2021_2022学年北京市昌平区高三（上）期末物理试卷（含答案解析）

2021~2022学年北京市昌平区高三（上）期末物理试卷

1.     2021年11月4日，由我国自主研发的可控核聚变装置“人造太阳”迎来了全新突破，在高达亿摄氏度下成功运行了101秒，引发全球关注。下列核反应方程属于核聚变的是(    )

A.  B.
C.  D.

2.     如图所示，自动卸货车的车架始终静止在水平地面上，在一段时间内，车厢在液压机的作用下与水平面间的夹角逐渐增大，货物相对车厢未发生相对滑动。关于这段时间内货物所受支持力和摩擦力，下列说法正确的是(    )

A. 货物所受支持力逐渐增大 B. 货物所受摩擦力逐渐减小
C. 支持力对货物不做功 D. 支持力对货物做正功

3.     一物体沿直线运动，其速度v 随时间t 变化关系的图像如图所示。由图像可知(    )

A. 内的加速度小于内的加速度
B. 内的位移小于内的位移
C. 内的平均速度小于内的平均速度
D. 内物体的运动方向发生了改变

4.     一列简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻的波形如图所示，此时a、b、c三个质点距平衡位置的距离相同。下列说法正确的是(    )

A. 该时刻质点a和质点b的速度相同 B. 该时刻质点a和质点b的加速度相同
C. 该时刻质点b和质点c的位移相同 D. 质点b将比质点c先回到平衡位置

5.     某同学在做“探究平抛运动规律”实验时，让A 球沿圆弧轨道由静止下滑，A 球离开轨道末端末端水平时撞开轻质接触式开关S，被电磁铁吸住的B 球同时自由下落下落前B 球与轨道末端处于同一高度，如图所示。改变整个装置距水平地面的高度，重复实验，发现两球总是同时落地。关于该实验，下列说法正确的是(    )

A. 在实验中，A、B 两球的质量应保持相等
B. 在重复实验时，A 球沿轨道下滑的初始位置应保持不变
C. 该实验说明A 球在离开轨道后竖直方向做自由落体运动
D. 该实验说明A 球在离开轨道后水平方向做匀速直线运动

6.     某教室中有一台电风扇，其电动机内电阻是，接上的恒定电压后，电风扇正常工作，消耗的总功率是。下列说法正确的是(    )

A. 通过电风扇电动机的电流为 B. 通过电风扇电动机的电流为
C. 电风扇输出的机械功率为 D. 电风扇输出的机械功率为

7.     在“研究影响通电导体棒所受磁场力的因素”实验中，把一段导体棒悬挂在蹄形磁铁的两极间，通以电流，导体棒摆开一定角度，如图所示。要使导体棒摆开的角度增大，以下操作可行的是(    )

A. 增加导体棒的质量 B. 换成磁性较弱的磁铁
C. 增大导体棒中的电流 D. 改变导体棒中电流的方向

8.     如图所示，洛伦兹力演示仪由励磁线圈、玻璃泡、电子枪等部分组成。励磁线圈是一对彼此平行、共轴的圆形线圈，它能够在两线圈之间产生匀强磁场。玻璃泡内充有稀薄的气体，电子枪在加速电压下发射电子，电子束通过玻璃泡内气体时能够显示出电子运动的径迹。若电子枪垂直磁场方向发射电子，电子质量为m，电荷量为e，匀强磁场的磁感应强度为B。根据上述信息可以得出(    )

A. 电子做圆周运动的轨道半径 B. 电子做圆周运动的速度大小
C. 电子做圆周运动的周期 D. 电子的加速电压

9.     2021年6月7日，搭载神舟十二号载人飞船的运载火箭，在酒泉卫星发射中心点火发射。神舟十二号飞船入轨后，成功与天和核心舱对接，3名航天员顺利进入天和核心舱，标志着中国人首次进入自己的空间站。如图为飞船运动过程的简化示意图。飞船先进入圆轨道1做匀速圆周运动，再经椭圆轨道2，最终进入圆轨道3完成对接任务。轨道2分别与轨道1、轨道3相切于A点、B点。则飞船(    )

A. 在轨道1的运行周期大于在轨道3的运行周期
B. 在轨道2运动过程中，经过A点时的速率比B点大
C. 在轨道2运动过程中，经过A点时的加速度比B点小
D. 从轨道2进入轨道3时需要在B点处减速

10. 蹦极是一项非常刺激的户外休闲活动。跳跃者站在起跳台上，把一端固定的弹性绳绑在探关节处，然后头朝下跳下去，如图所示。某次蹦极中，跳跃者从起跳台落下直至最低点的过程中，空气阻力大小恒定，将跳跃者、弹性绳和地球视为一个系统。在这个过程中(    )

