2022-2023学年北京市房山区高三上学期期末物理试题含答案

  房山区2022－2023学年度第一学期诊断性评价

高三物理

第一部分（选择题共42分）

一、单项选择题（本部分共14小题，在每小题列出的四个选项中只有一个是符合题意的。每小题3分，共42分）

1. 2020年12月4日，新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装置（HL－2M）在成都建成并首次实现利用核聚变放电。下列是核聚变反应的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】A．属于核聚变。故A正确；

B．属于衰变。故B错误；

C．属于重核的裂变。故C错误；

D．属于原子核的人工转变。故D错误。

故选A。

2. 如图所示为一束红光经过狭缝装置得到的图样，下列说法正确的是（　　）

A. 图为干涉图样

B. 图为衍射图样

C. 只减小狭缝宽度，中央亮纹宽度会变窄

D. 当狭缝宽度调到很窄时，中央亮条纹亮度升高

【答案】B

【解析】

【详解】AB．该图样中间亮条纹较宽，两侧亮条纹较窄，是衍射图样，A错误，B正确；

C．只减小狭缝宽度，衍射现象更明显，中央亮纹宽度会变宽，C错误；

D．当狭缝宽度调到很窄时，能穿过的光线很少，能量很少，故中央亮条纹亮度降低，D错误。

故选B。

3. 下列说法正确的是（　　）

A. 外界对气体做功，气体内能可能减少

B. 悬浮在液体中的固体颗粒越大，布朗运动越明显

C. 一定质量的理想气体，压强变小时，分子间的平均距离一定变大

D. 分子间存在着分子力，当分子间距离增大时，分子力一定做负功

【答案】A

【解析】

【详解】A．据热力学第一定律可知，外界对气体做功的同时，若气体放出较多热量，气体内能可能减少，A正确；

B．悬浮在液体中的固体颗粒越小，受到液体分子撞击的不平衡性越明显，布朗运动越明显，B错误；

C．一定质量的理想气体，压强变小时体积不一定变大，故分子间的平均距离不一定变大，C错误；

D．当分子间距大于时，分子力表现为引力，当分子间距离增大时，分子力一定做负功，D错误。

故选A。

4. 一列沿x轴正方向传播的简谐横波，传播速度v=10m/s，t=0时位于坐标原点的质点从平衡位置沿y轴正方向运动，则在t=1.0s时的波形，可能是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】CD．根据图像可知波长

则周期为

由于

由于t=0时位于坐标原点的质点从平衡位置沿y轴正方向运动，可知，1.0s时该质点再次处于平衡位置，且沿y轴负方向运动，CD错误；

AB．结合上述，1.0s时该坐标原点处的质点处于平衡位置，且沿y轴负方向运动，由于波沿x轴正方向传播，根据同侧法，可知1.0s时的波形，A错误，B正确。

故选B。

5. 如图甲所示，为一小型交流发电机示意图。为了便于观察，图甲中只画出其中的一匝线圈。线圈匀速转动时与外电路R＝10Ω的电阻构成闭合回路。从图甲所示位置开始计时，通过电阻R的交变电流如图乙所示，则下列判断正确的是（　　）

