THUSSAT北京市中学生2020届高三上学期9月标准学术能力诊断性物理试题

THUSSAT北京市中学生2020届高三上学期9月标准学术能力诊断性物理试题

理综物理试卷 一、选择题：本题共8小题，每小题6分，共48分.在每小题给出的四个选项中，第1~4题只有一项符合题目要求，第5~8题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。‎ ‎1.如图所示为研究光电效应规律的实验电路，电源的两个电极分别与接线柱a、b连接。用一定频率的单色光A照射光电管时，灵敏电流表G的指针会发生偏转，而用另一频率的单色光B照射该光电管时，灵敏电流表G的指针不偏转。下列说法正确的是（ ）‎ A. B光的频率可能大于A光的频率 B. 若增加B光的入射强度，灵敏电流表可能发生偏转 C. 用B光照射光电管时，可能发生了光电效应 D. 若ab端电压增大，B光照射光电管时灵敏电流表G的指针可能发生偏转 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】ACD．由于电源的接法不知道，所以有两种情况：‎ ‎①b接负极，a接正极：用某种频率的单色光A照射光电管阴极，电流计G的指针发生偏转，知A光频率大于金属的极限频率。用另一频率的单色光B照射光电管阴极时，电流计G的指针不发生偏转，知B光的频率小于金属的极限频率，所以A光的频率一定大于B光的频率。且此种情况中若增加ab端的电压，B光照射光电管时灵敏电流表G的指针也不可能发生偏转；‎ ‎②b接正极，a接负极：用某种频率的单色光A照射光电管阴极，电流计G的指针发生偏转，知A光产生的光电子能到达K极。用另一频率的单色光B照射光电管阴极时，电流计G的指针不发生偏转，有两种可能的情况，情况一：B光频率过小，不能产生光电子，且此种情况中若增加ab端的电压，B光照射光电管时灵敏电流表G的指针也不可能发生偏转；情况二：B光产生的光电子不能到达K极，所以A光产生的光电子的最大初动能大，所以A光的频率一定大于B光的频率。且此种情况中若增加ab端的电压，B光更加不能到达K极，即B光照射光电管时灵敏电流表G的指针也不可能发生偏转；故AD错误，C正确。 B．若增加B光的强度，并不改变B光产生的光电子的最大初动能，灵敏电流计G的指针不偏转，故B错误。‎ 故选C。‎ ‎2.如图所示，静止在水平地面上的物块A，从t=0时刻起受到水平拉力F的作用，F与t的关系如图乙所示。设物块与水平地面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则（ ）‎ A. t2时刻物块速度最大 B. t3时刻合外力的功率最大 C. t1至t3时间内，摩擦力的功率先增大后减小 D. t1至t3时间内，合外力的功率先增大后减小 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由乙图可知，物块A从t1时刻开始运动，t1-t3时间内，加速度的方向与F的方向相同，物块做加速运动，可知在t3时刻A的速度最大，故A错误。‎ B．t3时刻速度最大，但是合外力为零，则合外力的功率为零，故B错误。‎ C．t1～t3时间内，速度一直增加，则由P摩=fv可知，摩擦力的功率一直变大，选项C错误； ‎ D．t1～t2时间内，合力从0开始增大，速度增大，合力的功率从0开始增大，t2～t3时间内合力再减小到0，速度增大，合力的功率减小到0，即合外力的功率先增大后减小，故D正确。‎ 故选D。‎ ‎3.