天津市塘沽一中2020届高三物理第二次模拟考试试卷考试试卷

天津市塘沽一中2020届高三物理第二次模拟考试试卷
一、单选题
1．（2020·天津模拟）下列说法中正确的是（　　）
A．α粒子散射实验发现了质子
B．玻尔理论不仅能解释氢的原子光谱，也能解释氦的原子光谱
C．热核反应的燃料是氢的同位素，裂变反应的燃料是铀
D．中子与质子结合成氘核的过程中需要吸收能量
【答案】C
【知识点】核裂变与核聚变
【解析】【解答】卢瑟福通过α粒子散射实验否定了汤姆生的枣糕模型，从而提出了原子核式结构模型，质子的发现是卢瑟福通过α粒子轰击氮核而发现质子，A不符合题意．波尔理论把原子能级量子化，目的是解释原子辐射的线状谱，但是波尔理论只能很好的解释氢原子的线状谱，在解释氦的原子光谱和其他原子光谱时并不能完全吻合，B不符合题意．热核反应主要是氘核氚核在高温高压下发生的聚变反应，氘核和氚核都是氢的同位素，裂变主要是铀核裂变，C对．中子和质子结合成氘核是聚变反应，该过程释放能量，D不符合题意．
故答案为：C
【分析】核裂变是铀原子核裂变，变成两个质量比较小的原子核，同时释放出三个中子和能量。
2．（2020·天津模拟）如图所示，三条绳子的一端都系在细直杆顶端，另一端都固定在水平面上，将杆竖直紧压在地面上，若三条绳长度不同，下列说法正确的有（　　）
A．三条绳中的张力都相等
B．杆对地面的压力等于自身重力
C．绳子对杆的拉力在水平方向的合力为零
D．绳子拉力的合力与杆的重力是一对平衡力
【答案】C
【知识点】共点力平衡条件的应用
【解析】【解答】AC．由于三力长度不同，故说明三力与竖直方向的夹角不相同，由于杆保持静止，故在水平方向三力水平分力的合力应为零，故说明三力的大小可能不相等；A不符合题意；C符合题意；
B．由于三力在竖直方向有向下的拉力，杆在竖直方向合力为零，故杆对地面的压力大于重力；B不符合题意；
D．绳子拉力的合力与杆的重力之和等于地面对杆的支持力，则绳子拉力的合力与杆的重力不是一对平衡力，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】对纸片进行受力分析，在重力、拉力和支持力的作用下，物体处于平衡状态，合力为零，根据该条件列方程分析求解即可。
3．（2020·天津模拟）在人类太空征服史中，让人类遗憾的是“太空加油站”的缺乏。当通信卫星轨道校正能源耗尽的时候，它的生命就走到了尽头，有很多成了太空垃圾。如今“轨道康复者”是救助此类卫星的新型太空航天器，图甲是“轨道康复者”航天器在给太空中“垃圾”卫星补充能源，可简化为图乙所示的模型，让“轨道康复者”N对已偏离原来正常工作轨道的卫星M进行校正，则（　　）
A．“轨道康复者”N从图乙所示轨道上加速，与卫星M对接补充能源后开动M上的小发动机向前喷气，能校正卫星M到较低的轨道运行
B．让M降低到N所在轨道上，补充能源后再开启卫星M上的小发动机校正
C．在图乙中M的动能一定小于N的动能
D．在图乙中，M、N和地球球心三者不可能处在同一直线上
【答案】A
【知识点】万有引力定律及其应用；卫星问题
【解析】【解答】A．开动M上的小发动机向前喷气，可使卫星M减速，速度减小，所需的向心力减小，卫星M做向心运动，则能校正卫星M到较低的轨道运行，A符合题意；
B．让M降低到N所在轨道上，补充能源后再开启卫星M上的小发动机，可使卫星M减速，速度减小，所需的向心力减小，卫星M做向心力运动，则卫星M会在更低的轨道运动，B不符合题意；
C．由于不知道M、N的质量，所以无法比较两者的动能，C不符合题意；
D．由
可得
可知N的角速度比M的大，所以M、N和地球球心三者可能处在同一直线上，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】卫星的轨道半径越大，运动的线速度越大，角速度越大，加速度越大，周期越短。
4．（2019·遵义模拟）如图所示，三条平行等间距的虚线表示电场中的三个等势面，电势分别为10V、20V、30V，实线是一带电粒子（不计重力）在该区域内的运动轨迹，a、b、c是轨迹上的三个点，下列说法正确的是（　　）
A．粒子在三点所受的电场力不相等
B．粒子必先过a，再到b，然后到c
C．粒子在三点所具有的动能大小关系为Ekb＞Eka＞Ekc
D．粒子在三点的电势能大小关系为Epc＜Epa＜Epb
【答案】D
【知识点】电势差、电势、电势能；电场力做功
【解析】【解答】A．因表示电场中三个等势面的三条虚线是平行且等间距的，由此可判断电场是匀强电场，所以带电粒子在电场中各点受到的电场力相等。A不符合题意。
B．由题中的图可知，电场的方向是向上的，带负电的粒子将受到向下的电场力作用，带负电的粒子无论是依次沿a、b、c运动，还是依次沿c、b、a运动，都会的到如图的轨迹。B不符合题意。
CD．带负电的粒子在电场中运动时，存在电势能与动能之间的互化，由题意和图可知，在b点时的电势能最大，在c点的电势能最小，可判断在c点的动能最大，在b点的动能最小。C不符合题意，D符合题意。
故答案为：D
【分析】粒子的运动轨迹为曲线，受到的电场力指向圆弧的内部，结合受力方向求解电荷的电性；电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小，相应的动能就会增加，电场力做负功，电势能增加，电荷的动能减小。
5．（2020·天津模拟）如图所示为一种质谱仪的示意图，该质谱仪由速度选择器、静电分析器和磁分析器组成。若速度选择器中电场强度大小为 ，磁感应强度大小为 、方向垂直纸面向里，静电分析器通道中心线为 圆弧，圆弧的半径 为 ，通道内有均匀辐射的电场，在中心线处的电场强度大小为 ，磁分析器中有范围足够大的有界匀强磁场，磁感应强度大小为 、方向垂直于纸面向外。一带电粒子以速度 沿直线经过速度选择器后沿中心线通过静电分析器，由 点垂直边界进入磁分析器，最终打到胶片上的 点，不计粒子重力。下列说法正确的是（　　）
