北京市东城区2024-2025学年高三上学期期末物理试卷（解析版）

这是一份北京市东城区2024-2025学年高三上学期期末物理试卷（解析版），共25页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题
1. 一小钢球从空中某位置开始做自由落体运动，落地时的速度为30m/s，g取。则该小钢球（ ）
A. 下落的高度为90mB. 下落的时间为3s
C. 在最后1秒内的位移为20mD. 全过程的平均速度为20m/s
【答案】B
【解析】A．由已知条件，可知
解得下落高度为
故A错误；
B．根据已知条件，可知
故B正确；
C．由于下落的时间为3s，设，，可知第2秒末的速度为
在最后1秒内的位移为
故C错误；
D．全过程的平均速度为
故D错误。
故选B。
2. 如图所示，将一个质量为m的钢球放在倾角为的固定斜面上，挡板竖直放置，钢球处于静止状态。现将挡板沿顺时针方向缓慢旋转至水平位置，整个过程中钢球均处于平衡状态。不考虑钢球与斜面、钢球与挡板间的摩擦力。则钢球对挡板的压力大小与对斜面的压力大小的变化情况（ ）

A. 一直减小，一直增大
B. 一直增大，一直减小
C. 先减小后增大，一直减小
D. 一直减小，先增大后减小
【答案】C
【解析】以球为研究对象，分析受力情况，小球受到重力G、斜面的支持力F2和挡板的支持力F1，由平衡条件得知，F1和F2的合力与G大小相等、方向相反，作出三个位置力的合成图如图所示

根据牛顿第三定律得挡板对钢球的支持力大小等于钢球对挡板的压力大小为，由图看出，F1先减小后增大，F2逐渐减小，当F1和F2垂直时，F1最小。
故选C。
3. 如图所示，质量分别为2kg、1kg的物块A和物块B置于光滑水平面上，中间用一轻弹簧相连。A、B两物块在水平拉力F的作用下，一起做匀加速直线运动（A、B相对静止），弹簧在弹性限度内的最大伸长量为4cm，其劲度系数为100N/m。在弹性限度内，拉力F的最大值为（ ）
A. 4NB. 6NC. 8ND. 10N
【答案】B
【解析】当弹簧伸长量最大时，对A分析
对整体分析
解得F=6N
故选B。
4. 如图所示，质量为m的小球在水平面内做匀速圆周运动。若保持轨迹所在水平面到悬点P的距离h不变，增大轻绳的长度l。有关小球做圆周运动的周期T与轻绳的拉力大小F，下列说法正确的是（ ）
A. T不变B. T增大C. F减小D. F不变
【答案】A
【解析】AB．小球在水平面内做匀速圆周运动，对小球受力分析，如图所示
可得
联立解得
周期T只与距离h有关，周期T不改变，A正确，B错误；
CD．由上述公式可得
可知轻绳的拉力大小F增大，CD错误。
故选A。
5. 我国女子短道速滑队多次在国际大赛上摘金夺银，为祖国赢得荣誉。在某次3000m接力赛中，“接棒”的运动员甲提前站在“交棒”的运动员乙前面，并且开始向前滑行，待乙追上甲时，猛推甲一把，使甲获得更大的速度向前冲出，如图所示。在乙推甲的过程中，忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用，则（ ）
A. 甲对乙的冲量一定等于乙对甲的冲量
B. 甲、乙的动量变化一定大小相等、方向相反
C. 甲的动能增加量一定等于乙的动能减少量
D. 甲和乙组成的系统机械能守恒
【答案】B
【解析】
【分析】A．因为冲量是矢量，甲对已的作用力与乙对甲的作用力大小相等方向相反，故冲量大小相等方向相反，A错误；
B．两人组成的系统合外力为零，系统的动量守恒，根据动量守恒定律可知，系统动量变化量为零，则甲、乙的动量变化一定大小相等且方向相反，B正确；
C．甲、乙间的作用力大小相等，不知道甲、乙的质量关系，不能求出甲乙动能变化关系，无法判断做功多少，也不能判断出二者动能的变化量，C错误；
