北京市海淀区2016届高三第二学期期中练习理综 物理试题　2016.4

13．下列说法中正确的是 A．布朗运动就是液体分子的无规则运动 B．当分子间距离增大时，分子间的引力和斥力均增大

C．当分子间距离增大时，分子势能一定增大 D．物体的内能变化，它的温度并不一定发生变化

14．已知氦离子（He+）的能级图如图所示，根据能级跃迁理论可知

A．氦离子（He+）从n=4能级跃迁到n=3能级比从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出光子的频率低

B．大量处在n=3能级的氦离子（He+）向低能级跃迁，只能发出2种不同频率的光子

C．氦离子（He+）处于n=1能级时，能吸收45eV的能量跃迁到n=2能级

D．氦离子（He+）从n=4能级跃迁到n=3能级，需要吸收能量

15．关于机械波，下列说法中正确的是

A．机械波的振幅与波源振动的振幅不相等 B．在波的传播过程中，介质中质点的振动频率等于波源的振动频率

C．在波的传播过程中，介质中质点的振动速度等于波的传播速度

D．在机械波的传播过程中，离波源越远的质点振动的周期越大

16．关于万有引力定律的建立，下列说法中正确的是

A．卡文迪许仅根据牛顿第三定律推出了行星与太阳间引力大小跟行星与太阳间距离的平方成反比的关系

B．“月﹣地检验”表明物体在地球上受到地球对它的引力是它在月球上受到月球对它的引力的60倍

C．“月﹣地检验”表明地面物体所受地球引力与月球所受地球引力遵从同样的规律

D．引力常量 G的大小是牛顿根据大量实验数据得出的

17．在垂直纸面的匀强磁场中，有不计重力的甲、乙两个带电粒子，在纸面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意如图。则下列说法中正确的是 A．甲、乙两粒子所带电荷种类不同 B．若甲、乙两粒子所带电荷量及运动的速率均相等，则甲粒子的质量较大

C．若甲、乙两粒子的动量大小相等，则甲粒子所带电荷量较大 D．该磁场方向一定是垂直纸面向里

18．“娱乐风洞”是一项将科技与惊险相结合的娱乐项目，它能在一个特定的空间内把表演者“吹”起来。假设风洞内向上的风量和风速保持不变，表演者调整身体的姿态，通过改变受风面积（表演者在垂直风力方向的投影面积），来改变所受向上风力的大小。已知人体所受风力大小与受风面积成正比，人水平横躺时受风面积最大，设为S0，站立时受风面积为 S0；当受风面积为 S0时，表演者恰好可以静止或匀速漂移。如图所示，某次表演中，人体可上下移动的空间总高度为H，表演者由静止以站立身姿从A位置下落，经过B位置时调整为水平横躺身姿（不计调整过程的时间和速度变化），运动到C位置速度恰好减为零。关于表演者下落的过程，下列说法中正确的是

A．从A至B过程表演者的加速度大于从B至C过程表演者的加速度

B．从A至B过程表演者的运动时间小于从B至C过程表演者的运动时间

C．从A至B过程表演者动能的变化量大于从B至C过程表演者克服风力所做的功

D．从A至B过程表演者动量变化量的数值小于从B至C过程表演者受风力冲量的数值

19．如图所示，铜线圈水平固定在铁架台上，铜线圈的两端连接在电流传感器上，传感器与数据采集器相连，采集的数据可通过计算机处理，从而得到铜线圈中的电流随时间变化的图线。利用该装置探究条形磁铁从距铜线圈上端某一高度处由静止释放后，沿铜线圈轴线竖直向下穿过铜线圈的过程中产生的电磁感应现象。两次实验中分别得到了如图甲、乙所示的电流-时间图线。条形磁铁在竖直下落过程中始终保持直立姿态，且所受空气阻力可忽略不计。则下列说法中正确的是

