2017年河北省张家口市五个一联盟高考二模试卷物理 11页

2017 年河北省张家口市五个一联盟高考二模试卷物理 二、多项选择题(本题共 8 小题，每小题 6 分，共 48 分。在每小题给出的四个选项中，第 1～ 4 题只有一项符合题目要求，第 5～8 题有多项符合题目要求。全部选对的得 6 分，选对但 不全的得 3 分，选错或不答的得 0 分) 1.(6 分)一带负电的粒子只在电场力作用下沿 x 轴正向运动，其电势能 Ep 随位移 x 变化的关 系如图所示，其中 0～x2 段是关于直线 x=x1 对称的曲线，x2～x3 段是直线，则下列说法正确 的是( ) A.x1 处电场强度最小，但不为零 B.粒子在 0～x2 段做匀变速运动，x2～x3 段做匀速直线运动 C.在 0、x1、x2、x3 处电势 φ0、φ1，φ2，φ3，的关系为 φ3＞φ2=φ0＞φ1 D.x2～x3 段的电场强度大小方向均不变 解析：A、根据电势能与电势的关系：Ep=qφ，场强与电势的关系：E= ，得：E= • ， 由数学知识可知 Ep﹣x 图像切线的斜率等于 ，x1 处切线斜率为零，则知 x1 处电场强度 为零，故 A 错误。 BD、由图看出在 0～x1 段图像切线的斜率不断减小，由上式知场强减小，粒子所受的电场力 减小，加速度减小，做非匀变速运动。x1～x2 段图像切线的斜率不断增大，场强增大，粒子 所受的电场力增大，做非匀变速运动。x2～x3 段斜率不变，场强不变，即电场强度大小和方 向均不变，是匀强电场，粒子所受的电场力不变，做匀变速直线运动，故 B 错误，D 正确。 C、根据电势能与电势的关系：Ep=qφ，粒子带负电，q＜0，则知：电势能越大，粒子所在 处的电势越低，所以有：φ1＞φ2=φ0＞φ3.故 C 错误。 答案：D 2.(6 分)如图，固定斜面，CD 段光滑，DE 段粗糙，A、B 两物体叠放在一起从 C 点由静止下 滑，下滑过程中 A、B 保持相对静止，则( ) A.在 CD 段时，A 受三个力作用 B.在 DE 段时，A 可能受三个力作用 C.在 DE 段时，A 受摩擦力方向一定沿斜面向上 D.整个下滑过程中，A、B 均处于失重状态 解析：A、在 CD 段，整体的加速度为：a= =gsinθ，隔离对 A 分析，有： mAgsinθ+fA=mAa，解得：fA=0，可知 A 受重力和支持力两个力作用。故 A 错误。 B、设 DE 段物块与斜面间的动摩擦因数为 μ，在 DE 段， 整体的加速度为：a= =gsinθ﹣μgcosθ， 隔离对 A 分析，有：mAgsinθ+fA=mAa，解得：fA=﹣μmAgcosθ，方向沿斜面向上。 若匀速运动，A 受到静摩擦力也是沿斜面向上，所以 A 一定受三个力。故 B 错误，C 正确。 D、整体下滑的过程中，CD 段加速度沿斜面向下，A、B 均处于失重状态。 在 DE 段，可能做匀速直线运动，不处于失重状态。故 D 错误。 答案：C 3.(6 分)研究表明，地球自转在逐渐变慢，3 亿年前地球自转的周期约为 22 小时。假设这种 趋势会持续下去，地球的其它条件都不变，则未来与现在相比( ) A.地球的第一宇宙速度变小 B.地球赤道处的重力加速度变小 C.地球同步卫星距地面的高度变小 D.地球同步卫星的线速度变小 解析：A、地球的第一宇宙速度，就是近地卫星的运行速度， 根据引力提供向心力： = ，得 v= ，故地球的第一宇宙速度不变。故 A 错误。 B、赤道上的物体受到的重力等于万有引力减去向心力， ，因为 T 变大，向 心力变小，故重力变大，即地球赤道处的重力加速度变大，故 B 错误。 C、地球同步卫星由万有引力提供圆周运动向心力，据 ，得 ，由 此可知，地球自转在逐渐变慢，即同步卫星的周期 T 增大，轨道半径 r 增大，距地面的高度 变大，故 C 错误。 D、万有引力提供圆周运动向心力 ，得 ，由此可知，轨道半径 r 变大， 卫星的线速度变小，故 D 正确。 答案：D 4.(6 分)如图，一小球从一半圆轨道左端 A 点正上方某处开始做平抛运动(小球可视为质点)， 飞行过程中恰好与半圆轨道相切于 B 点。