重庆市北碚区2020届高三上学期第一次诊断性考试物理试题

重庆市北碚区2020届高三上学期第一次诊断性考试物理试题

绝密★启用前（‎2020年1月16日9：00-11：30）‎ 北碚区高2020届普通高等学校招生第一次诊断性考试 物理 考试时间：100分钟；分数：100分 注意：本试卷包含Ⅰ、Ⅱ两卷。第Ⅰ卷为选择题，所有答案必须用2B铅笔涂在答题卡中相应的位置。第Ⅱ卷为非选择题，所有答案必须填在答题卷的相应位置。答案写在试卷上均无效，不予记分。‎ 一、单选题 1. 如图所示装置中，木块B与水平桌面间的接触面是光滑的，子弹A沿水平方向射入木块后留在木块内，将弹簧压缩到最短。则此系统从子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短的整个过程中 ‎ A. 子弹减小的动能等于弹簧增加的弹性势能 B. 弹簧、木块和子弹组成的系统动量守恒机械能不守恒 C. 在木块压缩弹簧过程，木块对弹簧的作用力大于弹簧对木块的作用力 D. 在弹簧压缩到最短的时，木块的速度为零，加速度不为零 2. 下列说法正确的是 A. 电流通过导体的热功率与电流大小成正比 B. 力对物体所做的功与力的作用时间成正比 C. 电容器所带电荷量与两极间的电势差成正比 D. 弹性限度内，弹簧的劲度系数与弹簧伸长量成正比 3. 物理学家霍尔于1879年在实验中发现，当电流垂直于磁场通过导体或半导体材料左右两个端面时，在材料的上下两个端面之间产生电势差．这一现象被称作霍尔效应，产生这种效应的元件叫霍尔元件，在现代技术中被广泛应用．如图为霍尔元件的原理示意图，其霍尔电压U与电流I和磁感应强度B的关系可用公式表示，其中叫该元件的霍尔系数．根据你所学过的物理知识，判断下列说法正确的是 A. 霍尔元件上表面电势一定高于下表面电势 B. 公式中的d指元件上下表面间的距离 C. 霍尔系数是一个没有单位的常数 D. 霍尔系数的单位是 1. 如图所示，在光滑绝缘水平面上有三个孤立的点电荷、Q、，Q恰好静止不动，、围绕Q做匀速圆周运动，在运动过程中三个点电荷始终共线。已知、分别与Q相距、，不计点电荷间的万有引力，下列说法正确的是 A. 、的电荷量之比为 B. 、的电荷量之比为 C. 、的质量之比为 D. 、的质量之比为 2. 如图所示，在光滑的水平面上宽度为L的区域内，有一竖直向下的匀强磁场．现有一个边长为的正方形闭合线圈以垂直于磁场边界的初速度向右滑动，穿过磁场后速度减为v，那么当线圈完全处于磁场中时，其速度大小 ‎ A. 大于 B. 等于 C. 小于 D. 以上均有可能 二、多选题 3. 如图所示，两块水平放置的平行正对的金属板a、b分别与电池两极相连，开始时开关S闭合，发现在距两板距离相等的P 点有一个带电液滴处于静止状态，然后断开开关，并将b板向下平移一小段距离，稳定后，下列说法中正确的是 ‎ A. 液滴将加速向下运动 B. 液滴将保持不动 C. P点电势升高，液滴在P点时电势能减少 D. P点电势升高，液滴在P点时电势能增大 1. 关于黑洞和暗物质暗物质被称为“世纪之谜”它“霸占”了宇宙的地盘，却摸不到看不着的问题，以下说法正确的是黑洞临界半径公式取为，c为光速，G为万有引力常量，M为黑洞质量 A. 如果地球成为黑洞的话，那么它的临界半径为为地球的半径，v为第二宇宙速度 B. 如果太阳成为黑洞，那么灿烂的阳光依然存在，只是太阳光到地球的时间变得更长 C. 有两颗星球质量分别为M1和的距离为L，不考虑周围其他星球的影响，由牛顿运动定律计算所得的周期为T，由于宇宙充满均匀的暗物质，所以观察测量所得的周期比T大 D. 有两颗星球甲和乙质量分别为M1和的距离为L，不考虑周围其他星球的影响，它们运动的周期为T，如果其中甲的质量减小而乙的质量增大，距离L不变，那么它们的周期依然为T 2. 如图所示倾角为的斜面放在地面上，一小滑块从斜面底端A冲上斜面，到达最高点D后又返回A点，斜面始终保持静止。