北京市第一六一中学2024-2025学年高三下学期开学考试物理试题（原卷版+解析版）

这是一份北京市第一六一中学2024-2025学年高三下学期开学考试物理试题（原卷版+解析版），共12页。试卷主要包含了1m/s等内容，欢迎下载使用。
班级________ 姓名________ 学号________
考生须知
1.本试卷共5页，满分100分，考试时长90分钟。
2.试题答案一律书写在答题纸上，在试卷上作答无效。
3.在答题纸上，选择题用2B铅笔作答，非选择题用黑色字迹签字笔作答。
4.考试结束后，将答题纸、试卷和草稿纸一并交回。
一、单项选择题：本大题共14道小题，每小题3分，共42分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目的要求。把正确答案涂写在答题卡上相应的位置上。
1. 如图所示，运动员在攀登峭壁的过程中，通过手、脚与岩壁、绳索间的相互作用来克服自身的重力。若图片所示时刻运动员保持静止，则运动员（ ）

A. 只受到重力和拉力的作用B. 一定受到岩石施加的支持力
C. 一定受到岩石施加的静摩擦力D. 所受到的合力竖直向上
2. 用如图所示的装置进行“探究影响滑动摩擦力大小因素”的实验。力传感器固定在铁架台上，物块放置在粗糙的水平长木板上，用沿水平方向的细线将物块系在传感器的挂钩上。水平向左拉动木板，在木板向左运动的过程中，物块相对于地面保持静止，传感器的示数为，由此可推断出（ ）
A. 物块A受到的滑动摩擦力大小为，方向水平向右
B. 物块A受到的滑动摩擦力大小为，方向水平向左
C. 木板受到地面的滑动摩擦力大小为，方向水平向右
D. 木板受到地面滑动摩擦力大小为，方向水平向左
3. 如图所示电路中，电源电动势为6V。电路元件均正常，开关S处于断开状态，用多用电表的10V直流电压挡的红表笔始终连接在A点，用黑表笔依次接触电路中的B、C、D、E各点，依次对应的示数正确的是（ ）
A. 0V、0V、0V、0VB. 6V、6V、6V、0V
C. 0V、0V、0V、6VD. 6V、6V、6V、6V
4. 一列沿x轴传播的简谐横波，某时刻波形如图1所示，以该时刻为计时零点，x=2m处质点的振动图像如图2所示。根据图中信息，下列说法正确的是（ ）
A. 波的传播速度v=0.1m/s
B. 波沿x轴负方向传播
C. t=0时，x=3m处的质点加速度为0
D. t=0.2s时x=3m处的质点位于y=10cm处
5. 我国发射的“天和”核心舱距离地面的高度为h，运动周期为T，绕地球的运动可视为匀速圆周运动。已知万有引力常量为G，地球半径为R，根据以上信息可知（ ）
A. 地球的质量B. 核心舱的质量
C. 核心舱的向心加速度D. 核心舱的线速度
6. 电磁炉是目前家庭常用的炊具，具有无明火、无污染、高效节能等优点。某同学仿照电磁炉原理自己制作了一个简易电磁炉，其结构简图如图所示。在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，接通交流电源，一段时间后杯内的水就会沸腾起来。下列说法正确的是（ ）
A. 家用电磁炉工作时，利用其面板产生的涡流来加热食物
B. 家用电磁炉的锅用铁而不用陶瓷材料，主要是因为陶瓷的导热性能较差
C. 简易电磁炉工作时，利用线圈产生的自感现象来加热水
D. 仅增大简易电磁炉交流电的频率，可以缩短水达到沸腾的时间
7. 应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入。例如你用手掌平托一苹果，保持这样的姿势在竖直平面内按顺时针方向做匀速圆周运动。关于苹果从最低点a到最左侧点b运动的过程，下列说法中正确的是（ ）
