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1、1 北京市西城区 2016 年高三一模试卷 理科综合能力测试-物理 2016.4 13下列说法正确的是 A液体分子的无规则运动称为布朗运动 B物体 从外界吸收热量，其内能一定增加 C物体温度升高，其中每个分子热运动的动能均增大 D气体 压强产生的原因是大量气体分子对器壁的持续频繁的撞击 14一列沿 x 轴正方向传播的简谐机械横波，波的周期为 2s。某时刻波形 如图所示。下列说法正确的是 A这列波的振幅为 4cm B 这列波的波速为 6m/s Cx = 4m 处的质点振动周期为 4s D此时 x = 8m 处的质点沿 y 轴负方向运动 15如图所示为两个等量异号点电荷所形成电场的一部分电场线，P
2、、Q 是 电场中的两点。下列说法正确的是 AP 点场强比 Q 点场强大 BP 点电势比 Q 点电势低 C电子 在 P 点的电势能比在 Q 点的电势能小 D电子从 P 沿直线到 Q 的过程中所受电场力恒定不变 16如图所示，有一个电热器 R，接在电压为 u = 311sin100 t（V）的交 流电源上。电热器工作时的电阻为 100 ，电路中的交流电表均为理想 电表。由此可知 y/cm x/m 0 2 10 4 6 8 2 -2 12 v A R V u -q +q2 A电压表的示数为 311V B电流表的示数为 2.2A C电热器 的发热功率为 967W D 交流电的频率为 100Hz 17如
3、图所示，质量为 M 的人在远离任何星体的太空中，与他旁边的飞船 相对静止。由于没有力的作用，他与飞船总保持相对静止的状态。这 个人手中拿着一个质量为 m 的小物体，他以相对飞船为 v 的速度把小 物体抛出，在抛出物体后他相对飞船的速度大小为 A. B. C. D. v M m v m M v m m M v m M m 18应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深 入。如图所示，某同学坐在列车的车厢内，列车正在前进中，桌面上 有一个小球相对桌面静止。如果他发现小球突然运动，可以根据小球 的运动，分析判断列车的运动。下列判断正确的是 A. 小球相对桌面向后运动，可知列车在匀速
4、前进 B. 小球相对桌面 向后运动，可知列车在减速前进 C. 小球相对桌面向前运动，可知列车在加速前进 D. 小球相对桌面 向前运动，可知列车在减速前进 19某同学利用电流传感器研究电容器的放电过程，他按如图 1 所示连接 电路。先使开关 S 接 1，电容器很快充电完毕。然后将开关掷向 2，电 容器通过 R 放电，传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流 随时间变化的 I-t 曲线如图 2 所示。他进一步研究滑动变阻器的阻值变 化对曲线的影响，断开 S，先将滑片 P 向右移动一段距离，再重复以 上操作，又得到一条 I-t 曲线。关于这条曲线，下列判断正确的是 图 1 1 2 S R E C
5、 电 流 传 感 器 接 计 算 机 P v 前 后 图 23 A曲线与坐标轴所围面积将增大 B曲线与坐标轴所围面积将减 小 C曲线与纵轴交点的位置将向上移动 D曲线与纵轴交点的位置将向下移动 20光导纤维按沿径向折射率的变化可分为阶跃型和连续型两种。阶跃型 的光导纤维分为内芯和外套两层，内芯的折射率比外套的大。连续型 光导纤维的折射率中心最高，沿径向逐渐减小，外表面附近的折射率 最低。关于光在连续型光导纤维中的传播，下列四个图中能正确表示 传播路径的是 21（18 分）（1）用游标为 10 分度（测量值可准确到 0.1mm）的卡尺测 量小球的直径，测量的示数如图 1 所示，读出小 球直径 d
