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昌平区2021年高三年级第二次统一练习
物理
满分：100分
考生须知
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一、选择题
本部分共14题。
1．驾车从天安门到北京大学东门，手机导航软件提供了三条推荐路线，如图1所示。下列说法正确的是
2．下列与热现象有关的说法中，正确的是
【答案】所以在相同时间内，车厢相对于
【详解】待补
3．“4G改变生活，5G改变社会”。5G网络使用的无线电通信频率是在3.0GHz以上的超高频段和极高频段，比4G网络（无线电通信频率在1.8GHz～2.7GHz之间）通信拥有更大的带宽，相同时间传递的信息量更大。下列说法正确的是
4．1932年，考克饶夫特和瓦尔顿在卡文迪许实验室开发制造了第一台粒子加速器——Cockroft-Walton 加速器。他们将质子加速到0.5MeV的能量去撞击静止的原子核X，得到两个动能均为8.9MeV的氦核，这是历史上第一次用人工加速粒子实现的核反应。下列说法正确的是
5．如图2所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在某时刻的波形图，P、Q、R、S是波形上的四个质点，其中速度为正、加速度为负的质点是
6．将一定质量的理想气体缓慢压缩，压缩过程中温度保持不变。下列说法正确的是
7．明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载：“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一面五色”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象。如图3所示，一束复色光通过三棱镜后形成a、b两束单色光，下列说法正确的是
8．如图4所示，一交变电流通过理想变压器变压后对用电器RL供电，该用电器正常工作。已知交变电流的电压随时间变化关系为u＝1220sin100πt（V），副线圈与用电器之间导线的总电阻r＝6Ω，用电器铭牌上标有“220V，880W” 字样。下列说法正确的是
9．2021年2月10日，天问一号火星探测器被火星捕获，成功实现火星环绕，经过系列变轨后从调相轨道进入停泊轨道，为着陆火星做准备，如图5所示。下列说法正确的是
10．如图6所示，排球比赛中运动员将排球从M点水平击出，排球飞到P点时，被对方运动员垫起，球又斜向上飞出后落到M点正下方的N点。已知N点与P点等高，轨迹的最高点Q与M等高。不计空气阻力。下列说法正确的是
11．如图7所示，三个完全相同的弹簧振子，分别固定在光滑水平面上、竖直天花板上、倾角为θ的光滑斜面上。现将三个物块拉离各自的平衡位置由静止释放，物块做简谐振动。下列说法正确的是
12．图8为给电容器充电的实验电路图。电源电动势为E、内阻不计；电容器的电容为C，灯泡的电阻为R。将开关闭合，给电容器充电，用q表示电容器左侧极板上的电荷量、用i表示电路中的电流、用uC表示电容器极板间的电压、用uR表示灯泡两端的电压。图9中描述充电过程中上述物理量随时间的变化规律，正确的是
13．当交变电流通过导体时，由于交变电流激发的交变磁场会在导体内部引起涡流，电流在导体横截面上的分布不再是均匀的，这时电流将主要地集中到导体表面，这种效应称为趋肤效应。电流的频率越高，趋肤效应越明显。下列说法不正确的是
14．电梯、汽车等交通工具在加速时会使乘客产生不适感，其中不适感的程度可用“急动度”来描述。急动度是描述加速度变化快慢的物理量，即。汽车工程师用急动度作为评判乘客不舒适程度的指标，按照这一指标，具有零急动度的乘客，感觉较舒适。图10为某汽车加速过程的急动度J随时间t 的变化规律。下列说法正确是
二、非选择题
本部分共6题。
15．在“验证机械能守恒定律”实验中，
【答案】（1）mgh₂ （2分） （2分）
（2）mgl （2分） （3分）
（2）mgl （2分） （3分）
【详解】待补
16．在“测量电源的电动势和内阻”实验中，
【答案】（1）＜ （2分）
（2）①1.50（1.49～1.51），0.83（0.81～0.85） （2分） ②偏小 （2分）
（3）（3分）
（2）①1.50（1.49～1.51），0.83（0.81～0.85） （2分） ②偏小 （2分）
（3）（3分）
