北京市通州区2023-2024学年高三上学期期末考试物理试卷 含解析

通州区2023—2024学年高三年级摸底考试物理试卷本试卷共8页，共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，请将答题卡交回。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.人们常把瘪的乒乓球放入热水中使其恢复为球形，把乒乓球放入热水后，球内的气体（视为理想气体）（）A.分子的平均动能增大 B.每个分子速率都增大C.单位体积的分子数增加 D.内能减小【答案】A【解析】【详解】ABD．乒乓球中的气体看作理想气体，温度升高，内能增大，分子的平均动能增大，并不是每个分子速率都增大。故A正确；BD错误；C．乒乓球中气体质量不变，温度升高，体积增大，密度减少，单位体积的分子数减少。故C错误。故选A。2.某同学自己动手为手机贴钢化膜，贴完后发现屏幕中央有不规则的环形条纹，通过查询相关资料得知，这是由于钢化膜与手机屏幕之间存在空气薄膜造成的，出现环形条纹现象是光的（）A.衍射现象 B.干涉现象 C.偏振现象 D.全反射现象【答案】B【解析】【详解】出现环形条纹是由于从空气膜的两个表面反射的光叠加产生的光的干涉现象。故选B。3.下列四幅图涉及不同物理知识，其中说法正确的是（）A.图甲中P射线粒子流带负电B.图乙中实验说明了原子核具有复杂结构C.图丙中的玻尔能级理论可以解释β衰变现象D.图丁中用中子轰击铀核使其发生裂变，方程式为【答案】A【解析】【详解】A.图甲中P射线粒子流受到向右的洛伦兹力才会向右偏转，则根据左手定则，P射线粒子流带负电，A正确；B图乙中实验说明了原子具有复杂结构，B错误；C.图丙中的玻尔能级理论讲的是原子核外电子的跃迁，而β衰变现象是原子核发射出β粒子的现象，无法解释，C错误；D.图丁中用中子轰击铀核使其发生裂变，典型方程式为D错误。故选A。4.500米口径球面射电望远镜（简称FAST）又被称为“中国天眼”，是中国科学院国家天文台的一座射电望远镜，若其工作频率范围是，那么它观测到的电磁波最长波长（）A.约0.1米 B.约4米 C.约40米 D.约1000米【答案】B【解析】【详解】频率最小的电磁波的波长最长，则最长波长为故选B。5.如图所示，带箭头的实线表示某电场的电场线，虚线表示该电场的等势面，其中A、B两点的电场强度大小分别为EA、EB，电势分别为关于这两点的电场强度大小和电势高低的关系，下列说法正确的是（）A. B. C. D.【答案】D【解析】【详解】AB．电场线的疏密反映场强的大小，因A处电场线较B点密集，可知选项AB错误；CD．沿电场线电势逐渐降低，可知选项C错误，D正确。故选D。6.某同学利用如图所示的电路研究自感现象，图中，为两个完全相同的灯泡，L为自感系数较大的电感线圈（其电阻小于灯泡电阻），闭合开关S后，灯泡均发光，断开开关S瞬间，下列说法正确的是（）A.灯泡同时立即熄灭 B.灯泡都缓慢熄灭C.灯泡立即熄灭，闪亮后再熄灭 D.灯泡立即熄灭，闪亮后再熄灭【答案】C【解析】【详解】断开开关S瞬间，灯泡A1立即熄灭；因线圈L中电流减小，从而产生自感电动势阻碍电流的减小，L相当于电源，在L与A2中形成新的回路，则电流逐渐减小，因线圈L电阻小于灯泡电阻，则开始电路稳定时通过线圈L的电流大于通过灯泡A2的电流，则开关S断开瞬间，通过灯泡A2的的电流大于灯泡原来的电流，则灯泡A2闪亮后再逐渐熄灭。故选C。7.如图所示是一种风速测定装置示意图，其中风速表表盘是由电压表改装而成，电源内阻为r，R为定值电阻，R1为滑动变阻器，T形管道的竖直管内装有可上下无摩擦自由移动的轻质活塞，活塞通过轻质细杆和滑动变阻器的滑片P相连，当风速增大时，活塞上方气压变小，活塞将上移，下列说法正确的是（）A.风速增大，电压表的示数变小B.风速增大，滑动变阻器R1两端的电压变小C.风速减小，通过R的电流变大D.风速减小，滑动变阻器R1端的电压变化量与电流变化量之比变大【答案】B【解析】【详解】AB．风速增大，活塞上方气压变小，活塞将上移，滑动变阻器接入电路的阻值减小，电路总电阻减小，电路总电流增大，定值电阻R、电源内阻r两端的电压增大，电压表的示数变大，滑动变阻器R1两端的电压变小，故A错误，B正确；C．风速减小，活塞上方气压变大，活塞将下移，滑动变阻器接入电路的阻值增大，电路总电阻增大，通过R的电流变小，故C错误；D．