北京市石景山区2023-2024学年高三上学期期末考试物理试题（解析版）

PAGEPAGE1石景山区2023-2024学年第一学期高三期末试卷物理本试卷共8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，将答题卡交回。第一部分本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。1.如图所示，一个带正电的球体放在绝缘支架上，把系在绝缘丝线上的带电小球先后挂在横杆上的和处，当小球静止时，丝线与竖直方向的夹角分别为和（图中未标出）。则（）A.小球带负电， B.小球带负电，C.小球带正电， D.小球带正电，〖答案〗C〖解析〗由图可知，小球与相互排斥，故、带同种电荷，由于带正电，可知小球带正电，以小球为对象，根据受力平衡可得又由于带电小球在悬挂在点时，离距离小，受到的库仑力大，则丝线与竖直方向的夹角大，故有，故C正确，ABD错误。故选C。2.“神舟15号”载人飞船安全着陆需经过分离、制动、再入和减速四个阶段。如图，在减速阶段，巨型的大伞为返回舱提供足够的减速阻力，设返回舱做直线运动，则在减速阶段（）A.伞绳对返回舱的拉力大于返回舱对伞绳的拉力B.伞绳对返回舱的拉力小于返回舱对伞绳的拉力C.合外力对返回舱做的功等于返回舱机械能的变化D.除重力外其他力的合力对返回舱做的功等于返回舱机械能的变化〖答案〗D〖解析〗AB．根据牛顿第三定律，伞绳对返回舱的拉力等于返回舱对伞绳的拉力，故AB错误；CD．根据功能关系，除重力外其他力的合力对返回舱做的功等于返回舱机械能的变化，合外力对返回舱做的功等于返回舱动能的变化，故C错误，D正确。故选D。3.如图所示，倾角为θ的斜面固定在水平地面上，一小球从斜面顶端向右水平抛出，初速度为v，重力加速度为g，不计空气阻力。下列说法正确的是（）A.小球落到斜面上时，速度方向与水平方向的夹角为2θB.小球做平抛运动的时间为C.小球落到斜面上时，速度大小为 D.小球做平抛运动的水平位移大小为〖答案〗B〖解析〗B．小球做平抛运动，水平方向有竖直方向有小球落到斜面上有可得小球做平抛运动的时间为故B正确；A．小球落到斜面上时速度的偏转角为，则可得故A错误；C．小球落到斜面上时，速度大小为故C错误；D．小球做平抛运动的水平位移大小为故D错误。故选B。4.我国首次火星探测任务被命名为“天问一号”。已知火星质量约为地球质量的10%，半径约为地球半径的50%，下列说法正确的是（）A.火星探测器的发射速度应大于地球的第二宇宙速度B.火星探测器的发射速度应介于地球的第一和第二宇宙速度之间C.火星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度D.火星表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度〖答案〗A〖解析〗A．当发射速度大于第二宇宙速度时，探测器将脱离地球的引力在太阳系的范围内运动，火星在太阳系内，所以火星探测器的发射速度应大于第二宇宙速度，故A正确；B．第二宇宙速度是探测器脱离地球的引力到太阳系中的临界条件，当发射速度介于地球的第一和第二宇宙速度之间时，探测器将围绕地球运动，故B错误；C．万有引力提供向心力，则有解得第一宇宙速度为所以火星的第一宇宙速度为所以火星的第一宇宙速度小于地球的第一宇宙速度，故C错误；D．万有引力近似等于重力，则有解得星表面的重力加速度所以火星表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度，故D错误。故选A。5.如图所示，轻细线与竖直方向夹角为θ，长为L，下端悬挂质量为m的小球，小球在水平面内做匀速圆周运动，忽略小球运动中受到的阻力。将小球视为质点，重力加速度为g。则（）A.轻细线对小球的拉力F=mgcosθB.小球匀速圆周运动的周期C.小球匀速圆周运动的线速度大小D.在半个周期内，合外力对小球的冲量大小〖答案〗C〖解析〗A．根据平衡条件，轻细线对小球的拉力为故A错误；B．小球受到重力与绳子拉力，其合力提供向心力，则小球匀速圆周运动周期故B错误；C．根据解得小球匀速圆周运动的线速度大小为故C正确；D．根据动量定理，在半个周期内，合外力对小球的冲量大小为故D错误。故选C。6.如图所示，为营造节日气氛，同学们用轻质细线在墙角悬挂彩灯。