北京市西城区2020届高三物理下学期诊断性试题（Word版附解析）

西城区高三诊断性测试 物理 本部分共 14 小题，每小题 3 分，共 42 分。在每小题列出的四个选项中，选出最 符合题目要求的一项。 1.下列说法正确的是（　　） A. 液体中悬浮微粒的无规则运动称为布朗运动 B. 液体分子的无规则运动称为布朗运动 C. 物体温度降低，其内能一定增大 D. 物体温度不变，其内能一定不变 【答案】A 【解析】 【详解】AB.布朗运动是指液体中悬浮固体小颗粒的运动，不是液体分子的运动，故选项 A 正 确，选项 B 错误； CD.物体的内能与物体的体积、温度、摩尔数等因素都有关，所以温度降低，其内能不一定增 大；温度不变，其内能不一定不变。故 CD 错误； 故选 A。 2.一束光从某种介质射入空气，折射光路如图所示，则（　　） A. 该介质的折射率约为 0.71 B. 该介质的折射率约为 1.41 C. 进入空气后这束光的速度变慢，波长变长 D. 进入空气后这束光的频率增高，波长变短 【答案】B 【解析】 【详解】AB.由光的折射定律可知，该介质的折射率为故选项 A 错误，选项 B 正确。 CD.从光密介质进入光疏介质，光速变快，频率不变，根据 因此波长变长，故选项 CD 错误。 故选 B。 3.处于 n=3 能级的大量氢原子，向低能级跃迁时（　　） A. 能辐射 2 种频率的光，其中从 n=3 能级跃迁到 n=2 能级放出的光子频率最大 B. 能辐射 2 种频率的光，其中从 n=3 能级跃迁到 n=1 能级放出的光子频率最大 C. 能辐射 3 种频率的光，其中从 n=3 能级跃迁到 n=2 能级放出的光子波长最长 D. 能辐射 3 种频率的光，其中从 n=3 能级跃迁到 n=1 能级放出的光子波长最长 【答案】C 【解析】 【详解】根据 可知，处于 n=3 能级的大量氢原子最多能辐射 3 种频率的光，分别为从 n=3 能级跃迁到 n=2 能级、从 n=3 能级跃迁到 n=1 能级，从 n=2 能级跃迁到 n=1 能级，根据 可知，从 n=3 能级跃迁到 n=2 能级放出的光子频率最小，波长最长，故选项 C 正确。 故选 C。 4.关于气体的压强，下列说法正确的是（　　） A. 单位体积内的分子数越多，气体的压强就越大 B. 分子的平均动能越小，气体的压强就越小 C. 一定质量的理想气体，体积越大，温度越低，气体的压强就越小 D. 一定质量的理想气体，体积越大，温度越高，气体的压强就越大 【答案】C 【解析】 sin 45 2 1.41sin30 = ≈  = c c fT λ = ⋅ 2 3 3C = E hυ∆ = cυ λ=【详解】A.气体 压强与气体分子的密度和分子平均动能有关，则单位体积分子数越多，气体 压强不一定越大，故选项 A 错误； B.分子平均动能越小，温度越低，气体压强不一定越小，故选项 B 错误； CD. 一定质量的理想气体，根据公式 可知，体积越大，温度越低，气体的压强就越小，故选项 C 正确，选项 D 错误。 故选 C。 5.一交流电源的输出电压为 u=Umsinωt，其中 Um=311V，ω =100π rad/s，下列表述正确的是（　　） A. 该电源输出的交流电的频率是 100Hz B. 该电源输出的交流电的周期是 0.05s C. 若用交流电压表测量这一电源的输出电压，电压表示数为 311V D. 若将一电阻为 50Ω的电热器接在这一电源上，电热器的电功率约为 968W 【答案】D 【解析】 【详解】AB.根据公式 可知，该电源输出的交流电的周期是 0.02s，频率为 50Hz，故选项 AB 错误； C. 若用交流电压表测量，则读数为电压的有效值，即为 故选项 C 错误； D.根据公式 代入数据计算可得 ，故选项 D 正确。 故选 D。 6.