北京市顺义区2024-2025学年高三上学期期末质量检测物理试卷（解析版）

这是一份北京市顺义区2024-2025学年高三上学期期末质量检测物理试卷（解析版），共24页。试卷主要包含了 下列说法正确的是等内容，欢迎下载使用。
本试卷共8页，100分。考试时长90分钟。
第一部分
本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。
1. 下列说法正确的是（ ）
A. 点电荷真实存在
B. 点电荷的电量一定很小
C. 点电荷是一种理想化模型
D. 根据可知，当两个电荷之间的距离趋近于零时库仑力无限大
【答案】C
【解析】AC．点电荷是理想化模型，实际不存在，故A错误，C正确；
B．由带电体看作点电荷的条件，当带电体的形状对它们间相互作用力的影响可忽略时，这个带电体可看作点电荷，带电体能否看作点电荷由研究问题的性质决定，与自身体积大小、电量多少、形状无直接关系，故B错误；
D．两个带电体间的距离趋近于零时，带电体已经不能看成点电荷了，已经不能适用，故D错误。
故选C。
2. 彩带表演中，运动员手持细棒料动彩带的一端，彩带像波浪般翻卷，这是振动在彩带上传播的结果。如图所示，P为彩带上的一点，则下列说法正确的是（ ）
A. 点在向右运动B. 点在向上运动
C. 点在向左运动D. 点在向下运动
【答案】B
【解析】根据题意可知波向右传播，结合上下坡法可知P振动方向向上。
故选B。
3. 某同学在练习投篮，篮球在空中的运动轨迹如图中虚线所示，篮球所受合力F的示意图可能正确的是（ ）

A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】篮球做曲线运动，所受合力指向运动轨迹的凹侧。
故选A。
4. 某静电场的电场线如图中实线所示，虚线是某个带电粒子仅在静电力作用下的运动轨迹。关于该粒子，下列说法正确的是（ ）
A. 一定带负电B. 一定从点运动到点
C. 在点的动能大于在点的动能D. 在点的加速度小于在点的加速度
【答案】D
【解析】A．由电荷的运动轨迹可知，电荷的受电场力指向轨迹内侧，沿着电场线的方向，所以电荷为正电荷，故A错误；
B．根据运动的轨迹可以判断受力的方向但不能判断运动的方向一定是从M点运动到N点，故B错误；
C．假设正电荷从M到N沿着电场的方向运动，所以电场力做正功，电荷的电势能减小，动能增大，所以粒子在M点的动能小于它在N点的动能，故C错误；
D．电场线密的地方电场的强度大，电场线疏的地方电场的强度小，由图可知，N点的场强大于M点的场强的大小，在N点的受力大于在M的受力，所以粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度，故D正确。
故选D。
5. 静止卫星是地球同步卫星家族中的一员，它位于地面上方高度约36000km处，周期与地球自转周期相同，轨道平面与赤道平面成0度角，运动方向与地球自转方向相同。关于静止卫星，下列说法正确的是（ ）
A. 静止卫星定点在北京上空B. 线速度大于第一宇宙速度
C. 角速度大于地球自转的角速度D. 向心加速度小于地球表面重力加速度
【答案】D
【解析】A．该卫星为静止卫星，定点于赤道正上方，故该卫星不能经过北京的正上方，故A错误；
B．近地卫星的线速度为7.9km/s，该卫星的轨道半径大于近地卫星的轨道半径，根据高轨低速可知，该卫星绕地球运动的线速度小于7.9km/s，故B错误；
C．根据可知，静止卫星周期与地球自转周期相同，则角速度等于地球自转的角速度，故C错误；
D．根据
解得
可知，轨道半径越大，向心加速度越小，所以静止卫星的向心加速度小球地球表面的重力加速度，故D正确。
故选D
6. 正弦式交流电压随时间变化图像如图所示。下列说法证确的是（ ）
A. 电压的有效值为
B. 1s内电流方向改变50次
C. 电压瞬时值的表达式为
D. 若将该交流电压加在阻值的电阻两端，则电阻消耗的功率是200W
【答案】C
【解析】A．电压的有效值为
选项A错误；
B．周期为0.02s，每个周期内电流方向改变2次，则1s内电流方向改变100次，选项B错误；
C．因为
可知电压瞬时值的表达式为
选项C正确；
D．若将该交流电压加在阻值的电阻两端，则电阻消耗的功率是