科学实验证明：通电长直导线周围磁场的磁感应强度大小为，式中常量k>0，I为电流强度，r为距导线的距离。如图所示，三根完全相同的长直导线a、b、c，其截面位于等腰三角形的三个顶点上，b、c位于光滑水平面上，且b、c间的距离为2x，当三根导线中均通有大小相等的恒定电流时，导线a、b、c均可保持静止状态。下列说法中错误的是（ ）‎ A. a、b、c三根导线中，只有两根导线中的电流方向相同 B. 导线c所受磁场力竖直向下 C. 导线a、b所受的磁场力大小相等，方向相反 D. 导线a、c间的距离为 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】同向电流相互吸引，异向电流相互排斥； A．导线a受b、c安培力恰好与其重力平衡，因此b、c对a的安培力都为排斥力，b、c为同向电流，a与b、c为异向电流，故A正确，不符合题意；‎ B．b对c为吸引力，a对c为排斥力，同时c还受竖直向下的重力和竖直向上的支持力，由平衡知识可知，导线c受到的安培力的合力的方向为竖直向下，故B正确，不符合题意。‎ C．由以上分析可知，导线a受到的磁场力为竖直向上，大小等于重力mg；导线b所受的磁场力竖直向下，且满足 对abc的整体而言 则 则b所受的磁场力 即导线a、b所受的磁场力大小不相等，只是方向相反，选项C错误；符合题意；‎ D．对c导线分析可知 ‎ ‎ 解得 选项D正确，不符合题意；‎ 故选C。‎ ‎4.在如图所示的电路中，平行板电容器两极板水平放置，闭合开关S，待电路稳定后，位于O点的电子枪水平向右发射速度相同的电子，电子刚好击中竖直放置的荧光屏上的Q点，OP连线与极板平行，则下列说法中正确的是（ ）‎ A. 把滑动变阻器的滑片向左移动，电子将击中Q点上方的某个位置 B. 把滑动变阻器滑片向右移动，电子将击中Q点上方的某个位置 C. 断开开关S，将电容器的下极板下移一小段距离，电子将击中PQ之间的某个位置 D. 断开开关S，将电容器的上极板上移一小段距离，电子将仍然击中Q点 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．电路稳定时滑动变阻器分得的电压为零，把滑动变阻器滑片左移或右移，电容器两端电压还是等于电源电动势，极板间电场强度不变，电子仍击中Q点，故AB错误。‎ CD．断开开关S，电容器的电荷量不变，将电容器的下极板下移一小段距离或者上极板上移一小段距离，根据 可知，电场强度为 不变，电子受力情况不变，则电子电子仍击中Q点，故C错误，D正确。‎ 故选D。‎ ‎5.‎2019年6月5日，我国在黄海海域用长征十一号海射运载火箭“CZ-11 WEY 号”成功发射技术试验卫星捕风一号A、B星及5颗商业卫星，卫星被顺利送入约600公里高度的预定轨道，试验取得圆满成功。其中一颗卫星在赤道上空飞行，轨道平面与赤道平面重合，轨道半径为r，飞行方向自西向东。设地球自转周期为T0，地球半径为R，地球表面重力加速度为g，某时刻该卫星通过非洲赤道附近著名的山脉“月亮山”上方，则到卫星下次通过该山脉正上方所需时间为（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】对卫星 且 解得 ‎ ‎ 设再次经过“月亮山”上方的时间t，则由圆周运动知识可知 ‎ ‎ 解得 故选A。‎ ‎6.在平直公路.