北京市西城区2024-2025学年高三上学期1月期末物理试题（解析版）

这是一份北京市西城区2024-2025学年高三上学期1月期末物理试题（解析版），共23页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1. 一辆汽车启动后在10s内速度达到，一列火车启动后达到这个速度需要60s，两车均可视为做匀变速直线运动。下列说法正确的是（ ）
A. 汽车的加速度大B. 火车的加速度大
C. 汽车通过的位移大D. 火车的平均速度大
【答案】A
【解析】AB．由加速度的定义式可得汽车与火车的速度变化量相同，时间越短加速度越大，故汽车的加速度比较大，故A正确，B错误；
CD．两者都做匀加速运动，由平均速度求位移公式
由于两车的初末速度相同，可得两车的平均速度相同，则时间越长位移越大，故火车通过的位移大，故CD错误。
故选A。
2. 弹簧振子沿水平方向运动，其振动图像如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 振子的周期为6sB. 振子的振幅为2cm
C. 时，振子的加速度最大D. 时，振子的速度为0
【答案】C
【解析】AB．根据图像可知振子的周期
振子的振幅
故AB错误；
C．由图可知，时，振子在最大位移处，回复力最大，振子的加速度最大，故C正确；
D．由图可知时，振子的位移为零，在平衡位置处，速度最大，加速度为零，故D错误。
故选C。
3. 如图所示，带正电的小球A固定不动，质量为m的带电小球B通过绝缘丝线悬挂在铁架台上，小球B静止时，丝线与竖直方向的夹角为，两球球心在同一水平线上。若小球A的电荷量为，小球B的电荷量为，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A. 小球B带负电
B. 小球B受到的静电力大小为
C. 小球受到丝线的拉力大小为
D. 小球B所在位置的电场强度大小为
【答案】B
【解析】A．对B球受力分析，电场力水平向右，属于排斥力，由于A球带正电，所以B球带正电，故A错误；
BC．小球B受力如图所示
根据平衡条件，可得小球B受到的静电力大小为
小球受到丝线的拉力大小为
故B正确，C错误；
D．根据电场强度的定义式，可得小球B所在位置的电场强度大小为
故D错误。
故选B。
4. 理想变压器原线圈与交流电源连接，电压不变，副线圈通过导线连接两个相同的灯泡L1和L2，开始时开关S是断开的，如图所示．在S接通后，以下说法正确的是（ ）
A. 灯泡L1两端的电压减小
B. 通过灯泡L1的电流增大
C. 原线圈中的电流减小
D. 变压器的输入功率增大
【答案】D
【解析】A．由理想变压器原副线圈电压与线圈匝数的关系
可得，理想变压器的输出电压是由输入电压和匝数比决定的，由于输入电压和匝数比不变，所以副线圈的输出电压也不变，则灯泡L1两端的电压不变，A错误；
B．当S接通后，小灯泡和并联，电路中的总电阻减小，副线圈的电流增大，因为小灯泡两端电压不变，所以通过灯泡的电流不变，B错误；
C．由理想变压器原副线圈电流与线圈匝数的关系
可得，原线圈中的电流增大，C错误；
D．由于变压器的输入的功率和输出的功率相等，由于副线圈的电阻减小，输出的功率增大，所以原线圈的输入的功率也增大，D正确。
故选D。
5. 如图所示，质量相同的三个小物块a、b、c处在同一高度，光滑斜面固定在水平地面上。将a和b由静止释放，同时将c沿水平方向抛出。不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 三个物块同时落地B. 三个物块动能变化量相同
C. 三个物块落地前瞬间的动能相同D. 重力对三个物块的冲量相同
【答案】B
【解析】AD．由于平抛运动的竖直分运动为自由落体，由，得