选项D错误。
故选C。
7. 如图所示为速度选择器原理图。在两平行板间，电场强度和磁感应强度B相互垂直，具有速度的粒子可以沿直线通过挡板上的小孔。关于带电粒子在速度选择器中的轨迹，下列说法正确的是（ ）
A. 带正电且速度大于的粒子向上偏B. 带正电且速度小于的粒子向上偏
C. 带负电且速度小于的粒子向下偏D. 带负电且速度大于的粒子向上偏
【答案】A
【解析】AB．由题意可知，速度为v0的粒子，恰好可以匀速直线通过；对带正电粒子受力分析，即可知其受到的电场力竖直向下、洛伦兹力竖直向上，速度大于v0的粒子，受到的洛伦兹力更大，受合力向上，将向上偏转；速度小于v0的粒子，受到的电场力更大，受合力向下，将向下偏转，故A正确，B错误；
CD．对带负电粒子受力分析，即可知其受到的电场力竖直向上、洛伦兹力竖直向下，速度大于v0的粒子，受到的洛伦兹力更大，受合力向下，将向下偏转；速度小于v0的粒子，受到的电场力更大，受合力向上，将向上偏转，故CD错误。
故选A。
8. 如图所示，绕过定滑轮的绳子将物块A和物块B相连，连接物块A的绳子与水平桌面平行。现将两物块由图示位置无初速度释放，经过时间t，物块B未落地，物块A未到达滑轮位置。已知物块A的质量为2m，物块B的质量为m，重力加速度为g，不计滑轮、绳子的质量和一切摩擦。下列说法正确的是（ ）
A. 绳子的拉力大小为mg
B. 物块A的加速度大小为
C. 经过时间t，物块B的速度大小为
D. 经过时间t，物块A动量的变化量大小为
【答案】B
【解析】AB．运动过程物块A与物块B的加速度大小相等，由牛顿第二定律得：
对A、B整体
mg=（2m+m）a
对A
T=2ma
解得
故A错误，B正确；
C．经过时间t，物块B的速度大小
故C错误；
D．经过时间t，对物块A，由动量定理得
故D错误。
故选B。
9. 某物体做平抛运动，设它的瞬时速度方向与水平方向的夹角为，随时间变化的图像如图所示，重力加速度取，下列说法正确的是（ ）
A. 物体的初速度大小为5m/sB. 物体的初速度大小为10m/s
C. 第1s末物体的速度大小为5m/sD. 第1s末物体的速度大小为10m/s
【答案】A
【解析】AB．平抛运动可分解为水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动。由
结合图像的信息知，t=4s时，tanθ=8，故有v0=5m/s
故A正确，B错误；
CD．竖直方向上的自由落体运动，第1s末竖直方向上的速度为vy=gt=10×1m/s=10m/s
平抛初速度大小为5m/s，第1s末物体的速度大小为
故CD错误。故选A。
10. 如图所示，一个带电粒子以垂直于磁感应强度B并垂直于磁场边界的速度v射入宽度为d的匀强磁场中，穿出磁场时速度方向和原来射入方向的夹角为θ = 30°，不计带电粒子所受重力，由此推断该带电粒子（ ）
A. 运动轨迹半径为B. 带负电且在磁场中动能一直增大
C. 穿越磁场的时间为D. 电荷量与质量的比值为
【答案】D
【解析】A．带电粒子垂直进入匀强磁场做匀速圆周运动，画出运动轨迹，如图所示
设粒子的轨迹半径为r，由几何知识得
解得
故A错误；
B．带电粒子受到的洛伦兹力方向与运动方向始终垂直，所以洛伦兹力不做功，不能改变粒子的动能，故B错误；
C．穿越磁场的时间为
故C错误；
D．根据洛伦兹力提供向心力有
解得
故D正确。
故选D。
11. 利用图甲和图乙两种电路，分别测定一节干电池的电动势和内阻，下列说法正确的是（ ）
A. 甲电路误差的主要原因是电流表分压
B. 乙电路误差的主要原因是电压表分流
C. 甲电路中的滑动变阻器滑片向右滑动，电流表的示数减小
D. 假设甲电路和乙电路的滑动变阻器被短路，则流过电池的电流不同
【答案】D
【解析】A．甲电路中电压表测量电源的外电压准确，因为电压表起分流作用，电流表测量通过电源的电流偏小，即误差来自电压表的分流，故A错误；
B．乙电路中电流表测量通过电源的干路电流准确，因为电流表的分压作用，电压表测量的路端电压偏小，即误差来自电流表的分压，故B错误；
