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2013北京市丰台区高三第二次模拟理综物理试题及答案


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丰台区 2013 年高三年级第二学期统一练习 (二模)物理部分
13.下列说法正确的是( )

A.扩散现象说明分子间存在斥力 B.布朗运动是液体分子的无规则运动 C.一定质量的 0oC 的冰融化成 0oC 的水,其内能没有变化 D.一定质量理想气体对外做功,内能不一定减少,但密度一定减小

14.如图所示,电路中所有元件完好,光照射到光电管上,灵敏电流计中没有电流通过,某同 学分析可能的原因有①入射光太弱;②入射光波长太长③光照时间太短④电源正负极接反。下列 选项中,均有可能的是( A.①③ B.②④ C.①② D.③④ 电源 G )

15. 裂变反应是目前核能利用中常用的反应。以原子核

235 92

U 为燃料的反应堆中,当

235 92

U 俘获

一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种形式,其中一种可表示为
235 92

U+

1 0

n ?

139 54

X+

94 38

Sr + 3 0 n )

1

则下则叙述中正确的是(

A.X 原子核中含有 85 个中子 B.X 原子核中含有 139 个质子 C.裂变时释放能量,根据 ? E ? ? m c ,所以裂变后核子总质量增加
2

D.裂变时释放能量,出现质量亏损,所以裂变后核子中总质量数减少 16. 利用传感器和计算机可以研究快速变化的力的大小,实验时让质量为 M 的某消防员从一 平台上自由下落,落地过程中先双脚触地,接着他用双腿弯曲的方法缓冲,使自身重心又下降了 段距离,最后停止,用这种方法获得消防员受到地面冲击力随时间变化的图线如图所示。根据图 线所提供的信息,以下判断正确的是( A.t1 时刻消防员的速度最大 B.t2 时刻消防员的速度最大 C.t3 时刻消防员的速度最大 D.t4 时刻消防员的速度最大 )

F/N Fm Mg

t1
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t2 t3 t4

t/s

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17. 某卫星的发射过程如图所示,先将卫星从地面发射并从 A 点进入椭圆轨道 I 运行,然后在 B 点通过改变卫星的速度,让卫星进入预定圆形轨道 II 上运行。则下列说法正确的是( A.该卫星的发射速度一定要大于第二宇宙速度 11.2Km/s B.该卫星沿椭圆轨道 I 从 A 点运动到 B 点过程中,速度减小,机 械能也减小 C.该卫星在轨道 I 上运动行的周期大于在轨道 II 上运行的周期 D.测量出该卫星在轨道 II 上运行的线速度和周期,即可计算地球 的质量 A II I B
地球

)

16. 如图,一理想变压器原线圈接入一交流电源,副线圈电路中 R1、R2、R3 和 R4 均为固定电
A3 V2 阻。开关 S 是闭合的, 和V1 为理想电压表,读数分别为 U1 和 U2; 、 A1 和A2 为理想电流表,

读数分别为 I1、I2 和 I3。U1 数值不变,现断开 S,下列推断中正确的是( A.U2 变小、I3 变大 B.U2 不变、I3 变小 C.I1 变小、I2 变小 D.I1 变大、I2 变大 A1

) A2

R1
V2

a R4
A3

~

V1

R2

R3

S b

19. 如图是质谱仪的工作原理示意图。粒子源(在加速电场上方,未画出)产生的带电粒子 被加速电场加速后,进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别 为 B 和 E。平板 S 上有可让粒子通过的狭缝 P 和记录粒子位置的胶片 A1A2。平板 S 下方有强度为 B0 的匀强磁场。下列表述正确的是( C )

A.速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里 B.能通过狭缝 P 的带电粒子的速率等于
B E

C.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝 P,粒子的比荷(

q m

)越大

D.粒子所带电荷量相同时,打在胶片上的位置越靠近狭缝 P,表明其质量越大 20. 设电子质量为 m,电荷为 e,以角速度绕带正电的质子作圆周运动。当加上磁场方向与电 子轨道平面垂直、磁感应强度为 B 的磁场时,设电子轨道半径不变,而角速度发生变化。你可能 不会求角速度的变化 ? ? ,但仍可运用物理学中常用的方法,在下列选项中,判断 ? ? 的值可近 似等于( A. ? )
mB 2e

