2020北京平谷区高三二模物理试题（解析版）

1 / 16 2020 北京平谷高三二模物理解析 2020.5 本试卷共 8 页，包括两部分，满分 100 分。考试时间 90 分钟 第一部分选择题(共 42 分) 一、单项选择题(本题共 14 小题，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题意。每小题 3 分，共 42 分) 1.根据훼粒子散射实验提出的模型是 A.核式结构模型 B.“枣糕”模型 C.道尔顿模型 D.玻尔模型 【答案】A 【解析】根据훼粒子散射实验提出的模型原子的核式结构模型，选项 A 正确；“枣糕”模型是由汤姆逊 提出来的，后来被他的学生卢瑟福用훼粒子散射实验证明是不合理的，选项 B 错误；道尔顿模型说明每种 很小的单质是由很小的分子组成的，选项 C 错误；玻尔模型指对原子核外的电子如何绕核转动而提出的 一个模型，故选项 D 错误。 2.如图所示，导热的气缸固定在水平地面上，一个可自由移动的活塞把气体封闭在气缸中，气缸的内 壁光滑。现用水平外力퐹作用于活塞杆，使活塞缓慢地向右移动，保持气缸内气体温度不变，则对于封闭 气体 A.外界对气体做功 B.气体分子平均动能不变 C.气体压强保持不变 D.单位体积内气体分子个数不变 【答案】B 【解析】现用水平外力퐹作用于活塞杆，使活塞缓慢地向右移动，保持气缸内气体温度不变，则对气 体而言，相当于等温膨胀，对它对外界做功，不是外界对它做功，选项 A 错误；由于气体的温度不变， 故气体分子平均动能不变，选项 B 正确；在等温变化的过程中，根据 p1V1=p2V2，则体积在膨胀时增大， 故压强会减小，选项 C 错误；由于气体在膨胀，体积增大，而总的分子数是不变的，故单位体积内气体 分子个数在减小，选项 D 错误。 3.如图所示，一束由푎、푏两种单色光组成的复色光照射到横截面为三角形的玻璃砖上，经玻璃砖折射 后照到右侧光屏上。光屏足够大，下列说法正确的是 A.玻璃砖对푎光的折射率比푏光大 2 / 16 B.在真空中푎光的传播速度比푏光大 C.若两种单色光分别照射某金属板时均发生光电效应，a 光照射时光电子的最大初动能比푏光大 D.减小复色光的入射角，两种色光会在光屏上依次消失，最先消失的是푏光 【答案】D 【解析】由图可知，a 光折射得轻一些，b 光折射得历害一些，所以玻璃砖对푎光的折射率比푏光小， 选项 A 错误；在真空中，所有的色光的传播速度是一样大的，故푎光的传播速度与푏光相等，选项 B 错 误；因为 namB，故选项 D 错误。 （2）我们可以把小球平抛出的速度用它平抛的水平距离来表示，即 A 球未与 B 球相碰时的速度为 v0= ，A 球与 B 球相碰后，A 球的速度为 v1= ，B 球的速度为 v2= ，如果两球的碰撞为弹性 碰撞，则动量与动能均守恒，即 mAOP=mAOM+mBON， mAOP2= mAOM2+ mBON2，即满足以上两式 时，两球为弹性碰撞，也可以化简为：mAOP=mAOM+mBON，mAOP2=mAOM2+mBON2； 如果我们再化简一下，两式均把 mA 都移到等式的左边，然后再相除得： ，进 一步整理得：OP+OM=ON；所以填入：OP+OM=ON 也是可以的； （3）若水平的距离都相等，设为 x，竖直的距离为 h，则小球平抛的时间为 t，则 x=v0t，h= gt2， 故整理得 v0= ，而这几次的 x、g 均不变，看来平抛的速度大小与 成正比，故这三个速度 可以表示为 v0= ，v1= ，v2= ，所以当满足 时说明球퐴和球퐵碰撞中动量守 恒。 三、计算题(本题共 4 小题，共 40 分) 17.