2021届重庆市实验中学高三（下）第三次诊断物理试卷及答案.pdf

绝密启用前2021届重庆市实验中学高三（下）第三次诊断物理试题注意事项：L答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息2.请将答案正确填写在答题卡上一、单选题1.下列关于衰变与核反应的说法正确的是（）A.放射性元素的半衰期随着外界条件（如温度、压强等）的改变而改变B.核聚变反应方程；H+：Hf ；He+X中的X表示中子C.夕衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的D.高速a粒子袭击氮核可产生中子，其核反应方程为；H e+N f O+72.如图所示，两个相同的木模质量均为相，靠三根竖直细线连接，在水平面上按一个，互，字型静置，上方木模呈现悬浮效果，这是利用了建筑学中的“张拉整体”（Tensegrily）结构原理。图中短线。上的张力”和水平面所受压力尸2满 足（）A.6 mg,F2 mg,F2=2mgC.K mg,F2 2Mg D.6 E。,B.EBoD.EBE0,%=%6.如图所示，从匀速运动的水平传送带边缘，垂直弹入一底面涂有墨汁的棋子，棋子在传送带表面滑行一段时间后随传送带一起运动。以传送带的运动方向为x轴，棋子初速度方向为y轴，以出发点为坐标原点，棋子在传送带上留下的墨迹为（）此间隔一小段距离，将两个球从距底座高为（远大于小球半径）处由静止同时释放，所有碰撞时间极短且无机械能损失，则A、B第一次碰撞后3球上升的最大高度最接 近（）A.4/7 B.6/7 C.8/7 D.9/?8.下列说法正确的是（）A.大气中PM2.5的运动是分子的无规则运动B.理想气体的压强是由气体分子间斥力产生的C.密闭在汽缸里一定质量理想气体发生等压膨胀时，单位时间碰撞器壁单位面积的气体分子数一定减少D.热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体9.如图所示为一列向右传播的简谐横波在某一时刻的波形，该波的周期为T,此时两个质点P、0到平衡位置的距离相等，位置如图所示。关于P、Q两质点的运动情况,下列说法正确的是（）A.此时刻两质点的速度相同B.此时刻两质点的位移相同C.两质点将同时回到平衡位置D.再经过,了 两质点到平衡位置的距离不相等2二、多选题10.我国北斗卫星导航系统（BDS）已经开始提供全球服务，具有定位、导航、授时、5G传输等功能。A、B为“北斗”系统中的两颗工作卫星，其中A是高轨道的地球静止同步轨道卫星，B 是中轨道卫星。已知地球表面的重力加速度为小地球的自转周期为7bo下列判断正确的是（）A.卫星A 可能经过重庆上空B.卫星B 的运行速度大于近地卫星环绕速度C.周期大小D.向心加速度大小内 /g1 1.如图所示，横截面积为0.005m2的 10匝线圈，其轴线与大小均匀变化的匀强磁场B 平行。间距为0.8m的两平行光滑竖直轨道PQ、MN足够长，底部连有一阻值为2c的电阻，磁感应强度82=0.5T 的匀强磁场与轨道平面垂直。K 闭合后，质量为0.01kg、电阻为2C 的金属棒而恰能保持静止，金属棒始终与轨道接触良好，其余部分电阻不计,g 取 lOm/s?则（）A.A 均匀减小B.囱的变化率为10T/sC.断开K 之后，金属棒时下滑的最大速度为1.25m/sD.断开K 之后，金属棒所受安培力的最大功率为0.25W1 2.质量为20kg的木板静置于倾角为30。的足够长斜坡上，木板与斜坡间的动摩擦因数 为 汉 1,木板的A8段长0.9m,上表面因结冰可视为光滑，8 c 段长为1.6m,上表5面粗糙。质量为20kg可视为质点的小孩从4 端由静止下滑，与段之间的动摩擦因A.人在4 8 段滑动时，木板与斜面间摩擦力为240NB.下滑过程中，人的最大速度为3m/sC.人不会从C 端滑出木板D.整个过程中人与木板之间因摩擦产生热量240J三、实验题1 3.某实验小组设计如图甲所示的实验装置测量滑块与木板之间的动摩擦因数。一木板固定在桌面上，一端装有定滑轮。滑块的左端与穿过打点计时器（未画出）的纸带相连，右端用细线通过定滑轮与托盘连接。