6、 的值为 mm。 图 1 图 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 2 0 10 3 C B A D 图 24 （2）如图 2 所示，将打点计时器固定在铁架台上，用重物带动纸带从静止 开始自由下落，利用此装置可“验证机械能守恒定律”。 已准备的器材有：打点计时器（带导线）、纸带、复写纸、带铁 夹的铁架台和带夹子的重物，此外还必需的器材是 （只有一个选项符合要求。填选项前的符号）。 A直流电源、天平及砝码 B直流电源、刻度尺 C交流 电源、天平及砝码 D 交流电源、刻度尺 安装好实验装置，正确进行实验操作，从打出的纸带中选出符合 要求的纸带，如图 3 所示（其中一段纸带图中未画出）。
7、图中 O 点为打出 的起始点，且速度为零。选取在纸带上连续打出的点 A、B 、C 、D、E、F 、G 作为计数点。其中测出 D、E、F 点距起始点 O 的距离如图所示。已知打点计时器打点周期为 T=0.02s。由此可计算出物 体下落到 E 点时的瞬时速度 v E =_ m/s（结果保留三位有效数字）。 若已知当地重力加速度为 g，代入图 3 中所测的数据进行计算，并将 图 3 B C D E A F O h 1 =42.75cm h 2 =48.64cm h 3 =54.91cm G5 与 进行比较（用题中所给字母表示），即可在误差范围内验 2 E 2 1 v 证，从 O 点到 E 点的过程中
8、机械能是否守恒。 某同学进行数据处理时不慎将纸带前半部分损坏，找不到打出的起始 点 O 了，如图 4 所示。于是他利用剩余的纸带进行如下的测量：以 A 点为起点，测量各点到 A 点的距离 h，计算出物体下落到各点的速度 v，并作出 v 2 -h 图像。图 5 中给出了 a、b、c 三条直线，他作出的图像 应该是直线_；由图像得出，A 点到起始点 O 的距离为 _cm（结果保留三位有效数字）。 某同学在家里做“验证机械能守恒定律”的实验，他设计的实验装置如 图 4 B C D E A F G 图 5 图 6 s 小刀 l h 铁 锁6 图 6 所示，用细线的一端系住一个较重的小铁锁（可看成质点）
9、，另一 端缠系在一支笔上，将笔放在水平桌面的边上，用较重的书压住。将铁 锁拉至与桌面等高处（细线拉直），然后自由 释放。在笔的正下方某合适位置放一小刀，铁锁经过时，细线立即被 割断，铁锁继续向前运动，落在水平地面上。测得水平桌面高度为 h，笔 到铁锁的距离为 l，笔到铁锁落地的水平距离为 s。若满足 s 2 =_ （用 l 、h 表示），即可验证铁锁从释放至 运动到笔的正下方的过程中机械能守恒。 22.（16 分）质谱仪是一种精密仪器，是测量带电粒子的质量和分析同位素 的重要工具。图中所示的质谱仪是由加速电场和偏转磁场组成。带电粒 子从容器 A 下方的小孔 S 1 飘入电势差为 U 的加速电场
10、，其初速度几乎为 0，然后经过 S 3 沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为 B 的匀强磁场 中，最后打到照相底片 D 上。不计粒子重力。 （1）若由容器 A 进入电场的是质量为 m、电荷量为 q 的粒子，求： a粒子进入磁场时的速度大小 v； b粒子在磁场中运动的轨道半径 R 。 （2）若由容器 A 进入电场的是互为同位素的两种原子核 P 1 、P 2 ，由底片 上获知 P 1 、P 2 在磁场中运动轨迹的直径之比是 : 1。求 P 1 、P 2 的质 2 量之比 m 1:m 2 。 23（18 分） 2016 年 2 月 11 日，美国“激光干涉引力波天文台”（LIGO）团队向全 世界宣布
