浙江省诸暨市2021届高三上学期12月诊断性考试物理试题 Word版含答案 16页

诸暨市 2020 年 12 月高三诊断性考试试题 物理 本卷计算中，重力加速度 g 取 210m/s 。 一、选择题Ⅰ（本题共 13 小题，每小题 3 分，共 39 分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目 要求的，不选、多选、错选均不得分） 1．下列物理量中属于国际单位制规定的基本量是 A．力 B．能量 C．电流 D．磁感应强度 2．杭绍台高速公路全长 163 km，全线限速 100km/h，2020 年 6 月 28 日上午 9 时，绍兴段先行开通试运营， 从绍兴南入口驱车至新昌西出口约 50min。下列说法正确的是 A．全长“163 km”是指位移 B．限速“100km/h”是指平均速度 C．上午“9 时”是指时间间隔 D．计算“50min”时间时汽车可看成质点 3．下列说法正确的是 A．电容器外壳上标的工作电压比击穿电压要低 B．英国科学家泊松在实验中观察到了著名的“泊松亮斑” C．法拉第通过严密的数学推理最早给出法拉第电磁感应定律 D．在 LC 振荡电路中，仅增大电容器的极板距离会使振荡电路的固有频率减小 4．同一单色光以不同的入射角射向介质 a 和介质 b 的界面，入射光、反射光和折射光的三种情形如图所示， 则下列说法正确的是 A．光源处在介质 a 中 B．光在介质 b 中的波长更长 C．光在介质 a 中的能量更大 D．光在介质 b 中的传播速度更小 5．山体滑坡是由于重力作用，山坡的“表层土”在“下层土”上面滑动。某山坡的倾角为 40，假如连日 降雨会使“表层土”和“下层土”间的动摩擦因数减小到 3 / 3。为了避免山体滑坡的发生，山坡的倾 角至少应减小 A．5 B．10 C． 20 D．35 6．如图所示的频闪照片记录垒球比赛中球的位置，已知出手点离地高度为 0.9m ，频闪的时间间隔为 0.25s ， 不计空气阻力，下列说法正确的是 A．垒球运动过程中速度越来越大 B．垒球的最高点离地面高度为 3m C．垒球在最高点速度大小为9.6m/s D．从出手点到最高点所用时间为 0.5s 7．如图所示，将航天器从地球发送到火星是利用霍曼转移轨道。若地球和火星的轨道都是圆形，则霍曼轨 道就是一个近日点和远日点都与这两个行星轨道相切的椭圆轨道。当航天器到达地球轨道的 P 点时，短 暂点火后航天器进入霍曼轨道，当航天器运动到火星轨道的 Q 点时，再次短暂点火后航天器进入火星轨 道。下列说法正确的是 A．航天器在 P 点和 Q 点短暂点火都是加速过程 B．航天器在火星轨道上运行一周的时间小于一年 C．航天器从 P 点运动到 Q 点的过程中加速度始终为零 D．航天器在地球轨道上的线速度小于在火星轨道上的线速度 8．在光电效应实验中，两种不同波长的紫外光 a 和 b 以不同的强度分别照射同一块金属表面，两者都有光 电子逸出。已知 a 光的波长和强度为： 200nma  、 2200W/maI  ；b 光的波长和强度为： 300nmb  、 2100W/mbI  。下列说法正确的是 A．a 光照射时金属的逸出功比 b 光照射时大 B．a 光照射时需要的遏止电压比 b 光照射时小 C．a 光照射时产生的光电流与 b 光照射时相同 D．a 光照射时光电子的最大初动能比 b 光照射时大 9．如图所示，在升降机上用相同的轻绳悬挂三个小球，球 1、球 2、球 3 的质量分别为1.5kg 、1.8kg 、2.0kg 。 已知轻绳能承受的最大拉力为 20N，若升降机向上的加速度大小满足 2 21 m/s 2 m/sa  ，则下列说法 正确的是 A．三根绳可能都会断 B．悬挂球 1 的绳可能会断 C．悬挂球 2 的绳可能不会断 D．悬挂球 3 的绳可能不会断 10．高速离心机用于快速沉淀或分离物质。如图所示，试管固定在高速离心机上，当离心机的转速为 n 时， 在水平试管中质量为 m 的某固体颗粒到转轴的距离为 r。已知试管中充满液体，颗粒与试管内壁不接触。 下列说法正确的是 A．颗粒运动的角速度为 2 / n B．颗粒运动所需的向心力大小为 22 mrn C．若适当增加离心机的转速，则颗粒将向转轴方向移动 D．若适当减小离心机的转速，则液体对颗粒的作用力将减小 11．一台电动机带动水泵，每小时将 72t 水竖直提升 6m。已知电动机的绕线电阻为 7 ，工作电压为 220V， 工作电流为 10A。下列说法正确的是 A．