1、北京市第十三中学20192020学年度高三年级物理开学测试第卷（选择题 共42分）一、本卷共14小题，每小题3分，共42分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的。1.已知油酸的摩尔质量为M，密度为，阿伏加德罗常数为NA若用m表示一个油酸分子的质量，用V0表示一个油酸分子的体积，则下列表达式中正确的是（ ）A. B. C. D. 【答案】B【解析】分子的质量等于摩尔质量除以阿伏加德罗常数，则有：，A错误B正确；由于油酸分子间隙小，所以分子的体积等于摩尔体积除以阿伏加德罗常数，则有，CD错误2.封闭在气缸内一定质量的理想气体，如果保持气体体积不变，当温度降低时，以下说法正确的是（
2、）A. 气体密度减小B. 每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多C. 气体压强增大D. 气体分子的平均动能减小【答案】D【解析】【详解】A质量一定，体积一定，所以气体密度不变，故A错误；B变化为等容变化，温度降低，分子密度不变但分子平均动能减小，故每秒撞击单位面积的器壁的分子数减小，故B错误；C质量一定的气体，体积不变，当温度降低时，是一个等容变化，所以压强变小，故C错误；D温度降低，气体分子的平均动能减小。则分子平均速率减小，但不是所有气体分子的运动速率一定减小，故D正确。故选D。3.物体由大量分子组成，下列说法正确的是（）A. 物体的内能跟物体的温度和体积有关B. 只有外界对物体做功才能增加
3、物体的内能C. 分子间引力总是随着分子间距离减小而减小D. 分子热运动越剧烈，物体内每个分子的动能越大【答案】A【解析】【详解】A组成物体的所有分子的动能与势能之和是物体的内能，物体内能与物体的温度和体积有关，故A正确；B物体从外界吸收热量或外界对物体做功都可以使物体的内能增加，故B错误；C分子间引力总随分子间距离的减小而增大，故C错误；D温度是分子平均动能的标志，分子热运动越剧烈，物体温度越高，分子平均动能越大，并不是每个分子动能都大，故D错误。故选A。4.华裔科学家高锟因在“有关光导纤维用于光学通信方面”取得了突破性成就而获得2009年诺贝尔物理学奖。利用光导纤维进行光纤通信所依据的原理是
4、（）A. 光的全反射B. 光的折射C. 光的干涉D. 光的色散【答案】A【解析】【详解】光导纤维进行光学通信利用光在不停地发生全反射，故A正确，BCD错误。5.a、b两束单色光分别用同一双缝干涉装置进行实验，在距双缝恒定距离屏上得到如图所示的干涉图样，图甲是a光照射时形成的干涉图样，图乙是b光照射时形成的干涉图样。下列关于a、b两束单色光的说法正确的是（）A. a光子的能量较大B. 在水中a光传播的速度较小C. 若用b光照射某金属没有光电子逸出，则a光照射该金属时也没有光电子逸出D. 若a光是氢原子的核外电子从第三能级向第二能级跃迁时产生的，则b光可能是氢原子的核外电子从第四能级向第三能级跃迁
5、时产生的【答案】C【解析】【详解】根据得，a光的间距大于b光，所以a光的波长大于b光的波长，根据c=知，a光的频率小于b光的频率。a光的折射率小于b光的折射率。A根据E=h，可知b光的光子能量大，故A错误；Ba光的折射率小，根据可知，a光在水中的传播速度大，故B错误；C若用b光照射某金属没有光电子逸出，因为a光的频率小于b光，所以a光照射该金属时也没有光电子逸出，故C正确；D若a光是氢原子的核外电子从第三能级向第二能级跃迁时产生的，因为b光的频率大于a光的频率，氢原子的核外电子从第四能级向第三能级跃迁时产生的光子能量小于核外电子从第三能级向第二能级跃迁时产生的光子能量，故D错误。故选C。6.已
