北京西城区2023年高三上学期期末物理试题及答案

北京市西城区2022—2023学年度第一学期期末试卷高三物理2023.1本试卷共10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，将本试卷和答题卡一并交回。第一部分一、单项选择题（本题共10小题，每小题3分，共30分。）1．一辆小汽车在10s内速度从0达到100km/h，一列火车在300s内速度也从0达到100km/h。若认为加速过程中汽车和火车都在做匀加速直线运动，则加速过程中A．火车的平均速度较大B．汽车的速度变化较快C．火车的加速度较大D．汽车的位移较大2.手持软绳的一端O点在竖直方向上做简谐运动，带动绳上的其它质点振动形成沿绳水平传播的简谐波，P、Q为绳上OPQ的两点。t=0时O点由平衡位置出发开始振动，t1时刻振动恰好传播到Q点，绳上OQ间形成如图所示的波形，以下四幅位移-时间图像中能反映P点运动情况的是xxxxt1t10000t1tttt1tABCD3．如图所示，理想变压器的原线圈接在ut2202sin100πV的交流电源上，副线圈接有R22的负载电阻，原、副线圈匝数之比为5:1，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是AA．电压表的读数约为62VB．电流表的读数为10.0Au~RVC．原线圈的输入功率为88WD．副线圈输出交流电的频率为10Hz北京市西城区2022—2023学年度第一学期期末试卷高三物理第1页（共10页）4．我国高分系列卫星的高分辨对地观察能力不断提高，极大丰富了我国自主对地观测数据源，为现代农业、防灾减灾、环境监测等领域提供了可靠稳定的卫星数据支持。系列卫星中的“高分三号”的轨道高度约为755km，“高分四号”的轨道为高度约3.6×104km的地球同步轨道。若将卫星的运动均看作是绕地球的匀速圆周运动，则A．“高分三号”的运行周期大于24h2B．“高分三号”的向心加速度大于9.8m/sC．“高分四号”的运行角速度大于地球自转的角速度D．“高分三号”的运行速度大于“高分四号”的运行速度5.运动员把冰壶沿水平冰面投出，让冰壶在冰面上自由滑行，在不与其他冰壶碰撞的情况下，最终停在远处的某个位置。按比赛规则，投掷冰壶运动员的队友，可以用毛刷在冰壶滑行正前方来回摩擦冰面，减小冰面的动摩擦因数以调节冰壶的运动。以下说法正确的是A．在运动员不摩擦冰面的情况下，冰壶做匀速直线运动B．运动员摩擦冰面可以增大冰壶受到的摩擦力C．运动员摩擦冰面可以使冰壶加速D．运动员摩擦冰面可以使冰壶滑行得更远6．质量为m的跳伞运动员做低空跳伞表演。他从离开悬停的v/(m·s-1)飞机后到落地前的运动过程可以大致用如图所示的v-t图502像描述，已知g=10m/s，由图像可以推测出A．打开降落伞时运动员距地面的高度为125mB．打开降落伞后运动员的加速度小于g5C．5~9s内运动员受到的空气阻力大于2mg0246810t/sD．0~9s内运动员的机械能先增大后减小7．如图所示，质量为m、长为l的直导线用两条绝缘细线悬挂于O、O′，并处于匀强磁场中。当导线中通以沿x轴正方向的电流I，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为θ。该磁场的磁感应强度可能是mgA．方向沿z轴正方向，大小为tanIlmgB．方向沿y轴正方向，大小为IlmgC．方向沿悬线向上，大小为sinIlmgD．方向垂直悬线向上，大小为sinIl北京市西城区2022—2023学年度第一学期期末试卷高三物理第2页（共10页）8．如图所示，平行光滑金属导轨水平放置，导轨间距为l，左端连接一阻值为R的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。导体棒ab置于导轨上，其电阻为r，长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好。不计导轨的电阻、导体棒与导轨间的摩擦。在大小为F的水平拉力作用下，导体棒沿导轨向右匀速运动，速度大小为v。在导体棒向右匀速移动x的过程中aA．导体棒中感应电流的方向为abB．