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    2024北京西城区高三上学期期末考试物理含答案

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    这是一份2024北京西城区高三上学期期末考试物理含答案,共14页。试卷主要包含了5I0,05,55,45等内容,欢迎下载使用。

    本试卷共10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
    一、单项选择题(本题共10小题,每小题3分,共30分。)
    1.自然界中物体的运动是多种多样的。关于运动与力的关系,下列说法正确的是
    A.运动的物体,一定受到力的作用
    B.做曲线运动的物体,一定受到力的作用
    C.物体受到的力越大,它的速度就越大
    D.物体在恒力的作用下,不可能做曲线运动
    2.某理想变压器的原线圈接在220V的正弦交流电源上,副线圈的输出电压为22000V。关于该变压器,下列说法正确的是
    A.原、副线圈的匝数之比为100:1
    B.输入功率与输出功率之比为1:100
    C.原、副线圈的电流之比为100:1
    D.原、副线圈交流电的频率之比为1:100
    3.中国天宫空间站在距离地面约为400km的轨道运行,可视为匀速圆周运动。地球同步卫星距地面的高度约为36000km。比较它们的运动,下列说法正确的是
    A.空间站的周期更小
    B.空间站的线速度更小
    C.空间站的角速度更小
    D.空间站的向心加速度更小
    y/cm
    x/m
    0
    4
    8
    122
    5
    -5
    4.位于坐标原点处的波源发出一列沿x轴正方向传播的简谐横波。t = 0时波源开始振动,t = 6s时波刚好传播到x = 12 m处,此时波形图如图所示。则
    A.该波的传播速度v = 8 m/s
    B.该波的周期T = 8 s
    C.波源在这段时间运动的路程为12 m
    D.波源开始运动的方向沿y轴正方向
    5.如图所示,一对用绝缘柱支撑的导体A和B彼此接触。起初它们不带电,手握绝缘棒,把带正电荷的带电体C移近导体A。下列说法正确的是
    A.导体A的电势等于导体B的电势
    B.导体A带正电,导体B带负电
    C.导体A的电荷量大于导体B的电荷量
    D.导体A内部的电场强度大于导体B内部的电场强度
    6.如图所示,一辆装满石块的货车在平直的道路上向右行驶,车厢中质量为m的石块B受到与它接触的石块对它的作用力为F,重力加速度为g。下列说法正确的是
    A.货车匀速运动时,F的方向水平向右
    B
    B.货车以加速度a匀加速运动时,F的方向水平向右
    C.货车以加速度a匀加速运动时,F =
    D.货车以加速度a匀加速运动时,F= ma
    0
    I
    U
    U0
    I0
    A
    B
    C
    0.5I0
    图2
    A
    V
    S
    图1
    7.某同学将A、B、C三个电阻分别接入图1所示的电路中,电表均可视为理想电表。他将测得的电阻两端的电压和通过它的电流在U-I图像中描点,得到图2中的A、B、C三个点,这三个点位于一条倾斜的直线上,直线与纵轴的交点为U0,与横轴的交点为I0,B点横坐标为0.5I0。下列说法不正确的是
    A.电阻A的阻值比B、C的阻值大
    B.电阻A在电路中的电功率比B、C的功率大
    C.电源的电动势等于U0
    D.电阻B的阻值等于电源的内阻
    O
    A
    B
    8.如图为“蹦极”运动的示意图。弹性绳的一端固定在O点,另一端和人相连。人从O点自由下落,至A点时弹性绳恰好伸直,继续向下运动到达最低点B。不计空气阻力的影响,将人视为质点。则人从A点运动到B点的过程中,下列说法正确的是
    A.绳的拉力逐渐增大,人的速度逐渐减小
    B.人先处于超重状态,后处于失重状态