A. 系统的机械能守恒
B. 弹性绳刚伸直时跳跃者的动能最大
C. 跳跃者重力势能的减小量等于弹性势能的增加量
D. 跳跃者克服空气阻力做功等于系统机械能的减少量

11. 如图所示，在一点电荷Q 产生的静电场中，三个等势面a、b、c的电势分别为6V、4V和2V。一质子从等势面a上某处由静止释放，经过等势面b时的速率为v 。下列说法正确的是(    )

A. 该点电荷Q 带负电荷 B. 质子到达等势面c 时的速率为2v
C. 质子到达等势面c 时的速率为 D. 质子在等势面b上时的电势能比在c上时小

12. 在冰壶比赛中，掷壶队员手持冰壶从本垒圆心处向前运动至前卫线时，速度大小，此时将冰壶沿水平方向掷出，如图所示。掷出瞬间，冰壶在水平方向相对于手的速度大小。已知掷壶队员的质量，冰壶的质量。冰壶出手后，掷壶队员相对地的速度大小和方向分别为(    )

A. ，方向与冰壶运动方向相反 B. ，方向与冰壶运动方向相同
C. ，方向与冰壶运动方向相反 D. ，方向与冰壶运动方向相同

13. 利用某半导体的电阻随温度升高而减小的特征可以制作电子温度计。图甲表示该半导体的电阻R 随摄氏温度t 变化的情况。把该半导体与电动势为E、内阻为r 的电源，理想电压表和保护电阻连成如图乙所示的电路。用该半导体作测温探头，把电压表的电压刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简易的电子温度计。下列说法正确的是(    )

A. 应标在电压较大的刻度上
B. 应标在电压较大的刻度上
C. 该电子温度计表盘上温度的刻度是均匀的
D. 若电池用久后内阻r 变大，用该温度计测量的温度要比真实值偏低

14. 若横轴表示时间，纵轴表示速度，则如图为匀变速直线运动的图像。当把时间t分成许多小的时间间隔，在每个时间内，可以认为物体做匀速运动。图中每个小矩形的面积，就对应着物体在内的位移。对这些位移求和，可以认为图线与横轴包围的面积表示t 时间内物体的位移。我们可以应用上述方法处理很多问题，下列说法正确的是(    )

A. 若横轴表示时间t，纵轴表示加速度a，则图线与横轴包围的面积表示物体的末速度
B. 若横轴表示位移x，纵轴表示合外力，则图线与横轴包围的面积表示物体动能的变化量
C. 若横轴表示通过定值电阻的电流I，纵轴表示其两端的电压U，则图线与横轴包围的面积表示定值电阻的电功率
D. 若横轴表示电容器充电时两极板所带电荷量Q，纵轴表示两极板间电压U，则图线与横轴包围的面积表示电容器储存的电能

15. 在“测量金属丝的电阻率”实验中，待测金属丝的电阻约为。

用螺旋测微器测量金属丝的直径，某次测量如图所示，其读数为______。

用电流表和电压表测量金属丝的电阻，按如图连接好电路，用电压表的接线柱P先后与a、b接触，发现电压表的示数有较大变化，而电流表的示数变化不大，则实验中电压表的接线柱P 应与_______选填“a”或“b”点相连。

某同学在实验中记录了多组数据，并描绘出图像，如图所示，由图像可知，金属丝的电阻约为_______。

设被测金属丝电阻为，长度为L，直径的平均值为d，则该金属材料电阻率的表达式为________。用、L、d 等物理量表示。

16. 实验小组一用如图所示的实验装置探究加速度与物体受力的关系，保持小车的质量M不变，通过改变槽码的个数来改变小车所受的拉力F，通过处理纸带上打出的点来测量小车的加速度a。

如图是某次实验时得到的一条纸带，纸带上相邻两计数点之间的时间间隔为，由图中数据可计算出小车的加速度大小为________。

小明同学根据实验数据作出了图像，如图所示．该图线斜率的物理意义是________；该图线不通过原点的原因可能是_________。

小芳同学实验操作规范，作出了图像，随槽码个数的增加，图线上都发生了弯曲，该同学作出的图像最接近如图中的________选填“甲”或“乙”。

17. 如图所示，ABC为一固定在竖直平面内的光滑轨道，BC段水平，AB段与BC段平滑连接，两小滑块M、N 的质量均为m，N 静止在轨道BC段上，M 从高h 处由静止开始沿轨道下滑，与N 发生对心碰撞，碰后两小滑块粘在一起在轨道BC上滑动。重力加速度为g。求：