A. 电阻R消耗的热功率为4kW

B. t＝0.01s时，线圈平面与磁场方向平行

C. 图甲所示时刻，穿过线圈的磁通量变化最快

D. 该发电机产生交变电流的频率为100Hz

【答案】A

【解析】

【详解】A．交流电流的有效值为I=20A，则电阻R消耗的热功率为

P=I2R=4kW

选项A正确；

B．t＝0.01s时，线圈中感应电流为零，则线圈平面与磁场方向垂直，选项B错误；

C．图甲所示时刻，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，变化最慢，选项C错误；

D．该发电机产生的交变电流的周期为T=0.02s，则频率为50Hz，选项D错误。

故选A。

6. 我国航天员在“天宫课堂”演示喝再生水的过程中，我们看到水滴呈球形漂浮在空间站内，处于完全失重状态。下列在地面上运动的物体也处于完全失重状态的是（　　）

A. 沿水平方向加速的汽车

B. 沿竖直方向加速上升的电梯中的货物

C. 沿斜向右上方抛出的实心球

D. 沿竖直方向减速下降的电梯中的货物

【答案】C

【解析】

【详解】当物体只受重力作用，即物体的加速度大小为g，方向竖直向下时，物体处于完全失重状态。

A．沿水平方向加速的汽车，其加速度在水平方向，并未处于完全失重状态，A错误；

B．沿竖直方向加速上升的电梯中的货物，具有向上的加速度，处于超重状态，B错误；

C．沿斜向右上方抛出的实心球，只受重力作用，处于完全失重状态，C正确；

D．沿竖直方向减速下降的电梯中的货物，具有向上的加速度，处于超重状态，D错误。

故选C。

7. 比荷（）相等的带电粒子M和N，以不同的速率经过小孔S垂直进入匀强磁场，磁感应强度为B，运行的半圆轨迹如图中虚线所示，下列说法正确的是（　　）

A. N带负电，M带正电

B. N的速率大于M的速率

C. N的运行时间等于M的运行时间

D. N受到的洛伦兹力一定等于M受到的洛伦兹力

【答案】C

【解析】

【详解】A．根据左手定则，N粒子带正电，M粒子带负电，故A错误；

B．带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力有

可推知

由于两粒子的比荷相等，可知，粒子做圆周运动的半径与粒子速度成正比，根据图片可知，M粒子做圆周运动的半径比N粒子做圆周运动的半径大，故M粒子的速率比N粒子的速率大，故B错误；

C．根据匀速圆周运动速度与周期的关系

可推知

由于两粒子的比荷相等，故两粒子做圆周运动的周期相同，图片可知，两粒子在磁场中做圆周运动的圆心角相同，故两粒子在磁场中运动的时间相等，故C正确；

D．粒子在磁场中受洛伦兹力的大小为

在同一磁场，B相同，根据以上的分析可知M粒子的速率比N粒子的速率大，但是，题设只已知比荷相等，并不知道两粒子电荷量的大小关系，故不能确定两粒子所受洛伦兹力的大小关系，故D错误。

故选C。

8. “中国天眼”（FAST）设施已发现脉冲星数量超过240颗。脉冲星是快速自转的中子星，每自转一周，就向外发射一次电磁脉冲信号，因此而得名。若观测到某中子星发射电磁脉冲信号的周期为T。已知该中子星的半径为R，引力常量为G。则根据上述条件可以求出（　　）

A. 该中子星的质量

B. 该中子星的第一宇宙速度

C. 该中子星表面的重力加速度

D. 该中子星赤道上的物体随中子星自转的向心加速度

【答案】D

【解析】

【详解】A．如果知道绕中子星做圆周运动的卫星的周期与轨道半径，可以求出中子星的质量，而根据题意仅知道中子星的自转周期T、中子星的半径R与万有引力常量G，无法求出中子星质量，故A错误；

B．根据万有引力提供向心力，则有

解得

因无法求出中子星的质量，则无法求出该中子星的第一宇宙速度，故B错误；

C．在中子星表面，根据万有引力等于重力，则有

解得

因无法求出中子星的质量，则无法求出该中子星表面的重力加速度，故C错误；

D．由题意，可得该中子星赤道上的物体随中子星自转的向心加速度为

故D正确。

故选D。

9. 如图甲所示，探测线圈与冲击电流计串联后可用来测定磁场的磁感应强度。若将线圈放在被测磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，磁场方向垂直纸面向里，磁场的磁感应强度B随时间变化的规律如图乙所示。下列说法正确的是（　　）

