高中学生学科素质训练
高三物理同步测试（4）
本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。共150分考试用时120分钟
第Ⅰ卷（选择题共40分）
一、每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确。
1．放射性原子核23892U 经3次α衰变后和2次β衰变后，新原子核中含有的中子数是
（ ）
A．226 B．138 C．92 D．88
2．处于n＝3激发态的大量氢原子向基态跃迁时所放出的光子中，只有一种光子不能使某金
属A产生光电效应，则下列说法正确的是 （ ）
A．不能使金属A产生光电效应的光子一定是从n＝3激发态直接跃迁到基态时放出的
B．不能使金属A产生光电效应的光子一定是从n＝3激发态直接跃迁到n＝2激发态时
放出的
C．若从n＝4激发态跃迁到n＝3激发态,所放出的光子一定不能使金属A产生光电效应
D．若从n＝4激发态跃迁到n＝1激发态，所放出的光子一定能使金属A产生光电效应
3．如图所示，一根用绝缘材料制成的轻弹簧，劲度系数为k，一端固定，另一端与质量为m、带电量为＋q的小球相连，静止在光滑绝缘水平面上．当施加水平向右的匀强电场E后，小球开始运动．关于小球的运动，下列说法中正确的是 （ ）
A．运动过程中小球的最大加速度为qE/m
B．小球从静止开始向右运动距离为qE/k时速度最大
C．运动过程中，小球的机械能守恒
D．运动过程中，小球动能、弹性势能、电势能之和保持不变
4．根据气体分子理论，气体分子运动的剧烈程度与温度有关，下列表格是研究氧气分子速率分布规律而采用的
| 按速率大小划分区间 （m/s) | 各速率区间的分子数占总分子数的百分率% | |
| 0ºC | 100ºC | |
| 100以下 | 1.4 | 0.7 |
| 100~200 | 8.1 | 5.4 |
| 200~300 | 17.0 | 11.9 |
| 300~400 | 21.4 | 17.4 |
| 400~500 | 15.1 | 16.7 |
| 500~600 | 9.2 | 12.9 |
| 600~700 | 4.5 | 7.9 |
| 800~900 | 2.0 | 4.6 |
| 900以上 | 0.9 | 3.9 |
根据表格有四位同学总结了规律 （ ）
A．不论温度有多大，速率很大和很小的分子总是少数分子
B．温度变化，表现出“中间多两头少”的分布规律要改变
C．某一温度下，速率都在某一数值附近，离开这个数值越远，分子越少
D．温度增加时，速率小的分子数减小了
5．一航天探测器完成对月球 的探测任务后，在离开月球的过程中，由静止开始沿着与月球
表面成一个倾角飞行，先加速运动再匀速运动，探测器通过喷气而获得推动力。以下关
于喷气方向的描述中正确的是 （ ）
A．探测器加速飞行时，沿直线向后喷气
B．探测器加速飞行时，竖直向下喷气
C．探测器匀速飞行时，竖直向下喷气
D．探测器匀速飞行时，不需要喷气
6．右图中实线是沿x轴传播的一列简谐横波在t=0时刻的波形图，虚线是这列波在t=0.05s时刻的波形图。已知该波的波速是80cm/s，则下列说法中正确的是 （ ）
A．这列波有可能沿x轴正向传播
B．这列波的波长是10cm
C．t=0.05s时刻x=6cm处的质点正在向下运动
D．这列波的周期一定是0.15s
7．如图，一束正离子从S点沿水平方向射出，在没有电、磁场时恰好击中荧光屏上的坐标圆点O，若同时加上电场和磁场后，正离子束最后打在荧光屏上坐标系的第三象限中，则所加电场E和磁场B的方向可以是（不计离子重力及其间相互作用力）
A．E向上，B向上
B．E向下，B向下
C．E向上，B向下
D．E向下，B向上
8．将阻值为R的电阻接 在电动势为ε＝10V骨阻＝R的直流电源两端进，电阻R上消耗的电功率为P，下列判断正确的是
A．将是阻R接在另一直流电源两端时，若电阻R两端电压为10V，则电阻R上消耗的
电功率为2P
B．将是电阻R接在另一直流电源两端时，若电阻R两端电压变20V，则电阻R上消耗
的电功率为16P
C．将电阻R接在另一正弦交流电源端时，若电阻R两端的电压最大值为10V，则电阻
R消耗的电功率为P
D．将电阻R接在另一交流电两端时，若电阻R峡谷端电压有效值为20V，则无论交流
