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- 2021-06-02 发布
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2020年高考诊断性测试物理
一、单项选择题
1.下列有关原子、原子核的说法中正确的是( )
A. 天然放射现象说明原子核内部有电子
B. 卢瑟福用α粒子散射实验证明了原子核内存在中子
C. 结合能越大,原子核中的核子结合得越牢固,原子核越稳定
D. 在所有核反应中,都遵从“质量数守恒,电荷数守恒”的规律
【答案】D
【解析】
【详解】A. 天然放射现象说明原子核内部有复杂结构,但没有说原子核内有电子,故A错误;
B. 卢瑟福用α粒子散射实验证明了原子的核式结构,没有证明了原子核内存在中子,故B错误;
C.比结合能越大,原子核中的核子结合得越牢固,原子核越稳定,结合能越大,不能说明原子核中的核子结合得越牢固,原子核越稳定。故C错误;
D. 在所有核反应中,都遵从“质量数守恒,电荷数守恒”的规律,故D正确;
故选D。
2.在一平直的水平路面上有甲、乙两辆汽车同向行驶。某时刻乙车在甲车前方15m处,从该时刻开始计时,0~4s内甲、乙两车做匀变速直线运动的速度与时间的关系图像如图所示。下列说法中正确的是( )
A. t=2s时刻,甲车刚好追上乙车 B. t=4s时刻,甲车刚好追上乙车
C. 乙车的加速度大小大于甲车的加速度大小 D. 此过程中甲、乙两车之间的距离一直减小
【答案】A
【解析】
【详解】A.速度图像中面积表示位移,所以前2s内甲的位移
乙的位移
因为x甲-x乙=15m=x0,所以t=2s时刻,甲车刚好追上乙车,故A正确;
B.同理前4s内甲的位移
前4s内乙的位移
前4s内的甲、乙位移相同,但初时刻乙车在甲车前方15m处,所以t=4s时刻,甲、乙没有相遇,故B错误;
C.速度图像中斜率表示加速度,所以甲的加速度大小
乙的加速度大小
所以乙车的加速度大小小于甲车的加速度大小,故C错误;
D.因为t=2s时刻,甲车刚好追上乙车,所以前2s甲、乙距离减小,后2s甲、乙距离增大,故D错误。
故选A。
3.随着航天技术的发展,人类已经有能力到太空去探索未知天体。假设某宇宙飞船绕一行星表面附近做匀速圆周运动,已知运行周期为T,宇航员在离该行星表面附近h处自由释放一小球,测得其落到行星表面的时间为t,则这颗行星的半径为 ( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】由自由落体运动位移公式得:
①
某宇宙飞船绕一行星表面附近做匀速圆周运动,向心力由万有引力提供,有
②
行星表面附近,万有引力等于重力,有
③
由①②③式解得
A.与上述计算结果不相符,故A错误;
B.与上述计算结果相符,故B正确;
C.与上述计算结果不相符,故C错误;
D. 与上述计算结果不相符,故D错误。
故选B。
4.一定质量的理想气体,从状态a开始,经历ab、bc、ca三个过程回到原状态,其V-T图像如图所示,其中图线ab的反向延长线过坐标原点O,图线bc平行于T轴,图线ca平行于V轴,则 ( )
A. ab过程中气体压强不变,气体从外界吸热 B. bc过程中气体体积不变,气体不吸热也不放热
C. ca过程中气体温度不变,气体从外界吸热 D. 整个变化过程中气体的内能先减少后增加
【答案】A
【解析】
【详解】A.其V-T图像如图所示,其中图线ab的反向延长线过坐标原点O,所以ab过程中气体压强不变。体积变大,气体对外做功,温度升高,内能增加,根据热力学第一定律可知,气体从外界吸热,故A正确;
B.bc过程中气体体积不变,温度降低,体积不变,气体不对外界做功,外界也不对气体做功,温度降低内能减小,根据热力学第一定律可知,气体放热,故B错误;
C. ca过程中气体温度不变,内能不变,体积变小,外界对气体做功,根据热力学第一定律可知,气体放热,故C错误;
D.整个变化过程温度先升高,后降低,最后不变,所以气体的内能先增加,后减小,最后不变,故D错误。
故选A。
5.如图所示,在xOy平面内有一匀强电场,以坐标原点O为圆心圆,与x、y轴的交点分别为a、b、c、d,从坐标原点O向纸面内各个方向以等大的速率射出电子,可以到达圆周上任意一点,而到达b点的电子动能增加量最大。则 ( )
A. 电场线与x轴平行 B. a点电势大于c点电势
C. 在圆周上的各点中,b点电势最高 D. 电子从O点射出至运动到b点过程中,其电势能增加
【答案】C
【解析】
【详解】ABC.从坐标原点O向纸面内各个方向以等大的速率射出电子,可以到达圆周上任意一点,而到达b点的电子动能增加量最大。说明bO两点间电势差最大,电场线与y轴平行,沿y轴负方向,所以b点电势最高,a点电势等于c点电势,故C正确,AB错误;
D.电子带负电,从O点射出至运动到b点过程中,电势升高,其电势能减小,故D错误。
故选C。
6.