A．速度选择器的极板 的电势比极板 的低
B．粒子的速度
C．粒子的比荷为
D． 、 两点间的距离为
【答案】C
【知识点】带电粒子在电场中的偏转；速度选择器
【解析】【解答】A．由图可知，粒子在磁分析器内向左偏转，受到的洛伦兹力的方向向左，由左手定则可知，该粒子带正电；粒子在速度选择器内向右运动，根据左手定则可知，粒子受到的洛伦兹力的方向向上；由于粒子匀速穿过速度选择器，所以粒子受到的电场力得方向向下，则电场的方向向下，P1的电势板比极板P2的高，A不符合题意；
B．粒子在速度选择器内受力平衡，则qE1=qvB1
可得 ，B不符合题意；
C．粒子在静电分析器内受到的电场力提供向心力，则
联立可得粒子的比荷 ，C符合题意；
D．粒子在磁分析器内做匀速圆周运动，受到的洛伦兹力提供向心力，则 ，联立可得
P、Q之间的距离为 ，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】对于该速度选择器，当流过的带电粒子受到的电场力洛伦兹力等大反向时，粒子才可以穿过，列方程求解即可；速度选择器只选择粒子的速度，与粒子的电性和带电量不做要求；粒子做圆周运动，电场力提供向心力。
二、多选题
6．（2020·天津模拟）以下说法正确的是（　　）
A．已知阿伏加德罗常数、气体摩尔质量和密度，可算出该气体分子的直径
B．物质是晶体还是非晶体，比较可靠的办法是从各向异性或各向同性来判断
C．随着分子间距离的增大，分子间的引力和斥力都减小，斥力减小得快，但合力表现仍可能为斥力
D．能量耗散从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性
【答案】C,D
【知识点】分子间的作用力；固体和液体；毛细现象和液体的表面张力
【解析】【解答】A．摩尔体积 ，气体分子所占空间 ，所以可以求得分子间的平均距离，A不符合题意；
B．因多晶体也具有各向同性，故晶体和非晶体一般从熔点来判断，B不符合题意；
C．当分子间距离小于r0时，随着分子间距离的增大，分子间的引力和斥力都减小，斥力减小得快，合力表现为斥力，C符合题意；
D．根据热力学定律可知，宏观自然过程自发进行是有其方向性，能量耗散就是从能量的角度反映了这种方向性，D符合题意。
故答案为：CD。
【分析】当分子间距小于平衡距离时，增大分子间距，分子力减小；当分子间距大于平衡距离时，增大分子间距，分子力先增加后减小；当分子间距增大时， 引力和斥力都会减小，只是两种力减小的快慢不同；固体分为晶体和非晶体，晶体具有熔点，非晶体没有熔点，晶体分为单晶体和多晶体，都具有熔点，但是单晶体各向异性，多晶体各向同性，非晶体没有熔点，各向同性。
7．（2020·天津模拟）如图所示，线圈ABCD匝数n＝10，面积S＝0.4 m2，边界MN(与线圈的AB边重合)右侧存在磁感应强度B＝ T的匀强磁场，若线圈从图示位置开始绕AB边以ω＝10π rad/s的角速度匀速转动.则以下说法正确的是(　　)
A．线圈产生的是正弦交流电
B．线圈在转动过程中产生的最大感应电动势为80 V
C．线圈转动 s时瞬时感应电动势为40 V
D．线圈产生的感应电动势的有效值为40 V
【答案】B,D
【知识点】楞次定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】A．线圈在有界磁场中将产生正弦半波脉动电流，A不符合题意；
B．电动势最大值E=nBSω=80V，B符合题意；
C．线圈转动 s、转过角度 ，瞬时感应电动势为e= nBSωsin =40V，C项错误；
D．在一个周期时间内，只有半个周期产生感应电动势，根据有效值的定义有 ，可得电动势有效值U= =40V，D符合题意；
故答案为：BD
【分析】闭合电路中的磁通量发生改变，回路中就会产生感应电流，利用楞次定律判断电流的流向，利用法拉第电磁感应定律求解电压的大小。
8．（2020·天津模拟）两列在同一介质中的简谐横波沿相反方向传播，某时刻两列波相遇，如图所示，其中实线波的频率为2.50Hz，图示时刻平衡位置x＝3m处的质点正在向上振动。则下列说法正确的是（　　）
A．实线波沿x轴正方向传播，虚线波沿x轴负方向传播
B．两列波在相遇区域发生干涉现象
C．两列波的波速均为25m/s
D．从图示时刻起再过0.025s，平衡位置x＝1.875m处的质点将位于y＝30cm处
【答案】A,D
【知识点】横波的图象；波长、波速与频率的关系
【解析】【解答】A．图示时刻平衡位置x=3m处的质点正在向上振动，根据波动规律可知，实线波沿x轴正方向传播，则虚线波沿x轴负方向传播，A符合题意；
B．介质决定波速，两列波传播速度大小相同，由图可知，实线波的波长λ1=6m，虚线波的波长λ2=9m，由v=λf可知，实线波和虚线波的频率之比为f1：f2=λ2：λ1=3：2
由于f1不等于f2，故两列波在相遇区域不会发生稳定的干涉现象，B不符合题意；
C．实线波的频率为2.50Hz，波长λ1=6m，则波速
C不符合题意；
D．实线波波峰传到平衡位置x＝1.875m处的质点所用时间为
虚线波波峰传到平衡位置x＝1.875m处的质点所用时间为
说明从图示时刻起再过0.025s，平衡位置x＝1.875m处的质点处于波峰位置，由波的叠加可知，平衡位置x＝1.875m处的质点将位于y＝30cm，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】通过图像读出波的波长，结合波的频率求解波的周期，进而求解两列波的波速，再结合选项分析求解即可。
三、实验题
9．（2020·天津模拟）如图所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律．该装置中的打点计时器所接交流电源频率是50 Hz.
