北京市清华大学2020届高三上学期11月中学生标准学术能力诊断性测试物理试题 Word版含解析.doc

1、中学生标准学术能力诊断性测试中学生标准学术能力诊断性测试 20192019 年年 1111 月测试月测试 物理试卷物理试卷( (一卷一卷) ) 本试卷共本试卷共 300300 分，考试时间分，考试时间 150150 分钟。分钟。 二、选择题：本题共二、选择题：本题共 8 8 小题，每小题小题，每小题 6 6 分，共分，共 4848 分。在每小题给出的四个选项分。在每小题给出的四个选项 中，第中，第 14141818 题只有一项符合题目要求，第题只有一项符合题目要求，第 19192121 题有多项符合题目要求。题有多项符合题目要求。 全部选对的得全部选对的得 6 6 分，选对但不全的得分，选对但

2、不全的得 3 3 分，有选错的得分，有选错的得 0 0 分。分。 1.如图所示，ABC 是半径为 R 2 3 5 m的半圆弧，AC 是水平直径，半圆弧与地面相切于 B 点，从 A 点水平向右抛出一个可视为质点的小球，小球运动的轨迹与圆弧相交于 D点，C、 D间的距离正好等于圆弧半径 R，重力加速度 g10m/s2，不计空气阻力，则小球抛出时的 初速度大小为 A. 2m/s B. 3m/s C. 4m/s D. 5m/s 【答案】B 【解析】 【详解】连接圆心和 D 点，由题意知OCD 为等边三角形，60，从 D 点做 AC 的垂 线 DE，如图所示： 小球做平抛运动，水平方向上有： 1 cos

3、RRvt 竖直方向上有： 2 1 sin 2 DERgt 联立解得：v=3m/s，故 ACD错误，B 正确。 故选 B 2.如图所示，在地面上固定的两根竖直杆 a、b 之间搭建两个斜面 1、2，己知斜面 1 与 a杆 的夹角为60，斜面 2与 a 杆的夹角为 30现将一小物块先后从斜面 1、2的顶端(a杆处) 由静止释放，两次到达斜面底端(b 杆处)所用时间相等，若小物块与斜面 1、2之间的动摩擦 因数分别为 1和 2，则 1 2 等于 A. 3 2 B. 3 3 C. 1 2 D. 1 3 【答案】D 【解析】 【详解】令 a、b 之间的水平距离为 L，当物体从斜面 1运动时： 2 1 1

4、sin30cos30 sin602 L ggt 物体在斜面 2上运动时： 2 2 1 2sin60cos60 2 Lggt 联立解得： 1 2 1 3 故 D 正确，ABC 错误。 故选 D 3.北京时间 2019年 4月 10日 21 时，天文学家召开全球新闻发布会，宣布首次直接拍摄到 黑洞的照片，如图所示黑洞是宇宙空间内存在的一种密度极大，体积极小的天体，它的引 力很大，连光都无法逃脱若某黑洞表面的物体速度达到光速 c时恰好围绕其表面做匀速 圆周运动，己知该黑洞的半径为 R，引力常量为 G，则可推测这个黑洞的密度为 A. 2 2 3 4 c GR B. 2 2 4 3 c GR C. 3

5、4 cR G D. 4 3 cR G 【答案】A 【解析】 【详解】设黑洞质量为 M，半径为 R，则密度： 3 3 4 MM VR 设质量为 m的物体在该黑洞表面，则： 2 Mm mgG R 可得： 2 GM g R 黑洞表面的物体做匀速圆周运动的速度为光速 c，则 GM cgR R 联立可得： 2 2 3 4 c GR 故 A 正确，BCD 错误。 故选 A 4.如图所示电路中， 电源内阻及线圈 L1的电阻均不计， 当滑动变阻器的滑片自左端匀速向右 滑动时，用丝线悬挂的闭合金属环的运动状态可能为 A. 保持静止 B. 向左摆动 C. 向右摆动 D. 有向下 运动趋势 【答案】B 【解析】 【

