北京市延庆区2025届高三下学期2月一模试题 物理 含答案

这是一份北京市延庆区2025届高三下学期2月一模试题 物理 含答案，共11页。试卷主要包含了02，8s时小球正在向左运动，5A，5s等内容，欢迎下载使用。
2025.02
本试卷共9页，100分。考试时长90分钟。考生务必将答案答在答题卡上，在试卷上作答无效。考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
第一部分
本部分共14道题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，请选出最符合题目要求的一项。
1．用同一束单色光，在同一条件下先后照射锌板和银板，都能产生光电效应。在以上两次实验中，对于下列四个物理量的说法正确的是（ ）
A．光子的能量一定相同
B．光电子的逸出功一定相同
C．光电子的动能一定相同
D．光电子的最大动能一定相同
2．如图1所示，一绝热容器被隔板K隔开成A、B两部分。已知A内有一定量的稀薄气体，B内为真空。抽开隔板K后，A内气体进入B，最终达到平衡状态，对于该过程，下列说法正确的是（ ）
A．气体对外做正功，内能逐渐减少
B．气体体积增大，分子势能总量增加
C．气体自由膨胀，内能保持不变
D．气体分子对左侧器壁的作用力保持不变
3．我国在2024年成功发射鹊桥二号中继卫星和嫦娥六号探测器，实现月背采样返回。嫦娥六号探测器近月运行时可视为匀速圆周运动，假设其近月环绕的周期为T。已知引力常量为G，嫦娥六号的质量为m。根据以上信息可求出（ ）
A．月球的第一宇宙速度
B．月球的平均密度
C．嫦娥六号的平均密度
D．嫦娥六号绕月运行的动能
4．简谐运动的振动图线可用下述方法画出：如图2甲所示，在弹簧振子的小球上安装一支绘图笔P，让一条纸带在与小球振动方向垂直的方向上做匀速运动，绘图笔在纸带上画出的就是小球的振动图像。取振子水平向右的方向为振子离开平衡位置位移的正方向，纸带运动的距离代表时间，得到的振动图线如图2乙示。下列说法正确的是（ ）
A．弹簧振子的周期为2s
B．弹簧振子的振幅为20cm
C．2.8s时小球正在向左运动
D．若增大弹簧振子的振幅，其振动的周期也增大
5．在静止的小车内用细绳a、b系住一个小球，绳a处于斜向上的方向，拉力为Fa，绳b处于水平方向，拉力为Fb，如图3所示。现让小车从静止开始向右做匀加速运动，小球相对于车厢的位置仍保持不变，细绳a、b的拉力为Fa'和Fb'。下列关系正确的是（ ）
A．Fa'>Fa，Fb'=Fb
B．Fa'>Fa，Fb'Fb
D．Fa'=Fa，Fb'Eb>Ec
13．汽车研发机构在某款微型汽车的车轮上安装了小型发电机，将减速时的部分动能转化并储存在蓄电池中，以达到节能的目的。某次测试中，微型汽车以额定功率行驶一段距离后关闭发动机，测出了微型汽车的动能Ek与位移x关系图像如图10所示，其中①是关闭储能装置时的关系图线，②是开启储能装置时的关系图线。已知微型汽车的质量为1000kg，为便于讨论，设其运动过程中所受阻力恒定。根据图像所给的信息可求出（ ）
图10
A．汽车行驶过程中所受阻力为1000N
B．汽车的额定功率为120kW
C．汽车加速运动的时间为22.5s
D．汽车开启储能装置后向蓄电池提供的电能为5×105J
14．类比是研究问题的常用方法。与电路类比就可以得到关于“磁路”（磁感线的通路）的一些基本概念和公式。在电路中可以靠电动势来维持电流，在磁路中靠“磁动势”来维持铁芯中的磁场，如图11甲所示，磁动势Em=NI，其中N为线圈的匝数，I为通过线圈中的电流。类比闭合电路的欧姆定律，磁路也存在闭合磁路的欧姆定律Em=ΦRm，其中Φ为磁通量，Rm被称为磁阻，磁阻所满足的磁阻定律与电阻定律具有相同的形式，磁阻率可类比电阻率，磁路的串、并联规律可类比电路的串、并联规律。结合以上关于磁路的信息以及你所学过的知识，下列说法不正确的是（ ）
A．变压器铁芯的磁阻率远小于空气的磁阻率
B．在国际单位制中，磁阻的单位可以表示为
C．不考虑漏磁，图11乙所示的串联磁路满足Em=Φ(Rm1+ Rm2)
