- 2021-05-27 发布 |
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文档介绍
河北省“五个一名校联盟”2021届高三上学期第一次诊断考试物理试卷 Word版含解析
- 1 - 河北省“五个一名校联盟”2021 届高三第一次诊断考试 物理 第Ⅰ卷（选择题） 一、单项选择题：本题共 8 小题，每小题只有一个选项符合题目要求的。 1. 如图所示为一物体在 0～25s 内运动的 v-t 图像，则关于该物体的运动，下列说法正确的是 （ ） A. 物体在 25s 内的位移为 350m B. 物体在 15～20s 内与 20～25s 内所受合力方向相反 C. 0～5s 内与 15～20s 内物体所受合力的冲量相等 D. 0～5s 内与 20～25s 内合力对物体所做的功相等 【答案】D 【解析】 【分析】 【 详 解 】 A ． 物 体 在 25s 内 的 位 移 为 图 像 与 时 间 轴 所 围 的 面 积 10 20 120m 5 20m 300m-50m=250m2 2x ， 故 A 错误； B．物体在 15～20s 内与 20～25s 内，图像是一条倾斜的直线，故加速度相等，根据牛顿第二 定律，物体所受合力方向相同，故 B 错误； C．由动量定理，合力的冲量等于动量的变化量，0～5s 合力的冲量为 5 0= =20I mv mv m合 15～20s 合力的冲量 ' 20=0 20I mv m 合 故物体所受合力的冲量不相等，C 错误； D．由动能定理，有 0～5s 合力做的功 - 2 - 2 5 1= 0 2002W mv m 合 与 20～25s 合力做的功 2 25 1= 0 2002W mv m 合 故合力对物体所做的功相等，故 D 正确。 故选Ｄ。 2. 水平面上一物体从静止开始先做匀加速直线运动，运动 36m 后紧接着做匀减速直线运动， 又运动 25m 后停止运动。物体在先后加速和减速的两个运动过程中，下列说法正确的是（ ） A. 加速度大小之比为 36︰25 B. 平均速度大小之比为 1︰1 C. 运动时间之比为 6︰5 D. 运动时间之比为25︰36 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】BCD．根据两段平均速度均为最大速度的一半，所以平均速度相同，为 1:1，根据 1 36mvt ， 2 25mvt 故 1 2: 36: 25t t 故 B 正确，CD 错误； A．根据 1 1 2 2a t a t 可知 1 2 25 36 a a 故 A 错误。 故选 B。 3. 如图所示，光滑水平地面上停有一小车，其上固定一竖直木杆，两者总质量为 M，在竖直 木杆上套一质量为 m 的金属小圆环，小圆环直径略大于木杆的直径，已知小圆环与竖直木杆 之间的动摩擦因数为μ，现对小车施加水一平作用力 F，使小圆环恰好相对木杆匀速下滑，下 列说法正确的是（ ） - 3 - A. 此时小圆环做匀速直线运动 B. 木杆对小圆环的弹力大小等于 mg C. F gm M D. 地面对小车的支持力大小为 Mg 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】A．小圆环恰好相对木杆匀速下滑，故 N mg 水平方向 N ma 解得： a g 故 A 错误； B．木杆对小圆环的弹力大小等于 mg ，故 B 错误； C．整体分析可知 gaF m M m M 故 C 正确； D．整体竖直方向上平衡，故地面对小车的支持力大小为 m M g ，故 D 错误。 故选 C。 4. 甲、乙两列简谐横波在同一介质中分别沿 x 轴正、负方向传播，甲波的波速为 25cm/s。两 列波在 t=0 时的波形曲线如图所示，下列说法正确的是（ ） - 4 - A. 乙波的波速为 30cm/s B. x=50cm 处的质点为两列波干涉的振动加强点 C. t=0 时，x=-10cm 处的质点向 x 轴负方向运动 D. t=0.1s 时，x=77.5cm 处质点的位移为-16cm 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】A．