A. 苹果先处于超重状态后处于失重状态
B. 手掌对苹果的摩擦力越来越大
C. 手掌对苹果的支持力越来越大
D. 苹果所受的合外力保持不变
8. 用试探电荷可以探测电场中场强和电势的分布情况。如图甲所示，两个被固定的点电荷连线的延长线上有a、b两点，带正电。试探电荷仅受电场力作用，时刻从b点沿着ba方向运动，时刻到达a点，其v-t图像如图乙所示，根据图像，下列判断正确的是（ ）
A. 带正电
B. 沿ba连线电势先减小后增大
C. 场强为零的点在b点和a点之间
D. 试探电荷在b点电势能比a点电势能大
9. 甲、乙两个带电粒子电荷量和质量分别为、，它们先后经过同一加速电场由静止开始加速后，由同一点进入同一偏转电场，两粒子进入时的速度方向均与偏转电场方向垂直，如图所示。粒子重力不计。则甲、乙两粒子（ ）
A. 进入偏转电场时的速度大小之比为1：2
B. 离开偏转电场时的动能之比为1：1
C. 在偏转电场中运动的时间相同
D. 离开偏转电场时的速度方向不同
10. 如图所示，真空区域内有宽度为d、 磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直纸面向里，MN、PQ 是磁场的边界。质量为m、电荷量为q 的带正电的粒子（不计重力），沿着与MN夹角θ为30°的方向以某一速度射入磁场中，粒子恰好未能从PQ边界射出磁场。下列说法不正确的是（ ）
A. 可求出粒子在磁场中运动的半径
B. 可求出粒子在磁场中运动的加速度大小
C. 若仅减小射入速度，则粒子在磁场中运动的时间一定变短
D. 若仅增大磁感应强度，则粒子在磁场中运动的时间一定变短
11. 利用如图电路测量电池的电动势E和内阻r时，通过调节电阻箱R的阻值，记录相应电流表示数I，根据 U=IR 算出相应路端电压值。若利用U-I图像分析由电流表内电阻引起的实验误差，在下图中，实线是根据实验数据（U=IR）描点作图得到的U-I图像；虚线是该电源的路端电压U随电流I变化的U-I图像 （没有电流表内电阻影响的理想情况）。下列图像中正确的是（ ）
A. B.
C. D.
12. 2023年7月，由中国科学院研制的电磁弹射实验装置启动试运行，该装置在地面构建微重力实验环境，把“太空”搬到地面。实验装置像一个“大电梯”，原理如图所示，在电磁弹射阶段，电磁弹射系统推动实验舱竖直向上加速运动至A位置，撤除电磁作用。此后，实验舱做竖直上抛运动，到达最高点后返回A位置，再经历一段减速运动后静止。某同学查阅资料了解到：在上述过程中的某个阶段，忽略阻力，实验舱处于完全失重状态，这一阶段持续的时间为4s，实验舱的质量为500kg。他根据上述信息，取重力加速度，做出以下判断，其中正确的是（ ）
A. 实验舱向上运动的过程始终处于超重状态
B. 实验舱运动过程中的最大速度为40m/s
C. 向上弹射阶段，电磁弹射系统对实验舱做功大于
D. 向上弹射阶段，电磁弹射系统对实验舱的冲量等于
13. 如图所示为著名的“阿特伍德机”装置示意图。跨过轻质定滑轮的轻绳两端悬挂两个质量均为M的物块，当左侧物块附上质量为m的小物块时，该物块由静止开始加速下落，下落h后小物块撞击挡板自动脱离，系统以v匀速运动。忽略系统一切阻力，重力加速度为g。若测出v，则可完成多个力学实验。下列关于此次实验的说法，正确的是（ ）
A. 系统放上小物块后，轻绳的张力增加了mg
B. 可测得当地重力加速度g＝
C. 要验证机械能守恒，需验证等式mgh＝Mv2，是否成立
D. 要探究合外力与加速度的关系，需探究mg＝(M＋m)是否成立
