【2019-2020】北京市海淀區(qū)高三物理下學(xué)期期中練習(xí)一模試題

/1616．2017年11月5日19時45分，中國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征三號乙運(yùn)載火箭，以“一箭雙星”方式成功發(fā)射第二十四、二十五顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BeiDouNavigationSatelliteSystem,BDS)是中國自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)空間段由35顆衛(wèi)星組成，其中5顆是地球同步衛(wèi)星。關(guān)于同步衛(wèi)星繞地球運(yùn)動的相關(guān)物理量,下列說法正確的是角速度等于地球自轉(zhuǎn)的角速度向心加速度大于地球表面的重力加速度線速度大于第一宇宙速度運(yùn)行周期一定大于月球繞地球運(yùn)動的周期17．用圖2甲所示的電路研究光電效應(yīng)中電子發(fā)射的情況與照射光的強(qiáng)弱、光的顏色(頻率)等物理量間的關(guān)系。電流計(jì)G測得的光電流I隨光電管兩端電壓U的變化如圖2乙所示，貝U通過電流計(jì)G的電流方向由d到c電壓U增大，光電流I一定增大用同頻率的光照射K極，光電子的最大初動能與光的強(qiáng)弱無關(guān)光電管兩端電壓U為零時一定不發(fā)生光電效應(yīng)電容器充電后就儲存了能量，某同學(xué)研究電容器儲存的能量E與電容器的電容C、電荷量Q及電容器兩極間電壓U之間的關(guān)系。他從等效的思想出發(fā)，認(rèn)為電容器儲存的能量等于把電荷從一個極板搬運(yùn)到另一個極板過程中克服電場力所做的功。為此他做出電容器兩極間的電壓u隨電荷量q變化的圖像（圖3所示）。按照他的想法，下列說法正確的是u-q圖線的斜率越大，電容C越大搬運(yùn)△q的電量，克服電場力所做的功近似等于△q上方小矩形的面積對同一電容器，電容器儲存的能量E與兩極間電壓U成正比若電容器電荷量為Q時儲存的能量為E,則電容器電荷量為Q/2時儲存的能量為E/2如圖4所示，讓光沿著半圓形玻璃磚的半徑射到百它的平直的邊上，在這個邊與空氣的界面上會發(fā)生反射和折射。逐漸增大入射角，觀察反射光線和折射光線的變化。關(guān)于該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，下列說法正確的是反射光線和折射光線都沿順時針方向轉(zhuǎn)動反射光線和折射光線轉(zhuǎn)過的角度相同在還未發(fā)生全反射過程中，反射光越來越強(qiáng)最終反射光完全消失20．常用的溫差發(fā)電裝置的主要結(jié)構(gòu)是半導(dǎo)體熱電偶。如圖5所示，熱電偶由N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體串聯(lián)而成，N型半導(dǎo)體的載流子（形成電流的自由電荷）是電子，P型半導(dǎo)體的載流子是空穴，空穴帶正電且電荷量等于元電荷e。若兩種半導(dǎo)體相連一端和高溫?zé)嵩唇佑|，而另一端A、B與低溫?zé)嵩唇佑|，兩種半導(dǎo)體中的載流子都會從高溫端向低溫端擴(kuò)散，最終在A、B兩端形成穩(wěn)定的電勢差，且電勢差的大小與高溫?zé)嵩?、低溫?zé)嵩撮g的溫度差有確定的函數(shù)關(guān)系。下列說法正確的是B端是溫差發(fā)電裝置的正極熱電偶內(nèi)部非靜電力方向和載流子擴(kuò)散方向相反溫差發(fā)電裝置供電時不需要消耗能量可以利用熱電偶設(shè)計(jì)一種測量高溫?zé)嵩礈囟鹊膫鞲衅?/p>

