北京市房山区2024-2025学年高三上学期期末考试物理试卷（Word版附解析）

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本试卷共8页，满分100分，考试时长90分钟。考生务必将答案填涂或书写在答题卡上，在试卷上作答无效。考试结束后，将试卷和答题卡一并交回。
第一部分（选择题 共42分）
一、单项选择题（本部分共14小题，在每小题列出的四个选项中只有一个符合题意。每小题3分，共42分。）
1. 用激光照射金属挡板上的两条平行的狭缝，在挡板后面的屏上观察到明暗相间的条纹。这种现象属于光的（ ）
A. 衍射现象B. 干涉现象C. 偏振现象D. 全反射现象
2. 科学家用放射性材料—PuO2作为发电能源为火星车供电。PuO2中的Pu元素衰变方程为，则X应为（ ）
A. 质子B. α粒子C. 正电子D. 中子
3. 下列与热现象有关的说法正确的是（ ）
A. 布朗运动就是液体分子的无规则运动
B. 物体的温度升高，物体内每个分子热运动的速率都增大
C. 物体的温度越高，分子的平均动能就越大
D. 密闭容器内有一滴水，蒸发变成了水蒸气，温度仍然是，它的内能保持不变
4. 如图所示，在空气压缩引火仪底部放置少量的硝化棉，迅速压下筒中的活塞，可以观察到硝化棉燃烧的火苗。在筒内封闭的气体被活塞迅速压缩的过程中，下列说法正确的是（ ）

A. 气体的温度升高，压强不变B. 气体的体积减小，压强不变
C. 气体对外界做功，气体内能增加D. 外界对气体做功，气体内能增加
5. 用小球和轻弹簧组成弹簧振子，使其沿水平方向振动，振动图像如图所示，下列描述正确的是（ ）
A. 内，小球的速度逐渐减小B. 内，弹簧的弹性势能逐渐减小
C. 时，小球的动能达到最大值D. 时，弹簧弹力为正的最大值
6. 如图所示，水平地面上静止一倾角为的斜面，一个质量为的箱子，在平行于斜面的拉力作用下，沿斜面匀速上滑，斜面始终处于静止状态。箱子与斜面间的动摩擦因数为，重力加速度为，下列说法正确的是（ ）
A. 箱子受到3个力作用B. 斜面对箱子的摩擦力大小为
C. 地面对斜面的摩擦力大小为0D. 斜面对箱子的支持力大小为
7. 如图所示，带箭头的实线表示某电场的电场线。、为电场中两点。下列说法中正确的是（ ）
A. 点的电势比点的电势高
B. 一正电荷在点受到的静电力小于在点受到的静电力
C. 一负电荷在点的电势能小于在点的电势能
D. 将一负电荷由点移动到点的过程中静电力做正功
8. 如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一根水平放置的金属棒以某一水平速度抛出，金属棒在运动过程中始终保持水平且未离开磁场区域。不计空气阻力，金属棒在运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 感应电动势越来越大
B. 单位时间内，金属棒的动量增量变大
C. 金属棒中的机械能越来越小
D. 单位时间内金属棒扫过的曲面中的磁通量不变
9. 某同学两次抛出篮球，如图所示，篮球垂直撞在竖直放置的篮板上。不计空气阻力，关于这两次篮球从抛出到撞击篮板的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 两次在空中运动的时间相等B. 两次抛出后的速度变化率不相等
C. 第1次抛出时速度的水平分量小D. 第2次抛出时速度的竖直分量大
10. 我国多次成功使用“冷发射”技术发射长征十一号系列运载火箭。如图所示，发射舱内的高压气体先将火箭竖直向上推出，火箭速度接近零时再点火飞向太空。从火箭开始运动到点火的过程中，下列说法中正确的是（ ）
A. 火箭的加速度为零时，动能最大
B. 高压气体释放的能量全部转化为火箭的动能
C. 火箭受到推力的冲量小于重力和空气阻力的冲量之和
D. 高压气体的推力对火箭做的功小于重力和空气阻力对火箭做功之和
