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东城区2019-2020学年度第二学期高三综合练习（二）
物理
满分：82分
考生须知
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一、选择题
本部分共14题。
1．下列关于能量的单位（焦耳）与基本单位千克、米、秒之间关系正确的是
2．核反应方程中的X表示
3．已知的半衰期为24天。经过72天还剩下
4．下列说法正确的是
5．如图所示，一定质量的理想气体由状态a经过等压变化到达状态b，再从状态b经过等容变化到达状态c。状态a与状态c温度相等。下列说法正确的是
6．2020年4月24日第五个中国航天日启动仪式上，国家航天局正式发布备受瞩目的中国首次火星探测任务被命名为“天问一号”。火星是太阳系中距离地球较近、自然环境与地球最为类似的行星之一，一直以来都是人类深空探测的热点。如果将地球和火星绕太阳的公转视为匀速圆周运动，并忽略行星自转的影响。根据表中数据，结合所学知识可以判断
7．如图甲所示，两小球a、b在足够长的光滑水平面上发生正碰。小球a、b质量分别为m₁和m₂，且m₁=200g。取水平向右为正方向，两小球碰撞前后位移随时间变化的x-t图像如图乙所示。下列说法正确的是
8．图甲所示为一列简谐横波在t=0时的波的图像，图乙所示为该波中x=4m处质点P的振动图像。下列说法正确的是
9．在同一匀强磁场中，质子和电子各自在垂直于磁场的平面内做半径相同的匀速圆周运动。质子的质量为mp，电子的质量为mₑ。则质子与电子
10．如图所示为某交变电流随时间变化的图象。则此交变电流的有效值为
11．如图所示是磁流体发电机的示意图，两平行金属板P、Q之间有一个很强的磁场。一束等离子体（高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）沿垂直于磁场方向喷入磁场。将P、Q与电阻R相连接。下列说法正确的是
12．绝缘的水平桌面上放置一金属圆环，其圆心的正上方有一个竖直的条形磁铁。当条形磁铁沿水平方向向右移动时，圆环始终未动。若圆环的质量为m，桌面对它的支持力为FN。在此过程中
13．将质量为1kg的物体从地面竖直向上抛出，一段时间后物体又落回抛出点。在此过程中物体所受空气阻力大小不变，其动能Ek随距离地面高度h的变化关系如图所示。取重力加速度g=10 m/s²。下列说法正确的是
14．如图所示，在利用v-t图象研究匀变速直线运动的位移时，我们可以把运动过程按横轴t划分为很多Δt足够小的小段，用细长矩形的面积之和代表物体的位移。应用上述的方法我们可以分析其他问题。下列说法正确的是
二、非选择题
本部分共4题。
17．为了比较两种细线所能承受的拉力，有同学设计了如下实验：取长度相同的细线1、细线2系于同一小物体上，将细线1的另一端固定于水平杆上的A点，手握着细线2的另一端沿水平杆缓慢向右移动。当手移动到位置B时，细线1恰好被拉断，此时AB间距离d=60cm。已知小物体质量m=400g，两细线长度均为50cm。取重力加速度g=10m/s²。求： ⑴细线1能承受的最大拉力F₁。 ⑵细线1被拉断后，小物体摆动到最低点。在此过程中细线2的上端固定在B点不动。求小物体在最低点时细线2所受拉力大小F₂。
【答案】⑴ 设恰好被拉断时，细线1与竖直方向夹角为θ
根据平衡条件有
由题得 cosθ =0.8
解得细线1能承受的最大拉力 F₁=2.5N
⑵ 小物体摆动到最低点过程中，根据动能定理有
小物体运动到最低点时，根据牛顿第二定律有
解得小物体所受拉力 F=5.6N
根据牛顿第三定律，小物体在最低点时细线2所受拉力大小F₂= 5.6N。
【详解】待补
18．如图所示，真空中一对平行金属板水平正对放置，板长为L，极板面积为S，两板间距离为d。 ⑴ 图中装置可视为平行板电容器，充电后与电源断开，板间存在匀强电场。已知电容器所带电荷量为Q。请你证明：两板间的电场强度E只与Q及S有关，与d无关。 ⑵ 若保持图中两金属板间的电势差为U，现有一带电粒子从上极板边缘以某一初速度垂直于电场方向射入两极板之间，到达下极板时恰好落在极板中心。已知带电粒子的质量为m，电荷量为q，板间电场可视为匀强电场，忽略重力和空气阻力的影响。求：带电粒子在极板间运动的加速度a和初速度v₀。
【答案】⑴ 根据平行板电容器电容的决定式有
根据电容的定义式有