上行驶的甲车和乙车，其位移-时间(x-t)图像分别为图中直线甲和曲线乙，已知乙车的加速度大小为‎1m/s2，t=3s时，直线甲和曲线乙刚好相切，则（ ）‎ A. t=3s时，乙的瞬时速度大小为‎2m/s B. t=0时，乙车的速度大小为‎5m/s C. t=0时，乙车的位置坐标x=‎‎-8m D. t=3s时，甲车和乙车相遇，但此时两车速度不等 ‎【答案】AB ‎【解析】‎ ‎【详解】A．x-t图象中，图象切线的斜率表示速度，t=3 s时，乙车的速度与甲车速度相同 故A正确；‎ B．根据可得 选项B正确； ‎ C．因3s内乙的位移 则t=0时，乙车的位置坐标 x=‎8m-10.5m=‎‎-2.5m 选项C错误；‎ D．t=3s时，两车位移值相同，则此时甲车和乙车相遇，此时两车速度相等，选项D错误；‎ 故选AB。‎ ‎7.如图甲所示，a、b为两个闭合圆形线圈，用材料相同、粗细相同的均匀导线制成，半径，两个线圈均处于垂直纸面均匀分布的磁场中，且磁感应强度随时间按余弦规律变化，如图乙所示.规定垂直纸面向外为磁感应强度的正方向，假设两线圈相隔距离足够远，可不考虑线圈之间的相互影响，则下列说法中正确的是（ ）‎ A. 0到内，两线圈中产生的感应电流先沿逆时针方向，后沿顺时针方向 B. 0到内，两线圈都有先扩大再缩小的趋势 C. 0到内，a、b线圈中通过的电荷量之比为2：1‎ D. 0到内，a、b线圈产生的焦耳热之比为4：1‎ ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．0到内，穿过两线圈的磁通量先向外减小，后向里增加，由楞次定律可知，两线圈中产生的感应电流一直是沿逆时针方向，选项A错误；‎ B．0到内，两线圈磁通量先减小后增加，根据“增缩减扩”可知，都有先扩大再缩小的趋势，选项B正确；‎ C．由于 ‎ ‎ 则0到内，a、b线圈中通过的电荷量之比为2：1，选项C正确；‎ D．线圈中产生的感应电动势最大值 在时间内产生的焦耳热 可知 0到内，a、b线圈产生的焦耳热之比为2：1；选项D错误；‎ 故选BC。‎ ‎8.如图所示，竖直平面内的光滑半圆形轨道处于垂直纸面向里的匀强磁场中，A、B两点是半圆形轨道水平直径的两个端点。现从A点由静止释放-一个带负电的小球，已知小球的质量为m，重力加速度为g，则下列说法中正确的是（ ）‎ A. 小球一定能沿轨道运动到B点 B. 小球一定能沿轨道再次回到A点 C. 小球第一次经过轨道最低点时，轨道受到的压力一定大于3mg D. 若增大小球的比荷，则小球第一次通过最低点时的速率将增大 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．小球从A向B运动的过程中受到垂直轨道向下的洛伦兹力，而洛伦兹力不做功，由能量守恒定律可知，小球一定能沿轨道运动到B点，选项A正确；‎ B．小球从B点返回A点的过程中，受到洛伦兹力方向垂直轨道指向圆心，则当洛伦兹力大于重力沿垂直轨道方向的分量时，小球会脱离轨道，则不一定能沿轨道再次回到A点，选项B错误；‎ C．小球第一次经过轨道最低点时，由机械能守恒定律 解得 由牛顿第二定律 ‎ ‎ 则 选项C正确；‎ D．因洛伦兹力不做功，若增大小球的比荷，则小球第一次通过最低点时的速率不变，仍为选项D错误；‎ 故选AC。‎ 二、非选择题：共62分。第9~12题为必考题，每个试题考生都必须作答。第13~16题为选考题，考生根据要求作答.‎ ‎(一)必考题 ‎9.两实验小组用如图(a)所示的实验装置研究加速度与力的关系。实验中用砝码盘及盘中砝码的重力作为细绳对小车的拉力F，通过增加砝码的数量，多次测量，可得小车运动的加速度a和所受拉力F的关系图像。