11. 如图所示为研究电容器充放电实验的电路图。将S拨至1给电容器充电，充电完毕后，将S拨至2让电容器放电。已知电源的电动势为，内阻为，电容器的电容为，电阻的阻值为。下列说法正确的是（ ）
A 充电过程，电流表示数逐渐增大
B. 充电过程，电源为整个电路提供的电能为
C. 放电过程，通过电阻的电流方向向左
D. 放电过程，通过电阻的电荷量为
12. 一束射线从气泡室底部进入而没有留下痕迹，气泡室中充满液态氢。这束射线从一个氢原子中打出一个电子，同时光子自身转变成一对正、负电子对（分别称为正电子、负电子），其径迹如图所示。已知匀强磁场的方向垂直照片平面向里，正、负电子质量相等，则下列说法正确的是（ ）
A. 左侧螺旋轨迹为负电子运动的轨迹
B. 正电子，负电子所受洛伦兹力大小时刻相等
C. 分离瞬间，正电子速度大于负电子速度
D. 正电子，负电子和被打出的电子的动能均保持不变
13. 某同学在研究性学习活动中自制电子秤，原理示意图如图所示。用理想电压表的示数指示物体的质量，托盘与电阻可忽略的金属弹簧相连，托盘与弹簧的质量均不计，滑动变阻器R的滑动端与弹簧上端连接。当托盘中没有放物体时，滑片恰好指在变阻器的最上端，此时电压表示数为0。设变阻器总电阻为R，总长度为l，电源电动势为E，内阻为r，限流电阻阻值为，弹簧劲度系数为k，不计一切摩擦和其他阻力。则下列说法不正确的是（ ）
A. 电压表示数U与被测物体质量m成正比B. 弹簧的形变量x与被测物体质量m成正比
C. 被测物体质量m变大，电路中电流变小D. 改变弹簧劲度系数k，可以改变电子秤的测量范围
14. 对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻的理解其物理本质。一段长为、电阻率为、横截面积为的细金属直导线，单位体积内有个自由电子，电子电荷量为、质量为。经典物理学认为，金属的电阻源于定向运动的自由电子与金属离子（即金属原子失去电子后的剩余部分）的碰撞，该碰撞过程将对电子的定向移动形成一定的阻碍作用，该作用可等效为施加在电子上的一个沿导线的平均阻力。若电子受到的平均阻力大小与电子定向移动的速率成正比，比例系数为。下列说法正确的是（ ）
A. 比例系数
B. 比例系数的单位为
C. 当该导线通有恒定的电流时，导线中自由电子定向移动的速率
D. 当该导线通有恒定电流时，导线中自由电子受到平均阻力大小为
第二部分（非选择题 共58分）
二、实验题（共2小题，共18分。）
15. 物理实验一般涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。
（1）“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验如图甲所示，图乙是在白纸上根据实验数据画出的示意图。图乙中的与两力中，方向一定沿方向的是___________。
（2）一个实验小组在“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中，使用两根不同的轻质弹簧和，得到弹簧弹力与弹簧长度的关系图像如图所示，下列说法正确的是___________。
A. 的原长大于的原长
B. 的原长小于的原长
C. 的劲度系数大于的劲度系数
D. 的劲度系数小于的劲度系数
（3）如图所示，在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验过程中，下列说法正确的是___________。
A. 变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡”
B. 使用多用电表测电压时，先用最大量程试测，再选用适当的挡位进行测量
C. 因为实验所用电压较低，通电时可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路
