2018朝阳一模物理试题及答案
北京市朝阳区高三年级第一次综合练习
理科综合能力测试
2018．3
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．下列说法中正确的是
A．外界对气体做功，气体的内能一定增大
B．气体从外界吸收热量，气体的内能一定增大
C．液体的温度越高，布朗运动越明显
D．液体的温度越低，布朗运动越明显
14．下面是四种与光有关的事实：
①白光通过棱镜在屏上呈现彩色；②雨后的天空出现彩虹；③肥皂泡的表面呈现彩
色；④白光通过双缝在光屏上呈现彩色条纹。
其中，与光的干涉有关的是
A．①②B．①③C．②③
D．③④
15．一列简谐横波沿x轴负方向传播，图1是该横波t=0时的波形图，图2是介质中某质点的振动图像，则图2描述的可能是
图1 图2
A．x=3m处质点的振动图像B．x=2m处质点的振动图像
C．x=1m处质点的振动图像D．x=0处质点的振动图像
16．2017年2月，美国宇航局宣布，在一颗恒星的周围发现多达7颗大小与地球接近的行星，其中3颗可能存在生命。若某颗行星绕该恒星做圆周运动，并测出了轨道半径和运行周期。引力常量已知，则可推算出
A．行星的质量B．行星的半径C．恒星的质量
D．恒星的半径
17．如图所示，虚线框MNQP内存在匀强磁场，磁场方向垂直
纸面向里。a、b、c 是三个质量和电荷量都相等的带电粒
子，它们从PQ边上的中点沿垂直于磁场的方向射入磁场，
图中画出了它们在磁场中的运动轨迹。若不计粒子所受重
力，则
A．粒子a带负电，粒子b、c带正电
B．粒子c在磁场中运动的时间最长
C．粒子c在磁场中的加速度最大
D．粒子c在磁场中的动量最大
18．如图所示，一根绳子穿过滑轮，绳子的一端挂一个重物，另一端有一只
猴子，恰好处于静止状态。绳子的质量、滑轮的质量以及滑轮的摩擦
均可忽略。若猴子沿绳子向上爬，则
A．重物将向上运动
B．重物将向下运动
C．重物将保持不动
D．以上三种情况都有可能
19．如图所示，将带铁芯的电感器L与灯泡A串联，再与另一个
完全相同的灯泡B并联，接在以正弦交流信号发生器为电源
的两端。通过调节交流信号发生器上的旋钮，可以改变输出
电压和信号的频率。闭合开关S，A、B两灯均发光。关于该
实验，下列说法中正确的是
A．保持交流信号频率不变，适当提高输出电压，发现A灯始终比B灯亮
B．保持输出电压不变，提高交流信号频率，发现A、B灯均变亮
C．保持输出电压和信号频率不变，撤去铁芯后，发现A灯比原来亮
D．断开开关S，发现A灯闪亮一下，然后熄灭
20．风化侵蚀的产物有可能被风、流水、冰川和海浪挟带而离开原位置，地理学家把这种现象叫做“搬运”。为了讨论水流的搬运作用，设水的流速为v，物块的几何线度为l，并作如下简化：物块的体积与l3成正比，水流对物块的作用力与l2v2成正比，物块受到的阻力与物块的重力成正比。
已知水的流速为v时，能搬运石块的重力为G。当水的流速为2v时，能搬运石块的重力为
A．2G B．4G C．16G
D．64G
第二部分（非选择题 共180分）
本部分共11小题，共180分。 21．（18分）
（1）利用如图所示的装置研究平抛运动。实验中，下列说
法中正确的有______。 A ．斜槽轨道必须光滑
B ．通过调节使斜槽末端保持水平
C ．每次释放小球的位置可以不同
D ．每次必须由静止开始释放小球
（2）利用如图1所示的电路可以测定一节干电池的电动势和内电阻。
① 现有电压表（0～3V ）、开关和导线若干，以及下列器材： A ．电流表（0～0.6A ）
B ．电流表（0～3A ）
C ．滑动变阻器（0～20Ω）
D ．滑动变阻器（0～100Ω）
实验中电流表应选用____；滑动变阻器应选用____。（选填相应器材前的字母）
② 在图2中用笔画线代替导线，按图1将电路连线补充完整。
③ 实验中，某同学记录的6组数据如下表所示，其中5组数据的对应点已经标在
图3的坐标纸上，请标出余下一组数据的对应点，并画出U -I 图线。
图1
图2
图3
④ 根据图3可得出干电池的电动势E =______V ，内电阻r =______ 。
