2022北京海淀区高三下学期二模物理试题

海淀区2021—2022学年第二学期期末练习

高三物理

2022.05

本试卷共8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. 钚（）是原子能工业的一种重要原料，可作为核燃料的裂变剂。钚240的衰变方程为，下列说法正确的是（    ）

A. 这种衰变过程叫作衰变

B. 衰变放出的是由原子核外电子受激发而产生的

C. 衰变前的质量数大于衰变后的质量数之和

D. 衰变前的电荷数等于衰变后的电荷数之和

2. 如图所示的平面内，光束经圆心射入半圆形玻璃砖，进入玻璃砖后分成、两束单色光。下列说法正确的是（    ）

A. 玻璃对光的折射率小于对光的折射率

B. 在真空中光的波长小于光的波长

C. 在真空中光的频率小于光的频率

D. 在玻璃砖中光的传播速度大于光的传播速度

3. 对于一个只有两个分子组成的系统，其分子势能与两分子间距离的变化关系如图所示。仅考虑两个分子之间的作用，下列说法正确的是（    ）

A. 当时，分子间的作用力为零

B. 当时，分子间的作用力表现为引力

C. 从到的过程中，分子间的作用力逐渐减小

D. 从到的过程中，分子系统的势能逐渐增大

4. 波源垂直于纸面做简谐运动，所激发的横波在均匀介质中沿纸面向四周传播。时，离点的点开始振动；时，离点的点也开始振动，此时点第三次回到平衡位置。根据以上信息，下列判断正确的是（    ）

A. 该波的波长为  B. 该波的波速为

C. 该波的周期为  D. 该波的振幅为

5. 2021年10月16日，神舟十三号载人飞船成功对接空间站，此后三名中国航天员在轨驻留开展科学实验。航天员在空间站一天内可以看到16次日出，这是因为空间站约就会绕地球一周，每绕一周就会看到一次日出日落。空间站绕地球运行的轨道可视为圆轨道，下列说法正确的是（    ）

A. 空间站在轨道上的运行速率可能大于

B. 空间站绕地球运行的速率小于同步卫星的运行速率

C. 空间站绕地球运行的角速度大于同步卫星的角速度

D. 空间站距离地面的高度大于同步卫星距离地面的高度

6. 如图甲所示，在匀强磁场中，闭合线框绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。线框产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（    ）

A. 交变电流的有效值为

B. 交变电流的周期为

C. 在时穿过线框的磁通量为零

D. 线框匀速转动的角速度为

7. 质量为的物块在光滑水平面上以速率匀速向左运动，某时刻对物块施加与水平方向夹角为的恒定拉力，如图所示。经过时间，物块恰好以相同速率向右运动。在时间内，下列说法正确的是（    ）

A. 物块所受拉力的冲量方向水平向右

B. 物块所受拉力的冲量大小为

C. 物块所受重力的冲量大小为零

D. 物块所受合力的冲量大小为

8. 在生产纸张等绝缘材料过程中，为了实时监控材料的厚度，流水线上设置了传感器装置，其简化结构如图所示，、为平行板电容器的上、下两个固定极板，分别接在直流恒压电源的两极上。已知电流从向流过电流表时，电流表指针偏向端。某次纸张从平行极板间穿过的过程中，发现电流表指针偏向端，下列判断正确的是（    ）

A. 极板上的电荷量不变

B. 极板上的电荷量变小

C. 电容器的电容变大

D. 电容器的电容不变

9. 如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，水平型导体框左端连接一阻值为的电阻，质量为、电阻为的导体棒置于导体框上。不计导体框的电阻、导体棒与框间的摩擦。导体棒在水平向右恒定外力作用下由静止开始运动，运动过程中导体棒与导体框轨道保持垂直，且接触良好，水平外力始终与导体棒垂直。在移动距离为的过程中（    ）

A. 导体棒做匀加速直线运动

B. 导体棒中感应电流的方向为

C. 电阻消耗的电能小于

D. 电路消耗的总电能等于

10. 如图所示，一根均匀带电的长直橡胶棒沿其轴线方向做速度为的匀速直线运动。已知棒的横截面积为，单位长度所带的电荷量为。由于棒的运动而形成的等效电流（    ）

A. 大小为，方向与相同

B. 大小为，方向与相反

C. 大小为，方向与相同

D. 大小为，方向与相反

11. 如图所示，一条轻绳跨过定滑轮，绳的两端各系一个小球和，用手托住球，当绳刚好被拉紧时，球离地面的高度为，球静止于地面。已知球的质量为，球的质量为，重力加速度为，定滑轮的质量及轮与轴间的摩擦均不计。若无初速度释放球，则下列判断正确的是（    ）

