北京市密云区2020届高三下学期第一次阶段性测试物理试题

密云区2019-2020学年第二学期第一次阶段性测试

高三物理试卷

第一部分

一、本部分共14小题，每题3分，共42分。在每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. 物体的动能增加，其内能也一定增加

B. 扩散现象和布朗运动都是分子的无规则热运动

C. 一定质量的气体膨胀对外做功，气体内能一定增加

D. 随着分子间的距离增大，分子间的引力、斥力都减小

【答案】D

【解析】

【详解】A．物体的内能由分子动能和分子势能构成，与宏观的机械能大小无关，A错误；

B．布朗运动是固体小颗粒的运动，不是分子热运动，B错误；

C．根据热力学第一定律可知一定质量的气体膨胀对外做功，吸放热情况未知，所以气体内能不一定增加，C错误；

D．随着分子间的距离增大，分子间的引力、斥力都减小，D正确。

故选D。

2.如图所示，一束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为a、b两种单色光。则下列说法正确的是（　　）

A. 在真空中传播时，a光的速度大

B. 从玻璃射向空气时，b光发生全发射的临界角小

C. 经过同一双缝干涉实验装置时，观察到a光的相邻亮条纹间距大

D. 若b光能使某金属发生光电效应，则a光也一定能发生光电效应

【答案】D

【解析】

【详解】A．真空中传播时，各种颜色光光速均相同，A错误；

B．根据光路图可知光偏折程度小，所以光折射率小，根据全反射定律可知光发生全反射的临界角大，B错误；

C．根据光路图可知光折射率大，所以频率大，波长短，根据可知，经过同一双缝干涉实验装置时，观察到a光的相邻亮条纹间距小，C错误；

D．光的频率大于光，根据可知光的光子能量大于光，所以若b光能使某金属发生光电效应，则a光也一定能发生光电效应，D正确。

故选D。

3.下列说法正确的是（　　）

A. 放射性元素的半衰期随温度的升高而变短

B. 太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应

C. 阴极射线和β射线都是电子流，都源于核外电子

D. 天然放射现象中放射出的α、β、γ射线都能在磁场中发生偏转

【答案】B

【解析】

【详解】A．半衰期是原子核本身具有的属性，与外界条件无关，A错误；

B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应（热核反应），B正确；

C．阴极射线是核外电子，β射线是原子核内中子转化为质子时放出的电子，C错误；

D．三种射线中γ射线（高频电磁波）不带电，所以不能在磁场中发生偏转，D错误。

故选B。

4.中医拔罐疗法在中国有着悠久的历史，早在成书于西汉时期的帛书《五十二病方》中就有类似于后世的火罐疗法。其方法是以罐为工具，将点燃的纸片放入一个小罐内，当纸片燃烧完时，迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐就会紧紧地“吸”在皮肤上，造成局部瘀血，以达到通经活络、行气活血、消肿止痛、祛风散寒等作用的疗法。在刚开始的很短时间内，火罐“吸”在皮肤上的主要原因是（　　）

A. 火罐内的气体温度不变，体积减小，压强增大

B. 火罐内的气体压强不变，温度降低，体积减小

C. 火罐内的气体体积不变，温度降低，压强减小

D. 火罐内的气体体积不变，温度降低，压强增大

【答案】C

【解析】

【详解】在刚开始的很短时间内，火罐内部气体体积不变，由于火罐导热性良好，所以火罐内气体温度迅速降低，根据可知，气体压强减小，在外界大气压的作用下火罐“吸”在皮肤上，ABD错误，C正确。

故选C。

5.2019年5月17日，在四川省西昌卫星发射基地成功发射了第45颗北斗导航卫星，该卫星属于地球静止轨道卫星（同步卫星）。已知地球的质量为M、半径为R、地球自转周期为T、该卫星的质量为m、引力常量为G，关于这颗卫星下列说法正确的是（　　）