手持软绳的一端 O 点在竖直方向上做简谐运动，带动绳上的其他质点振动形成沿绳水平传播 的简谐波，P、Q 为绳上的两点。t=0 时 O 点由平衡位置出发开始振动，至 t1 时刻恰好完成两 的 pV CT = 2 1T f π ω= = 2 mUU = 2UP R = 968WP =次全振动，绳上 OQ 间形成如图所示的波形（Q 点之后未画出），则（　　） A. t1 时刻之前 Q 点始终静止 B. t1 时刻 P 点运动方向向上 C. t1 时刻 P 点刚好完成一次全振动 D. t=0 时 O 点运动方向向上 【答案】C 【解析】 【详解】A.因为至 t1 时刻 O 点已完成两次全振动，从图可知，此时 Q 点已经开始振动，故选 项 A 错误； B.由于运动方向是从 O 到 Q，因此 P 点的运动方向向下，故选项 B 错误； C.因为 P 点处在两个振动周期的中间点，因此 t1 时刻 P 点刚好完成一次全振动，故选项 C 正 确； D.根据图像可知，t=0 时 O 点运动方向向下，故选项 D 错误。 故选 C。 7.1970 年 4 月 24 日，我国第一颗人造地球卫星“东方红 1 号”发射成功，经过航天人半个世 纪的不懈努力，我国的航天事业取得了辉煌的成绩，实现了载人航天飞行，开展了月球探测 工程，即将建成北斗卫星导航系统。关于绕地球做匀速圆周运动的人造地球卫星，下列说法 正确的是（　　） A. 根据公式 v＝ωr 可知轨道半径越大，卫星 速度也越大 B. 根据公式 a＝ω2r 可知轨道半径越大，卫星的加速度也越大 C. 轨道半径增大到原来的 2 倍时，卫星需要的向心力减小为原来的 D. 轨道半径增大到原来的 2 倍时，卫星需要的向心力减小为原来的 【答案】D 【解析】 【详解】A.根据公式 可知，轨道半径越大，卫星的速度越小，故选项 A 错误； 的 1 2 1 4 2 2 2 Mm vG m r mr r ω= =B.根据公式 可知轨道半径越大，卫星的加速度越小，故选项 B 错误； CD.根据公式 可知，轨道半径增大到原来的 2 倍时，卫星需要的向心力减小为原来的 故选项 C 错误，选 项 D 正确。 8.甲、乙两辆汽车分别在同一平直公路的两条车道上同向行驶，t=0 时刻它们恰好经过同一路 标。0~t2 时间内，两辆车的 v-t 图像如图所示，则（　　） A. t1 时刻甲车追上乙车 B. t2 时刻甲车的加速度大小大于乙车的加速度大小 C. 0~t2 时间内甲车的平均速度大小为 D. 0~t2 时间内甲车的平均速度大于乙车的平均速度 【答案】D 【解析】 【详解】A.在 v-t 图像中图像面积表示位移，因此 t1 时刻甲乙两车的速度大小相等，但位移不 同，因此选项 A 错误； B. 在 v-t 图像中曲线斜率表示加速度，因此可知 t2 时刻甲车的加速度大小小于乙车的加速度大 小，故选项 B 错误； C.由于甲车不是做匀变速直线运动，因此不能用中间时刻的瞬时速度代替平均速度，只能用 故选项 C 错误； D.由图像可知，0~t2 时间内甲车围成的图像面积大于乙车的，因此根据 2 2 MmG m r mar ω= = 2 MmG mar = 1 4 1 2 2 v v+ xv t =可知 0~t2 时间内甲车的平均速度大于乙车的平均速度，故选项 D 正确。 故选 D。 9.壁球是一种对墙击球的室内运动，如图所示，某同学分别在同一直线上相同高度的 A、B、C 三个位置先后击打壁球，结果都使壁球垂直击中墙壁同一位置。设三次击打后球到达墙壁前 在空中飞行的时间分别为 t1，t2，t3，到达墙壁时的速度分别为 v1，v2，v3，不计空气阻力，则 （　　） A. t1>t2>t3，v1>v2>v3 B. t1>t2>t3，v1=v2=v3 C. t1=t2=t3，v1>v2>v3 D. t1=t2=t3，v1=v2=v3 【答案】C 【解析】 【详解】因为三次都是壁球垂直击中墙壁同一位置，因此可以看成是三次平抛运动，根据平 抛运动规律 可知，三次时间相同，速度 v1 最大，故选项 C 正确。 