2020北京人大附中高三三模物理

2020北京人大附中高三三模

物理 2020年06月28日

命题人:高三备课组审题人:高三备课组

本试卷共12页，100分。考试时长90分钟。考生务必将答案答在答题卡上，在试卷上作答无效。考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。

第一部分

本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。

1.下列说法正确的是:

A.晶体一定具有规则的形状且有各向异性的特征

B.液体的分子势能与液体的体积无关

C.实际的气体的体积变化时，其内能可能不变

D.组成固体、液体、气体的物质分子依照一定的规律在空间整齐地排列成“空间点阵”

2.下列说法错误的是:

A.雨后的彩虹是光的衍射现象引起的

B.肥皂膜在阳光的照射下呈现彩色是光的干涉现象

C.交通信号灯选用红灯的一个重要原因是因为红光更容易穿透云雾烟尘

D.液晶显示应用了光的偏振

3.下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是:

A.γ射线是高速运动的电子流

B.氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大

C.太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变

D.210

83Bi的半衰期是5天，100克210

Bi经过10天后还剩下50克

4.如图甲为一列简谐横波在t=0.10s时刻的波形图，P是平衡位置为x=1m处的质点，Q是平衡位置为x=4m

处的质点，图乙为质点Q的振动图象，则:

A.t=0.15 s时，质点Q的加速度达到正向最大

B.t=0.15 s时，质点P的运动方向沿y轴正方向

C.从t=0.10s到t=0.25 s，该波沿x轴正方向传播了6m

D.从t=0.10 s到t=0.25 s，质点P通过的路程为30 cm

5.如图所示是某笔记本电脑电池上的标注，充满电后正常办公可以使用10小时。电脑主人发现该笔记本还

有一个空余的硬盘位，于是又添加了一块500G的固态硬盘，该固态硬盘额定工作电压3.3V，平均工作电流20mA。那么电池充满电后，该笔记本电脑正常办公使用时间约为:

A. 10小时

B. 9小时

C. 8小时

D. 7小时

6.在教室门与地面间缝隙处塞紧一个木楔(侧面如图所示)，能把门卡住不易

被风吹动。下列分析正确的是:

A.门不易被风吹动的原因是因为风力太小

B.门被卡住时，将门对木楔的力正交分解，其水平分力大小小于地面给木楔的摩擦力大小

C.门被卡住时，将门对木楔的力正交分解，其水平分力大小等于地面给木楔的摩擦力大小

D.塞在门下缝隙处的木楔，其顶角θ无论多大都能将门卡住

7.为简单计，把地-月系统看成地球静止不动而月球绕地球做匀速圆周运动，如图所示，虚线为月球轨道。

在地月连线上存在一些所谓“拉格朗日点”的特殊点。在这些点，质量极小的物体(如人造卫星)仅在地球和月球引力共同作用下可以始终和地球、月球在同一条线上。则图中四个点不可能是“拉格朗日点”

的是:

A.A点

B.B点

C.C点

D.D点

8.在探究变压器的两个线圈的电压关系时，某同学自己绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上，如图所示。线圈a 作为原线圈连接到学生电源的交流输出端，线圈b 接小灯泡。他所用的线圈电阻忽略不计。当闭合学生电源的开关时，他发现电源过载(电流过大，超过学生电源允许的最大值)。如果仅从解决电源过载问题的角度考虑，下列采取的措施中，最可能有效的是: A.增大电源电压

B.适当增加原线圈a 的匝数

C.换一个电阻更小的灯泡

D.将线圈a 改接在学生电源直流输出端

9.磁流体发电的原理如图所示。将一束速度为v 的等离子体(含有大量正、负带电粒子)垂直于磁场方向喷入磁感应强度为B 的匀强磁场中，在相距为d 、宽为a 、长为b 的两平行金属板间便产生电压。如果把上、下板和电阻R 连接，上、下板就是一个直流电源的两极。稳定时两板间等离子体有电阻。忽略边缘效应，下列判断正确的是: A.上板为负极

B.上、下两极板间的电压U Bvd =

C.等离子体浓度越高，电动势越大

D.该发电机不需要外界提供能量

10.如图所示，质量为m 的物体从竖直轻弹簧的正上方由静止自由落下，落到弹簧上，将弹簧压缩。经过时间t ，物体下落的高度为h ，物体的速度为v 。在此过程中，地面对弹簧支持力的冲量大小为I 、做功为W 。则有:

A. I mgt mv =+

B. I mgt mv =-

C.2

W mgh mv =-

D. 212

W mgh mv =+

11.我们可以用如图所示的实验装置来探究影响向心力大小的因素。长槽上的挡板B 到转轴的距离是挡板A 的2倍，长槽上的挡板A 和短槽上的挡板C 到各自转轴的距离相等。转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个球所

