2024年北京市高三寒假物理能力提升测试试题试卷

这是一份2024年北京市高三寒假物理能力提升测试试题试卷，共16页。试卷主要包含了答题时请按要求用笔等内容，欢迎下载使用。

1．答题前，考生先将自己的姓名、准考证号码填写清楚，将条形码准确粘贴在条形码区域内。
2．答题时请按要求用笔。
3．请按照题号顺序在答题卡各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试卷上答题无效。
4．作图可先使用铅笔画出，确定后必须用黑色字迹的签字笔描黑。
5．保持卡面清洁，不要折暴、不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1、为监测某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计．该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c，左右两端开口．在垂直于上下底面方向加磁感应强度大小为B的匀强磁场，在前后两个内侧面分别固定有金属板作为电极．污水充满管口从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压U．若用Q表示污水流量（单位时间内排出的污水体积），下列说法中正确的是 ( )
A．若污水中正离子较多，则前表面比后表面电势高
B．若污水中负离子较多，则前表面比后表面电势高
C．污水流量Q与U成正比，与a、b无关
D．污水中离子浓度越高电压表的示数将越大
2、如图所示，水平放置的封闭绝热气缸，被一锁定的绝热活塞分为体积相等的a、b两部分。已知a部分气体为1ml氧气，b部分气体为2 ml氧气，两部分气体温度相等，均可视为理想气体。解除锁定，活塞滑动一段距离后，两部分气体各自再次达到平衡态时，它们的体积分别为Va、Vb，温度分别为Ta、Tb。下列说法正确的是
A．Va＞Vb， Ta＞TbB．Va＞Vb， Ta＜Tb
C．Va＜Vb， Ta＜TbD．Va＜Vb， Ta＞Tb
3、 “S 路”曲线行驶是我国驾驶证考试中的一项科目，某次考试过程中，有两名学员分别坐在驾驶座和副驾驶座上，并且始终与汽车保持相对静止，汽车在弯道上行驶时可视作圆周运动，行驶过程中未发生打滑。如图所示，当汽车在水平“S 路”上减速行驶时
A．两名学员具有相同的线速度
B．汽车受到的摩擦力与速度方向相反
C．坐在副驾驶座上的学员受到汽车的作用力较大
D．汽车对学员的作用力大于学员所受的重力
4、如图所示，一个下面装有轮子的贮气瓶停放在光滑的水平地面上，顶端与竖直墙壁接触，现打开尾端阀门，气体往外喷出，设喷口面积为S，气体密度为，气体往外喷出的速度为，则气体刚喷出时钢瓶顶端对竖直墙的作用力大小是（ ）
A．B．C．D．
5、如图所示，总阻值为R的正方形线框的左半侧处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与线框平面垂直，线框的对称轴MN恰与磁场边缘平齐。若第一次将线框从磁场中以恒定速度v1向右匀速拉出，第二次以线速度v2让线框绕轴MN匀速转过90°，下列说法正确的是（ ）
A．第一次操作过程中线框产生的感应电流方向沿逆时针方向
B．两次操作过程中经过线框横截面的电量之比为2∶1
C．若两次操作过程中线框产生的焦耳热相等，则v1：v2=π：2
D．若两次操作过程中线框产生的平均感应电动势相等，则v1：v2=2：π
6、如图所示，一个劲度系数为k的轻质弹簧竖直放置，弹簧上端固定一质量为2m的物块A，弹簧下端固定在水平地面上。一质量为m的物块B，从距离弹簧最上端高为h的正上方处由静止开始下落，与物块A接触后粘在一起向下压缩弹簧。从物块B刚与A接触到弹簧压缩到最短的整个过程中（弹簧保持竖直，且在弹性限度内形变），下列说法正确的是（ ）
A．物块B的动能先减少后增加又减小B．物块A和物块B组成的系统动量守恒
