新疆2020届高三下学期第三次诊断性考试物理试题

2020年高三年级第三次诊断性测试理科综合物理部分

二、选择题

1.关于光电效应，下列说法正确的是（　　）

A. 光电子的最大初动能与入射光的频率成正比

B. 增大入射光的强度，光电子的最大初动能增大

C. 光电子的初动能越大，光电子形成的电流强度就越大

D. 增大入射光的频率或增加入射光的强度，金属的逸出功都不变

【答案】D

【解析】

【详解】A．根据爱因斯坦光电效应方程

入射光的频率越大，光电子的最大初动能Ek也越大，但并不是成正比，故A错误；

B．根据爱因斯坦光电效应方程

光电子的最大初动能Ek与入射光的强度无关，故B错误；

C．光电流的强度与入射光的强度有关，入射光的强度越大，单位时间内溢出的光电子数目越多，光电流越大，与光电子的初动能无关，故C错误；

D．金属的逸出功由金属材料本身的性质决定，与入射光的频率和强度无关，故D正确。

故选D。

2.在一正点电荷形成的电场中，A、B、C三点的电势分别为、、，电场强度的大小分别为EA、EB、EC。已知=，B为A、C连线的中点，则（　　）

A. <，EA<EB B. <，EB>EA C. >，EB>EC D. >，EB<EC

【答案】C

【解析】

【详解】

ABCD．在一正点电荷形成的电场中，因为A、C两点的电势=，所以A、C两点在以点电荷为球心的同一个球面上（等势面），而A、C连线的中点B到点电荷的距离比A（或C）到点电荷的距离小，所以B点的电场强度和电势比A点（或C点）的大，故C正确，ABD错误。

故选C。

3.如图所示，一单匝矩形线圈在匀强磁场中绕一固定转轴以角速度作匀速转动的过程中，穿过线圈的最大磁通量为。当线圈平面与磁场方向的夹角为60°时，线圈中产生的感应电动势为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【分析】

本题考查交变电流的产生原理以及交变电流瞬时值的应用。

【详解】以线圈平面从中性面转动开始计时，交变电流瞬时值表达式为

其中为线圈平面与中性面的夹角。当线圈平面与磁场方向的夹角为60°时，为。代入表达式，可得感应电动势为，故A正确，BCD错误。

故选A。

4.若以地球北极表面A点正下方h处的B点为球心，r（r<h）为半径挖一个球形的防空洞，致使A点的重力加速度发生变化，变化量的大小为∆g，则（　　）

A. ∆g与r2成正比

B. ∆g与r3成正比

C. ∆g与成正比

D. ∆g与成正比

【答案】B

【解析】

【详解】设地球的质量M，地球的半径为R，则挖去之前A点的重力加速度满足

在距离A点h处挖去半径为r的球体后，挖去的球体的质量

则A点的重力加速度满足

可得

即

即∆g与r3成正比。

故选B。

5.一辆汽车在平直公路上行驶的过程中，汽车的加速度a随时间t的变化图像如图所示。已知t=4 s时，汽车的速度大小为10 m/s，则（　　）

A. t=0时，汽车速度大小为零

B. t=0时，汽车的速度大小为6 m/s

C. 从t=0到t=4 s的过程中，汽车通过的路程为12 m

D. 从t=0到t=4 s的过程中，汽车通过的路程为36 m

【答案】BD

【解析】

【分析】

【详解】AB． a-t图中，图象与t轴包围的面积表示速度的改变量，已知t=4 s时，汽车的速度大小为10 m/s，故

故初速度

故B正确，A错误；

CD． 从t=0到t=2 s的过程中，汽车匀变速，从t=2s到t=4 s的过程中，汽车匀速，位移

故D正确，C错误。

故选BD。

6.如图所示，物体A用一根跨过定滑轮的轻绳与小车连接，小车沿水平面向右做匀速直线运动，则小车运动过程中，物体A的（　　）

A. 速度越来越小 B. 速度越来越大 C. 加速度越来越小 D. 加速度越来越大

【答案】BC

【解析】

【详解】设绳子与水平方向的夹角为α，将小车的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向，沿绳子方向的分速度等于A的速度，有vA=vcosα，小车向右做匀速直线运动，则α减小，则A的速度增大，A做加速运动。根据三角函数知识可知，速度增加的越来越慢，故加速度越来越小，故BC正确AD错误。

故选BC。

7.如图所示，两条平行光滑导轨倾斜放置在水平地面上，导轨上端接一平行板电容器 ，导轨处于匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面。放置在导轨上的金属棒从导轨上端由静止开始下滑的过程中，金属棒始终保持与导轨垂直并接触良好，忽略所有电阻，则该过程中（　　）