D．不考虑漏磁，在图11丙所示的并联磁路中，磁阻小的支路中磁感应强度一定大
第二部分
本部分共6题，共58分。
15．（6分） 物理实验一般涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作和实验分析等。
（1）实验原理。某同学在做杨氏双缝干涉实验时，在相同的实验条件下，分别用波长λ1和λ₂的单色光进行实验，得到如图12甲和乙所示的干涉条纹，可知，λ1 λ₂。（选填“大于”、“等于”或“小于”）

（2）实验操作。图13为“研究两个互成角度的力的合成规律”实验的示意图，下列实验操作中必要的是___________
A. 实验中应保证两弹簧测力计外壳与木板平行
B. 实验中应保证两个分力大小都小于合力大小
C. 两个弹簧测力计拉动圆环静止在位置O，标记出两细线的方向，表示分力的方向
S
V
E
1
A
C
2
0
R
图14
D. 两个弹簧测力计拉动圆环静止在位置O，测量出两细线的长度，表示分力的大小
（3）实验分析。图14所示为“观察电容器的充、放电现象”的实验电路，其中E为电源，C为电容器，R为阻值较大的定值电阻，S为单刀双掷开关，电流表A的零刻线在中央。开关S接1时，电源给电容器充电；开关S接2时，电容器通过电阻R放电。下列说法正确的是 。
A．充电过程中，电压表示数先迅速增大，然后相对平缓增大，最后稳定在某一数值
B．充电过程中，电流表示数先迅速增大，然后逐渐增大并稳定在某一数值
C．放电过程中，电压表的示数均匀减小至零
D．放电过程中，电流表中的电流方向从左到右
16．（12分）为测量某金属丝的电阻率，小明同学设计了如图15甲、乙所示的两种实验方案，已知该实验选用的电源可视为内阻不计的理想电源。
（1）小明先进行了如图15甲方案的测量。
①他首先用米尺测出接入电路中金属丝的长度L=50.00cm，再利用螺旋测微器测金属丝的直径，示数如图16所示，则金属丝直径的测量值d=__________mm。
②小明闭合开关前应将滑动变阻器的滑片置于______端。（选填“左”或“右”）
③实验过程中，小明移动滑动变阻器的滑片分别处于不同的位置，并依次记录了两电表的测量数据如下表所示，其中5组数据的对应点他已经标在如图17所示的坐标纸上，请你标出余下一组数据的对应点，并画出U−I图线，根据图线求得金属丝的阻值R=_____Ω。
④利用甲方案测得的金属丝的电阻率ρ=__________Ω⋅m。
（说明：③、④计算结果保留两位有效数字）
（2）小明又进行了如图15乙方案的测量，实验中闭合开关S后，他可以通过改变接线夹（即图15乙中滑动变阻器符号上的箭头）接触金属丝的位置以控制接入电路中金属丝的长度，并通过改变电阻箱接入电路中的阻值，保持电流表示数不变。记录电阻箱接入电路中的阻值R和对应接入电路中金属丝长度L的数据，并在R−L坐标系中描点连线，作出R−L的图线，如图
18所示。请用金属丝的直径d、R−L图线斜率的绝对值k和必要的常数，写出该金属丝电阻率测量值的表达式 ρ= 。
（3）电表的内阻可能对实验产生系统误差。
①若采用甲方案，电阻率的测量值 真实值（选填“大于”或“等于”或“小于”），原因是：_______________________________________________________________。
②若采用乙方案，电阻率的测量值 真实值（选填“大于”或“等于”或“小于”），原因是：_______________________________________________________________。
17．（9分）如图19所示，半径R＝0.40m的光滑半圆环轨道处于竖直平面内，半圆环与水平地面相切于圆环的端点A。一质量m=0.5kg可以看成质点的物体从A点冲上竖直半圆环，沿轨道运动恰好能通过B点飞出，最后落在水平地面上的C点（图上未画），g取10m/s2。求：
（1）物体通过B点时速度vB的大小；
（2）A与C之间距离x的大小；
（3）物体刚进入圆轨道A点时轨道对物体支持力F的大小。
图20
