北京西城高三一模物理及参考答案4Word格式.docx
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∶
们在磁场中做圆周运动的周期之比Tα
TH为
A．1∶4
B．4∶1
C．2∶1
D．1∶2
17．2016年9月15日，我国发射了空间实验室“天宫二号”。
它的初始轨道为椭圆轨道，近地点M和远地点N的高度分别为200km和350km，如图所示。
关于“天宫二号”在该椭
圆轨道上的运行，下列说法正确的是
A．在M点的速度小于在N点的速度
B．在M点的加速度大于在N点的加速度
C．在M点的机械能大于在N点的机械能
MN
北京市西城区2018年4月高三理科综合物理部分第1页（共9页）
D．从M点运动到N点的过程中引力始终做正功
18．2016年9月25日，被誉为“中国天眼”的世界最大单口径射
电望远镜（简称FAST）在贵州省平塘县落成启用，开始接收来
自宇宙深处的电磁波。
中国天眼的存在，使得深空通讯能力延
伸至太阳系外缘行星，对探索宇宙的起源和地外文明具有重要
意义。
如果为天眼配备一部发射功率为百万瓦级（106W）的发射机，其发射的无线电波波长
为126厘米。
那么该发射机每秒钟发射的光子数量的数量级约为
（取真空光速c=3
108m/s，
普朗克常量h=6.6
1034J?
s）
A．1023
B．1027
C．1031
D．1035
19．图1和图2是教材中演示电感器对交变电流的阻碍作用的两个电路图。
把带铁芯的线圈L
与小灯泡串联起来，先把它们接到直流电源上，如图1所示，再把它们接到交流电源上，如
图2所示。
取直流电源的电压与交流电压的有效值相等，观察比较两种情况下电路稳定时灯泡的亮度。
下列叙述正确的是
LL
S
E
S~
u
图1
图2
A．接交流时灯泡更亮些
B．接直流和接交流灯泡一样亮
C．线圈对直流和交流的阻碍作用相同反光镜1D．线圈对交流的阻碍作用更大
S1
20．2017年诺贝尔物理学奖授予了三位美国科学家，以表
彰他们为发现引力波所作的贡献。
引力波被认为是时
空弯曲的一种效应，物体加速运动时会给宇宙时空带
S1
发射器
S2
分束镜
S2
反光镜2
S1S2
来扰动，这种扰动会以光速向外传播能量。
如图为科
探测器
学家们探测引力波的装置示意图，发射器发出的激光
S经半透光分束镜分为相互垂直的两束S1和S2，然后
北京市西城区2018年4月高三理科综合物理部分第2页（共9页）
经过4km长的两臂，在两臂端点处经反射镜反射回来，
S1和S2相遇形成干涉，被探测器接收。
精确调节两
臂，使探测器在无引力波作用时，接收到的信号强度为0。
当有引力波作用时，
两臂长度将因此而发生改变，则接收到的信号强度不为0。
下列说法正确的是
A．引力波可以超光速传播
B．引力波不能传播能量
C．探测器接收到的两束波的频率相同
D．无引力波作用时两束激光到探测器的路程差为0
21．（18分）如图1所示，用半径相同的A、B两球的碰撞可以验证“动量守恒定律”
。
实验时
先让质量为m1的A球从斜槽上某一固定位置
C由静止开始滚下，进入水平轨道后，
从轨道末
端水平抛出，落到位于水平地面的复写纸上，
在下面的白纸上留下痕迹。
重复上述操作
10次，
得到10个落点痕迹。
再把质量为
m2的B球放在水平轨道末端，让
A球仍从位置C由静止滚
下，A球和B球碰撞后，分别在白纸上留下各自的落点痕迹，重复操作
10次。
M、P、N为三
个落点的平均位置，未放
B球时，A球的落点是P点，O点是水平轨道末端在记录纸上的竖
直投影点，如图2所示。
C入射小球A
被碰小球B
C
AB
重
垂
线
OMPN
图1图2
（1）在这个实验中，为了尽量减小实验误差，两个小球的质量应满足m1m2（选
填“>
”或“<
”）；
除了图中器材外，实验室还备有下列器材，完成本实验还必须
使用的两种器材是。
A．秒表B．天平C．刻度尺D．打点计时器
（2）下列说法中正确的是。
北京市西城区2018年4月高三理科综合物理部分第3页（共9页）
A．如果小球每次从同一位置由静止释放，每次的落点一定是重合的
B．重复操作时发现小球的落点并不重合，说明实验操作中出现了错误
C．用半径尽量小的圆把10个落点圈起来，这个圆的圆心可视为小球落点的平均
位置
D．仅调节斜槽上固定位置
