2016年北京市朝阳区高三物理一模试卷及答案

理科综合能力测试第1页（共9页）北京市朝阳区高三年级第一次综合练习理科综合试卷（物理部分）2016．4第一部分（选择题共120分）本部分共20小题，每小题6分，共120分。在每小题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。13．下列说法正确的是A．物体的温度升高，物体内所有分子热运动的速率都增大B．物体的温度升高，物体内分子的平均动能增大C．物体吸收热量，其内能一定增加D．物体放出热量，其内能一定减少14．a、b两种单色光以相同的入射角从半圆形玻璃砖的圆心O射向空气，其光路如图所示。下列说法正确的是A．a光由玻璃射向空气发生全反射时的临界角较小B．该玻璃对a光的折射率较小C．b光的光子能量较小D．b光在该玻璃中传播的速度较大15．如图所示，倾角θ=30°的光滑斜面固定在水平面上，重为G的物块在水平向右的推力F作用下，沿斜面向上匀速运动，斜面对物块的支持力为N。下列关系正确的是A．FGB．F=GC．NGD．NG16．如图所示，通电直导线MN与矩形金属线框abcd位于同一平面内，导线中的电流方向如图所示。若导线中的电流增大，下列说法正确的是A．穿过线框的磁通量始终为零B．穿过线框的磁通量变小C．ab边感应电流的方向为b→aD．ab边受到的安培力方向向右cdNbaMFθ理科综合能力测试第2页（共9页）17．图1为一列简谐横波在t=0时刻的波形图，P是平衡位置在x=1.0m处的质点，Q是平衡位置在x=4.0m处的质点；图2为质点Q的振动图像。下列说法正确的是A．t=0时质点Q向y轴负方向运动B．从t=0时起，质点Q比质点P先到达波谷C．在0~0.1s内，该波沿x轴正方向传播了4mD．在0~0.2s内，质点Q通过的路程为8m18．万有引力定律是科学史上最伟大的定律之一，利用它我们可以进行许多分析和预测。2016年3月8日出现了“木星冲日”。当地球位于太阳和木星之间且三者几乎排成一条直线时，天文学称之为“木星冲日”。木星与地球几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳近似做匀速圆周运动，木星到太阳的距离大约是地球到太阳距离的5倍。下列说法正确的是A．木星运行的加速度比地球的大B．木星运行的周期比地球的小C．下一次的“木星冲日”时间肯定在2017年D．下一次的“木星冲日”时间肯定在2018年19．从1907年起，密立根就开始测量金属的遏止电压Uc（即图1所示的电路中电流表的读数减小为零时夹在电极K、A之间的反向电压）与入射光的频率v，由此算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射得出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。按照密立根的方法我们利用图1所示的装置进行实验，得到了某金属的Uc-v图像如图2所示。已知元电荷e＝1.60×10-19C。下列说法正确的是A．该金属的截止频率约为4.27×1014HzB．该金属的截止频率约为5.50×1014HzC．该图线的斜率为普朗克常量D．该图线的斜率为这种金属的逸出功图1图2图1图2G2理科综合能力测试第3页（共9页）20．今年是爱因斯坦发表广义相对论100周年。引力波是爱因斯坦在广义相对论中预言的，即任何物体加速运动时给宇宙时空带来的扰动，可以把它想象成水面上物体运动时产生的水波。引力波在空间传播的方式与电磁波类似，以光速传播，携带有一定能量，并有两个独立的偏振态。引力波探测是难度最大的尖端技术之一，因为只有质量非常大的天体加速运动时才会产生较容易探测的引力波。2016年2月11日，美国激光干涉引力波天文台宣布探测到了引力波，该引力波是由距离地球13亿光年之外的两个黑洞合并时产生的。探测装置受引力波影响，激光干涉条纹发生相应的变化，从而间接探测到引力波。下列说法正确的是A．引力波是横波B．引力波是电磁波C．