2020年4月高三物理开学摸底考（北京02）（解析版）

1 / 15 2020 年 4 月高三物理开学摸底考试 02 物理试题 考试时间：90 分钟满分：100 分 注意事项： 1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2．请将答案正确填写在答题卡上 第 I 卷（选择题) 一、单选题（每题 3 分，共 14 题 42 分) 1．如图所示，小球以 v1＝3 m/s 的速度水平向右运动，与一墙壁碰撞经 Δt＝0.01 s 后以 v2＝2 m/s 的速度沿 同一直线反向弹回，小球在这 0.01 s 内的平均加速度是 A．100 m/s2，方向向右 B．100 m/s2，方向向左 C．500 m/s2，方向向左 D．500 m/s2，方向向右 【答案】C 【解析】规定水平向右为正方向．根据加速度的定义式 得 ，负号表明加 速度方向与正方向相反，即水平向左，C 正确。 2．一木块放在水平桌面上，在水平方向共受到三个力即 和摩擦力的作用，木块处于静止状态，如图 所示，其中 ，若撤去 ，则木块受到的摩擦力为（） ∆= ∆ va t 2 22 3 m/s =-500 m/s0.01a − −= 1 2F F、 1 2=10 =2F N F N， 1F 2 / 15 A．10 N,方向向左 B．6N，方向向右 C．2N，方向向右 D．0 【答案】C 【解析】开始时在水平方向木块受 及摩擦力的作用而处于平衡状态时，由平衡条件可知木块所受的 静摩擦力的大小为 ，则有木块受到的最大静摩擦力 ；当撤去力 后，由于 ， 则有木块仍处于静止状态，由平衡条件可知木块所受的静摩擦力大小 与作用在木块上的 等大反向，即 ，方向水平向右，故选项 C 正确， A、B、D 错误． 3．一质量为 2kg 的物体受水平拉力 F 作用,在粗糙水平面上做加速直线运动时的 a­t 图象如图所示,t＝0 时其 速度大小为 2m/s,滑动摩擦力大小恒为 2N,则(　　) A．t＝6s 时,物体的速度为 18m/s B．在 0～6s 内,合力对物体做的功为 400J C．在 0～6s 内,拉力对物体的冲量为 36N·s D．t＝6s 时,拉力 F 的功率为 200W 【答案】D 【解析】根据△v=a△t 可知 a-t 图象中，图象与坐标轴围成的面积表示速度的增量，则在 t=6s 时刻，物体的 速度 v6=v0+△v=2+ ×(2+4)×6=20m/s，故 A 错误；根据动能定理得：W 合＝△Ek＝ mv62− mv02=396J， 故 B 错误；根据动量定理，在 0～6 s 时间内： 解得 IF=48N∙s，故 C 错误；在 t=6s 时 1 2F F、 8N 8Nmaxf ≥ 1F 2 2N maxF f= < f 2F 2Nf = 1 2 1 2 1 2 ( )6 0FI ft m v v− = − 3 / 15 刻，根据牛顿第二定律得：F=ma+f=2×4+2=10N，拉力 F 的功率 P=Fv6=10×20=200W，故 D 正确。故选 D。 4．在一斜面顶端，将甲乙两个小球分别以 v 和 的速度沿同一方向水平抛出，两球都落在该斜面上．甲球 落至斜面时的速率是乙球落至斜面时速率的 A．2 倍 B．4 倍 C．6 倍 D．8 倍 【答案】A 【解析】设斜面倾角为 α，小球落在斜面上速度方向偏向角为 θ，甲球以速度 v 抛出，落在斜面上，如图所 示； 根据平抛运动的推论可得 tanθ=2tanα，所以甲乙两个小球落在斜面上时速度偏向角相等；故对甲有： ，对乙有： ，所以 ，故 A 正确，BCD 错误．故选 A． 【点睛】本题主要是考查了平抛运动的规律，知道平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方 向的自由落体运动；解决本题的关键知道平抛运动的两个推论． 5．物体做匀加速直线运动，相继经过两段距离为 16 m 的路程，第一段用时 4 s，第二段用时 2 s，则物体的 加速度是 A． B． C． D． 