（1）对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是________．
A．精确测量出重物的质量
B．两限位孔在同一竖直线上
C．重物选用质量和密度较大的金属锤
D．释放重物前，重物离打点计时器下端远些
（2）按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所示．纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中O点为纸带上打出的第一个点．
①重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有　 　．
A．OA、OB和OG的长度
B．OE、DE和EF的长度
C．BD、BF和EG的长度
D．AC、BF和EG的长度
②用刻度尺测得图中AB的距离是1.76 cm，FG的距离是3.71 cm，则可得当地的重力加速度是　 　 m/s2.(计算结果保留三位有效数字)
【答案】（1）B；C
（2）BCD；9.75
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】（1）因为在实验中比较的是mgh、 ，的大小关系，故m可约去，不需要测量重锤的质量，对减小实验误差没有影响，A不符合题意．为了减小纸带与限位孔之间的摩擦图甲中两限位孔必须在同一竖直线，这样可以减小纸带与限位孔的摩擦，从而减小实验误差，B符合题意．实验供选择的重物应该相对质量较大、体积较小的物体，这样能减少摩擦阻力的影响，从而减小实验误差，C符合题意．释放重物前，为更有效的利用纸带，重物离打点计时器下端近些，D不符合题意，故答案为：BC．（2）当知道 OA、OB和OG的长度时，无法算出任何一点的速度，A不符合题意；当知道OE、DE和EF的长度时，利用DE和EF的长度可以求出E点的速度，从求出O到E点的动能变化量，知道OE的长度，可以求出O到E重力势能的变化量，可以验证机械能守恒，B符合题意；当知道BD、BF和EG的长度时，由BF和EG的长度，可以得到D点和F点的速度，从而求出D点到F点的动能变化量；由BD、BF的长度相减可以得到DF的长度，知道DF的长度，可以求出D点到F点重力势能的变化量，即可验证机械能守恒，C项符合题意；当知道AC、BF和EG的长度时，可以分别求出B点和F点的速度，从而求B到F点的动能变化量，知道BF的长度，可以求出B到F点重力势能的变化量，可以验证机械能守恒，D符合题意；故答案为：BCD．（3）根据 ，解得 ．
【分析】根据实验原理，结合实验中的注意事项后分析解答；依据这段时间内的平均速度等于中时刻瞬时速度，从而确定动能的变化，再依据重力势能表达式，进而确定其的变化，即可验证，根据 求出重力加速度．
10．（2019·吉林模拟）小明同学想要设计一个既能测量电源电动势和内阻，又能测量定值电阻阻值的电路。
他用了以下的实验器材中的一部分，设计出了图(a)的电路图：
a．电流表A1(量程0.6A，内阻很小)；电流表A2(量程300μA，内阻rA=1000Ω)；
b．滑动变阻器R(0-20Ω)；
c，两个定值电阻R1=1000Ω，R2=9000Ω；
d．待测电阻Rx；
e．待测电源E(电动势约为3V，内阻约为2Ω)
f．开关和导线若干
（1）根据实验要求，与电流表A2串联的定值电阻为　 　(填“R1”或“R2”)
（2）小明先用该电路测量电源电动势和内阻，将滑动变阻器滑片移至最右端，闭合开关S1，调节滑动变阻器，分别记录电流表A1、A2的读数I1、I2，得I1与I2的关系如图(b)所示。根据图线可得电源电动势E=　 　V；电源内阻r=　 　Ω，(计算结果均保留两位有效数字)
（3）小明再用该电路测量定值电阻Rx的阻值，进行了以下操作：
①闭合开关S1、S2，调节滑动变阻器到适当阻值，记录此时电流表A1示数Ia，电流表A2示数Ib；
②断开开关S2，保持滑动变阻器阻值不变，记录此时电流表A1示数Ic，电流表A2示数Id；后断开S1；
③根据上述数据可知计算定值电阻Rx的表达式为　 　。若忽略偶然误差，则用该方法测得的阻值与其真实值相比　 　(填“偏大”、“偏小”或“相等”)
【答案】（1）R2
（2）3.0；2.1
（3）；相等
