2024北京西城區(qū)高三（上）期末物理試題及答案

2024北京西城高三（上）期末物理2024.1本試卷共10頁(yè)，100分?？荚嚂r(shí)長(zhǎng)90分鐘。考生務(wù)必將答案答在答題卡上，在試卷上作答無(wú)效?？荚嚱Y(jié)束后，將本試卷和答題卡一并交回。第一部分一、單項(xiàng)選擇題（本題共10小題，每小題3分，共30分1．自然界中物體的運(yùn)動(dòng)是多種多樣的。關(guān)于運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系，下列說(shuō)法正確的是A．運(yùn)動(dòng)的物體，一定受到力的作用B．做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，一定受到力的作用C．物體受到的力越大，它的速度就越大D．物體在恒力的作用下，不可能做曲線運(yùn)動(dòng)2．某理想變壓器的原線圈接在220V的正弦交流電源上，副線圈的輸出電壓為22000V。關(guān)于該變壓器，下列說(shuō)法正確的是A．原、副線圈的匝數(shù)之比為100:1B．輸入功率與輸出功率之比為1:100C．原、副線圈的電流之比為100:1D．原、副線圈交流電的頻率之比為1:1003．中國(guó)天宮空間站在距離地面約為400km的軌道運(yùn)行，可視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)。地球同步衛(wèi)星距地面的高度約為36000km。比較它們的運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是A．空間站的周期更小B．空間站的線速度更小C．空間站的角速度更小D．空間站的向心加速度更小4．位于坐標(biāo)原點(diǎn)處的波源發(fā)出一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波。t=0時(shí)波源開(kāi)始振動(dòng)，t=6s時(shí)波剛好傳播到x=12m處，此時(shí)波形圖如圖所示。則A．該波的傳播速度v=8m/sB．該波的周期T=8sC．波源在這段時(shí)間運(yùn)動(dòng)的路程為12mD．波源開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的方向沿y軸正方向5．如圖所示，一對(duì)用絕緣柱支撐的導(dǎo)體A和B彼此接觸。起初它們不帶電，手握絕緣棒，把帶正電荷的帶電體C移近導(dǎo)體A。下列說(shuō)法正確的是第1頁(yè)/共頁(yè)A．導(dǎo)體A的電勢(shì)等于導(dǎo)體B的電勢(shì)B．導(dǎo)體A帶正電，導(dǎo)體B帶負(fù)電C．導(dǎo)體A的電荷量大于導(dǎo)體B的電荷量D．導(dǎo)體A內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度大于導(dǎo)體B內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度6．如圖所示，一輛裝滿石塊的貨車在平直的道路上向右行駛，車廂中質(zhì)量為m的石塊B受到與它接觸的石塊對(duì)它的作用力為F，重力加速度為g。下列說(shuō)法正確的是A．貨車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)的方向水平向右B．貨車以加速度a勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)的方向水平向右C．貨車以加速度a勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)=(mg)D．貨車以加速度a勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)=ma2+(ma)27．某同學(xué)將A、B、C三個(gè)電阻分別接入圖1所示的電路中，電表均可視為理想電表。他將測(cè)得的電阻兩端的電壓和通過(guò)它的電流在U-I圖像中描點(diǎn)，得到圖2中的A、B、C三個(gè)點(diǎn)，這三個(gè)點(diǎn)位于一條傾斜的直線上，直線與縱軸的交點(diǎn)為U，與橫軸的交點(diǎn)為I，B點(diǎn)橫坐標(biāo)為000.5I。下列說(shuō)法不正確的是0．．．A．電阻A的阻值比、C的阻值大B．電阻A在電路中的電功率比B、C的功率大C．電源的電動(dòng)勢(shì)等于U0D．電阻B的阻值等于電源的內(nèi)阻8．如圖為“蹦極”運(yùn)動(dòng)的示意圖。彈性繩的一端固定在O點(diǎn)，另一端和人相連。人從O點(diǎn)自由下落，至A點(diǎn)時(shí)彈性繩恰好伸直，繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)到達(dá)最低點(diǎn)B。