2020届北京市高三下学期开学测试物理试卷

一、单选题

1. 难度：中等

已知油酸的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为N_A。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.

2. 难度：简单

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（　　）

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

3. 难度：简单

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

4. 难度：简单

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（　　）

A.光的全反射 B.光的折射 C.光的干涉 D.光的色散

5. 难度：简单

a、b两束单色光分别用同一双缝干涉装置进行实验，在距双缝恒定距离的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时产生的

6. 难度：简单

已知天然放射现象放出α、β、γ三种射线。下列说法正确是（　　）

A.α、β、γ三种射线分别是氦原子核、电子和中子

B.三种射线中α射线速度最快、β射线电离作用最强、γ射线穿透能力最强

C.J·J·汤姆孙最早完成著名的“α粒子散射实验”并提出核式结构的原子模型

D.α射线轰击氮原子核可以产生质子，核反应方程为

7. 难度：中等

如图所示，一列简谐横波向右传播，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 m B.0.30 m C.0.20 m D.0.15 m

8. 难度：简单

如图所示，质量为m的物块静止在倾角为θ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、支持力和摩擦力作用

B.物块所受支持力大小为mgtanθ

C.物块所受摩擦力大小为mgsinθ

D.斜面对物块的摩擦力与支持力的合力方向竖直向上

9. 难度：简单

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

10. 难度：简单

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），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

11. 难度：中等

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 : 2 B.1 : 3 C.2 : 3 D.3 : 2

12. 难度：简单

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

13. 难度：简单

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10μm、2.5μm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1.0×10^-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的浓度随高度的增加逐渐增大

14. 难度：困难

空间某一静电场的电势φ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E_a<E_b

D.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

二、实验题

15. 难度：中等

某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中,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α和β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__________(填“大于”、“小于”或“等于”)准确值.

16. 难度：简单

在设计“伏安法测小灯泡的电阻”实验电路时，要思考以下两个问题：

（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=20Ω，R₂=200Ω，R₃=1750Ω。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.

三、解答题

17. 难度：中等

如图所示，位于竖直平面内的矩形金属线圈，边长L₁=0．40m、L₂=0．25m，其匝数n=100匝，总电阻r=1．0Ω，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=3．0Ω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=1．0T，在外力驱动下线圈绕竖直固定中心轴O₁O₂匀速转动，角速度ω=2．0rad/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．

18. 难度：中等

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．

19. 难度：中等

2016年2月11日，美国“激光干涉引力波天文台”（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？

20. 难度：简单

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）。