D．在乙推甲的过程中，乙的肌肉对系统做了功，甲和乙组成的系统机械能不守恒， D错误。
故选B。
6. 如图，一列简谐横波沿x轴正方向传播，t＝0时的波形如图中实线所示，t＝1s时的波形如图中虚线所示，P是波传播路径上的一个质点，下列说法正确的是（ ）
A. t＝0时，质点P正沿y轴负方向运动
B. 质点P在一个周期内的路程为5m
C. 该波在1s内可能向右传播了6m
D. 波的传播速度大小可能为4m/s
【答案】C
【解析】A．简谐横波沿x轴正方向传播，根据波形平移法可知，t＝0时，质点P正沿y轴正方向运动，故A错误；
B．质点P在一个周期内的路程为
故B错误；
C．由题图可知波长为，根据波形平移法可知，该波在1s内向右传播的距离为
（，，）
当时，，故C正确；
D．该波的传播速度为
（，，）
可知波的传播速度大小不可能为，故D错误。
故选C。
7. 一台手摇发电机产生正弦交流电，其电流i随时间t变化的规律如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 电流有效值为
B. 线圈每秒钟转50圈
C. t＝0.10s时，穿过线圈的磁通量最大
D. t＝0.15s时，穿过线圈的磁通量变化率为零
【答案】D
【解析】A．由图可知，电流最大值为
电流有效值为
故A错误；
B．由图可知，周期为
线圈每秒钟转速为
故B错误；
C．由图可知，t＝0.10s时，电流瞬时值最大，线圈与磁感线平行，穿过线圈的磁通量为零，故C错误；
D．由图可知，t＝0.15s时，电流瞬时值为零，线圈处于中性面，穿过线圈的磁通量变化率为零，故D正确。
故选D。
8. 在“用传感器观察电容器的充放电过程”实验中，按图甲连接电路。电源两端电压保持不变，最初电容器不带电。单刀双掷开关S接1给电容器充电，充满电后，开关S改接2，电流传感器得到的I－t图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 电容器放电过程中电阻R两端的电压保持不变
B. 充电过程中电容器的电容C随极板所带电荷量增大而增大
C. 仅减小电阻R的阻值，重复上述实验，I－t曲线与坐标轴所围成的面积将增大
D. 仅增大电容器两极板间的距离，重复上述实验，I－t曲线与坐标轴所围成的面积将减小
【答案】D
【解析】A．在电容器放电过程中电流逐渐减小，可知电阻R两端的电压逐渐减小，故A错误；
B．电容器的电容由电容器本身决定，与电容器带电量无关，则在电容器充电过程中电容器的电容不变，故B错误；
C．曲线与坐标轴所围成的面积等于电容器所带的电量值，则如果不改变电路其他参数，只减小电阻R的阻值，则此过程的曲线与坐标轴所围成的面积不变，故C错误；
D．如果只增大电容器两极板间的距离，根据
可知电容器的电容C减小，根据
可知，电容器带电量减小，由
那么I－t曲线与坐标轴所围成的面积将减小，故D正确。
故选D。
9. 某同学设计了可检测酒精浓度的装置，其电路原理如图所示。、为定值电阻，R是一个“气敏传感器”，其阻值随所在气体环境中酒精浓度的增大而减小。检测时，对着气敏电阻R吹气，电压表的示数为U，电流表的示数为I。吹气前后电压表的示数变化量为，电流表的示数变化量为。若吹气时酒精浓度越大，则（ ）
A. I越大B. U越大C. U与I的比值越大D. 越大
【答案】A
【解析】A．若吹气时酒精浓度越大，R阻值越小，总电阻越小，总电流越大，则电流表的示数I越大，故A正确；
B．若吹气时酒精浓度越大，R阻值越小，并联部分电阻越小，并联部分电压越小，则电压表的示数U越小，故B错误；
C．U与I的比值等于并联部分的电阻，因此，若吹气时酒精浓度越大，U与I的比值越小，故C错误；
