北京市北方交大附中2023年物理高三上期末经典试题含解析

北京市北方交大附中2023年物理高三上期末经典试题注意事项：1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。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、某静电场的电场线与x轴平行，x轴上各点的电势情况如图所示，若将一带电粒子从坐标原点O由静止释放，该粒子仅在电场力的作用下，沿着x轴正方向运动，已知电场中M、N两点的x坐标分别为5mm、15mm，则下列说法正确的是（）A．在x轴上M、N两点间的电场方向先沿x轴正方向后沿x轴负方向B．该带电粒子一定带负电荷C．在x=10mm的位置，电场强度大小为1000V/mD．该粒子沿x轴从M点运动到N点的过程中，电势能一直增大2、如图所示，两个内壁光滑的圆形管道竖直固定，左侧管道的半径大于右侧管道半径。两个相同小球A、B分别位于左、右管道上的最高点，两球的半径都略小于管道横截面的半径。由于微小的扰动，两个小球由静止开始自由滑下，当它们通过各自管道最低点时，下列说法正确的是（）A．A球的速率等于B球的速率B．A球的动能等于B球的动能C．A球的角速度大于B球的角速度D．A球、B球对轨道的压力大小相等3、如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，电阻55Ω，电流表、电压表均为理想电表。原线圈A、B端接入如图乙所示的正弦交流电压，下列说法正确的是A．电流表的示数为4.0AB．电压表的示数为155.6VC．副线圈中交流电的频率为50HzD．穿过原、副线圈磁通量的变化率之比为2∶14、在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用。下列说法正确的是（）A．查德威克用α粒子轰击铍原子核，发现了质子B．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，揭示了原子核有复杂的结构C．汤姆孙通过对阴极射线的研究，发现阴极射线是原子核中的中子变为质子时产生的射线D．居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋（Po）和镭（Ra）两种新元素5、如图，一两端封闭的玻璃管在竖直平面内倾斜放置，与水平面间的夹角为θ，一段水银柱将管内一定质量气体分割成两部分。在下列各种情况中，能使管中水银柱相对玻璃管向a端移动的情况是（）A．降低环境温度 B．在竖直平面内以b点为轴逆时针缓慢转动玻璃管C．保持θ角不变，使玻璃管减速上升 D．使玻璃管垂直纸面向外做加速运动6、在探究光电效应现象时，某小组的同学分别用频率为v、2v的单色光照射某金属，逸出的光电子最大速度之比为1：2，普朗克常量用h表示，则A．光电子的最大初动能之比为1：2B．该金属的逸出功为当C．该金属的截止频率为D．用频率为的单色光照射该金属时能发生光电效应二、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、如图甲所示，竖直放置的U形导轨上端接一定值电阻R，U形导轨之间的距离为2L，导轨内部存在边长均为L的正方形磁场区域P、Q，磁场方向均垂直导轨平面(纸面)向外。已知区域P中的磁场按图乙所示的规律变化(图中的坐标值均为已知量)，磁场区域Q的磁感应强度大小为B0。将长度为2L的金属棒MN垂直导轨并穿越区域Q放置，金属棒恰好处于静止状态。已知金属棒的质量为m、电阻为r，且金属棒与导轨始终接触良好，导轨的电阻可忽略，重力加速度为g。则下列说法正确的是（）A．通过定值电阻的电流大小为B．0~t1时间内通过定值电阻的电荷量为C．定值电阻的阻值为D．整个电路的电功率为8、如图所示，光滑、平行的金属轨道分水平段(左端接有阻值为R的定值电阻)和半圆弧段两部分，两段轨道相切于N和N′点，圆弧的半径为r，两金属轨道间的宽度为d，整个轨道处于磁感应强度为B，方向竖直向上的匀强磁场中．质量为m、长为d、电阻为R的金属细杆置于框架上的MM′处，MN=r.在t=0时刻，给金属细杆一个垂直金属细杆、水平向右的初速度v0，之后金属细杆沿轨道运动，在t=t1时刻，金属细杆以速度v通过与圆心等高的P和P′；在t=t2时刻，金属细杆恰好通过圆弧轨道的最高点，金属细杆与轨道始终接触良好，轨道的电阻和空气阻力均不计，重力加速度为g.以下说法正确的是()A．t=0时刻，金属细杆两端的电压为Bdv0B．t=t1时刻，金属细杆所受的安培力为C．从t=0到t=t1时刻，通过金属细杆横截面的电量为D．从t=0到t=t2时刻，定值电阻R产生的焦耳热为9、如图所示，两根弯折的平行的金属轨道AOB和A′O′B′固定在水平地面上，与水平地面夹角都为θ，AO=OB=A′O′=O′B′=L，OO′与AO垂直，两虚线位置离顶部OO′等距离，虚线下方的导轨都处于匀强磁场中，左侧磁场磁感应强度为B1，垂直于导轨平面向上，右侧磁场B2（大小、方向未知）平行于导轨平面，两根金属导体杆a和b质量都为m，与轨道的摩擦系数都为μ，将它们同时从顶部无初速释放，能同步到达水平地面且刚到达水平地面速度均为v，除金属杆外，其余电阻不计，重力加速度为g，则下列判断正确的是（）A．