【物理】重庆市北碚区2020届高三上学期第一次诊断性考试试题（解析版）

【物理】重庆市北碚区2020届高三上学期第一次诊断性考试试题（解析版）

重庆市北碚区2020届高三上学期第一次诊断性考试 考试时间：100分钟；分数：100分 注意：本试卷包含Ⅰ、Ⅱ两卷。第Ⅰ卷为选择题，所有答案必须用2B铅笔涂在答题卡中相应的位置。第Ⅱ卷为非选择题，所有答案必须填在答题卷的相应位置。答案写在试卷上均无效，不予记分。‎ 一、单选题 ‎1. 如图所示装置中，木块B与水平桌面间的接触面是光滑的，子弹A沿水平方向射入木块后留在木块内，将弹簧压缩到最短．则此系统从子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短的整个过程中（）‎ A. 子弹减小的动能等于弹簧增加的弹性势能 B. 弹簧、木块和子弹组成的系统动量守恒，机械能不守恒 C. 在木块压缩弹簧过程中，木块对弹簧的作用力大于弹簧对木块的作用力 D. 在弹簧压缩到最短的时刻，木块的速度为零，加速度不为零 ‎【答案】D ‎【详解】A.由能量守恒定律可知，子弹减小的动能等于弹簧增加的弹性势能和产生的内能只和，选项A错误；‎ B.弹簧、木块和子弹组成的系统，由于受竖直墙壁的弹力作用，合外力不为零，故动量不守恒；由于有内能产生，故系统的机械能不守恒，选项B错误；‎ C.根据牛顿第三定律可知，在木块压缩弹簧过程中，木块对弹簧的作用力等于弹簧对木块的作用力，选项C错误；‎ D.在弹簧压缩到最短的时刻，木块的速度为零，但是由于木块受弹力作用，故加速度不为零，选项D正确；故选D.‎ ‎2. 下列说法正确的是（ ）‎ A. 电流通过导体的热功率与电流大小成正比 B. 力对物体所做的功与力的作用时间成正比 C. 电容器所带电荷量与两极板间的电势差成正比 D. 弹性限度内，弹簧的劲度系数与弹簧伸长量成正比 ‎【答案】C ‎【详解】A.根据公式可得在电阻一定时，电流通过导体的发热功率与电流的平方成正比，A错误；‎ B.根据公式可得，力对物体所做的功与力的作用时间无关，B错误；‎ C.根据公式可得电容器所带电荷量与两极板间的电势差成正比，C正确；‎ D.弹簧的劲度系数与弹簧的伸长量无关，和弹簧的自身因素有关，D错误；‎ 故选C。‎ ‎【点睛】掌握这些物理量的定义式或计算式，了解公式中各量的含义，能更好的理解并能灵活应用．‎ ‎3.物理学家霍尔于1879年在实验中发现，当电流垂直于磁场通过导体或半导体材料左右两个端面时，在材料的上下两个端面之间产生电势差．这一现象被称为霍尔效应，产生这种效应的元件叫霍尔元件，在现代技术中被广泛应用．如图为霍尔元件的原理示意图，其霍尔电压U与电流I和磁感应强度B的关系可用公式UH＝kH表示，其中kH叫该元件的霍尔系数．根据你所学过的物理知识，判断下列说法正确的是 (　　)‎ A. 霍尔元件上表面电势一定高于下表面电势 B. 公式中的d指元件上下表面间的距离 C. 霍尔系数kH是一个没有单位的常数 D. 霍尔系数kH的单位是m3·s－1·A－1‎ ‎【答案】D ‎【详解】若霍尔元件为电子导体，应用左手定则可知电子向上偏，上表面电势低，A错误；电荷匀速通过材料，有e＝evB，其中L为上下两表面间距，又I＝neSv＝ne(Ld)v，其中d为前后表面间距，联立可得，其中d为前后表面之间的距离，n为材料单位体积内的电荷数，e为电荷的电荷量，则B错误；由以上分析可知kH＝，可知kH 单位为m3·s－1·A－1，C错误 ，D正确．‎ ‎4.如图所示，在光滑绝缘水平面上有三个孤立的点电荷、Q、，Q恰好静止不动，、围绕Q做匀速圆周运动，在运动过程中三个点电荷始终共线。已知、分别与Q相距、，不计点电荷间的万有引力，下列说法正确的是（ ）‎ A. 、的电荷量之比为 B. 、的电荷量之比为 C. 、的质量之比为 D. 、的质量之比为 ‎【答案】C ‎【解析】‎ 详解】AB．点电荷Q恰好静止不动，因此根据库仑定律，则有：‎ 所以Q1、Q2的电荷量之比为，故AB错误；‎ CD．