【物理】浙江省绍兴市2020届高三上学期11月选考科目诊断性考试试题（解析版）

【物理】浙江省绍兴市2020届高三上学期11月选考科目诊断性考试试题（解析版）

浙江省绍兴市 2020 届高三上学期 11 月选考科目 诊断性考试 本试题卷分选择题和非选择题两部分，共 8 页，满分 100 分，考试时间 90 分钟。 考生注意： 1. 答题前，请务必将自己的姓名、准考证号用黑色字迹的签字笔或钢笔分别填写在试题卷 和答题卡规定的位置上。 2. 答题时，请按照答题卡上“注意事项”的要求，在答题卡相应的位置上规范作答，在试题 卷上的作答一律无效。 3. 非选择题的答案必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔写在答题纸上相应区域内。作图时， 先使用 2B 铅笔，确定后必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔描黑。 4. 可能用到的相关公式或参数：重力加速度 g 均取 10m/s2。 一、单项选择题（本题共 6 小题，每小题 3 分，共 18 分。每小题列出的四个备选项中只有 一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分） 1.现行的第四代移动通信技术 4G，采用 1880～2635MHz 频段的无线电波；2020 年我国将全 面推行第五代移动通信技术 5G，采用 3300～5000MHz 频段的无线电波．未来 5G 网络的传 输速率是 4G 网络的 50～100 倍．下列说法中正确的是（ ） A. 5G 信号和 4G 信号都是横波 B. 在空气中 5G 信号比 4G 信号传播速度大 C. 5G 信号和 4G 信号相遇能产生干涉现象 D. 5G 和 4G 电磁波信号的磁感应强度随时间是均匀变化的 【答案】A 【详解】A．5G 和 4G 信号都是电磁波，电磁波都是横波，故 A 正确； B．任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，故传播速度相同，故 B 错误； C．波的干涉条件是两列波的频率相同，振动情况相同，5G 和 4G 信号的频率不同，相遇不 能产生干涉现象，故 C 错误； D．根据麦克斯韦电磁场理论可知，均匀变化的电（磁）场只能产生恒定不变的磁（电）场， 不能形成电磁波，故 5G 和 4G 电磁波信号的磁感应强度随时间不是均匀变化的，故 D 错误。 2.2019 年 9 月 23 日，中国西昌卫星发射中心以“一箭双星”方式成功发射第 47、48 颗北斗导 航卫星．两颗卫星均属于中圆地球轨道卫星，轨道半径为 m，是目前在建的中国北72.8 10× 斗三号系统的组网卫星．已知地球同步卫星轨道半径为 m，则第 48 颗北斗卫星与 地球同步卫星相比（ ） A. 动能较大 B. 周期较大 C. 向心力较大 D. 向心加速度较大 【答案】D 【详解】根据万有引力提供向心力可知 可得 AC．北斗卫星和同步卫星的质量未知，则动能和向心力无法确定，选项 AC 错误； BD．分析题意可知，同步卫星的轨道半径大于北斗卫星，则北斗卫星的周期小，向心加速 度大，故 D 正确，B 错误。 3.国家大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电．已知 的质量 为 2. 0136u， 的质量为 3. 0150u， 的质量为 1. 0073u， 的质量为 1. 0087u， 1u=931. 5MeV/c2，下列说法中正确的是（ ） A. 两个氘核聚变成一个 核的同时，产生的另一个粒子是质子 B. 两个氘核聚变成一个 核的同时，产生的另一个粒子是正电子 C. 该核反应过程中释放出的能量为 3. 3MeV D. 该核反应过程中释放出的能量为 0. 