2021届中学生标准学术能力高三上学期1月诊断性测试物理试题

2020届中学生标准学术能力高三上学期1月诊断性测试物理
试题
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．有关量子理论及相关现象，下列说法中正确的是（）
A．能量量子化的观点是爱因斯坦首先提出的
B．在光电效应现象中，遏止电压与入射光的频率成正比
C．一个处于n＝4激发态的氢原子向基态跃迁时，最多能辐射出3种频率的光子D．α射线、β射线、γ射线都是波长极短的电磁波
2．如图所示，A、B两滑块质量分别为2kg和4kg，用一轻绳将两滑块相连后分别置于两等高的光滑水平面上，并用手按着滑块不动，第一次是将一轻质动滑轮置于轻绳上，然后将一质量为4kg的钩码C挂于动滑轮上，只释放A而按着B不动；第二次是将钩码C取走，换作竖直向下的40N的恒力作用于动滑轮上，只释放B而按着A不动。

重力加速度g＝10m/s2，则两次操作中A和B获得的加速度之比为（）
A．2：1 B．5：3 C．4：3 D．2：3
3．如图所示，在与水平方向成θ角的匀强电场中有一绝缘光滑细杆，底端固定一带正电的小球，上端有一带正电的小环，在环由静止释放后沿杆向下运动的过程中，下列关于小环能量变化的说法中正确的是（）
A．重力势能与动能之和增加B．电势能与动能之和增加
C．机械能守恒D．动能一定增加
4．空间存在如图所示的静电场，图中实线a、b、c、d、e为静电场中的等势线，虚线为等势线的水平对称轴。

一个带负电的粒子从P点以垂直于虚线向上的初速度v0射入电场，开始一小段时间内的运动轨迹已在图中画出，粒子仅受电场力作用，则下列说法
中正确的是（）
A．等势线a的电势最高
B．带电粒子从P点射出后经过等势线b时，粒子的速率可能等于v0
C．若让粒子从P点由静止释放，在图示空间内，粒子将在虚线上做往复运动
D．若让粒子从P点由静止释放，在图示空间内，粒子的加速度先增大后减小
5．如图所示，用材料、粗细均相同的电阻丝做成ab、cd、ef三种形状的导线，分别放在电阻可忽略的足够长的相同的光滑金属导轨上，匀强磁场的方向垂直于导轨平面，在相同的水平外力F作用下，三根导线均向右做匀速运动，某一时刻撤去外力F，已知三根导线接入导轨间的长度关系满足l ab<l cd<l ef，且每根导线与导轨的两个触点之间的距离均相等，则下列说法中正确的是（）
A．三根导线匀速运动的速度相同
B．三根导线产生的感应电动势相同
C．匀速运动时，三根导线的热功率相同
D．从撤去外力到三根导线停止运动，通过导线ef的电荷量最大
二、多选题
6．物体沿直线运动的x－t图象如图所示，oa、cd段为直线，abc为曲线，设t1、t2、t3、t4时刻的速度分别为v1、v2、v3、v4，则下列说法正确的是（）
A．v1＞v2B．v1=v4C．v2＜v3D．v4最大
7．如图所示，用细线悬挂一块橡皮于O点，用铅笔靠着细线的左侧从O点开始沿与水平方向成30°的直线斜向上缓慢运动s＝1m，运动过程中，始终保持细线竖直。

