北京市西城区2020届下学期高三年级诊断性测试（一模）物理试卷

本试卷共100分。考试时长90分钟。

第一部分

本部分共14小题，每小题3分，共42分。在每小题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。

1. 下列说法正确的是

A. 液体中悬浮微粒的无规则运动称为布朗运动

B. 液体分子的无规则运动称为布朗运动

C. 物体温度降低，其内能一定增大

D. 物体温度不变，其内能一定不变

2. 一束光从某种介质射入空气，折射光路如图所示，则

A. 该介质的折射率约为0.71

B. 该介质的折射率约为1.41

C. 进入空气后这束光的速度变慢，波长变长

D. 进入空气后这束光的频率增高，波长变短

3. 处于n=3能级的大量氢原子，向低能级跃迁时

A. 能辐射2种频率的光，其中从n=3能级跃迁到n=2能级放出的光子频率最大

B. 能辐射2种频率的光，其中从n=3能级跃迁到n=1能级放出的光子频率最大

C. 能辐射3种频率的光，其中从n=3能级跃迁到n=2能级放出的光子波长最长

D. 能辐射3种频率的光，其中从n=3能级跃迁到n=1能级放出的光子波长最长

4. 关于气体的压强，下列说法正确的是

A. 单位体积内的分子数越多，气体的压强就越大

B. 分子的平均动能越小，气体的压强就越小

C. 一定质量的理想气体，体积越大，温度越低，气体的压强就越小

D. 一定质量的理想气体，体积越大，温度越高，气体的压强就越大

5. 一交流电源的输出电压为=U_m sint，其中U_m=311V，=100rad/s，下列表述正确的是

A. 该电源输出的交流电的频率是100Hz

B. 该电源输出的交流电的周期是0.05s

C. 若用交流电压表测量这一电源的输出电压，电压表示数为311V

D. 若将一电阻为50的电热器接在这一电源上，电热器的电功率约为968W

6. 手持软绳的一端O点在竖直方向上做简谐运动，带动绳上的其他质点振动形成沿绳水平传播的简谐波，P、Q为绳上的两点。t=0时O点由平衡位置出发开始振动，至t₁时刻恰好完成两次全振动，绳上OQ间形成如图所示的波形（Q点之后未画出），则

A. t₁时刻之前Q点始终静止

B. t₁时刻P点运动方向向上

C. t₁时刻P点刚好完成一次全振动

D. t=0时O点运动方向向上

7. 1970年4月24日，我国第一颗人造地球卫星”东方红1号”发射成功，经过航天人半个世纪的不懈努力，我国的航天事业取得了辉煌的成绩，实现了载人航天飞行，开展了月球探测工程，即将建成北斗卫星导航系统。关于绕地球做匀速圆周运动的人造地球卫星，下列说法正确的是

A. 根据公式v=r可知轨道半径越大，卫星的速度也越大

B. 根据公式a=²r可知轨道半径越大，卫星的加速度也越大

C. 轨道半径增大到原来的2倍时，卫星需要的向心力减小为原来的

D. 轨道半径增大到原来的2倍时，卫星需要的向心力减小为原来的

8. 甲、乙两辆汽车分别在同一平直公路的两条车道上同向行驶，t=0时刻它们恰好经过同一路标。0～t₂时间内，两辆车的v-t图像如图所示，则

A. t₁时刻甲车追上乙车

B. t₂时刻甲车的加速度大小大于乙车的加速度大小

C. 0～t₂时间内甲车的平均速度大小为

D. 0～t₂时间内甲车的平均速度大于乙车的平均速度

9. 壁球是一种对墙击球的室内运动，如图所示，某同学分别在同一直线上相同高度的A、B、C三个位置先后击打壁球，结果都使壁球垂直击中墙壁同一位置。设三次击打后球到达墙壁前在空中飞行的时间分别为t₁，t₂，t₃，到达墙壁时的速度分别为v₁，v₂，v₃，不计空气阻力，则

A. t₁>t₂>t₃，v₁>v₂>v₃

B. t₁>t₂>t₃，v₁=v₂=v₃

C. t₁=t₂=t₃，v₁>v₂>v₃

D. t₁=t₂=t₃，v₁=v₂=v₃

10. 如图所示，一带正电的点电荷固定于O点，图中虚线为以O为圆心的一组等间距的同心圆。一带电粒子以一定初速度射入点电荷的电场，实线为粒子仅在静电力作用下的运动轨迹，a、b、c为运动轨迹上的三点。则该粒子

A. 带负电

B. 在c点受静电力最大

C. 在a点的电势能小于在b点的电势能

D. 由a点到b点的动能变化量大于由b点到c点的动能变化量

11. 在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环。规定导体环中电流的正方向如图1所示，磁场方向向上为正方向。当磁感应强度B随时间t按图2变化时，导体环中感应电流随时间变化的图像是