6、详解】变阻器滑片 P 向右匀速移动，电阻变大，电流变小，根据： U I R 可知电流 I与总电阻 R成反比， 所以 R 均匀增大的过程中， 电流的减小是不均匀的， R越大， 电流 I的减小越慢，则磁场的减小变慢；线圈 L2与 L1中磁场的方向、大小的变化是相同的， 线圈 L1中磁场减小变慢， 所以线圈 L2中的磁场也减小变慢， 根据法拉第电磁感应定律可知， L2线圈中感应电流逐渐减小；L2线圈中感应电流逐渐减小，所以 L3线圈中电流逐渐减小， 则线圈 L3产生的磁场减小；所以穿过环 M 的磁场减小，根据楞次定律可知，M 内产生的磁 场方向与线圈 L3产生的磁场方向相同，M一定受到线圈 L3的吸

7、引力，所以将向左摆动。故 B正确，ACD错误。 故选 B 5.有一回旋加速器，两个 D形盒的半径为 R，两 D 形盒之间的高频电压为 U，偏转磁场的磁 感应强度为 B如果一个 粒子和一个氖核( 3 1H)都从加速器的中心开始被加速，则它们从 D形盒飞出的速度之比 3 1 H v v 为 A. 3 2 B. 2 3 C. 3 2 D. 2 3 【答案】C 【解析】 【详解】根据洛伦兹力提供向心力可得： 2 v qBvm R 粒子从 D 形盒飞出的速度为： qBR v m 所以 3 1 2 13 4 32 H v v : 故 C 正确，ABD 错误。 故选 C 6.以下说法正确的是 A. 不同原子

8、核的比结合能不同，某种原子核的结合能越大，该种原子核越稳定 B. 射线、 射线、 射线，都是由放射性元素的同一种原子核自发放出的 C. 半衰期由原子核内部因素决定，跟原子所处物理状态无关，与原子所处化学状态也无关 D. 入射光子的能量大于与基态之间能级差时，氢原子核外电子吸收该光子之后会挣脱氢 原子核的束缚 【答案】CD 【解析】 【详解】A比结合能越大，将核子分解需要的能量越大，原子核中核子结合得越牢固，原 子核越稳定，故 A 错误； B根据两种衰变的特点可知，同一原子核发生衰变时不一定能同时放出射线、射线。 故 B 错误； C半衰期是由原子核内部自身因素决定的，跟外界因素无关；故 C正确；

9、 D当氢原子吸收能量后原子能量大于等于零，电子发生电离，从而挣脱氢原子核束缚， 故 D 正确。 故选 CD 7.带正电的空心金属球壳置于绝缘座上，五个原不带电的金属球如图放置，用细轻金属杆将 A 球与 B球相连，C球与大地用导线相连，DE 两球用导线相连，且 E 球置于空心金属球壳 内并与其内壁紧紧贴在一起，当系统达到静电平衡时，下列说法正确的是 A. A 球带正电，B球带负电，A 球电势等于 B 球电势 B. C 球与大地相连，所以不带电 C. D 球带正电，E球不带电 D. E 球与 D球用导线相连，二者均带电 【答案】AC 【解析】 【详解】A由于静电感应，则 B 球带负电，A 球带正电

10、，故 A 正确； B由于静电感应，C 球带负电，故 B错误； CDD球在金属球壳的外部，会带上与球壳相同的电荷，即 D球带正电；而 E 球在球壳的 内部，与球壳接触后成为球壳内部的一部分，所以 E 球不带电。故 C正确，D 错误。 故选 AC 8.如图所示， 粗糙的水平面上有一根右端固定的轻弹簧， 其左端自由伸长到 b点， 质量为 2kg 的滑块从 a 点以初速度 v06m/s 开始向右运动，与此同时，在滑块上施加一个大小为 20N， 与水平方向夹角为53的恒力 F，滑块将弹簧压缩至 c 点时，速度减小为零，然后滑块被反 弹至 d 点时，速度再次为零，己知 ab 间的距离是 2m，d 是 ab