水泵的输出功率为 1500W B．电动机的输出功率为 1200W C．水泵的效率为 80% D．电动机每小时产生的焦耳热为 700J 12．如图所示，N 个电荷量均为 q 的粒子均匀分布在圆心为 O、半径为 l 的水平圆环上，在 O 点正上方相距 为 l 的 P 处，由静止释放质量为 m、带电量为 Q 的墨滴，发现墨滴会向上运动。已知静电力常量为 k， 重力加速度为 g，下列说法正确的是 A．分布在圆环上的粒子带正电 B．墨滴在 P 点受到的静电力大小为 2 kQq l C．墨滴刚释放时的加速度大小为 2 2 4 NkQq gml  D．如果将 P 点下移，则墨滴释放后一定会向上运动 13．如图所示为军事爱好者的网络模拟军事演习。在高为 200 m、倾角为30 的斜坡顶端放置一门火炮，坦 克在水平地面和斜坡上行驶的速度均为 20 m/s，当坦克行驶到距斜坡底端 80m 处时，火炮立即水平发 射质量为 2kg 的炮弹，不计空气阻力，下列说法正确的是 A．炮弹可以在坦克到达斜坡底端前将其击中 B．炮弹以 20 3m/s 速度发射刚好能击中坦克 C．炮弹在击中坦克前一瞬间的动能为 6300J D．若坦克速度增大到某一值，则炮弹可能无法将其击中 二、选择题Ⅱ（本题共 3 小题，每小题 2 分，共 6 分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目 要求的，全部选对的得 2 分。选对但不全的得 1 分，有选错的得 0 分） 14．下列说法正确的是 A．玻尔理论能很好解释甚至预言氢原子的其他谱线系 B．雨后彩虹是由于太阳光在水滴前后表面的反射光发生干涉形成的 C．原子核中的核子依靠彼此间强大的核力而紧紧地束缚在原子核内 D．用示踪原子代替非放射性的同位素制成各种化合物，化学性质会发生变化 15．将材料相同但粗细不同的绳 1 和绳 2 连接在一起，上下持续抖动绳 1 的一端，形成一列向右传播的简 谐波， 0t  时刻的波形图如图所示。已知图中相邻竖直平行线之间的距离相等，波在绳 1 中的周期为 T．下列说法正确的是 A．波在绳 2 中的周期也为 T B．波在绳 1 中的传播速度与绳 2 中的传播速度相同 C．再经过 2T 时间，绳 2 中的质点 a 刚开始向下运动 D．再经过3.5T 时间后，质点 b 的运动情况与质点 a 的运动情况完全相同 16．如图所示，螺线管的正上方用细线悬挂一圆形金属环。已知金属环电阻为 2 ，通过环的磁通量与螺线 管的电流成正比，当螺线管中电流为 1A 时，通过金属环的磁通量为 1Wb。现使螺线管中的电流以 2A/s 的均匀增大，下列说法正确的是 A．细线的张力始终保持不变 B．金属环中的产生的感应电动势为 1V C．金属环在 10s 内产生的焦耳热为 20J D．若电流从 a 端流入，其他条件不变，则细线张力不断减小 三、非选择题部分（本题共 7 小题，共 55 分） 17．（7 分）某同学在做“探究加速度与力、质量的关系”实验。 （1）下列实验仪器的放置和安装，你认为明显存在问题的是___________。（多选） （2）该同学把九组实验测的数据都记录在同一表中，并求出加速度。请找出表中用来“探究加速度与 力的关系”的五组实验数据：____________（填组号）。 组号 F/N m/kg  2/a m s ① 0.29 0.86 0.34 ② 0.14 0.36 0.39 ③ 0.29 0.61 0.48 ④ 0.19 0.36 0.53 ⑤ 0.24 0.36 ⑥ 0.29 0.41 0.71 ⑦ 0.29 0.36 0.81 ⑧ 0.29 0.31 0.93 ⑨ 0.34 0.36 0.94 （3）第⑤组在实验中得到的纸带如下图所示，相邻两个计数点间还有四个点未画出，打点计时器的工 作频率为 50Hz。请根据纸带求出小车的加速度大小为_______ 2m/s （结果保留两位有效数字）； 另一位同学提出：实验中小车的加速度也可直接用这组数据中的力 F 除以质量 m 得到。你认为该 同学的想法________（填“正确”或“错误”）。 18．（7 分）小明自己动手制作了一个水果电池，想测出它的电动势和内阻。他依据教材上如图 1 所示的电 路图，从实验室找来了图 2 中的器材：一只多用电表（用以测量电流）、一只电阻箱（0~9999.9 ）、 一只开关和若干导线。 （1）在仪器连线时，水果电池的铜极应与多用电表的________（填“红”或“黑”）表笔相连。 （2）小明正确连接导线，将多用电表的选择开关打到 1mA 挡，经正确操作后得到了多组电阻箱示数 R 和多用电表示数 I，其中某次测量时多用电表的指针位置如图 3 所示，其示数为_______mA。最 后小明利用所测数据作出如图 4 所示的图线，由图线可以求得该水果电池的电动势为_______V， 内阻为_______  。（计算结果保留三位有效数字） （3）由于多用电表本身的内阻使测量存在一定的误差，则在上述（2）问中水果电池内阻的测量值 _________（填“等于”、“大于”或“小于”）真实值。 19．（9 分）如图所示为质量 200kgm  的月球探测器，在执行探测任务时悬停的高度 1 35mh  。探测器完 成任务后关闭发动机自由下落，当速度达到 8m/sv  时立即启动发动机提供升力，探测器向下匀减速 运动，当速度减小到零时，探测器离月球表面的高度 2 5mh  ，此时再次关闭发动机，探测器最终安全 达到月球表面。已知月球表面的重力加速度 g 取 21.6m/s 。 （1）求探测器到达月球表面时速度的大小； （2）求探测器减速过程中发动机提供升力的大小； （3）求探测器整个下落过程所用的总时间。 20．（12 分）如图甲所示，游乐公园的回环过山车为避免游客因向心加速度过大而难以忍受，竖直面的回环 被设计成“雨滴”形而不是圆形。图乙为某兴趣小组设计的回环过山车轨道模型，倾角 53   的倾斜 轨道 AB 与地面水平轨道 BC 在 B 处平滑连接，“雨滴”形曲线轨道 CDE 左右对称，D 为最高点。对于 一般曲线上的某点，若存在一个最接近该点附近曲线的圆，则这个圆叫做曲率圆，它的半径叫做该点 的曲率半径。图乙中圆 1 和圆 2 分别为 C、D 两点的曲率圆，半径分别为 1 0.8mR  、 2 0.2mR  。现 将质量 0.5kgm  的小滑块（可视为质点）从轨道 AB 上某点由静止释放，滑块在轨道 CDE 内侧运动 时的向心加速度恰好始终恒为 2ga  。已知曲线轨道 CDE 光滑，其余直轨道与滑块之间的动摩擦因数 均为 0.2  ，BC 段的长度 0.25mL  ，重力加速度 g 取 210m/s ，sin53 0.8  ， cos53 0.6  。 （1）求滑块在 D 点时对轨道的压力； （2）求曲线轨道 CDE 上高度 0.5mh  的 P 点的曲率半径； （3）要使滑块能顺利通过轨道 CDE，运动时的向心加速度不超过 3g。求滑块在轨道 AB 上释放点高度 H 的范围。 21．（10 分）小张同学设计了一款自动洒水装置，其简化原理图如图所示。平行导轨 1 2PP 和 3 4P P 固定在同 一水平面内，间距 0.5md  ，右端连接的电阻 1.5R   ，边界 MN 的左侧导轨光滑，且处在竖直向 下、磁感应强度 2B T 的匀强磁场中，右侧导轨粗糙且足够长。在导轨上面搁置质量不计的洒水盒， 盒内装有质量 2.25kgm  的水，洒水盒的底部固定一长度为 0.5md  、电阻 0.5r   、质量 0 0.75kgm  的金属杆 ab，杆 ab 与边界 MN 的相距 0 1mx  ，以杆 ab 的位置为坐标原点 O，沿导轨 方向建立 x 轴坐标。现在打开洒水盒开始洒水，同时施加水平向右的拉力 F，使洒水盒沿导轨开始做加 速 度 20.5m/sa  的 匀 加 速 运 动 。 已 知 盒 中 流 出 水 的 质 量 m 与 位 置 x 的 关 系 式 为 ： m k x  1 21 kg / mk     ，当盒中的水洒完或者杆 ab 经过边界 MN 时，则立即撤去拉力 F．整个过 程杆 ab 与导轨始终接触良好，忽略盒的宽度，杆和盒与右侧导轨之间的动摩擦因数 0.4  ，重力加 速度 g 取 210m/s 。 （1）求洒水盒停止运动时，金属杆 ab 的位置坐标； （2）求金属杆 ab 在 1 0.36mx  处时拉力 F 的大小； （3）若洒水盒中初始装水的质量为 0.8kgm  ，求停止运动时金属杆 ab 的位置坐标。 22．（10 分）如图所示，水平 x 轴的坐标原点为 O，在 x 轴上方存在垂直纸面向里的匀强磁场，在 x 轴下方 的 MNQP 区域内存在沿半径向外的径向电场，边界 MN 和 PQ 分别是半径为 0r 和 04r 的四分之一圆弧， 圆心均为 O，电场中距离 O 点 r 处的场强大小为 2 aE r  （其中 a 为常数）。在 MP 之间垂直电场线方 向持续射入质量为 m、电荷量为 q 的带电粒子，单位时间内、单位长度射入的粒子数 n 与入射点到 O 点的距离 r 之间满足关系式： 3n r 。