匀强磁场B2的方向一定是平行导轨向上 B．两个匀强磁场大小关系为：B1=μB2C．整个过程摩擦产生的热量为Q1=2μmgLcosθ D．整个过程产生的焦耳热Q2=mgLsinθ﹣μmgLcosθ﹣mv210、如图所示，在某一峡谷的两侧存在与水平面成相同角度的山坡，某人站在左侧山坡上的P点向对面的山坡上水平抛出三个质量不等的石块，分别落在A、B、C三处，不计空气阻力，A、C两处在同一水平面上，则下列说法正确的是()A．落到A、B、C三处的石块落地速度方向相同B．落到A、B两处的石块落地速度方向相同C．落到B、C两处的石块落地速度大小可能相同D．落到C处的石块在空中运动的时间最长三、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）导电玻璃是制造LCD的主要材料之一，为测量导电玻璃的电阻率，某小组同学选取了一个长度为L的圆柱体导电玻璃器件，上面标有“3V，L”的字样，主要步骤如下，完成下列问题．(1)首先用螺旋测微器测量导电玻璃的直径，示数如图甲所示，则直径d=________mm．(2)然后用欧姆表×100档粗测该导电玻璃的电阻，表盘指针位置如图乙所示，则导电玻璃的电阻约为________Ω．(3)为精确测量在额定电压时的阻值，且要求测量时电表的读数不小于其量程的，滑动变阻器便于调节，他们根据下面提供的器材，设计了一个方案，请在答题卡上对应的虚线框中画出电路图，标出所选器材对应的电学符号_____________．A．电流表（量程为60mA，内阻约为3Ω）B．电流表（量程为2mA，内阻=15Ω）C．定值电阻=747ΩD．定值电阻=1985ΩE．滑动变阻器R（0~20Ω）一只F．电压表V（量程为10V，内阻）G．蓄电池E（电动势为12V，内阻很小）H．开关S一只，导线若干(4)由以上实验可测得该导电玻璃电阻率值=______（用字母表示，可能用到的字母有长度L、直径d、电流表、的读数、，电压表读数U，电阻值、、、、）．12．（12分）一电阻标签被腐蚀，某实验小组想要通过实验来测量这个电阻的阻值，实验室准备有如下实验器材：A．电池组（电动势约，内阻可忽略）；B．电压表V（，内阻约）；C．电流表A（，内阻为）；D．滑动变阻器（最大阻值）；E.滑动变阻器（最大阻值）；F.电阻箱（）；G.多用电表；H.开关一个，导线若干。(1)粗测电阻。把多用电表的选择开关旋转到欧姆挡“”位置，短接红、黑表笔进行调零，然后测量待测电阻，多用电表的示数如图甲所示，则多用电表的读数为_______。(2)实验小组选择器材用伏安法进一步测量电阻的阻值，首先要把电流表改装成的电流表，电阻箱应调节到______。(3)请设计电路并在图乙所示的方框中画出电路图，要求易于操作，便于测量，并标出所选器材的符号______。(4)小组在实验中分别记录电流表和电压表的示数，并在坐标纸上描点如图丙所示，请正确作出关系图线_________，由图线可求得待测电阻阻值_________。（保留三位有效数字）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，两个可导热的气缸竖直放置，它们的底部都由一细管连通（忽略细管的容积）。两气缸各有一个活塞，质量分别为和，活塞与气缸无摩擦。活塞的下方为理想气体，上方为真空。当气体处于平衡状态时，两活塞位于同一高度。（已知，①在两活塞上同时各放一质量为的物块，求气体再次达到平衡后两活塞的高度差（假定环境温度始终保持为。②在达到上一问的终态后，环境温度由缓慢上升到，试问在这个过程中，气体对活塞做了多少功？气体是吸收还是放出了热量？（假定在气体状态变化过程中，两物块均不会碰到气缸顶部）。14．（16分）如图，在平面直角坐标系xOy内，第I象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第IV象限以ON为直径的半圆形区域内，存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子，自y轴正半轴上处的M点，以速度垂直于y轴射入电场。经x轴上处的P点进入磁场，最后垂直于y轴的方向射出磁场。不计粒子重力。求：电场强度大小E；粒子在磁场中运动的轨道半径r；粒子在磁场运动的时间t。15．（12分）由某种材料制成的直角三角形棱镜，折射率n1=2，AC边长为L，∠C=，∠B=，AB面水平放置。另有一半径为，圆心角的扇形玻璃砖紧贴AC边放置，圆心O在AC中点处，折射率n2=，如图所示。有一束宽为d的平行光垂直AB面射入棱镜，并能全部从AC面垂直射出。求：(Ⅰ)从AB面入射的平行光束宽度d的最大值；(Ⅱ)光从OC面垂直射入扇形玻璃砖后，从圆弧面直接射出的区域所对应的圆心角。