只有质量非常大的天体加速运动时才能产生引力波D．爱因斯坦由于预言了引力波的存在而获得诺贝尔物理学奖第二部分（非选择题共180分）本部分共11小题，共180分。21．（18分）在“多用电表的使用”实验中，（1）如图1所示，为一正在测量中的多用电表表盘。如果用电阻挡“×100”测量，则读数为________Ω；如果用“直流5V”挡测量，则读数为________V。（2）甲同学利用多用电表测量电阻。他用电阻挡“×100”测量时发现指针偏转角度过小，为了得到比较准确的测量结果，请从下列选项中挑出合理的步骤，操作顺序为________（填写选项前的字母）。A．将选择开关旋转到电阻挡“×1k”的位置B．将选择开关旋转到电阻挡“×10”的位置C．将两表笔分别与被测电阻的两根引线相接完成测量D．将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮使指针指向“0Ω”图1理科综合能力测试第4页（共9页）（3）乙同学利用多用电表测量图示电路中小灯泡正常工作时的有关物理量。闭合开关，以下操作正确的是________。A．将选择开关旋转到合适的电压挡，闭合开关，利用图2的电路测量小灯泡两端的电压B．将选择开关旋转到合适的电阻挡，闭合开关，利用图2的电路测量小灯泡的电阻C．将选择开关旋转到合适的电流挡，闭合开关，利用图3的电路测量通过小灯泡的电流D．将选择开关旋转到合适的电流挡，把图3中红、黑表笔接入电路的位置互换，闭合开关，测量通过小灯泡的电流（4）丙同学利用多用电表探测图4所示黑箱时发现：用直流电压挡测量，E、G两点间和F、G两点间均有电压，E、F两点间无电压；用电阻挡测量，黑表笔接E点，红表笔接F点，阻值很小，但反接阻值很大。那么该黑箱内元件的接法可能是图5中的________。（5）丁同学将选择开关旋转到“直流500mA”挡作为电流表，设计了如图6所示的电路，已知电流表内阻RA=0.4Ω，R1=RA，R2=7RA。若将接线柱1、2接入电路时，最大可以测量的电流为________A；若将接线柱1、3接入电路时，最大可以测量的电压为________V。图2图3黑笔红笔红笔黑笔AR1R21b2b3b图6A2AEFGEFGEFGEFGEFG图4图5DCB理科综合能力测试第5页（共9页）22．（16分）如图所示，固定的长直水平轨道MN与位于竖直平面内的光滑半圆轨道相接，轨道半径为R，PN恰好为该圆的一条竖直直径。可视为质点的物块A和B紧靠在一起静止于N处，物块A的质量mA=2m，B的质量mB=m.两物块在足够大的内力作用下突然分离，分别沿轨道向左、右运动，物块B恰好能通过P点。已知物块A与MN轨道间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g.求：（1）物块B运动到P点时的速度大小vP；（2）两物块刚分离时物块B的速度大小vB；（3）物块A在水平面上运动的时间t.23．（18分）在现代科学实验和技术设备中，可以通过施加适当的电场、磁场来改变或控制带电粒子的运动。现用电场或磁场来控制质量为m、电荷量为q的正电荷的运动。如图1所示，在xOy平面内有一点P，OP与x轴夹角θ=45°，且OP=l，不计电荷的重力。（1）若该电荷以速度v0从O点沿x轴正方向射出，为使电荷能够经过P点，a．若在整个空间只加一平行于y轴方向的匀强电场，求电场强度E的大小和方向；b．若在整个空间只加一垂直于xOy平面的匀强磁场，求磁感应强度B的大小和方向。（2）若整个空间同时存在（1）中的电场和磁场，某时刻将该电荷从O点由静止释放，该电荷能否再次回到O点？请你在图2中大致画出电荷的运动轨迹。图1图2理科综合能力测试第6页（共9页）24．（20分）节能环保的“风光互补路灯”获得广泛应用。图1是利用自然资源实现“自给自足”的风光互补的路灯，图2是其中一个路灯的结构示意图，它在有阳光时可通过太阳能电池板发电，有风时可通过风力发电。（1）北京市某日路灯的开灯时间为19:00到次日6:00，若路灯的功率为P=40W，求一盏灯在这段时间内消耗的电能E电。