A．若两次实验条形磁铁距铜线圈上端的高度不同，其他实验条件均相同，则甲图对应实验条形磁铁距铜线圈上端的高度大于乙图对应实验条形磁铁距铜线圈上端的高度

B．若两次实验条形磁铁的磁性强弱不同，其他实验条件均相同，则甲图对应实验条形磁铁的磁性比乙图对应实验条形磁铁的磁性强

C．甲图对应实验条形磁铁穿过铜线圈的过程中损失的机械能小于乙图对应实验条形磁铁穿过铜线圈的过程中损失的机械能

D．两次实验条形磁铁穿过铜线圈的过程中所受的磁场力都是先向上后向下

20．1924年，德布罗意提出了物质波理论，他假设实物粒子也具有波动性，大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子（如电子、质子等），他认为粒子的动量p与波的波长
之间遵从关系：
（h为普朗克常量），这一假说后来在一系列实验中得到了证实。如图甲所示，在电子双缝干涉实验中，将电子垂直射向两个紧靠的平行狭缝（电子发射端到两狭缝距离相等），在缝后放上一个安装有电子侦测器的屏幕（屏幕上的O点位于两狭缝中心对称轴的正后方，图中未画出），电子打到探测器上会在屏幕上出现亮点。在实验中，以速率v0发射电子，开始时，屏幕上出现没有规律的亮点，但是当大量的电子到达屏幕之后，发现屏幕上不同位置出现亮点的概率并不相同，且沿垂直双缝方向呈现出间隔分布，如图乙所示。这种间隔分布类似于光的干涉中出现的明暗相间的条纹。则下列说法中正确的是

A．以速率2v0发射电子，重复实验，O点可能处在暗条纹上 B．以速率2v0发射电子，重复实验，所形成的条纹间距会变小

C．若将两个狭缝沿垂直缝的方向移动一段很小的距离（不改变狭缝和屏幕间的距离），重复实验，如果屏幕上仍有间隔的条纹分布，则O点一定处在暗条纹上

D．若将两个狭缝沿垂直缝的方向移动一段很小的距离（不改变狭缝和屏幕间的距离），重复实验，如果屏幕上仍有间隔的条纹分布，则O点一定处在明条纹上

21．（18分）（1）图1为示波器面板的图示，荧光屏上显示的是一个位于屏幕右下方、线条较粗且模糊不清的波形。若要将该波形调至屏中央，应调节_________；若要屏上波形线条变细且边缘清晰，应调节 。（选填选项前的字母）

A．衰减旋钮 B．聚焦旋钮和辅助聚焦旋钮 C．水平位移旋钮和垂直位移旋钮 D．扫描微调旋钮和扫描范围旋钮

（2）用如图2所示装置做“验证动能定理”的实验。实验中，小车碰到制动挡板时，钩码尚未到达地面。

①为了保证细绳的拉力等于小车所受的合外力，以下操作必要的是 （选填选项前的字母）。

A．在未挂钩码时，将木板的右端垫高以平衡摩擦力 B．在悬挂钩码后，将木板的右端垫高以平衡摩擦力

C．调节木板左端定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行 D．所加钩码的质量尽量大一些

②图3是某次实验中打出纸带的一部分。O、A、B、C为4个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有4个打出的点没有画出，所用交流电源的频率为50Hz。通过测量，可知打点计时器打B点时小车的速度大小为 m/s。

③甲同学经过认真、规范地操作，得到一条点迹清晰的纸带。他把小车开始运动时打下的点记为O，再依次在纸带上取等时间间隔的1、2、3、4、5、6等多个计数点，可获得各计数点到O的距离s及打下各计数点时小车的瞬时速度v。图4是根据这些实验数据绘出的v2 -s图像。已知此次实验中钩码的总质量为0.015 kg，小车中砝码的总质量为0.100kg，取重力加速度g= 9.8m/s2，则由图像可知小车的质量为 kg（结果保留两位有效数字）。

④在钩码质量远小于小车质量的情况下，乙同学认为小车所受拉力大小等于钩码所受重力大小。但经多次实验他发现拉力做的功总是要比小车动能变化量小一些，造成这一情况的原因可能是 （选填选项前的字母）。

滑轮的轴处有摩擦 B．小车释放时离打点计时器太近

C．长木板的右端垫起的高度过高 D．钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力

22．（16分）如图所示，在匀强磁场中倾斜放置的两根平行光滑的金属导轨，它们所构成的导轨平面与水平面成(＝30(角，平行导轨间距L=1.0 m。匀强磁场方向垂直于导轨平面向下，磁感应强度B=0.20T。两根金属杆ab和cd可以在导轨上无摩擦地滑动。两金属杆的质量均为m=0.20 kg，电阻均为R=0.20Ω。若用与导轨平行的拉力作用在金属杆ab上，使ab杆沿导轨匀速上滑并使cd杆在导轨上保持静止，整个过程中两金属杆均与导轨垂直且接触良好。金属导轨的电阻可忽略不计，取重力加速度g=10m/s2。求：