不計(jì)空氣阻力的影響，將人視為質(zhì)點(diǎn)。則人從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是A．繩的拉力逐漸增大，人的速度逐漸減小B．人先處于超重狀態(tài)，后處于失重狀態(tài)C．人動(dòng)能的減少量等于繩彈性勢(shì)能的增加量D．繩對(duì)人一直做負(fù)功，人的機(jī)械能逐漸減小9．2023年9月，“天宮課堂”第四課在中國(guó)空間站正式開(kāi)講，神舟十六號(hào)航天員在夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)進(jìn)行授課。航天員用0.3kg的大球與靜止的0.1kg的小球發(fā)生正碰，某同學(xué)觀看實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)：碰撞后，大球向前移動(dòng)1格長(zhǎng)度時(shí)，小球向前移動(dòng)3格的長(zhǎng)度，忽略實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)空氣阻力的影響。下列說(shuō)法正確的是A．碰撞后大球的動(dòng)量大于小球的動(dòng)量B．碰撞后大球的動(dòng)能等于小球的動(dòng)能C．大球碰撞前后的速度比為21D．大球碰撞前后的動(dòng)能比為2110．把一段導(dǎo)體棒用細(xì)導(dǎo)線水平懸掛在蹄形磁體的兩極間，導(dǎo)體棒通以如圖所示的恒定電流后開(kāi)始向右側(cè)擺動(dòng)，經(jīng)過(guò)時(shí)間t到達(dá)最高點(diǎn)，此時(shí)懸線偏離豎直方向的最大擺角為θ。若導(dǎo)體棒的質(zhì)量為m，單根懸第2頁(yè)/共頁(yè)線的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，重力加速度為g，忽略這個(gè)過(guò)程中阻力的影響。下列說(shuō)法正確的是A．圖中的蹄形磁體，上方的磁極為N極B．?dāng)[動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，安培力等于mgtanθC．導(dǎo)體棒從最低點(diǎn)擺動(dòng)到最高點(diǎn)的過(guò)程中，受到的安培力的沖量大小等于mgtD．導(dǎo)體棒從最低點(diǎn)擺動(dòng)到最高點(diǎn)的過(guò)程中，受到的安培力做功等于mgL(1-cosθ）二、多項(xiàng)選擇題（本題共4小題，每小題312．把直流電源、電阻、電容器、數(shù)字電流表、數(shù)字電壓表以及單刀雙擲開(kāi)關(guān)S組裝成如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路。先將開(kāi)關(guān)S接1，待電流表、電壓表示數(shù)穩(wěn)定后，再接。則下列說(shuō)法正確的是A．開(kāi)關(guān)S接1后，電容器的上極板帶負(fù)電B．開(kāi)關(guān)S接1后，電流表示數(shù)增大后趨于穩(wěn)定C．開(kāi)關(guān)S接2后，通過(guò)電阻的電流從M流向ND．開(kāi)關(guān)S接2后，電壓表示數(shù)逐漸減小至零1211Hα42He度從兩極板中央沿平行板面的方向射入電場(chǎng)，它們均能離開(kāi)電場(chǎng)。忽略重力及粒子間的相互作用力。下列說(shuō)法正確的是A．它們受到的電場(chǎng)力相同B．它們?cè)陔妶?chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相同C．它們將從同一位置離開(kāi)電場(chǎng)D．它們離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)速度方向不同13．用輕質(zhì)絕緣細(xì)線懸掛帶正電的小球，如圖1所示。將裝置分別放入圖2所示的勻強(qiáng)電場(chǎng)，圖3所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。將小球從偏離豎直方向左側(cè)的一個(gè)小角度θ處由靜止釋放，三種情況下，小球均在豎直平面內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，周期分別為TT、T，小球第一次到達(dá)軌跡最低點(diǎn)時(shí)的速度大小分別為v、v、12312v3，不計(jì)空氣阻力。下列說(shuō)法正確的是A.小球第一次到達(dá)軌跡最低點(diǎn)時(shí)的速度關(guān)系v=v<v213B．三種情況小球第一次到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)對(duì)繩的拉力相同第3頁(yè)/共頁(yè)C．