2017年北京市西城区普通中学高考模拟试卷物理 8页

2017 年北京市西城区普通中学高考模拟试卷物理 一、选择题 1.放射性元素发生 β 衰变放出一个电子，这个电子( ) A.原来是原子的外层电子 B.原来是原子的内层电子 C.是在原子核内的质子转化为中子时产生的 D.是在原子核内的中子转化为质子时产生的 解析：在 β 衰变中，核内的一个中子转变为质子，同时释放一个电子和一个反中微子，故 ABC 错误，D 正确。 答案：D 2.下列说法中正确的是( ) A.频率越大的光，其光子的能量越小 B.频率越大的光，其光子的动量越大 C.“狭义相对论”认为物体运动的速度越大，质量越小 D.“狭义相对论”认为物体运动的速度越大，能量越小 解析：A、根据 E=hγ 知，光子的能量与它的频率成正比，频率越大的光，其光子的能量越 大，故 A 错误； B、根据 P= 知，光子的动量与它的频率成正比，频率越大的光，其光子的动量越大。 故 B 正确， C、“狭义相对论”认为物体运动的速度越大，质量越大，m= 。故 C 错误； D、“狭义相对论”认为物体运动的速度越大，能量越大。故 D 错误。 答案：B 3.如图所示，a、b 两束不同频率的单色光以 45°的入射角射到玻璃砖的上表面上，入射点 分别为 A、B.直线 OO΄垂直玻璃砖与玻璃砖上表面相交于 E 点。A、B 到 E 的距离相等。a、b 两束光与直线 OO΄在同一平面内(图中纸面内)。经过玻璃砖后，a、b 两束光相交于图中的 P 点。则下列判断中正确的是( ) A.在真空中，a 光的传播速度大于 b 光的传播速度 B.在玻璃中，a 光的传播速度大于 b 光的传播速度 C.玻璃砖对 a 光的折射率大于对 b 光的折射率 D.a 光的频率大于 b 光的频率 解析：A、在真空中，所有色光的传播速度都相同，则 a 光的传播速度等于 b 光的传播速度。 故 A 错误。 BC、由图看出，经过玻璃砖后，a、b 两束光相交于图中的 P 点，说明 a 光通过玻璃砖后的 侧移小于 b 光通过玻璃砖后的侧移，则知玻璃砖对 a 光的折射率小于 b 光的折射率，由 v= 知，在玻璃中，a 光的传播速度大于 b 光的传播速度。故 B 正确，C 错误。 D、a 光的折射率小于 b 光的折射率，则 a 光的频率小于 b 光的频率。故 D 错误。 答案：B 4.某质点做简谐运动，其位移随时间变化的关系式为 x=5sin t(cm)，则下列关于质点运 动的说法中正确的是( ) A.质点做简谐运动的振幅为 10cm B.质点做简谐运动的周期为 4s C.在 t=4s 时质点的速度最大 D.在 t=4s 时质点的加速度最大 解析：A、由位移的表达式 x=5sin t(cm)，可知质点做简谐运动的振幅为 5cm。故 A 错误。 B、由位移的表达式读出角频率 ω= rad/s，则周期为 T= =8s。故 B 错误。 C、在 t=4s 时质点的位移 x=5sin tcm=5sin ×4cm=0cm，说明物体通过平衡位置，速度 最大。故 C 正确。 D、在 t=4s 时质点通过平衡位置，加速度最小。故 D 错误。 答案：C 5.发射通信卫星常用的方法是：先用火箭将卫星送入近地圆形轨道运行，然后再适时开动卫 星上的小型喷气发动机，经过过渡轨道将其送入与地球自转同步的圆形运行轨道。比较卫星 在两个圆形轨道上的运行状态，在同步轨道上卫星的( ) A.机械能大，动能小 B.机械能小，动能大 C.机械能大，动能也大 D.机械能小，动能也小 解析：适时开动卫星上的小型喷气发动机使得卫星加速，机械能增大，变轨过过程能量守恒， 所以同步轨道上卫星机械能增大； 根据“高轨低速大周期”判断同步轨道上卫星速度小，所以动能也小。故 BCD 错误，A 正确。 答案：A 6.在光电效应实验中，先后用频率相同但光强不同的两束光照射同一个光电管。