导体棒两端的电势差大小为BlvvFxRRBC．电阻R消耗的电能为R+rBl22vD．拉力对导体棒做功的功率为bR+r9．如图所示，一根长1m左右的空心铝管竖直放置，把一枚磁性比较强的小磁体圆柱形永磁体从铝管上端放入管口，圆柱直径略小于铝管的内径。让磁体从管口处由静止下落，磁体在管内运动时，没有跟铝管内壁发生摩擦。有关磁体在铝管中下落的过程，下列说法可能正确的是A．磁体做自由落体运动B．磁体受到铝管中涡流的作用力方向先向上后向下C．磁体受到的合力方向一直向下D．磁体的机械能先增大后减小10．如图所示，扫地机器人由主机和充电座两部分构成。充电座接在220V的插座上，可以对主机的电池进行充电。在某品牌扫地机器人的说明书上获得下表中的参数，由这些参数可知电池电动势、容量14.4V、5200mA·h充电座V主机额定电压14.4额定功率69W主机额定功率28W充电座额定输出电压20V额定输出电流1.2AA．主机电池充电完毕储存的电能约为5200JB．主机以额定功率工作的时间约为2hC．充电座以额定功率工作时1s内输出的电能约为28JD．充电座以额定功率工作时1s内产生的内能约为4J北京市西城区2022—2023学年度第一学期期末试卷高三物理第3页（共10页）二、多项选择题（本题共4小题，每小题3分，共12分。每小题全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）11．法拉第最初发现电磁感应现象的实验如图所示。软铁环上绕有M、N两个线圈，下列判断正确的是SA．开关断开前，软铁环中的磁场为逆时针方向aB．开关断开前，软铁环中的磁场为顺时针方向MNC．开关断开的瞬间，电流表中电流的方向为a→bD．开关断开的瞬间，电流表中电流的方向为b→ab12．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。A、B为电场中两点。下列说法中正确的是A．A点的电势比B点的电势高B．正电荷在A点的电势能小于在B点的电势能ABC．负电荷由A点运动到B点的过程中电场力做正功D．负电荷在A点受到的电场力小于在B点受到的电场力13．某人在室内以窗户为背景摄影时，恰好把窗外从高处落下的一个小石子摄在照片中，已知本次摄影的曝光时间是0.01s。测得照片中石子运动痕迹的长度为0.80cm，实际长度为100cm的窗框在照片中的长度为4.00cm。g取10m/s2，根据照片可以估算出A．曝光时间内石子下落的距离B．曝光时刻石子下落的速度C．石子开始下落的位置到窗户的高度D．石子下落过程中的机械能14．2022年7月24日，问天实验舱成功发射。问天实验舱配置了多种实验柜用来开展太空实验。其中，变重力科学实验柜为科学实验提供0.01g~2g（零重力到两倍重力范围）高精度模拟的重力环境，支持开展微重力、模拟月球重力、火星重力等不同重力水平下的科学研究。如图所示，变重力实验柜的主要装置是两套900毫米直径的离心机。离心机旋转的过程中，由于惯性，实验载荷会有一个向外飞出的趋势，对容器壁产生压力，就像放在水平地面上的物体受到重力挤压地面一样。因此，这个压力的大小可以体现“模拟重力”的大小。照明系统监视相机实验模块监控操作屏离心机（右）离心机（左）离心机示意图北京市西城区2022—2023学年度第一学期期末试卷高三物理第4页（共10页）根据上面资料结合所学知识，判断下列说法正确的是A．实验样品的质量越大，“模拟重力加速度”越大B．离心机的转速变为原来的2倍，同一位置的“模拟重力加速度”变为原来的4倍C．实验样品所受“模拟重力”的方向指向离心机转轴中心D．为防止两台离心机转动时对空间站的影响，两台离心机应按相反方向转动第二部分三、实验题（本题共2小题，共18分。）15．（9分）用图1所示的实验装置探究加速度小车纸带打点计时器与力、质量的关系。（1）除图中器材外，还需要两种测量工垫块具是_____（选填选项前的字母）。砂桶A．秒表图1B．天平（含砝码）C．弹簧测力计D．刻度尺（2）实验中打出的一条纸带的一部分如图2所示。纸带上标出了连续的3个计数点A、B、C，相邻计数点之间还有4个点没有标出。