图1 图2

A B C D

12. 如图所示，轻质弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁，在磁铁下端放一个固定的闭合导体线圈，将磁铁托起到一定高度后由静止放开，使磁极上下振动时穿过线圈。有关磁铁由最高点运动到最低点的过程下列说法正确的是

A. 磁铁克服弹簧弹力做的功等于磁铁重力做的功

B. 磁铁克服弹簧弹力做的功大于磁铁重力做的功

C. 弹簧弹性势能的增加量等于磁铁重力势能的减少量

D. 弹簧弹性势能的增加量小于磁铁重力势能的减少量

13. 频闪摄影是研究变速运动常用的实验手段。在暗室中，照相机的快门处于常开状态，频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光，照亮运动的物体，于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置。下图是小球自由下落时的频闪照片示意图，某同学以下落过程中的某一点为原点，竖直向下为正方向建立坐标轴，并测量各时刻的位置坐标x₁、x₂、x₃、x₄。为了利用频闪照片证明自由落体运动是匀加速直线运动，以下几种方案合理的是

A. 看各位置坐标x₁、x₂、x₃、x₄是否成等差数列

B. 看各相邻位置坐标差（x₁-0）、（x₂-x₁）、（x₃-x₂）、（x₄-x₃）是否成等差数列

C. 作x-t图，看图线是否为一条直线

D. 作x-t²图，看图线是否为一条直线

14. 北京时间2019年4月10日，人类历史上首张黑洞”照片”（如图）被正式披露，引起世界轰动；2020年4月7日”事件视界望远镜（EHT）”项目组公布了第二张黑洞”照片”，呈现了更多有关黑洞的信息。黑洞是质量极大的天体，引力极强。

一个事件刚好能被观察到的那个时空界面称为视界。例如，发生在黑洞里的事件不会被黑洞外的人所观察到，因此我们可以把黑洞的视界作为黑洞的”边界”。在黑洞视界范围内，连光也不能逃逸。

由于黑洞质量极大，其周围时空严重变形。这样，即使是被黑洞挡着的恒星发出的光，有一部分光会落入黑洞中，但还有另一部分离黑洞较远的光线会绕过黑洞，通过弯曲的路径到达地球。

根据上述材料，结合所学知识判断下列说法正确的是

A. 黑洞”照片”明亮部分是地球上的观测者捕捉到的黑洞自身所发出的光

B. 地球观测者看到的黑洞”正后方”的几个恒星之间的距离比实际的远

C. 视界是真实的物质面，只是外部观测者对它一无所知

D. 黑洞的第二宇宙速度小于光速c

第二部分

本部分共6题，共58分。

15. （10分）

通过实验测量金属丝的电阻率。

（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，某次测量示数如图1所示，可得金属丝直径的测量值d=________mm。

图1

（2）按图2所示的电路测量金属丝的电阻R_x（阻值约为5）。实验中除开关、若干导线之外还提供了下列器材：

图2

器材（代号）	规格
电压表（V₁）	量程0～3V，内阻约3k
电压表（V₂）	量程0～15V，内阻约15k
电流表（A₁）	量程0～3A，内阻约0.01
电流表（A₂）	量程0～0.6A，内阻约0.1
滑动变阻器（R₁）	总阻值约20
滑动变阻器（R₂）	总阻值约500
电源（E）	电动势约为3.0V

从以上器材中选择合适的器材进行测量，电压表应选________，电流表应选________，滑动变阻器应选________（填器材代号）。

（3）若通过测量获得，金属丝的长度l、直径d，电阻R_x，由此可计算得出金属丝的电阻率=________。

（4）如果将器材中的滑动变阻器R₁、R₂分别接入图2的电路中，调节滑动变阻器的滑片P的位置，以R表示滑动变阻器可接入电路的最大阻值，以R_P表示滑动变阻器接入电路的电阻值，以U表示R_x两端的电压值。在图3中所示的两条曲线中，表示接入R₁时的U随变化的图像是________（选填a或b），并根据图像回答，本实验选择滑动变阻器R₁或R₂进行实验的理由。

图3

16. （8分）

某同学用如图所示的装置，通过A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律。

（1）在以下测量工具中，本实验必须使用的是_________。

A. 刻度尺 B. 游标卡尺

C. 秒表 D. 天平

（2）实验中需要满足的条件是___________。

A. 斜槽轨道的末端切线必须水平

B. 入射球A每次必须从轨道同一位置由静止释放

C. 两球材质必须相同

D. 两球质量应满足m_A>m_B

E. 两球半径应满足r_A=r_B

（3）实验时，先让入射球A从斜槽上的起始位置由静止释放，多次重复，找到其平均落点的位置为P；然后，把被碰小球B置于水平轨道的末端，再将入射小球A按实验要求从斜槽上释放，与小球B相撞，多次重复，分别找到球A和球B相撞后的平均落点M、N。

