北京西城高三一模物理及参考答案4.docx
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北京西城高三一模物理及参考答案4
2018年西城区高三统一测试
理科综合--物理部分
13．关于两个分子之间的相互作用力，下列判断正确的是
A．两分子处于平衡位置时，分子间没有引力和斥力
B．两分子处于平衡位置时，分子间的引力和斥力大小相等
C．两分子间距离减小时，分子间的引力增大斥力减小
D．两分子间距离增大时，分子间的引力减小斥力增大
14．下列核反应方程中，属于β衰变的是
A．
B．
C．
D．
15．如图所示为某一单摆的振动图像，下列说法正确的是
A．单摆的振幅为2cm
B．单摆的周期为2s
C．t=1s时摆球所受的回复力最大
D．t=2s时摆球的速度为0
16．α粒子和质子在同一点由静止出发，经过相同的加速电场后，进入同一匀强磁场中做匀速圆周运动。
已知α粒子和质子的质量之比mα∶mH=4∶1，电荷量之比qα∶qH=2∶1。
则它们在磁场中做圆周运动的周期之比Tα∶TH为
A．1∶4B．4∶1C．2∶1D．1∶2
17．2016年9月15日，我国发射了空间实验室“天宫二号”。
它的初始轨道为椭圆轨道，近地点M和远地点N的高度分别为200km和350km，如图所示。
关于“天宫二号”在该椭圆轨道上的运行，下列说法正确的是
A．在M点的速度小于在N点的速度
B．在M点的加速度大于在N点的加速度
C．在M点的机械能大于在N点的机械能
D．从M点运动到N点的过程中引力始终做正功
18．2016年9月25日，被誉为“中国天眼”的世界最大单口径射电望远镜（简称FAST）在贵州省平塘县落成启用，开始接收来自宇宙深处的电磁波。
中国天眼的存在，使得深空通讯能力延伸至太阳系外缘行星，对探索宇宙的起源和地外文明具有重要意义。
如果为天眼配备一部发射功率为百万瓦级（106W）的发射机，其发射的无线电波波长为126厘米。
那么该发射机每秒钟发射的光子数量的数量级约为（取真空光速c=3108m/s，普朗克常量h=1034J∙s）
A．1023B．1027C．1031D．1035
19．图1和图2是教材中演示电感器对交变电流的阻碍作用的两个电路图。
把带铁芯的线圈L与小灯泡串联起来，先把它们接到直流电源上，如图1所示，再把它们接到交流电源上，如图2所示。
取直流电源的电压与交流电压的有效值相等，观察比较两种情况下电路稳定时灯泡的亮度。
下列叙述正确的是
A．接交流时灯泡更亮些
I
A
B
发射器
反光镜2
反光镜1
探测器
分束镜
S2
S1
S1
S2
S
S1S2
B．接直流和接交流灯泡一样亮
C．线圈对直流和交流的阻碍作用相同
D．线圈对交流的阻碍作用更大
20．2017年诺贝尔物理学奖授予了三位美国科学家，以表
彰他们为发现引力波所作的贡献。
引力波被认为是时
空弯曲的一种效应，物体加速运动时会给宇宙时空带
来扰动，这种扰动会以光速向外传播能量。
如图为科
学家们探测引力波的装置示意图，发射器发出的激光
S经半透光分束镜分为相互垂直的两束S1和S2，然后
经过4km长的两臂，在两臂端点处经反射镜反射回来，
S1和S2相遇形成干涉，被探测器接收。
精确调节两
臂，使探测器在无引力波作用时，接收到的信号强度为0。
当有引力波作用时，
两臂长度将因此而发生改变，则接收到的信号强度不为0。
下列说法正确的是
A．引力波可以超光速传播
B．引力波不能传播能量
C．探测器接收到的两束波的频率相同
D．无引力波作用时两束激光到探测器的路程差为0
21．（18分）如图1所示，用半径相同的A、B两球的碰撞可以验证“动量守恒定律”。
实验时先让质量为m1的A球从斜槽上某一固定位置C由静止开始滚下，进入水平轨道后，从轨道末端水平抛出，落到位于水平地面的复写纸上，在下面的白纸上留下痕迹。
重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。
