2022-2023学年北京市顺义区牛栏山一中高三上学期期中考试 物理

牛栏山一中2022―2023学年度高三第一学期期中考试

物理试卷

一、单选题（本题共14个小题，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的，每小题3分，共24分）

1. 由库仑定律可知，真空中两个静止的点电荷，当所带电荷量分别q1和q2，其间距为r 时，它们之间静电力的大小为，式中k为静电力常量。在国际单位制中，k的单位是（    ）

A. N·m2/C2 B. C2/ (N·m2) C. N·m2/C D. N·C2/m2

2. 如图所示，用三段不可伸长的轻质细绳OA、OB、OC共同悬挂一重物使其静止，其中 OA与竖直方向的夹角为30°，OB沿水平方向，A端、B端固定．若重物的质量是m，则

A. OA绳的拉力等于2mg

B. OB绳拉力等于mg/2

C. OC绳的拉力小于OB绳的拉力

D. OA绳的拉力大于OB绳的拉力

3. 一列简谐横波沿x轴方向传播，某时刻的波形图如图所示，已知位于处的质点正向下运动，则下列说法正确的是（　　）

A. 该波沿x轴正方向传播

B. m处的质点的振幅为零

C. m处质点此刻加速度为零

D. 该时刻以后，m处的质点比m处的质点先回到平衡位置

4. 如图所示为一种自动跳闸的闸刀开关示意图，O是转动轴，A是绝缘手柄，C是闸刀卡口，M、N接电源线．闸刀处于垂直纸面向里B＝0．1T的匀强磁场中，CO间距离10cm．当磁场力为0．2N时，闸刀开关会自动跳开．则要使闸刀开关能跳开，通过绝缘手柄CO中的电流的大小和方向为

A. 电流大小为20A，电流方向O→C

B. 电流大小为20A，电流方向C→O

C. 电流大小2A，电流方向O→C

D. 电流大小为2A，电流方向C→O

5. 塔尖装有一避雷针，某次雷雨天气闪电击中避雷针，避雷针发生尖端放电现象，如图甲。若避雷针放电时的电场线分布如图乙所示，在空间取一条水平线abc和一条圆弧线adc，bd连线为ac连线的中垂线，电场线关于直线bd对称，以下说法正确的是（　　）

A. b、d两点的电场强度相同

B. 同一负点电荷的电势能在b点比在d点大

C. a、c两点的电场强度相同

D. b点电势等于a、c点电势

6. 2017年4月7日出现了“木星冲日的天文奇观，木星离地球最近最亮．当地球位于太阳和木星之间且三者几乎排成一条直线时，天文学称之为“木星冲日”．木星与地球几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳近似做匀速圆周运动．不考虑木星与地球的自转，相关数据见下表．则

A. 木星表面的重力加速度比地球表面的重力加速度大

B. 木星运行的速度比地球运行的速度大

C. 木星运行的加速度比地球运行的加速度大

D. 在木星表面附近发射飞行器的速度至少为

7. 如图所示，OX与MN是匀强磁场中的两条平行直线，其中MN为磁场的下边界，速率不同的同种带电粒子沿OX方向射入磁场，从MN边界穿出时，其中速度为v1的A粒子与MN垂直，速度为v2的B粒子其速度方向与MN成60°角，不计粒子的重力和粒子间的相互作用力，则A、B两粒子穿越磁场所需时间的比为（　　）

A. 1：2 B. 2：1 C. 2：3 D. 3：2

8. 两个完全相同的质量均为m的滑块A和B，放在光滑水平面上，滑块A与轻质弹簧相连，弹簧另一端固定在墙上。滑块B以v0的速度向滑块A运动，如图所示，两滑块相碰后一起运动不再分开，下述正确的是（　　）

A. 弹簧最大弹性势能为

B. 弹簧最大弹性势能为

C 两滑块相碰后一起运动过程中，系统动量守恒

D. 两滑块（包括弹簧）相碰后一起运动过程中，系统机械能守恒

9. 如图所示，位于竖直平面内的一面墙上有A、B、C三个完全相同的窗户。将一个小球斜向上抛出，小球在空中依次飞过A、B、C三个窗户，图中曲线为小球在空中运动的轨迹，轨迹所在的平面靠近竖直墙面，且与墙面平行。不计空气阻力的影响，以下说法中正确的是（　　）

A. 小球通过窗户A所用的时间最长 B. 小球通过窗户C的平均速度最大

C. 小球通过窗户C动量变化量最大 D. 小球通过窗户A克服重力做的功最多

10. 一个质量为m、带电量为＋q的小球，由长为l的细线吊在天花板下，空间有竖直向下的匀强磁场。现小球恰好以速率v0在水平面内做匀速圆周运动，轨道平面与地面的距离为h，细线与竖直方向的夹角为θ，如图所示。已知重力加速度大小为g，空气阻力忽略不计。下列选项正确的是（　　）

