2023届北京市通州区高三下学期一模物理试题（含答案）

2023届北京市通州区高三下学期一模物理试题

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题

1．如图为氢原子能级图，大量处于激发态的氢原子，当它们自发地跃迁到较低能级时，下列说法正确的是（　　）

A．这些氢原子跃迁时最多可产生3种不同频率的光子

B．由能级跃迁到能级时发出光子的波长最长

C．核外电子动能减少，电势能增加

D．该氢原子放出光子，能量减少

2．一束复色光由空气斜射向平行玻璃砖，入射角为θ，从另一侧射出时分成a、b两束单色光，如图所示，下列说法正确的是（　　）

A．增大（），b光会先消失

B．a光从玻璃砖射入空气后，频率变大

C．该玻璃砖对a光的折射率大于b光的折射率

D．a光在该玻璃砖中的传播速度大于b光在该玻璃砖中的传播速度

3．为欢迎同学们新学期回归校园，老师用气球布置教室，给气球缓慢打气过程中，球内气体温度可视为不变。下列说法正确的是（　　）

A．由于气体把气球充满，球内气体分子间表现为斥力

B．由于该老师对气球内气体做功，气球内气体分子平均动能增大

C．气球内气体的压强是由于大量气体分子频繁撞击器壁产生

D．气球内气体的体积等于所有气体分子的体积之和

4．如图所示，和是两相干水波波源，它们振动同步且振幅相同。实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波的波峰和波谷。已知两列波的波长均为5cm，A、B、C三质点的平衡位置在同一直线上，且B点为AC连线的中点。下列说法正确的是（　　）

A．此时B点正竖直向下运动

B．C点处于振动的减弱区

C．此时A、C两点的竖直高度差为20cm

D．再经过半个周期，质点C运动至A处

5．如图甲为交流发电机的原理图，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动。线圈的电阻为，线圈与外电路连接的定值电阻为，电压表为理想交流电表。线圈产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　）

A．交流电的频率为

B．电压表的读数为

C．时，线框平面与磁场平面平行

D．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为

6．2022年6月5日，我国的神舟十四号载人飞船与距地表约400km的空间站完成径向交会对接。径向交会对接是指飞船沿与空间站运动方向垂直的方向和空间站完成对接。对接前，飞船在空间站正下方200米的“保持点”处调整为垂直姿态（如图所示），并保持相对静止。准备好后，再逐步上升到“对接点”与空间站完成对接。飞船和空间站对接后，组合体绕地球做匀速圆周运动。已知地球同步卫星位于地面上方高度约36000km处。下列说法正确的是（　　）

A．飞船维持在“保持点”的状态时，它的运动速度大于空间站运动速度

B．飞船维持在“保持点”的状态时，需要开动发动机给飞船提供一个背离地心的推力

C．与地球同步卫星相比，组合体的运动周期更大

D．飞船一直加速才能从“保持点”上升到“对接点”

7．为了节省能源，某商场安装了智能化的电动扶梯。无人乘行时，扶梯运转得很慢；有人站上扶梯时，它会先慢慢加速，再匀速运转。一顾客乘扶梯上楼，恰好经历了这两个过程，如图所示。下列说法中正确的是（　　）

A．顾客仅在加速过程受摩擦力的作用

B．顾客所受的摩擦力大小与扶梯的加速度大小无关

C．乘扶梯匀速上楼的过程中，顾客的机械能保持不变

D．扶梯对顾客作用力的方向先与速度方向相同，再竖直向上

8．如图甲所示，某同学利用橡皮筋悬挂手机的方法模拟蹦极运动，并利用手机的加速度传感器研究加速度随时间变化的图像，如图乙所示。手机保持静止时，图像显示的加速度值为0，自由下落时，图像显示的加速度值约为-10m/s2，忽略空气阻力，下列说法正确的是（　　）

A．时，手机已下降了约1.8m

B．时，手机正向上加速运动

C．加速度约为70m/s2时，手机速度为0

D．时间内，橡皮筋的拉力逐渐减小

9．如图甲所示，一轻弹簧的两端分别与质量为和的两物块相连接，并且静止在光滑的水平桌面上。现使m1瞬时获得水平向右的速度3m/s，以此刻为计时零点，两物块的速度随时间变化的规律如图乙所示，以下说法正确的是（　　）

A．两物块的质量之比为

B．在时刻和时刻弹簧的弹性势能均达到最大值

C．时间内，弹簧的长度大于原长

D．时间内，弹簧的弹力逐渐减小

10．如图所示，一个带电球体M放在绝缘支架上，把系在绝缘丝线上的带电小球N先后挂在横杆上的、和处，通过调整丝线使M、N在同一高度，当小球N静止时，观察丝线与竖直方向的夹角。通过观察发现：当小球N挂在时，丝线与竖直方向的夹角最大；当小球N挂在时N丝线与竖直方向的夹角最小。根据三次实验结果的对比，下列说法中正确的是（　　）