若实验 a 中的光强大于实验 b 中的光强，实验所得光电流 I 与光电管两端所加电压 U 间的关系曲线分 别以 a、b 表示，则下列图中可能正确的是( ) A. B. C. D. 解析：光电流恰为零，此时光电管两端加的电压为截止电压，对应的光的频率为截止频率， 入射光的频率越高，对应的截止电压 U 截越大，由于入射光的频率没有变，故遏止电压相同， 即图线与横轴的交点相同。 由于 a 光的光强大于 b 光的光强，所以 a 的饱和电流大于 b 的饱和电流。故 A 故符合要求， 故 A 正确、BCD 错误。 答案：A 7.一只电饭煲和一台洗衣机并连接在输出电压 u=311sin314t(V)的交流电源上(其内电阻可 忽略不计)，均正常工作。用电流表分别测得通过电饭煲的电流是 5.0A，通过洗衣机电动机 的电流是 0.50A，则下列说法中正确的是( ) A.电饭煲的电阻为 44Ω，洗衣机电动机线圈的电阻为 440Ω B.电饭煲消耗的电功率为 1555W，洗衣机电动机消耗的电功率为 155.5W C.1min 内电饭煲消耗的电能为 6.6×104J，洗衣机电动机消耗的电能为 6.6×103J D.电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的 10 倍 解析：A、电饭煲与洗衣机的都与电源并联，电源两端电压相等，均为 220V，由欧姆定律可 求得电饭煲的电阻为 = =44Ω，但洗衣机不是纯电阻用电器，由 =440Ω 求得的电阻是错误的，所以 A 项错； B、它们消耗的电功率分别为 P1=UI1=1100W，P2=UI2=110W，所以 B 项错误； C、电饭煲和洗衣机在 1min 内产生的电能分别为 Q1=P1t=6.6×104J，Q2=P2t=6.6×103J，所以 C 项正确； D、因洗衣机的内阻未知，无法比较二者的发热功率，所以 D 项错误。 答案：C 8.在光滑水平面上放置两长度相同、质量分别为 m1 和 m2 的木板 P、Q，在木板的左端各有一 大小、形状、质量完全相同的物块 a 和 b，木板和物块均处于静止状态。现对物块 a 和 b 分 别施加水平恒力 F1 和 F2，使它们向右运动。当物块与木板分离时，P、Q 的速度分别为 v1、 v2，物块 a、b 相对地面的位移分别为 s1、s2.已知两物块与木板间的动摩擦因数相同，下列 判断正确的是( ) A.若 F1=F2、m1＞m2，则 v1＞v2、s1=s2 B.若 F1=F2、m1＜m2，则 v1＞v2、s1=s2 C.若 F1＜F2、m1=m2，则 v1＞v2、s1＞s2 D.若 F1＞F2、m1=m2，则 v1＜v2、s1＞s2 解析：A、首先看 F1=F2 时情况： 由题很容易得到 a、b 所受的摩擦力大小是相等的，因此 a、b 加速度相同，我们设 a、b 加 速度大小为 a， 对于 P、Q，滑动摩擦力即为它们的合力，设 P(m1)的加速度大小为 a1，Q(m2)的加速度大小为 a2，根据牛顿第二定律得：a1= ，a2= ，其中 m 为物块 a 和 b 的质量。 设板的长度为 L，它们向右都做匀加速直线运动，当物块与木板分离时： a 与 P 的相对位移为：L= at1 2﹣ a1t1 2 b 与 Q 的相对位移为：L= at2 2﹣ a2t2 2 若 m1＞m2，a1＜a2 所以得：t1＜t2 P 的速度为：v1=a1t1，Q 的速度为：v2=a2t2 物块 a 相对地面的位移分别为：s1= at1 2 物块 b 相对地面的位移分别为：s2= at2 2 则 v1＜v2，s1＜s2，故 A、B 错误。 C、若 F1＞F2、m1=m2，根据受力分析和牛顿第二定律的： 则 a 的加速度大于 b 的加速度，即 aa＞ab 由于 m1=m2，所以 P、Q 加速度相同，设 P、Q 加速度为 A。 它们向右都做匀加速直线运动，当物块与木板分离时： a 与 P 的相对位移为：L= aat1 2﹣ at1 2 b 与 Q 的相对位移为：L= abt2 2﹣ at2 2 由于 aa＞ab 所以得：t1＜t2 则 v1＜v2，s1＜s2，故 C 正确。 