下列说法正确的是（）
A．该过程中细线中的张力逐渐增大B．该过程中铅笔受到细线的作用力保持不变
C D
8．如图所示，理想变压器原线圈上串联一个定值电阻R0，副线圈上接一个滑动变阻器R，原线圈的输入端接在一个输出电压恒定的交流电源上，理想电压表V1、V2、V3的示数分别用U1、U2、U3表示，当滑动变阻器的触头P移动时，下面说法中正确的是（）
A．向上移动滑动触头P，U3与U1的比值变大
B．向下移动滑动触头P，U3与U2的比值不变
C．移动滑动触头P，当U3减小时，R0消耗的功率也减小
D．移动滑动触头P，电阻R0与滑动变阻器R消耗的功率之比始终都等于1
21
U
U
9．下列说法中不符合实际的是_______
A．单晶体并不是在各种物理性质上都表现出各向异性
B．液体的表面张力使液体表面具有扩张的趋势
C．气体的压强是由于气体分子间相互排斥而产生的
D．分子间同时存在引力和斥力，且这两种力同时增大，同时减小
E.热量能自发地从内能大的物体向内能小的物体进行传递
三、实验题
10．某同学设计了如图所示的装置，利用米尺、秒表、轻绳、轻滑轮、轨道、滑块、托盘和砝码等器材来测定滑块和轨道间的动摩擦因数μ，滑块和托盘上分别放有若干
砝码，滑块质量为M，滑块上砝码总质量为m′，托盘和盘中砝码的总质量为m．实验中，滑块在水平轨道上从A 到B 做初速度为零的匀加速直线运动，重力加速度g 取10 m/s2
(1)为测量滑块的加速度a，需测出它在A、B 间运动的_________和________，计算a 的运动学公式是____．
(2)根据牛顿运动定律得到a 与m 的关系为：_________
他想通过多次改变m，测出相应的a 值，并利用上式来计算μ．若要求a 是m 的一次函数，必须使上式中的_____保持不变，实验中应将从托盘中取出的砝码置于
_________
11．某研究性学习小组从一个数码设备中拆下了一个旧电池，已知该电池的电动势约为12V内阻约为2Ω，该小组的同学为了测定电池的电动势和内阻，从实验室借来了如下实验器材：
A．电压表(量程为0～3V，内阻为2kΩ) B．电流表(量程为0～3A，内阻约为0.1Ω) C．定值电阻4kΩ D．定值电阻8kΩ E.定值电阻1Ω F.定值电阻3Ω
G.滑动变阻器0～20Ω H.滑动变阻器0～2kΩ I.开关一个，导线若干
(1)该小组的同学设计了如图甲所示的实验电路，电阻R1应选____________，电阻R2应选__________，滑动变阻器应选__________。

(选填相应器材前面的字母)
(2)开关闭合以前，应将滑动变阻器的滑片调至__________(填“最左端”或“最右端”)，闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，可得到多组电压表和电流表的读数U和I，利用得到的实验数据作出U－I图像如图乙所示，根据图像可知该电池的电动势E＝__________ V，内阻r＝__________Ω。

(计算结果保留三位有效数字)
四、解答题
12．如图所示，直角坐标系xOy的第一象限内存在竖直向上的匀强电场，第四象限内有一半径为R的圆形有界匀强磁场，磁场边界与x轴相切于A(L，0)点，磁场方向垂直于
纸面向里，现有一质量为m ，电荷量为q 的带负电的粒子，从y 轴上的P (0，2
L )点以速度v 0平行于x 轴射入电场中，粒子恰好从A 点进入磁场，然后从C 点离开磁场(C 点图中未标出)，若匀强磁场的磁感应强度02mv B qR
，不考虑粒子的重力，求C 点的位置坐标。

13．如图所示，木板B 静止于光滑水平地面上，在其左端放一可视为质点的木块A ，已知木块A 的质量M A ＝2kg ，木板B 的质量M B ＝6kg ，长L ＝4m 。

某时刻，一块橡皮泥C 以速度v 0＝12m/s 射向木块A ，并与A 粘在一起，在A 和C 一起滑动的同时，立即给B 施加一个水平向右的拉力F ，已知橡皮泥C 的质量m c ＝1kg ，A 与B 的动摩擦因数µ＝0.1，重力加速度g ＝10m/s 2。

求：
(1)若F ＝15N ，A 相对B 向右滑行的最大距离；
(2)要使A 从B 上滑落，拉力F 大小应满足的条件。

14．如图所示，细玻璃管中的水银柱将两部分理想气体封闭在大小不同的两个玻璃泡中，大玻璃泡的体积是小玻璃泡的4倍，当外界温度为T 0时，右侧水银面比左侧水银面高h ，现改变外界温度，使系统与外界热平衡后，右侧水银面比左侧高3
h ，则外界温度应升高还是降低？升高或降低的温度△T 是多少？(不考虑细玻璃管中气体的体积)
15．如图，某种透明材料做成的三棱镜ABC ，其截面为等腰直角三角形，已知BC 的边长为a ，现用一束宽度为a 的单色平行光束，以垂直于BC 面的方向正好入射到该三棱镜的AB 、AC 面上，结果所有从AB 、AC 面入射的光线进入后全部直接到达BC 面。