A. 电容器的带电量一直增加 B. 电容器的带电量先增加后不变

C. 金属棒的加速度逐渐减小 D. 金属棒的加速度始终不变

【答案】AD

【解析】

【详解】金属棒向下加速运动切割线产生感应电动势给电容器充电，感应电动势

E=BLv

充电电流为i，电容器所带电荷量为Q，充电电流

金属棒受到的安培力

F=BiL=CB2L2a

对金属棒，由牛顿第二定律得

mgsinθ-CB2L2a=ma

解得

由于m、g、θ、C、B、L都是定值，加速度a是定值，金属棒向下做初速度为零匀加速直线运动，感应电动势

E=BLv=BLat

电容器所带电荷量

Q=CE=CBLat

由于C、B、L、a都是定值，随时间t的增加，电容器所带电荷量Q不断增加，故AD正确，BC错误。

故选AD。

8.A、B两小球在光滑水平面上沿同一方向运动，A球追上B球后发生对心弹性碰撞，从碰撞开始到两球速度相等的过程中，A球对B球的冲量为I1，做功为W1；从两球速度相等到两球分离的过程中，A球对B球的冲量为I2，做功为W2.则（　　）

A. I1=I2 B. I1>I2 C. W1=W2 D. W1<W2

【答案】AD

【解析】

【详解】设A球质量为m1，B球质量为m2，碰前A速度v1，B速度v2，则碰撞开始到结束

解得：

，

碰撞开始到共速，共同速度为v

解得：

则

，

故

I1=I2

且

，

所以

因为开始A球追上B球，所以

因为

故

故AD正确BC错误。

故选AD。

三、非选择题

9.如图所示为验证动量守恒的实验装置，气垫导轨置于水平桌面上，G1和G2为两个光电门，固定有相同遮光片的两弹性滑块A、B的质量分别为mA、mB实验过程如下：

a.调节导轨使之水平；

b.轻推滑块A，测得A通过光电门G1的遮光时间为∆t0；

c.A与B相碰后，B和A先后经过光电门G2的遮光时间分别为∆tB和∆tA。

(1)实验中，滑块A、B的质量应满足mA _____mB（选填“>”或“<”）；

(2)验证两滑块碰撞过程中动量守恒的表达式为：________________

(3)滑块与导轨间的摩擦会导致测得的系统碰撞前的总动量____（选填“>”或“<”）碰撞后的总动量。

【答案】    (1). ﹥    (2).     (3). ﹥

【解析】

【详解】(1)[1]为了保证碰撞后，A不反弹，则滑块A、B质量应满足mA﹥mB。

(2)[2]碰撞前A的速度为

碰撞后B的速度为

碰撞后A的速度为

若碰撞过程系统动量守恒，由动量守恒定律得

mAv0=mAvA+mBvB

即

(3)[3]滑块与导轨间的摩擦，使滑块做减速运动，会导致测得的系统碰撞前的总动量大于碰撞后的总动量。

10.某同学在测定一只标称功率值为0.75 W小灯泡的额定电压时，选用如下实验器材设计电路并进行实验，根据测量数据描绘出小灯泡的U-I图线如图所示：

A.电压表V（量程3 V，内阻约3 kΩ）

B.电流表A（量程500 mA，内阻约0.6 Ω）

C.滑动变阻器R1（0~10 Ω）

D.滑动变阻器R2（0~100 Ω）

E.电源E（电动势3 V，内阻不计）

F.开关S和导线若干

(1)实验中，滑动变阻器应选择_______（选填“R1”或“R2"）；

(2)请在虚线框中画出实验电路原理图；

（      ）

(3)由图像可得，小灯泡的电阻随温度的升高而__________（选填“增大”或“减小”）；

(4)由图像可得，小灯泡的额定电压为_________________V。

【答案】    (1). C    (2).     (3). 增大    (4). 2. 5

【解析】

【详解】(1)[1] 由U-I图象可知电流从零调，所以滑动变阻器应用分压式接法，应选阻值小的变阻器C。

(2)[2] 由于小灯泡电阻远小于电压表内阻，所以电流表应用外接法，电路图如图所示

(3)[3]图像的斜率代表电阻，斜率越来越大，故小灯泡的电阻随温度的升高而增大。

(4)[4] 根据U-I图象读出U=2.5V，I=300mA时

P=UI=0.75W

所以该灯泡额定电压为2.5V。

11.如图所示，一小球从光滑固定斜面底端A点以初速度v0=7m/s沿斜面上滑，从斜面顶端B点飞出后到达平台边缘C点时速度恰好沿水平方向。已知斜面倾角=53° ，斜面AB的长度为1.5 m，重力加速度g=10 m/s2，sin53°=0.8 ， cos53°=0.6.求∶

(1)小球运动到B点时的速度大小vB；

(2)B、C两点间的水平距离s。

【答案】(1)；(2)1. 2m

【解析】

【分析】

本题考察运用动能定理分析简单运动以及平抛运动公式的运用。物体先做匀减速直线运动，后做平抛运动，根据斜面倾角可得平抛运动速度角。依次分析两段运动即可。

【详解】(1)由动能定理可得

解得

(2)设小球到达C点时的速度为，小球由B点运动到C点所用时间为t，由题意知小球从B点飞出后做斜抛运动，到达C点时的速度。如图所示，

解得

s=1. 2m

12.如图所示，空间存在方向垂直于xOy平面向里的匀强磁场，在0<y<d的区域I内的磁感应强度大小为B，在y>d的区域II内的磁感应强度大小为2B。一个质量为m、电荷量为-q的带电粒子（不计重力），由静止经一电压可调的加速电场加速后从O点沿y轴正方向射入区域I：