故选 C。 10.如图所示，一带正电的点电荷固定于 O 点，图中虚线为以 O 为圆心的一组等间距的同心圆。 一带电粒子以一定初速度射入点电荷的电场，实线为粒子仅在静电力作用下的运动轨迹，a、 b、c 为运动轨迹上的三点。则该粒子（　　） xv t = 21 2h gt= s vt=A. 带负电 B. 在 c 点受静电力最大 C. 在 a 点的电势能小于在 b 点的电势能 D. 由 a 点到 b 点的动能变化量大于由 b 点到 c 点的动能变化量 【答案】D 【解析】 【详解】A.根据图像中带电粒子的运动轨迹可知，该粒子带正电，故选项 A 正确； B.根据库仑定律可知 可知，距离中心电荷越近所受静电力越大，故选项 B 错误； C.由于从 a 点到 b 点电场力做正功，电势能减小，因此 a 点的电势能大于在 b 点的电势能，故 选项 C 错误； D. 由 a 点到 b 点和 b 点到 c 点相比，由于点电荷的电场强度的特点是离开场源电荷距离越大， 场强越小，故 a 点到 b 点电场力做功多，动能变化大，故选项 D 正确。 故选 D。 11.在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环。规定导体环中电流的正方向如图甲所 示，磁场方向向上为正方向。当磁感应强度 B 随时间 t 按图乙变化时，导体环中感应电流随时 间变化的图像是（　　） A. B. 2 QqF k r =C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】均匀变化的磁场产生恒定的电流，在 内，磁场方向竖直向下， 并且均匀减小， 根据楞次定律得感应电流方向为正； 内磁场方向竖直向上，并且均匀增大，根据楞次 定律得感应电流方向为正， 内磁场方向竖直向上，并且均匀减小，根据楞次定律得感 应电流方向为负；在 内，磁场方向竖直向下， 并且均匀增大，根据楞次定律得感应电 流方向为负； 内的变化与 内一致，即电流方向为正，因此选项 A 正确。 故选 A。 12.如图所示，轻质弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁，在磁铁下端放一个固定的闭合导体线 圈，将磁铁托起到一定高度后由静止放开，使磁极上下振动时穿过线圈。有关磁铁由最高点 运动到最低点的过程下列说法正确的是（　　） A. 磁铁克服弹簧弹力做的功等于磁铁重力做的功 B. 磁铁克服弹簧弹力做的功大于磁铁重力做的功 C. 弹簧弹性势能的增加量等于磁铁重力势能的减少量 D. 弹簧弹性势能的增加量小于磁铁重力势能的减少量 【答案】D 【解析】 【详解】根据楞次定律可知，磁铁由最高点运动到最低点的过程中，线圈对磁铁有一个向上 的阻力，因此磁铁克服弹簧弹力做的功小于磁铁重力做的功，弹簧弹性势能的增加量小于磁 铁重力势能的减少量,故选项 D 正确。 0 1s∼ 1 2s 2 3s 3 4s 4 5s∼ 0 1s∼故选 D。 13.频闪摄影是研究变速运动常用的实验手段。在暗室中，照相机的快门处于常开状态，频闪 仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光，照亮运动的物体，于是胶片上记录了物体在几个 闪光时刻的位置。如图是小球自由下落时的频闪照片示意图，某同学以下落过程中的某一点 为原点，竖直向下为正方向建立坐标轴，并测量各时刻的位置坐标 x1、x2、x3、x4。为了利用 频闪照片证明自由落体运动是匀加速直线运动，以下几种方案合理的是（　　） A. 看各位置坐标 x1、x2、x3、x4 是否成等差数列 B. 看各相邻位置坐标差（x1-0）、（x2-x1）、（x3-x2）、（x4-x3）是否成等差数列 C. 