如图所示,甲、乙两物体用跨过光滑定滑轮的轻绳相连,其中甲物体静止在粗糙的水平面上,乙物体悬空静止,轻绳OM、ON与水平方向间的夹角分别为53°、37°。已知乙物体的质量为10kg,g取10m/s2,sin53°=0.8.则甲物体受到水平面的摩擦力的大小和方向为( )
A. 20N、沿水平面向左 B. 20N、沿水平面向右
C. 28N、沿水平面向左 D. 28N、沿水平面向右
【答案】B
【解析】
【详解】以乙为对象,根据平衡条件得,竖直方向上
FTMsin53°+FTNsin 37°-mg=0 ①
水平方向上
FTMcos53°-FTNcos37°=0 ②
由于甲也处于平衡状态,故在水平方向上
FTN +Ff-FTM=0 ③
由①②③式解得摩擦力大小:
Ff=20N
方向水平向右
A.20N、沿水平面向左与上述结论不符,故A错误;
B.20N、沿水平面向右与上述结论相符,故B正确;
C.28N、沿水平面向左与上述结论不符,故C错误;
D.28N、沿水平面向右与上述结论不符,故D错误
故选B。
7.如图所示,在等边三棱镜截面ABC内,有一束单色光从空气射向其边界上的E点,已知该单色光入射方向与三棱镜边界AB的夹角为θ=30º,该三棱镜对该单色光的折射率为,则下列说法中正确的是 ( )
A. 该单色光在AB边界发生全反射
B. 该单色光从空气进入棱镜,波长变长
C. 该单色光在三棱镜中的传播光线与底边BC平行
D. 该单色光在AC边界发生全反射
【答案】C
【解析】
【详解】A.在AB边界光由射入三棱镜,是由光疏介质射入到光密介质,不会发生全反射,故A错误;
B.光从空气进入棱镜,频率不变,波速变小,波长变小,故B错误;
C.由几何知识得:光线在AB面上入射角为 i=60°,棱镜的折射率为
故折射角为 r=30°,折射光线与AB面的夹角是60°,所以该单色光在三棱镜中的传播光线与底边BC平行,故C正确;
D.由几何关系可知,光线在AC边界的入射角等于AB面上的折射角,根据光路可逆性原理知,不可能发生全反射,故D错误。
故选C。
8.如图甲所示,有两个相邻的有界匀强磁场区域,磁感应强度的大小均为B,磁场方向相反,且与纸面垂直,两磁场边界均与x轴垂直且宽度均为L,在y轴方向足够宽。现有一高和底均为L的等腰三角形导线框,顶点a在y轴上,从图示x=0位置开始,在外力F的作用下向右沿x轴正方向匀速穿过磁场区域。在运动过程中,线框bc边始终与磁场的边界平行。线框中感应电动势E大小、线框所受安培力F安大小、感应电流i大小、外力F大小这四个量分别与线框顶点a移动的位移x的关系图像中正确的是 ( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】线框从开始进入到全部进入第一个磁场时,因切割的有效长度均匀减小,故由E=BLv可知,电动势也均匀减小;由闭合电路欧姆定律得,感应电流也均匀减小;匀速运动,外力F与安培力大小相等
外力F与安培力不是均匀减小,不是线性关系,故B正确,ACD错误。
故选B。
二、多项选择题
9.一列简谐横波沿x轴正方向传播,波刚传到x1=5m的质点P处时波形图如图所示,已知质点P连续两次位于波峰的时间间隔为0.2s,质点Q位于x2=6m处。若从此刻开始计时,则下列说法正确的是( )
A. 此列波的传播速度是10m/s
B. t=0.2s时质点Q第一次到达波谷位置
C. 质点Q刚开始振动的方向为沿y轴正方向
D. 当质点Q第一次到达波谷位置时,质点P通过的路程为15cm
【答案】BC
【解析】
