专题25物理学史和物理方法第03期备战2020高考物理2019届二模和三模好题分项版汇编教师版

1专题25物理学史和物理方法-2019年高三二模、三模物理试题分项解析（III）一．选择题1．（2019湖南娄底二模）吧下列说法正确的是A．惯性是物体的固有属性，速度大的物体惯性一定大B．查德威克用α粒子轰击147N获得反冲核178O，发现了中子C．感应电流遵从楞次定律所描述的方向，这个结论符合能量守恒定律D．法拉第总结出了电磁感应定律【参考答案】C【名师解析】惯性是物体的固有属性，质量是惯性大小的量度，与速度大小无关，故A错误；卢瑟福用α粒子轰击147N获得反冲核178O，发现了质子，故B错误；感应电流遵从楞次定律所描述的方向显然符合能量守恒定律，故C正确；1831年英国科学家法拉第发现了电磁感应现象，但没有给出电磁感应定律，故D错误。2.（2019成都七中质检）学习物理，重要的是掌握物理学的思想与方法，下列说法正确的是A.把物体看做质点、把带电体看做点电荷采用的是微元法B．利用欧姆定律求电阻、利用牛顿第二定律求加速度采用的是比值定义法C．探究加速度与力、加速度与质量的关系时采用了控制变量法D．研究直线运动的速度一时间图象与坐标轴所围成的图形的面积等于物体的位移大小时采用的是等效法【参考答案】C【名师解析】把物体看做质点、把带电体看做点电荷采用的是理想模型法，选项A错误；a=F/m是加速度的决定式，电阻R=U/I是比值定义，选项B错误；探究加速度与力、加速度与质量的关系时采用了控制变量法，选项C正确；研究直线运动的速度一时间图象与坐标轴所围成的图形的面积等于物体的位移大小时采用的是微元法，选项D错误。3．（2019上海长宁二模）图示的仪器叫做库仑扭秤，是法国科学家库仑精心设计的，他用此装置找到了电荷间相互作用的规律，总结出库仑定律。下列说法中正确的是（A）装置中A、C为带电金属球，B为不带电的平衡小球（B）实验过程中一定要使A、B球带等量同种电荷（C）库仑通过该实验计算出静电力常量k的值（D）库仑通过该实验测量出电荷间相互作用力的大小2【参考答案】A【名师解析】装置中A、C为带电金属球，B为不带电的平衡小球，实验过程中A、B球带可以带不等量同种电荷，选项A正确B错误；通过该实验计算出静电力常量k的值，也不能测量出电荷间相互作用力的大小，只是得出了电荷间相互作用力的大小与电荷量的乘积成正比，与距离的二次方成反比，选项CD错误。4．（2019浙江杭州模拟）以下有关物理学史的说法正确的有（）A．爱因斯坦首先发现了光电效应，并做出了解释B．法拉第第一个提出了场的概念，并用电场线来描述场的强弱和方向C．玻尔提出的原子理论认为原子处在具有一定能量的定态中，虽然电子做变速运动，但不向外辐射能量D．根据玻尔理论，一个处于n＝4能级的氢原子回到n＝1的状态过程中，最多可放出6种频率不同的光子【参考答案】BC【名师解析】赫兹等人首先发现了光电效应，爱因斯坦发现了光电效应的规律，并成功解释了光电效应，故A错误；法拉第提出了场的概念，并用电场线描述电场，故B正确；玻尔的原子模型提出了三条假设：即轨道假设，定态假设和跃迁假设；即认为原子处在具有一定能量的定态中，虽然电子做变速运动，但不向外辐射能量，故C正确；一个原处于n＝4能级的氢原子回到n＝1的状态过程中，只能是4→3→2→1或4→2→1或4→1三种路径中的一种路径，可知跃迁次数最多的路径为4→3→2→1，最多放出3种频率不同的光子，故D错误。【关键点拨】本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一，同时还考查波尔氢原子模型，注意掌握一群氢原子处于激发态能放出光子种数的方法，和一个氢原子处于激发态能放出光子种数的方法，要注意到它们之间的差别。5．（2019广东深圳二模）据报道，“墨子号”洲际量子密钥分发成果入选2018年度国际物理学十大进展。关于量子论的建立及其发展，以下说法正确的是A．