A.当传动皮带套在两塔轮半径相同的轮盘上、质量相等的小球分别放在B、C时可以探究向心力大小与线

速度的关系

B.当传动皮带套在两塔轮半径相同的轮盘上、质

量相等的小球分别放在B、C时可以探究向心力

大小与角速度的关系

C.当传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上、质

量相等的小球分别放在B、C时可以探究向心力

大小与线速度的关系

D.当传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上、质

量相等的小球分别放在A、C时可以探究向心力

大小与角速度的关系

12.如图甲所示是法拉第制作的世界上最早的发电机的实验装置。有一个可绕固定转轴转动的铜盘，铜盘的

一部分处在蹄形磁体中。实验时用导线连接铜盘的中心C，用导线通过滑片与钢盘的边线D连接且接触良好，如图乙所示，若用外力转动手柄使圆盘转动起来，在CD两端会产生感应电动势。下列说法正确的是:

A.如图甲所示，因为铜盘转动过程中穿过铜盘的磁通量不

变，所以没有感应电动势

B.如图甲所示，产生感应电动势的原因是铜盘盘面上无数

个以C为圆心的同心圆环中的磁通量发生了变化

C.如图乙所示，用外力顺时针(从左边看)转动铜盘，电路

中会产生感应电流，通过R的电流自下而上

D.如图乙所示，用外力顺时针(从左边看)转动铜盘，电路

中会产生感应电流，通过R的电流自上而下

13.某同学按如图所示连接电路，利用电流传感器研究电容器的放电过程。先使开关S接1,电容器充电完毕

后将开关掷向2，可视为理想电流表的电流传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化

I，以及图线与坐标轴围成的的I-t曲线，如图所示。定值电阻R己知，且从图中可读出最大放电电流

面积S，但电源电动势、内电阻、电容器的电容均未知，根据题目所给的信息，不能求出的下列物理量是:

A.电容器放出的总电荷量

B.电阻R两端的最大电压

C.电容器的电容

D.电源的内电阻

14.核聚变过程可以释放大量能量。一种典型的聚变反应就是四个氢原子核(质子)结合成一个氦原子核，大约释放28MeV 的能量。太阳内部就时刻发生着核聚变，给我们带来光和热。如果想实现人工核聚变，困难在于原子核都带正电，互相排斥，一般情况下不能相互靠近而发生结合，只有在温度达到极高温度时，原子核的热运动速度非常大，才能冲破库仑斥力的壁垒，碰撞到一起发生结合，这叫热核反应。根

据统计物理学，绝对温度为T 时，粒子的平均动能3/2k E kT =，其中23

1.3810/k J K -=?，叫做玻尔

兹曼常量。理论计算表明，当质子的平均动能达到约5

7.210eV ?时，热运动的质子容易发生结合而发生聚变反应。不考虑量子效应及相对论效应，根据以上信息结合经典理论，判断下列说法正确的是: A.将氦核的核子全部分开，大约需要28MeV 的能量，氦核的比结合能约为14MeV

B.若两个质子以相同初动能0E 相向运动正碰而恰好结合，则一个质子从远处以初动能02E 与另一个静止的质子发生正碰，也能恰好结合

C.若两个质子以相同初动能0E 相向运动正碰而恰好结合，则一个质子从远处以初动能04E 与另一个静止的质子发生正碰，也能恰好结合

D.由以上信息可以计算出发生热核反应时的温度约为7

10K 量级

第二部分

本部分共6题，共58分。

15. (6分)某同学用如图所示装置探究气体做等温变化的规律。 (1)下列各项要求中，属于本实验必须要做到的是

A.在等温条件下操作

B.注射器的密封性良好

C.测量所封闭气体的质量

D.气体的压强和体积必须用国际单位

(2)某小组某次实验只记录了如下面表格所示的两组数据。小王认为，这两组数据很好地体现了玻意耳定律的规律，因为两组数据P 和V 的乘积几乎相等，说明P 跟V 成反比:小李却认为，如果把这两组数据在纵坐标轴为P 、横坐标轴为1/V 的坐标系中描点，这两点连线的延长线将不经过坐标原点，因此这两组数据没有反映玻意尔定律的规律。对此你有什么看法?