两实验小组在平衡摩擦时因操作不当，后通过实验数据分别得到了两条a-F图线，如图(b)所示。‎ ‎（1）图线①是在________情况下得到的；图线②是在_________情况下得到的；‎ ‎（2）小车的质量M=________kg；‎ ‎（3）图(b)中，拉力F较大时，a-F图线明显弯曲。原因是___________；如何可以消除a-F图线明显弯曲，请你提出建议_________________。‎ ‎【答案】 (1). 平衡摩擦不足(木板倾斜程度不够 (2). 平衡摩擦过度(木板倾斜程度过大 (3). 0.5 (4). 不满足小车的质量远大于砝码盘及盘中砝码的总质量 (5). 将小车与砝码盘及盘中砝码整体作为研究对象，改变盘中砝码质量时，在小车.上增减同样质量的砝码，确保小车与砝码盘及盘中砝码的总质量保持不变 ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）[1][2]．由图线①可知，当力F到达某一值时小车才产生加速度，可知图线①是在平衡摩擦不足（木板倾斜程度不够）情况下得到的；由图线②可知，小车不加外力时就已经有了加速度，可知图线②是在平衡摩擦过度（木板倾斜程度过大）情况下得到的；‎ ‎（2）[3]．由，结合图像可知 则 M=‎‎0.5kg ‎（3）[4]．图(b)中，拉力F较大时，a-F图线明显弯曲。原因是不满足小车的质量远大于砝码盘及盘中砝码的总质量；‎ ‎[5]．建议：将小车与砝码盘及盘中砝码整体作为研究对象，改变盘中砝码质量时，在小车上增减同样质量的砝码，确保小车与砝码盘及盘中砝码的总质量保持不变；‎ ‎10.某研究性学习小组要较为准确地描绘一个标有“2.5V，0.75W”的小灯泡的伏安特性曲线，可选用的器材如下：‎ 电池组(电动势为4.5V，内阻约为1Ω)‎ 电流表A1(量程为0‎-1A，内阻约为0.5Ω)‎ 电流表A2(量程为0-100mA，内阻为3Ω)‎ 电压表V1(量程为0-3V，内阻约为3kΩ)‎ 电压表V2(量程为0~15V，内阻约为15kΩ)‎ 定值电阻R1=1.5Ω ‎ 定值电阻R2=6Ω 滑动变阻器R(最大阻值为10Ω，额定电流为‎1A)‎ 开关一个，导线若干 ‎（1）请你为该小组设计一个合理的实验电路图_______，并将设计好的电路图画入下面虚线框内(要求标明所选器材的名称)‎ ‎（2）如图为该小组成员利用实验数据得到的比较精确的小灯泡的伏安特性曲线，若将这样的两个相同的小灯泡并联后与一个电动势为2.5V，内阻为5Ω的电源组成闭合回路，则每个小灯泡消耗的电功率约为______W(结果保留3位有效数字)‎ ‎【答案】 (1). (2). 0.126~0.133‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）[1]．小灯泡的额定电流为 ，两电流表都不合适，可用电流表A2与定值电阻并联改装成大量程电流表，若与定值电阻R1=1.5Ω并联，则量程可达到 电压表用V1；因改装成的电流表内阻已知，则采用电压表外接；滑动变阻器用分压电路，电路如图；‎ ‎ ‎ ‎（2）[2]．若将这样的两个相同的小灯泡并联后与一个电动势为2.5V，内阻为5Ω的电源组成闭合回路,电源电动势E=2.5V，内阻为r=5Ω；则U=2.5-10I，将此关系画在小灯泡的U-I图像上，如图：‎ 两图像的交点即为电路的工作点，其中U=0.72V，I=‎0.175A，则 P=IU=0.126W ‎11.