C，它的位置越低，线段
OP的长度越大
（3）在某次实验中，测量出两个小球的质量
m1、m2。
记录的落点平均位置
M、N几乎与
OP在同一条直线上，测量出三个落点位置与
O点距离OM、OP、ON的长度。
在
实验误差允许范围内，若满足关系式
，则可以认
为两球碰撞前后在OP方向上的总动量守恒；
若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足关
系式
（用测量的量表示）
（4）在OP、OM、ON这三个长度中，与实验所用小球质量无关的是
，与实
验所用小球质量有关的是
（5）某同学在做这个实验时，记录下小球三个落点的平均位置
M、P、N，如图3所示。
他发现M和N偏离了OP方向。
这位同学猜想两小球碰撞前后在
OP方向上依然动
量守恒，请你帮他写出验证这个猜想的办法。
O
P
M
图3
22．（16分）如图所示，BCD是半径R=0.4m的竖直圆形光滑轨道，
D是轨道的最高点，水
平面AB与圆轨道在B点相切。
一质量为m=1kg可以看成质点的物体静止于水平面上的
A点。
现用F=7N的水平恒力作用在物体上，使它在水平面上做匀加速直线运动，当物体到达
B点
时撤去外力F，之后物体沿
BCD轨道运动，物体到达
D点时的速度大小
vD=4m/s。
已知物体
与水平面间的动摩擦因数
μ=0.3，取重力加速度
g=10m/s2。
求：
D
（1）在D点轨道对物体的压力大小
FN；
（2）物体运动到B点时的速度大小
vB；
（3）A与B之间的距离x。
F
A
B
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23.（18分）2015年4月16日，全球首创超级电容储能式现代电车在中国宁波基地下线，如图1所示。
这种电车没有传统无轨电车的“长辫子”和空中供电网，没有尾气排放，乘客上下车的几十秒内可充满电并行驶几公里，刹车和下坡时可把部分动能转化成电能回收储存再
使用。
R
（1）图2所示为超级电容器充电过程简化电路图，已知充电电源的电动势为
E，电路中
的电阻为R。
图3是某次充电时电流随时间变化的
i-t图像，其中I0、T0均为已知量。
a．类比是一种常用的研究方法，对于直线运动，我们学习了用
v-t图像求位移的方
法。
请你借鉴此方法，根据图3
所示的i-t图像，定性说明如何求电容器充电所
获得的电荷量；
并求出该次充电结束时电容器所获得的电荷量
Q；
b．请你说明在电容器充电的过程中，通过电阻
R的电流为什么会逐渐减小；
并求
出电容器的电容
C。
（2）研究发现，电容器储存的能量表达式为
CU2，其中U为电容器两端所加电压，
为电容器的电容。
设在某一次紧急停车中，在汽车速度迅速减为
0的过程中，超级电
容器两极间电势差由
U1迅速增大到U2。
已知电车及乘客总质量为
m，超级电容器的
电容为C0，动能转化为电容器储存的电能的效率为
η。
求电车刹车前瞬间的速度
v0。
北京市西城区2018年4月高三理科综合物理部分第5页（共9页）
24．（20分）物理学是探索自然界最基本、最普遍规律的科学，在不同情景中发生的物理过程
往往遵循着相同的规律。
请应用所学的物理知识，思考并解决以下问题。
（1）带电小球B静止在无限大的光滑绝缘水平面上，带同
v0
种电荷的小球A从很远处以初速度v0向B球运动，
A的速度始终沿着两球的连线方向，如图1所示。
两
球始终未能接触。
AB间的相互作用视为静电作用。
a.从加速度和速度的角度，说明
B球在整个过程中的运动情况；
b.已知A、B两球的质量分别为
m1和m2，求B球最终的速度大小vB。
（2）光滑的平行金属导轨MN、PQ固定在水平地面上，整个空间存在竖直向下的匀强磁
场，两根相同的金属棒ab和cd垂直放置在导轨
上，如图2所示。
开始时cd棒静止，ab棒以初
a
c
速度v0沿导轨向右运动。
随后
cd棒也运动起来，
Q
b
d
两棒始终未能相碰，忽略金属棒中感应电流产生
的磁场。
a.已知两根金属棒的质量均为
m，求cd棒最终获得的动能
Ek；
b.图3是图2的俯视图。
请在图
3中画出
ab、cd棒在达到最终状态之前，
棒内自
由电子所受洛伦兹力的示意图；
并从微
-
观的角度，通过计算分析说明，在很短
的时间△t内，ab棒减少的动能是否等