O 为半圆轨道圆心，半圆轨道半径为 R，OB 与水平 方向夹角为 60°，重力加速度为 g，则小球抛出时的初速度为( ) A. B. C. D. 解析：小球做平抛运动，在飞行过程中恰好与半圆轨道相切于 B 点，则知速度与水平方向的 夹角为 30°，则有：vy=v0tan30° 又 vy=gt，则得： v0tan30°=gt，t= ① 水平方向上小球做匀速直线运动，则有： R+Rcos60°=v0t ② 联立①②解得：v0= 。 答案：C 5.(6 分)下列说法中正确的是( ) A.光子像其他粒子一样，不但具有能量，也具有动量 B.原子核结合能越大，原子核越稳定 C.核泄漏事故污染物 Cs137 能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为 Cs→ Ba+x 可以判断 x 为电子 D.一个氢原子处在 n=4 的能级，当它跃迁到较低能级时，最多可发出 3 种频率的光子 解析：A、光子像其他粒子一样，不但具有能量，也具有动量，故 A 正确； B、原子核比结合能越大，原子核越稳定，故 B 错误； C、根据电荷数守恒、质量数守恒知，x 的电荷数为﹣1，质量数为 0，可知 x 为电子。故 C 正确； D、一个氢原子处在 n=4 的能级，由较高能级跃迁到较低能级时，最多可以发出 4→3，3→2， 和 2→1 三种种频率的光。故 D 正确。 答案：ACD 6.(6 分)如图所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑 动触头 Q 来调节，在副线圈两端连接了定值电阻 R0 和滑动变阻器 R，P 为滑动变阻器的滑动 触头。在原线圈上加一电压为 U 的正弦交流电，则( ) A.保持 Q 的位置不动，将 P 向上滑动时，电流表读数变大 B.保持 Q 的位置不动，将 P 向上滑动时，电流表读数变小 C.保持 P 的位置不动，将 Q 向上滑动时，电流表读数变大 D.保持 P 的位置不动，将 Q 向上滑动时，电流表读数变小 解析：AB、在原、副线圈匝数比一定的情况下，变压器的输出电压由输入电压决定。因此， 当 Q 位置不变时，输出电压不变，此时 P 向上滑动，负载电阻值增大，则输出电流减小，电 流表的读数 I 变小，故 A 错误，B 正确； CD、P 位置不变，将 Q 向上滑动，则输出电压变大，输出电流变大，则电流表的读数变大， 故 C 正确，D 错误。 答案：BC 7.(6 分)放在粗糙水平地面上的物体受到水平拉力的作用，在 0～6s 内其速度与时间的图像 和该拉力的功率与时间的图像分别如图所示。下列说法正确的是( ) A.0～6s 内物体的位移大小为 30m B.2～6s 内拉力做的功为 40J C.合外力在 0～6s 内做的功与 0～2s 内做的功相等 D.滑动摩擦力的大小为 5N 解析：A、0～6s 内物体的位移大小 x= ×6m=30m。故 A 正确。 B、在 0～2s 内，物体的加速度 a= =3m/s2，由图，当 P=30W 时，v=6m/s，得到牵引力 F= =5N。 在 0～2s 内物体的位移为 x1=6m， 则拉力做功为 W1=Fx1=5×6J=30J.2～6s 内拉力做的功 W2=Pt=10×4J=40J。所以 0～6s 内拉力 做的功为 W=W1+W2=70J.故 B 正确。 C、在 2～6s 内，物体做匀速运动，合力做零，则合外力在 0～6s 内做的功与 0～2s 内做的 功相等。故 C 正确。 D、在 2～6s 内，v=6m/s，P=10W，物体做匀速运动，摩擦力 f=F，得到 f=F= = N= N。 故 D 错误。 答案：ABC 8.(6 分)如图所示，两块平行金属板，两板间电压可从零开始逐渐升高到最大值，开始静止 的带电粒子带电荷量为+q，质量为 m (不计重力)，从点 P 经电场加速后，从小孔 Q 进入右 侧的匀强磁场区域，磁感应强度大小为 B，方向垂直于纸面向外，CD 为磁场边界，它与极板 的夹角为 θ=30°，小孔 Q 到板的下端 C 的距离为 L，当两板间电压取最大值时，粒子恰好 垂直 CD 边射出，则( ) A.两板间电压的最大值 Um= B.