（2）风力发电机旋转叶片正面迎风时的有效受风面积为S，运动的空气与受风面作用后速度变为零，若风力发电机将风能转化为电能的效率为η，空气平均密度为ρ，当风速为v且风向与风力发电机受风面垂直时，求该风力发电机输出的电功率P.（3）太阳能电池的核心部分是P型半导体和N型半导体的交界区域——PN结，如图3所示，取P型和N型半导体的交界面为坐标原点，PN结左右端到原点的距离分别为xP、xN。无光照时，均匀掺杂的PN结内会形成一定的电压，对应的电场称为内建电场E场，方向由N区指向P区；光照时，原来被约束的电子获得光能变为自由电子，就产生了电子-空穴对，空穴带正电且电荷量等于元电荷e；不计自由电子的初速度，在内建电场作用下，电子被驱向N区，空穴被驱向P区，于是N区带负电，P区带正电，图3所示的元件就构成了直流电源。某太阳能电池在有光持续照射时，若外电路断开时，其PN结的内建电场场强E场的大小分布如图4所示，已知xP、xN和E0；若该电池短路时单位时间内通过外电路某一横截面的电子数为n，求此太阳能电池的电动势E和内电阻r.北京市朝阳区高三年级第一次综合练习-Xp图2图1图4图3理科综合能力测试第7页（共9页）理科综合试卷2016．4第一部分（选择题共120分）1314151617181920BBCDCCAA第二部分（非选择题共180分）21．（18分）（1）6×102（3分）；3.60（3分）（2）ADC（3分）（3）AC（2分）（4）B（3分）（5）1.0（2分）；3.0（2分）22．（16分）解：（1）对于物块B，恰好通过P点时只受重力的作用，根据牛顿第二定律有：2BpBmvmgR①得：pvgR②（5分）（2）对于物块B，从N点到P点的过程中机械能守恒，有：2211222BBBPBmvmvmgR③得：5BvgR④（5分）（3）设物块A、B分离时A的速度大小为vA，根据动量守恒定律有：0AABBmvmv⑤此后A滑行过程中，根据动量定理有：0AAAmgtmv⑥联立④⑤⑥式可得：52gRtg（6分）23．（18分）理科综合能力测试第8页（共9页）解：（1）a．如图1所示，为使电荷能够经过P点，电场强度E的方向应当沿y轴向下。在x方向，电荷做匀速直线运动，有：0coslvt①在y方向，电荷做匀加速直线运动，有：qEam②21sin2lat③联立①②③式并代入相关数据可得：2022mvEql（7分）b．如图2所示，为使电荷能够经过P点，磁感应强度B的方向应当垂直于xOy平面向外，电荷做匀速圆周运动，其圆心为O，洛伦兹力提供向心力，有：200mvqvBR④其中：22Rl⑤联立④⑤式可得：02mvBql（6分）（2）该电荷不可能再次回到O点。大致的运动轨迹如图3所示。（5分）24．（20分）解：（1）路灯在这段时间内消耗的电能为：图2图1图3理科综合能力测试第9页（共9页）E电=P0t=40W×11h=0.44kWh（4分）（2）设时间t内有质量为m的风垂直流向旋转叶片，则：mSvt①风的动能转化为电能，则：212Ptmv②联立①②式可得：312PSv（8分）（3）方法一：在E场-x图像中图线与坐标轴所围的面积为PN结两端的电压U0，即00PN2EUxx③当外电路断开时，被内建电场驱向N区的电子和P区的空穴将产生一个与内建电场相反的电场，当该电场的电压等于内建电场电压时，电源有最大路端电压，太阳能电池的电动势E在数值上等于最大路端电压。则有：00PN2EEUxx④电源短路时所有通过N区的电子经外电路回到P区，电流为：qInet⑤该太阳能电池的内阻为ErI⑥联立③④⑤⑥式可得：0PN2Erxxne（8分）方法二：根据电动势的定义可得：WEe⑦W即为内建电场力所做的功，内建电场力F随位移的变化图像如图4所示，W为该图线与坐标轴所围的面积。即：0PN2eEWxx⑧联立⑦⑧式可得：0PN2EExx⑨电源短路时所有通过N区的电子经外电路回到P区，电流为：qInet⑩该太阳能电池的内阻为ErI联立⑨⑩式可得：0PN2Erxxne（8分）说明：用其他方法解答正确，给相应分数。1111图4