A．小球N与球体M间的作用力与它们的电荷量成正比

B．小球N与球体M间的作用力与它们距离的平方成反比

C．球体M电荷量越大，绝缘丝线对小球N的作用力越大

D．距离球体M越远的位置，绝缘丝线对小球N的作用力越小

11．某同学利用实验器材设计了如图所示的测量电路，电阻R的阻值以及电源的电动势和内阻均未知，电压表左端的接线位置待定。不管接哪个接线柱，都可以通过改变滑动变阻器接入电路的阻值，获得多组数据，描绘出关系图像（U、I分别为电压表和电流表的示数）。下列说法正确的是（　　）

A．若接a，利用该电路可测量电阻R的阻值，且测量值偏大

B．若接a，利用该电路可测量电源的电动势和内阻，且内阻测量值偏大

C．若接b，利用该电路可测量电阻R的阻值，且测量值偏大

D．若接b，利用该电路可测量电源的电动势和内阻，且电动势测量值偏大

12．如图所示，边长为L的单匝均匀金属线框置于光滑水平桌面上，在拉力作用下以恒定速度通过宽度为D、方向竖直向下的有界匀强磁场，线框的边长L小于有界磁场的宽度D，在整个过程中线框的ab边始终与磁场的边界平行，若以I表示通过线框的电流（规定逆时针为正）、F表示拉力、P表示拉力的功率、表示线框ab两点间的电势差，则下列反映这些物理量随时间变化的图像中正确的是（　　）

A． B．

C． D．

13．如图所示，M、N为水平放置的平行板电容器的两个金属极板，G为静电计。闭合开关S，静电计指针张开一定角度，电容器两极板间的P点有一带电液滴处于静止状态。下列说法正确的是（　　）

A．保持开关S闭合，将R的滑片向右移动，G的指针张开角度减小

B．保持开关S闭合，将R的滑片向左移动，带电液滴仍处于静止状态

C．若断开开关S，将极板M向上移动少许，G的指针张开角度减小

D．若断开开关S，将极板M向左移动少许，带电液滴仍处于静止状态

14．1912年劳埃等人根据理论预见，并用实验证实了X射线与晶体相遇时能发生衍射现象，证明了X射线具有电磁波的性质，成为X射线衍射学的第一个里程碑。X射线衍射分析是利用晶体形成的X射线衍射图样，对物质进行内部原子在空间分布状况的结构分析方法。X射线衍射的原理是：由于晶体内部规则排列的原子间距离与X射线波长具有相同数量级，所以将一定波长的X射线照射到晶体时，就会得到明显的X射线衍射图样。衍射图样在空间分布的方位和强度，与晶体微观结构密切相关。根据以上材料和所学的知识，下列说法正确的是（　　）

A．一定波长的X射线照射到非晶体时，也会得到明显的衍射图样

B．一定波长的X射线分别照射到食盐和石墨晶体上，得到的衍射图样在空间中分布的方位和强度不同

C．一定波长的射线照射到晶体时，也会得到明显的衍射图样

D．X射线能在磁场中偏转，可应用于通信、广播及其他信号传输

二、实验题

15．为完成“探究变压器原，副线圈电压与匝数的关系”实验，除了闭合铁芯的原、副线圈外还需要选用的器材有________（选填选项前的字母）。

A．交流低压电源        B．直流低压电源        C．交流电压表        D．交流电流表

E．直流电压表                F.直流电流表

16．在“用油膜法估测分子的大小”实验中，下列实验步骤正确的操作顺序为___________（填各实验步骤前的字母）。

A．用注射器将事先配制好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定。

B．用浅盘装入约2cm深的水，待水面稳定后将适量的爽身粉均匀地撒在水面上。

C．将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子的直径。

D．用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，结合油酸酒精溶液的浓度，计算出一滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸体积。

E．将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用水彩笔描绘在玻璃板上。

三、单选题

17．在“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验中，一个实验小组先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用刻度尺测出弹簧的原长，再把弹簧竖直悬挂起来。挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度L，把L-作为弹簧的伸长量x。由于弹簧自身重力的影响，最后作出的弹簧弹力大小F与弹簧的伸长量x之间的关系图像可能是下列选项中的（　　）

A． B．

C． D．

四、实验题

18．用如图1所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出，落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。

（1）下列实验条件必须满足的有___________。

A．斜槽轨道光滑

B．斜槽轨道末段水平

C．挡板高度等间距变化

D．每次从斜槽上相同的位置由静止释放钢球

（2）为定量研究，建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于Q点，钢球的___________（选填“最上端”、“最下端”或者“球心”）对应白纸上的位置即为原点。