故b、c下落时间相同，根据
可知，重力对b、c两物体的冲量相同；但根据牛顿第二定律以及运动学公式可知
可得a的下落时间
与b、c的下落时间不同，故三个物体受重力的冲量不同，故AD错误；
BC．由题意可知，三个物体下落的过程只有重力做功，重力对三个物体做功相同，根据动能定理可知
三个物块动能的变化量相同，c的初动能不为零，故落地瞬间c的动能较大，a、b的动能相同，故B正确，C错误。
故选B。
6. 把一个小球放在玻璃漏斗中，晃动漏斗，可使小球在短时间内沿光滑的漏斗壁在某一水平面内做匀速圆周运动，如图所示。若圆周运动的半径越大，则小球（ ）
A. 对漏斗壁的压力越大B. 加速度越小
C. 角速度越小D. 线速度越小
【答案】C
【解析】小球在漏斗中做圆周运动受力情况如图
A．根据平衡条件
得
可知无论轨道半径的大小如何，漏斗壁对小球的支持力大小都是相等，结合牛顿第三定律可知，对漏斗壁的压力大小也相同，故A错误；
BCD．水平方向上，由牛顿第二定律
可知加速度a大小相等，R越大的，角速度越小，线速度v越大，故C正确，BD错误。
故选C。
7. 一种发电装置如图所示。一对水平放置的平行金属板A、B之间有很强的磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）以速度v沿垂直于磁场的方向射入磁场，A、B就是直流电源的两个电极。下列说法正确的是（ ）
A. A板的电势高于B板
B. 仅增大等离子体的速度，电源的电动势增大
C. 仅增大两极板的面积，电源的电动势增大
D. 仅增大两极板的间距，电源的电动势不变
【答案】B
【解析】A．由左手定则，可知等离子体中的正电荷受力向B极板偏转，负电荷受力向A极板偏转，即A极板的电势低于B板，故A错误；
BCD．稳定状态下，由等离子体受到的洛伦兹力与电场力平衡，即
可得到电源电动势
故仅增大等离子体的速度，电源电动势增大；仅增大极板间面积，电源电动势不变；仅增大极板间距，电源电动势增大，故B正确，CD错误。
故选B。
8. 若地球是质量均匀分布的球体，测得两极附近的重力加速度为，赤道附近的重力加速度为。在赤道地面上，一个质量为m的物体随地球自转。则物体（ ）
A. 受到的万有引力大小等于
B. 对地面的压力大小等于
C. 受到的向心力大小等于
D. 受到的合力大小等于
【答案】D
【解析】ACD．在两极物体受到的万有引力大小为
地球看成质量均匀分布的球体，则物体在赤道受到的向心力大小等于在两极物体受到的万有引力大小，所以物体在赤道受到的万有引力大小等于。在赤道地面上，设物体受到的向心力大小为，则有
可得
所以物体受到的合力大小
故AC错误，D正确；
B．物体对地面的压力大小
故B错误。
故选D。
9. 在水平面上，质量为m、速度大小为v的A球与质量为3m的静止的B球发生正碰。碰撞可能是弹性的，也可能是非弹性的。下列说法正确的是（ ）
A. 碰撞后A球的速度一定反向
B. 碰撞后B球的速度大小可能是
C. 碰撞过程A球对B球的冲量最大值为
D. 碰撞过程两球损失的机械能最多为
【答案】C
【解析】A．根据动量守恒定律可知，若两球发生完全非弹性碰撞，则碰撞后两球以相同的速度向A球原运动方向运动，故碰撞后A球的速度不一定反向，故A错误；
B．当两球发生弹性碰撞时，碰撞后B球的速度最大，设为，以碰撞前A球的运动方向为正方向，根据动量守恒定律与机械能守恒定律得
联立解得
可知碰撞后B球的速度大小不可能是，故B错误；
C．当两球发生弹性碰撞时，碰撞后B球的速度最大，碰撞过程A球对B球的冲量最大，设为。根据B选项的结果，由动量定理得
故C正确；
D．当两球发生完全非弹性碰撞时，碰撞过程两球损失的机械能最多，设碰撞后两球的速度为，以碰撞前A球的运动方向为正方向，根据动量守恒定律得
根据能量守恒定律得碰撞过程两球损失的机械能最多为：
联立解得