三種情況下小球運(yùn)動(dòng)的周期關(guān)系T=T>T213D．三種情況下小球到達(dá)右側(cè)最高點(diǎn)的高度各不相同142023年5月，據(jù)中科院力學(xué)所的消息，我國(guó)JF-22超高速風(fēng)洞研制成功。作為研制新一代飛行器的搖籃，JF-22超高速風(fēng)洞可以復(fù)現(xiàn)幾十千米高空、速度最高達(dá)約三十倍聲速的飛行條件。若將一小球從風(fēng)洞中地面上的A點(diǎn)豎直向上彈出，小球受到大小恒定的水平風(fēng)力作用，到達(dá)最高點(diǎn)B時(shí)的動(dòng)能與A點(diǎn)的動(dòng)能之比為9:16。小球最后落回到地面上的C點(diǎn)。不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g，下列說(shuō)法正確的是5A．小球運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a=g4B．小球從A到B的過(guò)程中動(dòng)能持續(xù)減小C．小球從A到B與從B到C的過(guò)程中機(jī)械能變化量之比為:1D．小球在空中的最小動(dòng)能與A點(diǎn)的動(dòng)能之比為:第二部分15．（6分）在“測(cè)量金屬絲的電阻率”實(shí)驗(yàn)中，金屬絲的電阻Rx約為5Ω。）用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲直徑，如圖1所示，測(cè)量值d=。（2）為測(cè)量金屬絲的電阻，實(shí)驗(yàn)中提供的器材有開(kāi)關(guān)、若干導(dǎo)線及下列器材：45403530A．電源（電動(dòng)勢(shì)為3V）0B．電壓表（量程0～，內(nèi)阻約3）C．電流表（量程0～0.6A，內(nèi)阻約0.125）D．電流表（量程0～，內(nèi)阻約0.025）圖1E．滑動(dòng)變阻器（最大阻值約為5）為使金屬絲的電壓能從零開(kāi)始增大，并使測(cè)量結(jié)果盡量準(zhǔn)確，上面器材中電流表應(yīng)選用________。（3）測(cè)得金屬絲的直徑為d、長(zhǎng)度為L(zhǎng)、阻值為Rx，則電阻率ρ=_____________。1612分）某同學(xué)用圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究小車沿斜面向下運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。安裝好器材后，接通電源，釋放小車，打出一條紙帶。舍去開(kāi)始密集的點(diǎn)跡，從便于測(cè)量的點(diǎn)開(kāi)始，每隔四個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，如圖2中01、……7點(diǎn)所示。第4頁(yè)/共頁(yè)（1）實(shí)驗(yàn)中，除打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、小車、長(zhǎng)木板、鐵架臺(tái)、導(dǎo)線及開(kāi)關(guān)外，在下面的器材中，還必須使用的有。A．電壓合適的50Hz交流電源C．刻度尺D．秒表．電壓可調(diào)的直流電源E．天平（2）某同學(xué)計(jì)算出打下、2、345這五個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車的速度，并在圖3上畫出坐標(biāo)點(diǎn)。請(qǐng)幫助他計(jì)算打下計(jì)數(shù)點(diǎn)6時(shí)小車的速度v=m/s，并在圖3中標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)6對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，作出v-tm/s2（結(jié)果保留2（3）根據(jù)圖3，測(cè)得小車的加速度a=（4）某同學(xué)把這條紙帶每隔T=0.1s剪斷，得到若干短紙條，測(cè)得長(zhǎng)度依次為L(zhǎng)、L……L（單位:m127再把這些紙條并排貼在一張紙上。如圖4所示，使這些紙條的下端對(duì)齊，作為時(shí)間軸，并以紙帶的寬度代表T的時(shí)間間隔。這些短紙條上端的中心點(diǎn)近似在一條直線上，該同學(xué)把它們連接起來(lái)作出圖線①。若將圖線①轉(zhuǎn)化為小車的v-t圖像。則圖4表示)。。(用題中的字母．．該同學(xué)發(fā)現(xiàn)每段短紙條上的第2個(gè)點(diǎn)，也近似在同一條直線上，如圖線②所示。若測(cè)得圖線②的斜率為k，則小車加速度a與斜率k的關(guān)系式17．