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】（1）电流表A2与R2串联，可改装为量程为 的电压表，故答案为：R2即可；（2）由图可知电流表A2的读数对应的电压值即为电源的电动势，则E=3.0V；内阻 ；（3）由题意可知： ， ；联立解得 ；由以上分析可知，若考虑电流表A1内阻的影响，则表达式列成： ， ，最后求得的Rx表达式不变，则用该方法测得的阻值与其真实值相比相等。
【分析】（1）利用电表的改装可以求出定值电阻的大小；
（2）利用图像斜率和截距可以求出电动势和内阻的大小；
（3）利用欧姆定律可以求出待测电阻的表达式；由于考虑电表内阻所以该方法测量值等于真实值。
四、解答题
11．（2020·天津模拟）如图所示，小球b静止与光滑水平面BC上的C点，被长为L的细线悬挂于O点，细绳拉直但张力为零．小球a从光滑曲面轨道上AB上的B点由静止释放，沿轨道滑下后，进入水平面BC（不计小球在B处的能量损失），与小球b发生正碰，碰后两球粘在一起，在细绳的作 用下在竖直面内做圆周运动且恰好通过最高点．已知小球a的质景为M，小球b的质量为m．M=5m．已知当地重力加速度为g求：
（1）小球a与b碰后的瞬时速度大小
（2）A点与水平面BC间的高度差．
【答案】（1）解：两球恰能到达圆周最高点时，重力提供向心力，
由牛顿第二定律得：（m+M）g=（m+M） ，
从碰撞后到最高点过程，由动能定理得：﹣（M+m）g 2L= （M+m）v2﹣ （M+m）v共2，
解得，两球碰撞后的瞬时速度：v共=
（2）解：设两球碰前a球速度为va，两球碰撞过程动量守恒，
以向右为正方向，由动量守恒定律得：Mva=（M+m）v共，
解得：va= ，
a球从A点下滑到C点过程中，由机械能守恒定律得：Mgh= Mva2，解得：h=3.6L
【知识点】动能定理的综合应用；竖直平面的圆周运动
【解析】【分析】（1）当小球恰好经过最高点的时候，只有重力提供向心力，对小球进行受力分析，利用向心力公式求解此时的速度，字啊利用动能定理求解碰撞后的速度；
（2）两个物体组成系统动量守恒，利用动量守恒定律求解碰撞前的速度，再利用动能定理求解释放高度。
12．（2020·洪洞模拟）如图所示，足够长的平行光滑金属导轨MNPQ相距L倾斜置于匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向上，断开开关S．将长也为L的金属棒ab在导轨上由静止释放，经时间t，金属棒的速度大小为v1，此时闭合开关，最终金属棒以大小为v2的速度沿导轨匀速运动。已知金属棒的质量为m，电阻为r，其它电阻均不计，重力加速度为g。
（1）求导轨与水平面夹角α的正弦值及磁场的磁感应强度B的大小；
（2）若金属棒的速度从v1增至v2历时△t，求该过程中流经金属棒的电量．
【答案】（1）解：开关断开时，金属棒在导轨上匀加速下滑，由牛顿第二定律有 由匀变速运动的规律有
解得
开关闭合后，金属棒在导轨上做变加速运动，最终以v2匀速，匀速时
又有
解得
（2）解：在金属棒变加速运动阶段，根据动量定理可得
其中
联立上式可得
【知识点】电磁感应中的电路类问题；电磁感应中的动力学问题
【解析】【分析】（1）利用牛顿第二定律结合速度公式和平衡方程可以求出夹角的正弦值和磁感应强度的大小；
（2）利用动量定理结合电流的定义式可以求出电量的大小。
13．（2020·天津模拟）如图所示，xOy坐标系中，在y<0的区域内分布有沿y轴正方向的匀强电场，在0（1）粒子第一次到达x轴速度的大小和方向；
（2）要使粒子不从y＝y0边界射出磁场，求磁感应强度应满足的条件；
（3）要使粒子从电场进入磁场时能通过点P（50y0，0）（图中未画出），求磁感应强度的大小。
【答案】（1）解：粒子在电场中做类平抛运动，则有
，
，
解得 ，
进入磁场时的速度
速度与x轴夹角的正切值
得
（2）解：若粒子刚好不从 边界射出磁场，则有
由几何关系知
解得
故要使粒子不从 边界射出磁场，应满足磁感应强度
（3）解：粒子相邻两次从电场进入磁场时，沿x轴前进的距离
其中初始位置为 ，由 得
又因为粒子不能射出边界
所以
即
所以有
粒子通过P点，回旋次数
则
即
n为整数，只能取 、 和 ， 时
时
时
【知识点】带电粒子在电场中的偏转；带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【分析】（1）粒子在水平方向沿匀速直线运动，在竖直方向上受电场力的方向而做加速运动，根据水平位移和竖直的大小，利用牛顿第二定律和匀变速直线运动公式求解即可；
（2）带电粒子在磁场中受到洛伦兹力，在洛伦兹力的作用下粒子做圆周运动，根据磁场方向、利用几何关系求解轨道半径，再结合向心力公式求解磁感应强度；