93MeV 【答案】C 【详解】AB．因氘核聚变的核反应方程为： 74.2 10× 2 2 2 ( )2Mm vG m r m mar T r π= = = GMv r = 3 2 rT GM π= 2 GMa r = 21 2kE mv＝ 2 1H 3 2 He 1 1H 1 0 n 3 2 He 3 2 He 两个氘核聚变成一个 核的同时，产生的另一个粒子是中子，选项 AB 错误； CD．核反应过程中的质量亏损为△m=2mH-（mHe+mn）=0.0035u 释放的核能为△E=△mc2=0.0035uc2=3.3MeV 选项 C 正确，D 错误。 4.如图所示，理想变压器原副线圈 匝数分别为 、 ，副线圈电路中 L1、L2、L3 为 3 个 小灯泡 A 为理想交流电流表，L 为电感线圈，C 为电容器，闭合电键 K 后（ ） A. 电流表指针会不断摆动 B. 仅增加副线圈的匝数 n2，L1 变暗 C. 仅提高交流电源的频率，L2 变暗 D. 仅提高交流电源的频率，L3 变暗 【答案】C 【详解】A．交流电流表显示的是有效值，通过交变电流时，不会摆动，故 A 错误； B．增加副线圈的匝数，根据理想变压器的工作原理可知，输出电压增大，灯泡 L1 两端的电 压增大，变亮，故 B 错误； C．仅提高交流电源的频率，则电感对电流的阻碍作用增大，灯泡 L2 变暗，故 C 正确； D．仅提高交流电源的频率，则电容对电流的阻碍作用减小，灯泡 L3 变亮，故 D 错误。 5.如图所示，半径为 R 的 圆形区域 内存在匀强磁场，磁感应强度为 B，方向垂直纸 面向里；O 为圆心，C、D 为边界上两点，D 为 ON 的中点，CD∥MO．a、b 两个完全相同 的带电粒子分别从 M、C 两点以相同的速度 v 水平向右射入磁场中，其中沿半径方向射入的 a 粒子恰好能从 N 点射出，则（ ） 的 2 2 3 1 1 1 2 0H H He n+ → + 3 2 He 1n 2n 1 4 OMN A. 粒子带负电 B. 粒子的比荷为 C. 粒子 b 将从 DN 边上某一位置（不含 N 点）射出 D. a、b 两个粒子在磁场中 运动时间之比为 3：2 【答案】D 【详解】A．由左手定则可知，粒子带正电，选项 A 错误； B．由题意可知，a 粒子的运转半径为 R，则由 可知，粒子的比荷为 ，选项 B 错误； C．从 C 点入射的 b 粒子的半径也为 R，且由于∠CON=60°，可知粒子 b 正好从 N 点射出， 选项 C 错误； D．从 a 点射入的粒子在磁场中转过的角度为 90°；从 b 点射入的粒子在磁场中转过的角度 为 60°；两粒子的周期相同，根据 可知，a、b 两个粒子在磁场中的运动时间之比 为 3：2，选项 D 正确。 6.如图所示，光滑绝缘斜面 AB 的倾角为 30°，D 是斜面 AB 的中点，AC⊥CB，在 C 点固定 一个带电荷量为+Q 的点电荷．质量为 m，电荷量为﹣q 的小球从 A 点由静止释放（图中未 画出），经过 D 点时的速度为 v，到达 B 点时的速度为零，则（ ） A. A、C 的高度差 B. A、B 两点间的电势差 的 RB v mvR qB = q v m RB = 2t T θ π= 2 2 vh g = 2 ABU mv q = C. 从 A 到 B 的过程中小球的电势能先增大后减小 D. 从 A 到 D 的过程中小球的加速度先增大后减小 【答案】B 【详解】A．由于库仑引力的作用，小球竖直方向的加速度应大于 g，所以 A、C 的高度差 ，故 A 错误； B．设 AB 的长度为 2L，则 AD=DB=L，在小球从 A 到 D 两点得过程中，由动能定理有： mgLsin30°= mv2-0 在小球从 A 到 B 的过程中有： mg•L+（-q）UAB=0-0 联立解得： 故 B 正确； C．