已知两彩灯质量均为m，OA段细线与竖直方向夹角为37°（sin37°=0.6，cos37°=0.8），BC段细线保持水平，重力加速度为g。关于三段细线拉力FOA、FAB、FBC，下列表达式正确的是（）A.FOA=mg、FAB=mg、FBC=mgB.FOA=mg、FAB=mg、FBC=mgC.FOA=mg、FAB=mg、FBC=mgD.FOA=4mg、FAB=mg、FBC=mg〖答案〗A〖解析〗将两彩灯看成整体，受力分析，根据平衡条件可得对结点B受力分析，根据共点力平衡可得故选A。7.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，其位移y随时间t变化的关系式为，则t=时的波形图为（）A. B. C. D.〖答案〗C〖解析〗时，波源的位移为故选C。8.如图所示，电路中电源内阻不可忽略。开关S闭合后，在滑动变阻器R0的滑片向下滑动的过程中，下列说法正确的是（）A.电压表与电流表的示数都减小B.电压表的示数减小，电流表的示数增大C.电阻R2消耗的电功率增大D.电源内阻消耗的功率减小〖答案〗A〖解析〗AB．开关S闭合后，在滑动变阻器R0的滑片向下滑动的过程中，滑动变阻器R0接入电路的阻值减小，电路总电阻减小，总电流增大，电源内阻和两端的电压增大，电压表的示数减小，滑动变阻器R0两端的电压减小，通过电阻R2的电流减小，电流表的示数减小，故A正确，B错误；C．滑动变阻器R0两端的电压减小，则通过电阻R2的电流减小，电阻R2消耗的电功率减小，故C错误；D．电路总电阻减小，总电流增大，电源内阻消耗的功率增大，故D错误。故选A。9.如图所示，甲、乙是规格相同的灯泡，接线柱a、b接电压为U的直流电源时，无论电源的正极与哪一个接线柱相连，甲灯均能正常发光，乙灯完全不亮．当a、b接电压有效值为U的交流电源时，甲灯发出微弱的光，乙灯能正常发光，则下列判断正确的是()A.x是电容器，y是电感线圈B.x是电感线圈，y是电容器C.x是二极管，y是电容器D.x是电感线圈，y是二极管〖答案〗B〖解析〗两端加直流电压时，甲灯正常发光，乙灯完全不亮，说明乙支路为开路，即与乙灯串联的元件Y可能是电容器，当A、B两端加上有效值和直流电压相等的交流电压时，甲灯发出微弱的光，乙灯能正常发光，因为电感线圈是通直流阻交流，所以与甲灯串联的元件X是电感线圈，因为电容器是隔直流通交流，所以与乙灯串联的元件Y是电容器，故B正确，ACD错误；故选B．10.如图所示，两个固定的等量正点电荷，其连线中点为O，a、b、c、d四个点位于以O为圆心的同一个圆周上，bd⊥ac。下列说法正确的是（）A.a、c两点的场强大小和方向均相同B.若一电子从b点由静止释放，以后将在b、d之间沿直线往复运动C.从O点开始，沿Ob向上各处场强大小越来越小D.从O点开始，沿Ob向上各处电势越来越高〖答案〗B〖解析〗A．根据对称性可知，a、c两点的场强大小相同，方向相反，故A错误；B．若一电子从b点由静止释放，电子在Ob间受到向下的电场力，在Oc间受到向上的电场力，将在b、d之间沿直线往复运动，故B正确；C．O点处电场强度为零，无穷远处电场强度为零，则从O点开始，沿Ob向上各处场强大小先增大后减小，故C错误；D．根据等量同种正电荷连线中垂线上的电场分布可知，Ob方向，电场线沿Ob方向，则从O点开始，沿Ob向上各处电势越来越低，故D错误。故选B。11.某同学用传感器做“观察电容器的充放电”实验，采用的实验电路如图所示。将开关先与“1”端闭合，对电容器进行充电，充电完毕后再将开关与“2”端闭合，电容器放电。在下列通过传感器的电流i随时间t变化的四个图像中，正确的是（）A. B. C. D.〖答案〗A〖解析〗充电过程中，电容器两极板间的电压逐渐增大，电源电动势和电容器两极板间的电势差逐渐减小，充电电流逐渐变小，经过电流传感器的充电电流为从上到下，放电过程中，电容器两极板间的电压逐渐减小，放电电流逐渐减小，且减小得越来越慢，电容器上极板带正电，经过电流传感器的放电电流为从下到上，故图A符合要求。故选A。12.如图所示，有一理想变压器，原、副线圈的匝数比为n，原线圈接正弦交流电压U，输出端接有一个交流电流表和一个电动机，电动机线圈电阻为R。当输入端接通电源后，电流表读数为I，电动机带动一重物匀速上升，下列判断正确的是（）A.原线圈中的电流为nIB.变压器的输入功率为C.电动机输出的总功率为I2RD.电动机两端电压为IR〖答案〗B〖解析〗A．原线圈中的电流为选项A错误；B．变压器的输入功率为选项B正确；C．