是垂直纸面向外的匀强磁场，左边区域足够大，右边区域宽度为1.3d，磁感应强度大小均为B，区域Ⅱ是两磁场间的无场区，两条竖直虚线是其边界线，宽度为d；粒子从左边界线A点射入磁场后，经过Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区域后能回到A点，若粒子在左侧磁场中的半径为d，整个装置在真空中，不计粒子的重力．（1）求：粒子从A点射出到回到A点经历的时间t（2）若在区域Ⅱ内加一水平向右的匀强电场，粒子仍能回到A点，求：电场强度E．2015年天津市滨海新区高考物理模拟试卷参考答案与试题解析一、单项选择题（每小题6分，共30分．每小题给出四个选项中，只有一个选项是正确的）1．（6分）氢原子从n=3的能级跃迁到n=2的能级时辐射出a光，从n=4的能级跃迁到n=2的能级时辐射出b光．下列关于这两种光的说法正确的是（）A．因为电磁波传播速度仅由介质决定，所以a、b光在同种介质中的传播速度大小相同B．a、b光以相同的入射角从水射入空气，在增大入射角的过程中折射光a先消失C．若a光不能使某金属发生光电效应，则b光一定不能使该金属发生光电效应D．用同一双缝干涉装置进行实验，得到的相邻干涉条纹的间距，a光的比b光的大【解答】解：A、从n=3的能级跃迁到n=2的能级时辐射出的光子能量小于从n=4能级跃迁到n=2的能级时辐射出的光子能量，即a光子能量小于b的光子能量，a的光子能量小，频率小，折射率小，根据v=知，在介质中的传播速度大．故A错误．B、当a、b光以相同的入射角从水射入空气，因a的折射率小，则临界角大，若在增大入射角的过程中折射光b先消失．故B错误．C、b光的频率大，若a光不能使某金属发生光电效应，则b光有可能使该金属发生光电效应．故C错误．D、a光的频率小，则波长长，根据△x=λ知，a光照射双缝得到相邻亮条纹的间距比用b光照射双缝得到的相邻亮条纹的间距大．故D正确．故选：D．2．（6分）甲、乙、丙三图中物体的质量相同，弹簧秤、绳和滑轮的质量均不计，绳与滑轮间的摩擦力不计．在图甲、乙、丙中，弹簧秤的读数分别是F1、F2、F3，则（）A．F3＞F1=F2B．F3=F1＞F2C．F1=F2=F3 D．F1＞F2=F3【解答】解：甲图：物体静止，弹簧的拉力F1=mg；乙图：对物体为研究对象，作出力图如图．由平衡条件得：F2=Gsin60°=mg=0.866mg丙图：以动滑轮为研究对象，受力如图．由几何知识得F3=mg．故：F3=F1＞F2故选：B3．（6分）如图所示，长木板静止在光滑的水平面上，长木板的左端固定一个档板，档板上固定一个长度为L的轻质弹簧，长木板与档板的总质量为M，在木板的右端有一质量为m的铁块．现给铁块一个水平向左的初速度v0，铁块向左滑行并与轻弹簧相碰，碰后返回恰好停在长木板的右端．根据以上条件可以求出的物理量是（）A．铁块与轻弹簧相碰过程中所具有的最大弹性势能B．弹簧被压缩的最大长度C．长木板运动速度的最大值D．铁块与长木板间的动摩擦因数【解答】解：A、设铁块与木板速度相同时，共同速度大小为v，铁块相对木板向左运动时，滑行的最大路程为s，摩擦力大小为f．根据能量守恒定律得：铁块相对于木板向左运动过程：铁块相对于木板运动的整个过程：又根据系统动量守恒可知，mv0=（M+m）v联立得到：E p=fs=故A正确．B、，由于不知道弹簧的劲度系数，所以不能求出弹簧被压缩的最大长度．故B错误．C、由于不知道弹簧的劲度系数k和长木板的长度（或是铁块滑行的最大路程s），所以求不出长木板运动速度的最大值．故C错误．D、由A得分析可知，可以求出fs，但是不知道s，所以不知道f，因此求不出铁块与长木板间的动摩擦因数．故D错误．故选A．4．（6分）如图所示，一航天器围绕地球沿椭圆形轨道运动，地球的球心位于该椭圆的一个焦点上，A、B两点分别是航天器运行轨道上的近地点和远地点．若航天器所受阻力可以忽略不计，则该航天器（）A．由近地点A运动到远地点B的过程中动能增大B．