由于 A 到 C 的距离与 D 到 C 的距离是相等的，由几何关系可知，沿 AD 的方向上的各 点到 C 的距离先减小后增大，距离减小的过程中电场力对负电荷做正功，距离增大的过程 中电场力对负电荷做负功，所以从 A 到 B 的过程中负电荷的电势能先减小后增大，故 C 错 误； D．由上面的分析知：沿 AD 的方向上的各点到 C 的距离先减小后增大，设 AD 的中点为 G， 从 A 到 G 的过程电场力沿斜面的分量沿斜面向下，加速度相加，越过 G 点，电场力沿斜面 的分量沿斜面向上，合力大小不确定，所以加速度的变化不确定，故 D 错误； 二、不定项选择题（本题共 4 小题，每小题 4 分，共 16 分。每小题列出四个备选项中至少 有一个是符合题目要求的。全部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，有选错的得 0 分） 7.在 2019 多哈田径世锦赛上，绍兴籍飞人谢震业创造了历史，成为第一个闯入世锦赛男子 200 米决赛的中国选手，最终谢震业跑出 20 秒 14 的好成绩．下列说法中正确的是（ ） A. “20 秒 14”指的是时间间隔 B. 研究谢震业的起跑技术动作时，不可以把他看作质点 C. 谢震业在比赛中的平均速度为 9. 9m/s（保留两位有效数字） D. 谢震业在比赛中第 1s 内的加速度大于最后 1s 内的加速度 2 2 vh g ＜ 1 2 2 ABU mv q = 【答案】ABD 【详解】A．“20 秒 14”指的是时间间隔，故 A 正确； B．研究谢震业的起跑技术动作时，不可以把他看作质点，如果看做质点则无法研究其起跑 动作，故 B 正确； C．平均速度等于位移和时间的比值，200m 是他的路程，由于位移未知，则不能求解谢震 业跑完全程的平均速度，故 C 错误； D．在比赛的第 1s 内要竭尽全力加速，加速度很大，在最后 1s 内基本上是以最大速度做匀 速运动，加速度几乎为零，故 D 正确； 8.如图 1 所示为一列沿 x 轴传播的简谐横波在 t=0 时刻的波形图，图 2 为 x=2m 处质点的加 速度 a 随时间 t 变化关系，以下判断中正确的是（ ） A. 该波沿 x 轴负方向传播 B. 质点 P 经过 1s 将到达 cm 处 C. 在 2s 内质点 P 通过的路程为 16cm D. 质点 Q 比 P 迟 s 到达平衡位置 【答案】CD 【详解】A．由图可知，在 t=0 以后 x=2m 处质点的加速度为负值且逐渐变大，可知此质点 在 t=0 时刻向上振动，波沿 x 轴正向传播，选项 A 错误； B．波速为 ，则经过 1s，波向右传播的距离为 s=vt=1m，此时质点 P 将到达 处，选项 B 错误； C．因 P 点 t=0 时刻处在 y=4cm 的位移，经过 2s=0.5T，质点先向下振动，到最低点后又回 到 y=-4cm 的位置，可知在 2s 内通过的路程等于 16cm，选项 C 正确； 4 2y = − 2 3 4 m/s 1m/s4v T λ= = = y=-8sin 60 4 3cm= − D．质点 P 到达平衡位置的最短时间为 ；而质点 Q 到达平衡位置的最短时间为 ，即质点 Q 比 P 迟 s 到达平衡位置，选项 D 正确。 9.如图所示，两块材料不同的木板 M、N，长度分别为 2L、L，首尾相连固定在水平地面上， B 为两木板的连接点，小物块与木板 M、N 之间的动摩擦因数分别为 μ 和 2μ．当物块以速 率 v0 向右从 A 点滑上木板 M，恰好可以滑到 C 点；若让物块以 v0 向左从 C 点滑上木板 N， 则物块（ ） A. 恰好运动到 A 点停下 B. 两次运动的时间相等 C. 两次经过 B 点时的速率相同 D. 两次运动的平均速度大小相同 【答案】AC 【详解】A．A 到 C 的过程中，根据动能定理有： 由于第二次反向运动到 A 时，摩擦力做功相同，所以物体恰好运动到 A 点停下，故 A 正确； B．