C．物块A和物块B组成的系统机械能守恒D．物块A物块B和弹簧组成的系统机械能守恒
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7、下列说法正确的是（ ）
A．如果没有漏气没有摩擦，也没有机体热量损失，这样的热机效率可以达到100%
B．质量不变的理想气体等温膨胀时一定从外界吸收热量
C．冬天空调制热时，房间内空气的相对湿度变小
D．压缩气体需要力表明气体分子间存在斥力
E.当液体与固体接触时，如果附着层的液体分子比液体内部的分子稀疏则液体与固体之间表现为不浸润
8、如图所示为一列沿轴正方向传播的简谐横波时刻波形图，该时刻点开始振动，再过，点开始振动。下列判断正确的是_____________。
A．波的传播速度
B．质点的振动方程
C．质点相位相差是
D．时刻，处质点在波峰
E.时刻，质点与各自平衡位置的距离相等
9、如图所示电路中，变压器为理想变压器，a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，R0为定值电阻，R为滑动变阻器.现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置，观察到电流表A1的示数减小了0.2A，电流表A2的示数减小了0.8A，所有电表均为理想电表，则下列说法正确的是（ ）
A．电压表V1示数减小
B．电压表V2、V3示数均减小
C．该变压器起降压作用
D．变阻器滑片是沿d→c的方向滑动
10、如图所示，xOy坐标系内存在平行于坐标平面的匀强电场。一个质量为m。电荷量为+q的带电粒子，以的速度沿AB方向入射，粒子恰好以最小的速度垂直于y轴击中C点。已知A、B、C三个点的坐标分别为（，0）、（0，2L）、（0，L）。若不计重力与空气阻力，则下列说法中正确的是（ ）
A．带电粒子由A到C过程中最小速度一定为
B．带电粒子由A到C过程中电势能先减小后增大
C．匀强电场的大小为
D．若匀强电场的大小和方向可调节，粒子恰好能沿AB方向到达B点，则此状态下电场强度大小为
三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。
11．（6分）某同学用图甲所示的电路测量电阻Rx的阻值（约几百欧）。滑动变阻器R，电阻箱R0（0~9999Ω），S2是单刀双掷开关，量程3V的电压表（内阻约3kΩ），电源电动势约6V
(1)根据图甲实验电路，在图乙中用笔画线代替导线将实物图连接完整______；
(2)正确连接电路后，断开S1、S2。调节好多用电表，将两表笔接触Rx两端的接线柱，正确操作后，使用×10的倍率粗测其电阻，指针指示如图丙，粗测得到Rx=_______Ω；
(3)该同学通过下列步骤，较准确地测出Rx的阻值
①将滑动变阻器的滑片P调至图甲中的A端。闭合S1，将S2拨至1，调节变阻器的滑片P至某一位置，使电压表的示数满偏；
②断开S1，调节电阻箱R0，使其阻值最大；
③将S2拨至“2”，闭合Si，保持变阻器滑片P的位置不变，调节电阻箱的阻值，使电压表再次满偏，此时电阻箱示数为R1，则Rx=________。
(4)关于本实验
①该同学在(3)②的步骤中操作不妥，可能会在步骤③中造成________；
②为了减小实验误差：下列方法最可行的是________。（填正确答案标号）
A．选用量程不变，内阻更大的电压表
B．选用量程不变，内阻更小的电压表
C．选用总电阻远大于Rx的滑动变阻器
D．选用总电阻远小于Rx的滑动变阻器
12．（12分）如图所示，某实验小组借用“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置，进行“探究做功与物体速度变化的关系”的实验，实验时使小车在砝码和托盘的牵引下运动，以此定量探究细绳拉力做功与小车速度变化的关系。
