北京市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

中学生标准学术能力诊断性测试2019年11月测试

物理试卷(一卷)

本试卷共300分，考试时间150分钟。

二、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14～18题只有一项符合题目要求，第19～21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，ABC是半径为R＝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g＝10m/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，，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：

竖直方向上有：

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，斜面2与a杆的夹角为．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µ1和µ2，则等于

A.  B.  C.  D.

【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：

物体在斜面2上运动时：

联立解得：

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.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】设黑洞质量为M，半径为R，则密度：

设质量为m的物体在该黑洞表面，则：

可得：

黑洞表面的物体做匀速圆周运动的速度为光速c，则

联立可得：

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】

【详解】变阻器滑片P向右匀速移动，电阻变大，电流变小，根据：

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α粒子和一个氖核()．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为

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】根据洛伦兹力提供向心力可得：

粒子从D形盒飞出的速度为：

所以

故C正确，ABD错误。

故选C．

6.以下说法正确的是

A. 不同原子核的比结合能不同，某种原子核的结合能越大，该种原子核越稳定

B. α射线、β射线、γ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；

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，故A正确；

B．由于静电感应，C球带负电，故B错误；

CD．D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v0＝6m/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的中点，bc间的距离为0.5m，g取10m/s2，，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：

代入数据解得：

则滑动摩擦力为：

N

而N，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：

J

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：

解得弹力做功为J，弹簧的弹性势能最大为J，故D正确。

故选AD．

三、非选择题：共174分。第22～32题为必考题，每个试题考生都必须作答。第33～38题为选考题，考生根据要求作答。

(一)必考题：共129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.F－t    B.F－t2    C.    D.

(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 (士0.001)    (2). D    (3).     (4).     (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：

在最低点，根据牛顿第二定律有：

联立解得：

由此可知为了使作出的图象是一条直线，则应作图象，故选D；

（3）[3][4]由：

可知斜率：

在纵轴上的截距

解得：，；

（4）[4]根据重力加速度，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rV＝9kΩ；

电阻箱R：阻值范围(0～99.9Ω)；

标准电阻R1：阻值1kΩ；

标准电阻R2：阻值3kΩ：

滑动变阻器R3：阻值范围(0～10Ω)；

滑动变阻器R4：阻值范围(0～200Ω)；

滑动变阻器R5：阻值范围(0～2000Ω)；

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9.8Ω，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R阻值调为_______Ω．

(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：①设计一个电路，能让电路中的电流基本不变；②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时，电流表的内电阻大小就等于电流表的内电阻；③由于电阻箱的阻值较大，让作为限流电阻，基本能满足电流恒定的要求，故实验的原理图如图：

（2）[2][3]由（1）分析可知，为了测量尽量准确，滑动变阻器选；电源大一些，电路中的最大电流更大，更加准确，故电流选择；

（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：

解得：Ω；

（4）[4]因小灯泡L规格为“3.8V，0.4A”，所电源应选；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，若选串联 ，则有

解得：V，则此时电压的量程为

V

大于小灯泡的额定电压3.8V，可以满足要求，故定值电阻选；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。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L＝1m．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和，重力加速度g＝10m/s2，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）

【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:

解得:

对滑块B进行受力分析，有:

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:

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:

m/s

碰撞后滑块A的速度是v1，滑块B的速度是v2，由弹性碰撞得:

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:

解得:

设滑块B沿斜面下滑时间to后停止运动，则:

s

在这段时间内，A沿斜面下滑的距离为:

m

B沿斜面下滑的距离为:

m

由于L1<L2，故当滑块B停止运动时，二者仍未发生第二次碰撞

即从第一次碰撞结束到发生第二次碰撞，滑块A沿斜面下滑的距离为L2,设经历时间为t1

则:

解得: s

12.如图所示，以O为坐标原点建立直角坐标系，等边三角形OMN边长为a，其内部存在垂直纸面向里的匀强磁场，MN边界上有一绝缘挡板，第一象限内有沿y轴负方向的匀强电场．现有一质最为m，电荷最为q的带正电微粒从y轴上的P点，以初速度v0沿x轴正方向射入电场，从x轴上的Q点平行于ON方向进入三角形磁场区域，在磁场中偏转后垂直打在挡板MN的中点E上，并以原速率弹回，且带电微粒的电量保持不变．最后从y轴上的F点射出第四象限．Q、E、F三个点均未在图中标出，带电微粒的重力不计．求：