根据匀强电场中电场强度与电势差关系有
联立可得
由此可证两板间的电场强度E只与Q及S有关，与d无关。
⑵ 金属板间匀强电场的场强
粒子在板间运动的加速度
在垂直于金属板的方向，带电粒子做初速度为零的匀加速直线运动
在平行于金属板的方向，带电粒子以速度v₀做匀速直线运动
带电粒子的初速度
【详解】待补
19．温度有时能明显地影响导体的导电性能。 ⑴在实际应用中，常用纵坐标表示电流I、横坐标表示电压U，画出导体的伏安特性曲线。如图甲所示为某导体的伏安特性曲线。 ① 由图甲可知，随着电压升高，该导体的电阻逐渐____（选填“变大”或“变小”）。 ② 若将该导体与电动势E=3V，内阻r=1Ω的电源、阻值R=9Ω的定值电阻连接成图乙所示电路，电路闭合后导体的实际功率为________________。 ⑵ 如图丙所示为一个简单恒温箱的温控装置的原理电路图，电磁铁与热敏电阻R、滑动变阻器R＇串联接在电源E两端。当通过电磁铁的电流大于或等于15 mA时，吸引衔铁，使触点断开，加热器停止工作。已知电磁铁的电阻R₀=20 Ω，热敏电阻在不同温度下的阻值如下表所示 ① 现有下列实验器材可供选择：电源E₁（电动势为3 V，内阻1Ω）、电源E₂（电动势6 V，内阻2Ω）、滑动变阻器R₁（0~500Ω）、滑动变阻器R₂（0~2000Ω）。 为使该装置实现对30~80℃之间任意温度的控制且便于调节，电源E应选用 （选填“E₁”或“E₂”），滑动变阻器R＇应选用 （选填“R₁”或“R₂”）。 ② 如果要使恒温箱内的温度保持在50 °C，滑动变阻器连入电路的阻值为多少？
【答案】⑴ ① 变大 ② 0.2W
⑵ ① E₂ R₁
② 由题知，50 °C时热敏电阻的阻值R=108Ω，
根据闭合电路欧姆定律
解得滑动变阻器连入电路的阻值为270Ω
【详解】待补
20．物理学中有一个非常有趣的现象：研究微观世界的粒子物理、量子理论，与研究宇宙的理论竟然相互沟通，相互支撑。目前地球上消耗的能量，追根溯源，绝大部分还是来自太阳内部核聚变时释放的核能。 ⑴ 已知太阳向各个方向辐射能量的情况是相同的。如果太阳光的传播速度为c，到达地球需要的时间为t，在地球大气层表面每秒钟每平方米垂直接收到的太阳辐射能量为E₀。请你求出太阳辐射的总功率P的表达式。 ⑵ 根据量子理论可知，光子既有能量也有动量，光子的动量，其中h为普朗克常量，λ为光的波长。太阳光照射到地球表面时，如同大量气体分子频繁碰撞器壁一样，会产生持续均匀的“光压力”。为了将问题简化，我们假设太阳光垂直照射到地球上且全部被地球吸收，到达地球的所有光子能量均为4×10⁻¹⁹J，每秒钟照射到地球的光子数为4.5×10³⁵。已知真空中光速c=3×10⁸m/s，太阳对地球的万有引力大小约为3.5×10²² N。请你结合以上数据分析说明，我们在研究地球围绕太阳公转时，是否需要考虑太阳“光压力”对地球的影响。（结果保留一位有效数字） ⑶ 在长期演化过程中，太阳内部的核反应过程非常复杂，我们将其简化为氢转变为氦。已知目前阶段太阳辐射的总功率P₀=4×10²⁶W，太阳质量M₀=2×10³⁰ kg（其中氢约占70%），氢转变为氦的过程中质量亏损约为1%。请你估算如果现有氢中的10%发生聚变大约需要多少年。（结果保留一位有效数字，1年按3×10⁷ s计算） 东城区2019-2020学年度第二学期高三综合练习（二）
【详解】⑴ 日地间距离
距太阳中心为r的球面面积
太阳辐射的总功率
⑵ 每个光子能量
每个光子动量
光照射到地球表面被吸收时，由动量定理有
代入数据可得，太阳光照射到地球表面产生的光压力 F光=6×10⁸N
光压力与万有引力之比
由此可知，光压力远小于太阳对地球的万有引力，我们在研究地球围绕太阳公转时，不需要考虑太阳“光压力”对地球的影响。
⑶ 根据可知，每秒中太阳因核聚变亏损的质量
现有氢中的10％发生聚变反应而亏损的质量为
需要的时间 （其他方法正确同样给分）
距太阳中心为r的球面面积
太阳辐射的总功率
⑵ 每个光子能量
每个光子动量
光照射到地球表面被吸收时，由动量定理有
代入数据可得，太阳光照射到地球表面产生的光压力 F光=6×10⁸N
光压力与万有引力之比
由此可知，光压力远小于太阳对地球的万有引力，我们在研究地球围绕太阳公转时，不需要考虑太阳“光压力”对地球的影响。
⑶ 根据可知，每秒中太阳因核聚变亏损的质量
现有氢中的10％发生聚变反应而亏损的质量为
需要的时间 （其他方法正确同样给分）