C．甲电路中的滑动变阻器滑片向右滑动，滑动变阻器接入阻值减小，外部电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知，干路电流增大，路端电压减小，流过电压表电流减小，所以电流表的示数增大，故C错误；
D．如果甲电路中滑动变阻器短路，电流表和电压表并联，如果乙电路中滑动变阻器短路，电压表被短路，外电路中只有电流表，则可知，两种情况下外电阻大小不同，由闭合电路欧姆定律可知，流过电池的电流不同，故D正确。
故选D。
12. 篮球比赛中，质量为的篮球以大小为的水平速度撞击竖直篮板之后，被篮板水平弹回，速度大小变为，已知。关于撞击过程，下列说法正确的是（ ）
A. 篮球受到弹力的冲量大小为B. 篮板受到篮球的冲量为零
C. 篮球和篮板组成的系统动量守恒D. 篮球和篮板组成的系统机械能守恒
【答案】A
【解析】A．根据动量定理可知：撞击时篮球受到的冲量等于其动量的变化，取篮球反弹后的速度方向为正方向，由动量定理得
故A正确；
B．碰撞时，篮球与篮板相互作用，相互作用力等大反向，作用时间相等，则篮板受到的冲量不为零，且与篮球所受冲量等大反向，故B错误；
C．因为碰撞时间极短，所以不考虑重力的作用。篮球撞击篮板的过程中，篮板会受到篮球架的作用力，即篮球与篮板组成的系统会受到外力作用，所以系统动量不守恒，故C错误；
D．由于，碰撞之后，篮球的动能减少，所以系统机械能有损失，不守恒，故D错误。
故选A。
13. 如图甲所示，电阻不计的两根足够长的平行光滑金属导轨固定在水平面内，左端连接电阻，匀强磁场的方向竖直向下。置于导轨上的金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好，时刻金属杆的初速度方向水平向右，同时施加一水平向右的外力，杆运动的速度随时间变化的图像如图乙所示。下列关于外力随时间变化的图像正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】由图乙可知金属杆匀减速运动，根据牛顿第二定律有
根据法拉第电磁感应定律可知
又
解得
可知F-t图像为一次函数图像，其中斜率为负。
故选A。
14. 若将地球视为质量分布均匀的标准球体，点和点位于地球两端，假设两点间存在一条通过地心的直隧道。若从隧道口点由静止释放一小球，小球直径略小于隧道直径且小球与隧道无接触。已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的万有引力为零，忽略地球自转和空气阻力的影响，下列说法正确的是（ ）
A. 小球从到的过程中机械能先增大再减小
B. 小球所受万有引力与小球距地心的距离成反比
C. 小球从到的过程中先做匀加速运动再做匀减速运动
D. 小球运动至地心时的速度大小等于地球的第一宇宙速度大小
【答案】D
【解析】A．因为忽略地球自转和空气阻力，小球在运动过程中只有万有引力做功，机械能守恒，故A错误；
B．在地球内部，设地球密度为，以地心为球心、半径为r的球体对小球的引力
（G为引力常量，为半径的球体质量，m为小球质量），而
所以
即小球所受万有引力与小球距地心的距离成正比，故B错误；
C．由，根据牛顿第二定律，可得加速度
小球从P到Q的过程中，加速度先减小后增大，所以小球先做加速度减小的加速运动，再做加速度增大的减速运动，故C错误；
D．设地球半径为R，地球质量为，由
可得第一宇宙速度
由于小球所受万有引力与小球距地心的距离成正比，对于小球从P到地心O，万有引力做功
根据动能定理
可得
所以小球运动至地心时的速度大小等于地球的第一宇宙速度大小，故D正确。
故选D。
第二部分
本部分共6题，共58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。
（1）用游标卡尺测量某元件的宽度，示数如图1所示，则该元件的宽度为______mm。
（2）某实验小组利用如图2所示的实验装置进行“探究物体加速度与力、质量的关系”实验。
①实验过程中得到一条纸带，其中一部分如图3所示，A、B、C、D、E为纸带上标出的连续5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。打C点时，纸带运动的速度______m/s。