A. 距地面高度为 B. 动能为

C. 加速度为 D. 入轨后该卫星应该位于西昌的正上方

【答案】A

【解析】

【详解】A．万有引力提供向心力

解得同步卫星的轨道半径

则距离地球表面高度为，A正确；

B．万有引力提供向心力

动能

B错误；

C．万有引力提供向心力

解得加速度为

C错误；

D．同步卫星在赤道上空，西昌不在赤道，入轨后该卫星不可能位于西昌的正上方，D错误。

故选A。

6.甲、乙两列完全相同的横波分别从波源A、B两点沿x轴相向传播，时的波形图像如图所示，若两列波的波速都是，下列说法正确的是（　　）

A. 甲乙两列波的频率都是4Hz

B. 时，甲乙两波相遇

C. 时，处质点的位移为负方向最大

D. 时，处质点与处质点的振动方向相反

【答案】C

【解析】

【详解】A．两列波长均为，根据可知频率为

A错误；

B．两波初始时刻相距，相遇用时

B错误；

C．时，结合B选项和波形平移法可知，甲、乙两列波在处均为波谷位置，所以质点的负向位移最大，C正确；

D．根据同侧法可知时，处质点与处质点的振动方向均向上，D错误。

故选C。

7.如图所示，为探究理想变压器原副线圈的电压和电流关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡、，电路中分别接入理想交流电压表、，和理想交流电流表、，不计导线电阻。闭合开关S后，下列说法正确的是（　　）

A 示数不变，示数不变，变亮

B. 示数变大，示数变大，变暗

C. 示数变大，变压器输出功率变大，与示数的比值不变

D. 示数变大，变压器输出功率变大，与示数的比值不变

【答案】C

【解析】

【详解】AB．闭合开关后，根据理想变压器的电压规律可知变压器两端电压不变，所以两电压表示数不变，灯泡两端电压不变，亮度不变；副线圈并联负载增加，根据并联分流规律可知副线圈干路电流增大，所以示数增大，根据可知原线圈电流增大，所以示数增大，AB错误；

CD．根据可知变压器输出电压不变，电流增大，所以变压器输出功率变大，结合上述分析可知与示数的比值不变，与示数的比值不变，C正确，D错误。

故选C。

8.如图所示为交流发电机发电的示意图，矩形线圈ABCD面积为S、匝数为N、整个线圈的电阻为r。在磁感应强度为B的磁场中，线圈绕轴以角速度ω匀速转动，外电阻为R，线圈的AB边连在金属滑环K上，CD边连在金属滑环L上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路相连。关于发电过程中的四个状态，下列说法正确的是（　　）

A. 线圈转到图甲位置时，通过线圈的磁通量为

B. 线圈转到图乙位置时，通过线圈的磁通量的变化率为

C. 线圈转到图丙位置时，外电路中交流电流表的示数为

D. 线圈转到图丁位置时，AB边感应电流方向为

【答案】D

【解析】

【详解】A．线圈转到图甲位置时，通过线圈的磁通量为，与匝数无关，A错误；

B．线圈转到图乙位置时，感应电动势

解得磁通量的变化率

B错误；

C．电流表示数显示的为有效值

C错误；

D．线圈转到图丁位置时，根据楞次定律可知线框中的电流为，D正确。

故选D。

9.如图所示，在等量异种点电荷形成的电场中有A、B、C三点，A点为两点电荷连线的中点，B点为连线上距A点距离为d的一点，C点为连线中垂线上距A点距离也为d的一点。则下列说法正确的是（　　）

A. ，

B. ，

C. 将正点电荷q沿AC方向移动到无穷远处的过程中，电势能逐渐减少

D. 将负点电荷q沿AB方向移动到负点电荷处的过程中，所受电场力先变小后变大

【答案】B

【解析】

【详解】AB．等量异种电荷电场线和等势面的分布如图：

根据电场线的分布结合场强的叠加法则，可知场强关系为

根据等势面分布结合沿电场线方向电势降低，可知电势关系为

A错误，B正确；

C．、两点处于同一等势面上，所以将正点电荷q沿AC方向移动到无穷远处的过程中，根据可知电势能不变，C错误；

D．将负点电荷q沿AB方向移动到负点电荷处的过程中，电场线越来越密集，根据可知所受电场力逐渐增大，D错误。

故选B。

10.一个原子核静止在磁感应强度为B匀强磁场中，当原子核发生衰变后，它放出一个α粒子（），其速度方向与磁场方向垂直。关于α粒子与衰变后的新核在磁场中做的圆周运动，下列说法正确的是（　　）

A. 运动半径之比是 B. 运动周期之比是

C. 动能总是大小相等 D. 动量总是大小相等，方向相反

【答案】A

【解析】

【详解】A．衰变方程为

衰变瞬间动量守恒，所以

洛伦兹力提供向心力，根据

解得半径

所以α粒子与衰变后的新核的半径之比为

A正确；

B．原子核在磁场中圆周运动的周期为

所以α粒子与衰变后的新核的周期之比为

B错误；

C．二者动量大小始终相等，根据动量和动能的关系

可知α粒子与衰变后的新核的质量不同，动能不同，C错误；

D．α粒子与衰变后的新核的动量大小始终相同，在衰变瞬间，二者方向相反，随后在磁场中做匀速圆周运动，动量方向不同，D错误。

故选A。

11.如图所示，一个劲度系数为k的轻质弹簧竖直放置，弹簧上端固定一质量为2m的物块A，弹簧下端固定在水平地面上。一质量为m的物块B，从距离弹簧最上端高为h的正上方处由静止开始下落，与物块A接触后粘在一起向下压缩弹簧。从物块B刚与A接触到弹簧压缩到最短的整个过程中（弹簧保持竖直，且在弹性限度内形变），下列说法正确的是（　　）