D、根据 C 选项分析得： 若 F1＜F2、m1=m2，aa＜ab 则 v1＞v2、S1＞S2 故 C 正确，ABD 错误。 答案：C 二、非选择题(共 5 小题) 9.某同学采用如图所示的装置，利用 A、B 两球的碰撞来验证动量守恒定律。图中 MN 是斜槽， NR 为水平槽。实验时先使 A 球从斜槽上某一固定位置由静止开始滚下，落到位于水平地面 的记录纸上，留下痕迹。重复上述操作 10 次，得到 10 个落点痕迹平均位置 P；再把 B 球放 在水平槽上靠近槽末端的地方，让 A 球仍从固定位置由静止开始滚下，与 B 球碰撞后，A、B 球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹。重复这种操作 10 次得到 10 个落点痕迹平均位置 E、 F。 (1)若 A 球质量为 m1，半径为 r1；B 球质量为 m2，半径为 r2，则 A.m1＞m2r1＞r2 B.m1＞m2r1＜r2 C.m1＞m2r1=r2 D.m1＜m2r1=r2 解析：小球在碰撞过程中水平方向动量守恒，由动量守恒定律得：m1v0=m1v1+m2v2， 在碰撞过程中机械能守，由机械能守恒定律得： m1v0 2= m1v1 2+ m2v2 2， 解得：v1= v0，要碰后入射小球的速度 v1＞0，即 m1﹣m2＞0， 要使两小球发生对心正碰，两球的半径应相等，r1=r2，故选 C。 答案：C (2)以下提供的器材中，本实验必需的是 A.刻度尺 B.打点计时器 C.天平 D.秒表 解析：P 为碰前入射小球落点的位置，E 为碰后入射小球的位置，F 为碰后被碰小球的位置， 小球离开轨道后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，在空中的运动时间 t 相等， 碰撞前入射小球的速度 v1= ，碰撞后入射小球的速度：v2= ，碰撞后被碰小球的速度： v3= ，若 m1v1=m2v3+m1v2，表明通过该实验验证了两球碰撞过程中动量守恒， 带入数据得：m1•OP=m1•OE+m2•OF，实验需要测量小球的质量，物体的水平位移，因此需要的 用天平测小球质量，用刻度尺测小球的水平位移，故选 AC。 答案：AC (3)设 A 球的质量为 m1，B 球的质量为 m2，则本实验验证动量守恒定律的表达式为(用装置图 中的字母表示) 。 解析：由(2)可知，实验需要验证的表达式为：m1•OP=m1•OE+m2•OF。 答案：m1•OP=m1•OE+m2•OF。 10.某同学在探究小灯泡的伏安特性曲线，他使用的器材如下： 电流表(0﹣0.6﹣3A)、电压表(0﹣3﹣15V)、直流电源(4V)、滑动变阻器(20Ω，3A)、小灯 泡(2.5V)、电键一个、导线若干。 请在图 1 方框中画出实验电路图，并按电路图将图 2 中的器材连接成实验电路； 某同学实验时测得多组小灯泡两端的电压 U 与对应通过小灯泡的电流 I，将 U、I 对应点都 标在了图 3 的坐标系中，请你将描出小灯泡的伏安特性曲线； 通过伏安特性曲线可以确定，当小灯泡两端的电压为 1.0V 时，小灯泡的电阻为 Ω。 解析：描绘灯泡伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法， 灯泡电阻约为几欧姆，电流表内阻约为零点几欧姆定律，电压表内阻约为几千欧姆，电压表 内阻远大于灯泡电阻，电流表应采用外接法，电路图如图所示，根据电路图连接实物电路图， 实物电路图如图所示： 根据描点法可得出对应的伏安特性曲线； 由图可知，当电压为 1.0V 时，电流为 0.2A，则由欧姆定律可得电阻为： R= =5.0Ω； 答案：如图 1、2 所示；如图 3 所示；5.0 11.设雨点下落过程受到的空气阻力与雨点的横截面积 S 成正比，与雨点下落的速度 v 的平 方成正比，即 f=kSv2(其中 k 为比例系数)。