2023北京通州区高三上学期期末摸底考试物理试题含解析

通州区2022—2023学年高三年级摸底考试

物理试卷

本试卷共8页，共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，请将答题卡交回。

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. 在物理学中，常常用两个物理量之比来定义新的物理量。例如电场强度E是用试探电荷在电场中某点受到的静电力F与试探电荷的电荷量q的比值定义的，即。以下物理量不属于这种定义方法的是（　　）

A.  B.  C.  D.

2. 如图所示，在正点电荷形成的电场中有a、b两点，它们到该点电荷的距离分别为和，且。用和分别表示a、b两点的电场强度大小，用和分别表示a、b两点的电势。下列说法正确的是（　　）

A  B.  C.  D.

3. 一列简谐横波在时的波形图如图甲所示，P是介质中处的一个质点，图乙是质点P的振动图像。下列说法正确的是（　　）

A. 该波的振幅为8cm B. 该波的波速为0.5m/s

C. 该波沿x轴正方向传播 D. 经过一个周期，质点P通过的路程为4m

4. 某理想变压器原、副线圈的匝数比，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头，电表均为理想电表。闭合开关S后，将滑动变阻器的滑片P从最上端往下滑的过程中，全科免费下载公众号《高中僧课堂》下列说法正确的是（　　）

A. 电流表的示数增大 B. 电压表的示数为11V

C. 副线圈输出电压的频率为100Hz D. 变压器的输入功率减小

5. 带电粒子进入云室会使云室中的气体电离，从而显示其运动轨迹。如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场中观察到某带电粒子的轨迹，其中a和b是运动轨迹上的两点。该粒子使云室中的气体电离时，其本身的动能在减少，而其质量和电荷量不变，重力忽略不计。下列说法正确的是（　　）

A. 粒子带正电 B. 粒子先经过a点，再经过b点

C. 粒子运动过程中洛仑兹力对其做负功 D. 粒子运动过程中所受洛伦兹力逐渐减小

6. 如图所示，线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端连接到电流表上，把线圈A装在线圈B的里面。开关闭合后，某同学发现将滑动变阻器的滑片P向左加速滑动，电流计指针向右偏转。由此可以推断（　　）

A. 断开开关的瞬间，电流计指针向左偏转

B. 开关闭合后，线圈A向上移动，电流计指针向右偏转

C. 开关闭合后，滑动变阻器的滑片P向右减速滑动，电流计指针向右偏转

D. 开关闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，会使电流计指针静止在中央零刻度

7. 电磁感应现象在科技和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是（　　）

A. 图甲中，发射线圈接入恒定电流也能实现手机充电

B. 图乙中，电磁炉不能使用陶瓷锅，是因为陶瓷导热性能比金属差

C. 图丙中，真空冶炼炉的炉外线圈通入高频交流电时，线圈会产生大量热量，从而冶炼金属

D. 图丁中，电流表在运输时要用导线把两个接线柱连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁阻尼原理

8. 为了研究电荷之间的作用力，库仑设计了一个十分精妙的实验（扭秤实验）。如图所示，细银丝的下端悬挂一根绝缘棒，棒的一端是一个小球A，另一端通过物体B使绝缘棒平衡。把另一个与A完全相同的带电金属小球C插入容器并使它接触A，从而使A与C带同种电荷。将C与A分开，再使C靠近A，A和C之间的作用力使A远离。扭转悬丝，使A回到初始位置并静止，通过悬丝扭转的角度可以比较力的大小，进而可以找到力F与距离r和电荷量的关系。下列说法正确的是（　　）

A. 实验中不需要精确测量小球的电荷量 B. 实验中一定要使A、B球带等量异种电荷

C. 小球A和C的半径大小对实验结果无影响 D. 小球C所带电荷量越大，悬丝扭转的角度越小

9. 如图所示为回旋加速器工作原理示意图，置于真空中的两D形金属盒间的缝隙很小，带电粒子穿过缝隙的时间可忽略。磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，加速电压为U。下列说法正确的是（　　）

A. 要增大粒子的最大动能，可增大加速电压U

B. 要增大粒子的最大动能，可增大磁感应强度B

C. 粒子在磁场中运动周期是电压变化周期的2倍

D. 由于被加速，粒子在磁场中做圆周运动的周期越来越小

10. 在如图所示的电路中，干电池、开关和额定电压为1.5V的灯泡组成串联电路。当闭合开关时，发现灯泡不发光。为了检验故障，某同学在开关闭合的情况下，用多用电表的电压挡对电路进行检测。检测结果如下表所示，已知电路仅有一处故障，由此做出的判断中正确的是（　　）