对Q1、Q2：它们间的库仑引力提供向心力，则有：‎ 所以Q1、Q2的质量之比为 ，故C正确，D错误。‎ 故选C。‎ ‎5.如图所示，在光滑的水平面上宽度为L的区域内，有一竖直向下的匀强磁场．现有一个边长为a（a＜L）的正方形闭合线圈以垂直于磁场边界的初速度v0向右滑动，穿过磁场后速度减为v，那么当线圈完全处于磁场中时，其速度大小（　　）‎ A. 大于 B. 等于 C. 小于 ‎ D. 以上均有可能 ‎【答案】B ‎【详解】对线框进入或穿出磁场过程，设初速度为，末速度为．由动量定理可知：‎ 又电量，得：‎ 得速度变化量：‎ 由可知，进入和穿出磁场过程，磁通量的变化量相等，则进入和穿出磁场的两个过程通过导线框横截面积的电量相等，故由上式得知，进入过程导线框的速度变化量等于离开过程导线框的速度变化量．设完全进入磁场中时，线圈的速度大小为，则有，解得：‎ 故本题选B。‎ ‎【点睛】线框进入和穿出磁场过程，受到安培力作用而做减速运动，根据动量定理和电量分析电量的关系．根据感应电量，分析可知两个过程线框磁通量变化量大小大小相等，两个过程电量相等．联立就可求出完全进入磁场中时线圈的速度 二、多选题 ‎6.如图所示，两块水平放置的平行正对的金属板a、b分别与电池两极相连，开始时开关S闭合，发现在距两板距离相等的P点有一个带电液滴处于静止状态，然后断开开关，并将b板向下平移一小段距离，稳定后，下列说法中正确的是 A. 液滴将加速向下运动 B. 液滴将保持不动 C. P点电势升高，液滴在P点时电势能减少 D. P点电势升高，液滴在P点时电势能增大 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ A、B、液滴受力平衡，故电场力向上，可知液滴带负电；电容器因断开开关后电量保持不变，b板下移时，两板间的距离增大，则由可知，场强E不变；则粒子受到的电场力不变，故液滴继续保持静止，故A错误、B正确.C、D、下极板接地，则P点的电势等于P与b之间的电势差，因E不变，d增大，故液滴处的电势增大；因液滴带负电，故其电势能将减小，故C正确、D错误．故选BC．‎ ‎【点睛】对于电容器的动态分析问题，关键在于明确电容器是断开电源还是与电源相连；然后再由电容的定义式有决定式进行分析求解．‎ ‎7.关于黑洞和暗物质(暗物质被称为“世纪之谜”．它“霸占”了宇宙95%的地盘，却摸不到看不着)的问题，以下说法正确的是(黑洞临界半径公式取为c＝，c为光速，G为万有引力常量，M为黑洞质量 A. 如果地球成为黑洞的话，那么它的临界半径为r＝R(R为地球的半径，v为第二宇宙速度)‎ B. 如果太阳成为黑洞，那么灿烂的阳光依然存在，只是太阳光到地球的时间变得更长 C. 有两颗星球(质量分别为M1和M2)的距离为L，不考虑周围其他星球的影响，由牛顿运动定律计算所得的周期为T，由于宇宙充满均匀的暗物质，所以观察测量所得的周期比T大 D. 有两颗星球甲和乙(质量分别为M1和M2)的距离为L，不考虑周围其他星球的影响，它们运动的周期为T，如果其中甲的质量减小Δm而乙的质量增大Δm，距离L不变，那么它们的周期依然为T ‎【答案】AD ‎【详解】因为c＝，而地球的第二宇宙速度为v＝，两式相比得r＝R，所以A正确．如果太阳成为黑洞，光不能跑出，所以我们将看不到阳光，选项B错误．设甲乙质量变化前，甲的运动半径为r1，甲乙质量变化后运动周期为T2，甲的运动半径为r1′，则 ， ，又因为r1＝L，，所以， ，故T＝T2.‎ 选项C错误，D正确；故选AD ‎【点睛】此题关键是理解宇宙速度的含义；对双星问题，知道它们做圆周运动的向心力由两者间的万有引力提供，且角速度和周期都相等.‎ ‎8.如图所示倾角为的斜面放在地面上，一小滑块从斜面底端A冲上斜面，到达最高点D后又返回A点，斜面始终保持静止。已知滑块上滑过程经过AB、BC、CD的时间相等，且BC比CD长，上滑时间为下滑时间的一半，下列说法正确的是（ ）‎ A. 滑块与斜面间的动摩擦因数为 B. 斜面长为 C. 地面对斜面的摩擦力先向左后向右 D. 