清华大学中学2023届高三第二学期期终教学监控物理试题

这是一份清华大学中学2023届高三第二学期期终教学监控物理试题，共19页。

清华大学中学2023届高三第二学期期终教学监控物理试题
注意事项
1．考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回．
2．答题前，请务必将自己的姓名、准考证号用0．5毫米黑色墨水的签字笔填写在试卷及答题卡的规定位置．
3．请认真核对监考员在答题卡上所粘贴的条形码上的姓名、准考证号与本人是否相符．
4．作答选择题，必须用2B铅笔将答题卡上对应选项的方框涂满、涂黑；如需改动，请用橡皮擦干净后，再选涂其他答案．作答非选择题，必须用05毫米黑色墨水的签字笔在答题卡上的指定位置作答，在其他位置作答一律无效．
5．如需作图，须用2B铅笔绘、写清楚，线条、符号等须加黑、加粗．

一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1、如图（a），场源点电荷固定在真空中O点，从与O相距r0的P点由静止释放一个质量为m、电荷量为q（q>0）的离子，经一定时间，离子运动到与O相距rN的N点。用a表示离子的加速度，用r表示离子与O点的距离，作出其图像如图（b）。静电力常量为是k，不计离子重力。由此可以判定（　　）

A．场源点电荷带正电
B．场源点电荷的电荷量为
C．离子在P点的加速度大小为
D．离子在P点受到的电场力大小为
2、在两个边长为的正方形区域内（包括四周的边界）有大小相等、方向相反的匀强磁场，磁感应强度大小为。一个质量为，带电量为的粒子从点沿着的方向射入磁场，恰好从点射出。则该粒子速度大小为（　　）

A． B． C． D．
3、如图是原子物理史上几个著名的实验，关于这些实验，下列说法正确的是:

A．卢瑟福粒子散射实验否定了原子结构的枣糕模型，提出原子的核式结构模型
B．放射线在磁场中偏转，中间没有偏转的为射线，电离能力最强
C．电压相同时，光照越强，光电流越大，说明遏止电压和光的强度有关
D．铀235只要俘获中子就能进行链式反应
4、如图所示，矩形线圈处在磁感应强度大小为 B 、方向水平向右的匀强磁场中，线圈通过电刷与定值电阻 R 及理想电流表相连接，线圈绕中心轴线OO ¢ 以恒定的角速度w 匀速转动，t=0 时刻线圈位于与磁场平行的位置。已知线圈的匝数为n 、面积为S 、阻值为r 。则下列说法正确的是（　　）

A．t=0 时刻流过电阻 R 的电流方向向左
B．线圈中感应电动势的瞬时表达式为e = nBSw sinwt
C．线圈转动的过程中，电阻 R 两端的电压为
D．从 t=0 时刻起，线圈转过 60°时电阻 R 两端的电压为
5、如图所示，三段长度相等的直导线a、b、c相互平行处在同一竖直面内，a、b间的距离等于b、c间的距离，通电电流Ia＜Ib＜Ic，方向如图所示，则下列判断正确的是（ ）

A．导线b受到的安培力可能为0
B．导线a受到的安培力可能为0
C．导线c受到的安培力的方向一定向左
D．导线a、b受到的安培力的方向一定相同
6、如图甲所示，一线圈匝数为100匝，横截面积为0.01m2，磁场与线圈轴线成30°角向右穿过线圈。若在2s时间内磁感应强度随时间的变化关系如图乙所示，则该段时间内线圈两端a和b之间的电势差Uab为（ ）

A．V B．2V
C．V D．从0均匀变化到2V
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7、如图，光滑平行金属导轨间距为L，与水平面夹角为θ，两导轨上端用阻值为R的电阻相连，该装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面。质量为m的金属杆ab以沿导轨平面向上的初速度v0从导轨底端开始运动，然后又返回到出发位置。在运动过程中，ab与导轨垂直且接触良好，不计ab和导轨的电阻及空气阻力。则（　　）

A．初始时刻金属杆的加速度为
B．金属杆上滑时间小于下滑时间
C．在金属杆上滑和下滑过程中电阻R上产生的热量相同
D．在金属杆上滑和下滑过程中通过电阻R上的电荷量相同
8、如图所示，在光滑绝缘水平面上，三个带电小球a、b和c分别位于边长为L的正三角形的三个顶点上；a、b电荷量均为q且为同种电荷，整个系统置于水平方向的匀强电场中．已知静电力常量为k，若三个质点均处于静止状态，则下列说法正确的是

A．如果a、b带正电，那么c一定带负电
B．匀强电场场强的大小为
C．质点c的电荷量大小为
D．匀强电场的方向与ab边垂直指向c
9、如图，虚线上方空间分布着垂直纸面向里的匀强磁场，在纸面内沿不同的方向从粒子源先后发射速率均为的质子和粒子，质子和粒子同时到达点。已知，粒子沿与成30°角的方向发射，不计粒子的重力和粒子间的相互作用力，则下列说法正确的是（　　）