已知磁感应强度大小为 3 04 maB qr  ，每个粒子进入电场后均 以 O 为圆心做匀速圆周运动，不计粒子的重力和粒子间的相互作用。 （1）判断带电粒子是带正电还是负电？分析 MP 之间的粒子到 O 点的距离 r 越大，它的速度是越大还 是越小？ （2）假设磁场区域为一边与 x 轴重合的矩形区域，所有进入磁场的粒子均能完成半个圆周，求该矩形 区域的最小面积； （3）现在 x 轴上固定长度为 03r 的收集板，其左端点恰好位于 O 点，粒子打到收集板后立即被吸收， 求该收集板受到粒子冲击力的大小。 诸暨市 2020 年 12 月高三诊断性考试 物理参考答案 一、选择题Ⅰ（本题共 13 小题，每小题 3 分，共 39 分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目 要求的，不选、多选、错选均不得分） 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 答案 C D A D B C A D C D C C C 二、选择题Ⅱ（本题共 3 小题，每小题 2 分，共 6 分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目 要求的，全部选对的得 2 分，选对但不全的得 1 分，有选错的得 0 分） 题号 14 15 16 答案 AC AC CD 三、非选择题部分（本题共 7 小题，共 55 分） 第 17 题参考答案：（共 7 分） （1）ACDE（2 分，少选得 1 分） （2）②④⑤⑦⑨（1 分） （3） 0.64 （2 分） 错误（2 分） 第 18 题参考答案：（共 7 分） （1）红（1 分） （2） 0.54 （2 分） 0.667 （2 分） 500（1 分） （3）大于（1 分） 第 19 题参考答案：（共 9 分） （1）设探测器到达月球表面的速度为 1v ，由运动学公式： 2 1 22v gh （1 分） 得： 1 4m / sv  （4 分） （2）设探测器向下加速的位移为 1x ，向下减速的位移为 2x ，加速度为 a，升力为 F，则 2 1 2 vx g  （1 分） 得： 1 20mx  2 1 2 1 10mx h h x    2 22 va x  （1 分） 得： 23.2m / sa  F mg ma  （1 分） 得： 960NF  （1 分） （3）设探测器向下加速时间为 1t ，向下减速时间为 2t ，再次加速时间为 3t ，总时间 t，则 1 vt g  （1 分） 得： 1 5st  2 vt a  得： 2 2.5st  2 3 2ht g  （1 分） 得： 3 2.5st  1 2 3t t t t   得： 10st  （1 分） 第 20 题参考答案：（共 12 分） （1）设滑块在 D 点所受的压力为 F，根据向心力公式： F mg ma  （1 分） 解得： 5NF  （1 分） 由牛顿第三定律： 滑块对轨道压力大小为 5N，方向竖直向上。（1 分） （2）滑块在轨道 CDE 中，根据向心加速度公式： 2va R  （1 分） 则滑块在 C．D 两点的速度分别为： 1 4m/sv  （1 分） 2 2m/sv  设 P 点的曲率半径为 R，速度为 v，从 C 点到 P 点的过程中，由动能定理； 2 2 1 1 1 2 2mgh mv mv   （1 分） 2va R  则 P 点曲率半径： 0.3mR  （1 分） （3）设 C、D 两点高度差为 0h ，从 C 点到 D 点的过程中，由动能定理： 2 2 0 2 1 1 1 2 2mgh mv mv   解得： 0 0.6mh  （1 分） 设曲线轨道上高度为 h 某点的曲率半径为 R，由上题可知： 0.8R h  从该点到 D 点，根据动能定理有：   2 2 0 1 1 2 2Dmg h h mv mv    该点向心加速度： 2 2 0.62 20.8 Dv hv ga gR h      ①假设滑块在 D 点刚好没有脱离轨道，即向心加速度为 g，设在 D 点的速度为 Dv ，则 2 2 Dvmg m R  解得： 2m / sDv  故当 0 0.6mh  时， a g （仅在 D 点时取等号） 因此，滑块在轨道 CDE 上其他位置的加速都大于 g，不会脱离轨道。