由近地点A运动到远地点B的过程中万有引力做正功C．在近地点A的加速度小于它在远地点B的加速度D．运动到A点时其速度如果能增加到第二宇宙速度，那么它将不再围绕地球运行【解答】解：A、根据开普勒第二定律可知：在近地点的速度大于远地点的速度，所以A点的速度大于B点的速度，即由近地点A运动到远地点B的过程中动能减小，故A错误；B、万有引力指向地心，从A到B的过程，位移的方向与万有引力的方向相反，故万有引力做负功，故B错误；C、根据牛顿第二定律和万有引力定律得：a=，因为A的轨道半径小于B的轨道半径，所以在近地点A的加速度大于它在远地点B的加速度，故C错误．D、当卫星的速度增加到第二宇宙速度时，将脱离地球的束缚，到太阳系中绕太阳运动，故D正确；故选：D．5．（6分）某住宅区的应急供电系统，由交流发电机和副线圈匝数可调的理想降压变压器组成．发电机中矩形线圈所围成的面积为S，匝数为N，电阻不计，它可绕水平轴OO′在磁感应强度为B的水平匀强磁场中以角速度ω匀速转动．矩形线圈通过滑环连接降压变压器，滑动触头P上下移动时可改变输出电压，R0表示输电线的电阻，以线圈平面与磁场平行时为计时起点，下列判断正确的是（）A．若发电机线圈某时刻处于图示位置，变压器原线圈的电流瞬时值最小B．发电机线圈感应电动势的瞬时值表达式为e=NBSωcosωtC．当用户数目增多时，为使用户电压保持不变，滑动触头P应向下滑动D．当滑动触头P向下移动时，变压器原线圈两端的电压将升高【解答】解：A、当线圈与磁场平行时，感应电流最大，故A错误；B、从垂直中性面计时，则感应电动势的瞬时值表达式为e=NBSωcosωt，故B正确；C、当用户数目增多时，功率增大，根据功率P=UI，当电压不变，则电流增大，损失电压增大，从而可确定触头P移动方向向上，故C错误；D、当触头P向下移动，只会改变副线圈的电流，从而改变原线圈的电流，不会改变原线圈的电压，故D错误故选：B二、不定项选择题（每小题6分，共18分．每小题给出四个选项中，都有多个选项是正确的，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，选错或不答的得0分）6．（6分）一绝缘光滑半圆环轨道放在竖直向下的匀强电场中，场强为E．在与环心等高处放有一质量为m、带电+q的小球，由静止开始沿轨道运动，下述说法正确的是（）A．小球经过环的最低点时速度最大B．小球在运动过程中机械能守恒C．小球经过环的最低点时对轨道压力为（mg+qE）D．小球经过环的最低点时对轨道压力为3（mg+qE）【解答】解：A、小球从最高点到最低点的过程中，合力做正功最多，则根据动能定理得知，动能增加增大，速率增大增大，所以小球经过环的最低点时速度最大．故A正确B、小球运动过程中电场力做功，机械能不守恒．故B错误．C、D小球从最高点到最低点的过程，根据动能定理得：（mg+qE）R=又由，联立解得N=3（mg+qE）．故D正确，C错误．故选：AD7．（6分）放在水平地面上的一物块，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系，和物体速度v与时间t的关系如图所示，取重力加速度g=10m/s2．由此两图线可以求得（）A．物块的质量m=0.5 kg，物块与地面之间的动摩擦因数μ=0.4B．前2 s内拉力F做的功为2 JC．2～4 s物体克服摩擦力做的功为8 JD．4～6 s合外力做的功为16 J【解答】解：A、4﹣6s做匀速直线运动，则：f=F=2N．2﹣4s内做匀加速直线运动，加速度为：，根据牛顿第二定律得：F﹣f=ma，即：kg．摩擦力公式得，所以A正确．B、前2s内物体没有位移，故力做功为零；故B错误；C、2～4 s位移x=4m；物体克服摩擦力做的功为W=2×4=8 J；故C正确；D、4～6 s物体动能的变化量为零；故合外力做的功为0；故D错误；故选：AC．8．（6分）一列简谐横波沿x轴正方向传播，传播速度为l0m/s．