A．质子在磁场中运动的半径为
B．粒子在磁场中运动的半径为
C．质子在磁场中运动的时间为
D．质子和粒子发射的时间间隔为
10、如图所示，a、b、c为三颗绕地球做圆周运动的人造卫星，轨迹如图。这三颗卫星的质量相同，下列说法正确的是（　　）

A．三颗卫星做圆周运动的圆心相同
B．三颗卫星受到地球的万有引力相同
C．a、b两颗卫星做圆周运动的角速度大小相等
D．a、c两颗卫星做圆周运动的周期相等
三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。
11．（6分）某同学测量一段粗细均匀电阻丝的电阻率，实验操作如下：

（1）用螺旋测微器测量该电阻丝的直径，如图甲所示的示数为_________mm。
（2）用多用电表“×1 "倍率的欧姆挡测量该电阻丝的阻值，如图乙所示的示数为_________Ω。
（3）用电流表（内阻约为5Ω）、电压表（内阻约为3kΩ）测量该电阻丝的阻值Rx，为了减小实验误差，并要求在实验中获得较大的电压调节范围，下列电路中符合要求的是_________。
A． B． C． D．
（4）用第（3）问中C选项的方法接入不同长度的电阻丝l，测得相应的阻值R，并作出了R-l图象，如图丙所示中符合实验结果的图线是_________（选填“a”“b”或“ c ”），该电阻丝电阻率的测量值_________（选填“大于” “小于”或“等于”）真实值。

12．（12分）为了测量某金属丝的电阻率：

（1）如图a所示，先用多用电表“×1 Ω”挡粗测其电阻为_______Ω，然后用图b的螺旋测微器测其直径为______mm，再用图c的毫米刻度尺测其长度为________cm．
（2）为了减小实验误差，需进一步测其电阻，除待测金属丝外，实验室还备有的实验器材如下：
A．电压表V（量程3 V，内阻约为15 kΩ；量程15 V，内阻约为75 kΩ）
B．电流表A（量程0.6 A，内阻约为1 Ω；量程3 A，内阻约为0.2 Ω）
C．滑动变阻器R1（0～5 Ω，1 A）
D．滑动变阻器R2（0～2000 Ω，0.1 A）
E．1.5 V的干电池两节，内阻不计
F．电阻箱
G．开关S，导线若干
为了测多组实验数据，则滑动变阻器应选用________（填“R1”或“R2”）；请在方框内设计最合理的电路图________并完成图d中的实物连线________．

四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13．（10分）如图所示，喷雾器内有13L药液，上部封闭有1atm的空气2 L.关闭喷雾阀门，用打气筒活塞每次可以打进1atm、200cm3的空气，（设外界环境温度一定，忽略打气和喷药过程温度的变化，空气可看作理想）求：
①要使喷雾器内气体压强增大到2.4atm，打气筒应打气的次数n；
②若压强达到2.4atm时停止打气，并开始向外喷药，那么当喷雾器内药液上方空气的压强降为1atm时，桶内剩下的药液的体积。

14．（16分）如图（甲）所示，粗糙直轨道OB固定在水平平台上，A是轨道上一点，B端与平台右边缘对齐，过B点并垂直于轨道的竖直面右侧有大小E=1.0×106N/C，方向水平向右的匀强电场。带负电的小物体P电荷量是2.0×10－5C，质量为m=1kg。小物块P从O点由静止开始在水平外力作用下向右加速运动，经过0.75s到达A点，当加速到4m/s时撤掉水平外力F，然后减速到达B点时速度是3m/s，F的大小与P的速率v的关系如图（乙）所示。P视为质点，P与轨道间动摩擦因数μ=0.5，直轨道上表面与地面间的距离为h=1.25m，P与平台右边缘碰撞前后速度大小保持不变，忽略空气阻力，取g=10m/s2。求：
(1)P从开始运动至速率为1m/s所用的时间；
(2)轨道OB的长度；
(3)P落地时的速度大小。

15．（12分）如图，两相互平行的光滑金属导轨，相距L=0.2m，左侧轨道的倾角θ=30°，M、P是倾斜轨道与水平轨道连接点，水平轨道右端接有电阻R=1.5Ω，MP、NQ之间距离d=0.8m，且在MP、NQ间有宽与导轨间距相等的方向竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化关系如图乙所示，－质量m=0.01kg、电阻r=0.5Ω的导体棒在t=0时刻从左侧轨道高H=0.2m处静止释放，下滑后平滑进入水平轨道（转角处天机械能损失）。导体棒始终与导轨垂直并接触良好，轨道的电阻和电感不计，g取10m/s2。求：
(1)导体棒从释放到刚进入磁场所用的时间t；
(3)导体棒在水平轨道上的滑行距离d；
(2)导体棒从释放到停止的过程中，电阻R上产生的焦耳热。