A. 小球的向心加速度大小为a = gtanθ

B. 由题中数据不能求得磁感应强度的大小

C. 某时刻剪断细线，小球将做平抛运动

D. 剪断细线后，小球落到地面时速度大小为

11. 已知磁敏电阻在没有磁场时电阻很小，在有磁场时电阻很大，并且磁场越强阻值越大，为了探测有无磁场，利用磁敏电阻作为传感器设计了如图所示电路，电源电动势E和内阻r不变，在没有磁场时，条件变阻器R使电灯发光，当探测装置从无磁场区进入强磁场区（设电灯L不会烧坏），则（  ）

A. 电灯L变亮

B. 电流表示数增大

C. 变阻器R的功率增大

D. 磁敏电阻两端的电压减小

12. 如图所示，一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地，两板间的P点固定一个带正电的检验电荷。用C表示电容器的电容，E表示两板间的电场强度的大小，φ表示P点的电势，W表示正电荷在P点的电势能。若正极板保持不动，将负极板缓慢向左平移一小段距离，上述各物理量与负极板移动距离x的关系图像中正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

13. 为了测定某平行于纸面的匀强电场的场强，某同学进行了如下操作：取电场内某一位置为坐标原点O建立x轴，选取x轴上到O点距离为r的P点，以O为圆心、r为半径作圆，如图甲所示，从P点起沿圆周逆时针测量圆上各点的电势和转过的角度，可以用此数据绘制图，当半径r分别取、、时，分别绘制出如图乙中所示的三条曲线，三条曲线均在时达到最大值，最大值分别为、、，下列说法正确的是（　　）

A. 曲线①对应的r取值为 B. 电场方向沿x轴负方向

C. 坐标原点O的电势为 D. 电场强度的大小为

14. 如图所示，下端封闭上端开口、内壁光滑的细玻璃管竖直放置，管底有一带电的小球．整个装置以水平向右的速度匀速运动，垂直于磁场方向进入方向水平的匀强磁场，由于外力的作用，玻璃管在磁场中的速度保持不变，最终小球从上端开口飞出，小球的电荷量始终保持不变，则从玻璃管进入磁场到小球运动到上端开口的过程中，关于小球运动的加速度大小a、沿竖直方向的速度vy、外力F以及管壁对小球的弹力做功的功率P随时间t变化的图象（不计小球重力），其中正确的是(   )

A.  B.

C.  D.

二、填空题（每空2分，共18分）

15. 物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。例如：

（1）实验仪器。用螺旋测微器测某金属丝的直径，示数如图1所示，则该金属丝的直径为___________mm。

（2）数据分析。打点计时器在随物体做匀变速直线运动的纸带上打点，纸带的一部分如图2示，B、C、D为纸带上标出的连续3个计数点，相邻计数点之间还有4个计时点没有标出。打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上，则物体运动的加速度___________m/s2（结果保留两位有效数字）。

（3）实验原理。某同学用单摆测量重力加速度的大小，他测量摆线的长度l和对应的周期T，得到多组数据，作出了图像，如图3所示。他认为根据图线可求得重力加速度，则若忽略测量数据的偶然误差，从理论上分析，他求得的重力加速度g___________真实值（选填“大于”“等于”或“小于”）。请分析说明理由___________。

16. 同学们用如图1所示的电路测量两节干电池串联而成的电池组的电动势和内电阻。实验室提供的器材如下：电压表，电阻箱（阻值范围）；开关、导线若干。

（1）某同学开始做实验，先把变阻箱阻值调到最大，再接通开关，然后改变电阻箱，随之电压表示数发生变化，读取和对应的，并将相应的数据转化为坐标点描绘在图中。请将图2、图3中电阻箱和电压表所示的数据转化为坐标点描绘在图5所示的坐标系中（描点用“+”表示），并画出图线___________；

（2）根据图4中实验数据绘出的图线可以得出该电池组电动势的测量值___________，内电阻测量值___________。（保留2位有效数字）

（3）该实验测得电源的电动势和内阻都存在误差，造成该误差主要原因是___________。

（4）不同小组的同学分别用不同的电池组（均由同一规格的两节干电池串联而成）完成了上述的实验后，发现不同组的电池组的电动势基本相同，只是内电阻差异较大。同学们选择了内电阻差异较大的甲、乙两个电池组进一步探究，对电池组的内电阻热功率以及总功率分别随路端电压变化的关系进行了猜想，并分别画出了如图5所示的和图像。若已知乙电池组的内电阻较大，则下列各图中可能正确的是___________（选填选项的字母）。

三、计算题（本题共4个小题，共40分。解答时应画出必要的受力图，写出必要的文字说明和原始方程。只写出最后答案不能得分。有数值计算的题，答案中要明确写出数值和单位）

17. 如图所示，一质量的木箱静止在粗糙水平面上。从开始，木箱受到、与水平面的夹角为的恒定拉力，沿水平面匀加速运动。已知木箱与水平面间的动摩擦因数，重力加速度，，。

（1）画出木箱受力的示意图；

（2）求木箱的加速度a的大小；

（3）求2s末，拉力F的瞬时功率。

18. 离子注入是芯片制造中的一道重要工序，简化的注入过程原理如图所示。静止于A处的离子质量为m，电荷量为q经电压为U的电场加速后，沿图中圆弧虚线通过磁分析器，然后从M点垂直CD进入矩形CDQS有界匀强电场中，最后恰好打在Q点。已知磁分析器截面是四分之一圆环，内部为匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里；匀强电场沿水平方向，，。整个装置处于真空中，离子重力不计。