由图像可知，乙的波长为 60cm ，乙的周期未知，所以波速未知，故 A 错误； B．x=50cm 处为两列波波峰相遇，此时质点振动加强，故 B 正确； C．甲波沿 x 轴正向传播，t=0 时，x=-10cm 处的质点向 y 轴正方向运动，故 C 错误； D．质点的振幅是 8cm，质点的位移的最大值是 8cm，故 D 错误。 故选 B。 5. 如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为 4︰1，灯泡 a 和 b 额定电压相同，当原线圈输 入 u=220 2 sin10πt（V）的交变电压时，两灯泡均能正常发光，且滑动变阻器调节过程中灯 泡不会被烧坏，下列说法正确的是（ ） A. 灯泡的额定电压是 44V B. 副线圈中交变电流的频率为 12.5Hz C. 当滑动变阻器的滑片向下滑动时，灯泡 a 变暗 D. 当滑动变阻器的滑片向下滑动时，变压器输入功率变小 【答案】A 【解析】 - 5 - 【分析】 【详解】A．灯泡 a 和 b 额定电压相同均为 U，则变压器原线圈两端电压为 4U，原线圈回路 4 220VU U 解得： 44VU 故 A 正确； B．副线圈中交变电流的频率为 5Hz2f 故 B 错误； CD．当滑动变阻器的滑片向下滑动时，副线圈电阻减小，电流变大，副线圈消耗功率变大， 则原线圈电流变大，灯泡 a 变亮，灯泡 a 分压变大，原线圈输入功率变大，故 CD 错误。 故选 A。 6. 在如图所示的电路中，电源的电动势 E 和内阻 r 恒定，闭合开关 S 后灯泡能够发光，经过 一段时间后灯泡突然熄灭，则出现这种现象的原因可能是（ ） A. 电阻 R1 短路 B. 电阻 R2 断路 C. 电容器 C 被击穿（相当于被短路） D. 电容器 C 的一个极板与导线脱落导致断路 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】A．若电阻 R1 短路，电路中总电阻减小，总电流增大，灯泡与 R2 并联的电压增大， 则灯泡变亮，A 错误； B．若电阻 R2 断路，则总电阻增大，总电流减小，R1 及内阻中电压减小，灯泡两端的电压增 大，故灯泡变亮，B 错误； - 6 - C．电容器 C 被击穿（相当于被短路），则灯泡被短路，没有电流流过灯泡，熄灭，C 正确； D．电容器 C 的一个极板与导线脱落导致断路，对灯泡亮度没有影响，D 错误。 故选 C。 7. 伽利略用木星的直径作为量度单位，测量了木星卫星的轨道半径。他发现最接近木星的卫 星木卫一的公转周期是 1.8d（天），距离木星中心 4.2 个木星直径单位。木星的另一颗卫星的 公转周期是 7.15d，请运用伽利略所采用的单位，预测此卫星与木星中心的距离约为（ ） A. 4 个木星直径单位 B. 7 个木星直径单位 C. 11 个木星直径单位 D. 14 个木星直径单位 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】根据开普勒第三定律可知 2 2 23 3 0 3 00 23 7.15( ) ( ) 2.51.8 Tr T r TT 此卫星与木星中心的距离约为 2.5 4.2 10.5 故选 C。 8. 