(1)实验准备了打点计时器及配套的电源、导线、纸带、复写纸及如图所示的器材。若要完成该实验，必需的实验器材还有其中的________。
(2)为达到平衡摩擦力的目的，取下细绳和托盘，通过调节垫片的位置，改变长木板倾斜程度，根据打出的纸带判断小车是否做________运动。
(3)实验开始时，先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行。这样做的目的是________(填字母代号)。
A．避免小车的运动过程中发生抖动
B．可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰
C．可以保证小车最终能够实现匀速直线运动
D．可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力
四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13．（10分）如图所示，光滑平行金属导轨的水平部分处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B=3T。两导轨间距为L=0.5m，轨道足够长。金属棒a和b的质量分别为ma=1kg，mb=0.5kg，电阻分别为Ω，Ω。b棒静止于轨道水平部分，现将a棒从h=1.8 m高处自静止沿弧形轨道下滑，通过C点进入轨道的水平部分，已知两棒在运动过程中始终保持与导轨垂直且接触良好，两棒始终不相碰。（g取10m/s2）。求：
（1）a棒刚进入磁场时，b棒的加速度；
（2）从a棒进入磁场到a棒匀速的过程中，流过a棒的电荷量；
（3）从a棒进入磁场到a棒匀速的过程中，a棒中产生的焦耳热。
14．（16分）如图甲所示，倾角为的粗糙斜面固定在水平面上，时刻一质量为m的物体在恒定的拉力F作用下从斜面底端向上滑动，时刻撤去拉力F，物体继续滑动一段时间后速度减为零，此过程物体的速度—时间图像如图乙所示。已知m、、、、及重力加速度g，求：
（1）物体与斜面间的动摩擦因数；
（2）拉力F的大小。
15．（12分）如图，是游乐场的一项娱乐设备．一环形座舱装在竖直柱子上，由升降机送上几十米的高处，然后让座舱自由落下，落到一定位置时，制动系统启动，到地面时刚好停下．已知座舱开始下落的高度为H=75m，当落到离地面h=30m的位置时开始制动，座舱均匀减速．在一次娱乐中，某同学把质量m=6kg的书包放在自己的腿上．g取10m/s2，不计座舱与柱子间的摩擦力及空气阻力．
（1）当座舱落到离地面h1=60m和h2=20m的位置时，求书包对该同学腿部的压力各是多大；
（2）若环形座舱的质量M=4×103kg，求制动过程中机器输出的平均功率．
参考答案
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1、C
【解析】
AB．以正离子为对象，由左手定则可知，其受到的洛伦兹力方向指向后表面，负离子受到的洛伦兹力指向前表面，故无论哪种离子较多，都是后表面电势高于前表面，故A、B错误；
C．当前后表面聚集一定电荷后，两表面之间形成电势差，当离子受到的洛伦兹力等于电场力时电势差稳定，即
由题意可知，流量为
联立可得
即Q与U成正比，与a、b无关，故C正确；
D．由可知，电势差与离子浓度无关，故D错误；
故选C。
2、D
【解析】
AB．解除锁定前，两部分气体温度相同，体积相同，由可知质量大的部分压强大，即b部分压强大，故活塞左移，平衡时，故A、B错误；
CD．活塞左移过程中，气体被压缩内能增大，温度增大，b气体向外做功，内能减小，温度减小，平衡时，故C错误，D正确；
故选D。
3、D
【解析】
A.两名学员的线速度大小和方向均不相同；
B.汽车所需向心力由摩擦力提供，不与速度方向相反；
C.学员质量未知，无法比较受到汽车的作用力大小;
D.汽车对学员的作用力竖直分力等于学员所受的重力，水平分力提供合力，故大于重力.