（3）结合粒子的末位置绘制出粒子的运动轨迹，结合粒子运动的轨道半径列方程求解磁感应强度即可。
天津市塘沽一中2020届高三物理第二次模拟考试试卷
一、单选题
1．（2020·天津模拟）下列说法中正确的是（　　）
A．α粒子散射实验发现了质子
B．玻尔理论不仅能解释氢的原子光谱，也能解释氦的原子光谱
C．热核反应的燃料是氢的同位素，裂变反应的燃料是铀
D．中子与质子结合成氘核的过程中需要吸收能量
2．（2020·天津模拟）如图所示，三条绳子的一端都系在细直杆顶端，另一端都固定在水平面上，将杆竖直紧压在地面上，若三条绳长度不同，下列说法正确的有（　　）
A．三条绳中的张力都相等
B．杆对地面的压力等于自身重力
C．绳子对杆的拉力在水平方向的合力为零
D．绳子拉力的合力与杆的重力是一对平衡力
3．（2020·天津模拟）在人类太空征服史中，让人类遗憾的是“太空加油站”的缺乏。当通信卫星轨道校正能源耗尽的时候，它的生命就走到了尽头，有很多成了太空垃圾。如今“轨道康复者”是救助此类卫星的新型太空航天器，图甲是“轨道康复者”航天器在给太空中“垃圾”卫星补充能源，可简化为图乙所示的模型，让“轨道康复者”N对已偏离原来正常工作轨道的卫星M进行校正，则（　　）
A．“轨道康复者”N从图乙所示轨道上加速，与卫星M对接补充能源后开动M上的小发动机向前喷气，能校正卫星M到较低的轨道运行
B．让M降低到N所在轨道上，补充能源后再开启卫星M上的小发动机校正
C．在图乙中M的动能一定小于N的动能
D．在图乙中，M、N和地球球心三者不可能处在同一直线上
4．（2019·遵义模拟）如图所示，三条平行等间距的虚线表示电场中的三个等势面，电势分别为10V、20V、30V，实线是一带电粒子（不计重力）在该区域内的运动轨迹，a、b、c是轨迹上的三个点，下列说法正确的是（　　）
A．粒子在三点所受的电场力不相等
B．粒子必先过a，再到b，然后到c
C．粒子在三点所具有的动能大小关系为Ekb＞Eka＞Ekc
D．粒子在三点的电势能大小关系为Epc＜Epa＜Epb
5．（2020·天津模拟）如图所示为一种质谱仪的示意图，该质谱仪由速度选择器、静电分析器和磁分析器组成。若速度选择器中电场强度大小为 ，磁感应强度大小为 、方向垂直纸面向里，静电分析器通道中心线为 圆弧，圆弧的半径 为 ，通道内有均匀辐射的电场，在中心线处的电场强度大小为 ，磁分析器中有范围足够大的有界匀强磁场，磁感应强度大小为 、方向垂直于纸面向外。一带电粒子以速度 沿直线经过速度选择器后沿中心线通过静电分析器，由 点垂直边界进入磁分析器，最终打到胶片上的 点，不计粒子重力。下列说法正确的是（　　）
A．速度选择器的极板 的电势比极板 的低
B．粒子的速度
C．粒子的比荷为
D． 、 两点间的距离为
二、多选题
6．（2020·天津模拟）以下说法正确的是（　　）
A．已知阿伏加德罗常数、气体摩尔质量和密度，可算出该气体分子的直径
B．物质是晶体还是非晶体，比较可靠的办法是从各向异性或各向同性来判断
C．随着分子间距离的增大，分子间的引力和斥力都减小，斥力减小得快，但合力表现仍可能为斥力
D．能量耗散从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性
7．（2020·天津模拟）如图所示，线圈ABCD匝数n＝10，面积S＝0.4 m2，边界MN(与线圈的AB边重合)右侧存在磁感应强度B＝ T的匀强磁场，若线圈从图示位置开始绕AB边以ω＝10π rad/s的角速度匀速转动.则以下说法正确的是(　　)
A．线圈产生的是正弦交流电
B．线圈在转动过程中产生的最大感应电动势为80 V
C．线圈转动 s时瞬时感应电动势为40 V
D．线圈产生的感应电动势的有效值为40 V
8．（2020·天津模拟）两列在同一介质中的简谐横波沿相反方向传播，某时刻两列波相遇，如图所示，其中实线波的频率为2.50Hz，图示时刻平衡位置x＝3m处的质点正在向上振动。则下列说法正确的是（　　）
A．实线波沿x轴正方向传播，虚线波沿x轴负方向传播
B．两列波在相遇区域发生干涉现象
C．两列波的波速均为25m/s
D．从图示时刻起再过0.025s，平衡位置x＝1.875m处的质点将位于y＝30cm处
三、实验题
9．（2020·天津模拟）如图所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律．该装置中的打点计时器所接交流电源频率是50 Hz.