    C.人动能的减少量等于绳弹性势能的增加量
    D.绳对人一直做负功,人的机械能逐渐减小
    9.2023年9月,“天宫课堂”第四课在中国空间站正式开讲,神舟十六号航天员在梦天实验舱内进行授课。航天员用0.3kg的大球与静止的0.1kg的小球发生正碰,某同学观看实验时发现:碰撞后,大球向前移动1格长度时,小球向前移动3格的长度,忽略实验舱内空气阻力的影响。下列说法正确的是
    A.碰撞后大球的动量大于小球的动量
    B.碰撞后大球的动能等于小球的动能
    C.大球碰撞前后的速度比为2:1
    D.大球碰撞前后的动能比为2:1
    10.把一段导体棒用细导线水平悬挂在蹄形磁体的两极间,导体棒通以如图所示的恒定电流后开始向右侧摆动,经过时间t到达最高点,此时悬线偏离竖直方向的最大摆角为θ。若导体棒的质量为m,单根悬线的长度为L,重力加速度为g,忽略这个过程中阻力的影响。下列说法正确的是
    +
    -
    L
    A.图中的蹄形磁体,上方的磁极为N极
    B.摆动到最高点时,安培力等于mgtanθ
    C.导体棒从最低点摆动到最高点的过程中,受到的安培力
    的冲量大小等于mgt
    D.导体棒从最低点摆动到最高点的过程中,受到的安培力
    做功等于mgL(1-csθ)
    二、多项选择题(本题共4小题,每小题3分,共12分。)
    11.把直流电源、电阻、电容器、数字电流表、数字电压表以及单刀双掷开关S组装成如图所示的实验电路。先将开关S接1,待电流表、电压表示数稳定后,再接2。则下列说法正确的是
    1
    2
    S
    C
    R
    E
    V
    A
    M
    N
    A.开关S接1后,电容器的上极板带负电
    B.开关S接1后,电流表示数增大后趋于稳定
    C.开关S接2后,通过电阻的电流从M流向N
    D.开关S接2后,电压表示数逐渐减小至零
    12.如图所示,在真空中有一对带电的平行金属板水平放置。让质子()和α粒子()以相同的初速度从两极板中央沿平行板面的方向射入电场,它们均能离开电场。忽略重力及粒子间的相互作用力。下列说法正确的是
    E
    v
    + + + + + + +
    - - - - - - -
    A.它们受到的电场力相同
    B.它们在电场中运动的时间相同
    C.它们将从同一位置离开电场
    D.它们离开电场时速度方向不同
    13.用轻质绝缘细线悬挂带正电的小球,如图1所示。将装置分别放入图2所示的匀强电场,图3所示的匀强磁场中。将小球从偏离竖直方向左侧的一个小角度θ处由静止释放,三种情况下,小球均在竖直平面内往复运动,周期分别为T1、T2、T3,小球第一次到达轨迹最低点时的速度大小分别为v1、v2、v3,不计空气阻力。下列说法正确的是
    θ
    θ
    θ
    图1
    E
    B
    图2
    图3
    A. 小球第一次到达轨迹最低点时的速度关系v1 = v3 B.三种情况小球第一次到达最低点时对绳的拉力相同
    C.三种情况下小球运动的周期关系T1 = T3 > T2
    D.三种情况下小球到达右侧最高点的高度各不相同
    14.2023年5月,据中科院力学所的消息,我国JF-22超高速风洞研制成功。作为研制新一代飞行器的摇篮,JF-22超高速风洞可以复现几十千米高空、速度最高达约三十倍声速的飞行条件。
    若将一小球从风洞中地面上的A点竖直向上弹出,小球受到大小恒定的水平风力作用,到达最高点B时的动能与A点的动能之比为9: 16。小球最后落回到地面上的C点。不计空气阻力,重力加速度为g,下列说法正确的是
    A.小球运动的加速度大小为
    B.小球从A到B的过程中动能持续减小
    C.小球从A到B与从B到C的过程中机械能变化量之比为1:1
    D.小球在空中的最小动能与A点的动能之比为9:25
    第二部分
    15.(6分)
    在“测量金属丝的电阻率”实验中,金属丝的电阻Rx约为5 Ω。
    (1)用螺旋测微器测量金属丝直径,如图1所示,测量值d = mm。