（以上分析可以不写） 设滑块最低释放点高度为 1H ，从释放到 D 点的过程中，由动能定理：   21 1 0 1cos 0sin 2 D Hmg H h mg mgL mv       （1 分） 解得： 1 15 m17H  （1 分） ②假设滑块在 D 点时的向心加速度为 3g，则有： 2 2 3 Dvg R  解得： 6m / sDv  根据 2 2 0.62 20.8 Dv hv ga gR h      可知： 当 0 0.6mh  时， 3a g （仅在 D 点时取等号） 因此滑块在轨道 CDE 上的向心加速度在 D 点最大，其他位置的都小于 3g。（1 分） 设滑块最高释放点高度为 B，从释放点到 D 点的过程中，由动能定理；   22 2 0 1cos 0sin 2 D Hmg H h mg mgL mv       解得： 2 19 m17H  （1 分） 综上可知： 15 19m m17 17H  第 21 题参考答案：（共 10 分） （1）当 ab 运动到 MN 时，设盒中流出水的质量为 1m ，则 1 0m k x 1 1kgm  设到达边界 MN 时的速度为 v，则 2 02v ax （1 分） 得： 1m / sv  设杆 ab 经过边界后在摩擦力作用下做减速运动的加速度大小为 1a ，则 1a g （1 分） 得： 2 1 4m / sa  设洒水盒停止运动时，金属杆 ab 的位置坐标为 x，则 2 0 12 vx xa   得： 1.125mx  （1 分） （2）设杆 ab 在 1 0.36mx  处时水的质量为 1m ，速度为 1v ，电动势为 1E ，电流为 1I ，则 1 1m m k x  （1 分） 得： 1 1.65kgm  2 1 12v ax 得： 1 0.6m / sv  1 1E Bdv （1 分） 得： 1 0.6VE  1 1 EI R r   得： 1 0.3AI  设杆 ab 在 1 0.36mx  处时拉力为 F，由牛顿第二定律：  1 0 1F BI d m m a   得： 1.5NF  （l 分） （3）设 0.8kgm  的水洒完时位移为 2x ，速度为 2v ，则 2m k x 得： 2 0.64mx  2 2 22v ax 得： 2 0.8m / sv  （1 分） 设边界时的速度为 3v ，水流完后（拉力撤去）到达边界的过程中，由动量定理 1 1 0 3 0 2BI d t m v m v    （1 分） 根据闭合电路欧姆定律有： 1 1 EI R r   根据法拉第电磁感应定律有： 1 1E Bdv 根据平均速度的定义有： 0 2 1 1 x xv t  得： 3 0.56m / sv  （1 分） 设停止运动时金属杆 ab 的位置坐标为 x，则： 2 3 0 12 vx xa   得： 1.0392mx  （或1.04m ）（1 分） 第 22 题参考答案：（共 10 分） （1）带电粒子带负电；（1 分） 因为每个粒子进入电场后均以 O 为圆心做匀速圆周运动，则 2 2 a vq mr r  qav mr  粒子到 O 点的距离 r 越大，它的速度越小（1 分） （2）粒子在电场中运动时，根据向心力公式有： 2 2 a vq mr r  （1 分） 粒子在磁场中运动时，根据向心力公式有： 2vBqv m R  （1 分） 设在 Q 点和 N 点射出的粒子在磁场中做圆周的半径分别为 QR 和 NR ，则 0QR r ， 02NR r （1 分） 考虑两个临界情况，轨迹如图所示 故矩形区域的最小面积：  0 04 2N NS R r r R   解得： 2 014S r （1 分） （3）距离 O 点为 r 处射入电场的粒子，在电场中根据向心力公式有； 2 2( ) a vq mr r  解得： qav mr  在磁场中根据向心力公式有： 2vBqv m R  解得： 3 04rR r  （1 分） 对于打到收集板左端（即 0x  ）的粒子，根据几何关系有： 2R r 解得： 3 1 016r r （1 分） 由（2）中可知，当粒子打到收集板右端（即 03x r ）时有： 2 0r r 在 1r 、 2r 之间取一小段 r ，则粒子数为 n r ，根据动量定理，打到收集板上的撞击 F n r mv    （1 分） 可得： F qamr r   两边求和（即对函数 ( )f r qamr 在 1r 到 2r 范围内求面积）可得： 3 2 0 256 1 2F r qam （1 分）