A. 物块B的动能先减少后增加又减小 B. 物块A和物块B组成的系统动量守恒

C. 物块A和物块B组成的系统机械能守恒 D. 物块A物块B和弹簧组成的系统机械能守恒

【答案】A

【解析】

【详解】A．B物块开始自由下落速度逐渐增大，与A物块碰撞瞬间，动量守恒，选取竖直向下为正方向，则

可知A、B碰后瞬间作为整体速度小于碰前B物块速度，随后AB整体向下运动，开始重力大于弹力，且弹力逐渐增大，所以整体做加速度减小的加速运动，当重力等于弹力时，速度达到最大，之后弹力大于重力，整体做加速度增大的减速运动，直至速度减为0，所以从物块B刚与A接触到弹簧压缩到最短的整个过程中，物块B的动能先减少后增加又减小，A正确；

B．物块A和物块B组成的系统只在碰撞瞬间内力远大于外力，动量守恒，之后系统所受合外力一直变化，系统动量不守恒，B错误；

CD．两物块碰撞瞬间损失机械能，所以物块A和物块B组成的系统机械能不守恒，物块A物块B和弹簧组成的系统机械能不守恒，CD错误。

故选A。

12.图像法具有自己独特的优势，它能把复杂的物理过程直观形象清楚地展现出来，同时也能够形象地描述两个物理量之间的关系，如图所示，若x轴表示一个物理量，y轴表示一个物理量，其中在实验数据处理时，会发现图像与两个坐标轴的交点（称为截距）具有特殊的物理意义。对该交点的物理意义，下列说法不正确的是（　　）

A. 在测电源电动势和电源内阻时，若x轴表示流过电源的电流，y轴表示闭合电路电源两端的电压，则该图像与x轴的交点的物理意义是短路电流

B. 在利用自由落体法验证机械能守恒实验时，若x轴表示重锤下落到某点时速度的平方，y轴表示重锤落到该点的距离，则该图像与x轴交点的物理意义是重锤下落时的初速度

C. 在用单摆测重力加速度的实验中，若x轴表示摆线长度，y轴表示单摆周期的平方，则该图像与x轴交点绝对值的物理意义是该单摆摆球的半径

D. 在研究光电效应的实验中，若x轴表示入射光的频率，y轴表示光电子的最大初动能，则该图像与x轴的交点物理意义是该金属的极限频率

【答案】B

【解析】

【详解】A．根据闭合电路欧姆定律可知，当时，电源的短路电流为

A正确；

B．根据机械能守恒定律

变形得

可知图像与横轴截距的物理意义为初速度的平方，B错误；

C．根据单摆的周期公式变形得

可知图像与横轴交点绝对值的物理意义为摆球半径，C正确；

D．根据光电效应方程变形得

图像与横轴的交点满足

此时频率即为该金属的极限频率，D正确。

本题选择不正确的，故选B。

13.如图所示，是一个研究向心力与哪些因素有关的DIS实验装置示意图，其中质量为m的圆柱体放置在未画出的光滑圆盘边缘，绳子一端连接小圆柱体，另一端连接力传感器，使圆柱体做匀速圆周运动。圆周运动的轨道半径为r，光电传感器测定的是圆柱体的线速度。关于这个实验下列说法不正确的是（　　）

A. 研究向心力与半径的关系时，保持圆柱体线速度和质量一定，应画图像

B. 研究向心力与线速度的关系时，保持圆柱体质量和运动半径一定，应画图像

C. 研究向心力与质量的关系时，保持圆柱体线速度和运动半径一定，应画图像

D. 如能保证两个传感器同步记录，圆筒可以不做匀速圆周运动，同样可以完成该实验目的

【答案】A

【解析】

【详解】A．根据向心力公式结合牛顿第二定律有

可知研究向心力与半径的关系时，保持圆柱体线速度和质量一定，应画图像，二者呈线性关系，便于研究，A错误；

B．研究向心力与线速度的关系时，保持圆柱体质量和运动半径一定，应画图像， B正确；

C．研究向心力与质量的关系时，保持圆柱体线速度和运动半径一定，应画图像，C正确；

D．如能保证两个传感器同步记录，圆筒可以不做匀速圆周运动，光电传感器测量圆柱通过瞬间的线速度，力传感器测量此时瞬间的向心力（绳子拉力）大小，同样可以完成该实验目的，D正确。