11、发现了引力波，这个引力波来自于距离地球 13 亿光年之外一个双 黑洞系统的合并。已知光在真空中传播的速度为 c，太阳的质量为 M 0 ，万7 有引力常量为 G。 （1）两个黑洞的质量分别为太阳质量的 26 倍和 39 倍，合并后为太阳质量 的 62 倍。利用所学知识，求此次合并所释放的能量。 （2）黑洞密度极大，质量极大，半径很小，以最快速度传播的光都不能逃 离它的引力，因此我们无法通过光学观测直接确定黑洞的存在。假定 黑洞为一个质量分布均匀的球形天体。 a因为黑洞对其他天体具有强大的引力影响，我们可以通过其他天体 的运动来推测黑洞的存在。天文学家观测到，有一质量很小的恒星独 自在宇宙中做周期
12、为 T，半径为 r 0 的匀速圆周运动。由此推测，圆周 轨道的中心可能有个黑洞。利用所学知识求此黑洞的质量 M； b 严格解决黑洞问题需要利用广义相对论的知识，但早在相对论提出 之前就有人利用牛顿力学体系预言过黑洞的存在。我们知道，在牛顿 体系中，当两个质量分别为 m 1 、m 2 的质点相距为 r 时也会具有势能， 称之为引力势能，其大小为 （规定无穷远处势能为零）。请 r m m G E 2 1 p 你利用所学知识，推测质量为 M的黑洞，之所以能够成为“黑”洞， 其半径 R 最大不能超过多少？ 24.（20 分）（1）如图 1 所示，固定于水平面的 U 形导线框处于竖直向下、 磁感应强度为
13、 B 0 的匀强磁场中，导线框两平行导轨间距为 l，左端接一 E 0 B 0 N M 图 1 S v m m m t 0 v 图 28 电动势为 E 0 、内阻不计的电源。一质量为 m、电阻为 r 的导体棒 MN 垂 直导线框放置并接触良好。闭合开关 S，导体棒从静止开始运动。忽略 摩擦阻力和导线框的电阻，平行轨道足够长。请分析说明导体棒 MN 的 运动情况，在图 2 中画出速度 v 随时间 t 变化的示意图；并推导证明导体 棒达到的最大速度为 ； l B E v 0 0 m （2）直流电动机是一种使用直流电流的动力装置，是根据通电线圈在磁场 中受到安培力的原理制成的。如图 3 所示是一台最简
14、单的直流电动机 模型示意图，固定部分（定子）装了一对磁极，旋转部分（转子）装 设圆柱形铁芯，将 abcd 矩形导线框固定在转子铁芯上，能与转子一 起绕轴 OO 转动。线框与铁芯是绝缘的，线框通过换向器与直流电 源连接。定子与转子之间的空隙很小，可认为磁场沿径向分布，线框 无论转到什么位置，它的平面都跟磁感线平行，如图 4 所示（侧面图） 。已知 ab、cd 杆的质量均为 M 、长度均为 L ，其它部分质量不计， 线框总电阻为 R。电源电动势为 E，内阻不计。当闭合开关 S，线框 由静止开始在磁场中转动，线框所处位置的磁感应强度大小均为 B。 忽略一切阻力与摩擦。 a求：闭合开关后，线框由静止开
15、始到转动速度达到稳定的过程中， 电动机产生的内能 Q 内 ；9 b 当电动机接上负载后，相当于线框受到恒定的阻力，阻力不同电动 机的转动速度也不相同。求：ab、cd 两根杆的转动速度 v 多大时， 电动机的输出功率 P 最大，并求出最大功率 P m 。 北京市西城区 2016 年高三一模试卷 参考答案及评分标准理科综合能力测试-物理 2016.4 图 4 图 310 13. D 14. D 15. C 16. B 17. A 18. D 19. D 20. C 21（18 分）（1）4 分，（2）-每空 2 分， 4 分） （1）17.6 （2） D 3.04 gh 2 a，10.0 4l（h- l） 22.（16 分） （1）a. （5 分）粒子在电场中加速 根据动能定理 2 2 1 mv qU 解得速度 m qU v 2 b. （5 分） 粒子在磁场中做匀速圆周运动 根据牛顿第二定律和洛仑力公式 R v m qvB 2 解得半径 q mU B R 2 1 （2）（6 分）由以上计算可知 U q R B m 2 2 2 有 2 2 1 2 1 ) ( R R m m 代入已知条件得 1 2 2 1 m m 2