D．根据闭合电路欧姆定律可知，吹气前
吹气后
联立求得
因此，是定值，故D错误。
故选A。
10. 如图所示，两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流。a、O、b在M、N的连线上，O为MN的中点，c位于MN的中垂线上，且a、b、c到O点的距离均相等。下列说法正确的是（ ）
A. O点处的磁感应强度大小为零
B. O点处的磁感应强度方向由O指向c
C. c点处的磁感应强度方向与Oc连线垂直
D. a、c两点处的磁感应强度的方向相同
【答案】D
【解析】AB．根据安培定则可知，M处导线在O点处的磁感应强度方向向下，N处导线在O点处的磁感应强度方向向下，故O点磁感应强度不为零且方向向下，AB错误；
CD．根据安培定则可知，M处导线在c点处的磁感应强度方向垂直于cM偏下，N在c点处的磁感应强度方向垂直于cN偏下，根据平行四边形定则可知，c点处的磁感应强度方向竖直向下，由AB解析知a点的磁感应强度方向也竖直向下，C错误，D正确。
故选D。
11. 某同学为了探究电感线圈和小灯泡对电路中电流的影响，设计了如图甲所示的电路，电路两端电压U恒定，、为完全相同的电流传感器。时刻闭合开关S得到如图乙所示的电流i随时间t变化的图像。电路稳定后，小灯泡发出微弱的光。下列说法正确的是（ ）
A. 闭合开关S时，自感线圈中电流为零，其自感电动势也为零
B. 曲线a描述的是电流传感器中电流随时间变化的规律
C. 若断开开关S，小灯泡闪亮后熄灭
D. 闭合开关S到电路稳定的过程中，小灯泡灯丝电阻保持不变
【答案】C
【解析】A．闭合开关时，电感线圈中电流为零，但由于线圈的自感现象，其自感电动势不为零，故A错误；
B．闭合开关S的瞬间，线圈由于自感现象，电流慢慢增大，所以乙图中的b曲线表示电流传感器测得的数据，故B错误；
C．图乙可知稳定后，所支路电流大于所在支路电流，故断开开关S，在自感作用下，小灯泡闪亮后熄灭，故C正确；
D．由图可知，闭合开关后，电路两端电压恒定而流过灯泡的电流先减小后不变，结合欧姆定律可知，闭合开关到电路稳定的过程中，小灯泡灯丝电阻先增大，后保持不变，故D错误。
故选 C。
12. 如图甲所示，电子仅在静电力作用下沿x轴正方向运动，经过A、B、C三点，已知。该电子的电势能随坐标x变化的关系如图乙所示，则下列说法中正确的是（ ）
A. A点的电势高于B点的电势
B. 电子在A点的速度大于在B点的速度
C. A点的电场强度小于B点的电场强度
D. 电子从A到B的过程中静电力做的功大于从B到C的过程中静电力做的功
【答案】D
【解析】A．电子从A到C电势能逐渐减小，可知电势逐渐升高，则电场在x坐标轴上电场强度方向沿x轴负方向，而沿电场方向电势逐渐降低，可知A点电势低于B点电势，故A错误；
B．电子仅在静电力作用下沿x轴正方向运动,只有电场力做功，因电势能逐渐减小，则动能逐渐增大，即电子在A点的速度小于在B点的速度，故B错误；
C．图像的斜率等于电场力，可知从A到B电子受电场力逐渐减小，场强逐渐减小，可知A点电场强度大于B点电场强度，故C错误；
D．因从A到B的电场力大于从B到C的电场力，根据W=Fx可知，电子从A运动到B静电力做的功大于从B运动到C静电力做的功，故D正确。
故选D。
13. 如图甲所示，倾角为、宽度为l、电阻不计的光滑平行金属轨道足够长，整个装置处于垂直轨道平面向下的匀强磁场中。轨道上端的定值电阻阻值为R，金属杆MN的电阻为r，质量为m。将金属杆MN由静止释放，杆始终与轨道垂直且接触良好。通过数据采集器得到电流i随时间t的变化关系如图乙所示。当金属杆下滑的位移为x时，可认为电流达到最大值。已知时刻的电流为，重力加速度为g，下列说法中不正确的是（ ）