18．（9分）如图20所示，在xOy坐标系第一象限的矩形区域内存在垂直于纸面的匀强磁场。一带正电的粒子在M点以垂直于y轴的方向射入磁场，并从另一侧边界的N点射出。已知带电粒子质量为m，电荷量为q，入射速度为v，矩形区域的长度为L，MN沿y轴方向上的距离为。不计重力。
（1）画出带电粒子在磁场区域内运动的轨迹，并求轨迹的半径r；
（2）判断磁场的方向，并求磁场的磁感应强度B的大小；
（3）将矩形区域内的磁场换为强弱合适、方向平行于y轴方向的匀强电场，使该粒子以相同的速度从M点入射后仍能从N点射出。请通过计算说明，该粒子由N点射出磁场和电场时的速度方向是否相同。
图21
19．（10分）2024年9月22日，中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心自主研制的水冷磁体，如图21所示，成功产生了42.02万高斯（即42.02特斯拉）的稳态强磁场，超越了2017年美国国家强磁场实验室水冷磁体保持的41.4万高斯的世界纪录，刷新了国际稳态强磁场领域的世界纪录。这种水冷磁体可以算做改良后的水冷磁体通电螺线管。
（1）无限长的通电直导线周围存在磁场，磁感应强度的大小为，方向符合安培定则。其中k为已知常量，I为电流大小，a为空间某点到通电直导线的最短距离。若两根无限长的导线平行放置，处于边长为l0的等边三角形A、B两个点上，通以反向等大的电流I1，如图22所示，求：它们在C点产生的磁感应强度BC。
（2）在导线上取电流元，即I∆l，I为电流大小，∆l为一段极短的长度，该电流元产生的磁场的磁感应强度可以写作，其中k’为已知常量，r为某点到电流元的最短距离。若一半径为R的圆形单匝线圈水平放置，通以电流I2，MN为垂直于线圈平面的直线，MN上P点与线圈上各点的连线均与水平方向夹角为θ，如图23所示。求：圆形电流在P处产生的磁感应强度B。
（3）试根据（2）的结论，以线圈的圆心为坐标原点，取竖直向上为正方向，请在图24中定性画出磁感应强度B在MN上随夹角θ的分布图线。
20．（12分）国家的高质量发展离不开可靠的能源保障。
（1）风能将成为21世纪大规模开发的一种可再生清洁
能源。风力发电机是将风能（气流的动能）转化为电能的装置，其基本外形如图25所示。风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能的面积。已知风力发电机的输出电功率P与最大接收功率Pm成正比。2023年11月10日，全新一代总容量18兆瓦的海上直驱风电机组下线，该机组的单台风力发电机在风速v1=15m/s时能够输出的电功率P1=2.7×104kW。我国某海域全年平均
风速不低于v2=10m/s，若每年总时长按6000小时做估算。
该风力发电机在该地区的年最低发电量大约是多少千瓦时？
（需要的物理量可以自行设定）
（2）近年来，我国光伏产业创新发展迅速，某种新型光伏材料的光电转化效率可达32%。设想用该材料制成的太阳能面板给某型号纯电动客车供电。若该型号纯电动客车在水平路面上以v＝72km/h的速度匀速行驶时，驱动电机的输入电流I＝80A，输入电压U＝400V。试求此状态下能够直接驱动该电动客车的太阳能电池板的最小面积是多大？结合计算结果，简述你对该设想的思考。（已知太阳辐射的总功率P0＝4×1026W，太阳到地球的距离
r＝1.5×1011m，太阳光传播到达地面的过程中大约有30%的能量损耗，计算结果保留三位有效数字。）
（3）利用地下密闭盐穴存储“空气能”是最为经济、最为安全的空气储存方式。如图26所示，某盐穴压缩空气储能电站在用电低谷时用电网富余的电能带动空气压缩机给地下900多米深处的巨大盐穴打气，同时利用换热系统将这些压缩空气的热量存至储热介质中；在用电高峰阶段，让高压气体喷入管道并吸收储热介质中的热量，最后设法用这些高能空气驱动外界发电机组发电，控制调整后将电能返送回电网，保证电网的稳定和安全。
该“盐穴空气储能电站”完成一次压缩的时间为8小时，而发电过程可以持续5小时，发电量可达30万千瓦时。若电动机及压缩机组的机械转化效率为90%，被压缩的气体向外界传导的热量占消耗电能的80%，压缩结束时盐穴内被封闭的空气增加的内能为