某
同学用遮光板挡住AC，发现光从BD间射出(D未在BC边标出)，已知该材料对此平行
光束的折射率n
①求：单色平行光束到达BC边的范围BD的长度；
②拿掉遮光板这些直接到达BC面的光线从BC面折射而出后，如果照射到一块平行于BC的屏上形成光斑，则当屏到BC面的距离d满足什么条件时，此光斑分不成两部分？(结果可以保留根式)可能用到的三角函数公式：sin(α＋β)＝sinαcosβ＋cosαsinβ；sin(α－β)＝sinαcosβ－cosαsinβ；cos(α＋β)＝cosαcosβ－sinαsinβ
cos(α－β)＝cosαcosβ＋sinαsinβ）
五、填空题
16．要产生干涉必须满足一定条件，两列光的频率__________，振动方向___________，具有恒定的________。

激光散斑测速应用了光的干涉原理，二次曝光照相获得的散斑对相当于双缝干涉实验中的双缝，待测物体运动速度与二次曝光时间间隔的乘积等于双缝间距，已知二次曝光时间间隔为△t，双缝到屏的距离为L，相邻两条纹间距为△x，激光波长为λ，则运动物体的速度表达式为_____。

参考答案
1．C
【详解】
A ．能量量子化的观点是普朗克首先提出的，选项A 错误；
B ．在光电效应现象中，根据光电效应方程=km E hv W U e =-遏制逸出功，可知遏止电压与入射光的频率是线性关系，但不是成正比，选项B 错误；
C ．一个处于n ＝4激发态的氢原子向基态跃迁时，最多能辐射出3种频率的光子，分别对应于4→3，3→2，2→1，选项C 正确；
D ．α射线、β射线不是电磁波，只有γ射线是波长极短的电磁波，选项D 错误； 故选C 。

2．C
【详解】
第一种方式：只释放A 而B 按着不动，设绳子拉力为T 1，C 的加速度为a ，对A 根据牛顿第二定律可得
T 1=m A a A
对C 根据牛顿第二定律可得：
m C g -2T 1=m C a
根据题意可得
a A =2a
联立解得：
23
A a g = 第二种方式：只释放
B 而A 按着不动，设绳子拉力为T 2，对B 根据牛顿第二定律可得
T 2=m B a B
而
T =40N=2T 2
联立解得：
a B =12
g 在以上两种释放方式中获得的加速度之比为a A ：a B =4：3，故C 正确、ABD 错误。

故选C 。

3．B
【详解】
ABC．在环由静止释放后沿杆向下运动的过程中，受向下的重力、斜向上的电场力和竖直向上的库仑力，因电场力和库仑力对环都做负功，可知环的机械能减小；而环的动能、重力势能和电势能之和守恒，则因电势能变大，则重力势能与动能之和减小；因重力势能减小，则电势能与动能之和增加；选项AC错误，B正确；
D．环下滑过程中一定存在一个重力、电场力、库仑力以及杆的弹力的四力平衡位置，在此位置时环的速度最大，动能最大，则环下滑时动能先增加后减小，选项D错误；
故选B。

4．D
【详解】
A．由图可知，负电荷弯曲的方向向右，则受到的电场力得方向向右，由于负电荷受到的电场力得方向与电场强度的方向相反，所以电场强度的方向向左，等势线a电势最低。

故A 错误；
B．带电粒子从P点射出后经过等势线b时，电场力做正功，则粒子的动能增加，则其速率大于v0，选项B错误；
C．让粒子在P点由静止释放，粒子受到的电场力得方向始终向右，所以将一直向右做加速运动。

故C错误；
D．电场线的疏密代表电场的强弱，让粒子在P点由静止释放，粒子将沿虚线向右做加速运动，因电场线先密后疏，可知电场力先增后减，即加速度先增大后减小。

故D正确。

故选D。

5．D
【详解】
A．当匀速运动时，由
22
B L v
F
R
可知，三种情况下F、B、L相同，但是R不同，则速度v
不同，ef电阻较大，则速度较大，选项A错误；
B．因速度v不同，则由E=BLv可知，三根导线产生的感应电动势不相同，选项B错误；C．匀速运动时，三根导线的热功率等于外力F的功率，即P=Fv，因v不同，则热功率不相同，选项C错误；
D．撤去F后由动量定理：
BIL t mv
∆=
而
∆=
I t q
则
mv
=
q
BL
因ef的速度v和质量m都比较大，则从撤去外力到三根导线停止运动，通过导线ef的电荷量q最大，选项D正确；
故选D。