碰撞前瞬间M 的速度的大小；

碰撞后瞬间M 和N 一起运动的速度大小v ；

碰撞过程中损失的机械能。

18. 如图为法拉第圆盘发电机的示意图，铜质圆盘安装在水平铜轴上，两铜片C、D分别与转动轴和圆盘的边缘接触。圆盘处于水平向右的匀强磁场中，圆盘平面与磁感线垂直，从左向右看，圆盘以角速度沿顺时针方向匀速转动。已知匀强磁场的磁感应强度大小为B，圆盘半径为r，定值电阻的阻值为R。

判断通过电阻R 的电流方向；

求这个发电机的电动势E；

如果圆盘不转动，使磁场的磁感应强度以规律变化为常数，请判断圆盘上是否产生了感应电流？是否有电流通过电阻R ？简要说明理由。

19. 宏观规律是由微观机制决定的。从微观角度看，在没有外电场的作用下，金属导体中的自由电子沿任意方向运动的概率相等。对于导体中的任一截面来说，任何时刻从两侧穿过的自由电子数相等，宏观上不形成电流。如果导体两端加恒定电压，自由电子在电场力的驱动下开始定向移动，并不断与导体内金属阳离子碰撞，可以认为自由电子在碰撞后的定向速度变为0，然后再加速、再碰撞……，在宏观上自由电子的定向移动形成了电流。如图所示，一段横截面积为S、长为L 的金属导体，单位体积内有n个自由电子，自由电子的电量为e，质量为m，导体两端所加电压为U，假设自由电子与导体内金属阳离子连续两次碰撞的时间间隔为t，仅在碰撞时才考虑粒子间的相互作用。

求恒定电场对每个自由电子作用力的大小F；

求在时间间隔t 内自由电子定向移动的平均速率；

实验表明，同一金属导体两端的电压与通过它的电流之比是一个常量，物理学中把它叫做导体的电阻。请推导电阻的微观表达式用物理量S、L、n、e、m、t 表示。

20. 运动的合成与分解是我们研究复杂运动时常用的方法。如图所示，一高度为h、内壁光滑的圆筒竖直放置，将一个小滑块在圆筒上端O点以水平初速度沿圆筒内壁切线方向抛出。小滑块沿圆筒内壁运动了一周后恰好从点离开圆筒。已知重力加速度为g，不计空气阻力。

求小滑块从抛出到离开圆筒所用的时间t；

如果沿虚线将圆筒展开，以小滑块初始位置为坐标原点O，初速度方向为x轴正方向，竖直向下为y轴正方向，建立直角坐标系xOy，请在图中定性画出小滑块在圆筒内表面的运动轨迹。

21. 如图所示，在真空中存在空间范围足够大的、水平向右的匀强电场。将一个质量为m，带正电的小球从电场中某点以初速度竖直向上抛出。已知小球所受电场力与重力之比为。求小球从抛出点至最高点电势能的变化量。
22. 如图所示，在真空中存在空间范围足够大的、水平向右的匀强磁场，磁感应强度大小为B。电子枪图中未画出发射出质量为m、电荷量为e 的电子，经加速后以初速度射入磁场中，初速度方向与磁场方向夹角为。不计电子所受重力。求：