（1）对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是________．
A．精确测量出重物的质量
B．两限位孔在同一竖直线上
C．重物选用质量和密度较大的金属锤
D．释放重物前，重物离打点计时器下端远些
（2）按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所示．纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中O点为纸带上打出的第一个点．
①重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有　 　．
A．OA、OB和OG的长度
B．OE、DE和EF的长度
C．BD、BF和EG的长度
D．AC、BF和EG的长度
②用刻度尺测得图中AB的距离是1.76 cm，FG的距离是3.71 cm，则可得当地的重力加速度是　 　 m/s2.(计算结果保留三位有效数字)
10．（2019·吉林模拟）小明同学想要设计一个既能测量电源电动势和内阻，又能测量定值电阻阻值的电路。
他用了以下的实验器材中的一部分，设计出了图(a)的电路图：
a．电流表A1(量程0.6A，内阻很小)；电流表A2(量程300μA，内阻rA=1000Ω)；
b．滑动变阻器R(0-20Ω)；
c，两个定值电阻R1=1000Ω，R2=9000Ω；
d．待测电阻Rx；
e．待测电源E(电动势约为3V，内阻约为2Ω)
f．开关和导线若干
（1）根据实验要求，与电流表A2串联的定值电阻为　 　(填“R1”或“R2”)
（2）小明先用该电路测量电源电动势和内阻，将滑动变阻器滑片移至最右端，闭合开关S1，调节滑动变阻器，分别记录电流表A1、A2的读数I1、I2，得I1与I2的关系如图(b)所示。根据图线可得电源电动势E=　 　V；电源内阻r=　 　Ω，(计算结果均保留两位有效数字)
（3）小明再用该电路测量定值电阻Rx的阻值，进行了以下操作：
①闭合开关S1、S2，调节滑动变阻器到适当阻值，记录此时电流表A1示数Ia，电流表A2示数Ib；
②断开开关S2，保持滑动变阻器阻值不变，记录此时电流表A1示数Ic，电流表A2示数Id；后断开S1；
③根据上述数据可知计算定值电阻Rx的表达式为　 　。若忽略偶然误差，则用该方法测得的阻值与其真实值相比　 　(填“偏大”、“偏小”或“相等”)
四、解答题
11．（2020·天津模拟）如图所示，小球b静止与光滑水平面BC上的C点，被长为L的细线悬挂于O点，细绳拉直但张力为零．小球a从光滑曲面轨道上AB上的B点由静止释放，沿轨道滑下后，进入水平面BC（不计小球在B处的能量损失），与小球b发生正碰，碰后两球粘在一起，在细绳的作 用下在竖直面内做圆周运动且恰好通过最高点．已知小球a的质景为M，小球b的质量为m．M=5m．已知当地重力加速度为g求：
（1）小球a与b碰后的瞬时速度大小
（2）A点与水平面BC间的高度差．
12．（2020·洪洞模拟）如图所示，足够长的平行光滑金属导轨MNPQ相距L倾斜置于匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向上，断开开关S．将长也为L的金属棒ab在导轨上由静止释放，经时间t，金属棒的速度大小为v1，此时闭合开关，最终金属棒以大小为v2的速度沿导轨匀速运动。已知金属棒的质量为m，电阻为r，其它电阻均不计，重力加速度为g。
（1）求导轨与水平面夹角α的正弦值及磁场的磁感应强度B的大小；
（2）若金属棒的速度从v1增至v2历时△t，求该过程中流经金属棒的电量．
13．（2020·天津模拟）如图所示，xOy坐标系中，在y<0的区域内分布有沿y轴正方向的匀强电场，在0（1）粒子第一次到达x轴速度的大小和方向；
（2）要使粒子不从y＝y0边界射出磁场，求磁感应强度应满足的条件；
（3）要使粒子从电场进入磁场时能通过点P（50y0，0）（图中未画出），求磁感应强度的大小。
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】核裂变与核聚变
【解析】【解答】卢瑟福通过α粒子散射实验否定了汤姆生的枣糕模型，从而提出了原子核式结构模型，质子的发现是卢瑟福通过α粒子轰击氮核而发现质子，A不符合题意．波尔理论把原子能级量子化，目的是解释原子辐射的线状谱，但是波尔理论只能很好的解释氢原子的线状谱，在解释氦的原子光谱和其他原子光谱时并不能完全吻合，B不符合题意．热核反应主要是氘核氚核在高温高压下发生的聚变反应，氘核和氚核都是氢的同位素，裂变主要是铀核裂变，C对．中子和质子结合成氘核是聚变反应，该过程释放能量，D不符合题意．
故答案为：C
【分析】核裂变是铀原子核裂变，变成两个质量比较小的原子核，同时释放出三个中子和能量。
2．【答案】C
【知识点】共点力平衡条件的应用
【解析】【解答】AC．由于三力长度不同，故说明三力与竖直方向的夹角不相同，由于杆保持静止，故在水平方向三力水平分力的合力应为零，故说明三力的大小可能不相等；A不符合题意；C符合题意；
B．由于三力在竖直方向有向下的拉力，杆在竖直方向合力为零，故杆对地面的压力大于重力；B不符合题意；
D．绳子拉力的合力与杆的重力之和等于地面对杆的支持力，则绳子拉力的合力与杆的重力不是一对平衡力，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】对纸片进行受力分析，在重力、拉力和支持力的作用下，物体处于平衡状态，合力为零，根据该条件列方程分析求解即可。