（9分）。如圖所示為豎直放置的四分之一圓弧軌道，O點(diǎn)是其圓心，半徑R=1.5m。軌道底端距水平地面的高度h=1.25m。從軌道頂端A由靜止釋放一個(gè)質(zhì)量m=0.1kg底端B時(shí)，沿水平方向飛出，落地點(diǎn)C與B點(diǎn)之間的水平距離x=2.5m。忽略空氣阻力，重力加速度第5頁(yè)/共頁(yè)g=10m/s2（1）小球從B點(diǎn)飛出時(shí)的速度大小v；（2）小球落地前瞬間的速度大小vC及方向；（3）小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中，摩擦力對(duì)小球做的功Wf。189分）如圖所示，光滑水平面上有一個(gè)由均勻電阻絲做成的正方形線框。線框的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，質(zhì)量為m，總電阻為R。線框以垂直磁場(chǎng)邊界的初速度v進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域。線框能完全進(jìn)入磁場(chǎng)，且線框ab、cd兩邊始終與磁場(chǎng)邊界平行。求：（1）cd邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線框中感應(yīng)電流I的大小及c、d兩點(diǎn)的電勢(shì)差U；（2）若ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度為v′，則線框在進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中最大的加速度a及產(chǎn)生的焦耳熱Q；（3）線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中，通過(guò)線框?qū)Ь€橫截面的電荷量q。1910分）月球是與地球關(guān)系密切的天體，研究月球及其運(yùn)動(dòng)有助于了解它對(duì)地球的影響。（1）已知地球質(zhì)量為M，引力常量為G。假設(shè)月球繞地球做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，求月球的速度大小v。（2）月球繞地球的軌跡實(shí)際為一個(gè)橢圓，如圖所示。地球位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。橢圓的四個(gè)頂點(diǎn)分別為A、B、C、D。月球在近地點(diǎn)A時(shí)速度為v，加速度為a，在遠(yuǎn)地點(diǎn)B時(shí)速度為v，加速度112為a。月球從C經(jīng)A到D的時(shí)間為tD經(jīng)B到C的時(shí)間為t。試判斷三組物理量的大小關(guān)系：212v1__________________v2，第6頁(yè)/共頁(yè)a12，12。(選填“>”“=”或“<”)（3）a.如圖2所示，地月距離為L(zhǎng)。以地心作為坐標(biāo)原點(diǎn)，沿地月連線建立x軸，在x軸上有一個(gè)探測(cè)器。由于地球和月球?qū)μ綔y(cè)器的引力做功與路徑無(wú)關(guān)，探測(cè)器具有與其位置相關(guān)的引力勢(shì)能。僅考慮地球和月球?qū)μ綔y(cè)器的作用，可得探測(cè)器引力勢(shì)能Ep隨位置變化關(guān)系如圖3所示。探測(cè)器在x=kL處引力勢(shì)能最大，已知k，求地球與月球的質(zhì)量之比。b.類比引力作用。真空中有兩個(gè)點(diǎn)電荷固定在x軸上，+Q位于坐標(biāo)原點(diǎn)，+4Q位于x=L處，如圖4所示。一質(zhì)量為m，電荷量為-q的點(diǎn)電荷以一足夠大的初速度從x=0.1L處沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)。在圖5中畫出該點(diǎn)電荷從0.1L運(yùn)動(dòng)到0.9L的過(guò)程中，它的動(dòng)能Ek隨位置x變化的圖像，并在x軸上標(biāo)出你能確定的關(guān)鍵點(diǎn)的坐標(biāo)。2012分）我國(guó)正在北京建設(shè)高能同步輻射光源（HEPSHEPS系統(tǒng)中質(zhì)量為m、電荷量為e的電子按照預(yù)定軌道運(yùn)動(dòng)。其中“四極鐵”能夠控制電子束在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中匯聚或發(fā)散。它所提供的磁場(chǎng)的磁感線如圖1所示。一束電子沿垂直紙面向里的方向進(jìn)入“四極鐵”的空腔，僅考慮洛倫茲力的作用。（1）圖1中標(biāo)記的a、c和b、d兩對(duì)電子，哪一對(duì)電子進(jìn)入磁場(chǎng)后會(huì)彼此靠近。