⑤ 小明同学学习了电源的相关知识后，制作了如图4所示的水果电池。为了测量
该电池的电动势，他从实验室借来了灵敏电流表（内阻．．未．知．，且不可忽略．．．．．
）、电阻箱、开关以及若干导线，设计了如图5所示的电路图。你认为小明同学能否准确测出水果电池的电动势，并说明理由。
图4 图5
22．（16分）
如图所示，平行金属导轨水平放置，宽度L = 0.30m ，一端连接R =0.50 Ω的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B =0.20T 。导体棒MN 放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好。导轨和导体棒的电阻均可忽略不计。现使导体棒MN 沿导轨向右匀速运动，速度v = 5.0 m /s 。求： （1）导体棒MN 切割磁感线产生的感应电动势E ； （2）导体棒MN 所受安培力F 的大小； （3）感应电流的功率P 。
Cu
Zn
Zn
Cu
图1所示的蹦极运动是一种非常刺激的娱乐项目。为了研究蹦极过程，做以下简化：将游客视为质点，他的运动沿竖直方向，忽略弹性绳的质量和空气阻力。如图2所示，某次蹦极时，游客从蹦极平台由静止开始下落，到P点时弹性绳恰好伸直，游客继续向下运动，能到达的最低位置为Q点，整个过程中弹性绳始终在弹性限度内，且游客从蹦极平台第一次下落到Q点的过程中，机械能损失可忽略。弹性绳的弹力大小可以用F=k·Δx来计算，式中k为常量，Δx为弹性绳的伸长量。
（1）弹性绳的原长为l0，弹性绳对游客的弹力为F，游客相对蹦极平台的位移为x，取竖直向下为正方向，请在图3中画出F随x变化的示意图；
（2）借助F-x图像可以确定弹力做功的规律，在此基础上，推导当游客位移为x（x>l0）时，弹性绳弹性势能E P的表达式；
（3）按照安全标准，该弹性绳允许的最大拉力F m=4.3×103N，游客下落至最低点与地面的距离3m
d≥。已知l0=10m，k=100N/m，蹦极平台与地面间的距离D=55m。取重力加速度g=10m/s2。试通过计算说明：总质量M=160kg的游客能否被允许使用该蹦极设施。
图1 图2 图3
在玻尔的原子结构理论中，氢原子由高能态向低能态跃迁时能发出一系列不同频率的光，波长可以用巴耳末—里德伯公式
2
2
1
11(
)
R k
n
λ
=-
来计算，式中λ为波长，R 为里
德伯常量，n 、k 分别表示氢原子跃迁前和跃迁后所处状态的量子数，对于每一个k ，有n =k +1、k +2、k +3…。其中，赖曼系谱线是电子由n >1的轨道跃迁到k =1的轨道时向外辐射光子形成的，巴耳末系谱线是电子由n >2的轨道跃迁到k =2的轨道时向外辐射光子形成的。
（1）如图所示的装置中，K 为一金属板，A 为金属电极，
都密封在真空的玻璃管中，S 为石英片封盖的窗口，单色光可通过石英片射到金属板K 上。实验中：当滑动变阻器的滑片位于最左端，用某种频率的单色光照射K 时，电流计G 指针发生偏转；向右滑动滑片，当A 比K 的电势低到某一值U c （遏止电压）时，电流计G 指针恰好指向零。
现用氢原子发出的光照射某种金属进行光电效
应实验。若用赖曼系中波长最长的光照射时，遏止电压的大小为U 1；若用巴耳末系中n =4的光照射金属时，遏止电压的大小为U 2。
金属表面层内存在一种力，阻碍电子的逃逸。电子要从金属中挣脱出来，必须克服这种阻碍做功。使电子脱离某种金属所做功的最小值，叫做这种金属的逸出功。
已知电子电荷量的大小为e ，真空中的光速为c ，里德伯常量为R 。试求： a ．赖曼系中波长最长的光对应的频率ν1； b ．普朗克常量h 和该金属的逸出功W 0。
（2）光子除了有能量，还有动量，动量的表达式为p =λh
（h 为普朗克常量）。
a ．请你推导光子动量的表达式p =λ
h
；
b ．处于n =2激发态的某氢原子以速度v 0运动，当它向k =1的基态跃迁时，沿与v 0相反的方向辐射一个光子。辐射光子前后，可认为氢原子的质量为M 不变。求辐射光子后氢原子的速度v （用h 、R 、M 和v 0表示）。
