THUSSAT北京市清华大学中学生标准学术能力诊断性测试2019年11月测试物理试卷及答案

中学生标准学术能力诊断性测试物理试卷(一卷)
本试卷共110分，考试时间60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。

14.如右图所示，ABC 是半径为R ＝235
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/s 2，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
15.如右图所示，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600，斜面2与a 杆的夹角为300。

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
12µµ等于( ) A.32 B.33 C.12 D.13
16.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.2234c GR π
B.2243c GR π
C.34cR G π
D.43cR G
π 17.如图所示电路中，电源内阻及线圈L 1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
18.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(31H )。

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31
H v v α为( ) A.32 B.23 C.32 D.23
19.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
20.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
21.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530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，sin530＝0.8，cos530＝0.6，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
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。

22.（Ⅰ）(6分)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的直径，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.
1
F
t
- D.
2
1
F
t
-
(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”)
（Ⅱ）(9分)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r V ＝9k Ω；
电阻箱R ：阻值范围(0～99.9Ω)；
标准电阻R 1：阻值1k Ω；
标准电阻R 2：阻值3k Ω：
滑动变阻器R 3：阻值范围(0～10Ω)；
滑动变阻器R 4：阻值范围(0～200Ω)；
滑动变阻器R 5：阻值范围(0～2000Ω)；
学生电源E 1：电动势6V ，内阻不计；
学生电源E 2：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)图中相应的电路图，图中标明乙同学所选器材的代号。

24.(12分)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35A μ=和32
B μ=，重力加速度g ＝10m/s 2，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?
图4
25.(20分)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。

(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。

33.[物理——选修3－3](15分)
(1)(5分)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(填正确答案标号。

选对一个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。

每选错一个扣3分，最低得分为0分)
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
(2)(10分)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ρ＝8×102kg/m3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P01＝5.68×103Pa，
P02＝1.50×103Pa，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。

34.[物理——选修3－4](15分)
(1)(5分)下列说法中正确的是(填正确答案标号。

选对一个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。

每选错一个扣3分，最低得分为0分)
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)(10分)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。