普朗克把能量子引入物理进一步完善了“能量连续变化”的传统观念3B．爱因斯坦的光电效应方程成功解释了光电效应现象，揭示光具有粒子性C．密立根通过油滴实验证明了光电效应方程，测量了普朗克常量D．康普顿效应表明光子只具有能量，但没有动量【参考答案】B【名师解析】普朗克把能量子引入物理颠覆了“能量连续变化”的传统观念，选项A错误；爱因斯坦的光电效应方程成功解释了光电效应现象，揭示光具有粒子性，选项B正确；密立根通过油滴实验测量了电子电荷量，没有证明光电效应方程，也没有测量普朗克常量，选项C错误；康普顿效应表明光子既具有能量，又有动量，选项D错误。二．计算题1．（2019上海徐汇二模）（1）静电场可以用电场线和等势面形象描述，电场线的疏密反映了电场强度的大小。（a）请根据电场强度的定义和库仑定律推导出点电荷Q的场强表达式；（b）点电荷的电场线和等势面分布如图所示，等势面S1、S2到点电荷的距离分别为r1、r2。请计算S1、S2上单位面积通过的电场线条数之比N1/N2。（2）宇宙中的天体在不断向外辐射电磁波，人们利用射电望远镜收集来自天体的电磁波进行观测，如图所示。假设A、B两个天体辐射功率相同，且都在均匀持续地辐射。天体A距地球1万光年，天体B距地球5万光年。（忽略电磁波传播过程中的损耗）（a）用一架射电望远镜接收到A发出的电磁波功率为P1，则该望远镜接收到的来自天体B的电磁波功率P2是多大？4（b）为收集足够强的信号，增大望远镜口径是一种常用方法。为使接受到天体B的信号功率和天体A一样强，可将望远镜口径增大为原来的多少倍？【名师解析】．（15分）（1）（a）在距Q为r的位置放一电荷量为q的检验电荷。根据库仑定律检验电荷受到的电场力2QqFkr根据电场强度的定义FEq得E=kQr2（b）由于穿过各个等势面的电场线条数相同，设为N，根据电场线的疏密表示电场强度的大小，可知等势面S1处的电场强度可表示为E1=214kNr，等势面S2处的电场强度可表示为E2=224kNr设单位面积为S0，则有E1=10kNS，E2=20kNS联立解得穿过两等势面单位面积上的电场线条数之比N1N2=E1E2=r22r12（2）（a）设A、B两个天体辐射功率都是P，天体A距地球距离为r，射电望远镜接收孔面积为S，则有射电望远镜接收到A发出的电磁波功率为P1=24PSr，射电望远镜接收到B发出的电磁波功率为P2=245PSr，联立解得：P2＝125P1（b）设望远镜口径为d，则S1=214d，S2=224d，P1=124PSr，P2=2245PSr，联立解得：d2＝5d12.(18分)（2019北京东城一模）能量守恒是自然界基本规律，能量转化通过做功实现。5(1)如图甲所示，质量为m的小球在自由下落过程中只受到重力作用，小球经过A点的速率为，经过B点的速率为。以地面为重力势能的零势能面，小球在A点的重力势能为=，在B点的重力势能为=。请根据动能定理证明：小球在A、B两点的机械能相等。(2)如图乙所示，平行板电容器水平放置，上板正中央有一小孔，两极板间的距离为d，电势差为U。一质量为)m、带电量为+q的小球从小孔正上方某处由静止开始下落，穿过小孔到达下极板处速度恰为零。重力加速度为g(空气阻力忽略不计)。求：小球释放位置距离上极板的高度h。(3〕研究发现，电容器存储的能最表达式为=，其中U为电容器两极板间的电势差.C为电容器的电容。现将一电容器、电源和某定值电阻按照如图丙所示电路进行连接。已知电源电动势为，电容器电容为，定值电阻阻值为R，其他电阻均不计，电容器原来不带电。现将开关S闭合，一段时间后，电路达到稳定状态。求：在闭合开关到电路稳定的过程中，该电路因电磁辐射、电流的热效应等原因而损失的能量。【参考答案】【名师解析】63.（2019上海普陀区二模）如图甲，圆圈内放大的集成块可以同时自动测量沿手机短边（x轴）、长边（y轴）和垂直面板方向（z轴）的加速度，相当于在三个方向上各有一个如图乙所示的一维加速度计，图中固定在力传感器上的质量块的质量为m。