当波传到x=5m 处的质点P时，波形如图所示．则以下判断正确的是（）A．这列波的周期为0.5sB．再经过0.4s，质点P第一次回到平衡位置C．再经过0.7s，x=9m处的质点Q到达波峰处D．质点Q到达波峰时，质点P恰好到达波谷处【解答】解：A ．传播速度为10m/s ，波长为4m ，这列波的周期为0.4s ，所以再经过0.4s ，质点P 第二次回到平衡位置，故AB 错误．C ．再经过0.7s ，即1个周期，P 和Q 相差一个波长，所以Q 点运动了个周期由于，质点Q 起振方向向下，因此此时Q 达到波峰处．故C 正确．D ．P 和Q 相差一个波长，质点Q 到达波峰时，质点P 恰好到达波峰处，故D 错误．故选：C ．三、填空实验题：9．（4分）写出两个质子（H ）与两个中子（n ）聚变生成一个氦核（He ）的核反应方程式 2H +2n→He ．若质子的质量为m 1、中子的质量为m 2、氦核的质量为m 3，则反应中放出的能量为 ．【解答】解：两个质子（H ）与两个中子（n ）聚变生成一个氦核（He ），其核反应方程为：2H +2n→He ． 质子的质量为m 1、中子的质量为m 2、氦核的质量为m 3，则反应中放出的能量： E=△m •c 2=故答案为：2H +2n→He ，10．（4分）如图，为测量做匀加速直线运动的物块的加速度，将宽度均为d 的挡光片固定在物块上，测得二光电门之间距离为s ．①当滑块匀加速运动时，测得挡光片先后经过两个光电门的时间为△t 1和△t 2，则小车的加速度a= ； ②（多选）为减小实验误差，可采取的方法是 BCA ．增大两挡光片宽度dB ．适当减小两挡光片宽度dC ．增大两光电门之间的距离sD ．减小两光电门之间的距离s ．【解答】解：（1）挡光片通过光电门的平均速度可以认为是小车在此时刻的瞬时速度，故小车两次同过光电门的速度分别为：则挡光片第一次经光电门时的瞬时速度v1=挡光片第二次经光电门时的瞬时速度v2=此段时间小车的位移为d，由运动学速度位移关系式得：带入数据得：a=（2）d越小，所测的平均速度越接近瞬时速度，s越大初速度与末速度差距越大，速度平方差越大，相对误差越小．故为减小实验误差，可采取的方法是减小两挡光片宽度d或增大两挡光片间距s，故BC正确．故选：BC．故答案为：（1）；（2）BC11．（10分）为了测量某电池的电动势E（约为3V）和内阻r，选用的器材如下：A．电流表G1（量程为2mA，内电阻为100Ω）B．电流表G2（量程为1mA，内电阻为200Ω）C．电阻箱R1（0～99.99Ω）D．电阻箱R2（0～9999Ω）E．滑动变阻器R3（0～100Ω 允许最大电流1A）F．待测电池G．开关一个、导线若干（1）某同学利用上述器材，采用图甲的电路测量该电池的电动势和内阻，请按照图甲将图乙所示的实物图连线；（2）图甲中利用电阻箱R1将电流表G1改装成了量程为0.5A的电流表，利用电阻箱R2将将电流表G2装成了量程为3V的电压表，则电阻箱R2的阻值调到2.8Ω；（3）以G2示数I2为纵坐标，G1示数I1为横坐标，作出I2﹣I1图象如图丙所示，结合图象可得出电源的电动势为 2.7V，电源的内阻为9.0Ω；（结果均保留两位有效数字）【解答】解：（1）：实物连线图如图所示：（2）：根据欧姆定律和串并联规律应有：I=，解得=0.4Ω，由U=，代入数据解得：=2.8；（3）：根据闭合电路欧姆定律应有：E=；整理可得：=﹣；结合图象斜率和截距概念应有：，代入数据解得：r=9.0Ω，E=2.7V；故答案为：（1）如图（2）2.8（3）2.7，9.0四、解答题（共3小题，满分54分）12．（16分）如图，LMN是竖直平面内固定的光滑绝缘轨道，MN水平且足够长，LM下端与MN相切．质量为m的带正电小球B静止在水平轨道上，质量为2m 的带正电小球A从LM上距水平轨道高为h处由静止释放，在A球进入水平轨道之前，由于A、B两球相距较远，相互作用力可认为是零，A球进入水平轨道后，A、B两球间相互作用视为静电作用．