(9 分)民航客机一般都有紧急出口，发生意外情况的飞机紧急着陆后，打开紧急出口，狭长的气囊 会自动充气，形成一个连接出口与地面的斜面，人员可沿斜面滑行到地上，如图甲所示，图乙是其简化 2 3 1 A A Bm m m h h h = + OP t OM t ON t 1 2 1 2 1 2 2 2 2 OP OM ON OP OM ON − =− 1 2 1 2 gx h × 1 h 2 1 h 3 1 h 1 1 h 2 3 1 A A Bm m m h h h = + 12 / 16 模型。若紧急出口下沿距地面的高度ℎ = 3.0푚，气囊所构成的斜面长度퐿 = 5.0푚。质量푚 = 60푘푔的某旅 客从斜面顶端由静止开始滑到斜面底端。已知旅客与斜面间的动摩擦因数휇 = 0.55，不计空气阻力及斜面 的形变，旅客下滑过程中可视为质点，取重力加速度푔 = 10푀/푠2。求： （1）旅客沿斜面下滑时的加速度大小； （2）旅客滑到斜面底端时的速度大小； (3)旅客从斜面顶端滑到斜面底端的过程中，斜面对旅客所施加的支持力的冲量大小。 【答案】（1）1.6m/s2；（2）4.0m/s；（3）1200Ns。 【解析】（1）对旅客下滑时受力分析得， 旅客受到重力、支持力的摩擦力的作用；沿斜面方向建立坐标系，如图所示； 故在斜面方向上的合外力 F 合=mgsinθ-μmgcosθ，再由 F 合=ma， 因为 sinθ= =0.6，则 cosθ=0.8； 故沿斜面下滑时的加速度大小 a=gsinθ-μgcosθ=1.6m/s2； （2）由公式 v2=2aL 可得，旅客滑到斜面底端时的速度大小 v= m/s=4m/s； （3）旅客滑到底端的时间 t= =2.5s； 斜面对旅客所施加的支持力 F 支=mgcosθ=60×10×0.8N=480N； 支持力的冲量大小 I 支=F 支 t=480N×2.5s=1200Ns。 18.(9 分)天宫二号在距地面ℎ高度处绕地球做匀速圆周运动。2016 年 10 月 19 日，神舟十一号飞船发 射成功，与天宫二号空间站圆满完成自动交会对接。假设对接前“天宫二号”与“神舟十一号”在同一轨道围 绕地球做匀速圆周运动，如图所示。已知地球质量为푀，半径为푅，引力常量为퐺。 3 5 h m L m = 2 2 1.6 5aL = × × 2 4 / 1.6 / v m s a m s = 13 / 16 (1)求天宫二号在轨运行线速度푣的大小； (2)求天宫二号在轨运行周期 T； (3)若“神舟十一号”在图示位置，欲与前方的“天宫二号”对接，只通过向后方喷气能否实现成功对接? 请说明理由。 14 / 16 【答案】（1）v= ；（2）T=2π（R+h） ；（3）不能；解释见解析。 【解析】（1）天宫二号绕地球飞行时，因为万有引力提供向心力，故 ，故线速度 的大小为 v= ； （2）因为天宫二号的轨道半径为 R+h，故它在轨运行周期 T= =2π（R+h） ； （3）不能；因为原来它们在同一轨道上，如果后者“神舟十一号”加速，则它的轨道半径会增大，它 会飞行到天宫二号的上方，不能使二者成功对接。 19.(10 分)为了测定훼粒子放射源向外辐射出훼粒子速度的大小，设计和安装了如图所示的装置。从带 有小孔的放射源퐴中均匀地向外辐射出平行于 y 轴的、速度一定的훼粒子(质量为 m,电荷量为 +푞)。现让其 先经过一个磁感应强度为퐵、区域为半圆形的匀强磁场,经该磁场偏转后，훼粒子恰好从一半圆形磁场区域 的圆心푂处射出磁场，沿푥轴进入右侧的平行板电容器푀板上的狭缝，并打到置于푁板上的荧光屏上，此时 通过显微镜头푄可以观察到屏上出现了一个亮点。闭合电键푆后，调节滑动变阻器的滑动触头푃当触头位于 滑动变阻器的中央位置时，通过显微镜头푄看到屏上的亮点恰好消失。已知电源电动势为퐸，内阻为푟0,滑 动变阻器的总阻值푅0 = 2푟0。 （1）求平行板电容器两板间的电压푈及훼粒子从放射源퐴中射出时速度푣0的大小； （2）求该半圆形磁场区域的半径푅； （3）若平行板电容器两极板푀푁间的距离为푑，求粒子在磁场中和电场中运动的总时间푡。 