下面仅研究x轴处于水平方向和y轴处于竖直方向的加速度情况。7（1）沿x轴方向，若用F表示力传感器垂直接触面对质量块的作用力，取+x轴方向为加速度正方向，导出手机在水平方向的加速度ax的表达式；（2）沿y轴方向，若用F表示力传感器垂直接触面对质量块的作用力，取+y轴方向为加速度正方向，导出手机在竖直方向的加速度ay的表达式；（3）当手机由竖屏变横屏时，为让手机感知到这种变化，需要通过电信号分别将（1）和（2）中导出的加速度进行输出，但应统一输出项a出，请分别写出水平和竖直方向上输出项a出的表达式；（4）当手机由竖屏变横屏时，显示的视频画面会随之由窄变宽，请解释其中的原理。【名师解析】（1）质量块在+x轴方向只受力传感器垂直接触面对它的作用力F，由牛顿第二定律得：ax=（2）质量块在+y轴方向受重力（mg）、力传感器垂直接触面对它的作用力F两个力的作用，由牛顿第二定律得：F-mg=may解得：ay=-g（3）应统一设置水平和竖直方向上通过力传感器电信号输出的加速度的表达式为：a出=其在水平方向的表达式为：ax出==ax在竖直方向的表达式为：ay出==ay+g（4）当手机竖屏播放视频时，ax出==ax=0、ay出==ay+g=g；将手机转为横屏时，加速度计测得水平、竖直两个方向加速度的值发生交换；智能手机据此做出判断，将视频画面由窄变宽。答：（1）手机在水平方向的加速度ax的表达式ax=；（2）手机在竖直方向的加速度ay的表达式ay=-g；（3）水平和竖直方向上输出项a出的表达式ax出==ax，ay出==ay+g8（4）原理如上图。4．（20分）（2019北京顺义区二模）动量守恒定律和能量守恒定律是自然界的基本规律，请结合相关知识完成下列问题：（1）如图所示质量为m和M的两个物块放置在光滑水平地面上，M的左侧连着一个轻弹簧，给m初始速度使其撞向M，在相互作用的过程中弹簧始终处于弹性限度内。若m的初速度大小为v0，求在m通过弹簧和M相互作用过程中弹簧的最大弹性势能；（2）近期热播电影“流浪地球”引起了影迷对天文知识的关注，其中一个名词“引力弹弓”更是成为人们谈论的热点，其实“引力弹弓”是指我们发射的深空探测器在探索太阳系或太阳系以外的宇宙空间过程中可以借助星球的引力实现助推加速，从而达到节省燃料，延长探测器有效工作时间的目的。例如1977年美国宇航局发射的旅行者一号空间探测器现已成为第一个飞出太阳系进入星际介质的探测器，它在运行的过程中就借助了木星和土星的引力助推作用从而具有了飞出太阳系的动能。如图所示为一个最简单的“引力弹弓”模型，假设太阳系内一探测器以大小为V的速度向右飞行，同时某一行星向左以大小为U的速度运动（V与U均以太阳为参考系），探测器在靠近行星的过程中被行星引力吸引改变运动方向并最终与行星同向运动并脱离行星。请你运用所学知识证明此时探测器获得的速度大小为2U+V（证明时可认为探测器质量远远小于行星质量，不考虑其它星体万有引力的影响）。【名师解析】（1）取m、M系统为研究对象，V0方向为正方向，由动量守恒定律有：0()mVmMV共①由能量守恒定律有：22011()22PEmVmMV共②①②联立有：2012PmMEVmM（2）设探测器质量为m，行星质量为M，脱离时探测器速度大小为V1，行星速度大小为V2，取行星和探9测器系统为研究对象，U方向为正由动量守恒定律可知：12MUmVmVMV⑤探测器靠近和脱离行星时可认为系统万有引力势能没变，故由能量守恒有：22221211112222MUmVmVMV⑥⑤⑥联立可知：1()2MmVMUVMm2()2MmUmVVMm因为Mm，所以MmM，MmMm，所以12VUV，证毕。5.（2019北京东城一模）伽利略在研究自出落体运动时，猜想自由落体的速度是均匀变化的，他考虑了速度的两种变化：一种是速度随时间均匀变化，另一种是速度随位移均匀变化。(1）现在我们已经知道.自由落体运动是速度随时间均匀变化的运动。有一种“傻瓜”照相机