本题选择不正确的，故选A。

14.新型冠状病毒防疫期间，医用一次性口罩是必备的呼吸防护用品，口罩的核心材料是中间一层熔喷无纺布。为了提高过滤效果必须在熔喷无纺布上进行重要的驻极处理，就是在熔喷无纺布上加入静电荷。利用电荷的静电力作用捕集尘粒，称为静电吸引沉积，静电吸附效果直接影响着口罩的使用寿命。根据这些信息，下列说法正确的是（　　）

A. 医用一次性口罩可以进行高温蒸汽消毒再使用效果会更好

B. 医用一次性口罩可以防护天然放射现象中放射出的α、β和γ射线

C. 在防控期间口罩出现严重紧缺，为了节约资源刚用完的医用一次性口罩可以及时清洗晒干后使用

D. 防疫期间不法分子为了谋取暴利，制造销售假冒医用一次性驻极口罩，除了从专业技术上鉴定外，还可以用口罩能否吸附轻小纸屑来判断真假

【答案】D

【解析】

【详解】AC．高温蒸汽消毒和清洗都会导致熔喷无纺布上失去静电吸附能力，AC错误；

B．医用一次性口罩可能会防护天然放射现象中放射出的α射线，但对于穿透性较强的β射线和γ射线无防护作用，B错误；

D．熔喷无纺布上带有静电，可以对轻小纸屑产生吸附作用，可以用口罩能否吸附轻小纸屑来判断真假，D正确。

故选D。

第二部分

二、本题共2小题，共15分。

15.在“观察电容器的充、放电现象”实验中，电路如图（甲）所示

(1)将开关S接通1，电容器的__________（填“上”或“下”）极板带正电，再将S接通2，通过电流表的电流方向向__________（填“左”或“右”）。

(2)若电源电动势为10V，实验中所使用的电容器如图（乙）所示，充满电后电容器正极板带电量为__________C（结果保留两位有效数字）。

(3)下列关于电容器充电时，电流i与时间t的关系；所带电荷量q与两极板间的电压U的关系正确的是__________。

【答案】    (1). 上    (2). 左    (3).     (4). A

【解析】

【详解】(1)[1]开关S接通1，电容器充电，根据电源的正负极可知电容器上极板带正电。

[2]开关S接通2，电容器放电，通过电流表的电流向左。

(2)[3]充满电后电容器所带电荷量

(3)[4]AB．电容器充电过程中，电流逐渐减小，随着两极板电荷量增大，电流减小的越来越慢，电容器充电结束后，电流减为0，A正确，B错误；

CD．电容是电容器本身具有的属性，根据电容的定义式可知，电荷量与电压成正比，所以图线应为过原点直线，CD错误。

故选A。

16.某实验小组同学，用铁架台、弹簧和多个质量均为的钩码，探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系如图（甲）所示。

(1)该组同学在做该实验时，依次在弹簧下端挂上钩码，并在表格内分别记下钩码静止时弹簧下端指针所对应的刻度，记录数据如下：

当挂2个钩码时，指针对应刻度如图（甲）所示，将指针示数填入表格；在以弹簧弹力为纵轴、指针对应刻度L为横轴的坐标系中，如图（乙）所示。描点画出第2组对应的数据点，并连线得到图像_____。请根据图像分析并得出以下结论

①弹簧原长为__________cm。

②弹簧的劲度系数__________（保留两位有效数字）。

(2)弹簧与绳有一点相似之处，都可以认为是一个传递力的媒介。某位同学根据这个观点推广认为：将两个同样的弹簧串接在一起后，弹簧的劲度系数k与原来一样。你认为他的想法正确么_____？并解释一下你的理由_____。

【答案】    (1).     (2).     (3). （）    (4). （）    (5). 不正确    (6). 两个劲度系数相同的弹簧串联后，施加外力后，与单独一个弹簧相比弹簧的等效伸长量变为原来的2倍，所以劲度系数发生改变