（1）cd杆受安培力F安的大小；

（2）通过金属杆的感应电流I；

（3）作用在金属杆ab上拉力的功率P。

23．（18分）

弹跳杆运动是一项广受欢迎的运动。某种弹跳杆的结构如图甲所示，一根弹簧套在T型跳杆上，弹簧的下端固定在跳杆的底部，上端固定在一个套在跳杆上的脚踏板底部。一质量为M的小孩站在该种弹跳杆的脚踏板上，当他和跳杆处于竖直静止状态时，弹簧的压缩量为x0。从此刻起小孩做了一系列预备动作，使弹簧达到最大压缩量3x0，如图乙（a）所示；此后他开始进入正式的运动阶段。在正式运动阶段，小孩先保持稳定姿态竖直上升，在弹簧恢复原长时，小孩抓住跳杆，使得他和弹跳杆瞬间达到共同速度，如图乙（b）所示；紧接着他保持稳定姿态竖直上升到最大高度，如图乙（c）所示；然后自由下落。跳杆下端触地(不反弹)的同时小孩采取动作，使弹簧最大压缩量再次达到3x0；此后又保持稳定姿态竖直上升，……，重复上述过程。小孩运动的全过程中弹簧始终处于弹性限度内。已知跳杆的质量为m，重力加速度为g。空气阻力、弹簧和脚踏板的质量、以及弹簧和脚踏板与跳杆间的摩擦均可忽略不计。

（1）求弹跳杆中弹簧的劲度系数k，并在图丙中画出该弹簧弹力F的大小随弹簧压缩量x变化的示意图；

（2）借助弹簧弹力的大小F随弹簧压缩量x变化的F-x图像可以确定弹力做功的规律，在此基础上，求在图乙所示的过程中，小孩在上升阶段的最大速率；

（3）求在图乙所示的过程中，弹跳杆下端离地的最大高度。

24．（20分）在如图甲所示的半径为r的竖直圆柱形区域内，存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小随时间的变化关系为B=kt（k>0且为常量）。

（1）将一由细导线构成的半径为r、电阻为R0的导体圆环水平固定在上述磁场中，并使圆环中心与磁场区域的中心重合。求在T时间内导体圆环产生的焦耳热。

（2）上述导体圆环之所以会产生电流是因为变化的磁场会在空间激发涡旋电场，该涡旋电场趋使导体内的自由电荷定向移动，形成电流。如图乙所示，变化的磁场产生的涡旋电场存在于磁场内外的广阔空间中，其电场线是在水平面内的一系列沿顺时针方向的同心圆（从上向下看），圆心与磁场区域的中心重合。在半径为r的圆周上，涡旋电场的电场强度大小处处相等，并且可以用
计算，其中(为由于磁场变化在半径为r的导体圆环中产生的感生电动势。如图丙所示，在磁场区域的水平面内固定一个内壁光滑的绝缘环形真空细管道，其内环半径为r，管道中心与磁场区域的中心重合。由于细管道半径远远小于r，因此细管道内各处电场强度大小可视为相等的。某时刻，将管道内电荷量为q的带正电小球由静止释放（小球的直径略小于真空细管道的直径），小球受到切向的涡旋电场力的作用而运动，该力将改变小球速度的大小。该涡旋电场力与电场强度的关系和静电力与电场强度的关系相同。假设小球在运动过程中其电荷量保持不变，忽略小球受到的重力、小球运动时激发的磁场以及相对论效应。

若小球由静止经过一段时间加速，获得动能Em，求小球在这段时间内在真空细管道内运动的圈数；

②若在真空细管道内部空间加有方向竖直向上的恒定匀强磁场，小球开始运动后经过时间t0，小球与环形真空细管道之间恰好没有作用力，求在真空细管道内部所加磁场的磁感应强度的大小。

海淀区高三年级第二学期期中练习

物理学科参考答案 2016.4

（共120分）

选择题（共48分，13题~20题每题6分）

13．D 14．A 15．B 16．C 17．B 18．D 19．C 20．B

21．（18分）

（1）C（3分）；B（3分）

（2）①AC （4分）说明：错选不得分；漏选得2分。

② 0.36 （3分） ③0.18~ 0.19 （2分） C（3分）

22．(16分)