(1)匀强电场的电场强度大小；

(2)匀强磁场的磁感应强度大小；

(3)带电微粒从P点运动到F点的总时间．

【答案】（1）（2）（3）

【解析】

【详解】带电粒子运动的轨迹如图所示:

(1)设带电微粒在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径为r，圆心为O1，由几何关系可知

解得:带电微粒在磁场中的轨迹半径

带电微粒在电场中做类平抛运动，经过Q点时的竖直分速度：

由牛顿第二定律得:

带电微粒在电场中运动的时间：

因偏向角为60°，则有：

联立解得:

(2)带电微粒进入磁场时的速度：

由洛伦兹力提供向心力：

解得:

(3)带电微粒在电场中运动的时间：

带电微粒在磁场中运动的总时间：

射出磁场时速度方向水平，从离开磁场到F点所用的时间

故带电微粒从P点运动到F点的总时间

(二)选考题：共45分。请考生从2道物理题、2道化学题、2道生物题中每科任选一题作答。如果多做，则每科按所做的第一题计分。

13.一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程a→b，b→c，c→a回到原状态，其P－T图像如图所示，下列判断正确的是_______

A. 过程ab中气体一定吸热

B. 过程bc中外界对气体做功

C. 过程ca中外界对气体做的功等于气体所放的热

D. a、b、c三个状态中，状态c的内能最大

E. b和c两个状态中，容器单位面积、单位时间内受到的气体分子撞击次数，c较b多

【答案】ABE

【解析】

【详解】A．由图示可知，ab过程，气体压强与热力学温度成正比，则气体发生等容变化，气体体积不变，外界对气体不做功，气体温度升高，内能增大，由热力学第一定律可知，气体吸收热量，故A正确；

B．由图示可知，bc过程，气体的压强不变，温度降低，体积减小，外界对气体做功，故B正确；

C．由图示可知，ca过程，气体的温度不变，内能不变，压强减小，体积增大，气体对外做功，为保证内能不变，则气体要吸热，即此过程气体对外做功等于气体所吸的热，故C错误；

D．温度是分子平均动能的标志，状态b的温度最高，其平均动能最大，故D错误；

E．bc过程，气体的压强不变，温度降低，体积减小，所以分子平均动能减小，为保证压强不变，所以容器单位面积、单位时间内受到的气体分子撞击次数，c较多，故E正确。

故选ABE．

14. (1)下列说法中正确的是_________

A.红外线在水中的传播速度大于紫外线在水中的传播速度

B.机械波向某个方向传播时，介质中的质点也向该方向运动

C.电磁波是横波，可以发生衍射现象和偏振现象

D.照相机的镜头表面镀有一层膜使照相效果更好，这是利用了光的全反射原理

E.在狭义相对论中，质量、长度的测量结果均与物体相对观察者的速度有关

(2)如图所示，真空中有一直角三棱镜，∠ABC为直角三棱镜的横截面，AB边长为L，∠A＝300，∠B＝900．一束单色光平行于AC边照射到AB边上的中点E，折射光线照射到AC边上后，反射光线恰好垂直于BC边射出，光在真空中的传播速度为c，求：

①棱镜对该单色光的折射率；

②通过计算判断折射光线在AC边是否发生全反射；

③计算单色光在棱镜中传播的时间．

【答案】（1）ACE（2）①②θ>C，折射光线在AC边发生全反射③

【解析】

【详解】（1）

A．紫光的频率、折射率都大于红光，根据，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）①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r=30°

因此，棱镜对光的折射率：

②由几何关系可知，光在AC边的入射角θ=60°

由于：

因此θ>C，折射光线在AC边发生全反射

③由几何关系知：

光在棱镜中的传播速度：

因此单色光在棱镜中传播的时间：

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，，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h＝2cm，求此时左、右两气室的体积之比．己知重力加速度大小g＝10m/s2，U形管中气体体积和活塞拉杆体积忽略不计．

【答案】

【解析】

【详解】设气缸体积为V，初始状态左气室体积为V，右气室体积为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

依题意有V1+V2=V 

由力的平衡条件,有：

联系①②③④式并代入题中数据，得，

解得 (另一解不合题意舍去)

可知