同理可得，风速减小，滑动变阻器R1端的电压将变大，通过滑动变阻器R1的电流将减小，根据闭合电路的欧姆定律滑动变阻器R1端的电压变化量与电流变化量之比为故风速减小，滑动变阻器R1端电压变化量与电流变化量之比不变，故D错误。故选B。8.图甲是磁电式电流表表头的结构简图，线圈绕在一个与指针、转轴相连的铝框骨架上，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布，同一圆周上磁感应强度大小处处相等，当线圈位于水平面内，通有如图乙所示方向的电流时，下列说法正确的是（）A.电流表表盘刻度不均匀B.a、b导线所受安培力方向相同C.线圈匝数增加，电流表表头的满偏电流减小D.磁铁磁性增强，电流表表头的满偏电流增大【答案】C【解析】【详解】A．依题意，在磁场中线圈的磁力矩大小都相等，线圈转动时，螺旋弹簧发生形变，产生反抗力矩，阻止线圈继续转动，线圈转角越大，反抗力矩越大，对于给定的待测电流，其磁力矩是一定的，所以线圈在某一转角处稳定下来，这时两个力矩达到平衡，可知待测电流与转角成正比，电流表表盘刻度均匀，故A错误；B．由左手定则可知，a导线受到的安培力向上，b导线受到的安培力向下，故B错误；CD．换磁性更强的磁铁或增加线圈匝数，会使得在相同电流情况下线圈所受安培力增大，电流表的量程减小，故C正确；D错误。故选C。9.如图甲所示，利用电流传感器观察一固定电容器充放电过程，开关S先掷向1端，电源给电容器充电，开关S再掷向2端，电容器放电，放电过程中电流I随时间t变化的图像如图乙所示，根据图乙所示，下列说法正确的是（） A.电容器的电容逐渐减小B.电容器所带的电荷量逐渐增加C.将R换成更大的阻值，图像与坐标轴所围的面积会减小D.用紧靠纵轴的狭长矩形的面积可估算0.2s内电容器释放的电荷量【答案】D【解析】【详解】A．根据可知，电容器电容不随极板间电压的变化而变化，由电容器本身决定。故A错误；B．由图乙可知，放电过程中，电容器所带的电荷量逐渐减少。故B错误；C．电容器放电时，电阻R的作用相当于导体，只更换电阻R，图像下面所围的面积表示电容器的总电荷量量不会改变。故C错误；D．根据可知，图乙中紧靠纵轴的狭长矩形的面积表示0.2s内电容两端减少的电荷量，故D正确。故选D。10.洛伦兹力演示仪由励磁线圈、电子枪、玻璃泡等组成，结构示意图如图所示，励磁线圈是一对彼此平行的共轴的圆形线圈，当线圈通有励磁电流I，两线圈之间将产生垂直线圈平面的匀强磁场，其磁感应强度与I成正比，比例系数为k，方向垂直纸面向外，电子在电子枪中经加速电压U加速形成高速电子束，若电子束垂直磁场方向，可看到电子束径迹呈圆形，直径为D，下列说法正确的是（）A.励磁线圈中电流方向为顺时针B.仅增大励磁线圈中电流，电子束径迹半径变大C.仅减小电子枪加速电压，电子束径迹半径变大D.电子比荷【答案】D【解析】【详解】A．由安培定则可知，励磁线圈中电流方向为逆时针，才可以产生垂直纸面向外的匀强磁场。故A错误；BC．依题意，电子在电场中加速，由动能定理可得电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，有联立，解得仅增大励磁线圈中电流，则电流产生磁场的磁感应强度增强，电子束径迹半径变小。仅减小电子枪的加速电压，电子束径迹半径变小。故BC错误；D．依题意，有联立，解得故D正确。故选D。11.如图所示，在竖直向下的匀强磁场B中，将一根水平放置的金属棒ab以某一水平速度v0抛出，不计空气阻力，金属棒在运动过程中始终保持水平且未离开磁场区域，下列说法正确的是（）A.a点电势比b点电势高B.金属棒中的感应电动势越来越大C.单位时间内ab扫过的曲面中的磁通量不变D.金属棒在运动过程中机械能越来越小【答案】C【解析】【详解】A．由右手定则可知，a点电势比b点电势低，选项A错误；B．金属棒做平抛运动，水平速度不变，根据E=BLv0可知，棒中的感应电动势不变，选项B错误；C．单位时间内ab的水平位移为v0，则扫过的曲面中的磁通量不变，选项C正确；D．金属棒在运动过程只有重力做功，则机械能守恒，选项D错误。故选C。12.如图所示的U-I图像中，曲线表示某一灯泡的伏安特性曲线，直线为某一电源的路端电压与电流的变化关系图线，P为两图线的交点，坐标为；过P点的切线与横轴的交点坐标；路端电压与电流的变化关系图线与横轴交点坐标为、与纵轴交点坐标为；阴影面积分别为S1、S2。用该电源直接与该灯泡连接成闭合回路，当灯泡通过的电流为时，下列说法正确的是（）A.