如图所示，一个直径为 L，电阻为 r 的半圆形硬导体棒 AB，在水平恒力 F 作用下，沿光滑 固定水平 U 形框架匀速运动，该区域存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为 B， 框架左侧接电阻 R，导轨电阻不计，则半圆形导体棒的速度大小和 BA 间的电势差 UBA 分别为 （ ） A. 2 2 ( )π( )2 F R rLB ， F rBL B. 2 2 ( )π( )2 F R rLB ， F rBL - 7 - C. 2 2 ( )F R rB L ， F RBL D. 2 2 ( )F R rB L ， F RBL 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】半圆形硬导体棒的等效长度为 L，根据公式 E BLv F BIL =R R r总 联立解得 2 2 ( )Fv R rB L 根据安培力公式，则有 EF B LR r 解得电动势为 F R rE BL 由安培定则可判断出电流由 B 流向 A，则 BA 间的电势差 UBA 为 BA R FRU E R r BL 故 ABC 错误，D 正确。 故选 D。 二、多项选择题：每小题有多个选项符合题目要求。 9. 硬盘是电脑主要的存储媒介，信息以字节的形式存储在硬盘的磁道和扇区上，家用台式电 脑上的硬盘的磁道和扇区如图所示。若某台计算机上的硬盘共有 m 个磁道（即 m 个不同半径 的同心圆），每个磁道分成 a 个扇区（每扇区为 1 a 圆周），每个扇区可以记录 b 个字节。磁头 在读写数据时是不动的，电动机使磁盘匀速转动，磁盘每转一圈，磁头沿半径方向跳动一个 磁道。不计磁头转移磁道的时间，磁头未转移至最内道的情况下，计算机每秒可以从一个硬 盘面上读取 n 个字节，则（ ） - 8 - A. 磁头在内圈磁道与外圈磁道上相对磁道运动的线速度相同 B. 一个扇区通过磁头所用时间约为 1 mn C. 一个扇区通过磁头所用时间约为 b n D. 磁盘转动的角速度为 2πn ab 【答案】CD 【解析】 【分析】 【详解】A．磁头在内圈磁道与外圈磁道为同轴传动，角速度ω相等，由于外轨道的转动半径 大于内轨道的转动半径，根据 v=rω，知线速度不等，故 A 错误。 BC．每秒可以从一个硬盘面上读取 n 个字节，每个扇区可以记录 b 个字节，则一个扇区通过 磁头所用时间约为 b n ，选项 B 错误，C 正确； D．每一个扇区所占的圆心角为 2 a ，则磁盘转动的角速度为 2 2 na bt ab n 选项 D 正确。 故选 CD。 10. 如图甲所示，A、B 为电场中一直线上的两个点，带正电的粒子只受电场力的作用，从 A 点以某一初速度沿直线运动到 B 点，其动能 Ek 随位移 x 的变化关系如图乙所示，则该粒子从 A 运动到 B 的过程中，下列说法正确的是（ ） - 9 - A. 粒子的电势能先减小后增大 B. 在 x 轴上，电场强度的方向由 A 指向 B C. 粒子所受电场力先减小后增大 D. 在 x 轴上，从 A 到 B 各点的电势先升高后降低 【答案】AC 【解析】 【分析】 【详解】A．动能先增大后减小，根据能量守恒定律可知电势能先减小后增大，故 A 正确； B．因为带正电的粒子在只受电场力的作用动能先增加后减小，可知在 x 轴上粒子先朝电场强 度方向运动，后朝电场强度方向反方向运动，可知在 x 轴上，电场强度的方向不是由 A 指向 B， B 错误； C．由图中的斜率可知动能的改变率先越来越小，后越来越大，即速度的改变率先越来越小， 后越来越大，故粒子所受电场力先减小后增大，C 正确； D．在 x 轴上，从 A 到 B 该正电荷的动能先增大后减小，可知电势能先减小后增大，根据电势 能的定义 pE q 可知，电势先降低后升高，D 错误； 故选 AC。 11. 如图所示，质量为 m 的物块 A 放置在光滑水平桌面上，右侧连接一固定于墙面的水平轻 绳，左侧通过一倾斜轻绳跨过光滑轻质定滑轮与一竖直轻弹簧相连。现将质量为 m 的钩码 B 挂于弹簧下端，当弹簧处于原长时，将 B 由静止释放，当 B 下降到最低点时（未着地），A 对 水平桌面的压力刚好为零。轻绳不可伸长，弹簧始终在弹性限度内，物块 A 始终处于静止状 态。以下判断正确的是（ ） - 10 - A. 在 B 从释放位置运动到最低点的过程中，B 的机械能守恒 B. 在 B 从释放位置运动到速度最大的过程中，B 克服弹簧弹力做的功等于 B 机械能的减少量 C. 物块 A 右侧轻绳所受拉力的最大值为 2 mg D. 物块 A 左侧轻绳与桌面夹角为 30° 【答案】BD 【解析】 【分析】 【详解】A．