物体两次运动的速度时间图象如图所示： 根据图象可知，两次运动的时间并不相等，故 B 错误； C．A 到 B，根据功能定理有： C 到 B，根据动能定理有： 1 m 13 s1m/s 3 = 1 1s4T = 2 3 2 0 12 2 0 2mg L mg L mvµ µ− ⋅ − ⋅ −＝ 2 2 0 1 12 2 2Bmg L mv mvµ− ⋅ −＝ 所以两次到达 B 的速度大小相等；故 C 正确； D．根据平均速度的定义式 可知，位移相等，时间不同，所以两次运动的平均速度不 相等，故 D 错误； 10.在“利用双缝干涉测定光的波长”实验中，用放长为 λ1 和 λ2 的两束单色光分别照射同双缝 干涉装置，在观察解上形成干涉条纹，测得干涉条纹间距分别为 Δx1、Δx2，且 Δx1<Δx2，下 列说法中正确的是（ ） A. 两光子的动量 B. 当两单色光从玻璃射向真空时，其临界角 C. 两单色光的频率之比 D. 若这两束光都能使某种金属发生光电效应，产生 光电子最大初动能之比 【答案】AC 【详解】A．用波长为 λ1 和 λ2 的两束单色光分别照射同一双缝干涉装置，根据双缝干涉条 纹公式可知， ，△x1＜△x2，则 λ1＜λ2，根据 可知，两光子的动量 p1＞p2， 故 A 正确； B．根据波长、频率和波速的关系可知，c=λv，由 λ1＜λ2 可知，v1＞v2，频率大的光折射率 大，即 n1＞n2，根据临界角公式可知， ，折射率大的临界角小，故当两单色光从 玻璃射向真空时，其临界角 C1＜C2，故 B 错误； C．根据波长、频率和波速的关系可知，c=λv，则两单色光的频率之比 故 C 正确； D．根据爱因斯坦光电效应方程可知，Ek=hv-W，若这两束光都能使某种金属发生光电效应， 产生的光电子最大初动能之比 的 2 2 0 1 12 2 2Bmg L mv mvµ− ⋅ −＝ xv t ＝ 1 2p p> 1 2C C> 1 2 2 1 v x v x ∆= ∆ 1 1 2 2 k k E x E x ∆= ∆ Lx d λ= hp λ= 1sinC n = 1 2 2 2 1 1 v x v x λ λ= =   故 D 错误。 三、实验题（本题共 2 小题，每空 2 分，共 20 分） 11.小何同学用如图 1 所示的装置来探究加速度与力、质量的关系： (1)下列操作正确的是__________ A. 将小车静止释放，若能沿长木板下滑，说明已平衡摩擦力 B. 将 100g 的质量较大砝码放入小桶后，先接通电源再释放小车 C. 正确平衡摩擦后，每次改变小桶和砝码总质量，不需要重新平衡摩擦力 (2)图 2 为实验中获得的一条纸带，A、B、C、D、E 为 5 个计数点，相邻两计数点间还有四 个点未画出，以 A 点为起点，量出到各点的距离已标在图上．由此求得小车的加速度大小 为__________m/s2（结果保留 2 位有效数字）． (3)小何同学还用此装置探究了做功与物体速度变化的关系： ①保持小桶中的砝码质量不变，通过改变位移来改变外力做功，此条件下，小车及车上钩码 的总质量__________（选填“需要”或“不需要”）远远大于小桶和砝码的总质量 m． ②为探究摩擦对实验结果 影响，进行对照实验，根据平衡摩擦前后两次实验数据描绘出 v2—W 的图象，如图所示，实线代表未平衡摩擦时的图线，虚线代表平衡摩擦后的图线，则 正确的图线是__________. A. B. 的 1 1 1 2 2 2 k k E hv W x E hv W x −= ≠−   C. D. 【答案】(1). C (2). 0.51 (3). 不需要 A 【详解】（1）[1]．A. 将小车放在长木板上，轻推小车，若能沿长木板匀速下滑，说明已平 衡摩擦力，选项Ａ错误； B. 当重物的质量远小于小车的质量时我们才可以认为小车的合力等于重物的重力，故不能 将 100g 的质量较大砝码放入小桶，选项 B 错误； C. 