再把质量为m2的B球放在水平轨道末端，让A球仍从位置C由静止滚下，A球和B球碰撞后，分别在白纸上留下各自的落点痕迹，重复操作10次。
M、P、N为三个落点的平均位置，未放B球时，A球的落点是P点，O点是水平轨道末端在记录纸上的竖直投影点，如图2所示。
（1）在这个实验中，为了尽量减小实验误差，两个小球的质量应满足m1m2（选填“>”或“<”）；除了图中器材外，实验室还备有下列器材，完成本实验还必须使用的两种器材是。
A．秒表B．天平C．刻度尺D．打点计时器
（2）下列说法中正确的是。
A．如果小球每次从同一位置由静止释放，每次的落点一定是重合的
B．重复操作时发现小球的落点并不重合，说明实验操作中出现了错误
C．用半径尽量小的圆把10个落点圈起来，这个圆的圆心可视为小球落点的平均
位置
D．仅调节斜槽上固定位置C，它的位置越低，线段OP的长度越大
（3）在某次实验中，测量出两个小球的质量m1、m2。
记录的落点平均位置M、N几乎与OP在同一条直线上，测量出三个落点位置与O点距离OM、OP、ON的长度。
在实验误差允许范围内，若满足关系式，则可以认为两球碰撞前后在OP方向上的总动量守恒；若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足关系式。
（用测量的量表示）
（4）在OP、OM、ON这三个长度中，与实验所用小球质量无关的是，与实
验所用小球质量有关的是。
O
P
M
N
（5）某同学在做这个实验时，记录下小球三个落点的平均位置M、P、N，如图3所示。
他发现M和N偏离了OP方向。
这位同学猜想两小球碰撞前后在OP方向上依然动
量守恒，请你帮他写出验证这个猜想的办法。
图3
22．（16分）
F
O
B
B
R
A
D
C
如图所示，BCD是半径R=的竖直圆形光滑轨道，D是轨道的最高点，水平面AB与圆轨道在B点相切。
一质量为m=1kg可以看成质点的物体静止于水平面上的A点。
现用F=7N的水平恒力作用在物体上，使它在水平面上做匀加速直线运动，当物体到达B点时撤去外力F，之后物体沿BCD轨道运动，物体到达D点时的速度大小vD=4m/s。
已知物体与水平面间的动摩擦因数μ=，取重力加速度g=10m/s²。
求：
（1）在D点轨道对物体的压力大小FN；
（2）物体运动到B点时的速度大小vB；
（3）A与B之间的距离x。
23.（18分）2015年4月16日，全球首创超级电容储能式现代电车在中国宁波基地下线，如图1所示。
这种电车没有传统无轨电车的“长辫子”和空中供电网，没有尾气排放，乘客上下车的几十秒内可充满电并行驶几公里，刹车和下坡时可把部分动能转化成电能回收储存再使用。
图1
图2
图3
（1）图2所示为超级电容器充电过程简化电路图，已知充电电源的电动势为E，电路中的电阻为R。
图3是某次充电时电流随时间变化的i-t图像，其中I0、T0均为已知量。
a．类比是一种常用的研究方法，对于直线运动，我们学习了用v-t图像求位移的方法。
请你借鉴此方法，根据图3所示的i-t图像，定性说明如何求电容器充电所获得的电荷量；并求出该次充电结束时电容器所获得的电荷量Q；
b．请你说明在电容器充电的过程中，通过电阻R的电流为什么会逐渐减小；并求
出电容器的电容C。
（2）研究发现，电容器储存的能量表达式为
，其中U为电容器两端所加电压，C为电容器的电容。
设在某一次紧急停车中，在汽车速度迅速减为0的过程中，超级电容器两极间电势差由U1迅速增大到U2。
已知电车及乘客总质量为m，超级电容器的电容为C0，动能转化为电容器储存的电能的效率为η。
求电车刹车前瞬间的速度v0。
24．（20分）物理学是探索自然界最基本、最普遍规律的科学，在不同情景中发生的物理过程往往遵循着相同的规律。
请应用所学的物理知识，思考并解决以下问题。
（1）带电小球B静止在无限大的光滑绝缘水平面上，带同
种电荷的小球A从很远处以初速度v0向B球运动，
A的速度始终沿着两球的连线方向，如图1所示。
两
图1
球始终未能接触。
AB间的相互作用视为静电作用。
a.从加速度和速度的角度，说明B球在整个过程中的运动情况；