【答案】B 【解析】根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度知，2s 时的瞬时速度等于 0-4s 内的平均速度： ，5s 时的瞬时速度等于 4-6s 内的平均速度： ，两个中间时刻的时间间 隔为：△t=2+1s=3s，根据加速度定义可得： ，故 B 正确，ACD 错误． 2 v = cos vv甲末 θ 2= cos v v θ乙末 2= 1 v v 甲末 乙末 22 m/s3 24 m/s3 28 m/s9 216 m/s9 1 16m 4m/s4sv = = 2 16m 8m/s2sv = = 22 1 8 4 4= = m/s3 3 v va t − −= ∆ 4 / 15 6．下列对图中的甲、乙、丙、丁四个图像叙述正确的是（　　） A．图甲是流过导体某个横截面的电量随时间变化的图像，则电流在均匀增大 B．图乙是某物体的位移随时间变化的图像，则该物体受不为零的恒定合力作用 C．图丙是光电子最大初动能随入射光频率变化的图像，则与实线对应金属的逸出功比虚线的大 D．图丁是某物体的速度随时间变化的图像，则该物体所受的合力随时间增大 【答案】C 【解析】A、由于 q=It，q-t 图像的斜率不变，所以电流不变，选项 A 错误；B、由图像可知，物体做匀速直 线运动，合力为 0，选项 B 错误；C、根据光电效应方程 得，延长图像，图像的纵截距绝对值 为逸出功，则与实线对应金属的逸出功比虚线的大，选项 C 正确；D、v-t 图像斜率是加速度，斜率越来越 小，加速度减小，则合力减小，选项 D 错误。故选 C。 7．质量为 m 的小球，从离桌面 H 高处由静止下落，桌面离地面高度为 h，如图所示，若以桌面为参考平面， 那么小球落地时的重力势能及整个下落过程中重力势能的变化分别是 A．mgh，减少 mg(H-h) B．-mgh，增加 mg(H+h) C．-mgh，增加 mg(H-h) D．-mgh，减少 mg(H+h) 【答案】D k 0=E h Wν − 5 / 15 【解析】以桌面为零势能参考平面，地面离零势能点的高度为-h，物体重力势能为：Ep=-mgh 物体下落的高度差为 H+h，所以重力做功为：W= mg(H+h) 重力势能减小 mg(H+h) A. mgh，减少 mg(H-h)；与分析不符，故 A 项错误。 B. -mgh，增加 mg(H+h)；与分析不符，故 B 项错误。 C. -mgh，增加 mg(H-h)；与分析不符，故 C 项错误。 D. -mgh，减少 mg(H+h)；与分析相符，故 D 项正确。 8．关于物理学家对物理学发展做出的突出贡献，以下说法中正确的是（ ） A．伽利略利用猜想加实验的方法正确描述了自由落体运动规律 B．牛顿发现了万有引力定律并用实验首次测定了万有引力常量 C．法拉第经过多年的研究首次发现了电流的磁效应 D．卢瑟福利用 粒子轰击氮核从而发现了原子核中有中子 【答案】A 【解析】A．伽利略利用斜面“外推”研究自由落体运动时，直接测量铜球的位移与时间的关系，外推得到铜 球的速度与时间的关系，然后得到自由落体运动的规律，故 A 正确； B．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许测出了万有引力常量，故 B 错误； C．法拉第经过多年的实验探索终于发现了电磁感应现象，奥斯特发现了电流的磁效应，故 C 错误； D．卢瑟福在用 粒子轰击氮核发现了质子，并预言了中子的存在，故 D 错误； 故选 A。 9．一列简谐横波某时刻的波形如图所示，比较介质中的三个质点 a、b、c，则 α α 6 / 15 A．此刻 a 的加速度最小 B．此刻 b 的速度最小 C．若波沿 x 轴正方向传播，此刻 b 向 y 轴正方向运动 D．若波沿 x 轴负方向传播，a 比 c 先回到平衡位置 【答案】C 【解析】由机械振动特点确定质点的加速度和速度大小，由“上下坡法”确定振动方向． 由波动图象可知，此时质点 a 位于波峰处，根据质点振动特点可知，质点 a 的加速度最大，故 A 错误，此 时质点 b 位于平衡位置，所以速度为最大，故 B 错误，若波沿 x 轴正方向传播，由“上下坡法”可知，质点 b 向 y 轴正方向运动，故 C 正确，若波沿 x 轴负方向传播，由“上下坡法”可知，a 质点沿 y 轴负方向运动，c 质点沿 y 轴正方向运动，所以质点 c 比质点 a 先回到平衡位置，故 D 错误． 