6．ACD
【详解】
A．因x-t图像的斜率等于速度，则由图像可知，t1时刻的斜率大于t2时刻的斜率，则v1＞v2，选项A正确；
B．t4时刻的斜率大于t1时刻的斜率，则v1<v4，选项B错误；
C．t3时刻的斜率大于t2时刻的斜率，则v2<v3，选项C正确；
D．图像上t4时刻的斜率最大，则v4最大，选项D正确；
故选ACD。

7．BC
【详解】
AB．铅笔缓慢移动，则橡皮块处于平衡状态，则细绳的拉力等于橡皮块的重力不变，铅笔受到的细绳的作用力等于两边细绳拉力的矢量和，由于两边拉力不变，两力所成的角度也不变，可知合力不变，即铅笔受到细线的作用力保持不变，选项A错误，B正确；
CD．由几何关系可知橡皮块的位移
===
2sin603
x s s
选项C 正确，D 错误；
故选BC 。

8．ABD
【详解】
A ．向上移动滑动触头P ，则R 变大，则次级电流减小，初级电流减小，R 0的电压减小，由于U 2=U 1-U R0，而U 1不变，则初级电压变大，次级电压也变大，即U 3变大，则U 3与U 1的比值变大，选项A 正确；
B ．U 3与U 2的比值等于变压器的次级与初级线圈的匝数比，则向下移动滑动触头P ，U 3与U 2的比值不变，选项B 正确；
C ．移动滑动触头P ，当U 3减小时，则U 2也减小，由于U 2=U 1-U R0，而U 1不变，则U R0变大，则此时R 0消耗的功率变大，选项C 错误；
D ．根据理想变压器的规律可知，输出功率等于输入功率，即电阻R 消耗的功率等于原线圈的输入功率，分析原线圈电路可知，电阻R 0与原线圈串联，电流相等，功率P=UI ，则电阻R 0与滑动变阻器R 消耗的功率之比等于R 0两端电压与原线圈电压之比，电压表V 1、V 2的示
数为U 1、U 2，则电阻R 0与滑动变阻器R 消耗的功率之比为
12122 -1=U U U U U -，选项D 正确； 故选ABD 。