②在探究加速度与力的关系时、某同学根据实验数据做出a-F图像，如图4所示，发现该图线未通过坐标原点，可能的原因是_______________。图线BC段明显偏离直线，请分析原因。_________________
【答案】（1）5.6 （2）1.00 未平衡摩擦阻力或平衡摩擦阻力不足 不满足
【解析】【小问1详解】
游标卡尺的精确度为0.1mm，元件的宽度为5mm+6×0.1mm=5.6mm。
【小问2详解】
①[1]纸带上相邻两计数点间的时间间隔为
T=0.02s×5=0.1s
根据匀变速直线运动某段时间内中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，则有
②[2]根据图4可知，图像不过原点，横轴截距表明对小车的拉力不是0时，加速度仍然是0，原因是没有平衡摩擦阻力或者平衡摩擦阻力不足。
[3]钩码的质量为，小车的质量为。根据牛顿第二定律
或
则
即因为随着沙桶和沙的总质量的增加时，不能满足远小于小车总质量的条件，即不满足，所以后段明显偏离直线。
16. 电导率（电阻率的倒数）是监测水体污染程度的重要指标，一中学物理课题小组测量某排污口附近污水的电导率。
（1）为了方便测量污水样品的电阻，将采集的水样装入绝缘性能良好的塑料圆柱形容器内，如图1所示，容器内径为，污水液面高为，污水样品两端用金属圆片电极密封。该同学先用多用电表粗略测量容器内水样的电阻。当选择欧姆表“”挡时，示数如图2所示，对应的读数是______。
（2）为了准确测量水样的电导率，该同学选取的电压表和电流表，内阻分别约为和，滑动变阻器的最大阻值为。则下列电路图中最符合实验要求的是______。
A. B.
C. D.
（3）由于没有考虑电表内阻的影响，而使得电阻的测量值与真实值相比______（填“偏大”“相等”或“偏小”）。
（4）按照电路图连接电路后，接通电源，调节滑动变阻器，发现电压表有示数，电流表示数始终为“0”。经检查导线无断路，写出利用多用电表欧姆挡查找电路故障的思路（或方法）及电路可能存在的故障。
（5）若电压表的读数为，电流表的读数为，则该水样电导率的表达式为______（用测得的物理量、、、表示）。
【答案】（1）1200 （2）B （3）偏大 （4）见解析 （5）
【解析】【小问1详解】
欧姆表刻度为12，读数为12×100Ω=1200Ω
【小问2详解】
水样的电阻较大，即，选择电流表内接法；滑动变阻器的最大阻值为5Ω，选择分压式接法；故选B。
【小问3详解】
电流表内接时，电流表内阻有分压作用，导致测量值与真实值相比偏大；
【小问4详解】
电压表有示数，电流表示数始终为“0”，可能是Rx断路，可断开开关，利用欧姆挡检测Rx两端电阻，观察电阻是否为无穷大；
【小问5详解】
根据电阻定律有
其中，
解得
17. “蛙泳”可简化为有动力的“蹬腿加速”和无动力的“惯性前进”两个过程，如图甲所示。运动员完成某次“蛙泳”动作、其运动可视为水平方向的直线运动，其v-t图像如图乙所示。已知运动员质量为m，水的阻力恒定，求：
（1）“蹬腿加速”过程中运动员的加速度大小a；
（2）“蹬腿加速”过程中运动员前进的位移大小x；
（3）“惯性前进”过程中水的阻力做的功W。
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】【小问1详解】
由图乙，根据加速度的定义可知，“蹬腿加速”过程中运动员的加速度大小为
【小问2详解】
由图乙，根据匀变速直线运动中位移与平均速度关系可知，“蹬腿加速”过程中运动员前进的位移大小为
【小问3详解】
由图乙，根据动能定理可知，“惯性前进”过程中水的阻力做的功为
18. 如图所示为密立根油滴实验的原理图，从喷雾器喷嘴喷出的油滴因摩擦而带电，落入两块相互平行的极板M、N之间（M板带正电、N板带负电），调节两极板间的电压U使某个油滴恰好悬浮在P点。保持两极板间的电压为U不变，已知油滴质量为m，两板间距为d，重力加速度为g，不计空气浮力及带电油滴间喷雾器的相互作用。
（1）求两极板间电场强度的大小E；
（2）判断该油滴的电性，并求油滴的带电量q；
（3）若两极板间电压突然变为零，原来静止在P点的油滴经过加速过程后达到最大速率，然后将匀速到达N板。设油滴在上述过程中的总位移为L，质量和电荷量均保持不变，匀速下降阶段历时为t，受到空气阻力的大小为速率的k倍。求油滴从静止到刚达到最大速率过程中重力势能的变化量。
