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顺义区2020届高三第二次统练
物理
满分：76分
考生须知
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一、选择题
本部分共6题。
9．如图6所示的甲、乙两图中，M为自耦变压器，R是滑动变阻器，P₁、P₂分别是它们的滑动键，将它们的输入端a、b和c、d分别接到相同的正弦交流电源上，在它们的输出端e、f和g、h上各接一个灯泡L₁和L₂，两灯泡均发光。现将它们的滑动键P₁、P₂均向下滑动一小段距离，若在此过程中,灯泡不至于烧坏，则
10．如图7甲所示，用传感器和计算机可以方便地描出做平抛运动物体的轨 迹。它的设计原理如图7乙所示。物体A在做平抛运动，它能够在竖直平面内向各个方向同时发射超声波脉冲和红外线脉冲，在它运动的平面内安放着超声—红外接收装置B，B盒装有B₁、B₂两个超声—红外接收器，并与计算机相连，B₁、B₂各自测出收到超声脉冲和红外脉冲的时间差，并由此 算出它们各自与物体A的距离，下列说法正确的是 该实验中应用了波的干涉规律 该实验中应用了波的反射规律 该实验中应用了波的直线传播规律 该实验中所用超声波信号和红外线脉冲信号均属于无线电波
11．某同学在测量电阻Rx实验时，按图8所示连接好实验电路。闭合开关后发现：电流表示 数很小、电压表示数接近于电源两端电压；移动滑动变阻器滑片时两电表示数几乎不变 化，仪表及其量程的选择均无问题。请你分析造成上述结果的原因可能是 电流表断路 滑动变阻器滑片接触不良 开关接触部位由于氧化，使得接触电阻太大 待测电阻和接线柱接触位置由于氧化，使得接触电阻很大
12．1897年汤姆孙发现电子后，许多科学家为测量电子的电荷量做了大量的探索。1907 ~ 1916 年密立根用带电油滴进行实验，发现油滴所带的电荷量是某一数值e的整数倍，于是称这一数值e为基本电荷，如图9所示，两块完全相同的金属极板正对着水平放置，板间的距离为 d，当质量为m的微小带电油滴在两板间运动时，所受空气阻力的大小与速度大小成正比。两板间不加电压时，可以观察到油滴竖直向下做匀速运动，通过某一段距离所用时间为t₁；当两板间加电压U（上极板的电势高）时，可以观察到同一油滴竖直向上做匀速运动，且在时间t₂内运动的距离与在时间t₁内运动的距离相等。忽略空气浮力，重力加速度为g,下列说法正确的是 根据上板电势高时观察油滴竖直向上做匀速运动可以判定油滴带正电 密立根根据实验数据计算出油滴所带的电荷量大约都是1.6×l0⁻¹⁹C 根据不加电压和加电压两个匀速过程可以求解出油滴所带的电荷量
13．如图10（甲）所示，质量m = 2kg的小物体放在长直的水平地面上，用水平细线绕在半径 R = 0.5m的薄圆筒上。t=0时刻，圆筒由静止开始绕竖直中心轴转动，其角速度ω随时间t的变化规律如图10（乙）所示，小物体和地面间的动摩擦因数为0.1，重力加速度g 取l0m/s²，则下列判断正确的是 细线的拉力大小为4N 细线拉力的瞬时功率满足P=4t 小物体的速度随时间的变化关系满足v=4t 在0~4s内，小物体受合力的冲量为4N·s
14．2019年被称为5G元年，这一年全球很多国家开通了 5G网络，开启了一个全新的通信时 代，即万物互联的物联网时代，5G网络使用的无线电波通信频率是在3. 0GHz以上的超高频段和极高频段（如图11），比目前4G及通信频率在0.3GHz〜3.0GHz间的特高频段网络拥有更大的带宽和更快的传输速率。下列说法正确的是 4G信号是纵波，5G信号是横波 4G信号和5G信号相遇能产生干涉现象 4G信号比5G信号更容易发生衍射现象 5G信号比4G信号波长更长，相同时间传递的信息量更大 第二部分（非选择题共58分） 本部分共6小题，共58分。
二、非选择题
本部分共6题。
15．某同学用图12中所给器材进行与安培力有关的实验。两根金属 导轨ab和a₁b₁固定在同一水平面 内且相互平行，足够大的电磁铁（未画出）的N极位于两导轨的正上方， S极位于两导轨的正下方，一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直。（不计金属导轨的电阻和摩擦）
【答案】（1）左侧 （2分）
（2）ACD （2分）
（3）左侧 （2分）
（2）ACD （2分）
（3）左侧 （2分）
【详解】待补
