THUSSAT中學生標準學術(shù)能力2023-2024學年高三上學期1月診斷性測試物理試卷（解析版）

PAGEPAGE1中學生標準學術(shù)能力診斷性測試2024年1月測試物理試卷本試卷共300分，考試時間150分鐘。一、選擇題：本題共8小題，每小題6分，共48分。在每小題給出的四個選項中，第14~18題只有一項符合題目要求，第19~21題有多項符合題目要求。全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。1.日前，清華大學提出了一種穩(wěn)態(tài)微聚束光源（SSMB）技術(shù)，即通過粒子加速器加速電子來獲得光刻機生產(chǎn)高端芯片時需要使用到的極紫外光。極紫外光又稱為極端紫外線輻射，是指電磁波譜中波長從121nm到10nm的電磁輻射。已知普朗克常量，真空中的光速，可見光的波長范圍是400nm到760nm。則下列說法中正確的是（）A.可見光比極紫外光的粒子性更強B.極紫外光比可見光更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象C.電子的速度越大，它的德布羅意波長就越長D.波長為10納米的極紫外光的能量子約為〖答案〗D〖解析〗A．可見光比極紫外光的波長長，頻率小，傳播中粒子性弱，波動性強，A錯誤；B．極紫外光比可見光的波長小，不容易發(fā)生衍射，B錯誤；C．根據(jù)可得，電子的速度越大，它的德布羅意波長就越小，C錯誤；D．根據(jù)可求得D正確。故選D。2.如圖所示，長為L=99cm一端封閉的玻璃管，開口端豎直向上，內(nèi)有一段長為h=11cm的水銀柱與管口平齊。已知大氣壓強為p0=75cmHg，在溫度不變的條件下，最多還能向開口端內(nèi)注入的水銀柱的高度為（）A.1cm B.2cm C.3cm D.4cm〖答案〗B〖解析〗設玻璃管的橫截面積為S，初態(tài)時，管內(nèi)氣體的體積為壓強為當水銀面與管口相平時，設水銀柱高為H，則管內(nèi)氣體的體積為壓強為由玻意耳定律得代入數(shù)據(jù)解得所以新注入水銀柱高度為故選B。3.2023年5月29日消息，經(jīng)空間站應用與發(fā)展階段飛行任務總指揮部研究決定，神舟十六號航天員乘組由指令長景海鵬、航天飛行工程師朱楊柱、載荷專家桂海潮3名航天員組成。設神州十六號（包括三名航天員）的總質(zhì)量為m，地球半徑為R，神州十六號與空間站對接后繞地球做圓周運動的軌道距地球表面高為h，運行周期為T，以宇宙中無窮遠處為零勢能點，神舟十六號在距地球表面高為h處的引力勢能為，其中G為引力常量，M為地球的質(zhì)量。忽略地球自轉(zhuǎn)及空氣阻力，下列說法正確的是（）A.神州十六號與空間站對接后繞地球做圓周運動的線速度大于B.地球的密度等于C.神州十六號與空間站對接后繞地球做圓周運動時神州十六號機械能為D.神州十六號從開始發(fā)射到與空間站對接過程中，需要對神州十六號做的功為〖答案〗D〖解析〗A．第一宇宙速度為，是最大環(huán)繞速度，故神州十六號與空間站對接后繞地球做圓周運動的線速度小于，故A錯誤；B．根據(jù)萬有引力提供向心力地球的密度為故B錯誤；C．根據(jù)萬有引力提供向心力神州十六號與空間站對接后繞地球做圓周運動時神州十六號機械能為故C錯誤；D．神州十六號從開始發(fā)射到與空間站對接過程中，需要對神州十六號做的功為故D正確。故選D。4.如圖所示，在某介質(zhì)中的x軸上有兩個波源和，是的中點，M、N相距3m。兩波源以相同的頻率f和相同的振幅A同時開始振動，的起振方向沿y軸正方向，的起振方向沿y軸負方向，兩個波源產(chǎn)生的簡諧橫波沿x軸相向傳播，某一時刻質(zhì)點N的位移為，已知該介質(zhì)中的波速為，下列說法中正確的是（）A.波源產(chǎn)生的波傳播到M點后，質(zhì)點M的位移可能為B.