（1）金属杆cd静止在金属导轨上，所受安培力方向与导轨平面平行向上。

则F安= mgsin30°……………………………………………………………………………（2分）

解得：F安=1.0N……………………………………………………………………………（2分）

（2）F安=BIL………………………………………………………………………………（2分）

解得：I=5.0A………………………………………………………………………………（2分）

（3）金属杆ab所受安培力方向与导轨平面平行向下，金属杆ab在拉力F、安培力F安和重力mg作用下匀速上滑，

则F=BIL+ mgsin30°…………………………………………………………………………（2分）

根据电磁感应定律，金属棒ab上产生的感应电动势为E感 = BLv……………………（2分）

根据闭合电路欧姆定律，通过金属杆ab的电流I =…………………………………（2分）

根据功率公式：P=Fv………………………………………………………………………（1分）

解得： P =20W………………………………………………………………………………（1分）

23．（18分）

（1）小孩处于静止状态时，根据平衡条件有Mg＝kx0 （2分）

解得：k＝ ……………………（2分）

F-x图如图所示。（说明：画出过原点的直线即可得分）…（1分）

（2）利用F-x图像可知，图线与横轴所包围的面积大小等于弹簧弹力做功的大小。

弹簧压缩量为x时，弹性势能为Ep弾=kx2………………………………………………（1分）

图a状态弹簧的弹性势能为Ep弾1=k(3x0)2…………………………………………………（1分）

小孩从图a至图b的过程，小孩先做加速运动后做减速运动，当弹簧弹力与重力等大时小孩向上运动的速度最大，设其最大速度为vmax。……………………………………………（1分）

此时弹簧压缩量为x0，弹簧的弹性势能为Ep弾2=kx……………………………………（1分）

从图a至小孩向上运动速度达到最大的过程中，小孩和弹簧系统机械能守恒，因此有：

k(3x0)2=Mg(3x0－x0)+ Mv+kx………………………………………………………（2分）

解得：vmax=2 ………………………………………………………………………（1分）

（3）图a状态至弹簧长度为原长的过程中，小孩和弹簧系统机械能守恒。设小孩在弹簧长度为原长时的速度为v0，则有：

k(3x0)2=Mg(3x0)+Mv ……………………………………………………………………（1分）

小孩迅速抓住跳杆的瞬间，内力远大于外力，小孩和弹跳杆系统动量守恒。

设小孩和弹跳杆共同速度为v1，规定竖直向上方向为正，有Mv0＝(M＋m)v1 ……（2分）

小孩和弹跳杆一起竖直上升至最高点，小孩和弹跳杆系统机械能守恒，因此有：

(M＋m)v＝(M＋m)ghmax …………………………………………………………………（2分）

解得：hmax= ……………………………………………………………………（1分）（说明：其他解法合理同样得分）

24. （20分）

（1）导体圆环内的磁通量发生变化，将产生感生电动势，根据法拉第电磁感应定律，感生电动势
…………………………………………………（2分）

导体圆环内感生电流
……………………………………………………（1分）

在T时间内导体圆环产生的焦耳热Q=I2R0T………………………………………………（2分）

解得：
………………………………………………………………………（1分）

（2）①根据题意可知，磁场变化将在真空管道处产生涡旋电场，该电场的电场强度

………………………………………………………………………………（2分）

小球在该电场中受到电场力的作用，电场力的大小
……………………（1分）

电场力的方向与真空管道相切，即与速度方向始终相同，小球将会被加速，动能变大。设小球由静止到其动能为Em的过程中，小球运动的路程为s，

根据动能定理有Fs=Em……………………………………………………………………（2分）

小球运动的圈数
…………………………………………………………………（1分）

解得：
…………………………………………………………………………（2分）

②小球的切向加速度大小为
……………………………………………（2分）

由于小球沿速度方向受到大小恒定的电场力，所以经过时间t0，

小球的速度大小v满足v=at0…………………………………………………………（1分）

小球沿管道做圆周运动，因为小球与管道之间没有相互作用力，所以，小球受到的洛伦兹力提供小球的向心力，设所加磁场的磁感应强度为B0，

则有qvB0=mv2/r………………………………………………………………………（2分）

解得：B0=kt0/2…………………………………………………………………………（1分）