11、 的中点，bc间的距离为 0.5m， g 取 10m/s2，sin53 0.8cos530.6，则下列说法中正确的是 A. 滑块运动至 b 点时，一接触弹簧就开始减速 B. 滑块从 c 点被反弹至 d点的过程中因摩擦产生的热量为 36J C. 滑块与水平面间的摩擦因数为 0.3 D. 弹簧的最大弹性势能为 36J 【答案】AD 【解析】 【详解】AC由题可知，滑块从 a 出发到最后在 d 停止运动，摩擦力一直做负功，恒力 F 沿水平方向的分力一直做正功，弹簧的弹力在整个过程不做功，根据动能定理有： 2 0 31 cos5320 22 adabbc Fxmgxxmv 代入数据解得： 0.6 则滑

12、动摩擦力为： 12fmgN 而cos5312FN，说明滑块从 a到 b 合外力为零，即滑块在此过程一直做匀速直线运动， 所以滑块运动至 b点时，一接触弹簧将受到水平向左的弹力，与速度方向相反，所以将开始 减速，故 A正确，C 错误； B滑块从 c点被反弹至 d点的过程中因摩擦产生的热量为： 12 1.512 cd QfxJ 故 B 错误； D滑块从 c点被反弹至 d点的过程中，由动能定理得： cos530 cd WFf x 解得弹力做功为36W J，弹簧的弹性势能最大为 36 pm EJ，故 D 正确。 故选 AD 三、非选择题：共三、非选择题：共 174174 分。第分。第 22223232

13、 题为必考题，每个试题考生都必须作答。题为必考题，每个试题考生都必须作答。 第第 33333838 题为选考题，考生根据要求作答。题为选考题，考生根据要求作答。 ( (一一) )必考题：共必考题：共 129129 分。分。 9.某同学设计了如图甲所示的实验装置，来测量当地的重力加速度质量未知的小钢球用一 根不可伸长的细线与力传感器相连 力传感器能显示出细线上张力的大小， 光电门安装在力 传感器的正下方，调整光电门的位置，使小钢球通过光电门时，光电门的激光束正对小球的 球心 (1)实验开始前，先用螺旋测微器测出小钢球直径，示数如图乙所示，则小钢球的直径 d=_mm (2)将小钢球拉到一定的高度由

14、静止释放，与光电门相连的计时器记录下小钢球通过光电门 的时间 t，力传感器测出细线上张力的最大值 F若实验时忽略空气阻力的影响，该同学通 过改变小钢球由静止释放的高度，测出多组 t和 F的值，为了使作出的图象是一条直线，则 应作_图象(填正确答案的选项) A.Ft B.Ft2 C. 1 F t D. 2 1 F t (3)若该同学所作出的图象在纵轴上的截距为 a，斜率为 k，细线的长度为 L，则小球的质量 为_，当地的重力加速度为_(用含有 a，k，L，d 的表达式表示) (4)若空气阻力不能忽略，则重力加速度的测量值_真实值(填“大于”、“小于”或 “等于”) 【答案】 (1). 7.220

15、 (士 0.001) (2). D (3). 2 (2) 2 kLd d (4). 2 2 (2) ad kLd (5). 等于 【解析】 【详解】 （1）1螺旋测微器的固定刻度为 7mm，可动刻度为： 22.0 0.01mm=0.220mm 所以小球的直径为： d=7mm+0220mm=7.220mm (士 0.001) （2）2由题知，小球做圆周运动，向下经过光电门的时间为 t，则此时的速度为： d v t 在最低点，根据牛顿第二定律有： 2 2 v Fmgm d L 联立解得： 2 2 21 2 md Fmg Ldt 由此可知为了使作出的图象是一条直线，则应作 2 1 F t 图象，故选