5万千瓦时。试求该压缩空气储能站的电能转换效率η。
参考答案
第一部分
第二部分
15．（1）大于（2分）；（2）AC（2分）；（3）AD（2分）
16．（1） ①0.360±0.001mm（1分）；
②右（1分）；
③略（1分）R=5.0±0.2Ω（1分）；
④0.99×10-6~1.1×10-6（2分）
（2）ρ=kπd24（2分）
（3）①小于（1分）；原因是：由于电压表的分流作用导致金属丝的电流测量值偏大，其电阻的测量值偏小，电阻率的测量值偏小（1分）；
②等于（1分）；原因是：图乙方案中R=−ρLS−RA+EI，所以电表内阻对电阻率的测量结果没有影响。（1分）
FN
mg
答图1
17.（9分）
（1）物体恰好能通过B点，根据牛顿第二定律：mg=mvB2R （2分）
可得：vB=2.0m/s （1分）
（2）物体从B点飞出做平抛运动，根据： 2R=12gt2 （1分）
A与C之间的距离x=vBt （1分）
可得：x=0.8m（1分）
（3）物体经A点时的受力分析如答图1
根据动能定理，物体由A点运动到B点的过程中，有：
−mg×2R=12mvB2−12mvA2 （1分）
L
M
N
v
O
x
y
O´

v

答图2
根据牛顿第二定律有：F−mg=mvA2R （1分）
可得：F=30N （1分）

18.（9分）
（1）如答图2（1分）
由几何关系可得 （1分）
解得 （1分）
（2）根据左手定则可以判断出磁场方向为垂直于纸面向外 （1分）
根据牛顿第二定律 （1分）
解得 （1分）
（3）设粒子由N点射出磁场和电场时速度方向与x轴的夹角分别为1和2
由几何关系可得 （1分）
粒子在电场中运动 x方向
y方向
B1
BC
B1
可得 （1分）
可见，粒子由N点射出磁场和电场时速度方向不相同 （1分）
I1
I1
C
A
B
19.（10分）
（1）A、B两电流产生的磁场如右图所示，且磁感应强度B1=kI1l0（1分）
由矢量合成可知C点产生的磁感应强度BC=2B1cs60°（1分）
可得：BC=kI1l0（1分）
且C点的磁场方向为竖直向上（1分）
（2）对于任意一个I∆l，总有另一个I∆l使产生的磁场水平方向抵消，
所以圆形电流在P处产生的磁场方向为竖直向上（1分）
θ
N
I2
M
P
R
Bi
且每一个I∆l产生的磁感应强度 （1分）
其竖直方向分量By=Bicsθ（1分）
可得：圆形电流在P处产生的磁感应强度B=By 2πR∆l
联立可得：B=2πk'I2R(csθ)3（1分）
磁感应强度B在MN上随夹角θ的分布图线如右图所示。（2分）
B
0
θ
20.（12分）
（1）当风垂直流向风轮机时，提供的风能功率最大。
设风轮机叶片旋转所扫过的面积为S
单位时间内垂直流向叶片旋转面积的气体质量m=ρ·v·S
风力发电机的最大功率Pm=
可得：Pm= （1分）
按题意，风力发电机的输出功率为kW=8×103kW （1分）
最低年发电量约为 W=P2t=8×103×6000kW·h=4.8×107kW·h （1分）
（2）驱动电机的输入功率P=UI （1分）
当阳光垂直电池板入射时，所需板面积最小，设其为
距太阳中心为的球面面积 （1分）
设太阳能电池板实际接收到的太阳能功率为， （1分）
由于，所以电池板的最小面积 （1分）
我的思考：电池板的面积远远大于电动客车的车顶面积，所以用太阳能电池板直接驱动汽车是困难的。但可以利用太阳能给具备储能功能的电池充电，待容纳的电量足够时就可以驱动汽车对外做功。 （1分）
（3）设用电低谷阶段电站消耗的总电能为
压缩机组对气体做功（1分）
气体向外界传递的热量（1分）
由热力学第一定律：气体增加的内能（1分）
可得：实验次数
1
2
3
4
5
6
U/V
0.90
1.20
1.50
1.80
2.10
2.40
I/A
0.18
0.24
0.31
0.37
0.43
0.49
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
选项
A
C
B
C
D
B
C
B
D
B
D
C
D
D