    (2)为测量金属丝的电阻,实验中提供的器材有开关、若干导线及下列器材:
    图1
    0
    35
    40
    30
    45
    A.电源(电动势为3V)
    B.电压表(量程0~3V,内阻约3 k)
    C.电流表(量程0~0.6A,内阻约0.125 )
    D.电流表(量程0~3A,内阻约0.025 )
    E.滑动变阻器(最大阻值约为5 )
    为使金属丝的电压能从零开始增大,并使测量结果尽量准确,上面器材中电流表应选用________(填器材前的字母)。测量电路选用下图中的 。
    V
    Rx
    A
    S
    V
    Rx

    A
    A
    V
    Rx
    S

    A
    V
    Rx
    S

    S

    (3)测得金属丝的直径为d、长度为L、阻值为Rx,则电阻率ρ =_____________。
    16.(12分)
    某同学用图1所示的实验装置研究小车沿斜面向下运动的规律。安装好器材后,接通电源,释放小车,打出一条纸带。舍去开始密集的点迹,从便于测量的点开始,每隔四个点取一个计数点,如图2中0、1、2……7点所示。
    图1
    小车
    打点计时器
    纸带
    接电源
    单位:cm
    0
    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    21.05
    26.55
    32.45
    图2
    (1)实验中,除打点计时器、小车、长木板、铁架台、导线及开关外,在下面的器材中,还必须使用的有 。
    A.电压合适的50Hz交流电源 B.电压可调的直流电源
    C.刻度尺 D.秒表 E.天平
    (2)某同学计算出打下1、2、3、4、5这五个计数点时小车的速度,并在图3上画出坐标点。请帮助他计算打下计数点6时小车的速度v = m/s,并在图3中标出计数点6对应的坐标点,作出v-t图线。
    (3)根据图3,测得小车的加速度a = m/s2(结果保留2位有效数字)。
    v / (m∙s-1)
    0
    t/s
    () ))

    0.2
    0.7
    0.1
    0.5
    0.6
    0.4
    0.3
    图4
    v/(m·s-1)
    t/s
    0
    0.70
    0.30
    0.60
    0.50
    0.40
    0.20
    0.1
    0.4
    0.10
    0.6
    0.3
    0.5
    0.2
    0.7
    图3
    (4)某同学把这条纸带每隔T = 0.1s 剪断,得到若干短纸条,测得长度依次为L1、L2……L7(单位:m)。再把这些纸条并排贴在一张纸上。如图4所示,使这些纸条的下端对齐,作为时间轴,并以纸带的宽度代表T的时间间隔。这些短纸条上端的中心点近似在一条直线上,该同学把它们连接起来作出图线①。若将图线①转化为小车的v-t图像。则图4中“( )”位置,标出的速度值为 。 (用题中的字母表示)。
    该同学发现每段短纸条上的第2个点,也近似在同一条直线上,如图线②所示。若测得图线②的斜率为k,则小车加速度a与斜率k的关系式 。
    17.(9分)
    如图所示为竖直放置的四分之一圆弧轨道,O点是其圆心,半径R = 1.5m。轨道底端距水平地面的高度h = 1.25m。从轨道顶端A由静止释放一个质量m = 0.1kg的小球(可视为质点),小球到达轨道底端B时,沿水平方向飞出,落地点C与B点之间的水平距离x = 2.5m。忽略空气阻力,重力加速度g = 10m/s2。求:
    (1)小球从B点飞出时的速度大小vB;
    (2)小球落地前瞬间的速度大小vC及方向;
    h
    A
    B
    R
    R
    O
    C
    (3)小球从A点运动到B点的过程中,摩擦力对小球做的功Wf。
    18.(9分)