正确平衡摩擦后，每次改变小桶和砝码总质量，不需要重新平衡摩擦力，选项 C 正确； （2）[2]．根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2 可得小车的加速度为： （3）①[3]．保持小桶中的砝码质量 m′不变，通过改变位移来改变外力做功，可通过 验证功和动能变化之间的关系，故此条件下，小车及车上钩码的总质 量不需要远远大于小桶和砝码的总质量 m． ②[4]．未平衡摩擦力时，则： 即 即图中的实线应该在纵轴上有负截距； 平衡摩擦后，则 即 则图中的虚线是过原点的直线，且虚线和实线斜率相等；故选 A. 12.小明探究小灯泡 L（“3V，1.5W”）的伏安特性曲线．备用的器材有： 2 2 2 2 0.2782 0.1289 0.1289= m/s 0.51m/s4 4 0.1 CE ACx xa T − − − =×＝ 21 ( )2m gh m m v= + 21- 2fW W mv= 2 2 2- fv W Wm m = 21 2W mv= 2 2v Wm = 电压表 V1（0～3V，内阻 Rv1=3kΩ），电压表 V2（0～15V，内阻 Rv2 很大）， 电流表 A1（0～0. 6A，内阻 RA1 约为 0. 5Ω），电流表 A2（0～3A，内阻 RA2 约为 0. 1Ω）， 滑动变阻器 R1（10Ω，1A），滑动变阻器 R2（100Ω，0. 2A）， 电源（电动势 E=3V，内阻可忽略不计），开关一个，导线若干． （1）电流表应选择__________（选填“A1”或“A2”） （2）按图 1 连接电路后，检查所有元器件都完好，电流表和电压表已调零，经检查各部分 接触良好；闭合开关后，反复调节滑动变阻器，小灯泡亮度发生变化，但电压表和电流表示 数不能调到零，则断路的导线为__________（填导线编号）； （3）某次实验时电压表的指针如图 2 所示，其读数为__________V； （4）根据实验数据，小明作出了 I—U 图线，他还试着作了 P-U2 图线，如图所示，下列图 线符合实际情况的是__________. A. B. C. D. (5)为了测量电压表 V2 的内阻 Rv2，利用上述提供的部分器材，小明设计了一个电路图，如 图所示，请你帮助小明选择一个合适的器材，画在虚框里__________．用测得的物理量表示 Rv2=__________．（写明式中各物理量的含义） 【答案】 (1). A1 (2). ③ (3). 2. 40(2.39~2.41) (4). C (5). ，其中 为电压表 1 的示数， 为电压表 1 的内阻， 为电压表 2 的示数 【详解】（1）[1]．小灯泡的额定电流为 ，则电流表应选择 A1； （2）[2]．因电压表和电流表示数不能调到零，则肯定是滑动变阻器接成了限流式电路，即 导线③断路； （3）[3]．电压表的读数为 2.40V； （4）[4]．根据 ，因电阻随温度升高而变大，则 P-U2 斜率减小，即图像 C 正确； （5）[5][6]．待测电压表可以读出本身两端电压，因两个电流表的量程都过大，则可用已知 内阻的电压表 V1 与待测电压表串联即可，电路如图： 待测电压表 V2 的内阻为： ，其中 为电压表 1 的示数， 为电压表 1 的内 2 2 1 1 V V UR RU = 1U 1VR 2U 0.5API U = = 2 21UP UR R = = 2 2 1 1 V V UR RU = 1U 1VR 阻， 为电压表 2 的示数. 四、计算题（本题共 3 小题，共 46 分。解答时请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. ） 13.如图所示，水平放置的两平行金属导轨间距 l=2m，虚线 CD 左侧的轨道光滑，右侧粗糙； 导轨右侧两端点与匝数 N=200、横截面积 S=100cm2、总电阻 r=0. 