雨点接近地面时近似看做匀速直线运动，重力加 速度为 g。若把雨点看做球形，其半径为 r，球的体积为 πr3，设雨点的密度为 ρ， 求：每个雨点最终的运动速度 vm(用 ρ、r、g、k 表示)；雨点的速度达到 vm 时，雨点的加 速度 a 为多大(用 g 表示)？ 解析：当 f=mg 时，雨点达到最终速度 vm，则： 。 故： 解得： 即每个雨点最终的运动速度 。 由牛顿第二定律得：mg﹣f=ma 则 解得 故 。 答案：每个雨点最终的运动速度 。雨点的速度达到 vm 时，雨点的加速度 a 为 。 12.质量为 m、电量为+q 的带电粒子，以某一初速度垂直磁场方向进入磁感应强度为 B 的匀 强磁场，粒子在磁场中做匀速圆周运动，圆心为 O，半径为 r。可将带电粒子的运动等效为 一环形电流，环的半径等于粒子的轨道半径。不计重力影响。 (1)求粒子在磁场中做圆周运动线速度的大小 v； 解析：粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力做向心力，所以，有： ，解得： 。 答案：粒子在磁场中做圆周运动线速度 。 (2)求等效环形电流的大小 I； 解析：电量为+q 的带电粒子做 的匀速圆周运动，周期 ，即相当于环 形电流任一截面在周期 T 内通过电量 q； 所以，等效环形电流为： 。 答案：等效环形电流大小为 。 (3)若在 O 点固定一个点电荷 A。粒子射入磁场的位置和速度方向保持不变。当原有磁场大 小、方向都不变时，改变粒子射入磁场的初速度的大小，仍可使粒子绕 O 做半径为 r 的匀速 圆周运动；当原有磁场方向反向，而磁感应强度 B 的大小不变时，再改变粒子射入磁场的初 速度的大小，还能使粒子绕 O 做半径为 r 的圆周运动。两次所形成的等效电流之差的绝对值 为△I，求△I 的表达式。 解析：当磁场反向时，洛仑兹力方向也会相反，粒子仍绕 O 做半径为 r 的圆周运动，所以， 点电荷 A 对带电粒子的库仑力 F 一定指向圆心，所有，A 带负电。 磁场反向前粒子的速度为 v1，有 ，所以， ， 磁场反向后粒子的速度为 v2，有 ，所以， ， 等效电流 ，两次形成等效电流分别 ， 因为 v1＞v2，所以，I1＞I2； 所以，两次所形成的等效电流之差的绝对值 = 所以， ， 所以， ， 所以， ， 故可得 。 答案：两次所形成的等效电流之差的绝对值 。 13.如图 1 所示，表面绝缘且光滑的斜面 MM′N′N 固定在水平地面上，斜面所在空间有一边 界与斜面底边 NN′平行、宽度为 d 的匀强磁场，磁场方向垂直斜面。一个质量 m=0.15kg、 总电阻 R=0.25Ω 的正方形单匝金属框，放在斜面的顶端(金属框上边与 MM′重合)。现从 t=0 时开始释放金属框，金属框将沿斜面下滑。图 2 给出了金属框在下滑过程中速度 v 的二次方 与对应的位移 x 的关系图象。取重力加速度 g=l0m/s2.求： (1)斜面的倾角 θ； 解析：s=0 到 s=0.4m 由公式 v2=2as，该段图线斜率： ， 所以有：a= =5m/s2， 根据牛顿第二定律 mgsinθ=ma， 得：sinθ= ， 所以：θ=30°。 答案：斜面的倾角 θ 是 30°。 (2)匀强磁场的磁感应强度 B 的大小； 解析：线框通过磁场时，v2=4，v=2m/s，此时安培力等于重力沿斜面向下的分量： F 安=mgsinθ，即： ， 所以解得： = T。 答案：匀强磁场的磁感应强度 B 的大小 T (3)金属框在穿过磁场的过程中电阻上生热的功率。 解析：由图象可知线框匀速穿过磁场，该过程中线框减少的重力势能转化为焦耳热，所以金 属框在穿过磁场的过程中电阻上生热的功率等于重力做功的功率，即： PR=PG=mgsinθ•v=0.15×10×0.5×2W=1.5W。 答案：金属框在穿过磁场的过程中电阻上生热的功率是 1.5W。