打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上。由图中数据可计算出小车的加速度a=__________m/s2（结果保留两位有效数字）。ABC6.2012.90单位：cm图2（3）某同学猜想加速度与力成正比，与质量成反比，甲因此他认为可以不测量加速度的具体数值，仅测量不同条件下物体加速度的比值即可。他采用图3所示的实验装置，将轨道分为上下双层乙排列，两小车尾部的刹车线由后面的刹车系统同时控制，能使两小车同时运动或同时停下图3来。实验中通过比较两辆小车的位移来比较它们的加速度。你认为这位同学的方法可行吗？请说明理由。北京市西城区2022—2023学年度第一学期期末试卷高三物理第5页（共10页）16．（9分）某学习小组想测量一节干电池的电动势和内阻，他们在实验室找到如下器材：干电池一节（电动势约1.5V，内阻小于1Ω）；电压表V（量程0~3V，内阻约3kΩ）；电流表A（量程0~0.6A，内阻约0.1Ω）；滑动变阻器R1（最大阻值约为10Ω）；滑动变阻器R2（最大阻值约为50Ω）；定值电阻R3（阻值2Ω）；定值电阻R4（阻值5Ω）；开关一个，导线若干。（1）按图1所示的电路进行实验。请用笔画线代替导线，根据图1完成图2中的实物间的连线。AV－＋－＋－＋ErS图1图2（2）闭合开关后，将图1中滑动变阻器的滑片向左滑动的过程中，电流表的示数_______，电压表的示数________。（选填“增大”“减小”或“不变”）（3）实验中，通过调节滑动变阻器的滑片使电流表示数逐渐接近满偏，记录此过程中电压表和电流表的示数，根据实验数据在坐标纸上描点绘制U-I图线，如图3所示。图3所示的图线的电压变化范围比较小，出现该现象的主要原因是_____。（选填选项前的字母）A．电压表分流U/VB．干电池的内阻较小2.0C．滑动变阻器的最大阻值较小1.5D．电流表的内阻较小1.00.500.10.20.30.40.50.6I/A图3北京市西城区2022—2023学年度第一学期期末试卷高三物理第6页（共10页）（4）针对实验中电压表示数的变化范围比较小的问题，该小组利用在实验室中找到的器材调整了实验方案，并根据重新测量得到的数据在坐标纸上画出新的U-I图线，如图4所示。请根据图4推测该小组调整后的实验方案，在下图方框内画出调整后的电路图，并在图中标注所用器材的符号。U/V2.01.51.00.500.10.20.30.40.50.6I/A图4北京市西城区2022—2023学年度第一学期期末试卷高三物理第7页（共10页）四、计算论述题（本题共4小题，共40分。解答应有必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。解题过程中需要用到，但题目中没有给出的物理量，要在解题时做必要的说明。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的，答案中必须写出数值和单位。）17．（9分）如图所示，小物块A从光滑轨道上的某一位置由静止释放，沿着轨道下滑后与静止在轨道水平段末端的小物块B发生碰撞，碰后两物块粘在一起水平抛出。已知，小物块A、B的质量均为m=0.10kg，物块A的释放点距离轨道末端的竖直高度为h1=0.20m，A、B的抛出点距离水平地面的竖直高度为h2=0.45m，取重力加速度2g=10m/s。求：A（1）两物块碰前A的速度v0的大小；B（2）两物块碰撞过程中损失的机械能E；h1（3）两物块落地点距离轨道末端的水平距离s。h2s18．（9分）一台质谱仪的工作原理如图所示，电荷量为q、质量为m的正离子，从容器A下方的小孔飘入电压为U的加速电场，其初速度几乎为0。这些离子经加速后通过狭缝O沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁场中，最后打在照相底片MN的中点P上。已知，放置底片的区域MN=L，且OM=L。（1）求离子进入磁场时的速度v的大小；（2）求磁场的磁感应强度B的大小；（3）某次测量发现底片MN左侧包括P点在内的区域损坏，检测不到离子，但右侧区域仍能正常检测到离子。若要使原来打到底片中点的离子可以被检测，在不改变底片位置的情况下，分析说