A S
北京市朝阳区高三年级第一次综合练习
理科综合能力测试参考答案
2018．3
21．（18分）
（1）
BD …………………………………………………………………………………… （2分） （2）① A ……………………………………………………………………………………（2分）
C ……………………………………………………………………………………（2分） ② 答案如图1所示……………………………………………………………………（2分）
图1 图2
③ 答案如图2所示……………………………………………………………………（2分） ④ 1.45（1.43~1.47）…………………………………………………………………（2分） 0.83
（0.80~0.86）…………………………………………………………………（2分） ⑤ 可以准确测出水果电池的电动势。 根据闭合电路欧姆定律有g ()
E
I R r R =++，变形可得
g
11r R R I
E
E
+=
+
。
实验中，改变电阻箱的阻值R ，可读出灵敏电流表相应的读数I ，得到多组对应R 、I 数据，并画出
1I
-R 图像。在
1I
-R 图像中，图线的斜率1k
E
=
，所以1E
k
=
。（4分）
22．（16分）
解：（1）导体棒MN 切割磁感线产生的电动势
0.30V
E B L ==v ……………………………………………………（5分）
（2）通过导体棒MN 中的电流
0.60A
E I R
=
=
所以导体棒MN 所受的安培力
0.036N
F IL B ==……………………………………………………（6分）
（3）感应电流的功率
2
0.18W
P I R ==……………………………………………………（5分）
23．（18分）
解：（1）弹性绳对游客的弹力F 随游客位移x 变化关系的图线如图
3所示。………………………………………………（4分）
（2）在图3中，图线与x 轴所围面积表示弹力F 做的功，则在
游客位移从l 0变为x 的过程中，弹力F 做的功
2
01()
2
W k x l =-
-
所以弹性绳的弹性势能
2
P 01()
2
E W k x l =-=
-………………………………………………（6分）
（3）设游客从蹦极平台第一次到达最低点的距离为l ，在此过程中，根据机械能守恒定
律
2
01()
2
m g l k l l =
-
解得 50m
l = 或 2m
l
=（舍）
则
5m 3m
d D l =-=>（符合要求）
当游客第一次到达最低点时，弹性绳的弹力最大，此时弹性绳的弹力
3
0m
'() 4.010N F k l l F =-=?<（符合要求）
所以该游客可以使用该蹦极设施…………………………………………（8分）
24．（20分）
解：（1）a ．在赖曼系中，氢原子由n =2跃迁到k =1，对应光的波长最长，波长为1λ。则有
2
2
1
1
11()
1
2
R λ=-
所以 143R
λ=
所以
11
34
c
c R νλ=
=…………………………………………（6分）
b ．在巴耳末系中，氢原子由n =4跃迁到k =2，对应光的波长为2λ，频率为2ν。则
图
3
有
2
2
21
11()
2
4
R λ=-
2
2
c
ν
λ=
设1λ、2λ对应的最大初动能分别为E km1、E km2。根据光电效应方程有 k m 110E h W ν=-
k m 220
E h W ν=-
根据动能定理有 1k m 10e U E -=-
2
k m 2
0eU
E -=-
联立解得1216()
9e U U h
cR
-=
，0
121(4)
3
W e U U =
- …………………（8分）
（2）a ．根据质能方程有
2
E m c
=
又因为 h c
E h νλ
==
p m c
=
所以
h
p λ
=
…………………………………………………（3分）
b ．光子的动量
34
h
h R p λ
=
=
根据动量守恒定律有
0M M p
=-v v
解得
034h R M
=+
v v ………………………………………（3分）