2019届上海市徐汇区高三下学期等级考学习能力诊断物理试题（解析版）
展开上海市徐汇区 2019届高三第二学期等级考学习能力诊断
物理试卷
一、单项选择题
1.每个光子的能量取决于光的（ ）
A. 振幅 B. 波长 C. 频率 D. 速度
【答案】C
【解析】
【详解】根据可判断出光子的能量只与与光子的频率因素有关，与振幅、波长和速度均无关。
2.白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的，其原因是不同色光在空气中的（ ）
A. 传播速度不同
B. 强度不同
C. 振动方向不同
D. 波长不同
【答案】D
【解析】
【详解】双缝干涉实验中，当波长越长时，条纹间距越宽；白光通过双缝后，因波长的不同，则条纹间距不等。
3.发生β衰变后的原子核保持不变的是（ ）
A. 质量 B. 质量数 C. 质子数 D. 中子数
【答案】B
【解析】
【详解】发生β衰变后的原子核的核子数不变，质子数增加1，即质量数不变。
4.如图，虚线为一架飞机飞行中的一段轨迹，P是轨迹上的一点，则飞机经过P点时所受合力的方向，可能正确的是（ ）
A. 甲 B. 乙 C. 丙 D. 丁
【答案】D
【解析】
【详解】某一时刻对应某一位置，此时的速度方向沿曲线上该点的切线方向，因此丙为P点的速度方向，而力应指向曲线的内侧，由图可知道，只有丁符合条件。
5.某LED灯的额定功率为3.0 W，其照明亮度与25 W的白炽灯相当。若该LED灯正常发光，则说明该灯在1 s内（ ）
A. 获得的电能为3 J
B. 输出的光能为3 J
C. 获得的电能为25 J
D. 输出的光能为25 J
【答案】A
【解析】
【详解】若灯正常工作，则由W=Pt可得每秒钟获得的电能为：W=3.0W×1s=3J，故A正确，C错误；因为不知光电转化功率，所以无法求出光能，故BD错误。
6.重力和质量的比值大小描述的是（ ）
A. 物体所受地球引力的大小
B. 物体在重力场中下落的快慢
C. 物体在重力场中具有的能量
D. 重力场中某点场的强弱
【答案】D
【解析】
【详解】重力和质量比值大小是一个常数，描述的是重力场中某点场的强弱。
7.如图，弹簧振子在M、N之间做简谐运动。以平衡位置O为原点，建立Ox坐标系。若振子位于M点时开始计时，则其振动图像为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】取向右为x轴正方向，振子运动到M点时，振子具有负方向最大位移，所以振子运动到M点时开始计时振动图象应是余弦曲线，图象应如B图所示。
8.如图（a），竖直放置气缸内有一质量不可忽略的光滑活塞，封闭了一定质量的理想气体，处于平衡状态。现保持温度不变，把气缸如图（b）放置，重新平衡后，气缸内气体分子的（ ）
A. 平均速率变大
B. 平均速率变小
C. 平均间距变大
D. 平均间距变小
【答案】C
【解析】
【详解】理想气缸倾倒后，压强减小，体积变大，气缸内气体分子的平均间距变大，故C正确，D错误；温度不变，平均速率不变，故AB错误。
9.某脉冲激光器耗电功率为2×103 W，每秒钟输出50个光脉冲，每个脉冲携带的能量为0.2 J，持续时间为10-8 s，则该激光器将电能转化为脉冲激光能量的效率为（ ）
A. 2×107 B. 104 C. 10-4 D. 5×10-3
【答案】D
【解析】
【详解】每个脉冲功率：，1s内激光产生的能量E1=0.2×50=10J，消耗的电能E2=2000J，则效率：。
10.将一直导线垂直于磁场方向放置在磁场中。当导线中没有电流时，磁场对导线没有力的作用；当导线通有电流时，磁场对导线有力的作用。由此可作出的合理推测是（ ）
A. 磁场对电荷有力的作用
B. 磁场对负电荷有力的作用
C. 磁场对运动电荷有力的作用
D. 磁场对电场有力的作用
【答案】C
【解析】
【详解】根据电流形成的条件可知，电流是电荷定向运动形成的。当导线中没有电流时，即导线中没有做定向移动的电荷，此时磁场对导线没有力的作用；当导线通有电流时，导线内的自由电荷做定向移动，由于磁场对导线有力的作用，则说明了磁场对运动电荷有力的作用。
11.两根平行放置的长直绝缘导线M、N，通以同向等大的电流如图。在它们正中间放有一金属圆环，则可以使圆环中产生顺时针感应电流的是（ ）
A. M向右移动
B. N中电流增大
C. 两电流同时等量增大
D. 两电流同时反向
【答案】B
【解析】
【详解】A．依据右手螺旋定则，长直绝缘导线M、N，在环中产生磁场相互叠加，导致穿过环的磁通量为零，当M向右移动时，导致穿过环的磁通量向里，且大小增大，再由楞次定律，那么感应电流为逆时针，故A错误；