16．小明同学找来了一个土豆做实验，如图13所示，当用量程为0〜3V、内阻约50kΩ。的伏特表测其两极电压时读数为0. 96V，用欧姆表直接测“土豆电池”的两极，测得内阻r的读数为30Ω。小丽同学用灵敏电流表直接接“土豆电池”的两极，测得电流为0.32mA，根据前面小明用伏特表测得的0. 96V电压，由全电路欧姆定律得内阻r=3kΩ。 小明认为土豆的内阻为30Ω，小丽则认为其内阻为3kΩ。以下关于两位同学实验过程的 分析，正确的是
【答案】（1）AD （2分）
（2）① BG （2分） ② （2分） ③ 3.0 （3分） 偏大，内电阻的测量值包含电流表内阻，所以大于真实值。（3分）
（2）① BG （2分） ② （2分） ③ 3.0 （3分） 偏大，内电阻的测量值包含电流表内阻，所以大于真实值。（3分）
【详解】待补
17．如图15所示，MN是半径为R = 0. 8m的竖直四分之 一光滑圆弧轨道，竖直固定在水平桌面上，轨道末端处于桌子边缘并与水平桌面相切于N点。把一质量为 m= 1kg的小球B静止放于N点，另一个与B完全相同的小球A由M点静止释放，经过N点时与B球发生正碰, 碰后粘在一起水平飞出，落在地面上的P点，若桌面高度为h=1.25m,取重力加速度g= 10m/s²o不计空气阻 力，小球可视为质点。求： 与B球碰前瞬间，A球的速度大小v₀；
【详解】（1）小球在圆弧轨道内下滑过程中，由动能定理得：
（2分） 代入数据解得： （1分）
（2）两个小球碰撞的过程中水平方向的动量守恒，选取向右为正方向，设碰撞后的共同速度为v，则： （2分） 代入数据可得： （1分）
（3）小球从N点飞出后做平抛运动：
竖直方向上： （1分）
水平方向上： （1分）
解得：x=1.0m （1分）
（2分） 代入数据解得： （1分）
（2）两个小球碰撞的过程中水平方向的动量守恒，选取向右为正方向，设碰撞后的共同速度为v，则： （2分） 代入数据可得： （1分）
（3）小球从N点飞出后做平抛运动：
竖直方向上： （1分）
水平方向上： （1分）
解得：x=1.0m （1分）
18．图16所示，MN、PQ是间距为L的平行光滑金 属导轨，导轨电阻不计，置于磁感强度为B、方向垂直导轨所在平面向里的匀强磁场中，M、P间接有一阻值 为R的电阻。一根与导轨接触良好、阻值为R/2的金 属导体棒ab垂直导轨放置，ab的质量为mo ab在与 其垂直的水平恒力F作用下，在导线框上以速度v做匀速运动，速度v与恒力方向相同;导线MN始终与导线框形成闭合电路，已知磁场的磁感应强度大小为B，导线的长度恰好等于平行轨道的间距L，忽略摩擦阻力和导线框的电阻。求： 金属棒以速度v匀速运动时产生的电动势E的大小； 金属棒以速度v匀速运动时金属棒ab两端电压Uₐb； 金属棒匀速运动时，水平恒力F做功的功率P。
【答案】（1）在△t内金属棒ab由原来的位置AB移到A₁B₁，
如图所示。
这个过程中闭合回路面积的变化量是：△s = Lv△t
则穿过闭合电路的磁通量的变化量是：=B△s =BLv△t
根据法拉第电磁感应定律：
由此得到感应电动势：E=BLv （3分）
（2）电路中的电流为： 金属棒ab两端的电压为： （3分）
（3）金属棒ab所受的安培力为：F=FA=BIL 金属棒克服安培力做功的功率P=Fv= （3分）
（2）电路中的电流为： 金属棒ab两端的电压为： （3分）
（3）金属棒ab所受的安培力为：F=FA=BIL 金属棒克服安培力做功的功率P=Fv= （3分）
【详解】待补
19．能量守恒定律、动量守恒定律、电荷守恒定律是自然界普遍遵循的规律，在微观粒子 的相互作用过程中也同样适用。卢瑟福发现质子之后，他猜测：原子核内可能还存在一 种不带电的粒子。 为寻找这种不带电的粒子，他的学生查德威克用α粒子轰击一系列元素进行实验，当他用α粒子（）轰击铍原子核()时发现了一种未知射线，并经过实验确定这就是中子，从而证实了卢瑟福的猜测，请你完成此核反应方程：。 为了测定中子的质量mn，查德威克用初速度相同的中子分别与静止的氢核与静止的氮核发生弹性正碰，实验中他测得碰撞后氮核的速率与氢核的速率关系是vN=1/7vH，已知氮核质量与氢核质量的关系是mN=14mH，将中子与氢核、氮核的碰撞视为完全弹性碰撞。请你根据以上数据计算中子质量mn与氢核质量mH的比值。 以铀235为裂变燃料的“慢中子”核反应堆中，裂变时放出的中子有的速度很大，不 易被铀235俘获，需要使其减速。在讨论如何使中子减速的问题时，有人设计了一种 方案：让快中子与静止的粒子发生碰撞，他选择了三种粒子：铅核、氢核、电子，以弹性正碰为例，仅从力学角度分析，哪一种粒子使中子减速效果最好，请说出你的观点并说明理由。