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、C【解析】

A．由φ-x图像知从M点到N点电势降低，根据沿着电场线方向电势降低可知在x轴上M、N两点间的电场方向沿x轴正方向，A项错误；B．粒子受力方向和电场方向相同，故粒子带正电荷，B项错误；C．在φ-x图像中，图线斜率表示电场强度的大小，电场强度大小为1000V/mC项正确；D．粒子沿x轴从M点运动到N点的过程中，电场力一直做正功，电势能一直减小，D项错误。故选C。2、D【解析】

AB．对于任意一球，根据机械能守恒得解得由于左侧管道的半径大于右侧管道半径，所以A球的速率大于B球的速率，A球的动能大于B球的动能，故A、B错误；C．根据可得则有即A球的角速度小于B球的角速度，故C错误；D．在最低点，根据牛顿第二定律可得解得根据牛顿第三定律可得A球、B球对轨道的压力大小相等，故D正确；故选D。3、C【解析】

AB．理想变压器的原线圈接入正弦交流电，由u-t图像读其最大值为，可知有效值为根据理想变压器的电压比等于匝数比，可得副线圈两端的电压：由欧姆定律可知流过电阻的电流：所以，电流表的示数为2A，B电压表的示数为110V，故AB均错误；C．因交流电的周期为0.02s，频率为50Hz，变压器不改变交流电的频率，则副线圈的交流电的频率也为50Hz，故C正确；D．根据理想变压器可知，原副线圈每一匝的磁通量相同，变化也相同，则穿过原、副线圈磁通量的变化率相同，比值为1:1，故D错误；故选C。4、D【解析】

A．查德威克用α粒子轰击铍原子核，发现了中子。卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现了质子，故A错误；B．贝克勒尔通过对天然放射性现象的研究，证明原子核有复杂结构，故B错误；C．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，但阴极射线不是原子核中的中子变为质子时产生的β射线，故C错误；D．居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋（P0）和镭（Ra）两种新元素，故D正确。故选D。5、C【解析】

A.假定两段空气柱的体积不变，即V1，V2不变，初始温度为T，当温度降低△T时，空气柱1的压强由p1减至p′1，△p1=p1−p′1，空气柱2的压强由p2减至p′2，△p2=p2−p′2，由查理定律得：，，因为p2=p1+h>p1，所以△p1<△p2，即水银柱应向b移动。故A错误；B.在竖直平面内以b点为轴逆时针缓慢转动玻璃管，使θ角变大，若水银柱相对玻璃管不动，则增大了水银柱对下部气体的压力，水银柱向b端移动，故B错误；C.玻璃管竖直向上减速运动，加速度向下，水银柱失重，若水银柱相对玻璃管不动，水银柱对下部气体压力减小，水银柱向a端移动，故C正确；D.使玻璃管垂直纸面向外做加速运动不会影响水银柱竖直方向上的受力，水银柱的位置不变，故D错误。6、B【解析】

解：A、逸出的光电子最大速度之比为1：2，光电子最大的动能：，则两次逸出的光电子的动能的之比为1：4；故A错误；B、光子能量分别为：和根据爱因斯坦光电效应方程可知光电子的最大初动能为：，联立可得逸出功：，故B正确；C、逸出功为，那么金属的截止频率为，故C错误；D、用频率为的单色光照射，因，不满足光电效应发生条件，因此不能发生光电效应，故D错误。故选：B。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．金属棒恰好处于静止状态，有解得电流大小故A错误；B．0～t1时间内通过定值电阻的电荷量B项正确；C．根据题图乙可知，感应电动势又联立解得故C错误；D．整个电路消耗的电功率故D正确。故选BD。8、CD【解析】