波源產(chǎn)生的波剛傳播到N點時，質(zhì)點N已經(jīng)振動了1.2sC.兩列波的波長可能等于D.兩個波源振動的頻率f可能等于〖答案〗C〖解析〗A．波源、的起振方向相反，質(zhì)點M到波源、的波程差為零，可知質(zhì)點M為振動減弱點，兩波源振幅相同，則質(zhì)點M的位移一直為零，故A錯誤；B．波源產(chǎn)生的波剛傳播到N點時，質(zhì)點N已經(jīng)振動了故B錯誤；C．某一時刻質(zhì)點N的位移為，則質(zhì)點N為振動加強點，波源、的起振方向相反，有（n＝0，1，2，3…）波長為（n＝0，1，2，3…）當時，兩列波的波長等于，故C正確；D．兩個波源振動的頻率為（n＝0，1，2，3…）當時，解得故兩個波源振動的頻率f不可能等于，故D錯誤。故選C。5.如圖所示，在豎直平面內(nèi)，一個半徑為R的四分之一光滑球固定在水平地面上，球心O正上方P處有一光滑的小滑輪，甲、乙通過光滑的細線相連，當PQ間細線的長度與球的半徑相等時，PQ與豎直方向的夾角，系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)，此時小球甲的質(zhì)量為。若小球乙的質(zhì)量增大為原來的1.5倍，當PQ與豎直方向夾角最大時，系統(tǒng)也能處于靜止狀態(tài)，此時小球甲的質(zhì)量為，則（）A. B. C. D.〖答案〗D〖解析〗對小球甲分析，由幾何關系可知，拉力和支持力與水平方向的夾角相等，有對小球乙分析有聯(lián)立可得對小球甲由平衡條件及相似三角形有對小球乙分析有根據(jù)幾何關系有當與豎直方向的夾角最大時，有聯(lián)立解得可知故選C。6.如圖所示的四幅圖均為物體做直線運動的圖像，下列說法正確的是（）A.圖甲中，物體在0到這段時間內(nèi)的位移小于B.圖乙中，物塊加速度為C.圖丙中，陰影面積表示到時間內(nèi)物體的加速度變化量D.圖丁中，時物體的速度為〖答案〗AD〖解析〗A．圖象與坐標軸圍成的面積表示位移，若物體做勻加速直線運動，設位移為，則實際圖線與坐標軸圍成的面積小于物體做勻加速直線運動時圖線與坐標軸圍成的面積，則故A正確；B．根據(jù)整理得圖象的斜率為圖乙中，物塊的加速度為故B錯誤；C．根據(jù)圖丙中，陰影面積表示到時間內(nèi)物體的速度變化量，故C錯誤；D．根據(jù)整理得圖象為一條直線，可知物體做勻變速直線運動，當時，，代入得故D正確。故選AD。7.如圖所示，質(zhì)量為、長度為的長木板靜置于水平地面上，它與地面間的動摩擦因數(shù)。質(zhì)量為可視為質(zhì)點的滑塊從長木板的右端以初速度向左滑上長木板，滑塊恰好運動到長木板的左端。已知長木板剛開始運動時的加速度大小，設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度。則下列說法正確是（）A.滑塊與長木板間的動摩擦因數(shù)B.滑塊與長木板間的動摩擦因數(shù)C.滑塊初速度D.滑塊初速度〖答案〗AD〖解析〗AB．長木板剛開始運動時的加速度大小，對木板分析，根據(jù)牛頓第二定律有解得故A正確，B錯誤；CD．對滑塊進行分析，根據(jù)牛頓第二定律有解得可知，滑塊先向左做勻減速直線運動，木板向左做勻加速直線運動，兩者達到相等速度后保持相對靜止向左做勻減速直線運動，最終停止運動。兩者大達到相等速度過程有滑塊相對于木板的相對位移大小恰好等于木板長度，即有解得故C錯誤，D正確。故選AD。8.如圖所示，兩根相互平行的光滑長直金屬導軌固定在水平絕緣桌面上，在導軌的左端接入電容為C的電容器和阻值為R的電阻。質(zhì)量為m、阻值也為R的導體棒MN靜止于導軌上，與導軌垂直，且接觸良好，導體棒接入電路的有效長度為l，導軌電阻和電容器極板的電阻忽略不計，整個系統(tǒng)處于方向豎直向下的勻強磁場中，磁感應強度的大小為B。