电动机输出的总功率为选项C错误；D．电动机不是纯电阻，则两端电压不等于IR，选项D错误。故选B。13.如图所示的平面内，在通有图示方向电流I的长直导线右侧，固定一矩形金属线框abcd，ad边与导线平行。调节电流I使得空间各点的磁感应强度随时间均匀减小，则下列判断正确的是（）A.线框中产生的感应电流方向为a→d→c→b→aB.线框中产生的感应电流逐渐减小C.线框ad边所受的安培力大小恒定D.线框整体受到的安培力方向水平向左〖答案〗D〖解析〗A．根据右手定则可知，长直导线右侧磁场垂直纸面向里，根据楞次定律可知，感应电流的磁场垂直纸面向里，线框中感应电流的方向为a→b→c→d→a，故A错误；B．线框内的磁通量均匀减小，根据法拉第电磁感应定律可知线框产生稳定的感应电流，故B错误；C．由于磁场的磁感应强度均匀减小，感应电流恒定，根据可知线框ad边所受的安培力大小减小，故C错误；D．离长直导线越远，磁场的磁感应强度越小，则线框ad边所受向左的安培力大于bc边所受向右的安培力，ab边与cd边所受安培力平衡，线框整体受到的安培力方向水平向左，故D正确。故选D。14.如图所示，用绝缘支架将带电荷量为+Q的小球a固定在O点，一粗糙绝缘直杆与水平方向的夹角θ=30°，直杆与小球a位于同一竖直面内，杆上有A、B、C三点，C与O两点位于同一水平线上，B为AC的中点，OA=OC=L。小球b质量为m，带电荷量为-q，套在直杆上，从A点由静止开始下滑，第一次经过B点时速度是v，运动到C点时速度为0。在+Q产生的电场中取C点的电势为0，重力加速度为g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是（）A.小球b经过B点时加速度为0B.小球b从A点到C点过程中产生的内能为C.小球b的电势能最小值为D.小球b到C点后又从C点返回到A点〖答案〗C〖解析〗B．根据几何关系有小球b从A点到C点过程中，根据动能定理有解得小球b从A点到C点过程中产生的内能为故B错误；A．小球b从A点到B点过程中，库仑力逐渐增大，摩擦力逐渐增大，小球b从B点到C点过程中，库仑力逐渐减小，摩擦力逐渐减小，由于可得即小球b重力沿直杆向下的分力等于小球b从A点到C点过程中受到的平均摩擦力，B点处小球b受到的摩擦力最大，则小球b重力沿直杆向下的分力小于B点处小球b受到的摩擦力，小球b经过B点时加速度不为0，故A错误；C．B点离小球a最近,B点的电势最高，小球b的电势能最小，根据对称性有小球b从B点到C点过程中，根据动能定理其中小球b的电势能最小值为故C正确；D．从C点返回到A点需克服摩擦力、重力做功，C点速度为零，A、C两点电势相等，故小球b到C点后不能从C点返回到A点，故D错误。故选C。第二部分本部分共6题，共58分15.（1）用单摆测重力加速度实验中，单摆摆线长为l，摆球直径为d，用秒表测得n个周期的总时间为t，圆周率为π，则实验中重力加速度的表达式g=___________（2）某同学采用图1所示的电路图测量一节干电池的电动势和内阻。①实验时，闭合开关S前，滑动变阻器的滑片P应处在___________(填“M”或“N”)端。②按照图1连接实物图，如图2所示。闭合开关前检查电路时，发现有一根导线接错，该导线为___________(填“a”“b”或“c”)。该错误连接会带来的问题是___________________（3）如图3所示，用伏安法测量待测电阻Rx的阻值，M、N间电压为U0保持不变。选用三种不同规格的滑动变阻器，最大阻值分别是R1=5Ω，R2=20Ω，R3=200Ω，从左向右移动滑片P，研究待测电阻Rx两端的电压U与滑片的滑动距离L（滑片从左向右滑动的最大距离为L0）的关系，获得如图4所示的数据结果。请你结合数据结果判断：在使用图3所示电路测量待测电阻Rx阻值的实验中，选择哪一种规格的滑动变阻器最合适，简要说明理由___________________。〖答案〗（1）（2）Mc见〖解析〗（3）滑动变阻器R1最合适，见〖解析〗〖解析〗（1）[1]单摆的周期为单摆的摆长为根据单摆周期公式解得实验中重力加速度的表达式为（2）[2]实验时，闭合开关S前，为防止烧坏电表，滑动变阻器的滑片P应处在M端。[3][4]c导线接错，错误连接会带来的问题是开关不是接在干路上，无法控制电压表，闭合前电压表已经有示数，应该将c线接电源正极端改接至开关右端。（3）[5]滑动变阻器R1最合适；使用R1可使待测电阻两端的电压随滑动头移动趋近线性变化，方便调节使用。