第7頁(yè)/共頁(yè)（2）以圖1中磁場(chǎng)中心為坐標(biāo)原點(diǎn)O建立坐標(biāo)系，垂直紙面向里為x軸正方向，沿紙面向上為y軸正方向，在Oxy平面內(nèi)的磁場(chǎng)如圖2所示，該磁場(chǎng)區(qū)域的寬度為d。在y≤y0范圍內(nèi)，有一束電子沿x軸正方向射入磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=byb為已知的正常數(shù)，以磁場(chǎng)方向垂直于Oxy平面向里v，在穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中，每個(gè)電子的y坐標(biāo)變化很小，認(rèn)為每個(gè)電子途經(jīng)的區(qū)域?yàn)閯驈?qiáng)磁場(chǎng)。a.y=yrθ。000b.研究發(fā)現(xiàn)，所有電子通過(guò)磁場(chǎng)后，都將經(jīng)過(guò)x軸上坐標(biāo)x=f的點(diǎn)。由于d很小，可認(rèn)為電子離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)，速度方向的反向延長(zhǎng)線通過(guò)坐標(biāo)（0y）點(diǎn)，且速度方向的偏轉(zhuǎn)角很小，認(rèn)為sinθ≈tanθf(wàn)的表達(dá)式，并根據(jù)表達(dá)式說(shuō)明不同位置射入的電子必將經(jīng)過(guò)這一點(diǎn)。fc.在處再放置一個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域?qū)挾葹閐的“四極鐵”，使b問(wèn)中的電子束通過(guò)后速度方向變成沿x=2x軸正方向，該“四極鐵”的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=b′y。求b′∶b。第8頁(yè)/共頁(yè)參考答案一、單項(xiàng)選擇題（每小題3分）1．B2．C3．A4．D5．A6C7．B8．D9．C10D二、多項(xiàng)選擇題（每小題全部選對(duì)的得3分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)的得011．CD12．BD13AC14．三、實(shí)驗(yàn)題（共18分）156分）d2Rx4L（1）0.367-0.369（2分）（2）C甲（每空1（3）（2分）16.（12分）（1）AC2分）（20.572描點(diǎn)連線（2分）（）0.41-0.44（2分）7（4）（2分）a=2.5k（2分）T四、計(jì)算論述題（共40分）179分）（1）小球由B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過(guò)程中12豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)有=2得t=0.5s（1分）（2hgt水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)有x=vt得B=5m/s（2）小球落地前瞬間，豎直方向的速度vy=gt=5m/s水平方向的速度v=v=5m/sxB落地前瞬間速度v=v2+v2=52m/s（2分）（1分）Cxy速度方向與水平方向夾角45°斜向右下方（3）小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中1根據(jù)動(dòng)能定理有+=mvB2得f=-0.25J（3分）mgRWf2189分）（1）cd邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=BLvBLv根據(jù)閉合電路歐姆定律，線框感應(yīng)電流的大小I=（2分）（1分）R34cd兩點(diǎn)的電勢(shì)差U=BLv（2）線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)的時(shí)的加速度最大B22v此時(shí)線框受到的安培力F=BIL=R第9頁(yè)/共頁(yè)FmB2Lv2根據(jù)牛頓第二定律有a==mR121根據(jù)能量守恒定律有Q=?mv2（3分）mv22tBL2（3）根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，此過(guò)程線框的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=N=tER2Rt根據(jù)閉合電路歐姆定律，線框的平均電流I==2通過(guò)線框?qū)Ь€橫截面的電荷量q=It=（3分）R19.10分）（1）設(shè)月球的質(zhì)量為m，月球繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)Mmv2Mr地球?qū)υ虑虻娜f(wàn)