A. 磁感应强度的大小
B. 时刻金属杆的加速度大小
C. 金属杆的最大速度大小
D. 杆下滑位移为x的过程中，电阻R产生的焦耳热
【答案】D
【解析】A．由图像可知，金属杆稳定运动的电流为，杆受重力、支持力和安培力三个力平衡，根据平衡条件有
解得
故A正确，不符题意；
B．在时刻，对金属杆根据牛顿第二定律可得
解得金属杆的加速度大小为
故B正确，不符题意；
C．金属杆速度最大时，克服安培力做功的功率等于重力做功的功率，则有
解得金属杆的速度大小为
故C正确，不符题意；
D．当金属杆下滑的位移为时，可认为电流达到最大值，此过程中，根据动能定理可知
根据功能关系可得产生的总焦耳热为
杆下滑位移为的过程中，电阻产生的焦耳热为
解得
故D错误，符合题意。故选D。
14. 星下点监控可实时显示卫星的运行状态。卫星和地心的连线与地球表面的交点称为星下点，即卫星在地面上的投影点。某卫星绕地球的运动可视为匀速圆周运动，其轨道如图甲中虚线所示。该卫星的监控画面如图乙所示，下方数值表示经度，曲线是星下点的轨迹展开图，图中给出了卫星第Ⅰ圈、第Ⅱ圈和第Ⅲ圈的星下点轨迹展开图，其中P点是第Ⅰ、Ⅱ圈的星下点轨迹展开图的一个交点。已知地球自转周期为24h，卫星绕行方向如图甲所示。下列说法正确的是（ ）
A. 该卫星第Ⅰ、Ⅱ圈星下点经过P点的时间间隔等于该卫星的运行周期
B. 根据赤道与星下点轨迹展开图的交点，可知该卫星的运行周期约1.5h
C. 若地球没有自转，则该卫星的星下点轨迹为一个点
D. 地球静止轨道卫星的星下点轨迹可能经过P点
【答案】B
【解析】A．假如地球没有自转，则该卫星第Ⅰ、Ⅱ圈星下点经过P点的时间间隔等于该卫星的运行周期，因地球有自转，可知该卫星第Ⅰ、Ⅱ圈星下点经过P点的时间间隔并不等于该卫星的运行周期，选项A错误；
B．根据赤道与星下点轨迹展开图的交点，卫星第Ⅰ圈到第Ⅲ圈沿相同方向通过赤道时，地球转过45°，用时间
可知该卫星的运行周期约1.5h，选项B正确；
C．若地球没有自转，则该卫星的星下点轨迹为一条直线或一条曲线，选项C错误；
D．地球静止轨道卫星定点在赤道上方且相对地球表面静止，则其星下点是赤道上一个点，不可能经过P点，选项D错误。故选B。
二、非选择题
15. 图1是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置示意图。
（1）在“探究加速度与力的关系”的实验中，应保持______（选填“小车质量”或“槽码质量”）不变。
（2）该实验过程中操作正确的是______。
A. 平衡小车受到的阻力时小车未连接纸带
B. 纸带打点时，先接通打点计时器电源，后释放小车
C. 调节滑轮高度使细绳与长木板平行
（3）某同学通过正确实验操作获得一条纸带，测得各计数点到计数点1距离如图2所示。已知打点计时器所用交变电流的频率为50Hz，相邻两计数点间还有四个点未画出，则小车加速度大小a＝______（结果保留小数点后两位）。
（4）在探究小车的加速度a与小车质量M的关系时，采用图像法处理数据，以小车质量的倒数为横坐标，小车的加速度大小a为纵坐标。甲、乙两组同学分别得到的图像如图3所示。
①两图线的左下部分均可视为直线，请分析甲组同学所得直线斜率较大的原因______；
②两图线的右上部分的斜率随的增大逐渐减小，请通过计算解释原因______。
【答案】（1）小车质量 （2）BC
（3）0.51 （4）甲组同学实验中所用槽码的质量大于乙组同学实验中所用槽码的质量 不再满足
【解析】【小问1详解】
在“探究加速度与力的关系”的实验中，应保持小车质量不变。
【小问2详解】
A．平衡小车受到阻力时应不挂槽码，但要使小车拖着纸带匀速运动，选项A错误；