两板间电压的最大值 Um= C.能够从 CD 边射出的粒子在磁场中运动的最长时间 tm= D.能够从 CD 边射出的粒子在磁场中运动的最长时间 tm= 解析：M、N 两板间电压取最大值时，粒子恰好垂直打在 CD 板上，所以圆心在 C 点，CH=CQ=L， 故半径 R1=L 洛伦兹力提供向心力可得：qvB=m ① 根据动能定理可得：qUm= ② 联立①②可得：Um= 故 A 错误，B 正确， 分析可知，T= ③ 联立①③可得 T= ④ 能够从 CD 边射出的粒子在磁场中运动的最长时间最长的粒子，其轨迹与 CD 边相切与 K 点 最长时间 tm= T ⑤ 联立④⑤式得 tm= 故 D 错误，C 正确。 答案：BC 三。非选择题(共 174 分，包括必考题和选考题两部分。第 22 题～第 32 题为必考题，每个 试题考生都必须作答。第 33 题～第 40 题为选考题，考生根据要求作答。) (一)必考题 9.(6 分)如图(甲)所示，一位同学利用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实 验。有一直径为 d、质量为 m 的金属小球由 A 处从静止释放，下落过程中能通过 A 处正下方、 固定于 B 处的光电门，测得 A、B 间的距离为 H(H＞＞d)，光电计时器记录下小球通过光电 门的时间为 t，当地的重力加速度为 g。则： 如图(乙)所示，用游标卡尺测得小球的直径 d= mm。 小球经过光电门 B 时的速度表达式为 。 多次改变高度 H，重复上述实验，作出 随 H 的变化图像如图(丙)所示，当图中已知量 t0、 H0 和重力加速度 g 及小球的直径 d 满足以下表达式： 时，可判断小球下落过程 中机械能守恒。 解析：游标卡尺的主尺读数为 7mm，游标读数为 0.05×5mm=0.25mm，则小球的直径 d=7.25mm。 根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度知，小球在 B 处的瞬时速度 ； 小球下落过程中重力势能的减小量为 mgH0，动能的增加量 ，若机械 能守恒，有： ，即 。 答案：7.25； ； 。 10.(9 分)在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，备有下列器材： A.待测的干电池(电动势约为 1.5V，内电阻小于 1.0Ω) B.电流表 A1(量程 0﹣3mA，内阻 Rg1=10Ω) C.电流表 A2(量程 0﹣0.6A，内阻 Rg2=0.1Ω) D.滑动变阻器 R1(0﹣20Ω，10A) E.滑动变阻器 R2(0﹣200Ω，1A) F.定值电阻 R0(990Ω) G.开关和导线若干 (1)某同学设计了如图甲所示的(a)、(b)两个实验电路，其中合理的是 图；在该电 路中，为了操作方便且能准确地进行测量，滑动变阻器应选 (填写器材名称前 的字母序号)，这是因为若选另一个变阻 器， 。 解析：上述器材中虽然没有电压表，但给出了两个电流表，将电流表 G 串联一个电阻，可以 改装成较大量程的电压表。 (a)、(b)两个参考实验电路，其中合理的是 b， 因为电源的内阻较小，所以应该采用较小最大值的滑动变阻器，有利于数据的测量和误差的 减小。滑动变阻器应选 D；若选择大电阻，则在变阻器滑片调节的大部分范围内，电流表 A2 读数太小，电流表 A1 读数变化不明显 答案：b，D；在变阻器滑片调节的大部分范围内，电流表 A2 读数太小，电流表 A1 读数变化 不明显。 (2)图乙为该同学根据(1)中选出的合理的实验电路，利用测出的数据绘出的 I1﹣I2 图线(I1 为电流表 A1 的示数，I2 为电流表 A2 的示数)，为了简化计算，该同学认为 I1 远远小于 I2，则 由图线可得电动势 E= V，内阻 r= Ω。(结果保留 2 位有效 数字) 解析：根据欧姆定律和串联的知识得 电源两端电压 U=I1(990+10)=1000I1， 根据图像与纵轴的交点得电动势 E=1.47mA×1000Ω=1.47V=1.5V； 由图可知当电流为 0.45A 时，电压为 1.1V，则由闭合电路欧姆定律可知： r= =0.8Ω。 