【详解】A.由题意可知,P点相继出现两个波峰的时间间隔为0.2s,所以这列波的周期T=0.2s,从图象可知,其波长为4m,所以波速
故A错误;
B.质点Q第一次到达波谷位置,可以认为是的振动形式传到了质点Q,所以质点Q第一次到达波谷位置的时间
故B正确;
C.由图可知,简谐横波沿x轴正方向传播,由“上下坡法”可知质点P刚开始振动的方向为沿y轴正方向,介质中所有质点开始振动方向是相同的,所以质点Q刚开始振动的方向为沿y轴正方向,故C正确;
D.由B分析可知,当质点Q第一次到达波谷位置时,时间
所以质点P通过的路程
s=4A=20cm
故D错误。
故选BC。
10.如图所示的交流电路中,理想变压器原线圈输入电压为u=Umsin100πt(V),副线圈电路中R1、R2为定值电阻,P是滑动变阻器R的滑动触头,电压表V1、V2的示数分别为U1和U2;电流表A的示数为 I。下列说法中正确的是( )
A. 变压器原、副线圈的匝数之比为U1∶U2
B. 副线圈回路中电流方向每秒钟改变100次
C. 当P向上滑动的过程中,U2增大,I减小
D. 当P向下滑动的过程中,R1消耗的功率增大,R2消耗的功率减小
【答案】BD
【解析】
【详解】A.由题意可知,U1是原线圈两端的电压,U2不是副线圈两端的电压,比副线圈两端电压要小,所以变压器原、副线圈的匝数之比大于U1∶U2,故A错误;
B.原线圈输入电压为u=Umsin100πt(V),交流电的频率是50Hz,变压器不改变交流电的频率,所以副线圈回路中电流方向每秒钟改变100次,故B正确;
C.当P向上滑动的过程中,负载变大,根据电路动态分析中“串反并同”可知U2增大,I增大,故C错误;
D.当P向下滑动的过程中,根据电路动态分析中“串反并同”可知,R1消耗的功率增大,R2消耗的功率减小,故D正确。
故选BD。
11.如图所示,一长木板B放在粗糙的水平地面上,在B的左端放一物体A,现以恒定的外力F拉A,经一段时间物块A从长木板B的右端拉出,且在此过程中以地面为参考系, 长木板B也向右移动一段距离。则在此过程中( )
A. 外力F对A做的功等于A和B动能的增量
B. A对B摩擦力做的功与B对A摩擦力做的功绝对值相等
C. 外力F做的功等于A、B动能的增量与系统由于摩擦而产生的热量之和
D. A对B摩擦力做的功等于B动能的增量和B与地面之间摩擦产生的热量之和
【答案】CD
【解析】
【详解】AC.根据功能关系可知,外力F做的功等于A和B动能的增量与系统由于摩擦而产生的热量之和,故C正确,A错误;
B.A对B的摩擦力与B对A的摩擦力是一对作用力与反作用力,大小相等,方向相反,但是由于A在B上滑动,A、B对地的位移不等,故二者做功不相等,故B错误;
D.对B分析,由动能定理知
A对B摩擦力做的功
所以A对B摩擦力做的功等于B动能的增量和B与地面之间摩擦产生的热量之和,故D正确。
故选CD。
12.如图所示,在水平地面上有一圆弧形凹槽ABC,AC连线与地面相平,凹槽ABC是位于竖直平面内以O为圆心、半径为R的一段圆弧,B为圆弧最低点,而且AB段光滑,BC段粗糙。现有一质量为m的小球(可视为质点),从水平地面上P处以初速度v0斜向右上方飞出,v0与水平地面夹角为θ,不计空气阻力,该小球恰好能从A点沿圆弧的切线方向进入轨道,沿圆弧ABC继续运动后从C点以速率飞出。重力加速度为g,则下列说法中正确的是 ( )
A. 小球由P到A的过程中,离地面的最大高度为
B. 小球进入A点时重力的瞬时功率为
C. 小球在圆形轨道内由于摩擦产生的热量为
D. 小球经过圆形轨道最低点B处受到轨道的支持力大小为