灯泡电阻为 B.灯泡电功率为S1C.电源总功率为 D.电源内部消耗功率为2S2【答案】D【解析】【详解】A．根据欧姆定律，灯泡电阻为故A错误；B．灯泡电功率为故B错误；C．电源总功率为故C错误；D．电源内部消耗功率为故D正确。故选D。13.某同学利用如图所示电路模拟远距离输电，图中交流电源电压有效值为6V，定值电阻R1=R2=R3=R4=20Ω，理想变压器T1的原、副线圈匝数比为1:3，理想变压器T2的原、副线圈匝数比为3:1，双刀双掷开关S先后接通电路Ⅰ（上面虚线框中的电路）和电路Ⅱ（下面虚线框中的电路），两电路都稳定工作，导线电阻忽略不计，下列说法不正确的是（）A.电阻R1的电功率大于电阻R2的电功率B.通过电阻R2的电流为0.09AC.电阻R3的电功率是1.8WD.开关S接通电路Ⅱ时，交流电源的输出功率比接通电路Ⅰ时大【答案】C【解析】【详解】AB.先对电路Ⅰ分析，有则电阻R1的电功率为再对电路Ⅱ分析，有解得所以故AB正确；C.电阻R3的电功率是C错误；D.开关S接通电路Ⅰ时，交流电源的输出功率开关S接通电路Ⅱ时，交流电源的输出功率为开关S接通电路Ⅱ时，交流电源的输出功率比接通电路Ⅰ时大，D正确；本题选不正确的，故选C。14.当一条长度为L、横截面积为S的金属丝在力F作用下伸长∆L时，满足表达式：，E为该金属丝材料的弹性模量，可以得到。弹性模量是描述固体材料抗形变能力的重要物理量，是材料的固有属性，也是机械构件材料选择的重要依据，采用单缝衍射和单丝衍射一起测量金属丝的微小伸长量和直径d，就可测量该金属丝材料的弹性模量。已知单缝衍射中央亮条纹宽度∆x满足表达式：，式中l为单缝到光屏的距离，D为单缝宽度，λ为衍射光波长，如图1所示，当金属丝下面的托盘增加砝码时，金属丝被拉长，下面的缝宽由a1减小为a2，引起光屏处的衍射中央亮条纹宽度变化，据此可以求金属丝伸长量∆L。图2为单缝衍射法测量金属丝在砝码拉伸下的微小伸长量光路示意图，已知单丝衍射中央亮条纹宽度与单缝衍射规律相同，式中D为单丝宽度，根据测量单丝衍射中央亮条纹宽度可以求得金属丝直径d，再根据可计算出金属丝的横截面积，图3为单丝衍射的示意图，将以上衍射法的测量值代入，就可以得到金属丝的弹性模量。据此材料，以下叙述正确的是（）A.砝码稍增大一些，∆L会增大，金属丝的弹性模量E将减小B.增加砝码之后，单缝衍射的中央亮条纹都变宽C.金属丝的弹性模量与实验用的光波长有关D.该方法中使用的激光可以用白光代替【答案】B【解析】【详解】AC．金属丝的弹性模量E是由材料本身决定的，与∆L无关，与实验用的光波长无关，选项AC错误；B．增加砝码之后，金属丝的伸长量变大，则单缝宽度减小，则单缝衍射的中央亮条纹都变宽，选项B正确；D．白光是多种颜色的光的复合光，则该方法中使用的激光不可以用白光代替，选项D错误。故选B。第二部分本部分共6题，共58分。15.在“用传感器探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”实验中，某组同学使用如图1所示的实验装置，正确操作实验获得多组注射器内封闭气体的体积V和压强p的测量值，并通过计算机拟合得到图像，如图2所示。（1）实验过程中应避免手握注射器含空气柱的部分，这是为了控制注射器内封闭的气体的_______________（选填“温度”“压强”或“体积”）不发生变化；实验中得到的图2图像，在压缩气体的过程中，注射器内封闭的气体_______________（选填“吸热”或“放热”）。（2）在压缩气体过程中，另一组同学不慎用手握住注射器含空气柱的部分，在图2图线（如实线）的基础上，做出该同学应该得到的图线（如虚线），下图中大致正确的是（）A. B. C. D.（3）实验中，在判断气体压强与体积的关系不需要测出空气柱的横截面积，推导并说明原因______。【答案】（1）①.温度②.放热（2）A（3）见解析【解析】【小问1详解】[1]实验过程中应避免手握注射器含空气柱的部分，这是为了控制注射器内封闭的气体的温度不发生变化；[2]根据可知图2图像表示为等温变化，则注射器内空气柱内能不变，即在压缩气体的过程中，外界对封闭气体做功，则根据热力学第一定律可得注射器内封闭的气体放热。【小问2详解】实验时用手长时间握住注射器气体部分，温度变大，由克拉伯龙方程pV=nRT可知pV会变大，但p与V不成线性关系，下图中大致正确的是图A。故选A。【小问3详解】横截面积相同，每一次体积的改变，只需要比较空气柱长度的变化即可，故不需要测量空气柱的横截面积。