西城區(qū)2016屆高三一模物理試題及答案

第第頁北京市西城區(qū)2016年高三一模試卷理科綜合能力測試（物理）2016.413．下列說法正確的是A．液體分子的無規(guī)則運(yùn)動稱為布朗運(yùn)動B．物體從外界吸收熱量，其內(nèi)能一定增加C．物體溫度升高，其中每個分子熱運(yùn)動的動能均增大D．氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因是大量氣體分子對器壁的持續(xù)頻繁的撞擊y/cmx/m02104y/cmx/m02104682-212vA．這列波的振幅為4cmB．這列波的波速為6m/sC．x=4m處的質(zhì)點振動周期為4sD．此時x=8m處的質(zhì)點沿y軸負(fù)方向運(yùn)動15．如圖所示為兩個等量異號點電荷所形成電場的一部分電場線，P、Q是電場中的兩點。下列說法正確的是-q+qA．P-q+qB．P點電勢比Q點電勢低C．電子在P點的電勢能比在Q點的電勢能小D．電子從P沿直線到Q的過程中所受電場力恒定不變16．如圖所示，有一個電熱器R，接在電壓為u=311sin100t（V）的交流電源上。電熱器工作時的電阻為100，電路中的交流電表均為理想電表。由此可知ARV~ARV~uB．電流表的示數(shù)為2.2AC．電熱器的發(fā)熱功率為967WD．交流電的頻率為100Hz17．如圖所示，質(zhì)量為M的人在遠(yuǎn)離任何星體的太空中，與他旁邊的飛船相對靜止。由于沒有力的作用，他與飛船總保持相對靜止的狀態(tài)。這個人手中拿著一個質(zhì)量為m的小物體，他以相對飛船為v的速度把小物體拋出，在拋出物體后他相對飛船的速度大小為A.B.C.D.

18．應(yīng)用物理知識分析生活中的常見現(xiàn)象，可以使物理學(xué)習(xí)更加有趣和深入。如圖所示，某同學(xué)坐在列車的車廂內(nèi)，列車正在前進(jìn)中，桌面上有一個小球相對桌面靜止。如果他發(fā)現(xiàn)小球突然運(yùn)動，可以根據(jù)小球的運(yùn)動，分析判斷列車的運(yùn)動。下列判斷正確的是v前后v前后B.小球相對桌面向后運(yùn)動，可知列車在減速前進(jìn)C.小球相對桌面向前運(yùn)動，可知列車在加速前進(jìn)D.小球相對桌面向前運(yùn)動，可知列車在減速前進(jìn)19．某同學(xué)利用電流傳感器研究電容器的放電過程，他按如圖1所示連接電路。先使開關(guān)S接1，電容器很快充電完畢。然后將開關(guān)擲向2，電容器通過R放電，傳感器將電流信息傳入計算機(jī)，屏幕上顯示出電流隨時間變化的I-t曲線如圖2所示。他進(jìn)一步研究滑動變阻器的阻值變化對曲線的影響，斷開S，先將滑片P向右移動一段距離，再重復(fù)以上操作，又得到一條I-t曲線。關(guān)于這條曲線，下列判斷正確的是圖2圖1圖2圖1P圖圖1A．曲線與坐標(biāo)軸所圍面積將增大B．曲線與坐標(biāo)軸所圍面積將減小C．曲線與縱軸交點的位置將向上移動D．曲線與縱軸交點的位置將向下移動20．光導(dǎo)纖維按沿徑向折射率的變化可分為階躍型和連續(xù)型兩種。階躍型的光導(dǎo)纖維分為內(nèi)芯和外套兩層，內(nèi)芯的折射率比外套的大。連續(xù)型光導(dǎo)纖維的折射率中心最高，沿徑向逐漸減小，外表面附近的折射率最低。關(guān)于光在連續(xù)型光導(dǎo)纖維中的傳播，下列四個圖中能正確表示傳播路徑的是CCBAD22.（16分）質(zhì)譜儀是一種精密儀器，是測量帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素的重要工具。圖中所示的質(zhì)譜儀是由加速電場和偏轉(zhuǎn)磁場組成。帶電粒子從容器A下方的小孔S1飄入電勢差為U的加速電場，其初速度幾乎為0，然后經(jīng)過S3沿著與磁場垂直的方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，最后打到照相底片D上。不計粒子重力。（1）若由容器A進(jìn)入電場的是質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子，求：a．粒子進(jìn)入磁場時的速度大小v；b．粒子在磁場中運(yùn)動的軌道半徑R。（2）若由容器A進(jìn)入電場的是互為同位素的兩種原子核P1、P2，由底片上獲知P1、P2在磁場中運(yùn)動軌跡的直徑之比是:1。求P1、P2的質(zhì)量之比m1:m2。23．（18分）2016年2月11日，美國“激光干涉引力波天文臺”（LIGO）團(tuán)隊向全世界宣布發(fā)現(xiàn)了引力波，這個引力波來自于距離地球13億光年之外一個雙黑洞系統(tǒng)的合并。已知光在真空中傳播的速度為c，太陽的質(zhì)量為M0，萬有引力常量為G。（1）兩個黑洞的質(zhì)量分別為太陽質(zhì)量的26倍和39倍，合并后為太陽質(zhì)量的62倍。利用所學(xué)知識，求此次合并所釋放的能量。（2）黑洞密度極大，質(zhì)量極大，半徑很小，以最快速度傳播的光都不能逃離它的引力，因此我們無法通過光學(xué)觀測直接確定黑洞的存在。假定黑洞為一個質(zhì)量分布均勻的球形天體。a．因為黑洞對其他天體具有強(qiáng)大的引力影響，我們可以通過其他天體的運(yùn)動來推測黑洞的存在。天文學(xué)家觀測到，有一質(zhì)量很小的恒星獨自在宇宙中做周期為T，半徑為r0的勻速圓周運(yùn)動。由此推測，圓周軌道的中心可能有個黑洞。利用所學(xué)知識求此黑洞的質(zhì)量M；b．嚴(yán)格解決黑洞問題需要利用廣義相對論的知識，但早在相對論提出之前就有人利用牛頓力學(xué)體系預(yù)言過黑洞的存在。我們知道，在牛頓體系中，當(dāng)兩個質(zhì)量分別為m1、m2的質(zhì)點相距為r時也會具有勢能，稱之為引力勢能，其大小為（規(guī)定無窮遠(yuǎn)處勢能為零）。請你利用所學(xué)知識，推測質(zhì)量為M′的黑洞，之所以能夠成為“黑”洞，其半徑R最大不能超過多少？