答案：1.5，0.8。 11.(12 分)如图所示，MN、PQ 两平行光滑水平导轨分别与半径 r=0.5m 的相同竖直半圆导轨 在 N、Q 端平滑连接，M、P 端连接定值电阻 R，质量 M=2kg 的 cd 绝缘杆垂直静止在水平导轨 上，在其右侧至 N、Q 端的区域内充满竖直向上的匀强磁场。现有质量 m=1kg 的 ab 金属杆以 初速度 v0=12m/s 水平向右与 cd 绝缘杆发生正碰后，进入磁场并最终未滑出，cd 绝缘杆则恰 好能通过半圆导轨最高点，不计其它电阻和摩擦，ab 金属杆始终与导轨垂直且接触良好， 取 g=10m/s2，求： (1)cd 绝缘杆通过半圆导轨最高点时的速度大小 v； 解析：cd 绝缘杆通过半圆导轨最高点时，由牛顿第二定律有：Mg=M 解得：v= = m/s。 答案：cd 绝缘杆通过半圆导轨最高点时的速度大小 v 是 m/s。 (2)电阻 R 产生的焦耳热 Q。 解析：碰撞后 cd 绝缘杆滑至最高点的过程中，由动能定理有： ﹣Mg•2r= 解得碰撞后 cd 绝缘杆的速度：v2=5m/s 两杆碰撞过程，动量守恒，取向右为正方向，则有：mv0=mv1+Mv2 解得碰撞后 ab 金属杆的速度：v1=2m/s ab 金属杆进入磁场后，由能量守恒定律有： =Q 解得：Q=2J。 答案：电阻 R 产生的焦耳热 Q 是 2J。 12.(20 分)轻质弹簧原长为 2l，将弹簧竖直放置在地面上，在其顶端将一质量为 5m 的物体 由静止释放，当弹簧被压缩到最短时，弹簧长度为 l。现将该弹簧水平放置，一端固定在 A 点，另一端与物块 P 接触但不连接。AB 是长度为 5l 的水平轨道，B 端与半径为 l 的光滑半 圆轨道 BCD 相切，半圆的直径 BD 竖直，如图所示。物块 P 与 AB 间的动摩擦因数 μ=0.5。 用外力推动物块 P，将弹簧压缩至长度 l，然后释放，P 开始沿轨道运动，重力加速度大小 为 g。 (1)若 P 的质量为 m，求 P 到达 B 点时速度的大小，以及它离开圆轨道后落回到 AB 上的位置 与 B 点间的距离； 解析：将弹簧竖直放置在地面上，物体下落压缩弹簧时，由系统的机械能守恒得 Ep=5mgl 如图，根据能量守恒定律得 Ep=μmg•4l+ 联立解得 vB= 物体 P 从 B 到 D 的过程，由机械能守恒定律得 mg•2l+ = 解得 vD= ＞ 所以物体 P 能到达 D 点，且物体 P 离开 D 点后做平抛运动，则有 2l= x=vDt 解得 x=2 l 即落地点与 B 点间的距离为 2 l。 答案：P 到达 B 点时速度的大小是 ，它离开圆轨道后落回到 AB 上的位置与 B 点间的距 离是 2 l。 (2)若 P 能滑上圆轨道，且仍能沿圆轨道滑下，求 P 的质量的取值范围。 解析：P 刚好过 B 点，有：Ep=μm1g•4l，解得 m1= m P 最多到 C 而不脱轨，则有 Ep=μm2g•4l+m2gl，解得 m2= m 所以满足条件的 P 的质量的取值范围为： m≤mP＜ m。 答案：P 的质量的取值范围为： m≤mP＜ m。 【物理--选修 3-3】(15 分) 13.(5 分)一定量的理想气体从状态 a 开始，经历三个过程 ab、bc、ca 回到原状态，其 p﹣T 图像如图所示，下列判断正确的是( ) A.过程 bc 中气体既不吸热也不放热 B.过程 ab 中气体一定吸热 C.过程 ca 中外界对气体所做的功等于气体所放的热 D.a、b 和 c 三个状态中，状态 a 分子的平均动能最小 E.b 和 c 两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同 解析：A、由图示图像可知，bc 过程气体发生等温变化，气体内能不变，压强减小，由玻意 耳定律可知，体积增大，气体对外做功，由热力学第一定律△U=Q+W 可知，气体吸热，故 A 错误； B、由图示可知，ab 过程，气体压强与热力学温度成正比，则气体发生等容变化，气体体积 不变，外界对气体不做功，气体温度升高，内能增大，由热力学第一定律可知，气体吸收热 量，故 