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】【小问1详解】
两极板间电场强度的大小
【小问2详解】
由题意可知，油滴带负电
解得
【小问3详解】
油滴达到最大速度时，有
匀速下落的高度为
油滴从静止到刚到达最大速率下降的高度为
油滴从静止到刚到达最大速率过程中重力势能的变化量
19. 如图所示，粒子源产生初速度不计的带电粒子。带电粒子经加速电场加速后，垂直射入由单碳原子层组成的石墨晶体，在每两个碳层之间有垂直纸面向里的匀强磁场，第一与第二碳层间的磁感应强度为2B，第二与第三碳层间的磁感应强度为3B，磁感应强度逐层递增。粒子从P点垂直射入第一碳层，并与该层一个静止的碳原子碰撞而结合形成一个新粒子。此后，新粒子每经过一层碳层都会再与一个碳原子碰撞而结合形成一个更新的粒子。上述所有碰撞过程动量守恒。已知带电粒子质量为m，带电量为，碳原子的质量也为m，加速电场电压为U。不计粒子和碳原子的重力及粒子间的相互作用，碳层厚度忽略不计。
（1）求粒子从加速电场射出时的速度大小；
（2）求粒子在第一和第二碳层之间做圆周运动的半径大小R；
（3）由于粒子在磁场中做曲线运动，恰好无法穿过第n层碳层，求从粒子进入第一至到达第n碳层所用的时间t。
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】【小问1详解】
粒子在加速电场中，根据动能定理有
解得
【小问2详解】
由动量守恒可知
粒子在第一和第二碳层间做圆周运动
解得
【小问3详解】
设穿过第层时速度为半径，粒子穿过石墨层时动量守恒，则有
由牛顿第二定律有
圆周运动的周期
可知，粒子在各层间运动时周期不变，若恰好未射出，则粒子运动时间
20. 在处理较复杂的变化量问题时，常常先把整个区间化为若干个小区间，认为每一小区间内研究的量不变，再求和。这是物理学中常用的一种方法。
（1）如图1所示，轻质弹簧一端固定，另一端与质量为m的物块（可视为质点）相连，放置在水平面上。当物块在A位置时弹簧处于原长，在外力F作用下物块移动到B位置（没有超出弹簧弹性限度）。已知弹簧劲度系数为，AB间长度为d，弹簧对物块的拉力用表示。物块从A运动到B过程中，以A位置为初始位置，水平向右为正方向。画出与位移x的关系图线，并借助图像求弹簧对物块拉力做的功。
（2）如图2所示，在足够长的粗糙竖直墙壁上有一物块保持静止，时刻无初速度释放物块并同时施加水平向左的外力，使物块紧贴墙壁运动。已知物块质量为，外力随时间变化的关系式为（为比例系数），物块与墙壁间的动摩擦因数为，物块最终相对墙壁静止，重力加速度为。求物块由静止释放后相对墙壁运动的时间。
（3）如图3所示，利用直流电源给导线框供电，接通电源后矩形导线框ABCD在磁极间的辐向磁场中，从静止开始绕中心轴线转动。AB、CD两边的线速度方向始终与磁场方向垂直，所在位置的磁感应强度大小为B，其原理如图4所示。AB与CD边由完全相同的导线制成，其中AB边的长为L，质量为m，电阻为R，受到的机械阻力为（，为比例系数，v为AB边绕转动的线速度），已知导线框的AD和BC边的质量、电阻和所受阻力不计，电源的电动势为2E，内阻不计。
a.求导线框转动稳定后AB边的线速度大小；
b.若导线框从静止发生转动至转动稳定所用时间为，求该过程中导线框AB边通过的路程S。
【答案】（1），
（2）
（3）a.，b.
【解析】【小问1详解】
弹力与位移x的关系
因为图像是过原点的直线，如图所示
则弹簧弹力所做的功
【小问2详解】
外力与时间关系
物块受到摩擦力
由图像可知
由动量定理
联立可得
【小问3详解】
a.导线框转动稳定后，AB边所受的安培力均与阻力平衡

根据法拉第电磁感应定律可得此时的感应电动势为
则此时的电流为
则AB边所受的安培力为
解得
b.导线框AB边，从静止发生转动至转动稳定过程，设安培力的冲量为，阻力的冲量，由动量定理
将导线框从静止发生转动至转动稳定所用时间均分成段极短时间，设每一段时间为，导线框AB边通过的圆弧就可以看成直线，导线框AB边的速度为
有

…
阻力

同理
得