16.在“测量金属丝的电阻”实验中，某同学用电流表和电压表测量一金属丝的电阻。（1）该同学先用欧姆表“×1”挡粗测该金属丝的电阻，示数如图1所示，对应的读数是_______________Ω。（2）用图2所示电路测量，要求电压能从零开始测量，并能多测量几组数据，请用笔画线代替导线，在图2中仅添加一根导线完成实验的电路连接________。（3）闭合开关前，滑片应置于滑动变阻器的_______________（选填“a”或“b”）端。（4）该同学测量金属丝两端的电压U和通过金属丝的电流I，得到多组数据，以电压U为纵轴、电流I为横轴建立直角坐标系，在坐标纸上描点，如图3所示，请画出U-I图像_______，根据图像得出该金属丝的电阻R=____Ω（结果保留小数点后两位）。【答案】（1）6（2）见解析（3）a（4）①.见解析②.5.17【解析】【小问1详解】该同学先用欧姆表“×1”挡粗测该金属丝的电阻，示数如图1所示，对应的读数是6Ω。【小问2详解】要求电压能从零开始测量，并能多测量几组数据，滑动变阻器采用分压式接法，电路连接如图【小问3详解】为了保护电路中的电学元件，闭合开关前，需要短路测量电路，所以滑片应置于滑动变阻器的a端。【小问4详解】[1]在坐标纸上连线，使尽可能多的点迹在图线上，如图[2]根据图像得出该金属丝的电阻17.如图所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度电阻可忽略不计，一端连接的电阻，导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度，导体棒MN放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好，导体棒电阻，在平行于导轨的拉力作用下，导体棒沿导轨以的速度向右匀速运动。（1）求通过电阻R的电流大小I；（2）求电阻R的电功率P；（3）在上述情境中，仅改变匀强磁场方向，使其竖直向上，有同学认为：“由于导体棒所受的安培力方向会发生改变，导体棒不能再向右做匀速直线运动”，你认为该同学的观点是否正确，说明你的观点及理由。【答案】（1）0.1A；（2）；（3）见解析【解析】【详解】（1）导体棒切割磁感线产生的感应电动势大小为由闭合电路欧姆定律可得，回路中的感应电流大小为联立，解得（2）电阻R的电功率为（3）该该同学的观点是错误的。在上述情境中，仅改变匀强磁场方向，使其竖直向上，则根据右手定则可知感应电流方向将反向，再由左手定则可知安培力方向仍为水平向左，并没有发生变化，所以导体棒仍然可以向右做匀速直线运动。18.如图所示，交流发电机的矩形金属线圈MNKL的边长，匝数为n，线圈电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场的（和边中点连线）轴以角速度ω匀速转动，线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值为R的外电路定值电阻连接，电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计，当线圈平面与磁场方向平行时，从该时刻开始计时。（1）写出感应电动势e随时间t变化的表达式；（2）经过周期，求：a．通过电阻R的电荷量q；b．线圈转动过程中电阻R上产生的热量Q。【答案】（1）；（2）a.；b.【解析】【详解】（1）感应电动势的最大值当线圈平面与磁场方向平行时开始计时，则感应电动势e随时间t变化的表达式（2）a．经过周期通过电阻R的电荷量b．电动势有效值线圈转动过程中电阻R上产生的热量解得19.如图1所示是可用于分离和检测同位素的仪器。带电粒子从容器M下方的小孔，、进入板间电势差为U的匀强电场加速。粒子再经过小孔，沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度大小为B的匀强磁场，经历半个圆周，打在照相底片上形成曝光点，不考虑粒子重力及粒子之间的相互作用。（1）一电荷量为、质量为m的粒子经过质谱仪，打在照相底片的P点，求：a．粒子从电场射出时的速度大小v；b．粒子在磁场中运动轨迹的直径d；（2）某同学将该图1装置小孔下方的磁场改为水平向左、电场强度大小为E的匀强电场，并在小孔下方距离为d处水平放置照相底片（如图2），判断该改装装置能否用于检测和分离同位素并