作 x-t 图，看图线是否为一条直线 D. 作 x-t2 图，看图线是否为一条直线 【答案】B 【解析】 【详解】A.由自由落体运动可知 因此各位置坐标 x1、x2、x3、x4 不成等差数列，故选项 A 错误； B.根据逐差法公式 可知，邻位置坐标差（x1-0）、（x2-x1）、（x3-x2）、（x4-x3）成等差数列，故选项 B 正确； C.在 x-t 图中，匀变速运动的图像为二次函数图像，因此选项 C 错误； D. x-t2 图中，存在水平直线，这表示静止，而不表示匀变速运动，故选项 D 错误。 故选 B。 14.北京时间 2019 年 4 月 10 日，人类历史上首张黑洞“照片”（如图）被正式披露，引起世界 轰动；2020 年 4 月 7 日“事件视界望远镜（EHT）”项目组公布了第二张黑洞“照片”，呈现 在 21 2x gt= 2x aT∆ =了更多有关黑洞的信息。黑洞是质量极大的天体，引力极强。一个事件刚好能被观察到的那 个时空界面称为视界。例如，发生在黑洞里的事件不会被黑洞外的人所观察到，因此我们可 以把黑洞的视界作为黑洞的“边界”。在黑洞视界范围内，连光也不能逃逸。由于黑洞质量极 大，其周围时空严重变形。这样，即使是被黑洞挡着的恒星发出的光，有一部分光会落入黑 洞中，但还有另一部分离黑洞较远的光线会绕过黑洞，通过弯曲的路径到达地球。根据上述 材料，结合所学知识判断下列说法正确的是（　　） A. 黑洞“照片”明亮部分是地球上的观测者捕捉到的黑洞自身所发出的光 B. 地球观测者看到的黑洞“正后方”的几个恒星之间的距离比实际的远 C. 视界是真实的物质面，只是外部观测者对它一无所知 D. 黑洞的第二宇宙速度小于光速 c 【答案】B 【解析】 【详解】A.由于黑洞是质量极大的天体，引力极强，因此其第一宇宙速度大于光速，所以黑洞 自身发的光不能向外传输，黑洞“照片”明亮部分是被黑洞挡着的恒星发出的部分光，故选项 A 错误； B.由于部分离黑洞较远的光线会绕过黑洞，通过弯曲的路径到达地球，所以地球观测者看到的 黑洞“正后方”的几个恒星之间的距离比实际的远，故选项 B 正确； C.一个事件刚好能被观察到的那个时空界面称为视界，因此对于视界的内容可以通过外部观测， 故选项 C 错误； D.因为黑洞的第一宇宙速度大于光速，所以第二宇宙速度一定大于光速，故选项 D 错误。 本部分共 6 题，共 58 分。 15.通过实验测量金属丝的电阻率。 (1)用螺旋测微器测量金属丝 直径，某次测量示数如图所示，可得金属丝直径的测量值 d=________mm； 的(2)按图所示的电路测量金属丝的电阻 Rx（阻值约为 5Ω）。实验中除开关、若干导线之外还提 供了下列器材： 器材（代号） 规格 电压表（V1） 量程 0～3V，内阻约 3kΩ 电压表（V2） 量程 0～15V，内阻约 15kΩ 电流表（A1） 量程 0～3A，内阻约 0.01Ω 电流表（A2） 量程 0～0.6A，内阻约 0.1Ω 滑动变阻器（R1） 总阻值约 20Ω 滑动变阻器（R2） 总阻值约 500Ω 电源（E） 电动势约为 3.0V 从以上器材中选择合适的器材进行测量，电压表应选________，电流表应选________，滑动 变阻器应选________（填器材代号）； (3)若通过测量获得，金属丝的长度 l、直径 d，电阻 Rx，由此可计算得出金属丝的电阻率ρ=________； (4)如果将器材中的滑动变阻器 R1、R2 分别接入上图的电路中，调节滑动变阻器的滑片 P 的位 置，以 R 表示滑动变阻器可接入电路的最大阻值，以 RP 表示滑动变阻器接入电路的电阻值， 以 U 表示 Rx 两端的电压值。在下图中所示的两条曲线中，表示接入 R1 时的 U 随 变化的图 像是________（选填 a 或 b），并根据图像回答，本实验选择滑动变阻器 R1 或 R2 进行实验的理 由________。 