A. 经过时间，球恰好落地

B. 在球下落过程中，球所受拉力大小为

C. 在球下落过程中，球的机械能保持不变

D. 球落地前瞬间速度大小为

12. 如图所示为某种质谱仪工作原理示意图，离子从电离室中的小孔飘出（初速度不计），经电压为的加速电场加速后，通过小孔，从磁场上边界垂直于磁场方向进入磁感应强度为的匀强磁场中，运动半个圆周后打在照相底片上并被吸收形成谱线。照相底片上有刻线均匀分布的标尺（图中未画出），可以直接读出离子的比荷。下列说法正确的是（    ）

A. 打在照相底片上的离子带负电

B. 可以通过减小磁感应强度来增大不同离子形成谱线之间的间隔

C. 谱线对应比荷的值大于谱线对应比荷的值

D. 标尺上各刻线对应比荷的值是均匀的

13. 如图所示，若令轴和轴分别表示某个物理量，则图像可以反映某种情况下物理量之间的关系，在有些情况中，图线上任一点的切线斜率、图线与轴围成的面积也有相应的物理含义。为图线上一点，过点作图线的切线交轴于点，过点作垂线交轴于点，切线的斜率记为，图中的阴影面积记为。下列说法正确的是（    ）

A. 对于一段只含有电热元件的电路，若轴表示电流，轴表示电压，面积可以表示电流在这段电路中做功的功率

B. 对于做直线运动的物体，若轴表示速度，轴表示物体所受的合外力，面积可以表示某速度时对应的合外力做功的瞬时功率

C. 对于某电容器的充电过程，若轴表示时间，轴表示电量，斜率可以表示电容器在充电过程中对应时刻的电流大小

D. 对于做圆周运动的物体，若轴表示半径，轴表示线速度，斜率可以表示对应半径的角速度大小

14. 加速性能、电能利用率、动能回收等是电动汽车电机的重要指标。如图所示，甲、乙分别是目前被广泛采用的两种电机的简化原理示意图，它们的相同点是利用作为定子的电磁铁（二组线圈，图中1和4；2和5；3和6所示）交替产生磁场，实现了电磁铁激发的磁场在平面内沿顺时针方向转动的效果，以驱动转子运动；不同的是甲图所示电机的转子是一个永磁铁，而乙图所示电机的转子是绕在软铁上的闭合线圈。通过电磁驱动转子转动，可以为电动汽车提供动力。假定两种电机的每组电磁铁中电流变化周期和有效值均相同，下列说法正确的是（    ）

A. 电机稳定工作时，乙电机转子的转速与电磁铁激发磁场的转速相同

B. 电机稳定工作时，乙电机产生的焦耳热相对较少

C. 电机稳定工作时，乙电机转子的转速越接近电磁铁激发磁场的转速，其所受安培力就越大

D. 刹车（停止供电）时，甲电机转子由于惯性旋转，可以通过反向发电从而回收动能

第二部分

本部分共6题，共58分。

15.（8分）

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。例如：

（1）实验仪器。用游标卡尺测某容器的深度，示数如图1所示，则该容器的深度__________。

（2）实验操作。在“用油膜法估测油酸分子大小”的实验中，以下操作会使测量结果偏大的是__________。

A. 在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒多了一点，但未发现

B. 在计算油膜面积时，把凡是半格左右的油膜都算成了一格

C. 爽身粉撒得较厚，使得油酸未能充分展开

（3）实验原理。图2为“探究气体等温变化的规律”的实验装置示意图。实验时，测量空气柱的体积以及所对应的压强。

①实验装置需用铁架台固定，而不能用手握住注射器，并且在实验中要缓慢地向下压或向上拉柱塞的原因是__________。

②用采集的各组数据在坐标纸上描点，绘制出如图3的曲线后猜想“一定质量的气体，在温度不变的情况下，其压强与体积成反比”。请进一步利用获取的信息分析说明如何检验这个猜想。

16.（10分）

把铜片和锌片相隔约插入一个苹果中，就制成了一个水果电池。铜片是电池的正极，锌片是负极。用下列方法可测量该水果电池的电动势和内阻。

将水果电池、电阻箱和数字电压表（可视为理想电表），按照如图1所示的电路连接起来。调节电阻箱，测得多组电阻箱的阻值和对应的电压，记录的数据如下表所示。

（1）表中数据☆对应电阻箱示数如图2所示，其读数为__________。

（2）处理数据时，首先计算出每个电压值的倒数和电阻值的倒数，再绘制图像。根据表中测得的多组数据，经过换算，将数据对应的坐标点标注在图3中，请在该图中标出表中第3组数据对应的坐标点，并画出图线。