開始時，電容器所帶的電荷量為Q，合上開關S后，下列說法正確的是（）A.導體棒MN所受安培力的最大值為B.導體棒MN最終向右勻速運動，且速度為C.導體棒MN速度最大時，電阻R兩端的電壓為0D.開始時電容器中儲存的電能全部轉(zhuǎn)化為焦耳熱和導體棒的動能〖答案〗BC〖解析〗A．通過導體棒MN的電流最大時，導體棒MN所受安培力的最大，通過導體棒MN的電流最大值為導體棒MN所受安培力的最大值為故A錯誤；B．當電容器兩極板間的電壓大于導體棒MN切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢時，導體棒MN受到向右的安培力，導體棒MN做加速運動，隨著導體棒MN的增大，導體棒MN切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢增大，導體棒MN受到向右的安培力逐漸減小直至為零，導體棒MN最終向右勻速運動，根據(jù)動量定理有該過程通過導體棒MN的電量為穩(wěn)定后電容器的帶電量為聯(lián)立解得速度為故B正確；C．導體棒MN速度最大時，電容器兩極板間的電壓等于導體棒MN切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢，電阻R兩端的電壓為0，故C正確；D．開始時電容器中儲存的部分電能轉(zhuǎn)化為焦耳熱和導體棒的動能，故D錯誤。故選BC。三、非選擇題：共174分。9.為測量物塊與瓷磚表面間動摩擦因數(shù)，某實驗小組將瓷磚的一端放在水平桌面上，形成一傾角為的斜面，瓷磚的另一端固定一打點計時器，接通電源后物塊可拖著紙帶沿斜面加速下滑。該小組將一條清晰的紙帶上取A、B、C、D、E、F六個計數(shù)點，相鄰計數(shù)點之間還有4個計時點沒有標出，紙帶數(shù)據(jù)如圖所示，已知，。由圖中數(shù)據(jù)可得，物塊經(jīng)過D點時的速度大小為___________，物塊沿斜面下滑的加速度大小為___________，物塊與瓷磚表面間的動摩擦因數(shù)為___________。（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字，重力加速度大小取）〖答案〗1.01.70.20〖解析〗[1]物塊經(jīng)過D點時的速度等于CE兩點間的平均速度即[2]根據(jù)逐差法可得[3]對物塊分析，根據(jù)牛頓第二定律得代入數(shù)據(jù)求得10.如圖所示為某學習小組改裝和校準電流表的電路圖，其中虛線框內(nèi)是電流表的改裝電路。（1）已知表頭的內(nèi)阻標稱值為，滿偏電流為；改裝后的電流表有1mA和10mA兩個量程，則根據(jù)電路可求出___________，___________。（2）現(xiàn)用量程為10mA、內(nèi)阻為的標準電流表A對改裝電表的10mA擋進行校準，校準時需選取的刻度為0.5mA、1.0mA、1.5mA、2.0mA……9.5mA、10.0mA。可選用的電源有兩種規(guī)格，電動勢分別為3V和12V，內(nèi)阻均忽略不計；定值電阻有兩種規(guī)格，阻值分別為和；滑動變阻器R有兩種規(guī)格，最大阻值分別為和。則為調(diào)節(jié)方便并順利完成實驗，應選用電動勢為___________V的電源，應選用阻值為___________的電阻，R應選用最大阻值為___________的滑動變阻器。（3）開關閉合前，應將滑動變阻器的滑片調(diào)至___________（填“最左端”或“最右端”），開關接___________（填“a”或“b”）端。（4）若校準的過程中發(fā)現(xiàn)改裝電流表的示數(shù)總是比準確值稍小一點，則其原因可能是表頭內(nèi)阻的真實值___________標稱值（填“大于”或“小于”）?！