（3）如图2所示是甲同学在某次实验中取得的数据，其中坐标原点为抛出点，g取10，则此小球作平抛运动的初速度大小为___________m/s。

（4）乙同学想用下述方法探究平抛运动的特点。他从实验得到的平抛小球的运动轨迹上取出一些点，以平抛起点O为坐标原点，测量它们的水平坐标x和竖直坐标y，描绘图像。该同学认为若图像是一条过原点的直线（如图3所示），则可说明平抛运动在水平方向为匀速直线运动、竖直方向为自由落体运动，请你分析论证该同学的判断是否正确___________。

五、解答题

19．如图所示，两足够长的平行光滑金属导轨水平放置，相距为L，电阻不计，其间连接一阻值为R的电阻和一理想电压表，导轨处在匀强磁场中，磁感应强度为B，方向与导轨平面垂直。当电阻为r的金属棒MN在水平拉力的作用下向右做匀速运动时，电压表读数为U，求：

（1）回路中的感应电流I的大小

（2）金属棒运动的速度v的大小；

（3）金属棒所受拉力F的大小，以及拉力的功率P。

20．如图所示，竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道半径为，下端与水平桌面相切，小球A从圆弧轨道顶端无初速度滑下，与静止在圆弧轨道底端的小球B相碰，A与B碰撞后结合为一个整体，在水平桌面上滑动。已知A和B的质量均为，A、B与桌面之间的动摩擦因数，重力加速度g取10，A、B均可视为质点，不考虑空气阻力。求：

（1）与B碰撞前瞬间，小球A的速度v的大小；

（2）与B碰撞前瞬间，小球A对轨道压力F的大小；

（3）A和B整体在水平桌面上滑行的最远距离x。

21．地球对其周围的物体产生的万有引力是通过地球周围的引力场产生的，物体在引力场中具有的势能我们称为引力势能。在物理学中，动能、引力势能和弹性势能统称为机械能。若规定距地球无限远处为引力势能零点，可得到在半径为r的轨道上做匀速圆周运动的人造地球卫星引力势能的表达式，其中M为地球的质量，m为卫星的质量，G为万有引力常量。

（1）求：①该卫星的动能；

②该卫星的机械能；

③若该卫星变轨后到达高轨道继续做匀速圆周运动，请说明随着轨道半径的增大，该卫星的机械能变化情况及原因。（不计卫星质量的变化）

（2）已知在地球表而附近，对于质量为m的物体离开地面高度为h时，若规定地球表面为重力势能零点，物体重力势能的表达式（g为重力加速度），这个表达式虽然与题干中引力势能的表达式在形式上有很大的差别，但二者本质相同，试证明在忽略地球自转的情况下，当h远小于地球半径R时，重力势能和引力势能的表达式是一致的。（可能用到的数学知识：当时，

22．为寻找可靠的航天动力装置，科学家们正持续进行太阳帆推进器和离子推进器的研究。太阳帆推进器是利用太阳光作用在太阳帆的压力提供动力，离子推进器则是利用电场加速后的离子气体的反冲作用加速航天器。

（1）由量子理论可知每个光子的动量为（h为普朗克常量，为光子的波长），光子的能量为为光子的频率），调整太阳帆使太阳光垂直照射，已知真空中光速为c，光子的频率v，普朗克常量h，太阳帆面积为S，时间t内太阳光垂直照射到太阳帆每平方米面积上的太阳光能为E，宇宙飞船的质量为M，所有光子照射到太阳帆上后全部被等速率反射，求：

①时间t内作用在太阳帆的光子个数N；

②在太阳光压下宇宙飞船的加速度a的大小。

（2）离子推进器的原理如图所示：进入电离室的气体被电离，其中正离子飘入电极A、B之间的匀强电场（离子初速度忽略不计），A，B间电压为U，使正离子加速形成离子束，在加速正离子束的过程中所消耗的功率为P，推进器获得的恒定推力为F．为提高能量的转换效率，即要使尽量大，请通过论证说明可行的方案。设正离子质量为m，电荷量为q。

参考答案：

1．D

2．D

3．C

4．A

5．D

6．A

7．A

8．C

9．B

10．D

11．C

12．C

13．B

14．B

15．AC/CA

16．DBAEC

17．B

18．     BD/DB     球心          错误

19．（1）；（2）；（3），

20．（1）；（2）；（3）

21．（1）①；②；③变大，见解析；（2）见解析

22．（1）①；②；（2），为提高能量的转换效率，可以用质量大的粒子、用带电量少的离子、减小加速电压。