在托盘中放入适量硅码，接通电源，释放滑块，打点计时器在纸带上打出一系列的点。甲乙(1)如图乙为实验中获取的一条纸带：0、1、2、3、4、5、6是选取的计数点，每相邻两计数点间还有4个计时点(图中未标出)，测得计数点间的距离如下图所示。交流电源频率为50H z,根据图中数据计算滑块加速度”nVsZ(结果保留两位有效数字)(2)滑块、托盘(含祛码)的质量分别用M、机表示，滑块的加速度用。表示，重力加速度为g，则 滑 块 与 木 板 间 的 动 摩 擦 因 数 =(用题中字母表示)。(3)若实验测得的动摩擦因数偏大，原因可能是(多选)。A.纸带与打点计时器间有摩擦B.未满足M远大于C.木板未调节水平，左端偏高D.滑轮对细线存在阻力14.某同学设计了如图甲所示的电路测量电池组的电动势和内阻。除待测电池组外，还需使用的实验器材：灵敏电流表G,可变电阻凡、R2,电压表V i、V2,电流表A i、A2,开关，导线若干。(1)为了选择合适的可变电阻，该同学先用多用电表估测了电压表的内阻。测量时，先将多用电表挡位调到如图乙所示位置，再将红表笔和黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指向“0。工然后将调节好的多用电表红表笔和电压表的负接线柱相连，黑表笔和电压表的正接线柱相连。欧姆表的指针位置如图丙所示，则欧姆表的读数为乙选择合适的可变电阻R、&后，按照图甲所示电路图连接好电路，将可变电阻修、心调到合适的阻值，闭合开关S,反复调节可变电阻R、R?,直到电流表G的指针不偏转，电压表V、V2的示数之和记为U i,电流表AI、A2的示数之和记为人(3)断开开关，适当调小可变电阻R i的阻值，闭合开关，发现此时电流表G的指针发生了偏转，缓慢(选填“调大”或“调小”)可变电阻R2的阻值，直至电流表G的指针不发生偏转，电压表V、V?的示数之和记为S,电流表A i、A2的示数之和记为h(4)重复(3)的步骤，记录到多组数据(S,A)、(U,；4)(5)实验完毕，整理器材。(6)利用记录的数据，作出U-/图线如图丁所示,依据图线可得电池组的内阻，为:理论上该同学测得的电池组内阻(选填“大于”“小于”或“等于“)真实值。四、解答题15.如图所示，在光滑地面上有一辆质量M=2kg的小车，小车左边部分为半径R=l.2m的四分之一光滑圆弧轨道，轨道末端平滑连接一长度L=2.4m的粗糙水平面，水平面右端是一挡板。有一个质量为加=lkg的小物块(可视为质点)从小车左侧圆弧轨道顶端A点静止释放，小物块和粗糙水平面的滑动摩擦因数以=0.08,小物块与挡板的碰撞无机械能损失，重力加速度g=10m/s2。(1)求小物块第一次滑到圆弧轨道末端时，小物块的速度大小；(2)小物块将与小车右端发生多次碰撞，求整个运动过程小物块在粗糙水平面上走过的路程，以及全过程小车在地面上发生的位移。1 6 .在芯片制造过程中，离子注入是其中一道重要的工序。如图甲所示是离子注入工作原理的示意图，静止于A处的离子，经电压为U的加速电场加速后，沿图中圆弧虚线通过半径为 的,圆弧形静电分析器(静电分析器通道内有均匀辐向分布的电场)4后，从。点沿竖直方向进入半径为r的圆形匀强磁场区域该圆形磁场区域的直径P Q与竖直方向成4 5。，经磁场偏转，最后打在竖直放置的硅片上。离子的质量为?、电荷量为9,不计离子重力。求：(1)离子进入圆形匀强磁场区域时的速度大小心(2)静电分析器通道内虚线处电场强度的大小段；(3)若磁场方向垂直纸面向外，离子从磁场边缘上某点出磁场时，速度方向与直径P Q垂直，求圆形区域内匀强磁场的磁感应强度线的大小；(4)若在该圆形区域内加如图乙所示交变的磁场(图中用大小未知、方向垂直纸面，且以垂直于纸面向外为正方向)，当离子从/=0时进入圆形磁场区域时，最后从。点飞出，水平向右垂直打在硅片上，请写出磁场变化周期了满足的关系表达式。1 7 .自动洗衣机洗衣缸的下部与一控水装置的竖直均匀细管相通，细管上端封闭，并和一压力传感器相接。洗衣缸进水时，细管中的空气被水封闭，随着洗衣缸中水面的升高，细管中的空气被压缩，当细管中空气压强达到1.0 5 xl()5 p a时，压力传感器使进水阀门关闭，达到自动控水的目的。