2012年北京市西城区高三一模理综物理试题及答案

北京市西城区2012届高三4月第一次模拟考试试题理科综合能力测试物理试题2012.413．下列实验或者事实，揭示了原子具有核式结构的是A．电子的发现B．光电效应实验C．α粒子散射实验D．天然放射现象14．不同的物理量可以有相同的单位。下列各组物理量中有相同单位的是A．速度和角速度B．电压和电动势C．电势和电势能D．磁通量和磁感应强度15．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为2:1，电阻55R，原线圈两端接一正弦式交变电流，该交变电流电压的有效值为220V。电路中交流电压表和电流表的示数分别为A．110V、2.0AB．440V、8.0AC．156V、1.4AD．55V、0.5A16．如图1所示，一个物体放在粗糙的水平地面上。在t=0时刻，物体在水平力F作用下由静止开始做直线运动。在0到t0时间内物体的加速度a随时间t的变化规律如图2所示。已知物体与地面间的动摩擦因数处处相等。则A．t0时刻，力F等于0B．在0到t0时间内，力F大小恒定C．在0到t0时间内，物体的速度逐渐变大D．在0到t0时间内，物体的速度逐渐变小17．如图所示为一列沿着x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图。已知这列波的波速v=5.0m/s。则A．这列波的频率f=1.0HzB．经过一个周期，x=0.5m处的质点沿着x轴正向运动的距离为1.0mC．x=0.5m和x=1m处的质点可以同时到达波峰位置D．在t=0.5s时刻，x=0.5m处的质点正在沿着y轴负方向运动18．如图所示，两物体A、B分别与一竖直放置的轻质弹簧的两端相连接，B物体在水平地面上，A、B均处于静止状态。从A物体正上方与A相距H处由静止释放一小物体C。C与A相碰后立即粘在一起HABCF图1Oatt0图2RAV0.2010.5y/mx/m-0.2向下运动，以后不再分开。弹簧始终处于弹性限度内。用ΔE表示C与A碰撞过程中损失的机械能，用F表示C与A一起下落过程中地面对B的最大支持力。若减小C物体释放时与A物体间的距离H，其他条件不变，则A．ΔE变小，F变小B．ΔE不变，F变小C．ΔE变大，F变大D．ΔE不变，F不变19．已知一颗质量为m的行星绕太阳做匀速圆周运动，运动周期为T1，该行星的自转周期为T2，万有引力常量为G。根据这些已知量可以求出A．该行星到太阳的距离B．卫星绕该行星运行的第一宇宙速度C．该行星绕太阳运动的向心加速度D．该行星的同步卫星的运动轨道半径20．有一种飞行器是利用电场加速带电粒子，形成向外发射的高速粒子流，对飞行器自身产生反冲力，从而对飞行器的飞行状态进行调整的。已知飞行器发射的高速粒子流是由二价氧离子构成的。当单位时间内发射的离子个数为n，加速电压为U时，飞行器获得的反冲力为F。为了使加速器获得的反冲力变为2F，只需要A．将加速电压变为2UB．将加速电压变为4UC．将单位时间内发射的离子个数变为2nD．将单位时间内发射的离子个数变为4n21．实验题（18分）（1）如图1所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa′和bb′。O为直线AO与aa′的交点。在直线OA上竖直地插上P1、P2两枚大头针。①该同学接下来要完成的必要步骤有A．插上大头针P3，使P3仅挡住P2的像B．插上大头针P3，使P3挡住P1的像和P2的像C．插上大头针P4，使P4仅挡住P3D．插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像②过P3、P4作直线交bb′于O′，过O′作垂直于bb′的直线NN′，连接OO′。测量图1中角α和β的大小。则玻璃砖的折射率n=。③如图2所示，该同学在实验中将玻璃砖界面aa′和bb′的间距画得过宽。若其他操作正确，则折射率的测量值准确值（选填“大于”、“小于”或“等于”）。