3．【答案】A
【知识点】万有引力定律及其应用；卫星问题
【解析】【解答】A．开动M上的小发动机向前喷气，可使卫星M减速，速度减小，所需的向心力减小，卫星M做向心运动，则能校正卫星M到较低的轨道运行，A符合题意；
B．让M降低到N所在轨道上，补充能源后再开启卫星M上的小发动机，可使卫星M减速，速度减小，所需的向心力减小，卫星M做向心力运动，则卫星M会在更低的轨道运动，B不符合题意；
C．由于不知道M、N的质量，所以无法比较两者的动能，C不符合题意；
D．由
可得
可知N的角速度比M的大，所以M、N和地球球心三者可能处在同一直线上，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】卫星的轨道半径越大，运动的线速度越大，角速度越大，加速度越大，周期越短。
4．【答案】D
【知识点】电势差、电势、电势能；电场力做功
【解析】【解答】A．因表示电场中三个等势面的三条虚线是平行且等间距的，由此可判断电场是匀强电场，所以带电粒子在电场中各点受到的电场力相等。A不符合题意。
B．由题中的图可知，电场的方向是向上的，带负电的粒子将受到向下的电场力作用，带负电的粒子无论是依次沿a、b、c运动，还是依次沿c、b、a运动，都会的到如图的轨迹。B不符合题意。
CD．带负电的粒子在电场中运动时，存在电势能与动能之间的互化，由题意和图可知，在b点时的电势能最大，在c点的电势能最小，可判断在c点的动能最大，在b点的动能最小。C不符合题意，D符合题意。
故答案为：D
【分析】粒子的运动轨迹为曲线，受到的电场力指向圆弧的内部，结合受力方向求解电荷的电性；电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小，相应的动能就会增加，电场力做负功，电势能增加，电荷的动能减小。
5．【答案】C
【知识点】带电粒子在电场中的偏转；速度选择器
【解析】【解答】A．由图可知，粒子在磁分析器内向左偏转，受到的洛伦兹力的方向向左，由左手定则可知，该粒子带正电；粒子在速度选择器内向右运动，根据左手定则可知，粒子受到的洛伦兹力的方向向上；由于粒子匀速穿过速度选择器，所以粒子受到的电场力得方向向下，则电场的方向向下，P1的电势板比极板P2的高，A不符合题意；
B．粒子在速度选择器内受力平衡，则qE1=qvB1
可得 ，B不符合题意；
C．粒子在静电分析器内受到的电场力提供向心力，则
联立可得粒子的比荷 ，C符合题意；
D．粒子在磁分析器内做匀速圆周运动，受到的洛伦兹力提供向心力，则 ，联立可得
P、Q之间的距离为 ，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】对于该速度选择器，当流过的带电粒子受到的电场力洛伦兹力等大反向时，粒子才可以穿过，列方程求解即可；速度选择器只选择粒子的速度，与粒子的电性和带电量不做要求；粒子做圆周运动，电场力提供向心力。
6．【答案】C,D
【知识点】分子间的作用力；固体和液体；毛细现象和液体的表面张力
【解析】【解答】A．摩尔体积 ，气体分子所占空间 ，所以可以求得分子间的平均距离，A不符合题意；
B．因多晶体也具有各向同性，故晶体和非晶体一般从熔点来判断，B不符合题意；
C．当分子间距离小于r0时，随着分子间距离的增大，分子间的引力和斥力都减小，斥力减小得快，合力表现为斥力，C符合题意；
D．根据热力学定律可知，宏观自然过程自发进行是有其方向性，能量耗散就是从能量的角度反映了这种方向性，D符合题意。
故答案为：CD。
【分析】当分子间距小于平衡距离时，增大分子间距，分子力减小；当分子间距大于平衡距离时，增大分子间距，分子力先增加后减小；当分子间距增大时， 引力和斥力都会减小，只是两种力减小的快慢不同；固体分为晶体和非晶体，晶体具有熔点，非晶体没有熔点，晶体分为单晶体和多晶体，都具有熔点，但是单晶体各向异性，多晶体各向同性，非晶体没有熔点，各向同性。
7．【答案】B,D
【知识点】楞次定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】A．线圈在有界磁场中将产生正弦半波脉动电流，A不符合题意；
B．电动势最大值E=nBSω=80V，B符合题意；
C．线圈转动 s、转过角度 ，瞬时感应电动势为e= nBSωsin =40V，C项错误；
D．在一个周期时间内，只有半个周期产生感应电动势，根据有效值的定义有 ，可得电动势有效值U= =40V，D符合题意；
故答案为：BD
【分析】闭合电路中的磁通量发生改变，回路中就会产生感应电流，利用楞次定律判断电流的流向，利用法拉第电磁感应定律求解电压的大小。
8．【答案】A,D
【知识点】横波的图象；波长、波速与频率的关系
【解析】【解答】A．图示时刻平衡位置x=3m处的质点正在向上振动，根据波动规律可知，实线波沿x轴正方向传播，则虚线波沿x轴负方向传播，A符合题意；
B．介质决定波速，两列波传播速度大小相同，由图可知，实线波的波长λ1=6m，虚线波的波长λ2=9m，由v=λf可知，实线波和虚线波的频率之比为f1：f2=λ2：λ1=3：2
由于f1不等于f2，故两列波在相遇区域不会发生稳定的干涉现象，B不符合题意；
C．实线波的频率为2.50Hz，波长λ1=6m，则波速
C不符合题意；
D．实线波波峰传到平衡位置x＝1.875m处的质点所用时间为
虚线波波峰传到平衡位置x＝1.875m处的质点所用时间为