电是否是正弦交流电，电阻R上消耗的电功率为8P
9．某同学在研究串联电路电压特点的实验时，接成如图3所示的电路。
接通S后，他将高内阻的电压表并联在A、C两点间时，电
压表的读数为V；当并联在A、B两点间时，电压表的读数
也为V；当并联在B、C两点间时，电压表读数为零，则出
现此种情况的原 因是(设电路中只有一处故障)：（ ）
A．R断路 B．R短路
C．R断路 D．R断路
10．如图所示，两束单色光a、b相互平行地射到凸透镜上，经凸透镜折射后又保持相互平行
地射出。以下判断正确的是
A．透镜对两单色光的折射率相等
B．b单色光在透镜中的传播速度较小
C．分别用两单色光做同一双缝干涉实验时，用a色光得到的干涉
条纹间距较大
D．当a、b以相同的入射角从玻璃射向空气时，若a色光发生了全反射，则b色光一定
发生全反射
第Ⅱ卷（非选择题 共110分）
二、本题共三小题。把答案填在题中的横线上或按题目要求作图
11.有一把游标卡尺，游标尺上有20个小的等分刻度，这种游标卡尺的精确度为____ mm，使用该游标卡尺测量某工件，下图所示的测量数值应为_____ ___mm。
12.从下表中选出适当的实验器材，设计一电路来测量电流表A1的内阻r1,要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据.
| 器材（代号） | 规 格 |
| 电流表（A1） | 量程10mA,内阻r1待测（约40Ω） |
| 电流表（A2） | 量程500μA,内阻r2=750Ω |
| 电压表（V） | 量程10V，内阻r3=10kΩ |
| 电阻（R1） | 阻值约100Ω，作保护电阻用 |
| 滑动变阻器（R2） | 总阻值为50Ω |
| 电池（E） | 电动势1.5V,内阻很小 |
| 电键（S） | |
| 导线若干 |
（1）在右框中画出电路图，标明所用器材的代号.
（2）若选测量数据中的一组来计算，则所用的表达
式________，式中各符号的意义是_________.
13．某学生为了测量一物体的质量，找到一个力电转换器，
该转换器的输出电压正比于受压面的压力（比例系数
为k），如图所示．测量时先调节输入端的电压。使转
换器空载时的输出电压为0；而后在其受压面上放一物
体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压U。现有
下列器材：力电转换器、质量为m0的砝码、电压表、
滑动变阻器、干电池各一个、电键及导线若干、待测物体
（可置于力电转换器的受压面上）。
请完成对该物体质量的测量。（8分）
（l）设计一个电路，要求力电转换器的输入电压可调，并且使电压的调节范围尽可能大，
在方框中画出完整的测量电路图。
（2）简要说明测量步骤，求出比例系数k，并测出待测物体的质量m．
（3）请设想实验中可能会出现的一个问题
三、本题共7小题，90分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题答案中必须明确写出数值和单位。
14．(10分)太阳与地球的距离为1.5×1011m,太阳光以平行光束入射到地面，地球表面的2/3的面积被水面所覆盖，太阳在一年中辐射到地球表面水面部分的总能量W约为1.87×1024J。设水面对太阳辐射的平均反射率为7%，而且将吸收到的35%的能量重新辐射出去。太阳辐射可以将水面的水蒸发（设在常温常压下蒸发1Kg水需要 2.2×106J的能量），而后凝结成雨滴降落到地面。
⑴估算整个地球表面的年平均降水量（以mm表示，球面积4πR2）
⑵太阳辐射到地球的能量中只有约50%到达地面，W只是其中的一部分，太阳辐射到地球的能量没能全部到达地面，这是为什么？请说明两个理由。
15．(12分)已知钠原子在A、B、C、D、E几个能级间跃迁时辐射的波长分别为：589nm（B→A），330nm（C→A），285nm（D→A），514nm（E→B）。试作出钠原子在这几个能量范围的能级图。作图时注意，表示能级的横线间的距离和相应能级差成正比，并在线旁以电子伏为单位标出这个能级的值（设最高能级为0）10分
16．(12分)火箭未发动前总质量为500kg，每秒喷气20次，每次喷气质量为0.5kg，喷出的气体相对地面以1000m/s的速度，2s后火箭的速度是多少？若喷出的气体相对火箭以1000m/s的速度，2s后火箭的速度是多少？