21．（18分）（1）某同學(xué)用圖6所示的“碰撞實(shí)驗(yàn)裝置”研究直徑相同的兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關(guān)系。在實(shí)驗(yàn)中小球速度不易測量，可通過僅測量解決這一問題。小球做平拋運(yùn)動的時間小球做平拋運(yùn)動的水平距離小球做平拋運(yùn)動的初始高度小球釋放時的高度圖6中PQ是斜槽，QR為水平槽，R為水平槽末端。利用鉛垂線在記錄紙上確定R的投影點(diǎn)0。實(shí)驗(yàn)時先使A球從斜槽上G處由靜止開始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡；此后，再把B球放在R處，將A球再從G處由靜止釋放，與B球碰撞后在記錄紙上分別留下A、B兩球落點(diǎn)痕跡。由測量可知，碰撞前A球做平拋運(yùn)動的水平距離為X0；碰撞后，A、B兩球做平拋運(yùn)動的水平距離分別為xl、x2。用天平稱量A、B兩球的質(zhì)量分別為mA、mB。若兩球相碰前后的動量守恒，其表達(dá)式可表示為（用題目給出的物理量符號表示）。（2）在“測定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，金屬絲的阻值約為5，某同學(xué)先用刻度尺測量金屬絲的長度l=50.00cm,用螺旋測微器測量金屬絲直徑時刻度位置如圖7所示，再用伏安法測出金屬絲的電阻，然后根據(jù)電阻定律計(jì)算出該金屬材料的電阻率。①該電阻絲直徑的測量值d=mm；①該電阻絲直徑的測量值d=mm；②實(shí)驗(yàn)中能提供的器材有：A．電壓表V1B．電壓表V2（量程0?3V，內(nèi)阻約3k）（量程0A．電壓表V1B．電壓表V2（量程0?3V，內(nèi)阻約3k）（量程0?15V,內(nèi)阻約15kC．電流表A1（量程0?3A,內(nèi)阻約0.01D．電流表A2（量程0?0.6A，內(nèi)阻約0.1E．F．G．滑動變阻器R1（0?20滑動變阻器R2（0?500電源E（電動勢為3.0V）及開關(guān)和導(dǎo)線若干該同學(xué)從以上器材中選擇合適的器材連接好電路進(jìn)行測量，則電壓表應(yīng)選擇，電流表應(yīng)選擇，滑動變阻器應(yīng)選擇，（選填各器材前的字母）。要求在流過金屬絲的電流相同情況下，電源消耗功率最小，并能較準(zhǔn)確地測出電阻絲的阻值，實(shí)驗(yàn)電路應(yīng)選用圖。該同學(xué)建立U-I坐標(biāo)系，如圖9所示，圖中已標(biāo)出了與測量數(shù)據(jù)對應(yīng)的五個坐標(biāo)點(diǎn)，還有一次測量的電壓表和電流表示數(shù)如圖10所示，請根據(jù)測量數(shù)據(jù)將坐標(biāo)點(diǎn)補(bǔ)全，并描繪出U-I圖線。由圖線數(shù)據(jù)可計(jì)算出金屬絲的電阻為Q（保留兩位有效數(shù)字）。設(shè)被測金屬絲電阻為R,則該金屬材料電阻率的表達(dá)式是（用題目給出的物理量符號表示）。實(shí)驗(yàn)中使用的電流表內(nèi)阻為RA,電壓表內(nèi)阻為RV,若考慮電流表和電壓表內(nèi)阻的影響，圖9U-I圖像中圖線斜率k與該金屬材料的電阻率p的關(guān)系是k=（用題目給出的物理量符號表示）。22（16分）．某游樂園的大型“跳樓機(jī)”游戲,以驚險刺激深受年輕人的歡迎。某次游戲中，質(zhì)量m=50kg的小明同學(xué)坐在載人平臺上，并系好安全帶、鎖好安全桿。游戲的過程簡化為巨型升降機(jī)將平臺拉升100m高度，然后由靜止開始下落，在忽略空氣和臺架對平臺阻力的情況下，該運(yùn)動可近似看作自由落體運(yùn)動。下落hl=80m時，制動系統(tǒng)

啟動，使平臺均勻減速，再下落h2=20m時剛好停止運(yùn)動。取g=10m/s2，求:（1）下落的過程中小明運(yùn)動速度的最大值vm；（2）當(dāng)平臺落到離地面15m高的位置時，小明對跳樓機(jī)作用力F的大??；（3）在全部下落過程中，跳樓機(jī)對小明做的功W。23.在某項(xiàng)科研實(shí)驗(yàn)中，需要將電離后得到的氫離子（質(zhì)量為m、電量為+e）和氦離子（質(zhì)量為4m、電量為+2e）的混合粒子進(jìn)行分離。小李同學(xué)嘗試設(shè)計(jì)了如圖12甲所示的方案:首先他設(shè)計(jì)了一個加速離子的裝置，讓從離子發(fā)生器逸出的離子經(jīng)過P、Q兩平行板間的電場加速獲得一定的速度，通過極板上的小孔S后進(jìn)入Q板右側(cè)的勻強(qiáng)磁場中，經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)到達(dá)磁場邊界的不同位置，被離子接收器D接收從而實(shí)現(xiàn)分離。P、Q間的電壓為U，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面向里，裝置放置在真空環(huán)境中，不計(jì)離子之間的相互作用力及所受的重力，且離子進(jìn)入加速裝置時的速度可忽略不計(jì)。求:11（1）氫離子進(jìn)入磁場時的速度大??；（2）氫、氦離子在磁場中運(yùn)動的半徑之比，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果說明該方案是否能將兩種離子分離；（3）小王同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖乙所示的另一方案：在Q板右側(cè)空間中將磁場更換為勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)大小為E,離子垂直進(jìn)入電場。請你論證該方案能否將兩種離子分離。24．（20分）物體中的原子總是在不停地做熱運(yùn)動，原子熱運(yùn)動越激烈，物體溫度越高；反之，溫度就越低。所以，只要降低原子運(yùn)動速度，就能降低物體溫度?！凹す庵吕洹钡脑砭褪抢么罅抗庾幼璧K原子運(yùn)動，使其減速，從而降低了物體溫度。使原子減速的物理過程可以簡化為如下情況：如圖13所示，某原子的動量大小為P0。將一束激光（即大量具有相同動量的光子流）沿與原子運(yùn)動的相反方向照射原子，原子每吸收一個動量大小為pl的光（1）若動量大小為p0的原子在吸收一個光子后，又向自身運(yùn)動方向發(fā)射一個光子，求原子發(fā)射光子后動量p的大小；（2）從長時間來看，該原子不斷吸收和發(fā)射光子，且向各個方向發(fā)射光子的概率相同，原子吸收光子的平均時間間隔為t0。求動量大小為p0的原子在減速到零的過程中，原子與光子發(fā)生“吸收—發(fā)射”這一相互作用所需要的次數(shù)n和原子受到的平均作用力f的大?。唬?）根據(jù)量子理論，原子只能在吸收或發(fā)射特定頻率的光子時，發(fā)生能級躍遷并同時伴隨動量的變化。此外，運(yùn)動的原子在吸收光子過程中會受到類似機(jī)械波的多普勒效應(yīng)的影響，即光源與觀察者相對靠近時，觀察者接收到的光頻率會增大，而相對遠(yuǎn)離時則減小，這一頻率的“偏移量”會隨著兩者相對速度的變化而變化。為使該原子能夠吸收相向運(yùn)動的激光光子，請定性判斷激光光子的頻率v和原子發(fā)生躍遷時的能量變化厶E與h的比值之間應(yīng)有怎樣的大小關(guān)系；若某種氣態(tài)物質(zhì)中含有大量做熱運(yùn)動的原子，為使該物質(zhì)能夠持續(xù)降溫，可同時使用6個頻率可調(diào)的激光光源，從相互垂直的3個維度、6個方向上向該種物質(zhì)照射激光。請你運(yùn)用所知所學(xué)，簡要論述這樣做的合理性與可行性。

