2021届北京市昌平区高三上学期期末质量抽测物理试题

这是一份2021届北京市昌平区高三上学期期末质量抽测物理试题，共7页。
  昌平区2020—2021学年第一学期高三年级期末质量抽测物　理　试　卷　2021．1本试卷共10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，将答题卡交回。  第一部分　　选择题（共42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．国际单位制中“力”的单位符号是N，如果用国际单位制基本单位的符号来表示，正确的是A．kg·m·s-2  B．J·m-1C．C·V·m-1  D．T·A·m2．如图1所示，吊车是建筑工地常用的一种大型机械。为了便于研究问题，将它简化成如图2所示的模型，硬杆OB的一端装有定滑轮，另一端固定在车体上；质量不计的绳索绕过定滑轮吊起质量为m的物体匀速上升，不计定滑轮质量和滑轮与轴承之间的摩擦，重力加速度为g。下列说法正确的是A．OA段绳索受到的拉力小于mgB．OA段绳索受到的拉力大于mgC．OB杆对定滑轮的支持力小于2mgD．OB杆对定滑轮的支持力大于2mg     3．2020年6月23日，我国在西昌卫星发射中心成功发射了北斗三号系统的“收官之星” —第55颗北斗导航卫星。该卫星的成功发射标志着北斗三号全球星座部署全面完成。该卫星是地球静止轨道卫星，其轨道半径约为地球半径的7倍。与近地轨道卫星相比，该卫星A．线速度是近地轨道卫星的1/7B．角速度是近地轨道卫星的1/7C．周期是近地轨道卫星的49倍D．加速度是近地轨道卫星的1/494．“套圈圈”是小孩和大人都喜爱的一种游戏，游戏规则是：游戏者站在界外从手中水平抛出一个圆形圈圈，落下后套中前方的物体，所套即所得。小孩站立抛出圈圈并套取了前方一物体，若大人也抛出圈圈并套取了前方同一物体，忽略空气阻力，则 A．大人站在小孩同样的位置，以等大的速度抛出圈圈B．大人站在小孩同样的位置，以较小的速度抛出圈圈C．大人退后并下蹲至与小孩等高，以等大的速度抛出圈圈D．大人退后并下蹲至与小孩等高，以较小的速度抛出圈圈5．超高压输电是指使用500kV~1000kV电压等级输送电能。超高压输电与普通高压输电（500kV以下）在建设和输送成本方面有大幅度降低。如果输送相同的电功率，则A．超高压输电电流更大B．超高压输电频率更高C．超高压输电电能损耗会更多D．电能损耗相同的情况下，超高压输电线截面积可以更小6．某同学利用图4所示装置做“探究弹簧弹力与形变量关系”实验。他将刻度尺的0刻度对齐弹簧上端，并记录下不挂钩码时弹簧下端对应的刻度；然后每次增加1个钩码，分别记录弹簧下端对应刻度尺的刻度，做出钩码的重力F与弹簧长度x的关系图像，如图5所示。下列说法正确的是 A．图5中曲线是弹力随弹簧形变量的变化曲线B．从图像中可以确定该弹簧的原长C．实验时，弹簧始终保持在弹性限度之内D．该弹簧的劲度系数约为30.0N/m        7．一根粗细均匀的绳子，右端固定，S点上下振动，产生向右传播的机械波，某时刻的波形如图6所示。下列说法中正确的是A．波源振动的频率逐渐增大B．波的传播速度逐渐减小C．各处的波长相等D．此时刻质点P的速度方向向上 8．一物块从高h=3.0m、长l=5.0m的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑，其重力势能Ep和动能Ek随下滑距离s的变化如图7中直线Ⅰ、Ⅱ所示。关于物块从斜面顶端下滑到底端的过程中，下列说法正确的是A．重力做功为10JB．克服摩擦阻力做功为20JC．