B．纸带打点时，先接通打点计时器电源，后释放小车，选项B正确；
C．调节滑轮高度使细绳与长木板平行，选项C正确。
故选BC。
【小问3详解】
相邻两计数点间还有四个点未画出，则
T=0.1s
则小车加速度大小
【小问4详解】
①两图线的左下部分均可视为直线，根据
可知分析甲组同学所得直线斜率较大的原因是甲组中小车受的牵引力较大，即甲组同学实验中所用槽码的质量大于乙组同学实验中所用槽码的质量；
②设绳上的拉力为T，对m有
mg-T=ma
对M有
T=Ma
解得加速度
若m≪M时，则
即小车加速度
随着增大，即M减小的过程中，不再满足m≪M时
图像偏离线性关系，且斜率减小。
16. 某学习小组对水果电池进行如下探究。
（1）将铜片和锌片插入一个苹果中，用电压表（磁电式电表，内阻约几千欧）测得铜片与锌片间电压为0.70V。则该苹果电池的电动势E应______（选填“大于”“等于”或“小于”）0.70V。但将四个这样的苹果电池串联起来给规格为“2.8V 0.5A”的小灯泡供电时，灯泡并不发光。经检查，电源连接没有问题，灯泡、导线、开关均无故障，猜想可能的原因是______。
（2）为验证上述猜想，该学习小组拟测量其中一个“苹果电池”的电动势和内阻，他们进入实验室，找到以下器材：
A．电流表（量程为0～0.6A，内阻为0.125Ω）
B．电流表（量程0～200μA，内阻为1000Ω）
C．定值电阻（阻值为250Ω）
D．电阻箱R（0～9999Ω）
E．导线和开关
a．经分析，该苹果电池的最大电流在0.5～1mA之间，据此该小组设计了如图1所示的实验电路图，并用定值电阻对电流表______（选填“”或“”）进行改装，改装后的量程为______mA；
b．改变电阻箱R的阻值，用上述电路测得几组流经苹果电池的电流I（A）、电阻箱的读数R（Ω）。以R（Ω）为横坐标，以（）为纵坐标作出的图线为一条直线，如图2所示。根据图线求得其斜率，纵轴截距。可知该苹果电池的电动势E＝______V，内阻r＝______kΩ。
【答案】（1）大于 苹果电池的内阻太大，接灯泡时电流太小，功率小无法发光
（2） 0～1##1 1.0
【解析】【小问1详解】
[1]用电压表测得铜片与锌片间电压为0.70V，因电压表内阻不是无穷大，则电压表测得的是路端电压，则该苹果电池的电动势E应大于0.70V。
[2]将四个这样的苹果电池串联起来给规格为“2.8V 0.5A”的小灯泡供电时，灯泡并不发光。经检查，电源连接没有问题，灯泡、导线、开关均无故障，猜想可能的原因是苹果电池的内阻太大，接灯泡时电流太小，功率小无法发光。
【小问2详解】
a．[1][2]电流表量程过大，则用定值电阻对电流表进行改装，改装后的量程为
b.[3][4]改装后电流表的内阻
根据
可得
可知
解得
17. 如图所示，长为L的轻质绝缘细线上端固定在O点，下端拴一带电小球，小球质量为m，所带电荷量为q。系统处于水平向右的匀强电场中，小球静止在A点时，细线与竖直方向的夹角为。现将小球拉至与O点等高的B点，由静止释放。重力加速度为g，求：
（1）电场强度大小E；
（2）A、B两点间的电势差；
（3）小球运动到A点时的动能。
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】【小问1详解】
对带电小球受力分析，如图所示
小球在A点受力平衡，则
解得
【小问2详解】
A、B两点间的电势差
【小问3详解】
小球从B点运动到A点时，根据动能定理可得
解得
18. 如图所示为扇形磁场质量分析器的原理简化图，整个装置处于高真空环境。某粒子源（图中未画出）发出两种带电粒子，所带电荷量均为q，质量分别为、。两粒子由静止开始经加速电压U加速后沿直线进入三角形匀强磁场区，磁场方向垂直于轨迹所在平面（纸面），磁感应强度大小为B。质量为的粒子1离开磁场区域，经过出口狭缝，到达检测器，如图中实线所示，带电粒子2的轨迹如图中虚线所示。不计粒子重力及粒子间的相互作用力。