參考答案及評分標(biāo)準(zhǔn)13.B14.C15.B16.A17.C18.B19.C20.D（每小題6分）（18分）①B2分,②mAx0二mAxl+mBx22分(2)①0.233(0.231-②A，D(2)①0.233(0.231-②A，D，E，?、垩a(bǔ)坐標(biāo)點(diǎn)……5.2(5.1~5.5)4分（每個1分）1分，畫圖線1分，④k4分_若在②中選“甲或丙”，此問答案為RA+同樣得分。（16分）有vm=40m/s2分2有vm=40m/s2分2）減速下落過程中加速度大小2分2分(1)由2分a2=40m/s2根據(jù)牛頓第二定律F-mg二ma22分F=2500N…………分2根據(jù)牛頓第三定律，小明對系統(tǒng)作用力的大小F為1分2500N1分（3）方法1：加速下落段，小明處于完全失重狀態(tài)，系統(tǒng)對小明的作用力為J-1零。（通過推導(dǎo)計(jì)算得出作用力為零，同樣得分）對小明W1=01分在減速階段，系統(tǒng)對小明做功W2=-FNh2=-5104J2分工WFN=W1+W2=-5104J…………分2（沒負(fù)號，扣1分）口方法2：對下落全過程使用動能定理mg（h1+h2）+WFN=0-3分WFN=-mg（h1+h2）=-5104J………………2分（沒負(fù)號，扣1分）

(18分)解：(1)粒子在電場中加速，由動能定理有解得：2分(2)電荷量為q、質(zhì)量為解得：2分(2)電荷量為q、質(zhì)量為m的正離子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動時，解得：2分解得：2分洛倫茲力提供向心力，則：2分氫、氦離子在磁場中運(yùn)動的半徑之比為rl:r2=l:分工由上可見，粒子在磁場中運(yùn)動的半徑與粒子的比荷有關(guān)，它們到達(dá)離子接收器的位置不同，可以分開。1達(dá)離子接收器的位置不同，可以分開。1分電荷量為q、質(zhì)量為m的正離子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場中后，在入射方向上做勻速直線運(yùn)動，當(dāng)在水平方向上運(yùn)動位移為x時，其運(yùn)動時間粒子在電場方向做勻加速運(yùn)動，沿電場方向的偏轉(zhuǎn)位移為：粒子在電場方向做勻加速運(yùn)動，沿電場方向的偏轉(zhuǎn)位移為：由（1）（3）（4）（5）聯(lián)立解得：3分||由此可見，該兩種離子在電場運(yùn)動過程中，側(cè)向位移y與離子的比荷無關(guān)，即離子在電場中運(yùn)動的軌跡相同，所以該方案不能將兩種正離子分離。2分24（20分）1）原子吸收和放出一個光子，由動量守恒定律有：…………3分原子放出光子后的動量為：……2分（2）由于原子向各個方向均勻地發(fā)射光子，所以放出的所有光子總動量為零。設(shè)原子經(jīng)n次相互作用后速度變?yōu)榱悖?分I列—分1可得：2分|說明：若由f（n-l）t0二p0解得不扣分。（3）a.靜止的原子吸收光子發(fā)生躍遷，躍遷頻率應(yīng)為，考慮多普勒效應(yīng)，由于光子與原子相向運(yùn)動，原子接收到的光子頻率會增大。所以為使原子能夠發(fā)生躍遷，照射原子的激光光子頻□b.①對于大量沿任意方向運(yùn)動的原子，速度矢量均可在同一個三維坐標(biāo)系中完全分解到