北京市海淀区高三下学期三模物理试题（原卷版）

2024北京海淀高三三模物理本试卷分第一部分和第二部分。满分100分，考试时间90分钟。第一部分本部分共14小题，每小题3分，共42分。在每小题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。1.科学家发现由于太阳内部的核反应而使其质量在不断减小。在若干年后，地球绕太阳的运动仍可视为匀速圆周运动。描述地球绕太阳运动的物理量与现在相比，下列说法正确的是（）A.半径变小 B.周期变大 C.速率变大 D.角速度变大2.一位质量为60kg的滑雪运动员从高为10m的斜坡顶端由静止滑至坡底。如果运动员在下滑过程中受到的阻力为60N，斜坡的倾角为30°，重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是（）A.运动员的加速度的大小为4m/s2B.运动员所受重力做的功为600JC.运动员受到的支持力的大小为300ND.运动员滑至坡底时动量大小为240kg·m/s3.如图所示是光线由空气射入半圆形玻璃砖，再由玻璃砖射入空气中的光路图。O点是半圆形玻璃砖的圆心，不可能发生的是（）A. B.C. D.4.一列沿x轴正方向传播简谐横波，某时刻的波形如图甲所示，K、L、M、N为波上的四个质点，由该时刻开始计时，某质点的振动情况如图乙所示，下列说法正确的是（）A.K、L、M、N四个质点沿x轴正方向运动B.质点K和N的运动方向始终相反C.质点N该时刻向y轴正方向运动D.图乙表示质点L的振动图像5.如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，先经等压变化到达状态b，再经等容变化到达状态c。下列判断正确的是（）A.从a到b，气体温度不变 B.从a到b，气体从外界吸热C.从b到c，气体内能不变 D.从b到c，气体对外界做功6.如图是采用动力学方法测量空间站质量的原理图。已知飞船的质量为m，其推进器工作时飞船受到的平均推力为F。在飞船与空间站对接后，推进器工作时间为，测出飞船和空间站的速度变化为。下列说法正确的是（）A.空间站的质量为 B.空间站的质量为C.飞船对空间站的作用力大小为F D.飞船对空间站的作用力大小一定为7.如图所示，劲度系数为k的轻弹簧上端固定在天花板上，下端连接一质量为m，可视为质点的小球。重力加速度大小为g。将小球托起至O点，弹簧恰好处于原长，松手后小球在竖直方向做简谐运动，最远能够到达B点，A点为OB的中点。下列说法正确的是（）A.O点到B点弹力的冲量大小等于重力冲量的大小BO点到B点弹簧先做正功，后做负功C.O点到A点弹力做功与A点到B点弹力做功一样多D.小球经过A点时的加速度大小为g8.图为氢原子的能级图。大量处于的激发态的氢原子，下列说法正确的是（）A.原子向低能级跃迁只能放出2种不同频率的光子B.原子跃迁到低能级后电子动能变大C.原子至少需要吸收13.6eV的能量才能发生电离D.从的激发态跃迁到的激发态放出的光子频率最高9.激光陀螺仪是很多现代导航仪器中的关键部件，广泛应用于民航飞机等交通工具。激光陀螺仪的基本元件是环形激光器，其原理结构比较复杂，可简化为如图所示模型：由激光器发出的A、B两束激光，经完全对称的两个通道（图中未画出）在光电探测器处相遇，产生干涉条纹。如果整个装置本身具有绕垂直纸面的对称轴转动的角速度，那么沿两个通道的光的路程差就会发生变化，同时光电探测器能检测出干涉条纹的变化，根据此变化就可以测出整个装置的旋转角速度。某次测试，整个装置从静止开始，绕垂直纸面的对称轴，顺时针方向逐渐加速旋转，最后转速稳定，这个过程中光电探测器的中央位置C处检测光强经过了强→弱→强→弱→强的变化过程。根据上述材料，结合所学知识，判断下列说法正确的是（）A.A束激光的频率小于B束激光的频率B.整个装置加速转动过程中，B束激光到达光电探测器的路程逐渐变小C.整个装置加速转动过程中，C处始终没有出现干涉明条纹D.整个装置加速转动过程中，两束激光的路程差变化了2个波长10.如图所示静止于水平地面的箱子内有一粗糙斜面，将物体无初速放在斜面上，物体将沿斜面下滑。若要使物体相对斜面静止，下列情况中不可能达到要求的是（）A.使箱子沿水平方向做匀加速直线运动B.使箱子做自由落体运动C.