电子在沿磁感线和垂直磁感线方向上分别做什么运动；

求电子在垂直磁感线方向上运动一周的时间内，沿磁感线方向上运动的距离x。

答案和解析

1.【答案】A 

【解析】A.是核聚变方程，故A正确；

B.是衰变方程，故B错误；

C.是粒子轰击氮原子核生成氧的同位素和质子的核反应方程，属于原子核的人工转变，故C错误；

D.是核裂变方程，故D错误。

故选A。

2.【答案】D 

【解析】A.根据受力分析，共点力平衡可得，夹角逐渐增大，支持力减小，A错误；

B.共点力平衡可得静摩擦力大小，夹角逐渐增大，摩擦力逐渐增大，B错误；

货物受到的支持力方向总是垂直于斜面向上，且与货物的运动方向时刻相同，所以支持力对货物做正功，C错误，D正确。

故选D。

3.【答案】A 

【解析】A.内的加速度大小为，

内的加速度大小为，

所以，故A正确；

B.内的位移大小为，

内的位移大小为，

所以，故B错误；

C.内的平均速度大小为，

内的平均速度大小为，

所以，故C错误；

D.内物体始终沿正方向运动，故D错误。

故选A。

4.【答案】B 

【解析】A.简谐横波沿x轴正方向传播，则a点向上振动，b点向下振动，质点a和质点b的速度方向不同，速度不同，故A错误；

B.波形图中质点加速度与位移成正比，该时刻质点a和质点b的位移相同，加速度相同，故B正确；

C.此时a、b、c三个质点距平衡位置的距离相同，该时刻质点b和质点c的位移方向相反，位移不同，故C错误；

D.b点、c点都向下振动，质点c将比质点b先回到平衡位置，故D错误。

故选B。

5.【答案】C 

【解析】因为A、B 两球同时从同一高度开始下落，并且同时达到地面，所以他们在竖直方向两球遵循相同的运动规律，
因为B 球做的是自由落体运动，所以A 球在竖直方向也做自由落体运动；而A 球在水平方向的运动没有可以参照的物体，
所以无法确定A 球在离开轨道后水平方向所遵循的规律。而且自由落体运动的物体运动规律与物体本身质量无关。
故C正确，AD错误；
B.在重复实验时，A 球沿轨道下滑的初始位置可以改变，因为改变后水平方向的初速度会发生改变，但竖直方向仍然做自由落体运动，即不影响该实验的结果，故B错误。
故选C。
 

6.【答案】B 

【解析】正常工作时通过电动机的电流大小为，A错误，B正确；
已知电动机正常工作时总功率为，
电动机正常工作时热功率为，
电动机正常工作时机械功率为。
CD错误。故选B。
 

7.【答案】C 

【解析】设导体棒摆开的角度为，根据平衡条件以及力的合成与分解可得，

要使导体棒摆开的角度增大，需要增大导体棒所受的安培力F 或减小导体棒的质量，根据安培力公式，

可知若要增大F，可以增大导体棒中的电流、换成磁性较强的磁铁，而改变导体棒中电流的方向无法增大F，综上所述可知ABD不可行，C可行。

故选C。

8.【答案】C 

【解析】电子经加速电场，

电子进入磁场做匀速圆周运动，根据洛仑兹力提供向心力，有，

又因为，

解得，

由于轨道半径无法确定，所以速度及加速电压也无法确定，而电子质量为m，电荷量为e，匀强磁场的磁感应强度为B，根据上述信息可以得出圆周运动的周期，故C正确，ABD错误。