    如图所示,光滑水平面上有一个由均匀电阻丝做成的正方形线框。线框的边长为L,质量为m,总电阻为R。线框以垂直磁场边界的初速度v进入磁感应强度大小为B、方向如图所示的匀强磁场区域。线框能完全进入磁场,且线框ab、cd两边始终与磁场边界平行。求:
    (1)cd边刚进入磁场时,线框中感应电流I的大小及c、d两点的电势差U;
    (2)若ab边进入磁场时的速度为v′,则线框在进入磁场的过程中最大的加速度a及产生的焦耳热Q;
    (3)线框进入磁场的过程中,通过线框导线横截面的电荷量q。
    a
    b
    c
    d
    v
    B
    L
    19.(10分)
    月球是与地球关系密切的天体,研究月球及其运动有助于了解它对地球的影响。
    v1
    v2
    地球
    A
    B
    C
    D
    图1
    (1)已知地球质量为M,引力常量为G。假设月球绕地球做半径为r的匀速圆周运动,求月球的速度大小v。
    (2)月球绕地球的轨迹实际为一个椭圆,如图1所示。地球位于椭圆的一个焦点上。椭圆的四个顶点分别为A、B、C、D。月球在近地点A时速度为v1,加速度为a1,在远地点B时速度为v2,加速度为a2。月球从C经A到D的时间为t1,从D经B到C的时间为t2。试判断三组物理量的大小关系:v1 v2,
    a1 a2,t1 t2。 (选填“>”“=”或“<”)
    (3)a. 如图2所示,地月距离为L。以地心作为坐标原点,沿地月连线建立x轴,在x轴上有一个探测器。由于地球和月球对探测器的引力做功与路径无关,探测器具有与其位置相关的引力势能。仅考虑地球和月球对探测器的作用,可得探测器引力势能Ep随位置变化关系如图3所示。探测器在x = kL处引力势能最大,已知k,求地球与月球的质量之比。
    b. 类比引力作用。真空中有两个点电荷固定在x轴上,+Q位于坐标原点,+4Q位于x = L处,如图4所示。一质量为m,电荷量为-q的点电荷以一足够大的初速度从x = 0.1L处沿x轴正方向运动。在图5中画出该点电荷从0.1L运动到0.9L的过程中,它的动能Ek随位置x变化的图像,并在x轴上标出你能确定的关键点的坐标。
    O
    Ep
    x
    L
    kL
    地球
    O
    x
    探测器
    月球
    图2
    图3
    Ek
    x
    0.1L
    O
    +Q
    +4Q
    O
    x
    点电荷
    图4
    图5
    0.9L
    L
    20.(12分)
    我国正在北京建设高能同步辐射光源(HEPS)。科学家们使用各种磁铁,以控制HEPS系统中质量为m、电荷量为e的电子按照预定轨道运动。其中“四极铁”能够控制电子束在运动过程中汇聚或发散。它所提供的磁场的磁感线如图1所示。一束电子沿垂直纸面向里的方向进入“四极铁”的空腔,仅考虑洛伦兹力的作用。
    (1)图1中标记的a、c和b、d两对电子,哪一对电子进入磁场后会彼此靠近。
    (2)以图1中磁场中心为坐标原点O建立坐标系,垂直纸面向里为x轴正方向,沿纸面向上为y轴正方向,在Oxy平面内的磁场如图2所示,该磁场区域的宽度为d。在范围内,有一束电子沿x轴正方向射入磁场,磁场的磁感应强度B = by(b为已知的正常数,以磁场方向垂直于Oxy平面向里为正)。电子速度的大小均为,在穿过磁场的过程中,每个电子的y坐标变化很小,认为每个电子途经的区域为匀强磁场。
    a. 求从y = y0处射入磁场的电子,在磁场中运动的半径r0及速度偏转角的正弦值sinθ0。
    b. 研究发现,所有电子通过磁场后,都将经过轴上坐标x = f的点。由于d很小,可认为电子离开磁场时,速度方向的反向延长线通过坐标(0,y)点,且速度方向的偏转角很小,认为sinθ ≈ tanθ。求f的表达式,并根据表达式说明不同位置射入的电子必将经过这一点。
    c. 在处再放置一个磁场区域宽度为d的“四极铁”,使b问中的电子束通过后速度方向变成沿x轴正方向,该“四极铁”的磁感应强度B = b′y。求b′∶b。
    S
    N
    S
    N
    图1
    a
    c
    b
    d
    y
    x