16、 D； （3）34由： 2 2 21 2 md Fmg Ldt 可知斜率： 2 2 2 md k Ld 在纵轴上的截距 amg 解得： 2 2 2 kLd m d ， 2 2 2 ad g kLd ； （4）4根据重力加速度 2 2 2 ad g kLd ，可知阻力的有无对重力加速度的值没有影响，故 重力加速度的测量值等于真实值。 10.某实验小组的同学探究小灯泡 L的伏安特性曲线，可供选用的器材如下： 小灯泡 L：规格“3.8V，0.4A”； 毫安表：量程 10mA，内阻未知； 电压表 V：量程 3V，内阻 rV9k； 电阻箱 R：阻值范围(099.9)； 标准电阻 R1：阻值 1k； 标准

17、电阻 R2：阻值 3k： 滑动变阻器 R3：阻值范围(010)； 滑动变阻器 R4：阻值范围(0200)； 滑动变阻器 R5：阻值范围(02000)； 学生电源 E1：电动势 6V，内阻不计； 学生电源 E2：电动势 12V，内阻不计； 开关及导线若干 (1)请你帮助该实验小组在下面的方框内画出用半偏法测量毫安表内阻的实验电路原理图 _ (2)甲同学用(1)图中的电路来测量毫安表的内阻，为了测量尽量准确，电源选用_，滑 动变阻器选_(填所选器材的代号) (3)经过正确的实验操作得到毫安表的内阻为 9.8，将其改装为量程为 0.5A 的电流表需 _(选“串联”或“并联”)电阻箱 R，且将电阻箱

18、R阻值调为_ (4)乙同学根据己有数据及提供的器材，设计了探究小灯泡 L的伏安特性的实验电路，请你 在(4)图中标明乙同学所选器材的代号_ 【答案】 (1). 电路合理即可得分 (2). E2 (3). R5 (4). 并联 (5). 0.2 (6). 如下图所示 【解析】 【详解】 （1）1实验原理：设计一个电路，能让电路中的电流基本不变；先在该电路 中让电流表指针达到满偏， 然后让一个小电阻与电流表并联， 当小电阻上的电流和电流表的 电流一样都是 1 2 Ig时，电流表的内电阻大小就等于电流表的内电阻；由于电阻箱 5 R的阻 值较大，让 5 R作为限流电阻，基本能满足电流恒定的要求，故实验

19、的原理图如图： （2）23由（1）分析可知，为了测量尽量准确，滑动变阻器选 5 R；电源大一些，电路中 的最大电流更大，更加准确，故电流选择 2 E； （3）根据电表的改装原理，可知将小量程的电流表改成大量程的电流表，应并联一个小电 阻，根据并联电路，电压相等，可得： 33 0.5 10 1010 109.8R 解得：0.2R ； （4）4因小灯泡 L规格为“3.8V，0.4A”，所电源应选 1 E；由于电压的量程为 3V，比较 小， 所以应将电压表与一个定值电阻串联， 改成一个大量程的电压表， 根据串联， 电流相等， 若选 2 R串联 ，则有 2 2 3 R U Rr 解得： 2 1 R U

20、V，则此时电压的量程为 2 34 R UV 大于小灯泡的额定电压 3.8V，可以满足要求，故定值电阻选 2 R；因滑动变阻器采用的是分 压式接法，为便于调接，滑动变阻器选总阻值较小的，故选 3 R。填入所选器材的代号如图 所示： 11.如图所示，足够长的斜面倾角为 300，初始时，质量均为 m 的滑块 A、B均位于斜面上， 且 AB间的距离为 L1m现同时将两个滑块由静止释放，己知滑块 A、B与轨道间的动摩 擦因数分别为 3 5 A 和 3 2 B ，重力加速度 g10m/s 2，设最大静摩擦力等于滑动摩 擦力，滑块之间发生的碰撞为弹性碰撞，滑块可视为质点求： (1)经过多长时间，滑块之问发生