17．(13分)如图4-1所示，传送带与地面倾角θ=37°，AB长为16米，传送带以10米/秒的速度匀速运动。在传送带上端A无初速地释放一个质量为0.5千克的物体，它与传送带之间的动摩擦系数为μ=0.5，求：（1）物体从A运动到B所需时间，（2）物体从A 运动到B 的过程中，摩擦力对物体所做的功（g=10米/秒2）
|
18．(13分)半径为a的圆形区域内有均匀磁场，磁感强度为B＝0.2T，磁场方向垂直纸面向里，半径为b的金属圆环与磁场同心地放置，磁场与环面垂直，其中a＝0.4m，b＝0.6m，金属环上分别接有灯L1、L2，两灯的电阻均为R0＝2Ω，一金属棒MN与金属环接触良好，棒与环的电阻均忽略不计
（1）若棒以v0＝5m/s的速率在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直径OO’的瞬时（如图所示）MN中的电动势和流过灯L1的电流。
（2）撤去中间的金属棒MN将右面的半圆环OL2O’以OO’为轴向上翻转90º，若此时磁场随时间均匀变化，其变化率为ΔB/Δt＝（4 /Ω）T/s，求L1的功
19. (15分)设地球的质量为M，地球的半径为R，万有引力的恒量为G，取离地球无限远处重力势能为零，物体的重力势能公式为Ep=-
(式中r为质量为m的物体离开地心的距离)
（1）有一质量为m 的人造地球卫星，在离地心为r的圆轨道上运行，推导卫星具有的机械能的表达式。
（2）在地球的表面发射一颗人造地球卫星，如果发射的速度太大，此卫星可以上升到离地心无穷远处，这个速度称为第二宇宙速度（也称为逃逸速度），推导第二宇宙速度的表达式。
（3）若已知第一宇宙速度为7.9km/s，求第二宇宙速度。
20．(15分)在xoy平面内有许多电子(质量为m，电量为e)，从坐标原点o不断 以相同速率V0沿不同方向射入第一象限，如图15所示，现加一个垂直于xoy平面内、磁感应强度为B的匀强磁声，要求这些电子穿过磁场后能平行于x轴向x正方向运动，求符合该条件磁场的最小面积。
参考答案
| 题号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 答案 | B | BCD | ABD | ACD | C | D | D | BC | A | BC |
11．(4分)0.05 20.60
12．（6分）(1)
（2）r1=
;
I1:A1表读数
I2：A2表读数
r2:A2表内阻
13．（10分）（1）设计的电路图如图所示。（4分）
（2）测量步骤与结果：
①调节滑动变阻器，使转换器的输出电压为零；
②将砝码放在转换器上，记下输出电压U0；
③将待测物放在转换器上，记下输出电压U1；
由 U0＝km0g，得k＝U0/m0g
测得 U＝kmg，所以m＝m0U/U0。（4分）
（3）①因电源电压不够而输出电压调不到零；
②待测物体质量超出转换器量程。（2分）
14.（10分） ⑴设太阳在一年中辐射到地球水面部分的总能量为W1，
W1=（1－7%）W×65%
凝结的水的质量为m，每凝结1Kg水需能量为λ。
m = W1/λ, m=5.14×1017Kg
使地面覆盖一层水的厚度为h，则有
m=h·ρ·s
h=
=1.01×103mm
整个地球的年平均降水量约为1.0×103mm
⑵大气层吸收、大气层散射和反射、云层的遮挡等
15．（12分）根据ΔE=hc/λ--------2分
得到能级差为
EB－EA=2.1ev
EC－EA=3.8ev
ED－EA=4.4ev 5分
EE－EA=2.4ev
作出能级图为-------------5分
16．（12分）由于火箭发动机每次喷出的气体的动量是相同的，所以2s内共40次喷气可等效地看成一次喷气，由动量守恒定律得：
(500―0.5×20×2)V+0.5×20×2×1000=0 ---------4分
V=―41.7m/s，负号表示火箭的飞行方向与喷出的气体的运动方向相反。
以M代表火箭点火前的总质量，m代表每次喷出的气体质量，v 代表气体相对火箭的速度，v1，v2，v3……代表第一次、第二次、第三次……喷气后火箭获得的速度.由动量守恒定律可得：
第一次喷气后：(M―m)v1+(―v+ v1)=0 ---------2分
解得：v1= mv/M.