25Ω 的线圈相连，另有一 金属棒 PQ 垂直搁置在导轨上，距离 CD 为 0.6m；垂直放置在导轨左端的金属棒 MN 通过水 平绝缘轻杆固定，两金属棒的质量均为 m=0.1kg，电阻均为 R=0.5Ω；MNDC 区域存在竖直 向上的匀强磁场，磁感应强度 T．在 t=0 时刻，闭合电键 K，同时金属棒 PQ 以 1m/s 的初速度向左运动，同时线圈内磁场的磁感应强度 B1 随时间 t 的变化符合以下规律： ．两金属棒与导轨始终接触良好，PQ 棒与导轨之间的动 摩擦因数 μ=0.1，导轨电阻不计． (1)通过定量计算分析 4s 内导体棒 PQ 的运动情况； (2)计算 4s 内通过金属棒 PQ 的电荷量大小； (3)2～4s 内绝缘轻杆右端受到的弹力大小和方向？ 【答案】(1)停在 CD 线右侧 0. 10m 处 (2) (3) N，方向向左 【详解】（1）金属棒 PQ 先在无磁场区域做匀减速运动，据 μmg=ma 得 a=1m/s2 减速到 0 所需的时间 滑行位移 之后一直保持静止，停在 CD 线右侧 0. 10m 处 2U 2 0.5B = 1 0.4( ) 0 2 0.4 0.2 ( ) 2 4 T t sB t T s t s ≤ ≤=  − < ≤ 0.8Cq = 0.4F′ = 0 1vt sa = = 2 0 0.52 vx a = = m （2）0～2s 内 PQ 棒中无电流，2～4s 内线圈中产生的电动势 V 则 A C （3）MN 棒所受的安培力： N 由平衡条件可知绝缘轻杆对金属棒 MN 的弹力 N 根据牛顿第三定律，棒对绝缘轻杆（右端）所受弹力 N，方向向左． 14.如图所示，在水平轨道上 A 点固定一弹簧发射器，D 点与半径 R=lm 的竖直半圆形轨道 相接，O 为轨道圆心、D 为最低点：粗糙部分 BC 段长 l=lm，其余部分光滑．将质量 kg 的物块 a 压紧弹簧，释放后滑块 a 与静置于 C 点右侧的质量 kg 的物块 b 发生弹性 正碰．已知物块与 BC 面的动摩擦因数 μ=0. 25.物块均可看成质点． (1)若物块 b 被碰后恰好能通过圆周最高点 E，求其在平抛运动中的水平位移大小； (2)在弹性势能 J 时弹出物块 a，求 b 被碰后运动到 D 点时对圆弧轨道的压力； (3)用质量 kg 的物块 c 取代 a，问：弹性势能 EP 取值在什么范围内，才能同时满足以 下两个条件（不考虑物块 b 脱离轨道后可能的碰撞） ①物块 c 能与 b 碰撞；②c 与 b 的碰撞不超过 2 次.（已知碰撞是弹性正碰） 4200 0.2 100 10 0.4VE N t ϕ −∆= = × × × =∆ 0.4 0.80.25 0.25 2 E EI RR r = = = =++ A A总 总 0.42PQ II = =总 0.4 2 0.8q I t C= ∆ = × = 2 0.5 0.4 2 0.4F B Il N= = × × =安 0.4F F= =安 0.4F′ = 0.5am = 1bm = 0 37.25pE = 1cm = 【答案】(1)x=2m (2) ，方向竖直向下 (3) 【详解】（1）恰好过最高点： 得 做平抛运动： ， 得 所以，平抛运动的水平位移为： x=vt=2R=2m （2）由动能定理： 得 m/s 得： va2= –4m/s，vb2=8m/s 得： FN=74N 方向竖直向下 根据牛顿第三定律， N，方向竖直向下． 74NF ′ = N 22.5 7.5pE< 1 2bv gR> 1 2cv gR> 2 1 1 1 2p c c cE m gL m vµ− = 1 12.5pE > 2.5p cE m gLµ> = 3 7.5p cE m gLµ< = 22.5 7.5pE< − > − > kmE ， 代入得 P=5000W 21( 0)2W N mv= − WP t = ∆