16.如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律。（1）图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先让入射球ml多次从斜轨上S位置由静止释放，找到其平均落点的位置P，测量平抛射程OP。然后，把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射球ml从斜轨上S位置由静止释放，与小球m2相碰，并多次重复。接下来要完成的必要步骤是________A．用天平分别测量两个小球的质量ml、m2B．测量小球m1开始释放时的高度hC．测量抛出点距地面高度HD．分别找到m1、m2相碰后平均落点的位置M、N，测量OM、ON的长度（2）若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为_______________________(用前面测量的量表示)。（3）有同学认为若碰撞是弹性碰撞，则ON=OM+OP，请判断该同学的结论是否正确，并说明理由_______________________。〖答案〗（1）AD（2）（3）结论正确，见〖解析〗〖解析〗（1）[1]若两球相碰前后的动量守恒，则碰撞后两小球做平抛运动，两小球下落高度相同，则两小球在空中运动的时间相同，则可得故还需完成的必要步骤是：用天平分别测量两个小球的质量ml、m2，分别找到m1、m2相碰后平均落点的位置M、N，测量OM、ON的长度。故选AD。（2）[2]由（1）可知，若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为（3）[3]若碰撞是弹性碰撞，根据动量守恒以及机械能守恒可得可得即联立解得，可得故结论正确。17.如图所示，把一个质量m=0.1kg的小钢球用细线悬挂起来，就构成一个摆。悬点O距地面的高度h=1.45m，摆长L=1m。将摆球拉至摆线与竖直方向成37°角的位置，由静止释放，忽略空气阻力，取重力加速度g=10m/s2,cos37°=0.8。（1）求小球运动到最低点时细线对小球拉力的大小F；（2）若小球运动到最低点时细线断了，小球沿水平方向抛出，求它做平抛运动水平位移的大小x；（3）求小球落地时重力的瞬时功率P。〖答案〗（1）；（2）；（3）〖解析〗（1）小球运动到最低点时，由机械能守恒定律解得小球运动到最低点时，由牛顿第二定律解得小球运动到最低点时细线对小球拉力的大小（2）小球做平抛运动，竖直方向有解得水平方向有（3）小球落地时的速度为重力的瞬时功率18.如图所示，水平放置的两块带电金属极板a、b平行正对，极板长度和极板间距都为L，板间存在方向竖直向下、场强大小为E的匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场。一质量为m、带电荷量为+q的粒子，以水平速度v0从两极板的左端正中央射入极板间，恰好做匀速直线运动。不计粒子的重力及空气阻力。（1）求匀强磁场磁感应强度B的大小；（2）若撤去磁场，粒子能从极板间射出，求粒子刚穿出电场时的动能Ek；（3）若撤去电场，调整磁感应强度B的大小使粒子刚好能从极板a的右端射出，求粒子穿过磁场过程中运动方向的偏转角度θ。〖答案〗（1）；（2）；（3）〖解析〗（1）粒子恰好做匀速直线运动，受力平衡，则解得（2）粒子做类平抛运动，水平方向有竖直方向有由牛顿第二定律解得由动能定理解得（3）粒子刚好从极板间射出，如图所示，由几何关系解得粒子偏转角等于圆心角θ，有解得19.如图a所示，在足够长的倾角的光滑斜面上，宽度D=0.4m的区域内有垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度大小B=0.5T，单匝矩形线框cdef质量m=0.1kg，总电阻R=0.25Ω。从t=0时刻开始，线框受到沿斜面向上的恒力F，从静止开始沿斜面向上做直线运动，线框速度v随时间t变化的部分图像如图b所示。已知线框cd边的长度与磁场宽度D相等，重力加速度g=10m/s2。（1）求恒力F的大小；（2）求线框cf边的长度L；（3）求整个过程中线框产生焦耳热Q；（4）请在图b中画出0.6s后线框速度随时间变化的图像。〖答案〗（1）；（2）=0.5m；（3）；（4）〖解析〗（1）由图像可知，0-0.4s线框运动的加速度由牛顿第二定律