（3）在图线中，当时，外电路处于__________状态（选填“断路”或“短路”）。

（4）根据图3可知，水果电池的电动势__________（保留2位有效数字）。

（5）若将图1所示电路中的数字电压表替换为内阻未知（约）的指针式电压表，仍按上述方法测量该水果电池的电动势和内阻。请结合图3判断是否可行，并说明理由。

17.（9分）

2022年我国举办了第二十四届冬奥会，跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一。如图所示为某滑道示意图，长直助滑道与起跳平台平滑连接，点是第二段倾斜雪坡（着陆坡）的起点，着陆坡与水平面的夹角。质量的运动员沿助滑道下滑，经过一段时间后从点沿水平方向飞出，在着陆坡上的点着陆。已知间的距离，，，取重力加速度，将运动员视为质点，忽略空气阻力的影响。求运动员

（1）从点水平飞出到落在着陆坡上点所用的时间；

（2）从点水平飞出时速度的大小；

（3）从点水平飞出到落在着陆坡上点过程所受重力做功的平均功率。

18.（9分）

如图甲所示，板长均为的两平行金属板和之间有相互垂直的匀强电场和匀强磁场，磁场的方向垂直纸面向里，电场强度大小为，方向垂直金属板向下，两板间距为。有一带正电粒子以速度从两板间中点沿垂直于电场和磁场的方向射入，恰好能沿中心线做直线运动。不计粒子所受重力以及平行板的边缘效应。

（1）求磁感应强度的大小。

（2）如图乙所示，仅撤去电场，带电粒子仍以速度从点沿中心线垂直磁场射入，恰好能从板的右边缘飞出。

a. 求带电粒子的比荷；

b. 以点为坐标原点，方向为轴正方向，垂直于金属板向上为轴正方向，建立平面直角坐标系，写出带电粒子在磁场中运动的轨迹方程。

19.（10分）

很多宏观现象，其本质是由微观粒子的运动与相互作用所体现出的结果。

（1）岩盐颗粒呈现立方体形状。图1为岩盐晶体的平面结构：空心原点为氯离子，所带电荷量为；实心原点为钠离子，所带电荷量为。在分界线和的左侧各取一个钠离子和，分别以、为圆心，作两个相同的扇形。已知任意两个距离最近的离子间作用力的大小均为。若离子之间的相互作用为库仑相互作用，不考虑扇形以外远处离子的作用。

请分别计算出、两个钠离子受到图1所示平面分界。线右侧的扇形区域内的离子作用力大小、，并判断岩盐晶体更容易沿分界线还是分界线断开。

（2）在“天宫课堂”太空授课活动中，某同学向航天员提问：“空间站飞行时会不会受到阻力，是否达到所需的速率后，就可以不施加动力，而保持速率不变呢？”我国空间站的轨道距地面高度约，远在的卡门线（外太空与地球大气层的分界线）之上，但轨道处依然存在非常稀薄的大气。

a. 为简化问题，将空间站视为如图2所示的圆柱体，其在运行方向的横截面积为。假定：单位体积内与空间站前端横截面发生碰撞的空气分子个数为，且速度方向均与横截面垂直；以空间站为参考系，碰撞前后空气分子的平均速率分别为、。若每个空气分子的平均质量为，不考虑空气分子间的相互作用，求空间站前端受到空气作用力的大小。

b. 假如你是航天员，请从以下两个方面对该同学的问题作答。

①维持空间站的运行是否需要施加动力；

②若一直不施加动力，轨道高度将如何变化。

20.（12分）

某同学将质量的篮球从距地面高度处由静止释放，篮球与地面碰撞后反弹高度。设篮球始终在竖直方向做一维运动，不计空气阻力，取重力加速度。

（1）假设篮球每次与地面碰撞损失的机械能相同，篮球通过在地面多次碰撞反弹，反弹高度会越来越低，最终停下来。求由静止释放到最终停下来，篮球与地面碰撞的次数。

（2）实际上篮球每次因碰撞损失的机械能会随着碰前动能的减小而减小，假设篮球每次与地面碰撞前后的动能之比不变。为了使篮球反弹得高一些，可以通过拍球来实现。

a. 当篮球第一次与地面碰撞后反弹至时，该同学向下拍球，要使篮球落地后反弹的高度仍为，求该同学在拍球过程中需要对篮球所做的功。

b. 在拍球过程中，可以通过改变拍球的作用力大小而改变拍球的节奏，我们会发现不管是篮球的下落还是上升，有一段过程篮球好像粘在手上一样。这是因为球开始下落的同时向下拍球，手通过接触会对球施加一向下的动力；当球反弹上升至某一高度时，手通过接触对球施加一向下的阻力，使球和手一起向上运动至最高点。若拍球过程中篮球最大高度始终为，手对球的两次作用力均视为恒力，且在上升和下降过程中，球与手作用的距离均为。请推导大小与大小之间的关系式，并在图中画出图线，标出图线与横轴交点的横坐标。