    图2
    O
    v
    y0
    -y0
    f
    -d/2
    d/2
    v
    北京市西城区2023—2024学年度第一学期期末试卷
    高三物理答案及评分参考 2024.1
    一、单项选择题(每小题3分)
    1.B 2.C 3.A 4.D 5.A 6.C 7.B 8.D 9.C 10.D
    二、多项选择题(每小题全部选对的得3分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。)
    11.CD 12.BD 13.AC 14.AD
    三、实验题(共18分)
    15.(6分)
    (1)0.367-0.369(2分) (2) C 甲 (每空1分) (3) (2分)
    16.(12分)
    (1)AC (2分) (2)0.57 (2分) 描点 连线(2分) (3)0.41-0.44 (2分)
    (4) (2分) a = 2.5k (2分)
    四、计算论述题(共40分)
    17.(9分)
    (1)小球由B点运动到C点的过程中
    竖直方向上做自由落体运动有 得t = 0.5s(1分)
    水平方向做匀速直线运动有 x = vBt 得vB = 5m/s (2分)
    (2)小球落地前瞬间,竖直方向的速度vy = gt = 5m/s
    水平方向的速度vx = vB = 5m/s
    落地前瞬间速度 (2分)
    速度方向与水平方向夹角45°斜向右下方 (1分)
    (3)小球从A点运动到B点的过程中
    根据动能定理有 得Wf = -0.25J (3分)
    18.(9分)
    (1)cd边刚进入磁场时,线框产生的感应电动势为E = BLv
    根据闭合电路欧姆定律,线框感应电流的大小 (2分)
    c、d两点的电势差U = (1分)
    (2)线框刚进入磁场的时的加速度最大
    此时线框受到的安培力
    根据牛顿第二定律有
    根据能量守恒定律有 (3分)
    (3)根据法拉第电磁感应定律,此过程线框的平均感应电动势
    根据闭合电路欧姆定律,线框的平均电流
    通过线框导线横截面的电荷量 (3分)
    19.(10分)
    (1)设月球的质量为m,月球绕地球做匀速圆周运动
    地球对月球的万有引力提供向心力得 (2分)
    (2)v1>v2 ,a1>a2 ,t1(3)a. 设地球质量为M,月球的质量为m, 探测器的质量为m0
    引力的合力做功与引力势能的关系
    可知Ep-x图线的斜率
    由图3知探测器在x=kL处引力势能最大,该处图线的斜率为0
    则探测器在该处受地球和月球的引力的合力为零
    L/3
    Ek
    x
    0.1L
    O
    0.9L
    L
    即 得 (3分)
    b. 如图所示 (2分)
    20.(12分)
    (1)a、c (2分)
    (2)a. 设y = y0处感应强度的大小为B0,则有
    电子在磁场中运动时,洛伦兹力提供向心力
    电子的转动的半径 (2分)
    速度方向的偏转角度 (2分)
    b. 从y处进入磁场中的电子,速度方向偏转,且
    电子射出后做匀速直线运动,则 可得 (2分)
    由f的表达式可知,从不同位置y以相同速度v射入磁场的电子,到达x轴的位置f相同且与电子入射位置y无关。因此从不同位置射入的电子必将经过x轴的同一点。 (1分)
    c. 从y处进入磁场的电子,将从处进入处的四极铁磁场
    电子通过两个磁场区域,速度向相反方向偏转角度
    由b问知,因洛伦兹力不做功,电子通过磁场区域时速度大小不变
    则两处磁感应强度大小相等、方向相反,即
    则 得b′:b=–2:1 (3分)
    y
    x
    O
    d/2
    v
    y
    -d/2
    θ
    f
    f/2
    θ
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