故选D。
4、D
【解析】
对喷出气体分析，设喷出时间为，则喷出气体质量为，由动量定理，有
其中F为瓶子对喷出气体的作用力，可解得
根据牛顿第三定律，喷出气体对瓶子作用力大小为F，再对瓶子分析，由平衡条件和牛顿第三定律求得钢瓶顶端对竖直墙壁的作用力大小也是F，故D正确，ABC错误。
故选D。
5、D
【解析】
A．由右手定则可知，第一次操作过程中感应电流的方向为顺时针方向，选项A错误；
B．由公式可知两次操作过程中经过线框横截面的电量相同，选项B错误；
C．设线框的边长为L，若两次操作过程中线框产生的焦耳热相等，第一次将线框从磁场中以恒定速度v1向右匀速拉出
第二次以线速度v2让线框转过90°
Q1=Q2
所以
选项C错误；
D．若两次操作过程中线框产生的平均感应电动势相等，第一次将线框从磁场中以恒定速度v1向右匀速拉出
第二次以线速度v2让线框转过90°
得
D选项正确。
故选D。
6、A
【解析】
A．B物块开始自由下落速度逐渐增大，与A物块碰撞瞬间，动量守恒，选取竖直向下为正方向，则
可知A、B碰后瞬间作为整体速度小于碰前B物块速度，随后AB整体向下运动，开始重力大于弹力，且弹力逐渐增大，所以整体做加速度减小的加速运动，当重力等于弹力时，速度达到最大，之后弹力大于重力，整体做加速度增大的减速运动，直至速度减为0，所以从物块B刚与A接触到弹簧压缩到最短的整个过程中，物块B的动能先减少后增加又减小，A正确；
B．物块A和物块B组成的系统只在碰撞瞬间内力远大于外力，动量守恒，之后系统所受合外力一直变化，系统动量不守恒，B错误；
CD．两物块碰撞瞬间损失机械能，所以物块A和物块B组成的系统机械能不守恒，物块A物块B和弹簧组成的系统机械能不守恒，CD错误。
故选A。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7、BCE
【解析】
A．根据热力学第二定律可知，热机的效率不可以达到100%，故A错误；
B．理想气体在等温膨胀的过程中内能不变，同时对外做功，由热力学第一定律知，一定从外界吸收热量，故B正确；
C．密闭房间内，水汽的总量一定，故空气的绝对湿度不变，使用空调制热时，房间内空气的相对湿度变小，故C正确；
D．压缩气体也需要用力是为了克服气体内外的压强的差．不能表明气体分子间存在着斥力，故D错误；
E．液体与固体接触时，如果附着层被体分子比液体内部分子稀疏，表现为不浸润，故E正确。
故选BCE．
【点睛】
热机的效率不可能达到100%；理想气体在等温膨胀的过程中内能不变，由热力学第一定律进行分析；相对湿度，指空气中水汽压与饱和水汽压的百分比；压缩气体也需要用力是为了克服气体内外的压强的差；浸润和不浸润都是分子力作用的表现．
8、ACE
【解析】
A．质点M和N相距6m，波的传播时间为1.5s，则波速：
，
故A正确；
B．波长λ=4m，根据波长、波速和周期的关系可知周期为：
，
圆频率：
，
质点M起振方向向上，t=1s时开始振动，则质点M的振动方程为y=0.5sin（2πt-2π），故B错误；
C．相隔半波长奇数倍的两个质点，相位相差为π，质点M、N相隔1.5λ，故相位相差π，故C正确；
D．t=0.5s=0.5T，波传播到x=4.0m处，此时x=1.0m处质点处于波谷，故D错误；
E．t=2.5s=2.5T，N点开始振动，质点M、N相隔1.5λ，振动情况完全相反，故质点M、N与各自平衡位置的距离相等，故E正确。
故选ACE。
9、CD
【解析】
ABD．根据变压器原理，输入电压U1和输出电压U2保持不变，而A2示数减小，说明负载电路电阻变大，所以滑动变阻器R变大了，即变阻器滑片是沿的方向滑动的，故AB错误，D正确；
C．原、副线圈中电流和匝数成反比，即
电流变化时，则有
可求得
故变压器应为降压变压器，故C正确。
故选CD。
10、AD
【解析】
A．因带电粒子只受恒定的电场力，做匀变速曲线运动，而C点有最小速度且垂直y轴，可推得粒子做类斜上抛运动，C是最高点，其速度与电场力垂直，则电场力沿y轴负方向，设A点的速度与x轴的夹角为，则