故D错误。
故选C。
10. 如图所示，两个带等量正电的点电荷位于M、N两点，E、F是MN连线中垂线上的两点，O为EF、MN的交点。一带负电的试探电荷在E点由静止释放后，仅在静电力作用下，恰好运动至F点。若两个点电荷的电荷量均变为原来的两倍，则（ ）
A. E点的电场强度变为原来的4倍
B. E点和O点的电势差变为原来的2倍
C. 试探电荷运动到O点的动能变为原来的4倍
D. 试探电荷运动到F点的时间变为原来的倍
【答案】D
【解析】ABC．根据电场公式
，
若两个点电荷的电荷量均变为原来的两倍，根据等量正点电荷连线中垂线上电场强度分布可知，每点电场强度都将变为原来两倍，对应相同试探电荷在每点受到电场力变为原来两倍，移动相同距离电场力做功变为原来两倍；E点和O点的电势差变为原来的2倍，试探电荷运动到O点的动能变为原来的2倍，故ABC错误；
D．由以上分析得加速度变为原来2倍，位移不变，由公式
时间变为原来倍，故D正确。
故选D。
二、多选题：本大题共4小题，共12分。
11. 如图甲所示，在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一导体圆环。规定磁场向上为正，磁感应强度B随时间t按图乙变化，则导体圆环（ ）
A. 在内感应电流方向不变B. 在时感应电流为零
C. 在内感应电流大小不变D. 在内有收缩趋势
【答案】AC
【解析】AD．根据楞次定律判断可知内与内，感应电流方向相同，均为俯视图顺时针，在内磁通量先减小后增大，根据楞次定律“增缩减扩”推论，线圈先由扩张趋势，后有收缩趋势，故A正确，D错误；
BC．在时磁通量为零，但磁通量变化率不为零，感应电动势不为零，感应电流不为零，在内磁通量变化率不变，感应电动势不变，感应电流大小不变，故B错误，C正确。
故选AC。
12. 某型号酒精测试仪的工作原理如图所示，为气敏电阻，其阻值随气体中酒精浓度的增大而减小，为定值电阻。测试仪在使用前先进行调零，即当气体中的酒精浓度为0时，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数为，调零后保持滑片的位置不变。测试时，当气体中的酒精浓度达到判定酒驾的临界浓度时，报警器启动报警。下列说法正确的是（ ）
A. 报警器报警时，电压表示数大于
B. 气体中酒精浓度越大，电路中的电流越小
C. 若电源的内阻增大，电动势不变，调零时应将滑片向左移
D. 若电源的内阻增大，电动势不变，使用前未重新调零，会导致启动报警时酒精浓度比临界浓度大
【答案】AD
【解析】AB．由题意可知，浓度变大时，气敏电阻值的阻值变小，结合闭合电路欧姆定律，可得到电压表的示数
电流
即在变小时，I增大，U增大，即报警器报警时电压表示数大于，故A正确，B错误；
C．电源电动势不变，内阻增大时，电流
故电流减小；电压表的示数表达式，为使气敏电阻达到同样阻值时，电压表示数达到报警时的电压，即报警时的电流表示数应不变，则需要减小调零时阻值，以消除内阻变化的影响，即其滑片应向右移，故C错误；
D．电源电动势不变，内阻增大时，电流
故电流减小；电压表的示数表达式，若未重新调零，为使电压表示数达到报警时的电压，则气敏电阻值应更小，即会导致启动报警时酒精浓度比临界浓度大，故D正确。
故选AD。
13. 蹦极是一种极限运动，可简化为如下模型：弹性绳拉伸时可视为轻弹簧，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，从O点开始自由下落，始终在一竖直线上运动。人在运动过程中受到的空气阻力忽略不计。若人的质量越大，则（ ）
A. 人向下运动的最大速度越小B. 人向下运动的最大速度越大
C. 人在最低点时的加速度越小D. 人在最低点时的加速度越大
【答案】BC