【答案】（1）根据核反应过程中核电荷数与质量数守恒,知核反应方程式为:
→ （2分）
（2）设中子与氢核、氮核碰撞前后速率为,中子与氢核发生完全弹性碰撞时,取碰撞前中子的速度方向为正方向,由动量守恒定律和能量守恒定律有: ; （2分） ; （2分） 计算得出碰后氢核的速率 同理可得:中子与氮核发生完全弹性碰撞后,氮核的速率 因此有（1分） 计算得出（1分）
（3）仅从力学角度分析,氢核减速效果最好.因为: 中子与质量为m的粒子发生弹性正碰时,根据动量守恒定律和能量守恒定律知,碰撞后中子的速率 ①因为铅核质量比中子质量大很多,碰撞后中子几乎被原速率弹回. ②因为电子质量比中子质量小很多,碰撞后中子将基本不会减速. ③因为中子质量与氢核质量相差不多,碰撞后中子的速率将会减小很多. （2分）
（2）设中子与氢核、氮核碰撞前后速率为,中子与氢核发生完全弹性碰撞时,取碰撞前中子的速度方向为正方向,由动量守恒定律和能量守恒定律有: ; （2分） ; （2分） 计算得出碰后氢核的速率 同理可得:中子与氮核发生完全弹性碰撞后,氮核的速率 因此有（1分） 计算得出（1分）
（3）仅从力学角度分析,氢核减速效果最好.因为: 中子与质量为m的粒子发生弹性正碰时,根据动量守恒定律和能量守恒定律知,碰撞后中子的速率 ①因为铅核质量比中子质量大很多,碰撞后中子几乎被原速率弹回. ②因为电子质量比中子质量小很多,碰撞后中子将基本不会减速. ③因为中子质量与氢核质量相差不多,碰撞后中子的速率将会减小很多. （2分）
【详解】待补
20．物体沿着圆周的运动是一种常见的运动，匀速圆周运动是当中最简单也是最基本的一种，由于做匀速圆周运动的物体的速度方向时刻在变化,因而匀速圆周运动仍旧是一种变速运动,具有加速度。 可按如下模型来研究做匀速圆周运动的物体的加速度：设质点沿半径为r、圆心为O的圆周以恒定大小的速度v运动，某时刻质点位于位置A，经极短时间Δt后运动到位置 B，如图17所示，试根据加速度的定义，推导质点在位置A时的加速度的大小aA。 在研究匀变速直线运动的“位移”时，我们常用“以恒代变”的思想；在研究曲线运动的“瞬时速度”时，又常用“化曲为直”的思想，而在研究一般的曲线运动时，我们用的更多的是一种“化曲为圆”的 思想，即对于一般的曲线运动，尽管曲线各个位置的弯曲程度不一样，但在研究时，可以将曲线分割为许多很短的小段，质点在每小段的运动都可以看做半径为某个合适 值ρ的圆周运动的一部分，进而采用圆周运动的分析方法来进行研究，ρ叫做曲率半 径，如图18所示,试据此分析图19所示的斜抛运动中，轨迹最高点处的曲率半径ρ。 事实上，对于涉及曲线运动加速度问题的研究中，“化曲为圆”并不是唯一的方式，我 们还可以采用一种“化圆为抛物线”的思考方式，匀速圆周运动在短时间Δt内可以看成切线方向的匀速运动，法线方向的匀变速运动，设圆弧半径为R，质点做匀速圆 周运动的速度大小为v，据此推导质点在做匀速圆周运动时的向心加速度a。 顺义区2020届高三第二次统练
【详解】解：（1）当Δt足够小时，vA、vB的 夹角θ就足够小，θ角所对的弦和弧的长度就近似相等。因此， θ＝Δv/v ，在Δt时间内，速度方向变化的角度θ＝ωΔt 。由此可以求得 Δv ＝ vωΔt
将此式代入加速度定义式 a＝并把v＝ωr 代入，
可以导出向心加速度大小的表达式为
an ＝ ω²r
上式也可以写成an ＝ （4分）
（2）在斜抛运动最高点：质点的速度为:v=v₀，可以把质点的运动看成是半径为ρ的圆周运动，因为质点只受重力，所以有牛顿第二定律有：mg=m
将:v=v₀带入上式 可以得：ρ= v₀²/g （4分）
（3）质点在短时间Δt内将从A以速度v匀速运动到B’，有匀速运动有：xAB’₌vΔt
yAC=Δt²
由图可知：R²=（R- yAC）²+ xAB’²
代入求解得：v²-aR+a²Δt²=0
当Δt足够小时，Δt²=0 所以 a= （4分）
将此式代入加速度定义式 a＝并把v＝ωr 代入，
可以导出向心加速度大小的表达式为
an ＝ ω²r
上式也可以写成an ＝ （4分）
（2）在斜抛运动最高点：质点的速度为:v=v₀，可以把质点的运动看成是半径为ρ的圆周运动，因为质点只受重力，所以有牛顿第二定律有：mg=m
将:v=v₀带入上式 可以得：ρ= v₀²/g （4分）
（3）质点在短时间Δt内将从A以速度v匀速运动到B’，有匀速运动有：xAB’₌vΔt
yAC=Δt²
由图可知：R²=（R- yAC）²+ xAB’²
代入求解得：v²-aR+a²Δt²=0
当Δt足够小时，Δt²=0 所以 a= （4分）