参考答案

一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1、D
【解析】
A．从P到N，带正电的离子的加速度随的增加而增大，即随r的减小而增加，可知场源点电荷带负电，选项A错误；
B．在N点，由库仑定律及牛顿第二定律

解得

选项B错误；
CD．在P点时，由库仑定律及牛顿第二定律

离子在P点受到的电场力大小为

选项C错误，D正确。
故选D。
2、C
【解析】
由题意分析可知粒子从BE中点G飞出左边磁场，作FG的垂直平分线交FA的延长线于点O，点O为圆心，如图所示

根据几何知识，有

与相似，则有

解得

又因为

解得

故C正确，ABD错误。
故选C。
3、A
【解析】
A．卢瑟福粒子散射实验否定了原子结构的枣糕模型，提出原子的核式结构模型，故A正确；
B．放射线在磁场中偏转，中间没有偏转的为射线，贯穿能力最强，故B错误；
C．由图可以知道,光照越强,光电流越大,但遏止电压是一样,说明遏止电压与光的强度无关,故C错误; 
D．链式反应需要达到临界体积才可以，故D错误；
故选A．
4、D
【解析】
A．t=0时刻线框与磁场方向平行，即线框的速度与磁场方向垂直，右手定则可知，流过电阻 R 的电流方向向右，故A错误；
B．从与中性面垂直的位置开始计，感应电动势随时间按正弦规律变化，且最大感应电动势
Em＝nBSω
所以感应电动势的瞬时值表达式为
e=nBSωcosωt（V）
故B错误；
C．线圈转过的过程中，最大感应电动势Em＝nBSω，则产生的感应电动势的有效值为
E＝nBSω
因此电阻 R 两端的电压为

故C错误；
D．线圈从t=0开始转过60°时，电阻 R 两端的电压为

故D正确。
故选D。
5、B
【解析】
A．根据同向电流相互吸引、反向电流相互排斥可知，导线b受到的安培力不可能为0，故A错误；
BD．导线a受到导线b给的向右的安培力和导线c给的向左的安培力，又因为通电电流Ia＜Ib＜Ic，ac之前的距离大于ab之间的距离，所以导线a受到的安培力可能为0，而导线b受到的安培力不可能为0，所以导线a、b受到的安培力的方向不一定相同，故B正确，D错误；
C．根据同向电流相互吸引、反向电流相互排斥可知，导线c受到的安培力的方向一定向右，故C错误。
故选B。
6、A
【解析】
与线圈轴线成30°角穿过线圈的向右磁感应强度均匀增加，故产生恒定的感应电动势，根据法拉第电磁感应定律，有：

由图可知：
Wb/s
代入数据解得：
V
A正确，BCD错误。
故选A。

二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7、BD
【解析】
A．ab开始运动时，ab棒所受的安培力

根据牛顿第二定律得，ab棒的加速度

选项A错误；
B．物体下滑时加速度满足

根据可知金属杆上滑时间小于下滑时间，选项B正确；
C．克服安培力做功等于回路产生的热量，上滑过程中安培力较大，则克服安培力做功较大，产生的热量较大，选项C错误；
D．根据

可知，在金属杆上滑和下滑过程中通过电阻R上的电荷量相同，选项D正确。
故选BD。
8、AB
【解析】
A. 如果a、b带正电，要使a、b都静止，c必须带负电，否则匀强电场对a、b的电场力相同，而其他两个电荷对a和b的合力方向不同，两个电荷不可能同时平衡．故A项正确；
BD.设c电荷带电量为Q，以c电荷为研究对象受力分析，

根据平衡条件得a、b对c的合力与匀强电场对c的力等值反向，即：
；
所以匀强电场场强的大小为：
，方向与ab边垂直由c指向ab连线．故B项正确，D项错误；
C.设c电荷带电量为Q，根据平衡条件得c、b对a的合力与匀强电场对a的力等值反向，即：

所以c球的带电量为2q，故C项错误；
9、BD
【解析】
AB．粒子在磁场中运动，由洛伦兹力提供向心力有

解得

结合两种粒子的比荷关系得

对于粒子而言，画出其在磁场中运动的轨迹，根据几何关系得其轨迹对应的圆心角为300°，则粒子做圆周运动的轨迹半径为，质子做圆周运动的轨迹半径为，所以A错误，B正确；
CD．质子从点射入从点射出，结合，可知从点射入时的速度方向必须与边界垂直，在磁场中运动的时间