14. 在现代研究受控热核反应实验中，需要把的高温等离子体限制在一定空间区域内，这样的高温下几乎所有作为容器的固体材料都将熔化，磁约束就成了重要的技术。如图所示，科学家设计了一种中间弱两端强的磁场，该磁场由两侧通有等大同向电流的线圈产生。假定一带正电的粒子（不计重力）从左端附近以斜向纸内的速度进入该磁场，其运动轨迹为图示的螺旋线（未全部画出）。此后，该粒子将被约束在左右两端之间来回运动，就像光在两个镜子之间来回“反射”一样，不能逃脱。这种磁场被形象地称为磁瓶，磁场区域的两端被称为磁镜。
根据上述信息并结合已有的知识，可以推断该粒子（ ）
A. 从左端到右端的运动过程中，沿磁瓶轴线方向的速度分量逐渐变小
B. 从靠近磁镜处返回时，在垂直于磁瓶轴线平面内的速度分量为最大值
C. 从左端到右端的运动过程中，其动能先增大后减小
D. 从左端到右端的运动过程中，其运动轨迹的螺距先变小后变大
二、实验题：本大题共2小题，共18分。把正确答案填在答题纸中相应的位置上。
15. 实验小组同学们通过实验测量一段金属电阻丝的电阻率。
（1）取一段金属电阻丝连接到图甲所示电路中，测出其电阻R。再测出其长度l和直径d，就可以计算出所用材料的电阻率，即________；
（2）用螺旋测微器测量金属电阻丝的直径。其中某次测量结果如图乙所示，其读数应为________mm；
（3）图丙中已经根据图甲电路连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于变阻器的最左端，请完成实物间的连线。
（4）正确连接电路后，测量电压U和电流I，实验数据记录如下：
实验小组的同学在坐标纸上建立坐标系，如图丁所示，图中已标出了与测量数据对应的6个坐标点。请你在图丁中标出余下一组数据的对应点，并描绘出U－I图线________，求出电阻的阻值________。（保留3位有效数字）
16. 某同学做“探究平抛运动的特点”实验。
（1）该同学先用图1所示器材进行实验。他用小锤打击弹性金属片，A球就水平飞出，同时B球被松开，做自由落体运动，改变小球距地面的高度和打击小球的力度，多次重复实验，均可以观察到A、B两球同时落地。关于本实验，下列说法正确的是（ ）
A．实验现象可以说明平抛运动在水平方向上是匀速直线运动
B．实验现象可以说明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动
C．实验现象可以同时说明平抛运动在两个方向上的运动规律
（2）为了在（1）实验结论的基础上进一步研究平抛运动的规律，该同学用图2所示的器材继续进行实验，描绘出小球做平抛运动的轨迹。如图3所示，以小球的抛出点O为原点，水平方向为x轴，竖直方向为y轴建立坐标系。该同学在轨迹上测量出A、B、C三点的坐标分别为、和。如果坐标满足___________关系，说明小球抛出后在O、A、B、C相邻两点间运动经历了相等的时间间隔。同时，如果坐标还满足___________关系，那么证明小球的水平分运动是匀速直线运动。
（3）某同学设计了一个探究平抛运动的家庭实验装置。如图4所示，在一个较高的塑料筒侧壁靠近底部的位置钻一个小孔，在小孔处沿水平方向固定一小段吸管作为出水口。将塑料筒放在距地面一定高度的水平桌面上，在筒中装入一定高度的水，水由出水口射出，落向地面，测量出水口到地面的高度y和水柱的水平射程x。在实验测量的过程中，该同学发现测量水柱的水平射程x时，若测量读数太慢，x的数值会变化。
a.请分析水平射程x的数值变化的原因。（ ）
b.为了减小实验误差，应选用直径较大的容器，还是直径较小的容器？请说明判断依据。（ ）