b.已知A、B两球的质量分别为m1和m2，求B球最终的速度大小vB。
（2）光滑的平行金属导轨MN、PQ固定在水平地面上，整个空间存在竖直向下的匀强磁场，两根相同的金属棒ab和cd垂直放置在导轨上，如图2所示。
开始时cd棒静止，ab棒以初速度v0沿导轨向右运动。
随后cd棒也运动起来，两棒始终未能相碰，忽略金属棒中感应电流产生的磁场。
a.已知两根金属棒的质量均为m，求cd棒最终获得的动能Ek；
b.图3是图2的俯视图。
请在图3中画出ab、cd棒在达到最终状态之前，棒内自由电子所受洛伦兹力的示意图；并从微观的角度，通过计算分析说明，在很短的时间△t内，ab棒减少的动能是否等于cd棒增加的动能。
西城区高三统一测试
物理参考答案及评分标准
13．B14．A15．C
16．C17．B18．C19．D20．C
21．（18分）【
（1）~（4）每空2分，（5）4分。
】
（1）>，BC
（2）C
（3）m1·OP＝m1·OM+m2·ON，m1·OP2＝m1·OM2+m2·ON2
（4）OP，OM和ON
（5）
N′
连接OP、OM、ON，作出M、N在OP方向上的投影点M′、N′，如图所示。
分别测量出OP、OM′、ON′的长度。
若在实验误差允许范围内，满足关系式
m1·OP＝m1·OM′＋m2·ON′，则可以认为两小球碰撞前后在OP方向上动量守恒。
22．（16分）
（1）（5分）在D点，物体受力如图1所示
FN
根据牛顿第二定律
图1
代入数据解得FN=30N
（2）（5分）物体从B到D，根据机械能守恒定律
代入数据解得
（3）（6分）物体从A到B，受力如图2所示，根据动能定理
mg
f=μmg
代入数据解得 x=4m
23．（18分）
（1）a．（6分）电容器充电所获得的电荷量等于i-t图线和横、纵轴所围的面积。
图2中每一小格的面积为
图线下约22小格，面积为S=22S0
所以电容器所获得的电量
（说明：
21、22、23格均给分）
b．（6分）电容器充电时，通过R的电流
，U为电容器两端的电压，
随着电容器上电荷量的增大，U也增大，所以电流i减小。
充电结束时，电容器两端电压等于电源的电动势，即E=U
根据电容的定义
解得电容
（2）（6分）根据能量守恒定律
解得电车刹车前瞬间的速度
24．（20分）
（1）a．（3分）B球做加速度先增大后减小的加速运动，最后匀速。
b．（5分）以A、B球为研究对象，系统所受的合外力为零
根据动量守恒定律m1v0=m1vA+m2vB
由于只有系统内的电场力做功，所以系统的动能和电势能的总和保持不变，初始状态和最后状态两球的距离都很大，可以认为系统的初、末电势能为零。
由能量守恒
m1v02=
m1vA2+
m2vB2
联立以上两式解得vB=
（2）a．（3分）以两根金属棒为研究对象，系统所受的合外力为零，最后以共同的速度v向前运动，根据动量守恒定律mv0=2mv
cd棒最终获得的动能
b．（9分）两根棒内自由电子所受洛伦兹力如图所示
方法一：
设自由电子的电荷量为e，在两棒达到最终状态之前某时刻，ab棒的速度为v1，cd棒的速度为v2，自由电子沿两根棒定向移动的速率为
，在很短的时间
内，
ab棒中自由电子受到的垂直于棒方向的洛伦兹力f2
f2对电子做负功
cd棒中自由电子受到的垂直于棒方向的洛伦兹力f2′
f2′对电子做正功
因为v1>v2，所以
+
<0，宏观上表现为安培力对两棒组成的系统做负功，
使系统总动能减小，即ab棒减少的动能大于cd棒增加的动能。
方法二：
设自由电子的电荷量为e，在两棒达到最终状态之前某时刻，自由电子沿ab棒定向移动的速率为
。
在很短的时间
内，电子在棒中定向运动，与金属离子发生碰撞，受到阻力。
设电子受到的平均阻力为
，在很短的时间
内，阻力对电子做负功
，宏观上表现为电路产生了焦耳热。
根据能量守恒定律，两棒组成的系统总动能减小，即ab棒减少的动能大于cd棒增加的动能。
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