【答案】 (1). 0.233（±0.01） (2). V1 (3). A2 (4). R1 (5). (6). a (7). 由图像可知，选用 R1 进行实验时，Rx 的电压可以随滑动变阻器滑片的移动距离接近均匀 变化，有利于采集到多组数据 【解析】 【详解】（1）[1]由图可知，螺旋测微器的读数为 （2）[2]因为电源电动势为 3V，因此电压表选择 V1； [3]因为待测电阻阻值约为 5Ω，因此最大电流在 0.6A 以内，因此电流表选 A2； [4]因 连接方式为限流式，因此滑动变阻器选择 R1； （3）[5]根据欧姆定律可得 解得 为 PR R 2 4 xd R l π 0 23.3 0.01mm=0.233mmd = + × x lR s ρ= 2 4 ds π= 2 4 xd R l πρ =（4）[6]由图可知，随着滑动变阻器电阻增大，电压表示数逐渐减小，因为选用的滑动变阻器 为 R1，与待测电阻丝阻值差距不大，因此电压变化比较均匀，故选择图像 a； [7]选用滑动变阻器 R1 原因由图像可知，选用 R1 进行实验时，Rx 的电压可以随滑动变阻器滑片 的移动距离接近均匀变化，有利于采集到多组数据。 16.某同学用如图所示的装置，通过 A、B 两球的碰撞来验证动量守恒定律。 (1)在以下测量工具中，本实验必须使用的是_________； A．刻度尺 B．游标卡尺 C．秒表 D．天平 (2)实验中需要满足的条件是_________； A．斜槽轨道的末端切线必须水平 B．入射球 A 每次必须从轨道同一位置由静止释放 C．两球材质必须相同 D．两球质量应满足 mA>mB E．两球半径应满足 rA=rB (3)实验时，先让入射球 A 从斜槽上的起始位置由静止释放，多次重复，找到其平均落点的位 置为 P；然后，把被碰小球 B 置于水平轨道的末端，再将入射小球 A 按实验要求从斜槽上释 放，与小球 B 相撞，多次重复，分别找到球 A 和球 B 相撞后的平均落点 M、N。该同学在用 不同的小球多次重复实验时发现，A 球的初始落点 P，碰后 A 球的落点 M，被碰球 B 的落点 N，它们自左向右的排序始终是一样的。对此，他得出结论：若碰撞中不考虑机械能损失，两 球的质量只要满足 mA>mB，则 M、P、N 的排列顺序不变。请通过分析说明他的结论是否成立 _________。 【答案】 (1). AD (2). ABDE (3). 见解析【解析】 【详解】(1)[1]实验中需要测量的数据是物体的质量和水平方向的距离，因此需要刻度尺和天 平，因此选 AD (2)[2]实验过程中要求每次入射球 A 从斜槽上的起始位置由静止释放，且通过与 B 球碰撞之后 做平抛运动，通过平抛运动的规律求解 AB 球在水平方向的速度，为了让两球能发生对心碰撞 且能平抛出去，因此两球的半径应该相同，且 A 球的质量大于 B 球，因此可选择 ABDE。 (3)[3]若碰撞过程没有机械能损失，则 解得 若 ，则 ， 根据 可得 即 17.城市进入高楼时代后，高空坠物已成为危害极大的社会安全问题，由物理学知识可知，即 使是很小的物体从高处坠落也可能对人造成严重的伤害。设一个 50g 的鸡蛋从 16 楼的窗户自 由落下，相邻楼层的高度差约为 3m，鸡蛋下落起点距地面的高度约为 45m，鸡蛋撞击地面后 速度减为 0。为便于估算，不计空气阻力，不计与地面撞击过程中鸡蛋的重力，g 取 10m/s2。 (1)求鸡蛋与地面撞击前的速度大小以及撞击过程中地面对鸡蛋作用的冲量大小； (2)若鸡蛋与地面撞击的时间为 3×10-3s，求鸡蛋对地面的平均冲击力的大小。 