6、知天然放射现象放出、三种射线。下列说法正确是（）A. 、三种射线分别是氦原子核、电子和中子B. 三种射线中射线速度最快、射线电离作用最强、射线穿透能力最强C. JJ汤姆孙最早完成著名的“粒子散射实验”并提出核式结构的原子模型D. 射线轰击氮原子核可以产生质子，核反应方程为【答案】D【解析】【详解】A、三种射线分别是氦核、电子、电磁波，故A错误；B三种射线中 射线速度最快、射线离作用最强、射线穿透能力最强，故B错误；C卢瑟福最早用射线完成著名的“粒子散射实验”并提出核式结构的原子模型，故C错误；D射线轰击氮原子核可以产生质子，核反应方程为：，故D正确。故选D。7.如图所示，一列简谐横波向右传播，
7、P、Q两质点平衡位置相距0.15 m当P运动到上方最大位移处时，Q刚好运动到下方最大位移处，则这列波的波长可能是：A. 0.60 mB. 0.30 mC. 0.20 mD. 0.15 m【答案】B【解析】可以画出PQ之间的最简单的波形，如图所示：同时由于PQ可以含有多个完整的波形，则：整理可以得到：当时，当时，故选项B正确，ACD错误点睛：解决机械波的题目关键在于理解波的周期性，即时间的周期性或空间的周期性，得到波长的通项，再求解处波长的特殊值8.如图所示，质量为m的物块静止在倾角为的斜面上，斜面静止在地面上重力加速度为g关于物块的受力情况分析，下列说法不正确的是A. 物块受到重力、支持力和摩
8、擦力作用B. 物块所受支持力大小为mgtanC. 物块所受摩擦力大小为mgsinD. 斜面对物块的摩擦力与支持力的合力方向竖直向上【答案】B【解析】【详解】物块受到重力、支持力和摩擦力作用，选项A正确；物块所受支持力大小为mgcos，选项B错误；物块所受摩擦力大小等于重力沿斜面向下的分量，大小为mgsin，选项C正确；斜面对物块的摩擦力与支持力的合力与重力等大反向，故方向竖直向上，选项D正确；此题选择错误的选项，故选B.9.如图所示，一颗人造卫星原来在椭圆轨道1绕地球E运行，在P点变轨后进入轨道2做匀速圆周运动。下列说法正确的是（）A. 卫星在轨道1的Q点速度小于P点B. 卫星在轨道1的Q点机
9、械能小于P点C. 不论在轨道1还是轨道2运行，卫星在P点的速度都相同D. 不论在轨道1还是轨道2运行，卫星在P点的加速度都相同【答案】D【解析】【详解】AB卫星由1轨道的Q点向P点运动过程中，引力做负功速度减小，所以Q点速度大于P点的速度，且在运动过程中机械能守恒，故AB错误；C卫星由轨道1在P点进入轨道2做离心运动，要加速，所以在轨道1和在轨道2运行经过P点的速度不同，故C错误；D在轨道1和在轨道2运行经过P点，由，可知，卫星在P点的加速度都相同，故D正确。故选D。10.把一定质量的小球放在竖立的弹簧上，并把小球往下按至A位置，如图甲所示。迅速松手后，弹簧把小球弹起，小球升至最高位置C（图丙
10、），途中经过位置B时弹簧正好恢复原长（图乙）。弹簧质量和空气阻力均可忽略。下列说法正确的是（）A. A到C的过程，小球的动量增加B. A到C的过程，小球重力冲量小于弹簧弹力的冲量C. A到B的过程，小球动量的增加量等于弹簧弹力的冲量D. A到B的过程，小球重力的冲量一直变大【答案】D【解析】【详解】A小球从A运动到C位置的过程中，先加速，当到达B点弹簧的弹力kx=mg时，合力为零，加速度减小到零，速度达到最大，之后小球继续上升，弹簧的弹力小于重力，直到离开弹簧后，小球都做减速运动，故小球从A上升到C的过程中，速度先增大后减小，则动量也是先增大后减小，故A错误；B根据动量定理可之，A到C的过程，
11、小球重力冲量等于弹簧弹力的冲量，故B错误；C A到B的过程，根据动量定理：I弹-I重=mv-0，可知小球动量的增加量小于弹簧弹力的冲量，故C错误；D根据重力的冲力等于I重=mgt，可知A到B的过程，小球重力的冲量一直变大，故D正确。故选D。11.一木块静置于光滑水平面上，一颗子弹沿水平方向飞来射入木块中当子弹进入木块的深度达到最大值2.0cm时，木块沿水平面恰好移动距离1.0cm在上述过程中系统损失的机械能与子弹损失的动能之比为（ ）A. 1 : 2B. 1 : 3C. 2 : 3D. 3 : 2【答案】C【解析】【详解】根据题意，子弹在摩擦力作用下的位移为x1=2+1=3cm，木块在摩擦力作