A. 时刻感应电动势为零

B. 时间内a点电势高于b点电势

C 时间内冲击电流计中电流大小保持不变

D. 时间内线圈中感应电流的方向始终为逆时针方向

【答案】A

【解析】

【详解】A．时刻B-t图像斜率为零，此时磁通量的变化率为零，则感应电动势为零，选项A正确；

B．时间内穿过线圈的磁通量向里减小，根据楞次定律可知，感应电流为顺时针方向，即a点电势低于b点电势，选项B错误；

C．时间内B-t图像斜率先减小后变大，则感应电动势先减小后变大，即冲击电流计中电流大小先减小后变大，选项C错误；

D．时间内穿过线圈的磁通量先向里增大后向里减小，根据楞次定律可知，在t1时刻线圈中感应电流的方向发生改变，选项D错误。

故选A。

10. 在一次科学晚会上，一位老师表演了一个“魔术”，如图所示，一个没有底的空塑料瓶上固定着一根铁锯条和一块易拉罐（金属）片，把它们分别跟静电起电机的两极相连。在塑料瓶里放一盘点燃的蚊香，很快就看见透明塑料瓶里充满烟雾。当摇动起电机时，烟尘快速吸附在金属片上，塑料瓶变得清澈透明。则关于该“魔术”下列说法正确的是（　　）

A. 金属片与锯条间的电场为匀强电场

B. 烟尘被吸附的过程中电势能增加

C. 该“魔术”在湿度大的环境下更容易成功

D. 若将金属片的面积增大，该“魔术”的现象会更明显

【答案】D

【解析】

【详解】A．尖端附近的电场线密集，所以在锯条附近的电场强度大于金属片附近的电场；且根据俯视图可以看出料瓶内存在的是辐条形的电场，不是匀强电场，故A错误；

C．空气干燥时，起电机产生的电压更高，魔术更容易成功，故C错误；

D．锯条和金属片之间存在强电场，它使空气电离而产生阴离子和阳离子，负离子在电场力的作用下，向正极移动时，碰到烟尘微粒使它带负电，带电烟尘在电场力的作用下，向正极移动，烟尘最终被吸附到金属片上，若将金属片的面积增大，该“魔术”的现象会更明显，故D正确；

B．烟尘被吸附的过程中电场力做正功，电势能减小，故B错误。

故选D。

11. 如图所示，将质量相同的三个物体从水平地面上的A点以同一速率沿不同方向抛出，运动轨迹分别为图中的1、2、3所示。若忽略空气阻力，三个物体从抛出到落地过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 轨迹为1的物体在空中飞行时间最短