【答案】BCD
【解析】
【详解】A.小球由P到A的过程中,做斜抛运动,离地面的最大高度为
故A错误;
B.根据对称性可知,小球到A点的竖直分速度
小球进入A点时重力的瞬时功率为
故B正确;
C.沿圆弧ABC过程中,由动能定理可知
小球在圆形轨道内由于摩擦产生的热量
故C正确;
D.沿圆弧AB过程中,由机械能守恒定律可知
在最低点,由向心力公式得
小球经过圆形轨道最低点B处受到轨道的支持力大小为
故D正确;
故选BCD。
三、非选择题
13.某物理兴趣小组利用如图所示装置进行“探究弹簧弹性势能与弹簧形变量关系”的实验。图中光滑水平平台距水平地面h=1.25m,平台上一轻质弹簧一端固定在挡板上,质量为m的小球与弹簧另一端接触并压缩弹簧,记录弹簧的压缩量 x后,由静止释放小球,小球从平台边缘水平飞出,落在地面上,用刻度尺测出小球水平飞行距离S;并用传感器(图中未画出)测量出小球从平台边缘飞出后在空中的飞行时间t。多做几次实验后,记录表如下表所示:
(1)由表中数据可知,在h一定时,小球水平位移 S=___x,与_______无关;
(2)由实验原理和表中数据可知,弹簧弹性势能EP与弹簧形变量x关系式为EP= ______(用m、h、x和重力加速度g表示);
1
2
3
4
5
x/m
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
S/m
0.51
0.99
1.50
1.98
2.50
t/ms
505.3
505.1
504.8
504.9
505.2
(3)某同学按物体平抛运动规律计算了小球在空中的飞行时间:,由表中数据可知,发现测量值t均偏大。经检查,实验操作及测量无误,且空气阻力可以忽略,造成以上偏差的原因是__________。
【答案】 (1). 50 (2). 小球从平台边缘飞出后在空中的飞行时间t(或“t”) (3). (4). 重力加速度g取值不准确,g取10m/s2偏大
【解析】
【详解】(1)[1][2].由表中数据可知,在h一定时,在误差允许范围内,可以看出运动时间大体不变,小球水平位移
S=50x ①
与小球从平台边缘飞出后在空中的飞行时间t无关;
(2)[3].由功能关系可知,弹簧弹性势能
②
小球做平抛运动的初速度
③
由①②③式得弹簧弹性势能
(3)[3].该同学按物体平抛运动规律计算了小球在空中的飞行时间时,把重力加速度的数值g=10m/s2。故计算值t偏小,测量值t均偏大。
14.某同学在进行“测定金属丝的电阻率”的实验:
(1)如图甲所示,该同学用螺旋测微器测量金属丝的直径D=______mm;
(2)该同学用如图乙所示电路图测量金属丝Rx的电阻,供选择的仪器如下:
①电流表A1(内阻为r);
②电流表 A2;
③滑动变阻器R1(0~1000Ω);
④滑动变阻器R2(0~20Ω);
⑤蓄电池(2 V);
⑥电键 S及导线若干。
(3)滑动变阻器应选择_____(选填“R1 ”或“R2 ”);在图丙中按图乙用连线代替导线连接实物图;
( )
(4)闭合电键S ,移动滑动触头至某一位置,记录A1、A2 的读数I1、I2 ,通过调节滑动变阻器,得到多组实验数据;以I2 为纵坐标, I1为横坐标,作出相应图像,如图丁所示。根据I2—I1 图像的斜率 k及电流表A1内阻r,写出金属丝电阻的表达式Rx= _______;
(5)测得金属丝连入电路的长度为L,则金属丝电阻率 ρ=________(用k、D、L、r表示)。
【答案】 (1). 2.500 (2). R2 (3). (4). (5).