第二次喷气后：(M―2m) v2 +m(―v+ v2) = (M―m) v1 ---------2分
解得：v2 = mv[1/（M―m）+1/M] .
第三次喷气后：(M―3m)v3+m(―v+ v3)= (M―2m) v2
解得：v3= mv[1/（M―2m）+1/（M―m）+1/M] .
所以，第四十次喷气后，火箭的速度v40=mv[1/M+1/（M―m）+1/（M―2m）+……+1/（M―39m）],代入数据可算得v40= 40.8 m/s. ---------4分
17．（13分）（1）当物体下滑速度小于传送带时，物体的加速度为α1,（此时滑动摩擦力沿斜面向下）则：
-------2分
t1=v/α1=10/10=1米 
米
……2分
当物体下滑速度大于传送带V=10米/秒 时，物体的加速度为a2，（此时f沿斜面向上）则：
……2分
即：10t2+t22=11 解得：t2=1秒（t2=-11秒舍去）
所以，t=t1+t2=1+1=2秒 -------2分
（2）W1=fs1=μmgcosθS1=0.5X0.5X10X0.8X5=10焦 -------2分
W2=-fs2=-μmgcosθS2=-0.5X0.5X10X0.8X11=-22焦
所以，W=W1+W2=10-22=-12焦 -------3分
18．（13分）（1）ε1＝B2av＝0.2×0.8×5＝0.8V ----------------------3分
I1＝ε1/R＝0.8/2＝0.4A ------------------------3分
（2）ε2＝ΔФ/Δt＝0.5×πa2×ΔB/Δt＝0.32V ----------------3分
P1＝(ε2/2)2/R＝1.28×102W ------------------------4分
19．（15分）【解析】这是一个给定方法，解决给定的问题。因此要充分利用所给的条件，结合已经掌握的知识和规律，找到方法。
(1) 由万有引力提供向心力得到 G
故 Ek=
--------------2分
E=Ep+
Ek=－
+
=－
--------------3分
(2) 发射以后，运动过程机械能守恒，到离地心无穷远时
E
0
设地面的发射的速度为v，则应有E=Ep+ Ek0--------------2分
即
0
解得 v
。 -------------3分
(3) 根据上面的运算得到：v
而在地球的表面 
=7.9km/s
--------------2分
代入上面的式子得 v1.414
7.9km/s11.2km/s--------3分
20. （15分）设电子的速度v0与X轴的夹角为
平行X轴的一点的坐标为（x,y）
电子运动的半径为R R=
--------------2分
x=R
y=R(1-cos)-------4分
x2=R2sin2
(R-y)2=R2cos2
解得x2 +(R-y)2 =R2 ----------4分
满足速度平行于X轴的点的轨迹是一个圆的边界，圆心在（0，R）
考虑到沿Y轴的电子磁场的最小的面积为
S=2(
)=(
-2)(mv0/eB)2/2-------5分