已 知 细 管 的 长 度4 2 c m,管内气体可视为理想气体且温度始终不变，取大气压%=1.0 0 x1 0$P a,重力加速度g =1 0 m/s 2,水的密度0 =l Oxl(r kg/m,洗衣机停止进水时，求：I .细管中被封闭的空气柱的长度L；n.洗衣缸内水的高度人。1 8 .如图所示，一个足够大的水池盛满清水，水深=0.4 m,水池底部中心有一点光源A,其中一条光线斜射到水面上距A 为/=0.5m的 8 点时，它的反射光线与折射光线恰好垂直。求：水的折射率；用折射率和水深人表示水面上被光源照亮部分的面积。（仅推导出表达式，不用计算结果，圆周率用加表示）参考答案1.B解：A.半衰期是由核内部因素决定，与外部条件（如温度、压强等）无关，故A错误；B.X的质量数A=2+3-4=l电荷数Z=1+1-2=0可知X表示中子，故B正确；C.夕衰变是由于原子核内中子转化为为一个质子同时释放一个电子，并非原子核外电子电离形成的，故c错误；D.根据质量数守恒与电荷数守恒，核反应方程为:H e+*N T O+；H故D错误。故选Bo2.B解：对两个木模的整体受力分析，整体受2”？的重力和水平面的支持力F；，有F；=2mg由牛顿第三定律可知，水平面所受压力鸟=，对上方木模分析可知，短线。上的张力片向上，两长线的拉力T向下，有2T+mg=耳故有故选B o3.C解：A.电压表的读数为有效值，任何时刻均不可能为零，故A错误;B.该交流电的周期0.02s,频率为50Hz,一个周期电流方向改变2 次，电阻R 中电流方向每秒钟改变100次，故 B 错误；C.滑动触头P 逆时针转动时，副线圈匝数增加，输出电压增加，输出功率增大，A 8 间的输入功率也增大，故 C 正确；D.滑动触头P 顺时针旋转时，8 c 间线圈匝数减小，故线圈匝数之比增大，故输出电压减小，即 R 两端电压减小，故 D 错误；故选C。4.D解：A.平抛运动过程由机械能守恒定律，有Ep=E-Ek则综一耳图像为倾斜直线，故 A 错误：B.地面为零势能参考面，设抛出点的高度为人，则重力势能为Ep=mg耳 mgh则Ep-h图像为倾斜直线且为减函数，故 B 错误；C.平抛的竖直分运动为自由落体运动，有八 次故有mghy-mgh=mgh-mg gt则E p-v 图像为开口向下的抛物线，二者为二次函数关系，故 D 正确。则后 尸 图像为开口向下的抛物线，二者为二次函数关系D.根据动能定理有mgh,=1-mv2 -1 mv2则有k/A L C 2 1 21Ep=mgh-mgh=mg%、-mv-mv0 1 =,故 C 错误；mgho+LmvLm故选D。5.B解：A 处点电荷在B 点产生的电场强度为耳=空C 处点电荷在B 点产生的电场强度为纥=*E 处点电荷在B 点产生的电场强度为当=条由电场的叠加可知，A、C 两处点电荷在B 处的合场强为口2=g=患所以B 处的场强为6,=Eg 4=含同理可求得：。处的场强为纥=争所以既%,故 B 正确.点睛：解决本题关键理解电场强度是矢量合成时遵循平行四边形定则，电势为标量合成时只求代数和即可.6.A解：分析可知，在传送带这个参考系中，合速度的方向和摩擦力的方向在一条直线上，所以运动轨迹应该是一条直线，又因为棋子相对于传送带往后运动，故 A 正确，BCD错误.故选Ao7.D解：由于A 球做自由落体运动，由匀变速直线运动的速度-位移公式v2=2gh可知，A 球与地面碰撞前的速度大小为v=2ghAB彼此间隔一小段距离，B球与A 球碰撞前的速度大小为vy/2gh两球发生弹性碰撞，两球碰撞过程系统内力远大于外力，系统动量守恒、机械能守恒，设碰撞后小球的速度大小为大球速度大小为V2,选向上方向为正方向，由动量守恒定律得mAv-mBv=匕 +mAv2由机械能守恒定律得1 21 21 21 2-mAv+2/2BV=2，WBV|+5 4 岭解得_(3%-vi 一机A+初B当%为时M=3而小球B 上升的高度”=工=9万2g故 D 正确，ABC错误。故选Do8.C解：A.大气中的PM2.5的运动是悬浮在气体中的固体颗粒的无规则运动，这些固体颗粒是由大量的分子组成的，所以PM2.5的运动不是分子的无规则运动，故 A 错误；B.