由几何关系可知
联立可得
故A正确；
B．因粒子做类斜上抛运动，从A点到C点电场力与速度的夹角从钝角变为直角，则电场力一直做负功，电势能一直增大，故B错误；
C．粒子从A到C的过程，由动能定理
联立可得匀强电场的大小为
故C错误；
D．调节匀强电场的大小和方向使粒子恰好能沿AB方向到达B点，则粒子一定AB做匀减速直线运动，电场力沿BA方向，由动能定理有
则匀强电场的场强大小为
故D正确。
故选AD。
三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。
11、 电压表超偏而损坏 C
【解析】
(1)[1]实物图如图所示
(2)[2]多用电表读数为
粗测读数为。
(3)[3]S2接1时电压表测量的电压，S2接2时电压表测量两端电压，两种情况下，滑动变阻器的滑片位置相同，由于电压表示数相同，所以有
即被测电阻的阻值大小为。
(4)[4]当将变阻器阻值调到最大阻值时，由于最大阻值大于被测电阻，当开关闭合后，导致与电压表并联的总电阻增大，其分压增大，就会出现电压表超偏而损坏。
[5]AB．该实验中没有电流表的分压也没有电压表的分流，所以电压表准确测量的是被测电阻两端电压，所以AB不符合题意；
CD．滑动变阻器采用的是分压接法，其阻值的大小影响电压表示数的变化，阻值小不利于操作，所以选用阻值较大的滑动变阻器，C正确D错误。
故选C。
12、AC 匀速直线 D
【解析】
（1）[1]．根据本实验的实验原理是合外力所做的功等于动能的变化量，通过研究纸带来研究小车的速度，利用天平测量小车的质量，利用砝码的重力代替小车的合外力，所以需要刻度尺来测量纸带上点的距离和用天平测得小车的质量，即还需要刻度尺，天平（带砝码），故选AC．
（2）[2]．为达到平衡摩擦力的目的，取下细绳和托盘，通过调节垫片的位置，改变长木板倾斜程度，根据打出的纸带判断小车是否做匀速直线运动；
（3）[3]．实验过程中，为减少误差，提高实验的精确度，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行，目的是消除摩擦带来的误差，即平衡摩擦力后，使细绳的拉力等于小车的合力，故ABC错误，D正确．
四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13、（1）9m/s2，向右；（2）C；（3）2J。
【解析】
（1）a棒沿弧形轨道下滑h过程，根据机械能守恒有：
a棒进入磁场瞬间感应电动势：
根据闭合电路欧姆定律：
对b棒：
根据牛顿第二定律：
解得：m/s2
由左手定则，b棒加速度的方向：向右；
（2）对a、b：由动量守恒定律得：
解得：m/s
对b棒，应用动量定理：
解得：C
（3）a、b棒在水平面内运动过程，由能量转化与守恒定律：
根据焦耳定律有：
联立解得：J
14、（1）；（2）
【解析】
（1）由题图乙可得匀减速阶段加速度大小
对物体在匀减速阶段受力分析，根据牛顿第二定律得
解得
（2）由题图乙可得匀加速阶段加速度大小
对物体在匀加速阶段受力分析，根据牛顿第二定律得
解得
15、（1）（2）1.5×116W
【解析】
本题考查物体在自由下落和减速下降过程中的受力和功率问题，需运用运动学公式、牛顿运动定律、功率等知识求解．
【详解】
（1）当座舱距地面h1=61m时，书包处于完全失重状态．故书包对该同学的压力F1=1．
座舱自由下落高度为H-h=(75-31)m=45m时，座舱开始制动，设此时的速度为v，由运动学公式得
座舱制动过程做匀减速直线运动，设其加速度大小为a，则有
联解得：a=15m/s2，方向竖直向上．
设此过程中书包受到腿的支持力为F2，根据牛顿第二定律，对书包有
代入数据可得
根据牛顿第三定律有：该同学腿部受到的压力
（2）设制动过程中座舱所受的制动力为F，经历的时间为t，
由运动学公式得：
根据牛顿第二定律，对座舱有
座舱克服制动力做功
机器输出的平均功率
联立解得P=1.5×116W