12、用下的位移为x2=1cm；系统损失的机械能转化为内能，根据功能关系，有：E系统=Q=fx；子弹损失的动能等于克服摩擦力做的功，故：E子弹=fx1；所以，所以C正确；A、B、D错误12.如图所示，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁。如果在磁铁的下端的水平桌面上放一个固定的闭合线圈，并使磁极上下振动。磁铁在向下运动的过程中，下列说法正确的是（）A. 线圈中的感应电流方向不变B. 线圈中的感应电流方向改变C. 线圈给它的磁场力先向下再向上D. 线圈给它的磁场力先向上再向下【答案】A【解析】【详解】根据楞次定律可知，当磁铁向下靠近金属线圈过程中，线圈中产生了逆时针的感应电流（俯视），从而阻碍磁铁的向下运动
13、，则线圈给它的磁场力始终向上，故A正确，BCD错误。13.雾霾中，各种悬浮颗粒物形状不规则，但可视为密度相同、直径不同的球体，并用PM10、PM2.5分别表示球体直径小于或等于10m、2.5m的颗粒物。某检测结果表明，在静稳的雾霾天气中，近地面高度百米的范围内，PM10的浓度随高度的增加略有减小，大于PM10的大悬浮颗粒物的浓度随高度的增加明显减小，且两种浓度分布基本不随时间变化。据此材料，以下叙述正确的是（）A. PM10表示直径小于或等于1.010-6m的悬浮颗粒物B. PM10受到的空气分子作用力的合力始终大于其所受到的重力C. PM10和大悬浮颗粒物都在做布朗运动D. PM2.5的浓度
14、随高度的增加逐渐增大【答案】C【解析】【详解】A由题意知：PM10表示直径小于或等于10m=10-5m悬浮颗粒，故A错误；BCD由题意知，PM10、PM2.5是直径小于或等于10m、2.5m的颗粒物，在空气分子作用力的合力作用下做无规则运动，合力不可能始终大于其受到的重力，所以PM10和大悬浮颗粒物都在做布朗运动，PM10、PM2.5的浓度随高度的增加略有减小，故C正确，BD错误。故选C。14.空间某一静电场的电势在x轴上的分布如图所示，图中曲线关于纵轴对称。在x轴上取a、b两点，下列说法正确的是（ ）A. a、b两点的电场强度在x轴上的分量都沿x轴正向B. a、b两点的电场强度在x轴上的分量
15、都沿x轴负向C. a、b两点的电场强度在x轴上的分量大小EaEbD. 一正电荷沿x轴从a点移到b点过程中，电场力先做正功后做负功【答案】C【解析】【详解】A B因为在O点处电势最大，沿着x轴正负方向逐渐减小，电势顺着电场强度的方向减小，所以a、b两点的电场强度在x轴上的分量方向相反。C在a点和b点附近分别取很小的一段d，由图像可知b点段对应的电势差大于a点段对应的电势差，看作匀强电场，可知EaEb，故C正确。Dx轴负方向电场线往左，x轴正方向电场线往右，所以正电荷沿x轴从a点移到b点过程中，电场力先做负功后做正功。故D错误。故选C。第卷（共58分）二.实验题15.某同学在“测定玻璃的折射率”的
16、实验中,先将白纸平铺在木板上并用图钉固定,玻璃砖平放在白纸上,然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa和bb.O为直线AO与aa的交点.在直线OA上竖直地插上P1、P2两枚大头针. (1)该同学接下来要完成的必要步骤有_A.插上大头针P3,使P3仅挡住P2的像B.插上大头针P3,使P3挡住P1的像和P2的像C.插上大头针P4,使P4仅挡住P3的像D.插上大头针P4,使P4挡住P3和P1、P2的像(2)过P3、P4作直线交bb于O,过O作垂直于bb的直线NN,连接OO测量图1中角和的大小,则玻璃砖的折射率n=_.(3)该同学在实验中将玻璃砖界面aa和bb的间距画得过宽若其他操作正确,则折射率的测量值_(