B. 轨迹为2的物体所受重力的冲量最大

C. 轨迹为3的物体运动到最高点的速度为零

D. 三个物体在任意单位时间内的速度变化量一定相同

【答案】D

【解析】

【详解】AB．根据斜上抛运动的对称性，可知物体从最高点运动为平抛运动，由

斜抛的总时间为

联立可得

因，则可得轨迹为1的物体在空中飞行时间最长，由重力的冲量为

则轨迹为1的物体所受重力的冲量最大，故AB错误；

C．物体做斜上抛运动，在最高点时竖直方向速度为零，当水平方向速度不为零，故三个物体运动到最高点的速度均不为零，故C错误；

D．三个物体均做斜上抛运动，由

可知，三个物体在任意单位时间内的速度变化量一定相同，故D正确。

故选D。

12. 利用电流表和电压表测一节干电池的电动势和内电阻的实验中，电路图如图所示，则下列说法正确的是（　　）

A. 闭合开关前，滑动变阻器的滑片应放在a端

B. 该实验系统误差的产生原因是电流表分压

C. 闭合开关后，电压表有示数，电流表示数为零的原因可能是滑动变阻器发生断路

D. 应选用一节新的干电池作为被测电源，电池的电动势比较大易测量

【答案】C

【解析】

【详解】A．闭合开关前，为了保护电路，滑动变阻器需滑到最大阻值处，故滑到左端，即b端，故A错误；

B．电路中电流表外接，由于电压表不是理想电压表，故电压表存在分流作用，使电流表示数偏小，故B错误；

C．闭合开关后，电压表有示数，电流表示数为零，则没有电流流过电流表，故出现断路现象，可能是滑动变阻器发生断路或电流表发生断路，故C正确；

D．新干电池电阻很小，路端电压变化不明显，误差较大，故D错误。

故选C。

13. 为了节能和环保，一些公共场所用光敏电阻制作光控开关来控制照明系统。光敏电阻的阻值随着光的强弱而变化。物理学中用照度描述光的强弱，光越强照度越大，照度的单位为l x。某光敏电阻在不同照度下的阻值如下表。控制电路原理如图所示，电路中的电阻和，其中一个是定值电阻，另一个是光敏电阻，已知直流电源电动势E为3V，内阻不计，当控制开关两端电压时，控制开关自动启动照明系统。则下列说法正确的是（　　）

A. 为定值电阻，为光敏电阻

B. 通过表中数据分析可得，照度与光敏电阻阻值成反比

C. 照度越大，该电路控制开关两端的电压越大

D. 若将20kΩ的定值电阻接入电路，则当照度降至0.4lx时启动照明系统

【答案】D

【解析】

【详解】A．根据题上的控制电路原理，照度越小，的电阻需要越大，两端的电压才越大，达到2V时，和并联的控制开关启动照明系统。结合光敏电阻在不同照度下的阻值表可得，为光敏电阻，所以为定值电阻，故A错；

B．通过表中数据分析可得，照度与光敏电阻阻值的乘积不为定值，所以照度与光敏电阻阻值不成反比，故B错误；

C．根据题上的控制电路原理，照度越小，控制开关两端的电压越大，达到2V时，启动照明系统，故C错误；

D．将20kΩ的定值电阻接入电路时，当照度降至0.4lx，此时光敏电阻的阻值为40kΩ，电源电动势为3V，根据串联电路分压关系式可得，光敏电阻两端的电压

因此和并联的控制开关两端的电压也为2V，达到启动电压，启动照明系统，故D正确。

故选D。

14. 超级电容器是电容C达到上千法拉甚至上万法拉的大容量的电容器，具有功率大、充电速度快、循环寿命长等特点。现采用如图所示的电路对某个超级电容器充电，充电器具有控制输出电压和输出电流的功能。充电过程为两个阶段；第一阶段是恒流充电（即充电器输出的电流不变），当充电器检测到超级电容器电压达到某一定值后，进入第二阶段进行恒压充电（即充电器输出的电压不变），直到完成充电。若电阻R的阻值恒定，关于充电过程，下列说法正确的是（　　）

A. 恒流充电时，充电器的输出功率逐渐减小

B. 恒流充电时，超级电容器两端电压随时间均匀增大

C. 恒压充电时，电阻R两端的电压保持不变

D. 恒压充电时，充电器的输出功率逐渐增大

【答案】B

【解析】

【详解】AB．恒流充电时，根据P=UI和电容定义分析可知，充电器的输出功率逐渐增大，电容不变超级电容器两端电压随时间均匀增加，故A错误，B正确；

CD．恒压充电时，随充电过程，电容器上电荷增多电压增大，使电容器极板和充电器间电势差变小，故充电越来越慢即充电电流越来越小，根据P=UI和UR=IR分析可知，电阻R两端的电压逐渐减小，充电器的输出功率逐渐减小，故CD错误。