（1）在图中标出匀强电场的场强方向，并简要说明判断依据；

（2）求离子在此分析器中轨迹的半径R；

（3）求矩形区域内匀强电场场强大小E。

19. 对于不同类型的物体和运动情况，测量速率的方法往往是不同的，当然测量速度的方法也受到历史的局限性和实验室提供的仪器的限制。

(1)历史上，由于测量条件的限制，伽利略无法用直接测量运动速度的方法来寻找自由落体的运动规律。因此他设想用斜面来“冲淡”重力，“放慢”运动，而且把速度的测量转化为对路程和时间的测量，并把自由落体运动看成为沿倾角为90°的斜面下滑运动的外推。假设一个时间单位为T，一个长度单位d，实验中记录了小球沿光滑斜面在不同时间内相对于起始点的距离，如下表所示，则分析表中数据可知，小球在t=3T时刻的瞬时速度等于多少？（用已知量T、d表示即可）

(2)带电粒子的速度可以利用速度选择器进行测量。如下图所示，真空环境中平行放置的金属板间距为d，两板间有垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场，带电粒子以某一速度两金属板的左侧中间沿平行于金属板面的方向射入两板间，当板间电压为U时，带电粒子恰好沿直线（图中虚线）穿越两板，不计带电粒子的重力，求它的速度大小？

(3)由于中子不带电，因此中子的速度无法直接使用速度选择器进行测量，可以采用碰撞的方法进行间接测量。低速中子与静止的原子核发生相互作用，有一定概率会与原子核发生弹性正碰。假设一群低速中子的速度大小相同，甲、乙原子核质量分别为M1、M2，这群中子中的两个中子分别与静止的甲、乙两原子核发生弹性正碰后，利用电偏转或磁偏转的方法测量得甲、乙原子核被碰后的速度大小分别为v1、v2，求这群中子的速度大小？

20. 蹦极是极限运动的一种。为保证安全，要研究下落最大距离与人的质量、弹性绳弹性系数、阻力等诸多因素的关系。实际情况比较复杂，可简化为如下模型：弹性绳视为轻弹簧，质量可忽略不计，弹力的大小，弹性势能，其中x是弹性绳的形变量，k是劲度系数；人视为质点，始终在一竖直线上运动。

已知，蹦极用弹性绳原长为，劲度系数为k，重力加速度为g。

（1）质量为m的人从平台由静止下落，到达A点时弹性绳恰好伸直，继续向下到达最低点B，A、B两点间距离为d；之后又会反弹到某个高度，再下落……最后停在空中。人受到的阻力与速度大小有关，速度为0时，阻力为0。

a.求人在B点时的加速度的大小及方向。

b.将人、弹性绳和地球视为一个系统，求从人离开平台到停在空中的整个过程，系统损失的机械能。

（2）实际上，人在运动过程中受到的空气阻力较小，可忽略不计。甲、乙两人质量分别为、，且，分别用同一弹性绳蹦极，以平台为原点，向下为正方向，两人下落最大位移分别为、。图2所示为甲下落过程中加速度a与下落位移h之间的关系图。

a.请在图2中画出乙下落过程中加速度与下落位移的关系图。

b.类比直线运动中由图像求位移的方法，尝试利用图证明。

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牛栏山一中2022―2023学年度高三第一学期期中考试物理试卷

一、单选题（本题共14个小题，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的，每小题3分，共24分）

【1题答案】

【答案】A

【2题答案】

【答案】D

【3题答案】

【答案】D

【4题答案】

【答案】A

【5题答案】

【答案】B

【6题答案】

【答案】A

【7题答案】

【答案】D

【8题答案】

【答案】D

【9题答案】

【答案】C

【10题答案】

【答案】D

【11题答案】

【答案】A

【12题答案】

【答案】C

【13题答案】

【答案】C

【14题答案】

【答案】D

二、填空题（每空2分，共18分）

【15题答案】

【答案】    ①. 0.754##0.755##0.756    ②. 1.0    ③. 等于    ④. 见解析

【16题答案】

【答案】    ①.     ②.     ③.     ④. 电压表内阻不无穷大    ⑤. AC##CA

三、计算题（本题共4个小题，共40分。解答时应画出必要的受力图，写出必要的文字说明和原始方程。只写出最后答案不能得分。有数值计算的题，答案中要明确写出数值和单位）

【17题答案】

【答案】（1）（2）2.6m/s2；（3）41.6W

【18题答案】

【答案】（1）离子经过磁分析器的过程中用左手定则可知，离子带正电；当离子进入匀强电场后打在Q点，说明离子受力方向向左，故可判断匀强电场的场强方向向左，如图所示

（2）（3）

【19题答案】

【答案】(1)；(2)；(3)

【20题答案】

【答案】（1）a.，方向向上；b. ；（2）见解析