B 正确； C、由图像可知，ca 过程气体压强不变，温度降低，由盖吕萨克定律可知，其体积减小，外 界对气体做功，W＞0，气体温度降低，内能减少，△U＜0，由热力学第一定律可知，气体要 放出热量，过程 ca 中外界对气体所做的功小于气体所放热量，故 C 错误； D、由图像可知，a、b 和 c 三个状态中 a 状态温度最低，分子平均动能最小，故 D 正确； E、由图像可知，bc 过程气体发生等温变化，气体内能不变，压强减小，由玻意耳定律可知， 体积增大，b、c 状态气体的分子数密度不同，b 和 c 两个状态中，容器壁单位面积单位时间 内受到气体分子撞击的次数不同，故 E 正确。 答案：BDE 14.(10 分)如图所示，固定的绝热气缸内有一质量为 m 的“T”型绝热活塞(体积可忽略)， 距气缸底部 h0 处连接一 U 形管(管内气体的体积忽略不计)。初始时，封闭气体温度为 T0， 活塞距离气缸底部为 1.5h0，两边水银柱存在高度差。已知水银的密度为 ρ，大气压强为 p0， 气缸横截面积为 S，活塞竖直部分长为 1.2h0，重力加速度为 gg.试问：初始时，水银柱两液 面高度差多大？缓慢降低气缸内封闭气体的温度，当 U 形管两水银面相平时封闭气体的温度 是多少？ 解析：被封闭气体压强：p=p0+ =p0+ρgh， 初始时，液面高度差为：h= ； 降低温度直至液面相平的过程中，气体先等压变化，后等容变化。 初状态：p1=p0+ ，V1=1.5h0 s，T1=T02 分 末状态：p2=p0，V2=1.2h0 s，T2=？ 根据理想气体状态方程得： = ， 解得：T2= ； 答案：初始时，水银柱两液面高度差是 ； 缓慢降低气缸内封闭气体的温度，当 U 形管两水银面相平时封闭气体的温度是 。 [物理--选修 3-4](15 分) 15.下列说法中正确的是( ) A.军队士兵过桥时使用便步，是为了防止桥发生共振现象 B.机械波和电磁波在介质中的传播速度仅由介质决定 C.拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以减弱玻璃反射光的影响 D.假设火车以接近光速通过站台时，站台上旅客观察到车上乘客在变矮 E.赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在 解析：A、军队士兵过桥时使用便步，防止行走的频率与桥的频率相同，桥发生共振现象， 故 A 正确。 B、机械波在介质中的传播速度由介质决定，与波的频率无关，电磁波在介质中的传播速度 与介质和波的频率均有关，故 B 错误。 C、加偏振片的作用是减弱反射光的强度，从而增大透射光的强度；故 C 正确； D、根据尺缩效应，沿物体运动的方向上的长度将变短，火车以接近光束通过站台时，车上 乘客观察到站在站台上旅客变瘦，而不是变矮；故 D 错误； E、麦克斯韦预言了电磁波的存在，而赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，故 E 正确。 答案：ACE 16.如图，有一玻璃圆柱体，横截面半径为 R=10cm，长为 L=100cm。一点光源在玻璃圆柱体 中心轴线上的 A 点，与玻璃圆柱体左端面距离 d=4cm，点光源向各个方向发射单色光，其中 射向玻璃圆柱体从左端面中央半径为 r=8cm 圆面内射入的光线恰好不会从柱体侧面射出。光 速为 c=3×108m/s；求： (1)玻璃对该单色光的折射率； 解析：由题意可知，光线 AB 从圆柱体左端面射入，其折射光 BD 射到柱面 D 点恰好发生全反 射。 设光线在 B 点的入射角为 I。 则 sini= = 由折射定律得： n= sinC= 根据几何知识得：sinθ=cosC= 得：n= 答案：玻璃对该单色光的折射率是 。 (2)该单色光通过玻璃圆柱体的最长时间。 解析：折射光 BD 在玻璃柱体内传播路程最长，因而传播时间最长。最长的路程为： S= =nL 光在玻璃中传播的速度为：v= 则该单色光通过玻璃圆柱体的最长时间为：t= = =6×10﹣9s。 答案：该单色光通过玻璃圆柱体的最长时间是 6×10﹣9s。