合力做功为20JD．机械能守恒  9．图8为演示电容器充、放电实验电路图。开关S掷向1，给电容器充电；然后把开关S掷向2，电容器放电。电流传感器可以描绘出电流随时间变化的图像。以下说法正确的是A．充电时，电源每搬运相同的电荷量到电容器极板做功都相同B．充电时，电容器电压与电阻R电压都在增大C．放电时，自由电子从下极板穿过电容器到达上极板D．放电时，电流随时间按非线性规律减小10．如图9所示，一轻质弹簧上端固定，下端悬挂一物块，取物块静止时所处位置为坐标原点O，向下为正方向，建立Ox坐标轴。现将物块竖直向下拉到A位置后由静止释放，不计空气阻力。已知物块的质量为m，弹簧的劲度系数为k，A位置的坐标为x1，重力加速度为g。下列说法正确的是A．该简谐振动的振幅为2x1B．在任意1/4周期内物块通过的路程一定等于x1C．物块在A位置时的回复力大小为D．物块到O位置时的动能为11．在实验室或电子仪器中常用分压器改变加在用电器上的电压，其原理如图10所示。电源的输出电压U恒定，R0为滑动变阻器，是由同种材料、粗细相同的电阻丝均匀密绕而成；用电器的电阻为R。设滑动变阻器的滑动触头P与电阻器的端点A间的电阻为Rx。下列说法正确的是A．为保护用电器，闭合开关S前，滑动触头P应置于B端B．当电阻Rx按线性变化时，用电器上电压也按线性变化C．为便于调节，应选择R0远大于R D．为便于调节，应选择R0适当小于R 12．在生产和科学实验的许多领域，常常需要通过控制电极的形状和电势来调整和控制电场，从而得到所需的电场分布。如图11所示，两平行金属极板正对放置，在极板G的中央挖一圆孔。将两极板加一定电压，且K极板电势较高，用实验的方法描绘出等势面，如图中虚线所示。现假设从极板K的中心处发射出一束平行于中心轴（x轴）的电子，不考虑电子的重力及电子间的相互作用力。下列说法正确的是A．孔右侧的电场线向中心轴会聚B．电子通过孔后向远离中心轴的方向发散C．如有两束电子会聚到同一点F，电场力对它们做功一定相同D．相邻等势面间的电势差一定相同13．2020年12月4日，新一代“人造太阳”核聚变实验装置—中国环流器二号（如图12所示）在四川成都建成并实现首次放电。这标志着我国自主掌握了大型先进托卡马克装置的设计、建造、运行技术，为我国核聚变堆的自主设计与建造打下坚实基础。它是一种利用磁约束来实现可控核聚变的环形容器装置，容器外面缠绕着两组线圈（如图13所示）。通电时，托卡马克的内部会产生巨大的螺旋型磁场，将1.5亿摄氏度高温的等离子体约束在环形真空室内，以达到核聚变的目的。下列说法正确的是A．核能不属于清洁能源B．托卡马克内部核反应可能是C．线圈1产生水平方向的环形磁场D．螺旋型磁场可以约束运动方向不同的带电粒子14．两名小孩用如图14所示的装置玩“爬绳游戏”。定滑轮固定在天花板上，不可伸长的软绳跨过定滑轮，两小孩从同一高度由静止开始沿绳向上攀爬，攀爬过程中绳不打滑。不计绳与滑轮的质量和滑轮与轴承之间的摩擦。下列说法正确的是A．如果一名小孩用力攀爬而另一名小孩没有攀爬，绳子对两名小孩的拉力大小就不相等B．如果一名小孩用力攀爬而另一名小孩没有攀爬，则用力攀爬的小孩先到达滑轮C．只要两名小孩的质量相等，即使一个小孩没有攀爬，两人也会同时到达滑轮D．无论两名小孩的质量是否相等，在攀爬过程中，两小孩与绳子组成的系统动量守恒第二部分　　非选择题（共58分）15．（9分）在“验证机械能守恒定律”实验中，某同学采用让重物自由下落的方法验证机械能守恒定律，实验装置如图15所示。（1）除图中给出的器材外，下面列出三种器材，完成实验不需要的是＿＿＿＿A．交流电源　　B．刻度尺　　C．