【解析】AB．设轻弹簧原长为L，劲度系数为k，人的质量为m，最大速度为v。当人的加速度为零时，速度最大，则有
从开始下落到速度最大时，由动能定理有
联立以上两式可得
可知，人的质量越大，人向下运动的最大速度越大，故A错误，B正确；
CD．在最低点时，根据牛顿第二定律有
从开始下落到最低点时，由动能定理有
联立以上两式可得
可知，人的质量越大，人在最低点时的加速度越小，故C正确，D错误。
故选BC。
14. 利用声波将物体悬浮在空中的技术在多领域有应用前景。某悬浮装置的示意图如图所示，上方为超声波发射端，下方为反射端。发射端发出单一频率的超声波与经反射端反射回的同频率的超声波叠加。调节反射端与发射端的间距达到合适的距离时，各质点的振幅不随时间变化，称为驻波。驻波中振幅最小的地方称为波节，理论表明，发射端和反射端都为波节。在超声波频率一定的情况下，波节的位置是确定的。驻波形成后，一些轻小物体就可以悬浮在轴线上相邻波节的中点位置。下列说法正确的是（ ）
A. 发射端与反射端的距离应等于超声波波长的整数倍
B. 悬浮位置间的最小距离小于超声波的波长
C. 悬浮位置间的最小距离与超声波的频率成反比
D. 增大超声波的频率，为使悬浮位置的数目不变，必须增大发射端与反射端的距离
【答案】BC
【解析】A．超声波是纵波，为了研究方便，图中画成了横波形式，如果发射端和反射端的间距为倍波长，如图所示，仍然可以形成驻波，故A错误；
B．由图可知相邻波结的间距为波长的一半，由题意，可知悬浮位置间的最小距离也为波长的一半，故B正确；
C．波长与频率f成反比，悬浮位置间的最小距离为波长的一半，则这个距离也与频率成反比，故C正确；
D．若增大频率，由C的分析，悬浮位置间的最小距离减小，若不改变发射端与反射端的距离可知悬浮位置数量会增加。要想悬浮位置的数目不变，需减小发射端与反射端的距离，故D错误。
故选BC。
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
15. 把直流电源、电阻、电容器、电流表、电压表以及单刀双掷开关组装成图1所示的电路进行实验，观察电容器充、放电过程。
（1）先将开关S接1，观察到电流表示数（ ）
A. 逐渐增大到某一值后保持不变
B. 逐渐增大到某一值后迅速减小
C. 迅速增大到某一值后保持不变
D. 迅速增大到某一值后逐渐减小
（2）待电压表示数稳定后，将开关S接2，测得电流随时间变化的图线如图2所示。则放电过程中通过R的电荷量________C（结果保留2位有效数字）。
（3）该同学在分析数据时，用电容器的电容与充电后电压表稳定示数的乘积求出电荷量，他发现与有明显差异。多次重复实验发现这种差异总是存在。请判断________（选填“>”或“ U0），求柱体中带电粒子对绝缘油整体的驱动力F驱。
【答案】（1）
（2）a．见解析；b．UnSq
【解析】【小问1详解】
根据电流的定义有
则由流量的定义可得，单位时间内流过柱体横截面的绝缘油的体积
【小问2详解】
a．当电压为U0时，外加电场的电场强度方向沿x轴正方向，大小为
柱体内的带电粒子均匀分布，由对称性可知带电粒子的电场在O点的电场强度为0，由题意可知带电粒子在x轴上各点的电场强度
（k为常数）
则x轴上各点的电场强度为
当电压为U0时，x轴上各点的电场强度E ≥ 0，在处的电场强度为
从而得到
那么x轴上各点的电场强度
x轴上带电粒子受到的电场力为
于是得到柱体内，一个带电粒子受到的电场力F随x变化的图像如图所示：
b．柱体中所有带电粒子产生的电场为
因带电粒子均匀分布，由对称性可知，柱体内所有带电粒子受到该电场的电场力的合力为0，柱体中所有带电粒子的电荷量为
柱体中所有带电粒子受到的外加电场力大小为
则有
带电粒子匀速运动，则所有带电粒子受到绝缘油的作用力大小
根据牛顿第三定律，绝缘油整体受到带电粒子的驱动力大小
则