滑块向上运动和向下运动过程中，地面受到的压力都小于斜面体和滑块的总重力 ‎【答案】BD ‎【详解】A．根据上滑时间为下滑时间的一半，得出上滑加速度为下滑加速度的4倍，故得出：‎ 得出：‎ 故A错误；‎ B．物体在斜面上减速滑行，根据逆向思维得出：‎ 再结合初速度为零的匀变速直线运动的比例得出：；；，故斜面长度为3.6m，故B正确；‎ CD．因为上滑加速度和下滑加速度方向都向下，故加速度的水平分量向左，竖直分量向下，是失重现象，故地面对斜面的摩擦力始终水平向左，地面受到的压力都小于斜面体和滑块的总重力，故C错误，D正确。‎ 故选BD。‎ ‎9.如图所示，滑块放置在足够长的木板的右端，木板置于水平地面上，滑块与板间动摩擦因数为，木板与地面间动摩擦因数为，原来均静止。零时刻用一水平恒力向右拉木板，使滑块与木板发生相对运动，某时刻撤去该力。滑动摩擦力等于最大静摩擦力，则从零时刻起，二者的速度一时间图象可能为（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】AD ‎【详解】零时刻用一水平恒力向右拉木板，使滑块与木板发生相对运动，滑块m1和木板m2均做匀加速直线运动，对滑块m1‎ 加速度为 撤去外力后，木板m2做匀减速直线运动，此时滑块m1的速度小于m2，所以滑块m1继续做匀加速运动，当而者速度相等时：‎ AB．如果，滑块m1和木板m2将保持相对静止，在地面摩擦力作用下一起做匀减速运动。由牛顿第二定律 ‎ ‎ 加速度变为 即滑块的加速度变小，故A正确，B错误。‎ CD．如果 ，两物体将发生相对滑动，由牛顿第二定律，此时滑块m1的加速度大小是，即滑块的加速度大小不变，故D正确，C错误。‎ 故选AD。‎ 三、实验题 ‎10.某实验小组要测量定值电阻Rx的阻值,实验室提供的器材规格如下：‎ A.待测电阻阻值约为)‎ B.电流表G1量程为10mA,内阻RG1未知 C.电流表G2量程为30mA,内阻RG2未知 D.电阻箱最大阻值为)‎ E.电池阻节干电池 F.开关一只导线若干 该小组根据现有的器材设计了如图所示的电路,实验过程如下：‎ ‎​‎ a.根据电路图,连接实验器材 b.先将电阻箱的阻值调到最大,然后闭合开关S,调节电阻箱的阻值,记录电流表的示数和电流表的示数,及对应的电阻箱的阻值b.‎ 多次调节电阻箱的阻值,改变两个电流表的示数,并记录数据数据处理：以为纵坐标,以对应的电阻箱的阻值R为横坐标,描点连线得到如图所示的倾斜直线 ‎（1）待测电阻______．电流表G1的内阻RG1_____．‎ ‎（2）若将电流表与电阻箱串联改装成量程为3V的电压表,应将电阻箱的阻值调为__．‎ ‎【答案】(1). 100 20 (2). 280‎ ‎【详解】(1)[1][2]根据并联电路电流与电阻的特点结合图像，可以得到： ；，联立解得：‎ ‎(2)[3]将电流表G1与电阻箱串联改装成量程为3V的电压表时，通过的电流为0.01A，故电阻箱接入的电阻为：‎ 四、计算题 ‎11.如图所示，在的空间中存在匀强电场，场强沿轴负方向；在的空间中，存在匀强磁场，磁场方向垂直xy平面（纸面）向外．一电量为、质量为的带正电的运动粒子，经过轴上处的点时速率为，方向沿轴正方向；然后，经过轴上处的点进入磁场，并经过轴上处的点（不计重力）．求:‎ ‎（l）电场强度的大小；‎ ‎（2）粒子到达P2时速度的大小和方向；‎ ‎（3）磁感应强度的大小．‎ ‎【答案】（1）（2），θ=450（3）‎ ‎【详解】(1)粒子在电场、磁场中运动的轨迹如图所示.设粒子从P1到P2的时间为t，电场强度的大小为E，粒子在电场中的加速度为a，由牛顿第二定律及运动学公式有：‎ qE=ma，(2分) V0t=2h，(2分) h=at2/2 ‎ 由以上三式求得：‎ ‎(2)粒子到达P2时速度沿x方向的分量仍为V0，，以V1表示速度沿y方向分量的大小，V表示速度的大小，θ表示速度和x轴的夹角，则有：‎ V12=2ah (1分)V=(1分)tanθ=V1/V0‎ 由以上三式可求得：(1分)θ=45°‎ ‎(3)设磁场的磁感应强度为B，在洛仑兹力作用下做匀速圆周运动，设r是圆周的半径，由牛顿第二定律可得：BqV=mV2/r 此圆周与x轴和y轴的交点分别为P2、P3.