16. 利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻。
（1）若选取甲图进行测量，其系统误差来源于①___________（选填“电压表分流”或“电流表分压”）。若选取乙图进行测量，其系统误差来源于②___________（选填“电压表分流”或“电流表分压”）。
（2）若采用甲图进行实验，下列说法正确的是___________。
A. 闭合开关前，滑动变阻器的滑片应放在端
B. 应选用一节新的干电池作为被测电源，新电池的电动势比较大易测量
C. 闭合开关后，电压表有示数，电流表示数为零的原因可能是滑动变阻器发生断路
（3）如图所示为某次实验结果的图像，仔细观察你会发现，图中测量数据集中在图像的很小区域，这样不利于减小误差。为了减小利用图像处理数据过程中的误差，请你写出调整方案。
（4）若某小组同学想测量水果电池的电动势和内阻，水果电池内阻约为一千欧姆，为了准确测量，则应选择的实验电路是①___________（选填“甲”或“乙”）。测得该水果电池的电动势②___________（选填“大于”“等于”或“小于”）。
三、计算题（共4小题，共40分。）
17. 如图所示，光滑水平面与竖直面内的粗糙半圆形导轨在点平滑连接，导轨半径为0.40m。一个质量为0.20kg的物体将弹簧压缩至点后由静止释放，在弹簧弹力作用下，物体脱离弹簧向右运动。经点沿半圆形导轨运动，到达点后水平飞出，恰好落在点。已知点的速度大小为，、两点距离为0.80m，取重力加速度为。求：
（1）物体到达点的速度大小。
（2）物体沿半圆形导轨运动过程中阻力所做的功。
（3）弹簧压缩至点时的弹性势能
18. 如图甲所示，在光滑绝缘水平桌面上有一边长为l、电阻为R的正方形导线框abcd，在导线框右侧有一宽度大于l的条形匀强磁场区域，磁场的边界与导线框的左、右边框平行，磁感应强度大小为B，磁场方向竖直向下。导线框以向右的初速度进入磁场。
（1）求dc边刚进入磁场时，线框中感应电动势的大小；
（2）求dc边刚进入磁场时，ab边的瞬时电功率；
（3）若导线框能够完全通过磁场区域并继续运动，请在图乙中定性画出导线框所受安培力大小F随时间t变化的图像，并说明安培力随时间变化的原因。
19. 我国的东方超环（EAST）是研究可控核聚变反应的超大型科学实验装置。该装置需要将高速运动的离子变成中性粒子，没有被中性化的离子对实验装置有很大的破坏作用，因此需要利用“偏转系统”将其从粒子束中剥离出来。已知所有离子的电荷量均为q，质量均为m，离子和中性粒子的重力可忽略不计，不考虑粒子间的相互作用。
（1）“偏转系统”的原理简图如图甲所示，包含中性粒子和带电离子的混合粒子进入由一对平行带电极板构成的匀强电场区域，混合粒子进入电场时速度方向与极板平行，离子在电场区域发生偏转，中性粒子继续沿原方向运动。已知两极板间电压为U，间距为d。
a.若离子的动能Ek由电场加速获得，其初动能为零，求加速电压U0；
b.求离子在电场中运动最长时间t0；
（2）“偏转系统”还可以利用磁偏转进行带电离子的剥离，如图乙所示。混合粒子宽度为d，吞噬板MN长度为2d，磁感应强度大小为B，且边界足够大。要使所有离子都能打到吞噬板上，求带电离子动能大小的取值范围。
20. 利用物理模型对复杂现象进行分析，是重要的科学思维方法。
（1）科学家根据天文观测提出宇宙膨胀模型：在宇宙大尺度上，所有的宇宙物质（星体等）在做彼此远离运动，且质量始终均匀分布，在宇宙中所有位置观测的结果都一样。以某一点为观测点，以质量为的小星体（记为P）为观测对象。当前P到点的距离为，宇宙的密度为。
a.若某时刻小星体P远离到距点为处，求以为球心，为半径的球体内宇宙物质的质量。
b.以点为球心，以小星体P到点的距离为半径建立球面。P受到的万有引力相当于球内质量集中于点对P的引力。已知质量为和、距离为的两个质点间的引力势能，为引力常量。仅考虑万有引力和P远离点的径向运动。求小星体P从处远离到处的过程中动能的变化量。