已知滑块上滑过程经过AB、BC、CD的时间相等，且BC比CD长，上滑时间为下滑时间的一半，下列说法正确的是    ‎ A. 滑块与斜面间的动摩擦因数为 B. 斜面长为 C. 地面对斜面的摩擦力先向左后向右 D. 滑块向上运动和向下运动过程中，地面受到的压力都小于斜面体和滑块的总重力 1. 如图所示，滑块放置在足够长的木板的右端，木板置于水平地面上，滑块与板间动摩擦因数为，木板与地面间动摩擦因数为，原来均静止。零时刻用一水平恒力向右拉木板，使滑块与木板发生相对运动，某时刻撤去该力。滑动摩擦力等于最大静摩擦力，则从零时刻起，二者的速度一时间图象可能为 ‎ A. B. C. D. ‎ 三、实验题 1. 某实验小组要测量定值电阻Rx的阻值，实验室提供的器材规格如下： A.待测电阻阻值约为  B.电流表G量程为10mA，内阻R未知 C.电流表G量程为30mA，内阻R未知 D.电阻箱最大阻值为 E.电池阻节干电池    F.开关一只，导线若干 该小组根据现有的器材设计了如图1所示的电路，实验过程如下： 根据电路图，连接实验器材 先将电阻箱的阻值调到最大，然后闭合开关S，调节电阻箱的阻值，记录电流表的示数和电流表的示数，及对应的电阻箱的阻值R 多次调节电阻箱的阻值，改变两个电流表的示数，并记录数据数据处理：以为纵坐标，以对应的电阻箱的阻值R为横坐标，描点连线得到如图2所示的倾斜直线 待测电阻________。电流表G的内阻R________。 若将电流表与电阻箱串联改装成量程为3V的电压表，应将电阻箱的阻值调为________。‎ 四、计算题 1. 如图所示，在的空间中存在匀强电场，场强沿y轴负方向；在的空间中，存在匀强磁场，磁场方向垂直xy平面纸面向外．一电量为q、质量为m的带正电的运动粒子，经过y轴上处的点时速率为，方向沿x轴正方向；然后，经过x轴上处的 点进入磁场，并经过y轴上处的点．不计重力．求 电场强度的大小． 粒子到达时速度的大小和方向． 磁感应强度的大小．‎ 2. 足够长的倾角为的光滑斜面的底端固定一轻弹簧，弹簧的上端连接质量为m、厚度不计的钢板，钢板静止时弹簧的压缩量为，如图所示。一物块从距钢板的A处沿斜面滑下，与钢板碰撞后立刻与钢板一起向下运动，但不粘连，它们到达最低点后又向上运动。已知物块质量也为m时，它们恰能回到O点，O为弹簧自然伸长时钢板的位置。若物块质量为‎2m，仍从A处沿斜面滑下，则物块与钢板回到O点时，还具有向上的速度，已知重力加速度为g，计算结果可以用根式表示，求：‎ 质量为m的物块与钢板碰撞后瞬间的速度大小；‎ 碰撞前弹簧的弹性势能；‎ 质量为‎2m的物块沿斜面向上运动到达的最高点离O点的距离。 ‎ 1. 如图所示，半径的光滑圆弧轨道固定在竖直平面内，轨道的一个端点B和圆心O的连线与水平方向间的夹角，另一端点C为轨道的最低点，其切线水平。一质量、板长的滑板静止在光滑水平地面上，左端紧靠C点，其上表面所在平面与圆弧轨道C点和右侧固定平台D等高。质量为的物块可视为质点从空中A点以的速度水平抛出，恰好从轨道的B端沿切线方向进入圆弧轨道，然后沿圆弧轨道滑下经C点滑上滑板。滑板运动到平台D时被牢固粘连。已知物块与滑板间的动摩擦因数，滑板右端到平台D左侧的距离s在范围内取值。取，，求： ‎ 物块到达B点时的速度大小；‎ 物块经过C点时对圆弧轨道的压力；‎ 试讨论物块刚滑上平台D时的动能与s的关系。‎ ‎ ‎ 答案和解析 ‎1.【答案】D ‎ ‎【解析】【分析】‎ 系统所受合外力为零，系统动量守恒；只有重力或只有弹力做功，系统机械能守恒。根据物体受力情况分析答题。‎ 分析清楚物体运动过程、掌握系统动量守恒的条件、机械能守恒的条件是解题的关键，以及知道当系统只有动能和势能之间相互转化时，系统机械能守恒。分析清楚运动过程即可正确解题。 【解答】‎ A.子弹减小的动能等于弹簧增加的弹性势能与系统增加的内能之和，故A错误； B.弹簧、木块、子弹组成的系统所受合外力不为零，系统动量不守恒，子弹要克服阻力做功，系统部分机械能转化为内能，系统机械能不守恒，故B错误； C.