21、第一次碰撞? (2)再经过多长时间，滑块之间发生第二次碰撞? 【答案】 （1）1s（2） 2 5 s 5 【解析】 【详解】(1)将两滑块由静止释放后，对滑块 A进行受力分析，由牛顿第二定律得: 1 sin30cos30 A mgmgma 解得: 2 1 2m/sa 对滑块 B 进行受力分析，有: sin30cos30 B mgmg 所以 B静止在斜面上 设 A、B 两滑块经过时间 t第一次发生碰撞，则: 2 1 1 2 Lat 解得: t=ls (2)设发生第一次碰撞前的瞬间滑块 A的速度是 v0，则: 01 2va tm/s 碰撞后滑块 A 的速度是 v1，滑块 B 的速度是 v2，由弹性

22、碰撞得: 012 mvmvmv 222 012 111 222 mvmvmv 解得: v1=0， v2=2m/s 滑块 B开始沿斜面向下运动，由牛顿第二定律得: 2 cos30sin30 Bmg mgma 解得: 2 2 2.5m/sa 设滑块 B 沿斜面下滑时间 to后停止运动，则: 2 0 2 0.8 v t a s 在这段时间内，A沿斜面下滑的距离为: 2 11 0 1 0.64 2 Latm B 沿斜面下滑的距离为: 2 22 02 0 1 0.8 2 Lv ta tm 由于 L1C，折射光线在 AC边发生全反射 3 3 4 L c 【解析】 【详解】 （1） A紫光的频率、折射率都大

23、于红光，根据 c v n ，知紫外线在水中的传播速度小于红外线 在水中的传播速度，故 A正确； B在波的传播过程中，质点不随波迁移，只将振动形式和能量传播出去，故 B错误； C电磁波是横波，可以发生衍射现象和偏振现象，故 C 正确； D 照相机的镜头表面镀有一层膜使照相效果更好， 是利用于光的薄膜干涉现象， 故 D错误； E根据狭义相对论的基本结论，速度越大，质量越大，在尺子长度方向上运动的尺子比静 止的尺子短。所以质量、长度的测量结果都与物体相对观察者的相对运动状态有关。故 E 正确 故选 ACE （2）光在棱镜中的传播路径如图所示 由几何关系可知，光在 AB边上的入射角 i=60 ，折射角

24、 r=30 因此，棱镜对光的折射率： sin 3 sin i n r 由几何关系可知，光在 AC 边的入射角 =60 由于： 13 sinsin60 3 C n 因此 C，折射光线在 AC边发生全反射 由几何关系知： 1 2 EFL 11 cos60 24 FGLEFL 光在棱镜中的传播速度： 3 cc v n 因此单色光在棱镜中传播的时间： 3 3 4 EFFGL t vc 15.如图所示，密闭气缸两侧与一 U 形管的两端相连，气缸壁导热，U形管内盛有密度 23 8 10 kg/m 的液体，开始时右气室的体积是左气室的体积的 2倍，气体的压强 3 01 5.68 10 Pap， 3 02 1

25、.50 10 Pap，外界温度保持不变缓慢向右调节活塞，使 U 形管两侧液面左端比右端高 h2cm，求此时左、右两气室的体积之比己知重力加速度大 小 g10m/s2，U形管中气体体积和活塞拉杆体积忽略不计 【答案】2:1 【解析】 【详解】设气缸体积为 V，初始状态左气室体积为 1 3 V，右气室体积为 2 3 V ;当活塞调节至要 求位置时，左、右气室的压强分别为 p1，p2，体积为 V1，V2. 由波意耳定律得 011 1 1 3 pVpV 0222 2 3 pVp V 依题意有 V1+V2=V 由力的平衡条件,有： 21 ppgh 联系式并代入题中数据，得， 22 11 142205120VVVV 解得 1 2 3 VV (另一解不合题意舍去) 可知 12 :2:1V V