说明从图示时刻起再过0.025s，平衡位置x＝1.875m处的质点处于波峰位置，由波的叠加可知，平衡位置x＝1.875m处的质点将位于y＝30cm，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】通过图像读出波的波长，结合波的频率求解波的周期，进而求解两列波的波速，再结合选项分析求解即可。
9．【答案】（1）B；C
（2）BCD；9.75
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】（1）因为在实验中比较的是mgh、 ，的大小关系，故m可约去，不需要测量重锤的质量，对减小实验误差没有影响，A不符合题意．为了减小纸带与限位孔之间的摩擦图甲中两限位孔必须在同一竖直线，这样可以减小纸带与限位孔的摩擦，从而减小实验误差，B符合题意．实验供选择的重物应该相对质量较大、体积较小的物体，这样能减少摩擦阻力的影响，从而减小实验误差，C符合题意．释放重物前，为更有效的利用纸带，重物离打点计时器下端近些，D不符合题意，故答案为：BC．（2）当知道 OA、OB和OG的长度时，无法算出任何一点的速度，A不符合题意；当知道OE、DE和EF的长度时，利用DE和EF的长度可以求出E点的速度，从求出O到E点的动能变化量，知道OE的长度，可以求出O到E重力势能的变化量，可以验证机械能守恒，B符合题意；当知道BD、BF和EG的长度时，由BF和EG的长度，可以得到D点和F点的速度，从而求出D点到F点的动能变化量；由BD、BF的长度相减可以得到DF的长度，知道DF的长度，可以求出D点到F点重力势能的变化量，即可验证机械能守恒，C项符合题意；当知道AC、BF和EG的长度时，可以分别求出B点和F点的速度，从而求B到F点的动能变化量，知道BF的长度，可以求出B到F点重力势能的变化量，可以验证机械能守恒，D符合题意；故答案为：BCD．（3）根据 ，解得 ．
【分析】根据实验原理，结合实验中的注意事项后分析解答；依据这段时间内的平均速度等于中时刻瞬时速度，从而确定动能的变化，再依据重力势能表达式，进而确定其的变化，即可验证，根据 求出重力加速度．
10．【答案】（1）R2
（2）3.0；2.1
（3）；相等
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】（1）电流表A2与R2串联，可改装为量程为 的电压表，故答案为：R2即可；（2）由图可知电流表A2的读数对应的电压值即为电源的电动势，则E=3.0V；内阻 ；（3）由题意可知： ， ；联立解得 ；由以上分析可知，若考虑电流表A1内阻的影响，则表达式列成： ， ，最后求得的Rx表达式不变，则用该方法测得的阻值与其真实值相比相等。
【分析】（1）利用电表的改装可以求出定值电阻的大小；
（2）利用图像斜率和截距可以求出电动势和内阻的大小；
（3）利用欧姆定律可以求出待测电阻的表达式；由于考虑电表内阻所以该方法测量值等于真实值。
11．【答案】（1）解：两球恰能到达圆周最高点时，重力提供向心力，
由牛顿第二定律得：（m+M）g=（m+M） ，
从碰撞后到最高点过程，由动能定理得：﹣（M+m）g 2L= （M+m）v2﹣ （M+m）v共2，
解得，两球碰撞后的瞬时速度：v共=
（2）解：设两球碰前a球速度为va，两球碰撞过程动量守恒，
以向右为正方向，由动量守恒定律得：Mva=（M+m）v共，
解得：va= ，
a球从A点下滑到C点过程中，由机械能守恒定律得：Mgh= Mva2，解得：h=3.6L
【知识点】动能定理的综合应用；竖直平面的圆周运动
【解析】【分析】（1）当小球恰好经过最高点的时候，只有重力提供向心力，对小球进行受力分析，利用向心力公式求解此时的速度，字啊利用动能定理求解碰撞后的速度；
（2）两个物体组成系统动量守恒，利用动量守恒定律求解碰撞前的速度，再利用动能定理求解释放高度。
12．【答案】（1）解：开关断开时，金属棒在导轨上匀加速下滑，由牛顿第二定律有 由匀变速运动的规律有
解得
开关闭合后，金属棒在导轨上做变加速运动，最终以v2匀速，匀速时
又有
解得
（2）解：在金属棒变加速运动阶段，根据动量定理可得
其中
联立上式可得
【知识点】电磁感应中的电路类问题；电磁感应中的动力学问题
【解析】【分析】（1）利用牛顿第二定律结合速度公式和平衡方程可以求出夹角的正弦值和磁感应强度的大小；
（2）利用动量定理结合电流的定义式可以求出电量的大小。
13．【答案】（1）解：粒子在电场中做类平抛运动，则有
，
，
解得 ，
进入磁场时的速度
速度与x轴夹角的正切值
得
（2）解：若粒子刚好不从 边界射出磁场，则有
由几何关系知
解得
故要使粒子不从 边界射出磁场，应满足磁感应强度
（3）解：粒子相邻两次从电场进入磁场时，沿x轴前进的距离
其中初始位置为 ，由 得
又因为粒子不能射出边界
所以
即
所以有
粒子通过P点，回旋次数
则
即
n为整数，只能取 、 和 ， 时
时
时
【知识点】带电粒子在电场中的偏转；带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【分析】（1）粒子在水平方向沿匀速直线运动，在竖直方向上受电场力的方向而做加速运动，根据水平位移和竖直的大小，利用牛顿第二定律和匀变速直线运动公式求解即可；
（2）带电粒子在磁场中受到洛伦兹力，在洛伦兹力的作用下粒子做圆周运动，根据磁场方向、利用几何关系求解轨道半径，再结合向心力公式求解磁感应强度；
（3）结合粒子的末位置绘制出粒子的运动轨迹，结合粒子运动的轨道半径列方程求解磁感应强度即可。