气体的压强是大量做无规则热运动的分子对器壁频繁、持续地碰撞产生，与分子斥力无关。故 B 错误；C.密闭在气缸里的一定质量理想气体发生等压膨胀时，根据理想气体的状态方程比=CT可知，气体的温度一定升高,气体分子的平均动能增大，则每一次对器壁的平均撞击力增大,而气体的压强不变，所以单位时间碰撞器壁单位面积的气体分子数一定减少，故 c 正确；D.根据热力学第二定律可知，热量能够自发从高温物体传到低温物体，也能从低温物体传到高温物体，如电冰箱，故 D 错误；故选C。9.C解：A.波向右传播，利用同侧法可知质点P 向上振动，质点。向下振动，因为P、。到平衡位置的距离相等，利用对称性可知，P、。速度大小相等，方向相反，故 A 错误；B.位移是从平衡位置到质点的位置的有向线段，所以P、。两质点的位移是大小相等，方向相反，故 B 错误；C.波向右传播，利用同侧法可知质点P 向上振动，质点。向下振动，结合对称性可知，P、。同时回到平衡位置，故 c 正确；D.再 经 过 波 向 右 传 播 半 个 波 长 的 距 离，此时P、Q 两点都到达与x 轴对称的位置，两质点到平衡位置的距离应该相等。故 D 错误。故选C。10.CD解：A.地球静止同步轨道卫星的轨道平面只能是赤道平面，重庆不在赤道上，所以卫星A 不能经过重庆的上空，故 A 错误；B.根据6 粤=?匕 可 知，卫星B 的轨道半径大，则速度小，故 B 错误；r rC.A 是高轨道的地球静止同步轨道卫星，所以B 是中轨道卫星，根据开普勒第三定律可知，轨道半径大，周期大，故TA=T0TB故 c 正确；MmD.重力加速度是近地卫星的向心加速度，根 据 6 二二=/。可知，轨道半径大，向心加速度小，所以%即 g故 D 正确。故选CD。11.BD解：A.K 闭合后，金属棒外恰能保持静止，受到的安培力与重力平衡，则必棒受到的安培力方向竖直向上，由左手定则判断可知血中感应电流方向由“一 仇 由安培定则判断可知，线圈感应电流的磁场方向向左，与线圈原磁场方向相反，则 8 均匀增大，故 A 错误；B.必棒静止时，由平衡条件得mg-BlL解得/=0.25A根据闭合电路欧姆定律知线圈产生的感应电动势大小为=/?=0.25x2V=0.5V对于线圈，根据法拉第电磁感应定律得E=-=nL5t Ar解得组=10T/st故 B 正确；C.断开K 之后，金属棒湖匀速下滑时速度最大，设 为 由 平 衡 条 件 得什皿R解得v,n=2.5m/s故 C 错误；D.断开K 之后，金属棒所受安培力的最大功率等于重力的功率，为p=/nvm=0.01x 10 x2.5 W=0.25W故 D 正确。故选BD。12.BC解：根据题意可知，木板的质量为m=20kg,小孩的质量为M=20kg,木板与斜坡间的动摩擦因数为4=4 5,小孩与BC段之间的动摩擦因数为2=乎A.假设小孩不在木板上且木板能够匀速滑下，则有mg sin 300=fjmg cos 30解得所以小孩在木板上力B 部分滑动时，木板处于静止状态，根据平衡条件可得木板与斜面间摩擦力为血 gsin30=20 x 1 OxO.5N=100N故 A 错误;B.小孩滑到BC部分时受到的滑动摩擦力大小为f2=cos 30=-x 2 0 x l0 x -N =150N方向沿斜面向上；小孩的重力沿斜面向下的分力大小为G人、=%sin 30=20 x 1()x 0.5N=1 (X)N f2所以小孩达到B点时速度最大，对小孩根据动能定理可得Mg sin 30 x AB=g M v1-0解得Vm=3m/s故 B 正确；C.小孩滑到BC段时，木板的加速度大小为f2+Mg sin 30-(Af+m)g cos 30M解得ai=0.5m/s2方向沿斜面向下，小孩的加速度大小为f.-G,150-100,2 一 ,2生=-m/s2=2.5m/s2 m 20方向沿斜面向上，设经过r 时间二者速度相等，则有v =vn,t-t=a2t解得z=ls此过程中小孩相对于木板的距离为v+v v v 3Ax=t一一r=Z =-xIm =1.5m 1.6m2 2 2 2以后二者一起减速运动，所以小孩不会从C 端滑出木板，故 C 正确；D.