即鸢浮剑?）20180（2）12100010（3）最左端b（4）大于〖解析〗（1）[1][2]根據(jù)電流表改裝原理，分流電阻越小，改裝后的電流表量程越大，則解得，（2）[3][4][5]若選用電動勢為3V的電源，電路中電流范圍為電路中總電阻的范圍為可得若定值電阻選擇，校準時誤差較大，若定值電阻選擇，無法校準，故選用電動勢為12V的電源，此時電路中總電阻的范圍為可得若定值電阻選擇，校準時誤差較大，故定值電阻選擇?；瑒幼冏杵鞑捎梅謮菏浇臃ǎ瑸榉奖阏{(diào)節(jié)，R應選用最大阻值為的滑動變阻器。（3）[6]開關閉合前，為防止燒壞電表，待測電流表兩端的電壓應從零開始，應將滑動變阻器的滑片調(diào)至最左端。[7]根據(jù)電流表改裝原理，分流電阻越小，改裝后的電流表量程越大，開關接b端時，接入的分流電阻小，對應的改裝后的電流表量程大，量程為，故開關應接b端。（4）[8]校準的過程中發(fā)現(xiàn)改裝電流表的示數(shù)總是比準確值稍小一點，通過表頭的電流偏小，表頭內(nèi)阻的真實值大于標稱值。11.直角三棱柱a和半徑為R的半圓柱體b均由厚度不計的薄玻璃構(gòu)成，內(nèi)部均為真空，擺放在水平桌面上充滿水的容器中，其擺放位置的俯視圖如圖所示。一單色光由P點平行于AC所在的側(cè)面射入a中，光從Q點（圖中未畫出）射出后經(jīng)半圓形的圓心O點射入b中，最終光由b上的M點（圖中未畫出）射出。已知三棱柱a的直角邊，，直角邊AB所在表面與b的前表面平行正對，水對光的折射率為，，光在真空中的傳播速度大小為c，不考慮光的多次反射，忽略薄玻璃對光傳播的影響，。求：（1）a的直角邊AB所在表面與b的前表面之間的距離X；（2）該單色光從P點傳播到M點所用的時間?！即鸢浮剑?）；（2）〖解析〗（1）光路圖如圖所示一單色光由P點平行于AC所在側(cè)面射入a，由題意可知入射角為根據(jù)折射定律可得可得解得由幾何關系可知光傳播到AB面的入射角為，則有解得由可得，，由幾何關系可得解得（2）該單色光從P點傳播到M點所用的時間。其中，聯(lián)立解得12.豎直平面內(nèi)一傾斜軌道與一足夠長的水平軌道通過一小段光滑圓弧平滑連接，小物塊Q靜止于水平軌道的最左端。如圖甲所示，時刻，小物塊P在傾斜軌道上從靜止開始下滑，一段時間后與Q發(fā)生彈性碰撞（碰撞時間極短），當P返回到傾斜軌道上的A點時（圖中未標出），速度減小為0，此時對P施加一個外力，使其在傾斜軌道上保持靜止。物塊P在斜面上運動的圖像如圖乙所示（取沿斜面向下的方向為速度的正方向）。已知P的質(zhì)量為0.5kg，初始時P與Q的高度差為H，兩物塊與軌道間的動摩擦因數(shù)均為，重力加速度，不計空氣阻力。（1）求小物塊Q的質(zhì)量及兩物塊與軌道間的動摩擦因數(shù)；（2）在圖乙所描述的整個過程中，求小物塊P與斜面之間因摩擦而產(chǎn)生的熱量；（3）在小物塊Q停止運動后，改變物塊與軌道間的動摩擦因數(shù)，然后撤去外力，再次將P從A點由靜止釋放，一段時間后P剛好能與Q再次相撞。若不撤去外力，而使Q以某一初速度開始向左運動，其恰好也能到達A點，求Q的初速度大小?！即鸢浮剑?）1.5kg，；（2）；（3）〖解析〗（1）設兩物塊碰撞前P的速度為，的質(zhì)量為，的質(zhì)量為，碰撞結(jié)束時P的速度為，的速度為，設傾斜軌道與水平面的夾角為由動量守恒定律得由能量守恒有解得，在斜面上加速度分別為求得，（2）設P與Q碰撞后P在傾斜軌道上停止運動時的位置距水平面高度為，與斜面之間因摩擦而產(chǎn)生的熱量由圖乙可知解得（3）設物塊與軌道間改變后的動摩擦因數(shù)為，在水平面上滑行的距離為聯(lián)立求得13.在如圖所示的直角坐標系xOy內(nèi)，第一象限中0≤x≤0.4m的范圍內(nèi)有沿y軸負方向的勻強電場，第三象限中有垂直于紙面向里的勻強磁場。從第三象限中到x軸的距離為d=0.