B. ?

eB 2m

C. ?

m eB 2

D. ?

B 2me

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21.(18 分) (1)在“验证力的平行四边形定则”的实验中,某同学经历了以下实验步骤: A. 用铅笔和直尺在白纸上从 O 点沿着两细绳方向画直线,按一定标度作出两个力 F1 和 F2 的图示,根据平行四边形定则作图求出合力 F; B. 只用一个测力计, 通过细绳把橡皮筋与细绳的连接点拉到 同样的位置 O; C. 用铅笔记下 O 点的位置和两条细绳的方向,读出两个弹 簧秤的示数; D.在水平放置的木板上,垫一张白纸并用图钉固定,把橡 皮筋的一端固定在板上 A 点, 用两条细绳连接在橡皮筋的另一端, 通过细绳同时用两个测力计互成角度地拉橡皮筋,使橡皮筋与细 绳的连接点到达某一位置 O; E.记下测力计的读数和细绳方向,按同一标度作出这个力的图示 F/,比较这个实测合力和按 平行四边形定则求出的合力 F,看它们的大小和方向是否相等; F.改变两测力计拉力的大小和方向,多次重复实验,根据实验得出结论。 ①将以上实验步骤按正确顺序排列,应为 (填选项前的字母)。 O A

②在物理学中跟力一样,运算时遵守平行四边形定则的物理量还有 (至少写出三个,要求写名称) 。 (2)图 1 是利用两个电流表 A1(微安表)和 A2(毫安表)测量干电池电动势 E 和内阻 r 的 电路原理图。图中 S 为开关。R 为滑动变阻器,固定电阻 Rl 和 A1 内阻之和为 l0000Ω(比 r 和滑动 变阻器的总电阻都大得多),A2 为理想电流表。

E R1 a R c

r

S

E,r + S

A1 b A2

R1

A

A1

图1

R A

A2

图2

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①按电路原理图在图 2 虚线框内各实物图之间画出连线。 ②在闭合开关 S 前,将滑动变阻器的滑动端 c 移动至_____(填“a 端”“中央”或“b 端”。 、 ) ③闭合开关 S, 移动滑动变阻器的滑动端 c 至某一位置, 读出电流表 A1 和 A2 的示数 I1 和 I2。 多次改变滑动端 c 的位置,得到的数据为 I1(mA) 0.120 I2(mA) 480 0.125 400 0.130 320 0.135 232 0.140 140 0.145 68

在图 3 所示的坐标纸上以 I1 为纵坐标、I2 为横坐标画出所对应的 I1-- I2 曲线。
160 150 140 130 120 I2/mA 110 0 100 200 300 400 500 图3 I1/μA

④利用所得曲线求得电源的电动势 E=_____V,内阻 r =_____Ω 。 ⑤该电路中电源输出的短路电流 Im=_____A。

22. (16 分) 如图所示,处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距了 1 m,导轨平面 与水平面成 θ = 37°角,下端连接阻值为 R=2Ω 的电阻。磁场方向垂直导轨平面向上,磁感应强度 为 0.4T。质量为 0.2kg、电阻不计的金属棒放在两导轨上,棒与导轨垂直并保持良好接触,它们之 间的动摩擦因数为 0.25。金属棒沿导轨由静止开始下滑。 (g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8) (1) 判断金属棒下滑过程中产生的感应电流方向; (2) 求金属棒下滑速度达到 5m/s 时的加速度大小; (3) 当金属棒下滑速度达到稳定时,求电阻 R 消耗的功率。

B

23. (18 分)
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有一个竖直固定在地面的透气圆筒,筒中有一劲度为 k 的轻弹簧,其下端固定,上端连接一 质量为 m 的薄滑块,圆筒内壁涂有一层新型智能材料——ER 流体,它对滑块的阻力可调。起初, 滑块静止,ER 流体对其阻力为 0,弹簧的长度为 L。现有一质量也为 m 的物体从距地面 2L 处自由 落下,与滑块碰撞后粘在一起向下运动。为保证滑块做匀减速运动,且下移距离为 为 0,ER 流体对滑块的阻力须随滑块下移而变。试求(忽略空气阻力) : (1)下落物体与滑块碰撞过程中系统损失的机械能; (2)滑块下移距离 d 时 ER 流体对滑块阻力的大小。 (3)已知弹簧的弹性势能的表达式为 E P ?
1 2
2mg k