在木块压缩弹簧过程中，木块对弹簧的作用力等于弹簧对木块的作用力，故C错误； D.在弹簧压缩到最短的时刻，木块的速度为零，木块所受合外力等于弹簧的弹力，合外力不为零，木块的加速度不为零，故D正确。 故选D。‎ ‎ 2.【答案】C ‎ ‎【解析】解：A、由可知，电流通过导体的热功率与电流的平方成正比；故A错误； B、力做功，与力的作用时间无关；故B错误； C、由可知，电容器所带电荷量与两极间的电势差成正比；故C正确； D、劲度系数由弹簧本身的性质决定，与伸长量无关；故D错误； 故选：C ‎。 明确热功率、功的公式、电容的定义及胡克定律公式的意义进行分析，明确各物理量的决定因素． 本题考查基本公式的掌握，要注意各物理量的决定因素，特别注意一些比值定义法的意义． 3.【答案】D ‎ ‎【解析】【分析】 根据左手定则判断载流子的偏转方向，从而判断电势的高低．抓住载流子所受的洛伦兹力和电场力平衡，结合电流的微观表达式求出霍尔系数的大小；再依据公式中的各物理量单位，即可判定霍尔系数的单位。 解决本题的关键掌握左手定则判断洛伦兹力的方向，注意偏转的可能是正电荷，也可能是负电荷，掌握电流的微观表达式，结合洛伦兹力和电场力平衡进行求解。 【解答】 A.若是电子，则洛伦兹力向上，但载流子的电性是不确定的，故无法判断上表面的电性，故无法比较上下表面的电势高低，故A错误；‎ B.对于载流子，静电力和洛伦兹力平衡，故： 电流微观表达式为： 故： 由于，故，那么公式中的d指元件前后侧面间的距离，故B错误； 依据公式中，、I、B、d的单位，可知，系数的单位是，故C错误，D正确。 故选D。‎ ‎ 4.【答案】C ‎ ‎【解析】【分析】‎ 在光滑绝缘水平面上有三个孤立的点电荷、Q、，Q 恰好静止不动，因此根据库仑定律，结合受力平衡，即可求解； 、以两者连线上Q点为圆心，各自做匀速圆周运动，向心力由对方的库仑引力提供，而且、的条件是角速度相同，根据牛顿第二定律隔离两个、分别研究，从而即可求解。‎ 考查库仑定律的应用，掌握匀速圆周运动的基本知识，本题类似于双星问题，关键抓住条件：周期相同。‎ ‎【解答】‎ 点电荷Q恰好静止不动，因此根据库仑定律，则有：，所以、的电荷量之比为，故AB错误；‎ 对、：它们间的库仑引力提供向心力，则有：，所以、的质量之比为，故C正确，D错误。‎ 故选：C。‎ ‎ 5.【答案】B ‎ ‎【解析】解：对线框进入或穿出磁场过程，设初速度为，末速度为由动量定理可知：，又电量，得   ， 得速度变化量 由可知，进入和穿出磁场过程，磁通量的变化量相等，则进入和穿出磁场的两个过程通过导线框横截面积的电量相等，故由上式得知，进入过程导线框的速度变化量等于离开过程导线框的速度变化量． 设完全进入磁场中时，线圈的速度大小为，则有 ‎ ‎ ， 解得， 故选：B． 线框进入和穿出磁场过程，受到安培力作用而做减速运动，根据动量定理和电量分析电量的关系．根据感应电量，分析可知两个过程线框磁通量变化量大小大小相等，两个过程电量相等．联立就可求出完全进入磁场中时线圈的速度． 根据动量定理求解电量或速度的变化是常用的方法，还要掌握感应电荷量公式，即可进行分析． 6.【答案】BC ‎ ‎【解析】【分析】 带电液滴受到电场力与重力共同作用下，处于静止状态。当下板向下移动小段距离时，导致平行板的电容器的电容变化；断开开关，两板的电量不变，当间距变大时，导致液滴所处的电场强度不变，最终确定电场力与重力的大小关系。 由于金属板与电源相连，充电后断开开关，电荷量不变。即使改变两板间距，电场强度也不变。同时考查了电势能与电荷的电量及电势有关，且注意电荷的极性与电势的正负。 【解答】 开关闭合时，带电液滴受到电场力与重力共同作用下，处于静止状态。断开开关，电容器带电量不变，当下板向下移动小段距离时，正对面积不变而板间距离增大，则电容减小，由可得场强不变，所以液滴保持不动，故A错误， B正确； 根据AB项分析可知，电场强度不变，根据可知，当下板向下移动小段距离时，P与下极板距离增大，电势差增大，下极板电势为零，所以P点电势升高，由于液滴带负电，所以液滴在P点时电势能将减小，故C正确，D错误。 