【解析】

【详解】(1)[1]刻度尺的读数为。

[2]描点并作图：

①[3]弹力为0时，弹簧原长为。

②[4]根据胡克定律可知，图像斜率的物理意义为弹簧的劲度系数

(2)[5]不正确。

[6]两个劲度系数相同的弹簧串联后，施加外力后，与单独一个弹簧相比弹簧的等效伸长量变为原来的2倍，所以劲度系数发生改变。

三、本题包括4小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

17.力是改变物体运动状态的原因，力能产生加速度。力在空间上的积累使物体动能发生变化；力在时间上的积累使物体动量发生变化。如图所示，质量为m的物块，在水平合外力F的作用下做匀变速直线运动，速度由变化到时，经历的时间为t，发生的位移为x。

(1)请根据牛顿第二定律和相关规律，推导动能定理；

(2)请根据牛顿第二定律和相关规律，推导动量定理。

【答案】(1)推导过程见解析；(2)推导过程见解析

【解析】

【详解】(1)物体做匀变速直线运动，合外力提供加速度，根据牛顿第二定律

根据速度与位移的关系

变形得动能定理

(2)根据速度与时间的关系

变形得动量定理

18.如图所示，R为变阻箱，电压表为理想电压表，电源电动势，当变阻箱阻值为时，闭合电键后，电压表读数，求：

(1)电路中的电流I和电源内阻r；

(2)电源的输出功率P和效率；

(3)试推导说明当R为多大时，电源的输出功率最大。

【答案】(1)，；(2)，；(3)当时最大输出功率为

【解析】

【详解】(1)电路中的电流

根据闭合电路欧姆定律，解得内阻为

(2)电源的输出功率

效率为

(3)电源的输出功率为

可知当时，电源输出功率最大，即

19.如图所示，空间内有一磁感应强度的水平匀强磁场，其上下水平边界的间距为H，磁场的正上方有一长方形导线框，其长和宽分别为、，质量，电阻。将线框从距磁场高处由静止释放，线框平面始终与磁场方向垂直，线框上下边始终保持水平，重力加速度取。求：

(1)线框下边缘刚进入磁场时加速度的大小；

(2)若在线框上边缘进入磁场之前，线框已经开始匀速运动。求线框进入磁场过程中产生的焦耳热Q；

(3)请画出从线框由静止开始下落到线框上边缘进入磁场的过程中，线框速度v随t变化的图像（定性画出）。

【答案】(1)；(2)；(3)

【解析】

【详解】(1)线框从静止释放到下边缘刚进入磁场，根据动能定理

解得

线框下边切割磁感线，感应电动势为

根据闭合电路欧姆定律

安培力大小为

根据牛顿第二定律

解得

(2)线框匀速运动，重力和安培力等大反向

解得

从线框静止释放到上边缘刚进入磁场，根据动能定理

解得

(3)线框未进入磁场前做自由落体运动，进入磁场后先做加速度减小的加速运动，然后做匀速直线运动，图像如图：

20.光的干涉和衍射现象说明光具有波动性。爱因斯坦的光电效应理论和康普顿效应理论表明，光在某些方面确实也会表现得像是由一些粒子（即一个个有确定能量和动量的“光子”）组成的。人们意识到，光既具有波动性，又具有粒子性。（c为光速，h为普朗克常量）

(1)物理学家德布罗意把光波粒二象性推广到实物例子，他提出假设：实物粒子也具有波动性，即每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系，粒子的能量E和动量p跟它所对应波的频率v和波长之间也遵从如下关系：，。请依据上述关系以及光的波长公式，试推导单个光子的能量E和动量p间存在的关系；

(2)我们在磁场中学习过磁通量，其实在物理学中有很多通量的概念，比如电通量、光通量、辐射通量等等。辐射通量表示单位时间内通过某一截面的辐射能，其单位为。

①光子具有能量。一束波长为的光垂直照射在面积为S的黑色纸片上，其辐射通量为，且全部被黑纸片吸收，求该束光单位体积内的光子数n；

②光子具有动量。当光照射到物体表面上时，不论光被物体吸收还是被物体表面反射，光子的动量都会发生改变，因而对物体表面产生一种压力。求上一问中的光对黑纸片产生的压力大小，并判断若将黑纸片换成等大的白纸片，该束光对白纸片的压力有何变化。

【答案】(1)；(2)①，②，变大

【解析】

【详解】(1)单个光子的能量

根据单个光子的动量可知

(2)①假设时间内通过黑纸片光束的体积为，则光子总个数为

辐射通量

解得单位体积内光子数

②光束照射黑纸片，全部被吸收，根据动量定理

解得黑纸片对光的作用力

根据牛顿第三定律可知光对黑纸片的压力为；若将黑纸片换为等大的白纸片，光子在白纸片表面全部反弹，若全部发生弹性碰撞，则根据动量定理

则

所以根据牛顿第三定律可知该束光对白纸片的压力变大。