2mg k

时速度减

(式中 k 为弹簧劲度 k x 错误!未找到引用源。
2

系数,x 为弹簧的伸长或压缩量) ,试求:两物体碰撞后粘在一起向下运动 用源。距离,速度减为零的过程中,ER 流体对滑块的阻力所做的功。

错误!未找到引

m

m

2L

L

24. (20 分) 如图所示,一个光滑、绝缘水平高台的右面空间中存在范围足够大且水平向左的匀强电场,
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高台边缘静置一个带电量为+q、质量为 m 的小球 B,另有一个绝缘不带电的小球 A(大小与小球 B 相同,质量大于 m)以初速度 v0 向 B 运动,A 与 B 发生弹性碰撞后水平进入电场,发生再次碰 撞后落到水平地面。已知匀强电场的电场场强为 E= 程中电荷不发生转移) (1)如果小球 A 的质量为 3 m,求: ①小球 A、B 发生弹性碰撞(首次碰撞)后各自的速度; ②小球 A、B 再次碰撞前运动过程中相距的最大距离; ③B 小球在电场中与 A 小球再次碰撞前具有的动能; (2)如果保持 B 的质量不变,改变 A 的质量,其它条件不变,A、B 小球再次碰撞前运动过 程中相距的最大距离及再次碰撞发生的高度是否发生变化?试证明你的结论。
2mg q

,重力加速度为 g。 (小球 A、B 碰撞过

A v0

B

E

丰台区 2013 年高三年级第二学期统一练习(二)
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理科综合 (物理)(参考答案) 13 D 14 B 15 A 16 B 17 D 18 C 19 C 20 B

21(1) ① DCABEF (3 分,只要一个步骤顺序错误不得分) ②位移、速度、加速度、电场强度等 (3 分,写对一个得 1 分,不得有标量) 21(2) ①如图 (2 分,错一条线不得分) ②b 端 (2 分)
160 150

E,r + S

R1

A

A1

R A

A2

I1/μA

图2

③如图 (2 分,必须有描点,不描点 不得分) ④1.49(1.48~1.50) 分) (2 0.60(0.55~0.65) 分) (2 ⑤2.4(2.3~2.7) 分) (2

140 130 120 I2/mA 110 0 100 200 300 400 500 图3

(提示:把 R1 和 A1 整体等效为一个电压表,测量路端电压) 22. (16 分) (1) 由右手定则判断金属棒中的感应电流方向为由a到b (2) 金属棒下滑速度达到 5m/s 时产生的 感应电动势为 E 感应电流为
I ?

……(2分)

? B L v ? 0 .4 ? 1 ? 5 V
E R ? 2 2

= 2V

……(2 分)

A = 1A

……(1 分) N = 0.4 N ……(2 分) ……(2 分)

金属棒受到的安培力为 F

? B IL ? 0 .4 ? 1 ? 1

由牛顿第二定律得: m g s in ? 解得:a = 2m/s2

? ? m g cos ? ? F ? m a

……(1 分)

(3) 设金属棒运动达到稳定时,所受安培力为 F/,棒在沿导轨方向受力平衡
m g s in ? ? ? m g c o s ? ? F
/

……(2分)

解得: F /

?

0.8 N

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此时感应电流为 I /

?

F

/

?

0 .8 0 .4 ? 1

A = 2A
2 2

……(2 分) W = 8W ……(2 分)
? 10

BL

电路中电阻 R 消耗的电功率: P (另解:由 F /
? B L v R
2 2

? I R ? 2 ?2

,解得稳定时速度达到最大值 v m
? F v ? 0 .8 ? 1 0
/

m/s,本题克服安培

力做功功率等于电阻 R 消耗的电功率,所以 P 23. (18 分)

W=8W)

(1)设物体下落末速度为 v0,由机械能守恒定律
m gL ? 1 2 m v0
2



得 v0

?