10．指南针是我国古代的四大发明之一，司南是春秋战国时期发明的一种指南针，如图所示，它由青铜盘 和磁勺组成，磁勺放置在青铜盘的中心，可以自由转动，由于受地磁场作用，司南的磁勺尾静止时指向南 方，下列说法中正确的是（ ） A．磁勺能够指示方向，是利用了地磁场对磁勺的作用 B．磁勺的指向不会受到附近磁铁的干扰 C．磁勺的指向不会受到附近铁块的干扰 7 / 15 D．磁勺的 N 极位于司南的磁勺尾部 【答案】A 【解析】A、司南能够指示南北，是由于地球具有磁场，地磁场是南北指向，故 A 正确． BC、司南的指向会受到附近磁铁的干扰；铁块容易被磁化，铁块磁化后也会影响附近的磁场分布，所以磁 勺的指向会受到附近铁块的干扰，故 B、C 错误． D、由于司南的磁勺尾静止时指向南方，所以磁勺的 S 极位于司南的磁勺尾部，故 D 错误． 11．下列说法正确的是（ ） A．一个热力学系统吸收热量后，其内能一定增加 B．一个热力学系统对外做功后，其内能一定减少 C．理想气体的质量一定且体积不变，当温度升高时其压强一定增大 D．理想气体的质量一定且体积不变，当温度升高时其压强一定减小 【答案】C 【解析】AB．一个热力学系统内能增量等于气体从外界吸收的热量与外界对它所做的功的和，所以 AB 错 误；CD．理想气体的质量一定且体积不变，当温度升高时，根据 可知，压强一定增大，故 C 正确， D 错误。故选 C。 12．利用图 1 所示的装置（示意图），观察光的干涉、衍射现象，在光屏上得到如图 2 中甲和乙两种图样．下 列关于 P 处放置的光学元件说法正确的是 PV CT = 8 / 15 A．甲对应单缝，乙对应双缝 B．甲对应双缝，乙对应单缝 C．都是单缝，甲对应的缝宽较大 D．都是双缝，甲对应的双缝间距较大 【答案】A 【解析】根据单缝衍射图样和双缝干涉图样特点判断． 单缝衍射图样为中央亮条纹最宽最亮，往两边变窄，双缝干涉图样是明暗相间的条纹，条纹间距相等，条 纹宽度相等，结合图甲，乙可知，甲对应单缝，乙对应双缝，故 A 正确，BCD 错误． 13．已知万有引力常量 G，那么在下列给出的各种情景中，能根据测量的数据求出火星平均密度的是 A．在火星表面使一个小球做自由落体运动，测出下落的高度 H 和时间 t B．发射一颗贴近火星表面绕火星做圆周运动的飞船，测出飞船的周期 T C．观察火星绕太阳的圆周运动，测出火星的直径 D 和火星绕太阳运行的周期 T D．发射一颗绕火星做圆周运动的卫星，测出卫星绕火星运行的轨道半径 r 和卫星的周期 T 【答案】B 【解析】设月球质量为 M，半径为 R，月球表面重力加速度为 g；小球做自由落体运动，则有：H= gt2， 故月球表面重力加速度 ；根据月球表面物体的重力等于万有引力，有：G =mg，所以月球质 量 ，月球的密度 ．由于月球半径 R 未知，故月球的密度无法求解， 故 A 错误；贴近月球表面做匀速圆周运动的飞船，根据万有引力等于向心力得 ，得 ，月球的密度 ，已知 G 和 T，所以可以求出月球的密度．故 B 正确；观察 月球绕地球的匀速圆周运动，测出月球的运行周期 T，如再加上月球的轨道半径，能求出地球的质量，不能 1 2 2 2Hg t = 2 Mm R 2 2 2 2gR HRM G Gt = = 2 2 3 3 4 2 3 M H G RtR ρ π = = 2 2 2 4MmG m RR T π= 2 3 2 4 RM GT π= 2 3 3 4 3 M GTR πρ π = = 9 / 15 求出月球的质量，因而也求不出月球的密度．故 C 错误；发射一绕月球做圆周运动的卫星，根据万有引力 等于向心力得 ，由于 R 未知，求不出月球的质量，因而也求不出月球的密 度．故 D 错误； 故选 B． 【点睛】对于万有引力的应用问题，一般由重力加速度可求得中心天体质量，或根据万有引力做向心力求 得中心天体的质量．要建立模型，理清思路，灵活运用向心力的公式． 14．2018 年 3 月 22 日，一架中国国际航空 CA03 客机，从天津飞抵香港途中遭遇鸟击，飞机头部被撞穿约 一平方米的大洞，雷达罩被击穿，所幸客机及时安全着陆，无人受伤。