P1αP2NAaa'b'bP3P4N′BβOO′图1aa′bb′图2（2）在“测定金属的电阻率”的实验中，某同学进行了如下操作：①用毫米刻度尺测量接入电路中的金属丝的有效长度l。再用螺旋测微器测量金属丝的直径D，某次测量结果如图3所示，则这次测量的读数D=mm。②为了合理选择实验方案和器材，首先使用欧姆表（1挡）粗测拟接入电路的金属丝的阻值R。欧姆调零后，将表笔分别与金属丝两端连接，某次测量结果如图4所示，则这次测量的读数R=_________Ω。③使用电流表和电压表准确测量金属丝的阻值。为了安全、准确、方便地完成实验，除电源（电动势为4V，内阻很小）、待测电阻丝、导线、开关外，电压表应选用，电流表应选用，滑动变阻器应选用（选填器材前的字母）。④若采用图5所示的电路测量金属丝的电阻，电压表的左端应与电路中的_______点相连（选填“a”或“b”）。若某次测量中，电压表和电流表读数分别为U和I，请用上述直接测量的物理量（D、l、U、I）写出电阻率ρ的计算式：ρ＝。⑤右方框中所列的是一些材料在20oC时的电阻率。实验中使用的金属丝是方框中列出的的某一种材料。某次实验中，测得金属丝的长度为52.80cm，直径为0.495mm，阻值为2.9Ω。则金属丝的材料为（选填金属名称）。22．（16分）如图所示，一质量M=2.0kg的长木板AB静止在水平面上，木板的左侧固定一半径R=0.60m的四分之一圆弧形轨道，轨道末端的切线水平，轨道与木板靠在一起，且铜1.710-8Ω·m钨5.310-8Ω·m康铜5.010-7Ω·m锰铜4.410-7Ω·m镍铬合金1.110-6Ω·mA．电压表V2（量程3V，内阻约3kΩ）B．电压表V1（量程15V，内阻约15kΩ）C．电流表A1（量程600mA，内阻约1Ω）D．电流表A2（量程3A，内阻约0.02Ω）E．滑动变阻器R1（总阻值10Ω，额定电流2A）F．滑动变阻器R2（总阻值100Ω，额定电流2A）图30010545图5ESVAbca图4末端高度与木板高度相同。现在将质量m=1.0kg的小铁块（可视为质点）从弧形轨道顶端由静止释放，小铁块到达轨道底端时的速度v0=3.0m/s，最终小铁块和长木板达到共同速度。忽略长木板与地面间的摩擦。取重力加速度g=10m/s2。求（1）小铁块在弧形轨道末端时所受支持力的大小F；（2）小铁块在弧形轨道上下滑过程中克服摩擦力所做的功Wf；（3）小铁块和长木板达到的共同速度v。23．（18分）飞行时间质谱仪可以根据带电粒子的飞行时间对气体分子进行分析。如图所示，在真空状态下，自脉冲阀P喷出微量气体，经激光照射产生不同正离子，自a板小孔进入a、b间的加速电场，从b板小孔射出，沿中线方向进入M、N板间的方形区域，然后到达紧靠在其右侧的探测器。已知极板a、b间的电压为U0，间距为d，极板M、N的长度和间距均为L。不计离子重力及经过a板时的初速度。（1）若M、N板间无电场和磁场，请推导出离子从a板到探测器的飞行时间t与比荷k（k=mq，q和m分别为离子的电荷量和质量）的关系式；（2）若在M、N间只加上偏转电压U1，请论证说明不同正离子的轨迹是否重合；（3）若在M、N间只加上垂直于纸面的匀强磁场。已知进入a、b间的正离子有一价和二价的两种，质量均为m，元电荷为e。要使所有正离子均能通过方形区域从右侧飞出，求所加磁场的磁感应强度的最大值Bm。BAPabMNLLd探测器激光束24．（20分）如图1所示，一端封闭的两条平行光滑长导轨相距L，距左端L处的右侧一段被弯成半径为2L的四分之一圆弧，圆弧导轨的左、右两段处于高度相差2L的水平面上。以弧形导轨的末端点O为坐标原点，水平向右为x轴正方向，建立Ox坐标轴。圆弧导轨所在区域无磁场；左段区域存在空间上均匀分布，但随时间t均匀变化的磁场B(t)，如图2所示；右段区域存在磁感应强度大小不随时间变化，只沿x方向均匀变化的磁场B(x)，如图3所示；磁场B(t)和B(x)的方向均竖直向上。