9．BCE
【详解】
A ．由于单晶体在不同方向上物质微粒的排列情况不同，即为各向异性，则为单晶体具有各向异性，但并不是所有物理性质都是各向异性的，选项A 正确，不符合题意；
B ．液体的表面张力使液体表面具有收缩的趋势，选项B 错误，符合题意；
C ．气体的压强是由于大量的气体分子频繁的对器壁碰撞产生的，并不是由于气体分子间相互排斥而产生的，选项C 错误，符合题意；
D ．分子间同时存在引力和斥力，且这两种力同时增大，同时减小，选项D 正确，不符合题意；
E ．热量能自发地从温度高的物体向温度低的物体进行传递，选项E 错误，符合题意； 故选BCE.
10．位移； 时间； 22x a t =； ()1g a m g M m m μμ+=-++' (m'+m)
【详解】
（1）滑块在水平轨道上从A 到B 做初速为零的匀加速直线运动，根据x=12at 2
得a=22x t
，所以需要测量的是位移s 和时间t ．
（2）对整体进行研究，根据牛顿第二定律得：
()()1mg M m g g
a m g M m m M m m μμμ-+'+=
=
-++'
++'
若要求a 是m 的一次函数必须使
()1g
M m m μ+++'
不变，即使m+m′不变，在增大m 时等量减小
m′，所以实验中应将从托盘中取出的砝码置于滑块上． 【点睛】
本题根据先根据牛顿第二定律并结合隔离法求解出加速度的表达式，然后再进行分析讨论，不难．
11．D F G 最右端 12.5 1.69 【详解】
（1）[1][2][3]．电压表量程为0～3V ，内阻为2kΩ，则要要使此电压表的量程扩大到12V 左右，则需串联一个 8kΩ的电阻，故定值电阻选择D ；电源内阻为2Ω左右，R 2做为保护电阻，则应该选择与内阻阻值相当的F 即可；滑动变阻器选择与内阻阻值差不多的G 即可； （2）[4]．开关闭合以前，应将滑动变阻器的滑片调至阻值最大的最右端； （3）[5][6]．根据图像可知外电路电流为0时电压表读数为2.5V ，则此时路段电压为5×2.5V=12.5V ，即电源电动势为E =12.5V ，内阻
2(2.51)5
1.691.6
r R -⨯=
-=Ω
12．(),L R R -- 【详解】
带电粒子在电场中做类平抛运动，假设粒子在竖直方向的加速度为a ，运动时间为1t ， 则沿y 轴方向：
2
1122L at =① 1y v at =②
沿x 轴方向：
01L v t =③
设带电粒子进入磁场时速度与x 轴成α角
tan y v v α=
④
由①②③④得：
45α=⑤
因此，带电料子进入磁场时的速度
00
cos 45v v =
=⑥
设带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为r
由
2
v qvB m r
=⑦
得：
2
mv r R qB =
=⑧ 做出带电粒子的运动轨迹，如图所示
由几何关系可知：
2AC r =⑨
C 点的横坐标
2cos45x L r L R =-︒=-⑩
C 点的纵坐标
2sin 45y r R =-︒=-⑪
因此C 点的坐标为(),L R R --⑫ 13．(1) 2 m (2)见解析 【详解】
（1）A 与C 碰撞，由动量守恒定律
()01c c A m v m m v =+
14m/s v =
A 滑上木板
B 后做匀减速运动，有
()()A C A C A m m g m m a μ+=+
21m/s A a =
()A C B B F m m g m a μ++=，
23m/s B a =
两者速度相同时，有
1A B v a t a t -=
得：
1s t =
A 滑行距离
211
3.5m 2
A A s v t a t =-=
B 滑行距离
2
1 1.5m 2
B B S a t =
= 最大距离：
2m A B S S S ∆=-=
（2）A 到B 右端滑落的临界条件是A 到达B 的右端时，,A B 具有共同的速度2v 则
222
122
22A B
v v v L a a -=+ 又
122
A B v v v a a -= 21m/s B a =
再代入
()A C B B F m m g m a μ++=
得
3N F =
即A 从B 的右端滑落
3N F <
若在A 到达B 的右端之前，就与B 具有相同的速度，之后A 相对B 向左滑动，最后从B 的左端滑落，即有：
()A C B F m m m a >++
()()A C A C m m g m m a μ+=+
9N F >
14．降低02
3
T 【详解】
设外界温度为0T 时，左侧气体的压强为1P ，右侧气体的压强为2P ， 则
12P P h =+（或12P
P gh ρ=+）① 两个玻璃泡中的气体均发生等容变化，由查理定律得：
11
01P P T T '=
② 2201
P P T T '
=
③ 12
3h P P ''=+ （或12
3
hg P P ρ''=+）④ 由①②③④得：
13
T T =
⑤ 故外界温度应降低，降低的温度
0102
3
T T T T ∆=-=⑥
15②)
14
a 【详解】
光路如下图所示：
①由题意可知，遮光板挡住AC ，单色平行光束经AB 面折射后射到BC 之间的BD 这些光线在三棱镜中是平行的，设光线进入AB 面时的入射角为α和折射角为β，由几何关系可得，
45α=
折射率sin sin n α
β
=
1sin 2
β=
30β=
()1tan 452a
BD β=+︒-⎡⎤⎣
⎦ ()()sin 453012cos 4530a BD ⎡⎤︒-︒=
+⎢⎥︒-︒⎣⎦
BD a =
②如图1O 为BC 的中点，从BC 射出的光线与1AO 的延长线交于2O ，根据对称性光斑分不成两部分，由几何光线有
()tan tan 90222tan a a a
d ϕθθ
=
=︒-=
sin sin n θ
γ
=
15γ=︒
sin θ=︒
sin15︒=
d =
)1
4
a
16．相同 相同 相位差 L v x t
λ
=∆∆ 【详解】
[1][2][3]．要产生干涉必须满足一定条件，两列光的频率相同，振动方向相同，具有恒定的相位差。

[4]．根据条纹间距表达式
L x d
λ∆=
可得双缝间距
L d x
λ=
∆ 由于待测物体运动速度与二次曝光时间间隔的乘积等于双缝间距，即：
v t d ∆=
可得
d L v t x t
λ
=
=
∆∆∆。