使箱子沿竖直向上的方向做匀加速直线运动D.使箱子沿水平面内的圆轨道做匀速圆周运动11.图甲、图乙分别为研究光现象的两个实验，下列说法正确的是（）A.图甲正中央的亮点是由于光通过小孔沿直线传播形成的B.图甲所示现象是光线通过一个不透光的圆盘得到的衍射图样，它与光通过圆孔得到的衍射图样是一样的C.图乙中的P、Q是偏振片，P固定不动，缓慢转动Q，只有如图中所示P、Q的“透振方向”相平行的位置时光屏才是亮的D.图乙所示现象可以表明光波是横波12.某同学用图所示装置探究影响感应电流方向的因素。将磁体从线圈中向上匀速抽出时，观察到灵敏电流计指针向右偏转。关于该实验，下列说法正确的是（）A.图中线圈中感应电流的磁场方向向下B.若将磁体向上加速抽出，灵敏电流计指针将向左偏转C.磁体放置在线圈中静止不动，灵敏电流计指针仍向右偏转D.若将磁体的N、S极对调，并将其向下插入线圈，灵敏电流计指针仍向右偏转13.电路过载时电流一般比额定电流大一些，而短路时则可能达到额定电流十几倍以上。空气开关是一种常见的电气设备，可用于保护电气线路和设备避免过载或短路的破坏，如图1所示。空气开关内部有电磁脱扣器和热脱扣器两种断开结构，如图2所示。在过载或短路发生的情况下，电路中的强电流流过电磁线圈，线圈内的金属顶针在电磁力的作用下压缩弹簧撞击弹片使电路断开；热脱扣器则是利用双金属片热胀冷缩的原理，当强电流流过双金属片时，材料不同的双金属片发热形变程度不同，金属片带动连杆开关使电路断开。一般家庭电路中用电器往往启动瞬间电流较大，为保证用电器顺利启动，多采用脱扣特征曲线如图3所示的空气开关。脱扣特征曲线的横轴表示线路实际电流相对于额定电流的倍数（部分刻度值未画出），纵轴（t/s）表示电流持续时间，曲线①左下方区域表示空气开关不脱扣，曲线②右上方区域表示脱扣，①、②曲线所夹的区域为不确定区域，在此区域中脱扣器可能是脱扣状态或未脱扣状态。根据以上信息，下列说法正确的是（）A.电路发生过载情况时，更易发生电磁脱扣B.实际电流为额定电流2倍时，线路设备可持续工作至少10秒C.实际电流为额定电流7倍时，一定是电磁脱扣器执行断开电路动作D.线路设备在工作条件下，电磁脱扣器不产生焦耳热14.图甲所示为用传感器测量某直流电源（在图甲中用电池的符号来表示）的电动势E和内电阻r的实验电路，按此原理测量得到多组数据后作出的图像如图乙所示。下列说法正确的是（）A.图中A、B分别为电压传感器和电流传感器B.闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于b端C.根据图乙可求出该电源的电动势D.根据图乙可求出该电源的内阻第二部分本部分共6小题，共58分。15.两组同学做“验证机械能守恒定律”实验。（1）甲组同学采用如图甲所示实验装置。①对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是___________。A．重物选用质量和密度较大的金属锤B．打点计时器的两限位孔在同一竖直面内上下对正C．精确测量出重物的质量D．先释放重物，再接通电源后②在一次实验中，质量m的重物自由下落，在纸带上打出一系列的点，如图丙所示。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为、、。已知纸带相邻两个点之间时间间隔为△t。从打O点到打B点的过程中，重物的动能增加量___________；设这一过程中物体的重力势能减小量为，则应该有大小关系___________（填“大于”、“等于”或“小于”），这是因为_____________。③根据学过的匀变速直线运动的规律，利用图乙中的纸带，论证说明AC段的平均速度是否可以代替AC段时间中点B的瞬时速度。____（2）乙组同学采用如图丙所示的实验装置。实验前，将气垫导轨调至水平，用天平称出托盘和砝码的总质量m，测出挡光条的宽度为d，并将滑块移到图示位置，测出挡光条到光电门的距离为l。释放滑块，读出挡光条通过光电门的挡光时间为t。多次改变光电门的位置，每次均令滑块自同一点开始滑动，测量相应的l与t值。为验证机械能守恒定律，请写出该组同学还需要测量哪个物理量以及各物理量应满足的关系式。____16.（1）某一电学黑箱内可能有电源、电容器、电感线圈、二极管、定值电阻等元件，在接线柱间以如图甲所示的“Z”字形连接（虚线所连的两接线柱间只有一个元件）。