2 gL

……(2 分)

设碰后共同速度为 v1,由动量守恒定律 2mv1=mv0 ② 得 v 1
? 1 2 2 gL

……(2 分)

碰撞过程中系统损失的机械能
?E ? 1 2 ? 2 m ? v1 ?
2

1 2

m v0 ? ?
2

1 2

m gL

……(2 分)

(2)设加速度大小为 a,有
2 a x ? v1
2



……(2 分)

(得

a ?

kL 8m



设弹簧弹力为 FN,ER 流体对滑块的阻力为 FER 受力分析如图所示
FN ? FER ? 2 m g ? 2 m a FN ? m g ? kd



……(2 分)

FN FER



……(2 分)
? mg ? kL 4 ? kd

联立③④⑤三式解得: F E R

……(2 分)

2mg

(3)从碰撞结束瞬间到最低点的过程中, 重力做功为: W G
? 2mg ? 2mg k ? 4m g k
2 2

⑥ ……(1 分)

弹性势能的变化为:
?EP ? 1 2 k( mg k ? 2mg k ) ?
2

1 2

k(

mg k

) ?
2

4m g k

2

2

⑦……(1 分)

所以重力做功恰等于弹性势能的增加,所以 ER 流体做功等于动能变化

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W ER ? 0 ?

1 2

? 2 m ? v1 ? ?
2

1 2

m gL

⑧ ……(2 分)
1 2
mg k )
2

(另解: 2 m g 弹力做功 W 弹

?

2mg k

?WF
mg k ?

ER

? W弹 ? 0 ?
) ?
2

2mv

2

?

1 2

k(

2mg k

1 2

k(

联立上面两式解得: W F

? ?
ER

1 2

m gL

24. (20 分) 解析: (1)①A 与 B 发生弹性碰撞
3 m v 0 ? 3 m v1 ? m v 2


2

……(1 分) ……(1 分)

1 2

? 3m v0 ?
2

1 2

? 3 m v1 ?

1 2

m v2

2



联立①②解得
v2 ? 3 2 v0

, v1

?

1 2

v0

……(2 分)

②A 球不带电,所以出平台后做平抛运动,在竖直方向做自由落体,水平为匀速 运动; B 球在竖直方向做自由落体运动,在水平方向做类竖直上抛运动(假定向右为 上) ,所以两球在竖直方向运动情况相同,始终保持在同一高度。
x A ? v1t


1 2 a xt
2

……(1 分) ④ ……(1 分)
2mg q ? 2g

x B ? v2t ?

B 球在水平方向上的加速度为

a Bx ?

Eq m

?

q m



……(1 分)

所以:在飞行过程中 A 与 B 的距离为
? x ? x B ? x A ? ( v 2 ? v1 ) t ? g t
2

? v0t ? g t

2

……(2 分)

?x ? ?(

gt ? 2
v0 2g

v0 g

) ?
2

v0

2

4g

所以当 t1

?

时, ? x 有最大值为

v0

2

……(2 分)

4g
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(另解:当小球 B 水平分速度减小到

1 2
3

v0

时,二者相距最远,有
1 2

1 2

v0 ? v B ? a Bxt

解得 t1

?

v0 2g

,此时相距 ? x

? xB ? xA ?

2

v0 ? 2

v0 t1 ?

1 2

v 0 t1 ?

v0

2



4g

③再次发生碰撞时有 x A

? xB



……(1 分)
? v0 g

联立③④⑤⑥解得发生再次碰撞的时间 t 2
1 2 v0
2

, xA

?

v0

2

2g

……(1 分)

再次碰撞点离平台的高度 h 由动能定理 m g h ? 解得 E B
? 5 8 m v0
2

?

g t2 ?
2

⑦……(1 分)

2g

EqxA ? E B ?

1 2

m v2

2

⑧ …… (1 分)

……(1 分)

(2)如果保持 B 的质量不变,改变 A 的质量, A 与 B 发生弹性碰撞
m 1 v 0 ? m 1 v1 ? m 2 v 2


1 2 m 2v2
2

1 2

m 1v 0 ?
2

1 2

m 1 v1 ?
2



联立⑨⑩解得
v 2 ? v 1 ? v 0 (与

A、B 小球质量无关)

……(2 分)
? v0t
/ 1

所以在飞行过程中 A 与 B 的距离为 ? x 仍有当 t / 1
? v0 2g

? gt

/2 1

时, ? x 有最大值为

v0

2

,A、B 小球再次碰撞前运动过程中相距的

4g

最大距离不发生改变。……(1 分) 同 理 发 生再次碰撞的时间始 终为 t 2 /
1 2 v0
2

?

v0 g

,所以再次碰撞点离平台的高度为

h ?

g t2 ?
2

,不发生改变,即再次碰撞发生一个固定高度。……(1 分)

2g

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