故选BC。 7.【答案】AD ‎ ‎【解析】【分析】 本题考查了意识的能动性、认识具有反复性、无限性、上升性的知识，主要考查学生提取信息、调动所学知识理解和解决问题的能力。正确解题的关键：一方面要把握材料要阐明的主旨，另一方面运用排除法去除错误的选项。 解决本题的关键掌握万有引力提供向心力这一理论，并能根据题意结合向心力的几种不同的表达形式，选择恰当的向心力的表达式。 【解答】 A.黑洞临界半径公式取为，c为光速，G为万有引力常量，M为黑洞质量，可得出：；地球的第二宇宙速度为：，平方可得：，解得：，代入即可解得，如果地球成为黑洞的话，那么它的临界半径为：；故A正确； B.如果太阳成为黑洞，所有物质都坍缩进黑洞中，包括光也不能逃脱，太阳不再能为我们提供热量，灿烂的阳光不会存在，故B错误； C.根据万有引力F充当向心力，由牛顿运动定律计算所得的周期为，由于宇宙充满均匀的暗物质，星球受到的万有引力变大，因此根据可知，T会减小，故C错误； D.设甲乙质量变化前，甲的运动半径为，甲乙质量变化后运动周期为，甲的运动半径为，则有，，又因为，，周期，，故，故D正确。 故选AD。 8.【答案】BD ‎ ‎【解析】【分析】 根据，及 初速度为零的匀变速直线运动的比例得出斜面长度，再根据分解加速度的思想得出地面对斜面体的摩擦力和支持力和总重力的关系。 本题是匀变速直线运动的运动学公式和推理的综合应用，及牛顿第二定律及超重和失重的灵活应用，中等难度。 【解答】 A.根据上滑时间为下滑时间的一半，得出上滑加速度为下滑加速度的4倍，故得出：，得出：，故A错误； B.物体在斜面上减速滑行，根据逆向思维得出： 再结合初速度为零的匀变速直线运动的比例得出： ，，，故斜面长度为，故B正确； 因为上滑加速度，和下滑加速度方向都向下，故加速度的水平分量向左，竖直分量向下，是失重现象，故地面对斜面的摩擦力始终水平向左，地面受到的压力都小于斜面体和滑块的总重力，故C错误，D正确。 故选BD。 9.【答案】AD ‎ ‎【解析】【分析】‎ 利用整体法和隔离法求各自的受力，利用牛顿第二定律求加速度，求出不同情况下的加速度，结合图像分析；明确滑块和木板分离的条件，分情况讨论分析。‎ 对与滑块木板模型，经常用到整体法和隔离法，结合牛顿第二定律求解加速度是解题的关键。‎ ‎【解答】‎ 零时刻用一水平恒力向右拉木板，使滑块与木板发生相对运动，滑块和木板均做匀加速直线运动，对滑块，，加速度为，撤去外力后，木板做匀减速直线运动，此时滑块的速度小于，所以滑块继续做匀加速运动，当而者速度相等时：‎ 如果，滑块和木板 将保持相对静止，在地面摩擦力作用下一起做匀减速运动。由牛顿第二定律，加速度变为，即滑块的加速度变小，故A正确，B错误。‎ 如果，两物体将发生相对滑动，由牛顿第二定律，此时滑块的加速度大小是，即滑块的加速度大小不变，故D正确，C错误。‎ 故选AD。‎ ‎ 10.【答案】；20； ‎ ‎【解析】【分析】 本题考查的是特殊方法测电阻的知识，利用了并联电路电流的特点。 并联电路中，电流分配与电阻成反比，利用这一特点求解未知阻值以及电流计内阻；利用串联电路电流和电阻的特点，来计算电流表与电阻箱串联改装成量程为3V的电压表，需串联电阻箱的电阻。 【解答】 根据并联电路电流与电阻的特点结合图像，可以得到： ；，联立解得：；； 将电流表与电阻箱串联改装成量程为3V的电压表时，通过的电流为，故电阻箱接入的电阻为：。 故答案为：；20；。 11.