天平（2）某同学从打出的纸带中选出一条理想的纸带，如图16所示。选取纸带上连续打出的三个点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为h1、h2、h3。已知重锤的质量为m，打点计时器所接交流电的频率为f，当地的重力加速度为g。从起始点O开始到打下B点的过程中，重锤重力势能的减小量△EP=＿＿＿＿＿＿，重锤动能的增加量△Ek=＿＿＿＿＿＿。在误差允许的范围内，如果△EP=△Ek，则可验证机械能守恒。    16．（9分）某同学用伏安法测量一未知电阻Rx，所用电压表的内阻为1kΩ，电流表内阻为0.5Ω。该同学采用两种测量方案：甲方案是将电压表跨接在O、P两端；乙方案是将电压表跨接在O、Q两端，如图17所示。测量得到如图18所示的两条U–I图线，其中U与I分别为电压表和电流表的示数。             回答下列问题：（1）图18中标记为II的图线是采用图17中________（选填“甲”或“乙”）方案测量得到的。（2）根据所用实验器材和图18可判断，由图线________（选填“I”或“Ⅱ”）得到的结果更接近待测电阻的真实值，结果为________Ω。（3）考虑到实验中电表内阻的影响，需对第（2）问中得到的结果进行修正，修正后待测电阻的阻值为________Ω。 17．（9分）游乐场中有一种“旋转飞椅”的游乐项目（如图19所示），在旋转平台的下边缘固定一定长度的绳子，绳子的另一端是供游客乘坐的椅子，当平台绕其中心轴水平匀速旋转时，游客随之做匀速圆周运动。某一段时间内，绳子与竖直方向的夹角为θ。已知旋转平台的半径为R，绳子的长度为L，游客的质量为m，重力加速度为g，绳子和椅子的质量及空气阻力忽略不计。求：（1）绳子受到的拉力大小T；（2）游客做匀速圆周运动的角速度大小ω。    18．（9分）如图20所示，水平放置的足够长平行金属导轨左端与定值电阻R相接，质量为m、电阻为R/2的金属杆垂直置于导轨上，其PQ段的长度为L。整个装置处在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向垂直导轨平面向下。t=0时刻，金属杆以初速度v0向右运动，忽略导轨的电阻及导轨与金属杆间的摩擦。（1）判断通过电阻R的电流方向；（2）求金属杆的速度为时，金属杆的加速度大小；（3）求金属杆开始运动到停止运动的过程中，定值电阻R所产生的焦耳热。   19．（10分）“嫦娥五号”于2020年11月24日在海南文昌发射中心成功发射，携带月壤采样于12月17日成功返回，开启了我国对月球的进一步探测工程。在此之前，科技人员反复进行了多次模拟试验以应对各种可能的异常情况。在模拟实验中月球探测器（如图21）能够在自动导航系统的控制下行走，且每隔10s向地球发射一次无线电信号。探测器上还装有两套相同的使探测器获得加速度的装置（简称减速器，其中一个备用）。某次试验中探测器的自动导航系统出现故障，从而使探测器只能匀速直线前进而不能自动避开障碍物，此时地面控制人员就需要进行人工遥控操作。下表为地面操控中心显示屏上的部分数据：        已知月球距地球约为r＝3.0×105 km，控制中心接收到信号到控制人员发出指令最少需要Δt＝3s时间。前方障碍物相对探测器极大，可将该情况简化为探测器正垂直驶向无限大的障碍物（如图22）。      回答以下问题：（1）通过对显示屏上的数据分析，你认为减速器是否执行了9:10:33发出的减速指令？（2）分析说明为避免本次碰撞，在加速度大小相同的情况下，发出哪种指令更安全？①做匀速圆周运动　　　　　②做匀减速直线运动（3）若你是控制中心人员，在9:10:40接收到信号后，应该怎么做？