如图所示，传送带以速度顺时针转动，一质量为m的物块(可视为质点)从传送带底端A由静止上升到传送带项端B时速度刚好等于，已知传送带与物块间动摩擦因数，传送带与水平面的夹角θ=30°，AB间距离=‎5m，m=lkg，g=‎10m/s2。‎ ‎(1)求传送带速度 ‎(2)当传送带与物块间动摩擦因数减小为时，物块从传送带底端A由静止上升到传送带项端B时的速度大小是多少?物块与传送带间由于摩擦而产生多少热量?(结果可保留根式)‎ ‎【答案】（1）‎5m/s（2）；‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）对物块分析有 ‎ ‎ 解得 ‎=‎2.5m/s2 ‎ ‎ ‎ ‎=‎5m/s ‎ ‎（2）动摩擦因数减小后 ‎ ‎ 解得 a2=‎1m/s2‎ 设物块由静止上升到传送带顶端B时速度为′‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 解得 J ‎12.如图所示，空间存在匀强磁场和匀强电场，磁场方向垂直于纸面向里，电场的方向竖直向下。虚线MN为磁场和电场的分界线，电场的宽度为L，在匀强磁场中，平行于MN放置一个厚度可忽略不计的挡板，挡板左侧磁场宽度为d。一质量恒为m，带电量恒为+q的粒子以初速度从O点沿水平方向射入匀强磁场，当粒子的速度方向偏转了30°时，刚好穿过挡板，已知粒子穿过挡板后，速度方向不变，大小变为原来的一半，当粒子继续在磁场中运动速度方向又偏转了30°时经过MN进入匀强电场区域，最后沿水平方向离开电场。(不计粒子的重力，磁场的左边界和电场的右边界均与MN平行，磁场和电场范围足够长，不计粒子穿过挡板所用的时间)求：‎ ‎（1）磁场的宽度D ‎（2）磁感应强度B与电场强度E的比值 ‎（3）粒子从射入磁场到离开电场的过程中，在竖直方向上升的高度H ‎【答案】（1）（2） （3）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】带电粒子运动的轨迹如图所示：‎ ‎（1）设带电粒子在挡板左侧的磁场中做匀速圆周运动的半径为，带电粒子在挡板右侧的磁场中做匀速圆周运动的半径为，由几何关系可知 sin30°=‎ 得 r=2d ① ‎ 洛伦兹力提供向心力 ‎ ② ‎ 由①②解得 ‎ ③ ‎ 在挡板右侧 ‎ ④ ‎ 由③④解得 ‎ ⑤ ‎ 设磁场右侧的宽度为d1，则由几何关系可得 ‎ ⑥ ‎ 所以磁场宽度 ‎ ⑦ ‎ ‎（2）由题意可知：粒子进入电场时，速度大小是，与水平方向夹角为60°‎ 水平方向分速度 竖直方向分速度 ‎ ⑧ ‎ 粒子进入电场后做类斜抛运动，水平方向匀速直线运动 ‎ ⑨ ‎ 竖直方向匀减速直线运动 ‎ ⑩ ‎ 由⑧⑨⑩解得 ‎ ⑾ ‎ 由③⑾可得 ‎ ⑿ ‎ ‎（3）粒子在挡板左侧磁场中运动上升的高度 ‎ ⒀ ‎ 粒子在挡板右侧磁场中运动上升的高度 ‎ ⒁ ‎ 设粒子在电场中上升的高度为 则由动能定理得：‎ ‎ ⒂ ‎ 粒子从射入磁场到离开电场的过程中，在竖直方向上升的高度。‎ ‎ ⒃ ‎ 由①⑤⑧⒀⒁⒂⒃得 三、选考题：共15分。请考生从2道物理题任选-题作答。如果多做，则每科按所做的第--题计分。‎ ‎【物理-选修3-3】‎ ‎13.下列说法中正确的是（　　）‎ A. 空气绝对湿度越大，水蒸发越慢，人就感觉越潮湿 B. 由于水的表面张力作用，即使伞面上有很多细小的孔，伞也能达到遮雨的效果 C. 用热针尖接触金属表面的石蜡，溶解区域呈圆形，说明石蜡具有各向同性 D. 无论液体和细管壁是否浸润，都能发生毛细现象 E. 