三、计算题：本大题共4道小题，共40分。解答应写出必要的文字说明，方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。把正确答案写在答题卡相应的位置上。
17. 如图所示，用不可伸长的轻绳将物块a悬挂于O点。现将轻绳拉至水平，将物块a由静止释放。当物块a运动至最低点时，恰好与静止在水平面上的物块b发生完全弹性碰撞。碰撞后物块b在水平面上滑行一段距离后停下来。已知轻绳的长度为L，物块a的质量为m，物块b的质量为3m，a、b均可视为质点，重力加速度大小为g，不计空气阻力的影响。
(1)求碰撞前瞬间，轻绳对物块a的拉力大小；
(2)求碰撞后瞬间，物块b的速度大小；
(3)有同学认为：两物块碰撞后，物块b在水平面上滑行一段距离后停下来，是因为碰撞后没有力来维持它的运动。你认为这种说法是否正确，并说明你的理由。
18. 有关列车电气制动，可以借助如图所示模型来理解，图中水平平行金属导轨处于竖直方向的匀强磁场中，导轨间距为L，磁场的磁感应强度为B，金属棒MN的质量为m，导轨右端接有阻值为R的电阻，金属棒接入电路部分的电阻为r，导轨的电阻不计。MN在安培力作用下向右减速运动的过程对应于列车的电气制动过程，金属棒MN开始减速时的初速度为v0。
（1）求开始减速时：
①导体棒两端的电压U。
②安培力的功率P。
（2）在制动过程中，列车还会受到轨道和空气阻力的作用，为了研究问题方便，设这些阻力总和大小恒定，对应于棒受到的大小恒定的摩擦阻力f，在金属棒的速度从v0减至的过程中，金属棒的位移大小为x。求该过程中电路中产生的焦耳热Q。
19. 目前正在运转的我国空间站天和核心舱，搭载了一种全新的推进装置——霍尔推力器。其工作原理简化如下：由阴极逸出（初速度极小）的一部分电子进入放电室后，在电场力与磁场力的共同作用下被束缚在一定的区域内，与推进剂工质（氙原子）发生碰撞使其电离；电离后的氙离子在磁场中的偏转角度很小，其运动可视为在轴向电场力作用下的直线运动，并最终被高速喷出，霍尔推力器由于反冲获得推进动力。设某次核心舱进行姿态调整，开启霍尔推力器，电离后的氙离子初速度为0，经电压为U的电场加速后高速喷出，单位时间内喷出氙离子的数目为N，已知一个氙离子的质量为m，电荷量为q，忽略离子间的相互作用力和电子能量的影响，求：
（1）氙离子喷出加速电场的速度v及其所形成的等效电流为I；
（2）霍尔推力器获得的平均推力大小F；
（3）可以用离子推进器工作过程中产生的推力与电压为U的电场对氙离子做功的功率的比值S来反映推进器工作情况．通过计算说明，如果要增大S可以采取哪些措施。
20. 图甲是某科技馆的一件名为“最速降线”的展品，在高度差一定的不同光滑轨道中，小球滚下用时最短的轨道叫做最速降线轨道。取其中的“最速降线”轨道Ⅰ和直线轨道Ⅱ进行研究，如图乙所示，两轨道的起点M高度相同，终点N高度也相同，轨道Ⅰ的末端与水平面相切于N点，轨道Ⅱ末端与水平面平滑连接。若将两个完全相同的小球a和b分别放在Ⅰ、Ⅱ两轨道的起点M，同时由静止释放，发现在Ⅰ轨道上的小球a先到达终点。已知M距离地面的高度为H，两个小球的质量都为m，重力加速度为g，不考虑小球的滚动影响；
（1）忽略各种阻力，求小球沿Ⅰ轨道运动到最N点的速度大小；
（2）若考虑轨道摩擦力的影响，设小球和轨道间的滑动摩擦因数为，
a.求小球沿Ⅱ轨道下落到N点的过程中，克服摩擦力做的功；
b.试比较两小球从M运动N过程中克服摩擦力做功的大小；
c.请设计出可行的实验方案来验证你上一问的结论，简要说明实验方案的思路以及对应的实验结果。
次数
1
2
3
4
5
6
7
U/V
0.10
0.30
0.70
1.00
1.50
1.70
2.30
I/A
0.02
0.06
0.16
0.22
0.34
0.46
0.52