在 B 从释放位置运动到最低点的过程中，重力势能减小，动能不变，故机械能减 小，故 A 错误； B．除重力外，只有弹簧弹力对 B 做功，故在 B 从释放位置运动到速度最大的过程中，B 克服 弹簧弹力做的功等于 B 机械能的减少量，故 B 正确； CD．由题意可知 B 物体可以在开始位置到最低点之间做简谐振动，根据简谐运动的对称性， 在最低点的加速度为竖直向上的 g，由牛顿第二定律得： T－mg=mg 解得在最低点时有弹簧弹力为 T=2mg 对 A 受力分析可得 2 sinmg mg 物块 A 左侧轻绳与桌面夹角为30 ，此时，右侧轻绳所受拉力最大，为 2 cos 3mT mg mg 故 C 错误，D 正确。 故选 BD。 12. 如图甲所示，在竖直平面内有四条间距相等的水平虚线 L1、L2、L3、L4，在 L1L2 之间、L3L4 - 11 - 之间存在匀强磁场，大小均为 1T，方向垂直于虚线所在的平面。现有一单匝矩形线圈 abcd， 质量为 0.1kg，电阻为 2.0Ω，将其从静止释放，速度随时间的变化关系如图乙所示，t=0 时刻 cd 边与 L1 重合，t1 时刻 cd 边与 L2 重合，t2 时刻 ab 边与 L3 重合，t3 时刻 ab 边与 L4 重合，已 知 t1～t2 的时间间隔为 0.6s，v2 大小为 8m/s，整个运动过程中线圈平面始终处于竖直方向，重 力加速度 g 取 10m/s2，则（ ） A. 线圈的长度 ad=2.0m B. 线圈的宽度 cd=0.5m C. 在 0～t1 时间内，通过线圈的电荷量为 0.25C D. 0～t3 时间内，线圈产生的热量为 3.6J 【答案】ABC 【解析】 【分析】 【详解】A．由题意，t1 时刻 cd 边与 L2 重合，t2 时刻 ab 边与 L3，且 t1～t2 的时间间隔内线圈 一直做匀加速运动，则 ab 边刚进入磁场时，cd 边也刚进入磁场，设磁场宽度为 d，根据匀变 速直线运动规律，有 2 2 13 2d v t gt 代入数据，解得 1md 则此时 2 2mh d 故 A 正确； B．线圈匀速运动时，根据受力平衡，有 2 2 2cdB L vmg R 代入数据，得 - 12 - 0.5mcdL 故 B 正确； C．在 0～t1 时间内，通过线圈的电量 1q It R 代入数据，得 0.25CcdBL dq R 故 C 正确； D．在 0～t3 时间内，根据能量守恒定律，有 2 2 15 2Q mgd mv 代入数据，得 Q=1.8J 故 D 错误。 故选 ABC。 第Ⅱ卷（非选择题） 三、非选择题：本题共 6 小题。 13. 某实验小组采用如图甲所示的装置探究“加速度与合外力的关系”。实验中，小车碰到制 动装置时，钩码尚未到达地面，打点计时器的工作频率为 50Hz。 (1)实验的部分步骤如下： ①将纸带穿过打点计时器，连在小车一端； ②用一细线绕过光滑定滑轮连接小车和钩码（细线与桌面平行）； ③将小车靠近打点计时器附近，接通打点计时器电源后释放小车，小车拖动纸带并沿桌面做 直线运动，打点计时器在纸带上打下一系列点，关闭电源； ④改变钩码的数量，更换纸带，重复①②③的操作。 - 13 - 本实验中要使绳子对小车的拉力近似等于钩码的重力，除了需要平衡摩擦力外，还需满足的 条件是：___________； (2)如图乙是某次实验得到的一条纸带，在纸带上选择起始点 O 及多个计数点 A、B、C、D、…， 可根据各计数点刻度值求出对应时刻小车的瞬时速度 v，则 C 点对应的速度大小为 vC=___________m/s（结果保留两位小数），小车运动的加速度大小为 a=___________m/s2（结 果保留两位小数）。 【答案】 (1). 绳下所挂钩码质量远小于小车的质量 (2). 0.49（0.49~0.50） (3). 1.20 （1.10~1.30） 【解析】 【分析】 【详解】(1)[1]本实验中要使绳子对小车的拉力近似等于钩码的重力，则要求绳下所挂钩码质 量远小于小车的质量。 (2)[2]由图得各计数点对应的刻度： 1.00cmOx 、 2.50cmAx 、 4.20cmBx 、 6.10cmCx 、 8.15cmDx 。根据中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度得 0.49m / s4 D B C x xv T [3]由逐差公式得 2 2 ( ) ( ) m) 1.20 /( s4 D B B Ox x x xa T 14. 某实验小组为测量一节内阻较大的干电池的电动势和内阻，设计了如图甲所示的实验电 路，电路中的定值电阻 R1=10Ω，滑动变阻器 R2 有两种型号供选择：A（最大阻值 50Ω）；B（最 大阻值 120Ω）。 - 14 - 实验小组成员闭合开关 S 前，将滑动变阻器的滑片调至最右端。闭合开关后，调节滑动变阻 器，记录了多组电压表的示数 U1、U2，如下表所示。 U1/V 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 U2/V 1.10 0.94 0.78 0.71 0.46 0.30 (1)请根据表格数据在图乙的坐标系中作出 U2-U1 图像________； (2)根据实验中的记录数据，可知滑动变阻器 R2 应选___________（选填“A”或“B”）； (3)如将两电压表视作理想电表，根据作出的图像可得到电池的电动势 E=___________V（结果 保留两位小数），电池的内阻 r=___________Ω（结果保留两位有效数字）。 【答案】 (1). (2). B (3). 1.26（1.24～1.28） (4). 6.0（5.8～6.2） - 15 - 【解析】 【分析】 【详解】解：(1)[1]由图表中的数据描点作图 (2)[2]由电压表的示数 U1、U2，U1=0.1V 时，U2=1.1V，因为 R1=10Ω，I1=I2，所以 2 1.110 1100.1R 所以 R2 应选 B。 (3)[3]由图表可知，U1=0 时 E=U2=1.26V [4]当 U1=0.1V 时 1 1 0.1A 0.01A10 UI R R2=110Ω，由闭合电路欧姆定律可得 E=I（R1+R2+r） 代入数据解得 r=6.0Ω 15. 飞机发生安全事故时对乘客往往造成重大伤害，但如果多学习逃生知识，沉着冷静应对， - 16 - 就可以有效减少逃生所需时间，降低事故对乘客的伤害。在一次逃生演习时，小明在飞机舱 口快速坐下，然后沿逃生滑梯滑下。认真学习过逃生知识的小杰从舱口水平跳出，跳上滑梯 后继续沿直线滑下。如图所示飞机舱口高 3m，飞机逃生用的充气滑梯可视为与舱口相接的斜 面，斜面倾斜角θ=37°，人下滑时与充气滑梯间的动摩擦因数μ=0.5，不计空气阻力，g=10m/s2， sin37°=0.6，cos37°=0.8，则： (1)小明从静止开始由滑梯顶端滑至底端所需的时间； (2)假设小杰以 v0=2m/s的速度水平跳出，落到充气滑梯上后没有反弹，由于有能量损失，结果 他以 4 m/s3v 的初速度开始沿着滑梯匀加速下滑，求小杰从滑梯顶端跳出至滑到滑梯底端所 需的时间。 【答案】(1) 5 s ；(2)1.8s 【解析】 【分析】 【详解】(1)设小明的质量为 m，在滑梯滑行过程中加速度大小为 a，运动时为 t0，则根据牛顿 第二定律得 mgsinθ-μmgcosθ=ma sin hL 2 0 1 2L at 联立方程，解得 0 5 st (2)小杰先做平抛运动，设运动的水平位移为 x，竖直位移为 y，在滑梯上落点与出发点之间的 距离为 s，运动时间为 t1，则 x=v0t1 2 1 1 2y gt - 17 - tan y x 联立方程，解得 t1=0.3s 2 2s x y 联立方程，解得 3 m4s 小杰落到滑梯后做匀加速直线运动，设在滑梯上运动时间为 t2，则有 2 2 2 1 2L s vt at 其中，加速度为 a= gsinθ-μgcosθ 设小杰从滑梯顶端跳出至滑到滑梯底端所需时间为 t，则有 t=t1＋t2 解得 t=1.8s 16. 