【答案】(1)30m/s，1.5N·s；(2)500N 【解析】 【详解】(1)根据机械能守恒定律 0A A A B Bm v m v m v= + 2 2 2 0 1 1 1 2 2 2A A A B Bm v m v m v= + 0 A B A A B m mv vm m −= + 0 2 A B A B mv vm m = + A Bm m> 0Av v< 0Bv v> x vt= 0A Bx x x< < OM OP ON< 钋 222 86 Rn 222 4 218 86 2 84Rn He+ Po→ Po 2vBqv m r =解得 α粒子做圆周运动的周期 环形电流大小 (3)由题意可得 将 代入得 根据动量守恒定律可知 发生α衰变生成的α粒子和新核钋（ ）动量大小相等，方向相 反，即 根据 故 20.(1)某实验小组用学过的方法研究玩具电动机的伏安特性曲线，其中待测电动机的额定电压 为 4.0V。下表为实验小组的实验记录。 mvr Bq = 2 2r mT v Bq π π= = 2 2 q BqI T mπ= = 2I rαµ π= ⋅ mvr Bq = 2 2 mv Bαµ = 222 86 Rn Po p pα = 钋 2 21 2 2k pE mv m = = m mα < 钋 αµ µ> 钋序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 电压 U/V 0 0.46 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 电流 I/A 0 0.18 0.40 0.61 0.80 0.64 0.75 0.84 0.90 现象 电动机没有转动 电动机转动，且转速随电压增大而增大 a.求电动机在额定电压下工作时的电功率______； b.实验小组通过分析数据发现随电压逐渐增大，电压与电流的比值先几乎不变，后逐渐增大， 他们根据 ，认为电动机的电阻是先不变后增大的。请判断以上推理是否正确并说明理 由______； (2)发电机和电动机在结构上具有相似性，因此电动机也可以作为发电机使用。如图甲所示， 用 R 表示玩具电动机线圈的等效电阻，将电动机接在一电动势为 E、内阻不计的电源两端，电 动机的转轴上缠有足够长的轻绳，绳下端悬挂一质量为 m 的重物，最终可以使重物匀速上升。 如图乙所示，若将原电路中的电源去掉，将玩具电动机作为发电机使用，轻绳在轴上的缠绕 方向不变，悬挂的重物质量相同，重物最终以速率 v 匀速下落。为简化问题研究，认为玩具电 动机作为发电机使用时，线圈匀速转动产生大小恒定的电动势；不考虑各部分的摩擦阻力的 影响，认为电动机或发电机线圈匀速转动时所受安培力大小与所挂重物重力大小成正比，与 线圈转动速度无关。 a．图甲和图乙中通过电阻 R 的电流方向______（选填“相同”或“相反”）； b．已知重力加速度为 g，求图甲中重物匀速上升的速度大小 u______。 【答案】 (1). 3.6W (2). 推理不正确，理由见解析 (3). 相同 (4). UR I = vu E vmgR = −【解析】 【详解】(1)[1]a．电动机的额定功率为 [2]b．推理不正确。 电阻 反映了导体对电流的阻碍作用，在不考虑温度变化的情况下，导体的电阻与电压 以及电流无关。而电动机转动时为非纯电阻用电器，将电能转化为机械能和内能，即 可见 ，所以不能根据电压与电流的比值判断电动机电阻的变化。 (2)[3]a．相同 [4]b．设图 1 和图 2 中通过电阻 R 的电流分别为 I1 和 I2 根据能量守恒定律，图 1 中的电动机把电能转化为机械能和内能，有 图 2 中的发电机将机械能转化为电能，再转化为内能，有 由题意可知，两种情况下线圈受安培力大小相等，根据 可知 代入解得 =3.6WP UI= UR I = 2=UI I R P+ 机 U IR≠ 2 1 1EI mgu I R= + 2 2mgv I R= F BIL= 1 2I I= vu E vmgR = −