A. D、E间导线断路 B. B、F间导线断路 C. 灯泡断路 D. A、C间导线断路

11. 图甲为用传感器在计算机上观察电容器充、放电现象的电路图，E表示电源（忽略内阻），R表示电阻，C表示电容器。先使开关S与a端相连，稳定后再将开关S与b端相连，得到充、放电过程中电路中的电流I、电容器两极板间电压U与时间t的关系图像，如图乙所示。下列说法不正确的是（　　）

A. 时间内，电容器在充电

B. 时间内，电容器极板的电量减少为零

C. 时间内，电路中的电流逐渐减小

D. 时间内，图线与t轴围成的图形面积表示电容器放电过程放出的电荷量

12. 甲同学用多用电表的欧姆挡判断一个变压器线圈是否断路。同组的乙同学为方便甲同学测量，没有注意操作的规范，用双手分别握住裸露线圈的两端让甲同学测量。测量完成后，甲同学把多用电表的表笔与测量线圈脱离。关于该组同学在实验中可能出现的情况，下列说法正确的是（　　）

A. 测量时，由于线圈会发生自感现象导致多用电表的指针不发生偏转

B. 测量时，多用电表中的电源会让乙同学有“触电”的感觉

C. 当多用电表的表笔与线圈两端脱离时，乙同学和线圈中流过的电流大小相等

D. 该实验不能判断出线圈是否存在断路

13. 密立根油滴实验装置如图所示。两块水平放置相距为d金属板A、B分别与电源正、负两极相接。从A板上小孔进入两板间的油滴因摩擦而带有一定的电荷量。当两金属板间未加电压时，通过显微镜观察到某带电油滴P在重力和阻力的作用下，以速度向下做匀速运动；这时给金属板施加电压U，经过一段时间后，发现油滴P以速度向上做匀速运动。已知油滴所受阻力大小与速度大小成正比，比例系数为k。下列说法正确的是（　　）