在圆弧导轨最上端，放置一质量为m的金属棒ab，与导轨左段形成闭合回路，金属棒由静止开始下滑时左段磁场B(t)开始变化，金属棒与导轨始终接触良好，经过时间t0金属棒恰好滑到圆弧导轨底端。已知金属棒在回路中的电阻为R，导轨电阻不计，重力加速度为g。（1）求金属棒在圆弧轨道上滑动过程中，回路中产生的感应电动势E；（2）如果根据已知条件，金属棒能离开右段磁场B(x)区域，离开时的速度为v，求金属棒从开始滑动到离开右段磁场过程中产生的焦耳热Q；（3）如果根据已知条件，金属棒滑行到x=x1位置时停下来，a.求金属棒在水平轨道上滑动过程中通过导体棒的电荷量q；b.通过计算，确定金属棒在全部运动过程中感应电流最大时的位置。abB(t)B(x)LL2L图1tt0B0OB(t)图2图3xx0B0OB(x)Ox北京市西城区2012年高三一模试卷物理试题参考答案2012.413．C14．B15．A16．C17．D18．A19．D20．B21．（18分）（1）①BD②sinsin③小于（2）①0.516（0.515～0.519）②3Ω③ACE④bIlUD4π2⑤镍铬合金评分说明：本题共18分。第（1）问中每空2分，共6分；第（2）问中，第①、③小问每空1分，其他题目每空2分。第（1）问中的第①小问，漏选得1分；不选、多选、错选不得分。22．（16分）（1）小木块在弧形轨道末端时，满足RmvmgF20解得：25NF（2）根据动能定理02120fmvWmgR解得：J5.1fW（3）根据动量守恒定律vMmmv)(0解得：m/s0.1v评分说明：本题共16分。第（1）问5分；第（2）问5分；第（3）问6分23．（18分）（1）带电离子在平行板a、b间运动时，根据动能定理02120mvqU①解得：mqUv02，即02kUv带电离子在平行板a、b间的加速度dmqUa01，即dkUa01所以，带电离子在平行板a、b间的运动时间00112kUkUdavt带电离子在平行板M、N间的运动时间022kULvLt所以，带电离子的全部飞行时间02122kULdttt（2）正离子在平行板M、N间水平方向运动位移为x时，在竖直方向运动的位移为y。水平方向满足vtx②竖直方向满足2221tay③加速度LkUa12④由上述②、③、④式得：0214LUxUy⑤⑤式是正离子的轨迹方程，与正离子的质量和电荷量均无关。所以，不同正离子的轨迹是重合的。（3）当M、N间磁感应强度大小为B时，离子做圆周运动，满足RmvBvq2⑥由上述①、⑥两式，解得：带电离子的轨道半径qBmUR202⑦上式表明：在离子质量一定的情况下，离子的电荷量越大，在磁场中做圆周运动的半径越小，也就越不容易穿过方形区从右侧飞出。所以，要使所有的一价和二价正离子均能通过方形区从右侧飞出，只要二价正离子能从方形区飞出即可。当二价正离子刚好能从方形区域飞出时的磁感应强度为满足题目条件的磁感应强度的最大值。设当离子刚好通过方形区从右侧飞出时的轨道半径为R，由几何关系得222)2(LRLR解得：45LR⑧将二价正离子的电量2e代入⑦式得：eBmUR20⑨由⑧、⑨式得：emULB054，此值即为所求的磁感应强度的最大值Bm。评分说明：本题共18分。第（1）问6分；第（2）问5分；第（3）问7分。24．（20分）（1）由图2可知，00tBtB根据法拉第电磁感应定律，感应电动势0022tBLtBLtΦE①（2）金属棒在弧形轨道上滑行过程中，产生的焦耳热020421RtBLtRUQ金属棒在弧形轨道上滑行过程中，根据机械能守恒定律20212mvLmg②金属棒在水平轨道上滑行的过程中，产生的焦耳热为2Q，根据能量守恒定律222022122121mvLmgmvmvQ所以，金属棒在全部运动过程中产生的焦耳热2020421212mvLmgRtBLQQQ（3）a．根据图3，x=x1（x1﹤x0）处磁场的磁感应强度01001)(xxxBB。设金属棒在水平轨道上滑行时间为t。由于磁场B(x)沿x方向均匀变化，根据法拉第电磁感应定律t时间内