2022-2023学年北京交大附中高三（上）诊断物理试卷

一、第一部分（选择题共42分）本部分共14小题，每小题3分，共42分。在每小题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。

• 1．氢原子从基态跃迁到某激发态，则该氢原子（　　）

  A．放出光子，能量增加	B．放出光子，能量减少
  C．吸收光子，能量增加	D．吸收光子，能量减少
  组卷：161引用：2难度：0.5

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• 2．下列现象能说明光是横波的是（　　）

  A．光的衍射现象	B．光的折射现象
  C．光的偏振现象	D．光的干涉现象
  组卷：905引用：6难度：0.9

  解析

• 3．如图所示，质量为m的物块在倾角为θ的斜面上加速下滑，物块与斜面间的动摩擦因数为μ。下列说法正确的是（　　）

  A．斜面对物块的支持力大小为mgsinθ

  B．斜面对物块的摩擦力大小为μmgcosθ

  C．斜面对物块作用力的合力大小为mg

  D．物块所受的合力大小为mgsinθ
  组卷：1506引用：10难度：0.8

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• 4．某理想变压器的原线圈接在220V的正弦交流电源上，副线圈输出电压为22000V，输出电流为300mA。该变压器（　　）

  A．原、副线圈的匝数之比为100：1

  B．输入电流为30A

  C．输入电流的最大值为15 2 A

  D．原、副线圈交流电的频率之比为1：100
  组卷：886引用：3难度：0.7

  解析

• 5．如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，沿图示路径先后到达状态b和c。下列说法正确的是（　　）

  A．从a到b,气体温度保持不变

  B．从a到b,气体对外界做功

  C．从b到c,气体内能减小

  D．从b到c,气体从外界吸热
  组卷：1077引用：7难度：0.5

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• 6．图1为一列简谐横波在t=0.10s时刻的波形图，P是平衡位置在x=1.0m处的质点，Q是平衡位置在x=4.0m处的质点；图2为质点Q的振动图像。下列说法正确的是（　　）

  A．在t=0.10s时，质点Q向y轴正方向运动

  B．从t=0.10s到t=0.25s,质点Q通过的路程为30cm

  C．从t=0.10s到t=0.25s,该波沿x轴负方向传播了8m

  D．在t=0.25s时，质点P的加速度沿y轴负方向
  组卷：316引用：6难度：0.6

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二、第二部分（非选择题共58分）本部分共6大题，共58分。请用黑色字迹签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，在试卷上作答无效。

• 19．类比是研究问题的常用方法。
  （1）情境1：如图1所示，弹簧振子的平衡位置为O点，在B、C两点之间做简谐运动，小球相对平衡位置的位移x随时间t的变化规律可用方程x=x_mcos

  k

  m

  t描述，其中x_m为小球相对平衡位置O时的最大位移，m为小球的质量，k为弹簧的劲度系数。请在图2中画出弹簧的弹力F随位移x变化的示意图，并借助F-x图像证明弹簧的弹性势能E_p=

  1

  2

  k

  x

  2

  。
  
  （2）情境2：如图3所示，把线圈、电容器、电源和单刀双掷开关连成电路。先把开关置于电源一侧，为电容器充电，稍后再把开关置于线圈一侧，组成LC振荡电路，同时发现电容器极板上电荷量q随时间t的变化规律与情境1中小球位移x随时间t的变化规律类似。已知电源的电动势为E，电容器的电容为C，线圈的自感系数为L。
  a.类比情境1，证明电容器的电场能E_电=

  q

  2

  2

  C

  。
  b.类比情境1和情境2，完成下表。
  
  

  情境1	情境2
  球的位移x=xmcos k m t
  	线圈的磁场能E磁= 1 2 L i 2 （i为线圈中电流的瞬时值）
  组卷：222引用：3难度：0.4

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• 20．黑洞是爱因斯坦广义相对论预言的一种质量极大的天体，黑洞自身不发光，难以直接观测，我们可以通过恒星运动，黑洞边缘的吸积盘及喷流，乃至引力波来探测美国在2016年6月“激光干涉引力波天文台（LIGO）就发现了来自于距离地球13亿光年之外一个双照洞系统合并产生的引力波。
  （1）假定黑洞为一个质量分布均匀的球形天体，天文学家观测到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。设万有引力常量为G。
  ①利用所学知识求该黑洞的质量M；
  ②严格解决照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，他们认为黑洞的引力很大，大到物体以光速运动都无法从其逃脱。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E_p=-G

  m

  1

  m

  2

  r

  （规定无穷远处势能为零），若按照牛顿力学体系将地球变为一个黑洞，求地球变为黑洞后的最大半径R_m。（结果保留1位有效数字，已知万有引力常量G=6.67×10^-11N•m²/kg²，地球质量M=6.02×10²⁴kg,光速c=3×10⁸m/s）。
  （2）2019年4月10日，天文学家公布了首次直接拍摄到黑洞的照片。天文学家动用了遍布全球的8个毫米/亚毫米波射电望远镜，组成了一个所谓的“事件视界望远镜”（EventHorizonTelescope,缩写EHT），该虚拟望远镜通过观测黑洞边缘的喷射情况而成。该虚拟望远镜可等效为口径为d,其分辨本领所对应的单位面积上的功率为P，已知该黑洞到地球的距离为r。
  ①设该黑洞的直径为D，求此次观测到黑洞单位面积对应的最小喷射功率P₁；
  ②若此次能观测到黑洞的数量为N₀，大尺度宇宙空间中此类黑洞均匀分布，将此虚拟望远镜的分辨率提高3倍，求能观测到的同类黑洞的数目N₁。
  组卷：155引用：1难度：0.2

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