故选C。

9.【答案】B 

【解析】A.根据，可得，

由上式可知飞船在轨道1的运行周期小于在轨道3的运行周期，故A错误；

B.根据开普勒第二定律可知，飞船在轨道2运行过程中，经过A点时的速率比B点大，故B正确；

C.根据，可知飞船在轨道2运行过程中，经过A点时的加速度比B点大，故C错误；

D.飞船从轨道2进入轨道3时需要在B点处加速，故D错误。

故选B。

10.【答案】D 

【解析】A.由于有空气阻力，所以将跳跃者、弹性绳和地球视为一个系统机械能也会损失，系统机械能不守恒，故A错误；

B.根据动能的公式，当加速度为零时，跳跃者的速度最大，此时跳跃者的重力与空气阻力、弹性绳的弹力合力为零，弹簧处于伸长，不是刚伸直，故B错误；

C.根据能量守恒，跳跃者从起跳台落下直至最低点的过程中，跳跃者重力势能的减小量等于弹性势能的增加量和空气因摩擦产生的热能，故C错误；

D.根据能量守恒，跳跃者克服空气阻力做功等于系统机械能的减少量，故D正确。

故选D。

11.【答案】C 

【解析】A.由于a、b、c 的电势逐渐降低，所以该点电荷Q 带正电荷，故A错误；

对于质子从a到b的过程，根据动能定理有，

对质子从b 到c 的过程，根据动能定理有，

由题意可知，

联立以上三式解得质子到达等势面c 时速率为，

故B错误，C正确；

D.质子带正电，根据，

可知质子在等势面b上时的电势能比在c上时大，故D错误。

故选C。

12.【答案】D 

【解析】设冰壶扔出的方向为正方向，则由动量守恒定律，

解得，

方向与冰壶运动方向相同，故ABC错误，D正确。
故选D。

13.【答案】A 

【解析】由图像可知，温度为时电阻的阻值大于温度为时的阻值，
由串联电路分压规律可知，R的电压为：  ，

可知温度越高，U 越小，即应标在电压较大的刻度上，应标在电压较小的刻度上，选项A正确，B错误；

C.根据可知，U 与R是非线性关系，而R与t是线性关系，则U 与t 是非线性关系，电压表刻度是均匀的，所以电子温度计表盘上温度的刻度是不均匀的，选项C错误；

D.若电池用久后内阻r 变大，根据可知，相同的R 值时U 值偏小，则对应的温度偏高，即用该温度计测量的温度要比真实值偏高，选项D错误。

故选A。

14.【答案】B 

【解析】A. 若横轴表示时间t，纵轴表示加速度a，则图线与横轴包围的面积为，

则图线与横轴包围的面积表示物体速度的变化量；

B.若横轴表示位移x，纵轴表示合外力，则图线与横轴包围的面积表示，

图线与横轴包围的面积表示合外力做的功，根据动能定理，则也可表示为物体动能的变化量，故B正确；

C. 若横轴表示通过定值电阻的电流I，纵轴表示其两端的电压U，图线与横轴包围的面积是没有意义的，因为电功率是状态量，等于图线上某点对应的U与I的乘积，故C错误；

D. 若横轴表示电容器充电时两极板所带电荷量Q，纵轴表示两极板间电压U，

因为，

则图线与横轴包围的面积，

表示电容器储存的电能的增加量，故D错误。

故选B。

15.【答案】
    

 

【解析】由螺旋测微器的读数原则可得，直径为；

用电压表的接线柱P 先后与a、b接触，发现电压表的示数有较大变化，而电流表的示数变化不大，说明电流表的分压作用明显，故应将电流表外接，故实验中电压表的接线柱P 应与a点相连；

因为图像的斜率即电阻，所以可得；

由电阻定律得，，

联立得。

16.【答案】
小车质量的倒数     没有平衡阻力或平衡阻力不足   
甲 

【解析】根据匀变速直线运动的推论，即，

可得。

根据牛顿第二定律可得，

变形有，

可知，该图线斜率的物理意义是小车质量的倒数，当合外力不为零时，加速度为零，是因为没有平衡阻力或平衡阻力不足。

随着F 的增大，不满足时，此时有，，

解得加速度为，

因此加速度会偏小，图像中图线最后会略微向下弯曲，故选甲。

17.【答案】解：从高h 处由静止开始沿轨道下滑，与N 发生对心碰撞前，
由动能定理得，
解得。

因为碰后两小滑块粘在一起在轨道BC上滑动，
则由动量守恒定律得，

解得。

两滑块碰撞过程中由能量守恒定律得，

解得。

【解析】见答案
 

18.【答案】解：根据右手定则可知，圆盘中电流由C 流向D，所以通过电阻R 的电流方向为由流向a。

将圆盘看成由无数细辐条并联组成，每根辐条产生的感应电动势相同。
设在时间内，辐条转过的角度为，则，

在此过程中辐条扫过的面积为，

扫过面积对应的磁通量变化量为

根据法拉第电磁感应定律可得。

圆盘中产生了感应电流；但没有电流通过电阻R。圆盘中产生涡旋电流，沿半径方向没有电势差，故没有电流通过电阻R。

【解析】见答案
 

19.【答案】解由题意得恒定电场对每个自由电子作用力的大小，，

解得；

自由电子在碰撞后的定向速度变为0，然后再加速，
自由电子与导体内金属阳离子连续两次碰撞的时间间隔为t，
则满足，，，

解得；

题意t 时间内通过导线横截面的电荷量为，

则电流为，

又电阻为，

所以电阻的微观表达式为。

【解析】见答案
 

20.【答案】解：由题意可知，小滑块在竖直方向做自由落体运动，可得小滑块从抛出到离开圆筒所用的时间为，

解得。

圆筒展开以后小球做平抛运动，由题意可知，小滑块在圆筒内表面的运动轨迹为

【解析】见答案
 

21.【答案】解：竖直方向小球匀减速至0用时为t，则，

水平方向，，

小球从抛出点至最高点电势能的变化量，

联立解得，

小球从抛出点至最高点电势能减少了。

【解析】见答案
 

22.【答案】解：把初速度分解为沿磁感线方向和垂直于磁感线方向，
沿磁感线方向不受洛伦兹力，则做匀速直线运动，垂直磁感线方向则做匀速圆周运动；

垂直磁感线方向速度，

根据

解得，

电子在垂直磁感线方向上运动一周的时间内，沿磁感线方向上运动的距离。

【解析】见答案