17、填“大于”、“小于”或“等于”)准确值.【答案】 (1). BD (2). (3). 小于【解析】【详解】(1)确定P3大头针位置的方法是大头针P3能挡住P1、P2的像，则P3必定在出射光线方向上所以确定P3大头针的位置的方法是大头针P3能挡住P1、P2的像确定P4大头针的位置的方法是大头针P4能挡住P1、P2P3的像，故选BD(2)测定玻璃砖折射率的原理是折射定律，则得该玻璃砖的折射率为.(3)作图时，玻璃砖应与所画的边界相齐该同学的做法中，出射光线的侧向偏移距离小于理论的侧向偏移距离，测量出的折射角要小于真实的折射角，导致测量值偏小16.在设计“伏安法测小灯泡电阻”实验电路时，要思考以下两
18、个问题：（1）电流表内接还是外接？如图1所示，某同学采用试接的方法，让电压表的一端接在A点，另一端先后接到B点和C点。他发现电压表示数有明显变化，而电流表示数无明显变化，说明小灯泡的阻值与_（填写“电流表”或“电压表”）的阻值接近，应选择电流表_（填写“内接”或“外接”）的电路。（2）如何选择滑动变阻器？有三种规格的滑动变阻器，它们的最大阻值分别是R1=20，R2=200，R3=1750。将它们分别接入图2所示电路。保持M、N间电压恒定，从左向右移动滑片P，研究小灯泡两端的电压U与滑片的滑动距离L（滑片从左向右滑动的最大距离为L0）的关系，如图中“”为根据实验数据描出的点，请你结合如图判断该实
19、验中选择哪一种规格的滑动变阻器最合适_，并简要说明理由.【答案】 (1). 电流表 (2). 外接 (3). R1【解析】【详解】(1)12如图1所示，让电压表的一端接在A点，另一端先后接到B点和C点，观察两次电表的示数变化，电压表示数有明显变化，而电流表示数无明显变化，说明小灯泡的阻值与电流表的阻值接近，为减小实验误差，应选择电流表外接的电路。(2)3由图示图线可知，移动相等长度图甲所示图线电压变化范围小，方便实验操作，另外两图线电压变化范围大，不方便操作，因此应选择电阻R1。17.如图所示，位于竖直平面内的矩形金属线圈，边长L1=040m、L2=025m，其匝数n=100匝，总电阻r=10
20、，线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D（集流环）焊接在一起，并通过电刷和R=30的定值电阻相连接线圈所在空间存在水平向右的匀强磁场，磁感应强度B=10T，在外力驱动下线圈绕竖直固定中心轴O1O2匀速转动，角速度=20rad/s求：（1）电阻R两端电压的最大值；（2）在线圈转动一周的过程中，整个电路产生的焦耳热【答案】（1）15V（2）157J【解析】【详解】（1）线圈中感应电动势的最大值线圈中感应电流的最大值电阻R两端电压的最大值（2）线圈中感应电流的有效值线圈转动一周的过程中，电流通过整个回路产生的焦耳热：18.有一种质谱仪的工作原理图如图所示静电分析器是四分之一圆弧的管腔，内有沿圆
21、弧半径方向指向圆心O1的电场，且与圆心O1等距各点的电场强度大小相等磁分析器中以O2为圆心、圆心角为90的扇形区域内，分布着方向垂直于纸面的匀强磁场，其左边界与静电分析器的右边界平行由离子源发出一个质量为m、电荷量为q的正离子（初速度为零，重力不计），经加速电场加速后，从M点沿垂直于该点的电场方向进入静电分析器，在静电分析器中，离子沿半径为R的四分之一圆弧做匀速圆周运动，并从N点射出静电分析器而后离子由P点射入磁分析器中，最后离子沿垂直于磁分析器下边界的方向从Q点射出，并进入收集器已知加速电场的电压为U，磁分析器中磁场的磁感应强度大小为B（1）请判断磁分析器中磁场的方向；（2）求静电分析器中离
22、子运动轨迹处电场强度E的大小；（3）求磁分析器中Q点与圆心O2的距离d【答案】1）垂直纸面向外（2）（3）【解析】【详解】（1）带正电的粒子进磁场的速度水平向右，要从下边界Q射出，P点的洛伦兹力必须竖直向下，根据洛伦兹力左手定则判断磁场方向垂直纸面向外（2）设离子进入静电分析器时的速度为v，离子在加速电场中加速，根据动能定理 有离子在静电分析器中做匀速圆周运动，指向圆心O1的电场力为向心力，有由解得（3）离子在磁分析器中做匀速圆周运动，圆心为O2，根据牛顿第二定律 有由题意可知，水平向右进入磁场，竖直向下离开磁场，根据几何关系可得圆周运动的轨道半径由式解得19.2016年2月11日，美国“激光