于cd棒增加的动能。
北京市西城区2018年4月高三理科综合物理部分第6页（共9页）
西城区高三统一测试
物理参考答案及评分标准
2018.4
13．B
14．A
15．C
16．C
17．B
18．C
19．D
20．C
21．（18分）
【
（1）~（4）每空2分，（5）4分。
】
（1）>
，BC
（2）C
（3）m1·
OP＝m1·
OM+m2·
ON，m1·
OP2＝m1·
OM2+m2·
ON2
（4）OP，OM和ON
（5）
M′
┌
└
N′
连接OP、OM、ON，作出M、N在OP方向上的投影点
M′、N′，如图所示。
分别测
量出OP、OM′、ON′的长度。
若在实验误差允许范围内，满足关系式
m1·
OP＝m1·
OM′＋m2·
ON′，则可以认为两小球碰撞前后在
OP方向上动量守恒。
22．（16分）
（1）（5分）在D点，物体受力如图
1所示
mg
v
根据牛顿第二定律
FN
mg
mD
FN
代入数据解得
FN=30N
（2）（5分）物体从
B到D，根据机械能守恒定律
mvB
2R
mvD
vB
2m/s=5.6
4m/s
f
（3）（6分）物体从A到B，受力如图
2所示，根据动能定理
Fx
fx
mvA
f=μmg
x=4m
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23．（18分）
（1）a．（6分）电容器充电所获得的电荷量等于
i-t图线和横、纵轴所围的面积。
图2中每一小格的面积为
S0I
T
00.01I
T00
10
10
图线下约22小格，面积为
S=22S0
所以电容器所获得的电量
22
I0T0
0.22I0T0
100
（说明：
21、22、23格均给分）
b．（6分）电容器充电时，通过
R的电流i
U
，U为电容器两端的电压，
随着电容器上电荷量的增大，
U也增大，
所以电流i减小。
充电结束时，电容器两端电压等于电源的电动势，即E=U
根据电容的定义
解得电容
22I0T
0.2I0T20
100E
（2）（6分）根据能量守恒定律
mv0
C0
U2
U1
解得电车刹车前瞬间的速度
C0（U2
U1）
m
24．（20分）
（1）a．（3分）B球做加速度先增大后减小的加速运动，最后匀速。
b．（5分）以A、B球为研究对象，系统所受的合外力为零
根据动量守恒定律m1v0=m1vA+m2vB
由于只有系统内的电场力做功，所以系统的动能和电势能的总和保持不变，初始状
态和最后状态两球的距离都很大，可以认为系统的初、末电势能为零。
m1v0
m1vA
由能量守恒
2=
2+m2vB
联立以上两式解得
2m
v0
vB=
m1
m2
（2）a．（3分）以两根金属棒为研究对象，系统所受的合外力为零，最后以共同的速度
v向
前运动，根据动量守恒定律
mv0=2mv
cd棒最终获得的动能
1212
Ekmvmv0
28
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b．（9分）两根棒内自由电子所受洛伦兹力如图所示
f2
f2′
f1
f1′
f′
方法一：
设自由电子的电荷量为
e，在两棒达到最终状态之前某时刻，
ab棒的速度为v1，
cd棒的速度为v2，自由电子沿两根棒定向移动的速率为
u，在很短的时间
t内，
ab棒中自由电子受到的垂直于棒方向的洛伦兹力
f2
f2对电子做负功
W2
f2v1
t
euBv1
cd棒中自由电子受到的垂直于棒方向的洛伦兹力
f2′对电子做正功
W2'
v2
teu
2Bv
因为v1>
v2，所以W2+W2'
<
0，宏观上表现为安培力对两棒组成的系统做负功，
使系统总动能减小，即ab棒减少的动能大于cd棒增加的动能。
方法二：
设自由电子的电荷量为e，在两棒达到最终状态之前某时刻，自由电子沿ab棒
定向移动的速率为u。
在很短的时间t内，电子在棒中定向运动，与金属离子发生
碰撞，受到阻力。
设电子受到的平均阻力为f，在很短的时间t内，阻力对电子做
负功Wfut，宏观上表现为电路产生了焦耳热。
根据能量守恒定律，两棒组成
的系统总动能减小，即ab棒减少的动能大于cd棒增加的动能。
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