因为OP2=OP3，θ=450，由几何关系可知，连线P2P3为圆轨道的直径，由此可求得由以上各式可求得 ‎12.足够长的倾角为的光滑斜面的底端固定一轻弹簧，弹簧的上端连接质量为、厚度不计的钢板，钢板静止时弹簧的压缩量为，如图所示．一物块从钢板上方距离为的A处沿斜面滑下，与钢板碰撞后立刻与钢板一起向下运动，但不粘连，它们到达最低点后又向上运动．已知物块质量为m时,它们恰能回到0点，0为弹簧自然伸长时钢板的位置．若物块质量为2m，仍从A沿斜面滑下，则物块与钢板回到O点时，还具有向上的速度．已知重力加速度为g，计算结果可以用根式表示．求：‎ ‎(1)质量为m的物块与钢板撞后瞬间的速度大小v1；‎ ‎(2)碰撞前弹簧的弹性势能；‎ ‎(3)质量为2m的物块沿斜面向上运动到达的最高点离0点的距离．‎ ‎【答案】（1） （2） （3）‎ ‎【详解】（1）设物块与钢板碰撞前速度为，则：‎ 解得：‎ 设物块与钢板碰撞后一起运动的速度为，有：‎ 解得：‎ ‎（2）设碰撞前弹簧弹性势能为，当他们一起回到O点时，弹簧无形变，弹簧势能为零，根据机械能守恒得到：‎ 解得：‎ ‎．‎ ‎（3）设表示质量为的物块与钢板碰后开始一起向下运动的速度，有：‎ 它们回到O点时，弹性势能为零，但它们仍继续向上运动，设此时速度为v，由机械能守恒定律得到：‎ 在O点物块与钢板分离、分离后，物块以速度v继续沿斜面上升，设运动到达的最高点离O点的距离为h，有：‎ 解得到：‎ ‎13.如图所示，半径的光滑圆弧轨道固定在竖直平面内，轨道的一个端点和圆心的连线与水平方向间的夹角θ=370，另一端点为轨道的最低点，其切线水平．一质量M= 2kg、板长L =0.65m的滑板静止在光滑水平地面上，左端紧靠C点，其上表面所在平面与圆弧轨道C点和右侧固定平台D等高．质量为m=1kg的物块(可视为质点)从空中点以v0=0.6m/s的速度水平抛出，恰好从轨道的端沿切线方向进入圆弧轨道，然后沿圆弧轨道滑下经C点滑上滑板．滑板运动到平台D时被牢固粘连．已知物块与滑板间的动摩擦因数0.5，滑板右端到平台D左侧的距离s在0.1m＜s＜0.5m范围内取值．取g=10m/s2，sin370=0.6，cos370=0.8．求：‎ ‎(1) 物块到达点时速度大小vB ‎(2) 物块经过C点时对圆弧轨道的压力 ‎(3) 试讨论物块刚滑上平台D时的动能与s的关系 ‎【答案】(1) (2) 46N，方向竖直向下(3) 或 ‎【解析】‎ ‎(1)从A到B，物块做平抛运动，由几何关系得： ‎ vB=1m/s ‎ ‎(2)从B到C，物块机械能守恒 ‎ 解得：vC=3m/s ‎ ‎ ‎ 联立解得FN=46N 根据牛顿第三定律FNˊ=FN，物块在C点对轨道的压力大小为46N，方向竖直向下 ‎ ‎(3) 物块从C点滑上滑板后开始作匀减速运动，此时滑板开始作匀加速直线运动，当物块与滑板达共同速度时，二者开始作匀速直线运动．设它们的共同速度为v，根据动量守恒mvC=(m+M)v 解得 v=1m/s ‎ 对物块，用动能定理列方程：，解得：s1=0.8m ‎ 对滑板，用动能定理列方程：，解得：s2=0.2m ‎ 由此可知物块在滑板上相对滑过∆s=s1－s2=0.6m时，小于0.65m，并没有滑下去，二者就具有共同速度了（同速时物块离滑板右侧还有L-∆s=0.05m距离）．‎ ‎①当0.2m≤s＜0.5m时，物块的运动是匀减速运动s1=0.8m，匀速运动s－s2，匀减速运动L-∆s=0.05m，滑上平台D，根据动能定理：‎ 解得：EKD=0.25J ‎ ‎②当0.1m＜s＜0.2m时，物块的运动是匀减速运动L+s，滑上平台D．根据动能定理：‎ 解得：EKD =1.25-5s （J） ‎ 点睛：本题将平抛、圆周运动、动量守恒及能量守恒定律结合在一起考查，注意分析运动过程，并根据过程正确的选择物理规律求解．掌握牛顿第二定律和运动学公式求出相对运动的位移大小．‎