23、干涉引力波天文台”（LIGO）团队向全世界宣布发现了引力波，这个引力波来自于距离地球13亿光年之外一个双黑洞系统的合并已知光在真空中传播的速度为c，太阳的质量为M0，万有引力常量为G（1）两个黑洞的质量分别为太阳质量的26倍和39倍，合并后为太阳质量的62倍利用所学知识，求此次合并所释放的能量（2）黑洞密度极大，质量极大，半径很小，以最快速度传播的光都不能逃离它的引力，因此我们无法通过光学观测直接确定黑洞的存在假定黑洞为一个质量分布均匀的球形天体a因为黑洞对其他天体具有强大的引力影响，我们可以通过其他天体的运动来推测黑洞的存在天文学家观测到，有一质量很小的恒星独自在宇宙中做周期为T，半径为r0
24、的匀速圆周运动由此推测，圆周轨道的中心可能有个黑洞利用所学知识求此黑洞的质量M；b严格解决黑洞问题需要利用广义相对论的知识，但早在相对论提出之前就有人利用牛顿力学体系预言过黑洞的存在我们知道，在牛顿体系中，当两个质量分别为m1、m2的质点相距为r时也会具有势能，称之为引力势能，其大小为（规定无穷远处势能为零）请你利用所学知识，推测质量为M的黑洞，之所以能够成为“黑”洞，其半径R最大不能超过多少？【答案】（1）3M0c2（2）；【解析】【详解】（1）合并后的质量亏损根据爱因斯坦质能方程得合并所释放的能量（2）a小恒星绕黑洞做匀速圆周运动，设小恒星质量为m根据万有引力定律和牛顿第二定律解得b设质量
25、为m的物体，从黑洞表面至无穷远处；根据能量守恒定律解得因为连光都不能逃离，有v =c所以黑洞的半径最大不能超过20.导线中带电粒子的定向移动形成电流，电流可以从宏观和微观两个角度来认识（1）一段通电直导线的横截面积为S，单位体积的带电粒子数为n，到西安中每个带电粒子定向移动的速率为v，粒子的电荷量为q，并认为做定向运动的电荷是正电荷a试推导出电流的微观表达式；b如图所示，电荷定向运动时所受洛伦兹力的矢量和，在宏观上表现为导线所受的安培力按照这个思路，请你尝试由安培力的表达式推导出洛伦兹力的表达式（2）经典物理学认为金属导体总恒定电场形成稳恒电流金属导体中的自由电子在电场力的作用下，定向运动形成
26、电流自由电子在定向运动的过程中，不断地与金属离子发生碰撞碰撞后自由电子定向运动的速度变为零，将能量转移给金属离子，使得金属离子的热运动更加剧烈自由电子定向运动过程中，频繁地与金属离子碰撞产生了焦耳热某金属直导线电阻为R，通过的电流为I请从宏观和微观相联系的角度，推导在时间t内导线中产生的焦耳热为（需要的物理量可自设）【答案】（1）a见解析，b，（2）见解析.【解析】试题分析：（1）a.根据电流的定义式进行分析求解；b.先求出长为L的导线所受安培力的表达式，再用安培力除以总的带电粒子数，即可得出洛伦兹力的表达式；（2）根据能量守恒定律求出自由电子与金属离子碰撞一次所转移的能量和一个自由电子在时间
27、t内与金属离子碰撞次数，两者相乘即可推导在时间t内导线中产生的焦耳热.（1）a在时间t内流过导线横截面的带电离子数通过导线横截面的总电荷量导线中电流联立以上三式可得:b导线受安培力的大小长L的导线内的总的带电粒子数，又电荷定向运动时所受洛伦兹力的矢量和，表现为导线所受的安培力，即联立以上三式可以推导出洛伦兹力的表达式（2）设金属导体长为L，横截面积为S，两端电压为U，导线中的电场强度设金属导体中单位体积中的自由电子数为m，则金属导体中自由电子数设自由电子的带电量为e，连续两次碰撞时间间隔为，定向移动的速度为v则一次碰撞的能量转移一个自由电子在时间t内与金属离子碰撞次数为金属导体中在时间t内全部自由电子与金属离子碰撞，产生的焦耳热又，联立解以上各式推导可得