而粒子的运动时间

所以质子和粒子的发射时间间隔为，所以C错误，D正确。
故选BD。
10、AC
【解析】
A．三颗卫星做圆周运动的圆心都是地心，是相同的，A正确；
B．三颗卫星的质量相同，但轨道半径不同，所受到地球的万有引力不相同，B错误；
C．根据万有引力充当向心力，得
，
解得：
，
a、b两颗卫星的轨道半径相等，所以做圆周运动的角速度大小相等，C正确；
D．根据：
，
可得
，
a、c两颗卫星轨道半径不同，所以做圆周运动的周期不相等，D错误。
故选AC。

三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。
11、2.819〜2.821 7 D a 等于
【解析】
（1）[1]螺旋测微器的转动刻度50格共0.5mm长，精确度为0.01mm，格数要估读到0.1格，则电阻丝的直径为：
（2.819~2.821）；
（2）[2]欧姆表读电阻，由表盘上的数字乘以倍率得到阻值，可得：
（或7）
（3）[3]实验中获得较大的电压调节范围，则需要滑动变阻器选择分压式接法；
而待测电阻满足：

即待测电阻为小电阻，用电流表的外接法减小系统误差；综上选择D电路实验；
（4）[4]根据电阻定律
，
可知图像应该是过原点的倾斜直线，但（3）问中的C项电路采用的是电流表的内接法，因电流表分分压导致电阻的测量值偏大，有：

故测量图线不过原点，而有纵截距；故选a图线；
[5]由图像求电阻率是利用斜率求得，a图线和准确图线的斜率相同，故电阻率的测量值等于真实值。
12、8.0（或者8）； 2.095（2.095~2.098均可） 10.14（10.13~10.15均可） R1
【解析】
第一空.由图示多用电表可知，待测电阻阻值是8×1Ω=8Ω；
第二空.由图示螺旋测微器可知，的固定刻度读数为2mm，可动刻度读数为0.01×9.5mm=0.095mm，其读数为：2mm+9.5×0.01mm=2.095mm；
第三空.毫米刻度尺测其长度为10.14cm
第四空.滑动变阻器R2（0～2000Ω，0.1A）的阻值比待测金属丝阻值8Ω大得太多，为保证电路安全，方便实验操作，滑动变阻器应选R1，最大阻值5Ω；
第五空.为测多组实验数据，滑动变阻器应采用分压接法，由于被测电阻阻值较小，则电流表应采用外接法，实验电路图如图所示；

第六空.根据实验电路图连接实物电路图，如图所示；


四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13、①14；②10.2L
【解析】
①设应打气n次，则有
，，，
根据玻意耳定律得

解得
次
②由题意可知
，，
根据玻意耳定律得

解得

剩下的药液

14、 (1)0.5s；(2)2.825m；(3)
【解析】
(1)P的速率从零增加到v1=1m/s，受外力F1=7N，设其做匀变速直线运动的加速度为a1，经过时间t1，位移为x1，有



代入数据得
a1=2m/s2，t1=0.5s，x1=0.25m
(2)P从v1=1m/s运动至A点，F2=9N，设其做匀变速直线运动的加速度为a2，有：

设P从速度v1经过t2时间，在A点的速度为v2，位移为x2，则

v2=v1+a2t2

解得
v2=2m/s，x2=0.375m
P从A点至B点，先做匀加速直线运动，速度达到v3=4m/s，位移为x3，有：

解得
x3=1.5m
P达到速度v3时撤掉水平外力，在摩擦力作用下减速，减速到达B点时速度是v4=3m/s，位移为x4，有


解得
x4=0.7m
轨道OB的长度

(3)P从B点开始水平方向受向左的电场力，竖直方向上受重力，做曲线运动。水平方向的加速度大小

水平方向上先向右做匀减速运动，再向左做匀加速运动，经时间

与平台右边缘碰相碰。竖直方向上做自由落体运动，有，解得
t4=0.5s
落地时水平方向的速度

落地时竖直方向的速度

落地时的速度大小为

15、 (1)；(2)；(3)0.111J
【解析】
(1)设导体棒进入磁场前瞬间速度大小为，导体棒从释放到刚进入磁场的过程中，由机械能守恒定律有

解得

根据位移公式有

解得

导体棒从释放到刚进入磁场所用的时间为0.4s。
(2)导体棒进入磁场到静止，由动量定理得

根据安培力公式有

又

联立得

通过导体棒的电荷量为


联立解得

导体棒在水平轨道上的滑行距离为0.25m。
(3)导体棒滑入磁场之前上产生的焦耳热为

由法拉第电磁感定律有

由闭合电路欧姆定律

可得

根据能量守恒可知，导体棒进入磁场后的总热量

又

解得

故电阻上产生的焦耳热为

故总热量为0.111J。