若飞机飞行的速度为 150m/s，小鸟 在空中的飞行速度非常小，与飞机的速度相比可忽略不计。已知小鸟的质量约为 0.4kg，小鸟与飞机的碰撞 时间为 6.0×10﹣4s．则飞机受到小鸟对它的平均作用力的大小约为（　　） A．108N B．105N C．103N D．102N 【答案】B 【解析】可以认为撞击前鸟的速度为零，撞击后鸟与飞机的速度相等，飞机速度为：v＝700m/s，撞击过程 可以认为鸟做匀加速直线运动，对鸟，由动量定理得：Ft＝mv﹣0，代入数据可得：F＝1.0×105N，故 B 正 确，ACD 错误。 第 II 卷（非选择题) 二、实验题（每空 3 分，共计 18 分) 15．实验小组的同学做“用单摆测重力加速度”的实验． （1）实验前他们根据单摆周期公式导出了重力加速度的表达式 ，其中 表示摆长， 表示周 期．对于此式的理解，四位同学说出了自己的观点： 同学甲： 一定时， 与 成正比 同学乙： 一定时， 与 成反比 同学丙： 变化时， 是不变的 2 2 2 4 ( ) MmG m H RH R T π= ++ （ ） 2 2 4π Lg T = L T T g L L g 2T L 2T 10 / 15 同学丁： 变任时， 与 的比值是定值 其中观点正确的是同学__________（选填“甲”、“乙”、“丙”、“丁”）． （2）实验室有如下器材可供选用： A．长约 的细线 B．长约 的橡皮绳 C．直径约 的均匀铁球 D．直径约 的均匀木球 E．秒表 F．时钟 G．最小刻度为毫米的米尺 实验小组的同学选用了最小刻度为毫米的米尺，他们还需要从上述器材中选择：__________（填写器材前 面的字母）． （3）他们将符合实验要求的单摆悬挂在铁架台上，将其上端固定，下端自由下垂（如图所示）．用刻度尺 量悬点到__________之间的距离记为单摆的摆长 ． （4）在小球平稳摆动后，他们记录小球完成 次全振动的总时间 ，则单摆的周期 ______． 【答案】 丁 ACE 球心 L L 2T 1m 1m 2cm 5cm L n t T = t n 11 / 15 【解析】（1）重力加速度的大小与摆长和周期的大小无关，根据表达式 可知，L 变化时， 是 变化的，但是 L 与 的比值不变，故观点正确的是同学丁．（2）单摆模型中，摆球密度要大，体积要小， 空气阻力的影响大小，小球视为质点，故要选择直径约 2cm 的均匀铁球．长度 1m 左右的细线，不能用橡 皮条否则摆长会变化，秒表可以控制开始计时和结束计时的时刻，还需要 ACE．故选 ACE．（3）摆长为悬 点到球心之间的距离．（4）根据题意可以知道周期 ． 16．实验室中某块多用电表的欧姆档有四个倍率，分别是“×1”、“×10”、“×100”和“×1k”。某同学利用该电表 测量电阻时，采用欧姆档“×100”倍率测量，操作步骤正确，发现表头指针如图 1 所示，为了较准确地进行 测量，应换到欧姆档“_________”倍率。更换倍率后，重新调零，再对电阻进行测量，表盘的指针如图 2 所 示，则该电阻的测量值为_________Ω。 【答案】×10 100Ω 【解析】偏角大说明电阻小，要换用小倍率挡，重新调零后测量，读数为示数乘以倍率。表头指针偏转角 度很大，说明待测电阻阻值小，说明所选档位太大，为了较准确地进行测量，应换到×10 挡。欧姆表的读数 为：示数×倍率，由图知表盘指针指 10，选择开关置于×10 挡，即倍率为 10，故电阻的阻值时： 10×10=100Ω。 答案为：×10，100。 【点睛】 本题考查了欧姆表档位的选择与欧姆表读数、欧姆表使用注意事项，用欧姆表测电阻，应选择适当的档位， 使指针指在中央刻度线附近，欧姆表换挡后要重新进行欧姆调零；欧姆表指针示数与档位的乘积是欧姆表 示数。 2 2 4π Lg T = 2T 2T tT n = 12 / 15 三、解答题(17 题 8 分，18 题 10 分，19 题 10 分，20 题 12 分) 17．如图所示，上端开口的光滑圆柱形汽缸竖直放置，横截面积为 40cm2 的活塞将一定质量的气体和一形 状不规则的固体 A 封闭在汽缸内。在汽缸内距缸底 60cm 处设有 a、b 两限制装置，使活塞只能向上滑动。 