（1）求粒子1进入磁场区时的速度大小；
（2）求粒子1轨迹所在圆的半径r；
（3）为了使粒子2能够通过出口狭缝打到检测器上，分析应如何调节实验参数？（写出两种方法）
【答案】（1）
（2）
（3）减小加速电压U，增大磁感应强度B
【解析】【小问1详解】
根据动能定理
得
【小问2详解】
根据牛顿第二定律
得
【小问3详解】
为了使粒子2能够通过出口狭缝打到检测器上，需减小粒子在磁场中运动的半径，可以减小加速电压U，或者增大磁感应强度B。
19. 地球质量为M，半径为R，地球自转角速度为，万有引力常量为G。不计地球大气对卫星的作用。
（1）现发射一颗质量为m，绕地球做匀速圆周运动的近地卫星（不计卫星距地面的高度），求卫星的运行速度v的大小。
（2）设想在地球赤道平面内有一垂直于地面延伸到太空的轻质电梯，始终与地球自转同步，如图所示。这种太空电梯可用于低成本发射卫星，其发射方法是将卫星通过太空电梯匀速提升到某高度，然后启动推进装置将卫星从太空电梯发射出去。
设在某次发射时，质量为的卫星在太空电梯中缓慢上升，该卫星在上升到距地心kR（k＞1）的位置A处意外地和太空电梯脱离而进入太空。卫星脱离时的速度可认为等于太空电梯上该位置处的线速度。已知质量为和的两个质点，距离为r时的引力势能表达式为。
a．求该卫星脱离时的速度大小；
b．结合开普勒定律，请说明如何判断卫星脱离后是否会撞击地球表面。（不必求解具体结果，但要写出判断所需的方程，并指出需要求解哪个物理量，说明如何判断。）
【答案】（1）
（2）；，不会撞击地球；当，会撞击地球
【解析】【小问1详解】
万有引力提供向心力
解得
【小问2详解】
a．太空电梯上位置A处即该卫星脱离时的速度大小为
b．该卫星在A点脱离后做椭圆运动，地心为其椭圆运动的焦点，A点到地心的距离为kR。设该椭圆轨道长轴的另一端点B到地心距离为，卫星在该点速度为。根据机械能守恒定律，得
根据开普勒第二定律，得
需求解，当，不会撞击地球；当，会撞击地球。
20. 类比是研究问题的常用方法。
（1）情境1：已知一段导体两端的电势分别为和，且。导体的电阻率为，横截面积为S，长度为L。请根据欧姆定律与电阻定律，推导通过导体的电流I的表达式。
（2）情境2：热传导是由于温度差引起的热量传递现象，其本质是由物质中大量做热运动的分子互相撞击，从而使能量从物体的高温部分传至低温部分。
如图甲所示，某传热介质的横截面积为S，两端的温度分别为和，且。类比电流的定义式，定义“热流”Φ（热传导速率）为单位时间内通过传热介质某一横截面积的热量。已知其他条件一定时，Φ正比于温差。定义“热阻”为物体两端温度差与热流的比值，对于热流经过的截面积不变的传热介质，热阻。其中L为沿热流方向的介质长度，S为垂直于热流方向传热介质的截面积，k为传热材料的热阻率。
a．类比电流I与电势差的关系，试推导热流Φ的表达式；
b．两根金属棒A、B尺寸相同，其中。现将A、B两金属棒先后串联、并联在温度恒定的低温热源和高温热源之间，如图乙所示。低温热源、高温热源的温度分别为、，且。当A、B串联使用时，热源之间各处热流均相等； A、B并联使用时，总热流等于流过金属棒A、B的热流之和，求将A、B串联使用时与并联使用时两热源之间的总热流之比。不计金属棒侧面与外界进行的热量交换。
【答案】（1）
（2）a．
b．
【解析】（1）由欧姆定律和电阻定律，可知
解得
（2）a．类比电流I与电势差的关系，可得
b．因为

所以
串联时



所以，串联时的热流为
并联时


并联时的热流为
所以