A. 油滴P带正电

B. 油滴P所带电荷量的值为

C. 从施加电压U开始，油滴P做加速度逐渐减小的加速运动

D. 施加电压U后，当油滴P上升h高度的过程中，其电势能的变化量

14. 图甲为某电源的图线，图乙为某元件的图线，下列说法中正确的是（　　）

A. 该电源内阻为

B. 该元件的电阻随着其两端电压的增大而减小

C. 当该元件两端的电压为0.75V时，它的电阻约为

D. 把电源和该元件组成闭合回路，它的功率约为0.3W

第二部分

本部分共6题，共58分

15. 在测定一根粗细均匀金属丝的电阻率的实验中，

（1）某学生用螺旋测微器测定该金属丝的直径时，测得的结果如图1所示，则该金属丝的直径______mm。

（2）该同学先用多用电表欧姆挡粗测金属丝的电阻。

将选择开关置于“”挡，欧姆调零后，将金属丝接在两表笔间，指针所指位置如图2所示，则金属丝的阻值约为______。

（3）现要进一步精确测量其阻值，该同学在实验室找到以下器材：

A. 电流表（量程0.6A，内阻约）    B. 电压表（量程3V，内阻约）

C. 滑动变阻器（，3A）    D. 电池组（电压为3V，内阻不计）

E. 开关一个，导线若干

若要使得金属丝电阻的测量值更接近真实值，请用笔画线表示导线，在图3中补全实验的电路图_______。

16. 实验小组的同学在实验室做“用单摆测量重力加速度的大小”的实验。

（1）下列最合理的装置是______

A. B. C. D.

（2）为使重力加速度的测量结果更加准确，下列做法合理的是______

A. 测量摆长时，应测量水平拉直后的摆线长

B. 在摆球运动过程中，必须保证悬点固定不动

C. 摆球运动过程中，摆线与竖直方向的夹角不能太大

D. 测量周期时，应该从摆球运动到最高点时开始计时

（3）某同学课后尝试在家里做用单摆测量重力加速度的实验。由于没有合适的摆球，于是他找到了一块鸡蛋大小、外形不规则的大理石块代替小球进行实验。

如图1所示，实验过程中他先将石块用细线系好，结点为M，将细线的上端固定于O点。

然后利用刻度尺测出OM间细线的长度l作为摆长，利用手机的秒表功能测出石块做简谐运动的周期T。

在测出几组不同摆长l对应的周期T的数值后，他作出的图像如图2所示。

①该图像的斜率为______

A. g       B.     C.     D.

②由此得出重力加速度的测量值为______。（取3.14，计算结果保留三位有效数字）

（4）重力加速度是一个重要的物理量，其在力学、热学、电学和天文学等方面都有广泛应用。请你利用已学过的知识设计另外两种测量重力加速度的实验方案，并写出需要测量的物理量，以及重力加速度的表达式。________________________________________________

17. 质谱仪原理如图所示，区域Ⅰ为粒子加速器，电压为U；区域Ⅱ为偏转分离器，磁感应强度为B。今有一质量为m、电荷量为＋q的粒子（不计重力），初速度为零，经粒子加速器加速后，该粒子由O点沿垂直于磁场方向进入匀强磁场，并打到照相底片的P点。求：

（1）粒子经过加速后的速度大小v；

（2）粒子在偏转分离器中做匀速圆周运动的半径R；

（3）粒子在偏转分离器中运动的时间t。

18. 如图所示，长度为l的绝缘轻绳上端固定在O点，下端系一质量为m，电荷量为＋q的小球。现加一水平向右的匀强电场，当绝缘轻绳处于与竖直方向成角的位置A处时，小球刚好处于静止状态（已知重力加速度为g，，，不计小球受到的空气阻力）。求：

（1）匀强电场的电场强度大小E；

（2）若轻绳被剪断，则绳剪断瞬间小球的加速度a；

（3）现把小球置于图中位置B处，使OB沿着水平方向，轻绳处于拉直状态。小球从位置B无初速度释放，求小球通过最低点时速度大小v。

19. 如图所示，半径为l、电阻不计的金属圆环水平放置，圆心O处及圆环边缘通过导线分别与阻值为R的电阻相连。圆环区域内分布着竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B。圆环上放置一根长度为l，阻值为r的金属棒OA，其一端在圆心O处，另一端A恰好搭在圆环上，可绕圆心转动，且始终与金属圆环接触良好。某同学查阅资料发现，当金属棒以角速度匀速转动时，产生的感应电动势可表示为，依据此表达式可获得以下相关量。

（1）若金属棒转动方向如图所示，求通过电阻的电流I的大小及方向；

（2）若各接触点及转轴摩擦均可忽略不计，求金属棒以角速度匀速转动一圈外力做功W；

（3）请你通过所学知识证明金属棒以角速度匀速转动时，产生的感应电动势为。

20. 简谐运动是一种最基本的振动。

（1）一个质点做机械振动，如果它的回复力与偏离平衡位置的位移大小成正比，而且方向与位移方向相反，就能判定它是简谐运动。如图1所示，将一个劲度系数为k的轻质弹簧套在光滑的水平杆上，弹簧的一端固定，另一端接一质量为m的小球。现将小球沿杆拉开一小段距离后松开，小球将以O为平衡位置往复运动。

请你据此证明，小球所做的运动是简谐运动。

（2）简谐运动还具有一些其他特征。简谐运动质点的运动速度v与其偏离平衡位置的位移x之间的关系可以表示为，其中为振动质点通过平衡位置时的瞬时速度，a为由系统本身和初始条件所决定的不变的常数。

请你证明，图1中小球的运动也满足上述关系，并说明其关系式中的a与哪些物理量有关。已知弹簧的弹性势能表达式为，其中k是弹簧的劲度系数，x是弹簧的形变量。

（3）有些知识我们可能没有学过，但运用我们已有的物理思想和科学方法，通过必要的分析和推理可以解决一些新的问题。

现在请你结合（2）中简谐运动的特征，从能量的角度证明如图2所示的LC振荡电路中，电容器极板上的电荷量随时间的变化满足简谐运动的规律（即电荷量与时间的关系遵从正弦函数规律）。已知电感线圈中磁场能的表达式为，式中L为线圈的自感系数，I为线圈中电流的大小；电容器中电场能的表达式为，式中C为电容器的电容，U为电容器两端的电压。（不计电磁波的辐射）