【详解】待补
17．如图17所示，边长为L的正方形金属线框abcd从某一高处由静止开始下落，在下落过程中经过一个有水平边界且两个水平边界之间的距离也为L的匀强磁场区域，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里。已知ab边进入磁场时线框刚好做匀速直线运动，线框质量为m，电阻为R，重力加速度为g。忽略空气阻力。求：
【答案】（1）由楞次定律知，线框进入磁场时感应电流的方向为逆时针方向。（2分）
（2）线框进入磁场时刚好做匀速直线运动，有 感应电动势 感应电流 安培力 解得 （5分）
（3）线框穿越磁场的过程中，一直做匀速直线运动。由能量转化和守恒定律知：系统减小的重力势能转化为内能。 （2分）
（2）线框进入磁场时刚好做匀速直线运动，有 感应电动势 感应电流 安培力 解得 （5分）
（3）线框穿越磁场的过程中，一直做匀速直线运动。由能量转化和守恒定律知：系统减小的重力势能转化为内能。 （2分）
【详解】待补
18．水电站常用水库出水管道处水流的动能发电。如图18所示，出水管道的直径与管道到水库水面高度H相比很小，管道截面积为S。假设液体不可压缩并忽略流体各部分由于相对运动出现的黏性力和液面高度的变化。重力加速度为g。
【答案】（1）在水面处取质量为m的水，在流向出口的过程中，机械能守恒。取出水口处为势能零点，有
解得 （3分）
（2）由流量的定义得 解得 （2分）
（3）水从出水口流出后，做平抛运动，落地时间为t。有 空中水柱的质量为 取地面为零势能面，空中水柱的机械能为 解得 （4分）
（2）由流量的定义得 解得 （2分）
（3）水从出水口流出后，做平抛运动，落地时间为t。有 空中水柱的质量为 取地面为零势能面，空中水柱的机械能为 解得 （4分）
【详解】待补
19．高铁、动车车厢与货物车厢之间对接，其原理可简化为一维碰撞模型。如图19所示，两车厢质量均为m，左边车厢与其地板上质量为m的货箱共同向右以v₀运动，另一车厢以2v₀从相反方向向左运动并与左车厢碰撞挂钩成为一体，货箱在地板上滑行的最大距离为L。不计车厢与铁轨间的摩擦，重力加速度为g。求：
【详解】（1）两车厢碰撞过程中，水平方向动量守恒。设撞后瞬间车厢速度为v＇，取向右为正方向，有 解得 ，方向水平向左 （4分）
（2）碰撞后瞬间至停止运动的过程中，车厢平均速度的大小是货箱的1/2，所以在相同时间内，车厢相对于地面运动的位移大小是货箱的1/2。有
解得 （2分）
（3）货箱相对于地的位移为
货箱的加速度大小
货箱做初速度为v₀的匀减速直线运动，有
解得 （4分）
（2）碰撞后瞬间至停止运动的过程中，车厢平均速度的大小是货箱的1/2，所以在相同时间内，车厢相对于地面运动的位移大小是货箱的1/2。有
解得 （2分）
（3）货箱相对于地的位移为
货箱的加速度大小
货箱做初速度为v₀的匀减速直线运动，有
解得 （4分）
20．粒子加速器是借助于不同形态的电场，将带电粒子加速到高能量的电磁装置。粒子加速器可分为直线加速器和圆形加速器等类型。
【答案】（1）设带电粒子进入第n个圆筒时的速度为vn，根据动能定理有
如果粒子匀速穿过每个圆筒的时间恰好等于交变电压周期的一半，那它每到达一个间隙都能被加速。有
解得 （4分）
（2）①如果交变电源的频率等于粒子圆周运动的频率，那么粒子每次通过狭缝时都能被加速。 解得 （3分） ②粒子的速度与半径成正比，所以当圆周运动的半径最大时，粒子的动能最大。 解得 （3分）
（3）在第一个T/4时间内，电子可被加速做圆周运动。 由楞次定律可知，在第一个T/4和第四个T/4时间内，感生电场的方向为顺时针方向，电子受力方向为逆时针方向，可被加速； 由左手定则可知，只有磁场方向向上时，电子所受洛伦兹力才指向圆心，充当向心力。 综合考虑，只有第一个T/4时间内，电子可被加速做圆周运动。 （2分）
（2）①如果交变电源的频率等于粒子圆周运动的频率，那么粒子每次通过狭缝时都能被加速。 解得 （3分） ②粒子的速度与半径成正比，所以当圆周运动的半径最大时，粒子的动能最大。 解得 （3分）
（3）在第一个T/4时间内，电子可被加速做圆周运动。 由楞次定律可知，在第一个T/4和第四个T/4时间内，感生电场的方向为顺时针方向，电子受力方向为逆时针方向，可被加速； 由左手定则可知，只有磁场方向向上时，电子所受洛伦兹力才指向圆心，充当向心力。 综合考虑，只有第一个T/4时间内，电子可被加速做圆周运动。 （2分）
【详解】待补