(1)若粒子不能进入区域II，求加速电场电压的最大值Um；

(2)若粒子能从区域I进入区域II，求粒子从区域I射出时打在x轴上位置坐标的最小值xmin，并求出此情况下粒子在区域I中运动的半径R1；

(3)在满足(2)的条件下，求出粒子在整个磁场区域内的运动时间t总。

【答案】(1)；(2)，；(3)

【解析】

【详解】(1)设粒子不能进入区域II时的速度为，运动的轨迹半径为，带电粒子在电场中被加速过程中，由动能定理得

在磁场中运动，洛仑磁力提供向心力

粒子的最大半径，解得

(2)设粒子在区域Ⅰ中轨道半径为，轨迹所对的圆心角为，粒子从区域I进入区域II时运动轨迹如图所示

在OA段圆周运动的圆心在O1，在AC段圆周运动的圆心在O2，在CD段圆周运动的圆心在O3，由图可得粒子打在x轴上位置坐标

可得

则当时，位置坐标取最小值和分别为

，

(3)设粒子在区域I、II中运动的周期分别为T1、T2，时间分别为t1、t2，粒子在区域II中轨迹所对的圆心角为

，

根据(2)的条件和结论，可得

解得

，

带点粒子在I区域中运动的时间

在II区域中运动的时间

粒子在整个磁场区域内的运动时间

13.两个相同容器中分别盛有质量相等、温度相同的氢气和氧气，若忽略分子间的势能，则氢气分子的平均动能_______氧气分子的平均动能；氢气的内能_______氧气的内能；相同时间内，氢气分子对器壁单位面积的总冲量_____________氧气分子对器壁单位面积的总冲量（均选填“大于”“小于”或“等于”）。

【答案】    (1). 等于    (2). 大于    (3). 大于

【解析】

【详解】[1][2]由于不考虑分子间作用力，氢气和氧气只有分子动能，温度相同，它们的平均动能相同，而氢气分子摩尔质量小，质量相等时，氢气分子数多，所以氢气内能多

[3]氢气和氧气分子平均动能相同，由于氢分子的摩尔质量小，则氢分子的分子平均速率更大，且氢气分子数多，则相同时间内，氢气分子对器壁单位面积的总冲量大于氧气分子对器壁单位面积的总冲量

14.某天早晨，张老师到4S店为轿车调节胎内气压。调节前，TPMS（胎压监测系统）显示某一轮胎内气体压强为225kPa，温度为15°C；调节后，TPMS显示该轮胎内气体压强为250kPa，温度为15°C，不计胎内气体体积变化：

(i)求调节前、后该轮胎内气体的质量之比；

(ii)若下午TPMS显示温度为30°C，求该轮胎内气体压强的显示值。

【答案】(i)；(ii)kPa

【解析】

【详解】(i)若压强kPa，体积为V2（轮胎容积）的气体，保持温度T1不变，压强变为kPa时体积变为V1，由玻意耳定律得

解得

(ii)设末态轮胎内气体压强为p3，温度为T3，初态和末态体积相同，由查理定律得

解得

kPa

15.如图所示，一束由红光和紫光组成复色光，垂直等边三棱镜的AC边射向BC边O点后，分成a、b两束光。下列说法正确的是______。

A. 红光的临界角一定小于60°

B. a光一定为单色光，b光一定为复色光

C. 用同一装置进行单缝衍射实验时，紫光条纹比红光条纹宽

D. 用同一装置进行双缝干涉实验时，紫光条纹比红光条纹稀疏

【答案】B

【解析】

【分析】

本题考察频率对光的临界角、干涉条纹和衍射条纹的影响。

【详解】A．复合光在O点入射角为。紫光频率大，在同一介质中折射率大，临界角小。只有一条光线发生全反射，红光临界角大于，紫光临界角小于，故A错误；

B．光发生折射时，一定伴随着反射现象，故b光既有全反射的紫光，也有部分反射的红光，是复色光。故B正确；

C．紫光频率大，波长短，条纹更细，故C错误；

D．紫光频率大，波长短，条纹更密集，故D错误。

故选B。

16.如图甲所示，一列简谐横波沿水平方向向右传播，两质点A、B的平衡位置相距5 m，其振动图像如图乙所示，实线为质点A的振动图像，虚线为质点B的振动图像。求∶

（i）质点A的振动方程；

（ii）该波的传播速度。

【答案】（i）（m）；（ii）m/s（n=0，1，2，3. ……）

【解析】

【详解】（i）设质点振动的角速度为ω，由图像可知，质点振动的周期T=1. 2s

则质点的振动方程

（m）       

（ii）设简谐横波的波长为λ，传播的速度为v，由图像可知，A、B两质点平衡位置之间的距离

解得

m（n=0，1，2，3......）   

解得

m/s（n=0，1，2，3……）