故选B。

第二部分（非选择题共58分）

二、实验题（共2小题，18分）

15. 某实验小组要测量某金属丝的电阻率。

（1）用欧姆表测量金属丝电阻的阻值，选用欧姆表“×1”挡进行粗测，正确操作后，表盘指针如图所示，可知该电阻的测量值约为______Ω。

（2）若利用电路测量该电阻阻值，可选用的实验器材有：

电流表A（0－0.6A，内阻约为0.5Ω）；电压表V（0－3V，内阻约为5kΩ）；待测电阻；滑动变阻器（0－20Ω）；滑动变阻器（0－2kΩ）；干电池2节；开关一个；导线若干。在所给电路中，应选用______（选填“图甲”或“图乙”）作为测量电路；为了便于调节，滑动变阻器应选用______（选填“”或“”）。

（3）该实验过程中，闭合开关后要求立即读数，避免金属丝温度升高，这样做的原因是______。

【答案】    ①. 8    ②. 图甲    ③.     ④. 金属丝温度升高，金属丝的电阻率会增大

【解析】

【详解】（1）[1] 该电阻的测量值约为

（2）[2] 因电流表内阻约为0.5Ω，图乙接法电压表测得电压误差较大。电压表内阻约为5kΩ，图甲接法电流表测得电流误差较小，故选图甲。

 [3] 由于滑动变阻器要选择限流电路，所以滑动变阻器选择与待测电阻阻值相当的且容易调节的变阻器，所以选择。

（3）[4] 该实验过程中，闭合开关后要求立即读数，避免金属丝温度升高，这样做的原因是金属丝温度升高，金属丝的电阻率会增大。

16. 用如图所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出，落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。

（1）实验时下列条件必须满足的有______。

A．斜槽轨道光滑    B.斜槽轨道末端水平    C.挡板高度等间距变化

（2）实验时每次必须将钢球从斜槽轨道同一位置无初速度释放，目的是_____。

（3）居家学习期间，某同学在水平桌面上用硬练习本做成一个斜面，使钢球从斜面某一位置滚下，如图所示，钢球沿水平桌面飞出。已知当地重力加速度为g，该同学计划只用一把刻度尺测量钢球离开水平桌面时速度的大小，请写出测量原理及步骤______。

【答案】    ①. B    ②. 见解析    ③. 见解析

【解析】

【详解】（1）[1]A．斜槽轨道没有必要光滑，因为小球每次滚动时的摩擦力都相同，A错误；

B．为了让小球做平抛运动，斜槽轨道末段必须水平，B正确；

C．挡板高度可以等间距变化，也可以不等间距变化，C错误；

故选B。

（2）[2]每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球，以保证小球做平抛运动的初速度相等。

（3）[3]钢球沿桌面飞出后做平抛运动，测得钢球落在水平地面上的位置距离桌边缘水平距离x，桌面距水平地面高度为h，小钢球平抛过程中水平位移

x=v0t

竖直位移

联立得小球从桌面飞出时的速度大小

三、计算题（共4小题，40分）

17. 如图所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度L=0.4m，一端连接R=4Ω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B=1T。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。导轨和导体棒的电阻均可忽略不计，在平行于导轨的拉力F作用下，导体棒沿导轨向右匀速运动，速度v=5m/s。求：

（1）感应电动势E的大小；

（2）拉力F大小；

（3）若将MN换为电阻r=1Ω的导体棒，其他条件不变，求导体棒两端的电压U。

【答案】（1）2V；（2）0.2N；（3）1.6V

【解析】

【详解】（1）感应电动势E的大小为

（2）感应电流大小为

根据平衡条件得

（3）感应电流大小为

导体棒两端的电压U

18. 某款儿童滑梯如图所示，其滑面可视为与水平地面夹角为的平直斜面，且与水平面平滑连接，滑面顶端A距离地面高度为h。一质量为m的儿童从A点由静止开始下滑，滑到C点停下。已知儿童与滑面、水平面间的动摩擦因数均为，C点到O点的距离为x，儿童可视为质点，已知重力加速度为g。