【解析】
【详解】(1)[1]. 螺旋测微器测量金属丝的直径D=2mm+50.0´0.01mm=2.500mm;
(3)[2]根据电路原理图可知,滑动变阻器是分压式接法,所以滑动变阻器要选择较小的R2;
[3]根据电路原理图,实物图连线如图所示
(4)[4].根据欧姆定律可知金属丝电阻
变形得
所以I2—I1 图像的斜率
变形得
(5)[5]根据电阻定律得
解得
15.如图所示,小物块放在足够长的木板AB上,以大小为v0的初速度从木板的A端向B端运动,若木板与水平面之间的夹角不同,物块沿木板向上运动的最大距离也不同。已知物块与木板之间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g:
(1)若物块沿木板运动到最高点后又返回到木板的A端,且沿木板向下运动的时间是向上运动时间的2倍,求木板与水平面之间的夹角的正切值;
(2)求物块沿木板向上运动的最大距离最小值。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】⑴木板与水平面之间的夹角θ时
上行时,根据牛顿第二定定律
下行时,根据牛顿第二定定律
由位移公式
上行时间
下行时间
由
解得
(2)由速度位移关系可知
解得
由三角函数知识可知当
物块沿木板向上运动的最大距离最小值
16.“蛟龙号”载人深潜器上有一个可测量下潜深度的深度计,其原理可简化为如图所示的装置。内径均匀的水平气缸总长度为2L,在气缸右端开口处和正中央各有一个体积不计的卡环,在卡环的左侧各有一个厚度不计的活塞A、B,活塞A、B只可以向左移动,活塞密封良好且与气缸之间无摩擦。在气缸的Ⅰ部分封有154标准大气压的气体,Ⅱ部分封有397标准大气压的气体,当该装置水平放入水下达到一定深度后,水对活塞A产生挤压使之向左移动,通过活塞A向左移动的距离可以测出下潜深度。已知1标准大气压=1.0×105Pa,海水的密度ρ=1.0×103kg/m3,取g=10m/s2,不计海水密度随海水深度的变化,两部分气体均视为理想气体且温度始终保持不变。求:
(1)当下潜的深度h=2300m时,活塞A向左移动的距离;
(2)该深度计能测量的最大下潜深度。
【答案】(1);(2)5500m
【解析】
【详解】⑴当下潜的深度h=2300m时,Ⅰ部分气体的压强
P1=P0+ρgh=2.31×107Pa
而Ⅱ部分气体的压强
P2= 3.97×107Pa> P1
所以活塞B静止不动。
设活塞A向左移动距离为x,由玻意耳定律得
154P0SL= P1S(L-x)
解得
x=
⑵当活塞A移动到中央卡环处时所测深度最大,设两部分气体压强为P,测量的最大下潜深度为H
对Ⅰ由玻意耳定律得
154P0SL= PSL1
对Ⅱ由玻意耳定律得
397P0SL= PSL2
据题意得
L1+L2=L
P=P0+ρgH
解得
H=5500m
17.如图所示,质量为M=4.5kg长木板置于光滑水平地面上,质量为m=1.5kg的小物块放在长木板的右端,在木板右侧的地面上固定着一个有孔的弹性挡板,孔的尺寸刚好可以让木板无接触地穿过。现使木板和物块以v0=4m/s的速度一起向右匀速运动,物块与挡板碰撞后立即以碰前的速率反向弹回,而木板穿过挡板上的孔继续向右运动,整个过程中物块不会从长木板上滑落。已知物块与挡板第一次碰撞后,物块离开挡板的最大距离为x1=1.6m,重力加速度g=10m/s2:
(1)求物块与木板间的动摩擦因数;
(2)若物块与挡板第n次碰撞后,物块离开挡板的最大距离为xn=6.25×10-3m,求n;
(3)求长木板的长度至少应为多少?
【答案】(1)0.5;(2)5;(3)6.4m。
【解析】
【详解】⑴物块与挡板第一次碰撞后,物块向左减速到速度为0的过程中只有摩擦力做功,由动能定理得
-μmgx1=0-mv02 ①
解得
μ=0.5 ②
⑵物块与挡板碰后,物块与木板组成的系统动量守恒,取水平向右为正方向。
设第一次碰撞后系统的共同速度为v1,由动量守恒定律得
Mv0-mv0=(M+m)v1 ③
v1==v0 ④
设物块由速度为0加速到v1的过程中运动的位移为x1′
μmgx1′=mv12 ⑤
由①⑤式得
x1′=x1 ⑥
即物块与挡板第二次碰撞之前,物块与木板已经达到共同速度v1
第二次碰撞后,小物块反弹后瞬间速度大小为v1
经一段时间系统的共同速度为
v2==v0
第三次碰撞后,小物块反弹后瞬间速度大小为v2
经一段时间系统的共同速度为
v3==v0
第n次碰撞后,小物块反弹后瞬间速度大小为
vn-1==v0 ⑦
由动能定理得
-μmgxn=0-mvn-12 ⑧
由①⑦⑧式得
n=5 ⑨
⑶由分析知,物块多次与挡板碰撞后,最终将与木板同时都静止。设物块在木板上的相对位移为L,由能量守恒定律得
μmgL=(M+m)v02 ⑩
解得
L=6.4m ⑪
即木板的长度至少应为6.4m。
18.如图所示,在第二、三象限内,存在电场强度大小为E、方向沿x轴正方向的匀强电场。在第一、四象限内存在磁感应强度大小均相等的匀强磁场,其中第四象限内0