开始时活塞搁在 a、b 上，缸内气体的压强为 p0（p0＝1.0×105Pa 为大气压强），温度为 300K。现缓慢加热汽 缸内气体，当温度为 330K 时，活塞恰好离开 a、b；当温度为 360K 时，活塞上移了 4cm。g 取 10m/s2，求 活塞的质量和物体 A 的体积。 【答案】4kg；640cm3 【解析】设物体 A 的体积为 ΔV， T1＝300K，p1＝1.0×105Pa，V1＝60×40cm3－ΔV，T2＝330K p2＝ Pa V2＝V1，T3＝360K，p3＝p2，V3＝64×40cm3－ΔV 由状态 1 到状态 2 为等容过程，则 ＝ ，代入数据得 m＝4kg 由状态 2 到状态 3 为等压过程，则 ＝ ，代入数据得 ΔV＝640cm3 18．如图所示，长为 L、质量为 M 的木块在粗糙的水平面上处于静止状态，有一质量为 m 的子弹(可视为质 点)以水平速度 击中木块并恰好未穿出，设子弹射入木块过程时间极短，子弹受到木块的阻力恒定，木块 运动的最大距离为 s，重力加速度为 g. （1）求木块与水平面间的动摩擦因数 ； 5 41.0 10 40 10−  × + ×  mg 1 1 p T 2 2 p T 2 2 V T 3 3 V T 0v µ 13 / 15 （2）子弹在射入木块过程中产生多少热量? 【答案】（1） （2） 【解析】(1) 子弹射入木块过程极短时间内，水平方向由动量守恒定律得：mv0=（m+M）v 共 当子弹与木块共速到最终停止的过程中，由功能关系得： 解得： (2) 子弹射入木块过程极短时间内，设产生的热量为 Q，由功能关系得： 解得： 19．静电场可以用电场线和等势面形象描述。 （1）请根据电场强度的定义和库仑定律推导出点电荷 Q 的场强表达式； （2）点电荷的电场线和等势面分布如图所示，等势面 S1、S2 到点电荷的距离分别为 r1、r2。我们知道，电 场线的疏密反映了空间区域电场强度的大小。请计算 S1、S2 上单位面积通过的电场线条数之比 。 【答案】（1） （2） 【解析】a．根据库仑定律得到库仑力的表达式，然后根据电场强度定义式求得场强表达式；b．根据电场 2 2 0 22 ( )+ m v gs M m 2 0 2( ) Mmv M m+ 21 ( ) ( )2 M m v M m gsµ+ = +共 2 2 0 22 ( ) m v gs M m µ = + 2 2 0 1 1 ( )2 2Q mv M m v= − + 共 2 0 2( ) MmvQ M m = + 1 2N N 2 QE k r = 2 1 2 2 2 1 N r N r = 14 / 15 线的疏密反映了空间区域电场强度的大小，由场强关系得到电场线条数关系。 （1）在距 Q 为 r 的位置放一电荷量为 q 的检验电荷。 根据库仑定律检验电荷受到的电场力 根据电场强度的定义 得 （2）穿过两等势面单位面积上的电场线条数之比 20．如图所示，是一种测定风力的仪器，P 是质量为 0.2kg 的金属球，固定在一根细长的钢性金属丝下端．当 无风时金属球自然竖直下垂，有风时金属丝将偏离竖直方向，刻度盘上的角度就能反映出风力的大小．若 某一时刻风从水平方向吹向金属球 P 时，金属丝向左偏离竖直角度 θ=30°而处于静止，重力加速度 g=10m/s2． （1）求此时的风力和金属丝的拉力大小； （2）有同学认为，若刻度盘上的角度变为原来的 2 倍，则风力也为原来的 2 倍．你认为这种说法是否正确， 并说明理由． 【答案】（1） ； （2）不对；由 可知，F 与 tan 成正比，而不是与 成正比． 【解析】试题分析：（1）以金属球为研究对象，分析受力，作出力图，根据平衡条件求出风力 F 与金属丝 的拉力； （2）根据平衡条件求解出分力表达式进行讨论． （1）对球受力分析，受重力、分力和拉力，如图所示； 2 QqF k r = FE q = 2 QE k r = 2 1 1 2 2 2 2 1 N E r N E r = = 15 / 15 根据平衡条件，有：F=mgtanθ=0.2×10× N= N，T= （2）不对！由 F=mgtanθ 可知，F 与 tanθ 成正比，而不是与 θ 成正比．