若发出指令②，给减速器设定的加速度需要满足什么条件？20．（12分）“通量”是物理学中的重要概念，在研究磁场时我们引入了“磁通量”。定义磁通量Ф=BS，其中B为磁感应强度、S为垂直磁场的面积。（1）如图23所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，放置一个面积为S的平面，平面的法线（与平面垂直）方向与磁场方向的夹角为θ。求穿过该平面的磁通量Ф。（2）与之类似，在静电场中，我们定义“垂直穿过某一平面的电场线条数为通过这一平面的电通量”。①写出电通量ФE的定义式及单位；②求出通过真空中以点电荷＋Q为球心，以R为半径的球面的电通量ФE＇。（已知真空中静电力常量为k，球的表面积公式S=4πR2）（3）自然界中的物体都会不断向外辐射电磁波，这种辐射因为和温度有关而被称为热辐射。为了研究辐射规律，人们建立一种被称为“黑体”的理想模型（对来自外界的电磁波只吸收不反射，但自身会发射电磁波）。理论研究表明，单位时间内从黑体单位表面积辐射的电磁波总能量与其绝对温度的4次方成正比，即，式中σ为已知常数。假设把太阳和火星都看成黑体，忽略其他天体及宇宙空间的其他辐射，已知太阳的表面温度T0=5770K，太阳和火星间距离约为太阳半径的400倍。试估算火星的平均温度。         昌平区2020—2021学年第一学期高三年级期末质量抽测　　　　　　物理试卷参考答案及评分标准　　　　　2021．1第一部分　选择题（共42分）本部分共14小题，每小题3分，共42分。题号1234567891011121314答案ACDBDBABDCDCDC第二部分　非选择题（共58分）本部分共5小题，共58分。15．（9分）（1）C （3分）（2）mgh2　　 （6分）16．（9分）（1）甲 （3分）（2）I　　50.0 （3分）（3）49.5 （3分）17．（9分）（1）绳子的拉力T在竖直方向的分力与游客的重力平衡，解得　　 （4分）（2）绳子的拉力在水平方向的分力提供向心力，解得　　 （5分）   18．（9分）（1）通过电阻R的电流方向为从a到b。 （2分）（2）金属杆的速度为时，产生的感应电动势为　　感应电流　　安培力　　加速度　　 （4分）（3）根据能量守恒，整个过程中回路所产生的焦耳热为　定值电阻R所产生的焦耳热为　 （3分）19．（10分）（1）在第一个10s内探测器位移20m，第二个10s内位移也是20m，故减速器没有执行减速指令。 （2分）（2）设探测器速度为v，加速度大小为a。做匀速圆周运动，根据　　　得　　做匀减速直线运动，根据　　　得　　得R>x，故指令②更安全。 （4分）（3）因减速器没执行减速指令，故应更换备用减速设备。探测器初速度　　2m/s地月间电磁波传输时间　　1s9:10:40收到信号时，探测器与障碍物距离为　　10m经3s发出指令，指令传输时间为1s，所以探测器接收到指令时与障碍物距离为2m设指令加速度大小为a'，恰好至障碍物前停止，则　　得　　a'＝1m/s2故加速度应满足　　a'≥1m/s2 （4分）20．（12分）（1）穿过该平面的磁通量　　 （2分）（2）①电通量定义　　，其中E为电场强度、S为垂直电场的面积。单位　　V·m （2分）②点电荷＋Q在半径为R处产生的电场强度大小为　　半径为R的球面面积为　　穿过该球面的电通量为　　 （4分）（3）设太阳半径为R，火星半径为r。太阳单位时间内向外辐射的电磁波能量为　　火星单位时间内吸收的太阳能量为　　设火星平均温度为T，火星单位时间向外辐射电磁波能量为温度稳定时有　　P=P′解得：火星平均温度　　 （4分）