B．当增大N中的电流时，导致穿过环的磁通量向外，且大小增大，再由楞次定律，那么感应电流为顺时针，故B正确；
C．当两电流同时等量增大，依据右手螺旋定则，长直绝缘导线M、N，在环中产生磁场相互叠加，导致穿过环的磁通量仍为零，所以没有电流产生，故C错误；
D．当两电流同时反向，但由于大小不变，位置也不变，因此穿过环的磁通量仍为零，所以没有电流产生，故D错误。
12.根据高中所学知识可知，自由下落的小球，将落在正下方位置。但实际上，赤道上方200 m处无初速下落的小球将落在正下方位置偏东约6 cm处。这一现象可解释为，除重力外，由于地球自转，下落过程小球还受到一个水平向东的“力”，该“力”与竖直方向的速度大小成正比。现将小球从赤道地面竖直上抛，考虑对称性，上升过程该“力”水平向西，则小球（ ）
A. 落回到抛出点
B. 落地点在抛出点西侧
C. 落地点抛出点东侧
D. 到最高点时小球速度为零
【答案】B
【解析】
【详解】ABC．将此物体的运动分解成水平方向与竖直方向，在上抛过程中，水平方向速度不断增大，当下降时，因加速度方向与水平速度方向相反，做减速运动，但在落回到抛出点时，水平方向有向西的位移，因此落地点在抛出点西侧，故B正确，AC错误；
D．在刚竖直上抛时，因竖直方向有速度，则受到水平向西的一个力，导致物体水平向西有个加速度，虽然加速度会随着竖直方向速度减小而减小，但是加速运动，因此物体到最高点时，水平方向有速度，而水平方向加速度却为零，原因是最高点，竖直方向速度为零，故D错误。
二、填空题
13.牛顿的“微粒说”认为光是一种从光源发出的物质微粒。当一束光射到一块玻璃界面时，会同时发生反射和折射，这种现象_______（选填“能”或“不能”）用“微粒说”来解释，理由是：____。
【答案】 (1). 不能 (2). 如果光子是微粒的话，大多数微粒应该被反射，而不是同时发生反射和折射
【解析】
【详解】当一束光射到一块玻璃界面时，会同时发生反射和折射，这种现象不能用“微粒说”来解释，因为如果光子是微粒的话，大多数微粒应该被反射，而不是同时发生反射和折射。
14.如图为一单摆的振动图像，由图可知该单摆的振幅为______cm，频率为______Hz；由该图像还可以了解该单摆__________、_______________等信息。
【答案】 (1). 5 (2). 0.25 (3). 周期 (4). 任意时刻摆球的位移（或位置）
【解析】
【详解】振幅是振子离开平衡位置的最大距离，故从图象看出，振幅为A=5cm；周期为完成一次全振动的时间，从图象看出，完成一次全振动时间为4s，所以周期T=4s，频率。由该图像还可以了解该单摆周期及任意时刻摆球的位移（或位置）等信息。
15.某种热敏电阻和金属热电阻的阻值R随温度t变化的关系如图，这种热敏电阻在温度上升时导电能力_______（选填“增强”或“减弱”）。金属热电阻常被用作温度检测器，这是利用该种电阻的阻值有______________的特性。
【答案】 (1). 增强 (2). 随温度线性变化
【解析】
【详解】图中横轴表示温度，纵轴表示电阻，随着温度的增加，热敏电阻的阻值显著减小。所以这种热敏电阻在温度上升时导电能力增强；相对金属热电阻而言，电阻会随着温度的升高而升高，即阻值随温度线性变化，所以金属热电阻常被用作温度检测器。
16.如图，真空中一正点电荷形成的电场中，在同一条电场线上有A、B两点。若取无穷远处为电势能零点，电荷量为+q的检验电荷，在A点的电势能为EpA，在B点的电势能为EpB，则A、B两点间的电势差UAB＝___________。若选取B为零势能点，则UAB将________，EPA将________（均选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】 (1). (2). 不变 (3). 变小
【解析】
【详解】根据功能关系可知电场力做的功为：WAB=EpA-EPB，则电势差为：；电势差的大小与零势能面的选取无关，所以UAB将不变，选取B为零势能点，可知EPA将减小。
17.利用如图装置可测量滑块通过某位置时的瞬时速度大小，实验中除了需要测量挡光片的宽度外，还需要获得的数据有：_______________。某同学想提高测量的精度，就用一根细细的针代替原来的挡光片，结果实验结果并不理想，你认为可能的原因是：__________________________________________。
【答案】 (1). 挡光片通过光电门的时间 (2). 针过细，无法全部挡住光电门发出的光束，致使时间测量不准确
【解析】
【详解】根据遮光条的宽度与滑块通过光电门的时间即可求得滑块的速度：，所以还需要测量挡光片通过光电门的时间；可能原因是针过细，无法全部挡住光电门发出的光束，致使时间测量不准确，从而引起实验误差。