如图所示，有一固定在水平面内的 U 形金属框架，整个轨道处于竖直向下的匀强磁场中， 磁感应强度大小 B=1.0T。金属框架宽度 L=0.5m，左端接有阻值 R=0.6Ω的电阻，垂直轨道放 置的金属杆 ab 接入电路中电阻的阻值 r=0.4Ω，质量 m=0.1kg。现让金属杆 ab 以 v0=5.0m/s 的 初速度开始向右运动，不计轨道摩擦和轨道电阻。求： (1)从金属杆 ab 开始运动到停下过程中，通过电阻 R 的电荷量 q 及金属杆 ab 通过的位移 x； (2)从金属杆 ab 开始运动到停下过程中，电阻 R 上产生的焦耳热 QR。 【答案】(1) q=1C，x=2m；(2)0.75J 【解析】 【分析】 【详解】(1)金属杆 ab 从开始运动到停下过程中，设通过金属杆 ab 的平均电流为 I ，运动的 总时间为 t，根据动量定理可得 - 18 - 00BIL t mv 其中 q It 解得 q=1C 根据 BLxq It R r R r 解得金属杆 ab 通过的位移 x=2m (2)全过程中，金属杆 ab 动能转化为焦耳热，则有 2 0 1 1.25 J2Q mv 可得 0.75 JR RQ QR r 17. 如图所示，在直角三角形 OPN 区域内存在垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强大小为 B。一带正电的粒子从静止开始经电压 U 加速后，沿平行于 x 轴的方向射入磁场，一段时间后， 该粒子在 OP 边上某点以垂直于 OP 的方向射出磁场。已知 O 点为坐标原点，N 点在 y 轴上， OP 与 x 轴正方向的夹角为 30°，粒子进入磁场的点与离开磁场的点之间的距离为 1 6 m10 π 3 ，不计粒子重力。求： (1)带电粒子的比荷； (2)带电粒子从射入磁场到运动至 x 轴的时间。 【答案】(1) 2 100(π 3) 3 U B ；(2)100 B U 【解析】 【分析】 - 19 - 【详解】(1)设带电粒子的质量为 m，电荷量为 q，加速后的速度大小为 v，由动能定理有 21 2qU mv ① 设粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为 r，由牛顿第二定律有 2vqvB m r ② 由几何关系知 1 6 m10 π 3 r ③ 联立①②③式得带电粒子的比荷为 2 100(π 3) 3 q U m B ④ (2)设带电粒子射人磁场后运动到 x 轴所经过的路程为 s，由几何关系得 π tan303 rs r ⑤ 设带电粒子从射入磁场到运动至 x 轴的时间为 t，则有 st v ⑥ 联立②④⑤⑥式得 100 Bt U 18. 如图所示，AB 为足够长的光滑斜面，斜面底端 B 处有一小段光滑圆弧与水平面 BE 平滑 相连，水平面的 CD 部分粗糙，其长度 L=1m，其余部分光滑，DE 部分长度为 1m，E 点与半 径 R=1m 的竖直半圆形轨道相接，O 为轨道圆心，E 为最低点，F 为最高点。将质量 m1=0.5kg 的物块甲从斜面上由静止释放，如果物块甲能够穿过 CD 区域，它将与静止在 D 点右侧的质 量为 m2=1kg 的物块乙发生弹性正碰，已知物块甲、乙与 CD 面间的动摩擦因数均为μ=0.25， 且物块均可看成质点，g 取 10m/s2。 (1)若物块乙被碰后恰好能通过圆轨道最高点 F，求其在水平面 BE 上的落点到 E 点的距离 x； (2)若物块甲在斜面上释放的高度 h0 为 11.5m，求物块乙被碰后运动至圆心等高点时对轨道的 压力 FN 大小； (3)用质量 m3=1kg 的物块丙取代物块甲（甲和丙材料相同），为使物块丙能够与物块乙碰撞， 并且碰撞次数不超过 2 次，求物块丙在斜面上释放的高度 h 应在什么范围？（已知所有碰撞 都是弹性正碰，且不考虑物块乙脱离轨道后与物块丙可能的碰撞） - 20 - 【答案】(1)2m；(2)80N；(3)0.25m查看更多