24.（20分）vmmmt0v圖2（1）如圖1所示，固定于水平面的U形導(dǎo)線框處于豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)線框兩平行導(dǎo)軌間距為l，左端接一電動勢為E0、內(nèi)阻不計的電源。一質(zhì)量為m、電阻為r的導(dǎo)體棒MN垂直導(dǎo)線框放置并接觸良好。閉合開關(guān)S，導(dǎo)體棒從靜止開始運(yùn)動。忽略摩擦阻力和導(dǎo)線框的電阻，平行軌道足夠長。請分析說明導(dǎo)體棒MN的運(yùn)動情況，在圖2中畫出速度v隨時間vmmmt0v圖2EE0B0NM圖1S（2）直流電動機(jī)是一種使用直流電流的動力裝置，是根據(jù)通電線圈在磁場中受到安培力的原理制成的。如圖3所示是一臺最簡單的直流電動機(jī)模型示意圖，固定部分（定子）裝了一對磁極，旋轉(zhuǎn)部分（轉(zhuǎn)子）裝設(shè)圓柱形鐵芯，將abcd矩形導(dǎo)線框固定在轉(zhuǎn)子鐵芯上，能與轉(zhuǎn)子一起繞軸OO轉(zhuǎn)動。線框與鐵芯是絕緣的，線框通過換向器與直流電源連接。定子與轉(zhuǎn)子之間的空隙很小，可認(rèn)為磁場沿徑向分布，線框無論轉(zhuǎn)到什么位置，它的平面都跟磁感線平行，如圖4所示（側(cè)面圖）。已知ab、cd桿的質(zhì)量均為M、長度均為L，其它部分質(zhì)量不計，線框總電阻為R。電源電動勢為E，內(nèi)阻不計。當(dāng)閉合開關(guān)S，線框由靜止開始在磁場中轉(zhuǎn)動，線框所處位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B。忽略一切阻力與摩擦。a．求：閉合開關(guān)后，線框由靜止開始到轉(zhuǎn)動速度達(dá)到穩(wěn)定的過程中，電動機(jī)產(chǎn)生的內(nèi)能Q內(nèi)；圖3b．當(dāng)電動機(jī)接上負(fù)載后，相當(dāng)于線框受到恒定的阻力，阻力不同電動機(jī)的轉(zhuǎn)動速度也不相同。求：ab、cd兩根桿的轉(zhuǎn)動速度v多大時，電動機(jī)的輸出功率P最大，并求出最大功率Pm。圖3圖圖4北京市西城區(qū)2016年高三一模試卷參考答案及評分標(biāo)準(zhǔn)理科綜合能力測試-物理2016.413.D14.D15.C16.B17.A18.D19.D20.C21．（18分）（（1）4分，（2）①--④每空2分，⑤4分）（1）17.6（2）①D②3.04③gh2④a，10.0⑤4l（h-l）22.（16分）（1）a.（5分）粒子在電場中加速根據(jù)動能定理解得速度b.（5分）粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動根據(jù)牛頓第二定律和洛侖力公式解得半徑（2）（6分）由以上計算可知有代入已知條件得23．（18分）（1）（6分）合并后的質(zhì)量虧損根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程得合并所釋放的能量（2）a.（6分）小恒星繞黑洞做勻速圓周運(yùn)動，設(shè)小恒星質(zhì)量為m根據(jù)萬有引力定律和牛頓第二定律解得

b.（6分）設(shè)質(zhì)量為m的物體，從黑洞表面至無窮遠(yuǎn)處根據(jù)能量守恒定律解得因為連光都不能逃離，有v=c所以黑洞的半徑最大不能超過24.（20分）vmmmt0v（1）（6分）閉合開關(guān)S，導(dǎo)體棒在安培力F=B0Il的作用下開始做加速運(yùn)動，加速度；導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生反電動勢，電流，當(dāng)速度v增大，電流I減小，安培力F減小，加速度a減小，導(dǎo)體棒做加速度減小的加速運(yùn)動；當(dāng)E0=B0lvm時，電流為零，導(dǎo)體棒速度達(dá)到最大，最大速度；此后棒以最大速度vm做勻速運(yùn)動；vmmmt0v（2）a.（7分）設(shè)在這個過程中通過桿橫截面的電量為Q，穩(wěn)定時兩桿的速度為vm′根據(jù)能量守恒定律穩(wěn)定時有