该同学在用不同的小球多次重复实验时发现，A球的初始落点P，碰后A球的落点M，被碰球B的落点N，它们自左向右的排序始终是一样的。对此，他得出结论：若碰撞中不考虑机械能损失，两球的质量只要满足m_A>m_B，则M、P、N的排列顺序不变。请通过分析说明他的结论是否成立。

17. （8分）

城市进入高楼时代后，高空坠物已成为危害极大的社会安全问题，由物理学知识可知，即使是很小的物体从高处坠落也可能对人造成严重的伤害。

设一个50 g的鸡蛋从16楼的窗户自由落下，相邻楼层的高度差约为3 m，鸡蛋下落起点距地面的高度约为45m，鸡蛋撞击地面后速度减为0。为便于估算，不计空气阻力，不计与地面撞击过程中鸡蛋的重力，g 取10m/s²。

（1）求鸡蛋与地面撞击前的速度大小，以及撞击过程中地面对鸡蛋作用的冲量大小；

（2）若鸡蛋与地面撞击的时间为3×10^-3s，求鸡蛋对地面的平均冲击力的大小。

18. （8分）

斜面是一种简单机械，在我国战国时期，墨子所作的《墨经》一书中就记载了利用斜面来提升重物的方法。

在日常生活中经常会使用斜面，例如卡车装载大型货物时，常会在车尾斜搭一块木板，工人将货物沿木板推入车厢，如图1所示。将这一情境简化为图2所示的模型。已知，货物质量为m，货物与斜面间的动摩擦因数为，重力加速度为g。

（1）若斜面倾角为，对静止放置于斜面的货物做受力分析，并计算货物受到的摩擦力的大小；

（2）现用平行于斜面的力将货物沿斜面从底端匀速推到顶端。甲工人认为斜面倾角越小推送货物的过程推力对货物做功越少；乙工人认为斜面倾角越大推送货物的过程推力对货物做功越少。将货物看作质点，请通过计算判断谁的观点是正确的。

图1 图2

19. （12分）

如图所示，在垂直纸面向里的磁感应强度大小为B的匀强磁场中，一个静止于P点的放射性元素氡的原子核Rn发生了一次衰变，变为钋（Po）。放射出的粒子（He）和生成的新核钋（Po）均在与磁场方向垂直的平面内做圆周运动。已知粒子的质量为m，电荷量为q。

（1）写出Rn发生衰变的核反应方程，并定性画出新核钋（Po）和粒子的运动轨迹。

（2）新核钋（Po）和粒子的圆周运动均可等效成一个环形电流，求粒子做圆周运动的周期T和环形电流大小I。

（3）磁矩是描述环形电流特征的物理量，把粒子做圆周运动形成的环形电流与圆环面积的乘积叫做粒子的回旋磁矩，用符号表示。设粒子做圆周运动的速率为v，试推导粒子回旋磁矩的表达式，并据此比较粒子和新核钋（Po）做圆周运动的回旋磁矩的大小关系。

20. （12分）

（1）某实验小组用学过的方法研究玩具电动机的伏安特性曲线，其中待测电动机的额定电压为4.0 V。下表为实验小组的实验记录。

序号	1	2	3	4	5	6	7	8	9
电压U/V	0	0.46	1.00	1.50	2.00	2.50	3.00	3.50	4.00
电流I/A	0	0.18	0.40	0.61	0.80	0.64	0.75	0.84	0.90
现象	电动机没有转动					电动机转动，且转速随电压增大而增大

a. 求电动机在额定电压下工作时的电功率。

b. 实验小组通过分析数据发现随电压逐渐增大，电压与电流的比值先几乎不变，后逐渐增大，他们根据R=，认为电动机的电阻是先不变后增大的。请判断以上推理是否正确并说明理由。

（2）发电机和电动机在结构上具有相似性，因此电动机也可以作为发电机使用。如图1所示，用R表示玩具电动机线圈的等效电阻，将电动机接在一电动势为E、内阻不计的电源两端，电动机的转轴上缠有足够长的轻绳，绳下端悬挂一质量为m的重物，最终可以使重物匀速上升。如图2所示，若将原电路中的电源去掉，将玩具电动机作为发电机使用，轻绳在轴上的缠绕方向不变，悬挂的重物质量相同，重物最终以速率v匀速下落。为简化问题研究，认为玩具电动机作为发电机使用时，线圈匀速转动产生大小恒定的电动势；不考虑各部分的摩擦阻力的影响，认为电动机或发电机线圈匀速转动时所受安培力大小与所挂重物重力大小成正比，与线圈转动速度无关。

a. 图1和图2中通过电阻R的电流方向_______（选填”相同”或”相反”）。

b. 已知重力加速度为g，求图1中重物匀速上升的速度大小u。