摄氏温度每升高‎1°C相应的热力学温度就升高1K ‎【答案】BDE ‎【解析】‎ ‎【详解】A．空气相对湿度越大，人体水分越不容易蒸发，人们感觉越潮湿，不是绝对湿度。故A错误。‎ B．雨水没有透过布雨伞是因为液体表面存在张力，导致水不能透过，故B正确。‎ C．用热针尖接触金属表面的石蜡，熔解区域呈圆形，这是多晶体金属导热具有各向同性的表现，无法说明石蜡具有各向同性，故C错误。‎ D．液体和细管壁浸润与不浸润都会有高度差，所以都能发生毛细现象。故D正确 。‎ E．摄氏温度t与热力学温度T的关系为T =t+273。摄氏温度升高‎1°C ，对应的热力学温度升高1K，故E正确。‎ 故选BDE。‎ ‎14.如图所示，一定质量的理想气体从状态A开始经过状态B变化到状态C，己知气体在状态C时压强为，内能为，该理想气体的内能与热力学温度成正比。‎ ‎（1）求出状态^时气体的压强和温度；‎ ‎（2）从状态A经过状态B到状态C的过程中，气体是吸热还是放热？求出气体吸收或放出的热量。‎ ‎【答案】（1）；（2）吸热，。‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）图线可知，状态A到状态B为等压变化，‎ ‎①‎ 由盖-吕萨克定律可得: ‎ ‎②‎ 状态B到状态C为等容变化，由查理定律可得: ‎ ‎③‎ 由①②③可得: ‎ ‎ （2）从状态A经过状态B到状态C的过程中，气体吸收热量 从状态A到状态B气体对外做功，从状态B到状态C气体不做功 ‎④‎ 从状态A到状态C气体内能増加 ‎⑤‎ 由热力学第一定律可知 ‎⑥‎ 由④⑤⑥可得：‎ ‎⑦‎ ‎【物理-选修3-4】‎ ‎15.下列关于光的干涉和衍射说法中正确的是________‎ A. 双缝干涉证明光具有波动性，单缝衍射证明光具有粒子性 B. 双缝干涉是两束相干光叠加出现的干涉现象；薄膜干涉是一束光经薄膜的前后表面反射后叠加形成的干涉现象 C. 照相机镜头镀有增透膜，其作用是让各种色光都发生干涉相消，增强透射光 D 双缝干涉时，双缝间距越小，干涉条纹间距越大 E. 泊松亮斑衍射现象，证明了光具有波动性 ‎【答案】BDE ‎【解析】‎ ‎【详解】A．双缝干涉证明光具有波动性，单缝衍射也证明光具有波动性，选项A错误；‎ B．双缝干涉是两束相干光叠加出现的干涉现象；薄膜干涉是一束光经薄膜的前后表面反射后叠加形成的干涉现象，选项B正确；‎ C．照相机镜头镀有增透膜，增透膜的厚度为绿光在增透膜内波长的，各种色光的波长不同，不可能让各种色光都发生干涉相消，故C错误；‎ D．根据，双缝干涉时，双缝间距d越小，干涉条纹间距越大，选项D正确；‎ E．泊松亮斑是衍射现象，证明了光具有波动性，选项E正确；‎ 故选BDE.‎ ‎16.一列简谐横波沿x轴正方向传播，沿传播方向上P、Q两点的振动图像如图甲、乙所示，已知P、Q两点平衡位置的坐标分别为xP=‎4m、xQ=‎6m。‎ ‎（1）若该列波的波长大于‎2m，则波速是多大?‎ ‎（2）若该列波的波长小于‎2m，则波速是多大?‎ ‎【答案】（1）‎1.2m/s（2） m/s (n=1，2，3，……)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】由振动图像可知周期T=2s ① ‎ ‎0时刻P在平衡位置向上运动，Q在y=cm处向上运动，如图所示 由 得 ‎ ② ‎ ‎ ③ ‎ ‎ ④ ‎ m ⑤ ‎ m ⑥ ‎ Ⅰ.m时，得=‎2.4m，‎ ‎=‎1.2m/s (n=0) ⑦ ‎ Ⅱ.m时，‎ m/s (n=1，2，3，……) ⑧‎