A．t=0时刻，金属细杆产生的感应电动势金属细杆两端的电压故A错误；B．t=t1时刻，金属细杆的速度与磁场平行，不切割磁感线，不产生感应电流，所以此时，金属细杆不受安培力，故B错误；C．从t=0到t=t1时刻，电路中的平均电动势回路中的电流在这段时间内通过金属细杆横截面的电量解得故C正确；D．设杆通过最高点速度为，金属细杆恰好通过圆弧轨道的最高点，对杆受力分析，由牛顿第二定律可得解得从t=0到t=t2时刻，据功能关系可得，回路中的总电热定值电阻R产生的焦耳热解得故D正确故选CD。【点睛】感应电量，这个规律要能熟练推导并应用．9、ABD【解析】

A.由题意可知，两导体棒运动过程相同，说明受力情况相同，对a分析可知，a切割磁感线产生感应电动势，从而产生沿导轨平面向上的安培力，故a棒受合外力小于mgsinθ﹣μmgcosθ；对b棒分析可知，b棒的受合外力也一定小于mgsinθ﹣μmgcosθ，由于磁场平行于斜面，安培力垂直于斜面，因此只能是增大摩擦力来减小合外力，因此安培力应垂直斜面向下，由流过b棒的电流方向，根据左手定则可知，匀强磁场B2的方向一定是平行导轨向上，故A正确；B.根据A的分析可知，a棒受到的安培力与b棒受到的安培力产生摩擦力应相等，即B1IL=μB2IL；解得B1=μB2，故B正确；C.由以上分析可知，b棒受到的摩擦力大于μmgcosθ，因此整个过程摩擦产生的热量Q12μmgLcosθ，故C错误；D.因b增加的摩擦力做功与a中克服安培力所做的功相等，故b中因安培力而增加的热量与焦耳热相同，设产生焦耳热为Q2，则根据能量守恒定律可知：2mgLsinθ﹣2μmgLcosθ﹣2Q2=2mv2解得整个过程产生的焦耳热：Q2=mgLsinθ﹣μmgLcosθ﹣mv2故D正确。故选ABD。10、BC【解析】试题分析：平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，根据高度比较运动的时间，结合水平位移和时间比较初速度．知道速度方向与水平方向夹角的正切值是位移与水平方向夹角正切值的2倍．解：A、因为速度方向与水平方向的夹角的正切值是位移与水平方向夹角正切值的2倍，A、B两点的位移方向相同，与落在C点的位移方向不同，所以A、B两点的速度方向相同，与C点的速度方向不同，故A错误，B正确．C、落在B点的石块竖直分速度比C点竖直分速度大，但是B点的水平分速度比C点水平分速度小，根据平行四边形定则可知，两点的速度大小可能相同，故C正确．D、高度决定平抛运动的时间，可知落在B点的石块运动时间最长．故D错误．故选BC．点评：解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，知道速度方向与水平方向夹角的正切值是位移与水平方向夹角正切值的2倍．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、1.990500【解析】（1）螺旋测微器的固定刻度为1.5mm，可动刻度为49.0×0.01mm=0.490mm，所以最终读数为1.5mm+0.490mm=1.990mm（1.989～1.991mm均正确）

（2）表盘的读数为5，所以导电玻璃的电阻约为5×100Ω=500Ω．

（3）电源的电动势为12V，电压表的量程为10V，滑动变阻器的电阻为20Ω，由于滑动变阻器的电阻与待测电阻的电阻值差不多，若串联使用调节的范围太小，所以滑动变阻器选择分压式接法；流过待测电阻的电流约为：I==0.006A=6mA，两电压表量程均不合适；

同时由于电压表量程为10V，远大于待测电阻的额定电压3V，故常规方法不能正常测量；

所以考虑用电流表改装成电压表使用，同时电压表量程为10V，内阻RV=1kΩ，故满偏电流为10mA，符合要求，故将电压表充当电流表使用，电流表A2与R2串联充当电压表使用，改装后量程为4V，可以使用，由于改装后电表已知，故内外接法均可，故电路图如图所示；

（4）根据串并联电路的规律可知，待测电阻中的电流：I=-I2

电压：Ux=I2（R2+RA2）

由欧姆定律可知电阻：Rx=

根据电阻定律可知：R=ρ

而截面积：S=π

联立解得：ρ=点睛：本题考查电阻率的测量，本题的难点在于仪表的选择和电路接法的选择，注意题目中特别要求测量时电表的读数不小于量程的1/3，所以一定要认真分析各电表的量程再结合所学规律才能正确选择电路和接法．12、9.05.010.0（9.90～10.2均可）【解析】

(1)[1]欧姆挡读数乘以倍率得到测量值，即多用电表的读数为(2)[2]将电流表量程扩大200倍，则需并联的电阻箱阻值为(3