数据序号

均匀玻璃管内空气柱长度/l cm

空气柱的压强5

/10p Pa 1 39.8 1.024 2

40.3

0.998

16. (12分)利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻。要求尽量减小实验误差。 (1)应该选择的实验电路是图中的

(选填“甲”或“乙”)。

(2)某位同学记录的6组数据如下表所示，其中5组数据的对应点己经标在图中的坐标纸上，请标出余下一组数据的对应点，并画出U I 图线。序号

电压/

U I 1.45 1.40 1.30 1.25 1.20 1.10 电流/I A0.06 0.12 0.24 0.26 0.36 0.48

(3)根据(2)中所画图线可得出干电池的电动势E=V，内电阻r=Ω。(均保留2位有效数字)

(4)选修3-1教材写道:用水果电池做这个实验的优点是它的内阻比较大，容易测量。那么，如果测定水

果电池的电动势和内阻，则测量电路选择甲还是乙?简要说明理由。

(5)某同学进一步用如图丙所示的电路测量电源的电动势和内阻，其中R是电阻箱，定值电阻

03000

R=Ω,G是理想电流计。改变R的阻值分别读出电流计的读数，做出1/1/

R I

-图像如图丁所示，由图可求得电源的电动势E=V，内电阻r=Ω。(均保留2位有效数字)

17. (9分)机械能包括动能、重力势能和弹性势能，如图所示

的实验装置中，力传感器一端固定在固定铁架台的横梁上，

另一端与轻弹簧相连，轻弹簧下端悬挂重物，把重物向下

拉开适当距离由静止释放，使其在竖直方向上下运动，弹

簧不超过弹性限度，不计空气阻力。实验测得的弹力大小

随时间变化规律如图所示，最大拉力为

F，最小拉力为0，

周期为2T.己知重力加速度g。

(1)求重物的质量m:

(2)以运动过程的最低点为重力势能零点，定性作出重力势能随时间变化的图线:

(3)定性作出重物的动能随时间变化的图线:

18. (9分)如图所示，在0x <与0x >的区域中，存在方向垂直于纸面向里、磁感应强度大小分别为2B 与B 的、范围足够大的匀强磁场。一个质量为m 、电量为q 的带负电的粒子从坐标原点O 以速度v 沿x 轴负方向射出，不计重力。求射出后: (1)该粒子第一次通过y 轴时的纵坐标; (2)该粒子第三次通过y 轴时的纵坐标;

(3)若将0x >区域的磁场更换为沿x 轴正方向的匀强电场，求该粒子第三次通过y 轴时的纵坐标。

19.(10分)

(1)有一条横截面积2

1S mm =的铜导线，通过的电流1I A =。已知铜的密度,33

8.910/kg m ρ=?、摩尔质量26.410/M kg mol -=?，阿伏加德罗常数2316.0210A N mol -=?，电子的电量19

1.610e C -=?。

在这个问题中可以认为导线中每个铜原子贡献一个自由电子。求铜导线中自由电子定向移动的速率。(保留1位有效数字)

(2)由上述计算结果可知:自由电子靠定向移动通过一条1m 长的导线需要很长时间。可是电灯开关闭合时，电灯瞬间就亮了，感觉不到延迟。如何解释这个现象?

(3)进一步研究表明:金属内自由电子在常温下热运动的速率为5

10/m s 这个量级，其动能用0K E 表示。考虑这个动能之后，光电效应方程应该是00k km E hv W E +=+，可是教材上光电效应方程并没有0K E 这一项。试通过定量计算说明其原因。(己知电子质量31

9.110m kg -=?，铜的截止频率为15

1.0610Hz ?，

普朗克常量34

6.6310h J s -=??，某次实验中单个光子能量约1775 1.210eV J -=?)

20. (12分)可以证明，一个半径为R 的均匀带电球体(或球壳)在球的外部产生的电场，与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同。而均匀带电薄球壳在内部任意点产生的电场强度为零，由以上信息结合叠加原理解决下列问题。已知静电力常量为k 。

（1）写出电场强度大小的定义式，并结合库仑定律求真空中点电荷Q 产生电场中，距离该电荷r 处场强大小:

（2）一半径为R 、带正电荷Q 且均匀分布的实心球体，以球心O 为原点建立坐标轴Ox ,如图甲所示。求Ox 轴上电场强度大小E 与坐标x 的关系并在答题纸上定性作出函数图象; （3）根据汤姆生的原子模型，我们可以把原子看成是一个半径为10

R m -=的电中性的球体，正电荷均

匀分布在整个球内，电子像枣糕里的枣子一样镶嵌在原子里。在α粒子散射实验中，某α粒子沿着原子边缘以速度v 射向金原子，如图乙所示。不考虑电子对α粒子的作用。为简单计，认为该α粒子接近金原子时(即~r R ，图中两条平行虚线范围内)才受金原子中正电荷的静电作用，作用力为恒力，大小为2

/F kQq R =(Q 和q 分别为金原子正电荷电量和α粒子电量)、方向始终与入射方向垂直，作用时间的数量级为2/R v 。试用这个模型求该α粒子的偏转角度。(922

9.010/k Nm C =?，金原子

序数79,α粒子动能约135810k E MeV J -==?,电子电量19

1.610e C -=?，保留1位有效数字)