为了确定各元件种类，小华同学用多用电表进行了如下实验。若已判定黑箱中无电源，现将选择开关旋至欧姆表“×1”挡，调节好多用电表，分别测量AB、BC、CD间的正向电阻和反向电阻，记录如下表。请在图丙中画出黑箱内的所有元件及其连接方式___________。A、B红表笔接A黑表笔接B红表笔接B黑表笔接A开始很小，然后变为很大B、C红表笔接B黑表笔接C红表笔接C黑表笔接B逐渐由大变小，最终稳定在某一值C、D红表笔接C黑表笔接D红表笔接D黑表笔接C恒定值（2）甲、乙、丙三位同学协作测定某电池的电动势和内阻的实验。他们设计的电路原理如图1，其中R为电阻箱，为保护电阻，阻值，电流表A的内阻。他们改变R的阻值，记下多组R和电流表示数I。甲同学以IR作纵坐标，以I作横坐标，作图处理数据；乙同学以为纵坐标，以I为横坐标处理数据，他们在同一张坐标纸上画出的图如图2所示。①由图2可知，甲同学绘制的是图线___________（填“a”或“b”），由该图线得到的电源电动势为___________V，内阻为___________。②丙同学打算以为纵坐标，以R作横坐标，请根据①中计算的结果将丙所作图线在图3中画出___________。三、解答题17.如图所示，在粗糙水平地面上静止放置着物块B和C，相距，在物块B的左侧固定有少量炸药，在物块B的左边有一弹簧枪，弹簧的弹性势能，弹簧枪将小球A水平发射出去后，小球A与B发生碰撞并导致炸药爆炸使小球A又恰好返回到弹簧枪中将弹簧压缩到初位置，物块B再与物块C发生正碰，碰后瞬间物块C的速度。已知物块A和物块B的质量均为，若C的质量为B质量的k倍，物块与地面的动摩擦因数。（设碰撞时间很短，g取）（1）计算A与B碰撞后瞬间B的速度；（2）计算B与C碰撞前瞬间的速度；（3）根据B与C的碰撞过程分析k的取值范围，并讨论B与C碰撞后B的可能运动方向。18.如图所示，两间距为L的光滑导轨水平放置在竖直向下的磁场中，磁感应强度均随位置坐标x按（k为已知的正常数）的规律变化。导轨的电阻不计，导轨左端通过单刀双掷开关K与电阻为R的电阻器或电容为C的电容器相连。导轨上的质量为m电阻不计的金属棒ab与x轴垂直且与导轨接触良好。t=0时刻在外力F（大小是未知的）作用下从原点O开始以速度v0向右匀速运动，试回答下列问题：（1）当t=0时刻开关K接1时，求在t时刻通过导体棒电流的大小和方向，并求出此时F的大小：（2）当t=0时刻开关K接2时，求在t时刻通过导体棒电流的大小和方向，并求出此时外力F的大小。19.能量守恒定律是普遍、和谐、可靠自然规律之一。根据能量守恒定律，物理学发现和解释了很多科学现象。（1）经典力学中的势阱是指物体在场中运动，势能函数曲线在空间某一有限范围内势能最小，当物体处于势能最小值时，就好像处在井里，很难跑出来。如图所示，设井深为H，若质量为m的物体要从井底至井口，已知重力加速度为g，求外力做功的最小值W。（2）金属内部的电子处于比其在外部时更低的能级，电势能变化也存在势阱，势阱内的电子处于不同能级，最高能级的电子离开金属所需外力做功最小，该最小值称为金属的逸出功。如图所示，温度相同的A、B两种不同金属逸出功存在差异，处于最高能级的电子电势能不同，A、B金属接触后电子转移，导致界面处积累正负电荷，稳定后形成接触电势差。已知A金属逸出功为，B金属逸出功为，且，电子电荷量为－e。a.请判断界面处A、B金属电性正负；b.求接触电势差。（3）同种金属两端由于温度差异也会产生电势差，可认为金属内部电子在高温处动能大，等效成电子受到非静电力作用往低温处扩散。如图有一椭球形金属，M端温度为，N端温度为，沿虚线方向到M端距离为L的金属内部单个电子所受非静电力大小F满足：，非静电力F沿虚线方向，比例系数μ为常数，与垂直于温度变化方向的金属横截面积大小有关，电子电荷量为－e，求金属两端的电势差。20.1913年，玻尔建立氢原子模型时，仍然把电子的运动看做经典力学描述下的轨道运动。他认为，氢原子中的电子在库仑力的作用下，绕原子核做匀速圆周运动。已知电子质量为m，电荷量为，静电力常量为k，氢原子处于基态时电子的轨道半径为。不考虑相对论效应。（1）氢原子处于基态时，电子绕原子核运动，求电子的动能。（2）氢原子的能量等于电子绕原子核运动的动能、电子与原子核系统的电势能的总和。已知当