三、综合题
18.某同学自制了一个“土豆电池”，并通过查阅资料知道这种电池的电动势约为1 V，内阻约为1 kΩ～2 kΩ。为精确测定该电池的电动势和内阻，除导线和开关外，实验室还提供以下器材：
（A）电流传感器（量程±2 A，最小精度 0.01 A）
（B）电压传感器（量程±20 V，最小精度 0.01 V）
（C）滑动变阻器（0~50 Ω）
（D）电阻箱（0～9999 Ω）
（1）该同学可选择_____和______进行实验；
（2）在方框内画出实验电路图________；
（3）测量获得多组数据后，可作____图像，得到一线性图线，通过图线测得电动势和内阻。
（4）通过测量得到这个“土豆电池”的电动势为0.96 V，内阻为1.28 kΩ。之后他将四个同样的“土豆电池”串联起来，给一个规格为“3 V，0.5 A”的小灯泡供电，但灯泡并不发光。检查灯泡、线路均无故障。你认为出现这种现象的原因是：_________________________。
【答案】 (1). B (2). D (3). 如图所示：
(4). 1/U-1/R (5). 土豆电池的内阻太大，产生的电流远小于小灯泡的额定电流，所以无法让小灯泡发光
【解析】
【详解】（1）由题意可知电池的电动势约为1 V，内阻约为1 kΩ～2 kΩ，回路中最大电流约为：，可知电流传感器不能选，因此可以选电压传感器。因为内阻约为1 kΩ～2 kΩ，所以滑动变阻器选D。
（2）测电动势和内阻选用伏阻法，故电路如图所示：
（3）根据闭合电路欧姆定律：，变形得：，所以作图象。
（4）不发光的原因是：土豆电池的内阻太大，产生的电流远小于小灯泡的额定电流，所以无法让小灯泡发光。
19.如图，固定在竖直平面内的光滑平行金属导轨ab、cd相距为L，b、c间接一阻值为R的电阻。一质量为m的导体棒ef水平放置，与导轨垂直且接触良好，导体棒接入导轨间的阻值也为R。整个装置处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直。导体棒在恒定外力F的作用下向上做匀速直线运动，电阻上产生的热功率恒为P。已知重力加速度为g，导轨电阻忽略不计且足够长。
（1）求导体棒向上运动的速度v；
（2）求恒定外力F；
（3）若从t＝0时刻起，突然增大F，使导体棒以2g的加速度匀加速上升。写出电阻R的热功率Pt与时间t的函数关系。
【答案】（1）（2）（3）
【解析】
【详解】（1）令导体棒向上运动的速度v，感应电动势为：E=BLv
回路中的电流为：
电阻上产生的热功率恒为:
联立可得：
（2）以导体棒为研究对象，根据平衡条件可得：
联立以上可得：
（3）从t＝0时刻起，突然增大F，使导体棒以2g的加速度匀加速上升时的感应电动势为：
电阻R的热功率
联立以上可得：
20.静电场可以用电场线和等势面形象描述。
（1）请根据电场强度的定义和库仑定律推导出点电荷Q的场强表达式；
（2）点电荷的电场线和等势面分布如图所示，等势面S1、S2到点电荷的距离分别为r1、r2。我们知道，电场线的疏密反映了空间区域电场强度的大小。请计算S1、S2上单位面积通过的电场线条数之比。
【答案】（1）（2）
【解析】
【分析】
a．根据库仑定律得到库仑力的表达式，然后根据电场强度定义式求得场强表达式；b．根据电场线的疏密反映了空间区域电场强度的大小，由场强关系得到电场线条数关系。
【详解】（1）在距Q为r的位置放一电荷量为q的检验电荷。
根据库仑定律检验电荷受到的电场力
根据电场强度的定义
得
（2）穿过两等势面单位面积上的电场线条数之比
【点睛】本题主要考查了库仑定律以及电场强度定义式，注意只适用于点电荷产生的电场。
21.宇宙中的天体在不断向外辐射电磁波，人们利用射电望远镜收集来自天体的电磁波进行观测，如图所示。假设A、B两个天体辐射功率相同，且都在均匀持续地辐射。天体A距地球1万光年，天体B距地球5万光年。（忽略电磁波传播过程中的损耗）
（1）用一架射电望远镜接收到A发出的电磁波功率为P1，则该望远镜接收到的来自天体B的电磁波功率P2是多大？
（2）为收集足够强的信号，增大望远镜口径是一种常用方法。为使接受到天体B的信号功率和天体A一样强，可将望远镜口径增大为原来的多少倍？
【答案】（1）P2＝P1（2）d2＝5d1
【解析】
【详解】（1）令望远镜能接受到射电信号的有效面积（即垂直射电信号的方向的投影面积）为S，A、B两个天体辐射功率为P。天体A距地球1万光年，则望远镜接收到A发出的电磁波功率为，同理望远镜接收到B发出的电磁波功率为，联立可得：P2＝P1。
（2）直径为d的望远镜能接受到射电信号的有效面积（即垂直射电信号的方向的投影面积），则有：，，根据题意，可得：。