带电小球均可视为质点．已知A、B两球始终没有接触．重力加速度为g．求：（1）A、B两球相距最近时，A球的速度v；（2）A、B两球最终的速度v A、v B的大小．【解答】解：（1）A球下滑过程，由机械能守恒定律得：2mgh=•2mv02，解得：v0=，两球相互作用过程动量守恒，以A的初速度方向为正方向，两球距离最近时速度相等，由动量守恒定律得：2mv0=（2m+m）v，解得：v=；（2）两球在静电斥力作用下要相互远离，在该过程中系统动量守恒，能量守恒，以A的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：2mv0=2mv A+mv B，由能量守恒定律得：•2mv02=•2mv A2+mv B2，解得：v A=，v B=；答：（1）A、B两球相距最近时，A球的速度v=；（2）A、B两球最终的速度大小：v A=，v B=．13．（18分）如图所示，有一区域足够大的匀强磁场，磁感应强度为B，磁场方向与水平放置的导轨垂直．导轨宽度为L，右端接有电阻R，MN是一根质量为m的金属棒，金属棒与导轨垂直放置，且接触良好，金属棒与导轨电阻均不计．金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ，现给金属棒一水平冲量，使它以初速度v0沿导轨向左运动．已知金属棒在整个运动过程中，通过任一截面的总电荷量为q．求：（1）金属棒运动的位移s；（2）金属棒运动过程中回路产生的焦耳热Q；（3）金属棒运动的时间t．【解答】解：（1）金属棒在摩擦力和安培力的作用下做变减速直线运动，已知整个运动过程中通过任一截面的总电荷量为q，有：解得：（2）对金属棒运动过程，根据功能关系有：解得：（3）对金属棒运动过程，根据动量定理有：整理得：μmgt+BqL=mv0解得：．答：（1）金属棒运动的位移：；（2）金属棒运动过程中回路产生的焦耳热：；（3）金属棒运动的时间：．14．（20分）如图所示，一个带正电的粒子沿磁场边界从A点射入左侧磁场，粒子质量为m、电荷量为q，其中区域Ⅰ、Ⅲ内是垂直纸面向外的匀强磁场，左边区域足够大，右边区域宽度为1.3d，磁感应强度大小均为B，区域Ⅱ是两磁场间的无场区，两条竖直虚线是其边界线，宽度为d；粒子从左边界线A点射入磁场后，经过Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区域后能回到A点，若粒子在左侧磁场中的半径为d，整个装置在真空中，不计粒子的重力．（1）求：粒子从A点射出到回到A点经历的时间t（2）若在区域Ⅱ内加一水平向右的匀强电场，粒子仍能回到A点，求：电场强度E．【解答】解：（1）因粒子从A点出发，经过Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区域后能回到A点，由对称性可知粒子做圆周运动的半径为r=d，如右侧上图．由Bqv=m得v=所以运行时间为t==．（2）设在区域Ⅱ内加速的粒子到Ⅲ区的速度为v1由动能定理：qEd=mv12﹣mv2设在区域Ⅲ内粒子做圆周运动的半径为r，分析粒子运动的轨迹，如图所示，粒子沿半径为d的半圆运动至Ⅱ区，经电场加速后，在Ⅲ区又经半圆运动返回电场减速到边界线的A点，此时设AN=x则：x=2（r﹣d）此后，粒子每经历一次“回旋”，粒子沿边界线的距离就减小x，经过n次回旋后能返回A点．必须满足：nx=2d（n=1、2、3、…）求得：（n=1、2、3、…）半径r太大可能从右边飞出磁场，所以必须满足下面条件：由r≤1.3d，得：即，（n=4、5、6、…）由公式：Bqv1=m；得：，（n=4、5、6、…）代入得：（n=4、5、6、…）答：（1）粒子从A点射出到回到A点经历的时间t为．（2）若在区域Ⅱ内加一水平向右的匀强电场，粒子仍能回到A点，电场强度E 应为（n=4、5、6、…）．。