2022-2023學年北京交大附中高三（上）診斷物理試卷

一、第一部分（選擇題共42分）本部分共14小題，每小題3分，共42分。在每小題列出的四個選項中，選出最符合題目要求的一項。

• 1．氫原子從基態躍遷到某激發態，則該氫原子（　　）

  A．放出光子，能量增加	B．放出光子，能量減少
  C．吸收光子，能量增加	D．吸收光子，能量減少
  組卷：164引用：2難度：0.5

  解析

• 2．下列現象能說明光是橫波的是（　　）

  A．光的衍射現象	B．光的折射現象
  C．光的偏振現象	D．光的干涉現象
  組卷：914引用：7難度：0.9

  解析

• 3．如圖所示，質量為m的物塊在傾角為θ的斜面上加速下滑，物塊與斜面間的動摩擦因數為μ。下列說法正確的是（　　）

  A．斜面對物塊的支持力大小為mgsinθ

  B．斜面對物塊的摩擦力大小為μmgcosθ

  C．斜面對物塊作用力的合力大小為mg

  D．物塊所受的合力大小為mgsinθ
  組卷：1525引用：10難度：0.8

  解析

• 4．某理想變壓器的原線圈接在220V的正弦交流電源上，副線圈輸出電壓為22000V，輸出電流為300mA。該變壓器（　　）

  A．原、副線圈的匝數之比為100：1

  B．輸入電流為30A

  C．輸入電流的最大值為15 2 A

  D．原、副線圈交流電的頻率之比為1：100
  組卷：888引用：3難度：0.7

  解析

• 5．如圖所示，一定質量的理想氣體從狀態a開始，沿圖示路徑先后到達狀態b和c。下列說法正確的是（　　）

  A．從a到b,氣體溫度保持不變

  B．從a到b,氣體對外界做功

  C．從b到c,氣體內能減小

  D．從b到c,氣體從外界吸熱
  組卷：1091引用：7難度：0.5

  解析

• 6．圖1為一列簡諧橫波在t=0.10s時刻的波形圖，P是平衡位置在x=1.0m處的質點，Q是平衡位置在x=4.0m處的質點；圖2為質點Q的振動圖像。下列說法正確的是（　　）

  A．在t=0.10s時，質點Q向y軸正方向運動

  B．從t=0.10s到t=0.25s,質點Q通過的路程為30cm

  C．從t=0.10s到t=0.25s,該波沿x軸負方向傳播了8m

  D．在t=0.25s時，質點P的加速度沿y軸負方向
  組卷：316引用：6難度：0.6

  解析

二、第二部分（非選擇題共58分）本部分共6大題，共58分。請用黑色字跡簽字筆在答題卡上各題的答題區域內作答，在試卷上作答無效。

• 19．類比是研究問題的常用方法。
  （1）情境1：如圖1所示，彈簧振子的平衡位置為O點，在B、C兩點之間做簡諧運動，小球相對平衡位置的位移x隨時間t的變化規律可用方程x=x_mcos

  k

  m

  t描述，其中x_m為小球相對平衡位置O時的最大位移，m為小球的質量，k為彈簧的勁度系數。請在圖2中畫出彈簧的彈力F隨位移x變化的示意圖，并借助F-x圖像證明彈簧的彈性勢能E_p=

  1

  2

  k

  x

  2

  。
  
  （2）情境2：如圖3所示，把線圈、電容器、電源和單刀雙擲開關連成電路。先把開關置于電源一側，為電容器充電，稍后再把開關置于線圈一側，組成LC振蕩電路，同時發現電容器極板上電荷量q隨時間t的變化規律與情境1中小球位移x隨時間t的變化規律類似。已知電源的電動勢為E，電容器的電容為C，線圈的自感系數為L。
  a.類比情境1，證明電容器的電場能E_電=

  q

  2

  2

  C

  。
  b.類比情境1和情境2，完成下表。
  
  

  情境1	情境2
  球的位移x=xmcos k m t
  	線圈的磁場能E磁= 1 2 L i 2 （i為線圈中電流的瞬時值）
  組卷：223引用：3難度：0.4

  解析

• 20．黑洞是愛因斯坦廣義相對論預言的一種質量極大的天體，黑洞自身不發光，難以直接觀測，我們可以通過恒星運動，黑洞邊緣的吸積盤及噴流，乃至引力波來探測美國在2016年6月“激光干涉引力波天文臺（LIGO）就發現了來自于距離地球13億光年之外一個雙照洞系統合并產生的引力波。
  （1）假定黑洞為一個質量分布均勻的球形天體，天文學家觀測到一質量很小的恒星獨自在宇宙中做周期為T，半徑為r₀的勻速圓周運動，由此推測，圓周軌道的中心可能有個黑洞。設萬有引力常量為G。
  ①利用所學知識求該黑洞的質量M；
  ②嚴格解決照洞問題需要利用廣義相對論的知識，但早在相對論提出之前就有人利用牛頓力學體系預言過黑洞的存在，他們認為黑洞的引力很大，大到物體以光速運動都無法從其逃脫。我們知道，在牛頓體系中，當兩個質量分別為m₁、m₂的質點相距為r時也會具有勢能，稱之為引力勢能，其大小為E_p=-G

  m

  1

  m

  2

  r

  （規定無窮遠處勢能為零），若按照牛頓力學體系將地球變為一個黑洞，求地球變為黑洞后的最大半徑R_m。（結果保留1位有效數字，已知萬有引力常量G=6.67×10^-11N?m²/kg²，地球質量M=6.02×10²⁴kg,光速c=3×10⁸m/s）。
  （2）2019年4月10日，天文學家公布了首次直接拍攝到黑洞的照片。天文學家動用了遍布全球的8個毫米/亞毫米波射電望遠鏡，組成了一個所謂的“事件視界望遠鏡”（EventHorizonTelescope,縮寫EHT），該虛擬望遠鏡通過觀測黑洞邊緣的噴射情況而成。該虛擬望遠鏡可等效為口徑為d,其分辨本領所對應的單位面積上的功率為P，已知該黑洞到地球的距離為r。
  ①設該黑洞的直徑為D，求此次觀測到黑洞單位面積對應的最小噴射功率P₁；
  ②若此次能觀測到黑洞的數量為N₀，大尺度宇宙空間中此類黑洞均勻分布，將此虛擬望遠鏡的分辨率提高3倍，求能觀測到的同類黑洞的數目N₁。
  組卷：155引用：1難度：0.2

  解析