【答案】解：粒子在电场中做类平抛运动，设粒子从到的时间为t，电场强度的大小为E，粒子在电场中的加速度为a， 由牛顿第二定律及运动学公式有：        ‎ ‎ 联立式可得： 粒子到达时速度方向决定粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹，由x方向的速度分量和沿y方向的速度分量可得方向角与x轴的夹角为， 所以粒子是垂直 的连线进入磁场的， 是粒子圆周运动轨迹的直径，速度的大小为  设磁场的磁感应强度为B，在洛仑兹力作用下粒子做匀速圆周运动的半径根据几何关系可知是， 由牛顿第二定律          所以                如图是粒子在电场、磁场中运动的轨迹图 答：电场强度的大小为． 粒子到达时速度的大小为，与x轴成夹角； 磁感应强度的大小为． ‎ ‎【解析】粒子在电场中做类平抛运动，由牛顿第二定律及运动学公式即可求出电场强度； 粒子到达时速度方向决定粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹，由x方向的速度分量和沿y方向的速度分量可得方向角，根据运动学公式即可求解； ‎ 粒子在洛仑兹力作用下做匀速圆周运动的半径根据几何关系可以求出，再由牛顿第二定律即可求出磁感应强度． 本题主要考查了带电粒子在混合场中运动的问题，要求同学们能正确分析粒子的受力情况，再通过受力情况分析粒子的运动情况，熟练掌握圆周运动及平抛运动的基本公式，难度适中． 12.【答案】解：设物块与钢板碰撞前速度为，有 解得： 设物块与钢板碰撞后一起运动的速度为，有1 解得 设碰撞前弹簧的弹性势能为，当质量为m的物块和钢板一起回到O点时，弹簧无形变，弹簧弹性势能为零，根据机械能守恒得 解得： 由能量守恒可知质量为‎2m的物块与钢板碰撞前的速度为， 设表示质量为‎2m的物块与钢板碰后一起向下运动的速度，有2 它们回到O点时，弹簧弹性势能为零，但它们仍继续向上运动，设此时速度为v，由机械能守恒定律得 在O点物块与钢板分离。分离后，物块以初速度v沿斜面上升，设运动到达的最高点离O点的距离为x，有 解得： ‎ ‎【解析】本题的关键要分析清楚物体的运动过程，把握每个过程的物理规律，如碰撞的基本规律：动量守恒定律。物体压缩弹簧的过程，系统遵守机械能守恒定律，并要找出状态之间的联系。 物块沿光滑斜面下滑时机械能守恒，由机械能守恒定律求物块与钢板碰撞前瞬间的速度大小，由动量守恒定律求物块与钢板碰撞后瞬间的速度大小； ‎ 从碰后到回到O点的过程，对系统运用机械能守恒定律列式，可求得碰撞前弹簧的弹性势能； 根据动量守恒定律求出质量为‎2m的物块与钢板碰撞后瞬间的速度大小再由机械能守恒定律求解。 13.【答案】解：设物体经过B点的速度为，则由平抛运动的规律可得： 解得： 设物体经过C点的速度为，由机械能守恒得： 解得：； 在C点物块受到重力和支持力，合力提供向心力，则： 代入数据可得： 根据牛顿第三定律可知，物块经过C点时对圆弧轨道的压力是46N。 物块在滑板上相对滑动过程中由于摩擦力作用，最终可能将一起共同运动。设达到共同运动速度为v， 则： 解得： 对物块由动能定理可得： 解得： 对滑板： 解得： 由于 可知二者的速度相同时，物块不能从滑板上滑落； 滑板右端到滑板D左侧的距离s在时，即滑板没有达到最大速度就与平台相遇，所以物块将一直做减速运动，根据动能定理可知： ‎ ‎ 代入数据可得： 滑板右端到滑板D左侧的距离s在时，物块先做减速运动，位移为，随后做匀速运动，位移为：，最后再做减速运动，位移为： 则由动能定理可得： 解得： 答：物体到达B点时的速度大小； 物块经过C点时对圆弧轨道的压力是46N； 滑板右端到滑板D左侧的距离s在时，物块刚滑上平台D时的动能与s的关系是； 滑板右端到滑板D左侧的距离s在时，物块刚滑上平台D时的动能是。 ‎ ‎【解析】本题将平抛、圆周运动及直线运动结合在一起考查，注意分析运动过程，并根据过程正确的选择物理规律求解。 物块从A到B做平抛运动，由平抛规律可求得B点的速度； 由机械能守恒可求得C点的速度；由向心力公式可求得物块在C点受到的支持力，由牛顿第三定律可求得对轨道的压力； 由动量守恒定律求出共同速度，分析它们对地面的相对位移，然后分析物块刚滑上平台D时的动能与s的关系。 ‎