【答案】（1）U= ；v0= ；（2）R= ；（3）t= + 2d ； 【解析】（1）对电路来说，电路中的电流为 I= ，故平行板电容器两板间的电压 U=Ir0= ； 根据动能定理得：Uq= mv2，故射出时的速度为 v0= ； GM R h+ R h GM + 2 2( ) GMm mv R h R h =+ + GM R h+ 2 )R h v π +（ R h GM + 3 E 2 3 Eq m 2 3 Em B q m Bq π 6m Eq 03 E r 3 E 1 2 2 3 Eq m 15 / 16 （2）由带电粒子在磁场中的运动可知：Bqv0= ，r 为粒子在偏转半径，则 r= ， 以由粒子在磁场中运动的轨迹为如图所示，可知磁场的半径 R= r= ； （3）粒子从粒子源出发，到 N 极板时的速度为 0，这段的总时间为 t′， 因为粒子在磁场中的周期为 T= ，故粒子在磁场中的时间为 t1= ； 粒子在电场中做匀减速直线运动，故根据 d= ，所以 t2=d ； 故总时间 t′=t1+t2= + d ； 而粒子又会反方向加速，再经过电场、磁场后，回到出发的位置，所以粒子在磁场中和电场中运动 的总时间也是 t′； 故粒子在磁场中和电场中运动的总时间 t=2t′= + 2d ； 20.(12 分)经典电磁理论认为：当金属导体两端电压稳定后，导体中产生恒定电场，这种恒定电场的 性质与静电场相同。由于恒定电场的作用，导体内自由电子定向移动的速率增加，而运动过程中会与导 体内不动的粒子发生碰撞从而减速，因此自由电子定向移动的平均速率不随时间变化。金属电阻反映的 是定向运动的自由电子与不动的粒子的碰撞。假设碰撞后自由电子定向移动的速度全部消失，碰撞时间 不计。某种金属中单位体积内的自由电子数量为푛，自由电子的质量为푚，带电量为푒。现取由该种金属 制成的长为퐿，横截面积为푆的圆柱形金属导体，将其两端加上恒定电压푈，自由电子连续两次与不动的粒 子碰撞的时间间隔平均值为푡0。如图所示。 (1)求金属导体中自由电子定向运动受到的电场力大小； (2)求金属导体中的电流퐼； 2 0mv r 0mv Bq 2 2 3 Em B q 2 m Bq π 4 2 T m Bq π= 0 2 0 2 v t + 6m Eq 2 m Bq π 6m Eq m Bq π 6m Eq 16 / 16 (3)电阻的定义式为푅 = 푈 퐼 ,电阻定律푅 = 휌퐿 푆是由实验得出的。事实上，不同途径认识的物理量之间存在 着深刻的本质联系，请从电阻的定义式出发，推导金属导体的电阻定律，并分析影响电阻率휌的因素。 【答案】（1）F= ；（2）I= ；（3）ρ= ；因素有 n 和 t0。 【解析】（1）金属导体中的电场强度 E= ，故自由电子定向运动受到的电场力大小 F=Ee= ； （2）欲求出导体中的电流，需要求出电子移动的平均速度， 把电子的运动看成初速度为 0 的匀加速直线运动，则加速后的末速度为 v=at0= t0= ， 故电子在金属中运动时的平均速度为 ； 所以根据电流的微观表达得，金属中的电流为 I=neS = ； （3）由 电阻的定义得：R= ，把上式的电流代入可得 R= ， 与电阻定律的公式 R=ρ 相对照，可得电阻率ρ= ； 可见影响电阻率大小的因素有单位时间内的电子数 n，及自由电子连续两次与不动的粒子碰撞的时间 间隔平均值 t0。 Ue L 2 0 2 nUe St Lm 2 0 2m ne t U L Ue L F m 0Uet Lm 00 2 2 Uetvv Lm += = v 2 0 2 nUe St Lm U I 2 2 0 0 2 2Lm m L ne St ne t S = × L S 2 0 2m ne t