整个过程中小孩与木板之间因摩擦产生热量为。=人 处=150 x1.55J=225J故 D 错误。故选BCom s-(M +tn)a13.0.50-ADMg解：(D IU 每相邻两计数点间还有4 个打点，说明相邻的计数点时间间隔为0.1s。利用匀变速直线运动的推论 x=afi,即逐差法可以求物体的加速度大小9代入数据解得rz=0.50m/s2(2)12对整体，根据牛顿第二定律可得mg-/.iMg=(M+m)a解得mg (M+m)a4 二-Mg(3)3JA.纸带与打点计时器间有摩擦，增加了摩擦力，故 A 正确;B.未满足M远大于m,只是在测量过程中，加速度不准确，不会改变摩擦力，故 B错误;C.木板未调节水平，左端偏高，对木块分析，垂直木板方向由受力分析，可知，压力变小,减小了摩擦力，故 C错误；D.滑轮存在摩擦阻力，也增加了摩擦力，故 D正确；故选A D oh n1 4.2 2 0 0 调大-b 等于c解：(1)口 由图乙所示可知，多用电表选择欧姆X 1 0 0 挡，由图丙所示可知，欧姆表读数为2 2 x l 0 0 Q=2 2 0 0 Q；(3)2 由图中所示电路图可知，当灵敏电流表示数为零时K i =R2&RV2要使灵敏电流表示数仍然为零，当凡的阻值减小时，由堞RV=凡可知，应缓慢调大可变%为2电阻R 2 的阻值；(6)3 由图甲所示电路图可知，路端电压U=U+U2流过电源的电流l=l+h由闭合电路欧姆定律可知，电源电动势E=U+Ir路端电压U=E-Ir由图示5/图象可知，电源电动势E=b电源内阻(7)5 由图甲所示电路图可知，路端电压。=S+S的测量值等于真实值，流过电源的电流l=h+h测量值等于真实值，因此电源内阻测量值与真实值相等。15.(1)4m/s；(2)15m,0.6 m,水平向左解:（1）小物块和小车组成的系统水平方向动量守恒，设小物块刚滑上右侧粗糙区域时速度大小为V”小车速度为大小也mv=MV21 2 1 2mgR=-mv+MV2解得vi=4m/s（2）从小物块滑下到最终相对小车静止，小物块在粗糙水平面上走过的路程为mgR=pmgs解得s=15m又s =L+A x当 =6 时，Ar=0.6m即物块将停在圆弧轨道末端0.6m处，物块相对小车停下时，小车也停止运动，整个过程中，物块相对小车发生位移4=7?+Ax对机、M 整体，水平方向动量守恒，设”水平向右发生位移大小为埼，M 水平向左发生位移大小为X 2,有inxt=MX2又玉+%2=彳 总解得777 g=0.6mM+m总方向水平向左16.(l)y=/型 ；(2)线=(；(3)稣=V m%)的 4)T =qr-Ter 7 J m7(z =。八，11，.2.、)2+l qU解：(1)电子通过加速电场，由动能定理q U -m v12得”产V m(2)离子经过静电分析器，由向心力公式qE0=m A得ET4(3)由于MN _L P Q则a M/P Q4 P M 0=/M P。又 0PM与4 0 1 P M为等腰三角形所以。加。2 d为棱形，则离子运动的半径/?!=r由各心力公式得（4）如图所示，由几何关系可知得亚 2 +1)&=2 rplr,2=(H=0,1,2)带电粒子在磁场中运动的周期所以又1 7.1.4 0 c m ；I I.5 2 c m解：I .吸管中的气体初始压强为Po =1.0 0 x1 0 5 P a,初始体积为%=L S,吸管中的气体末态压强为p=1 0 5 x1()5 pa ,设末态体积为V =LS,由波意尔定律可得Po K=pv解得L=4 0 c mH.设洗衣机缸与细管中的水面差为细管中气体的压强为p=pgh+p0故洗衣机的水位/=A/z +(0-L)解得h=5 2 c m1 8.1.3 3；S=4 n2-l解：设射向B点的光线入射角与折射角分别i和r,.ll2-h2s i n i=-，/故水的折射率s i n r.n=-=c o t is i nz 3设射向水面的光发生全反射的临界角为c,则有,八1s i n C =n圆形光斑的半径R=h t a n C圆形光斑的面积由题意得i+r=9 04 S=7lR2联立可解得7rh2