（1）求儿童从A到B滑下所受摩擦力f的大小；

（2）求儿童从A到C运动过程中，重力对其做的功W；

（3）论证OC间距离x与滑面倾角的大小无关。

【答案】（1）；（2）m g h；（3）见解析

【解析】

【详解】（1）对儿童进行受力分析有

解得

（2）儿童从A到C运动过程中，重力对其做的功

（3）在水平面上，对儿童进行受力分析有

解得

全过程，根据动能定理有

解得

即OC间距离x与滑面倾角的大小无关。

19. 类比法是研究物理问题的常用方法。

（1）如图所示为一个电荷量为＋Q的点电荷形成的电场，静电力常量为k，有一电荷量为q的试探电荷放入场中，与场源电荷相距为r。根据电场强度的定义式，求q处的电场强度E的大小。

（2）场是物理学中重要的概念，除了电场和磁场外，还有引力场，物体之间的万有引力就是通过引力场发生作用的。忽略地球自转影响，地球表面附近的引力场也叫重力场。已知地球质量为M，半径为R，引力常量为G。请类比电场强度的定义方法，定义距离地球球心为r（r>R）处的引力场强度，并说明两种场的共同点。

（3）微观世界的运动和宏观运动往往遵循相同的规律，根据玻尔的氢原子模型，电子的运动可以看成是经典力学描述下的轨道运动。原子中的电子在库仑引力作用下，绕静止的原子核做匀速圆周运动。这与天体间运动规律相同，天体运动轨道能量为动能和势能之和。已知氢原子核中质子带量为e，核外电子质量为m，带电量为－e，电子绕核轨道半径为r，静电力常量为k。若规定离核无限远处的电势能为零，轨道半径为r处的电势能为，求电子绕原子核运动的轨道能量，分析并说明电子向距离原子核远的高轨道跃迁时其能量变化情况。

【答案】（1）；（2），两种场的共同点见解析；（3），电子向距离原子核远的高轨道跃迁时r增大，动能减小，电势能增加，电子绕原子核运动的轨道能量E增加

【解析】

【详解】（1）q处的电场强度E的大小

（2）类比电场强度的定义方法，定义距离地球球心为r（r>R）处的引力场强度

两种场的共同点：①都是一种看不见的特殊物质，②场强都是既有大小又有方向的矢量，③两种场力做功都与路径无关，可以引入“势”的概念，④力做功的过程，都伴随着一种势能的变化，⑤都可以借助电场线（引力场线）、等势面（等高线）来形象描述场。

（3）根据

则动能

电子绕原子核运动的轨道能量

电子向距离原子核远的高轨道跃迁时r增大，动能减小，电势能增加，电子绕原子核运动的轨道能量E增加。

20. 研究原子核内部的情况时，常用到各种各样的粒子加速器。图甲为粒子直线加速装置的示意图，它由多个横截面积相同的金属圆筒依次排列组成，其轴线在同一直线上，序号为奇数的圆筒与序号为偶数的圆筒分别和交变电源的两极相连，交变电源两极间的电势差的变化规律如图乙所示。在t＝0时，奇数圆筒相对偶数圆筒的电势差为正值。此时和偶数圆筒相连的金属圆板（序号为0）的中央有一电子，在圆板和圆筒1之间的电场中由静止开始加速，沿中心轴线进入圆筒1。为使电子在圆筒之间的间隙都能被加速，圆筒长度的设计必须遵照一定的规律。若电子的质量为m，电荷量为－e，交变电源的电压为U，周期为T，两圆筒间隙的电场可视为匀强电场，圆筒内场强均为0。不计电子的重力和相对论效应。

（1）求电子进入圆筒1时的速度，并分析电子从圆板出发到离开圆筒2这个过程的运动；

（2）若忽略电子通过圆筒间隙的时间，通过计算说明金属圆筒的长度设计遵循的规律；

（3）若保持每个金属圆筒的长度不变，改变交变电源电压的变化规律，仍可保证电子每次经过圆筒间隙都能被加速。请在图丙中定性画出交变电源两极间电势差的变化规律。

【答案】（1）；见解析；（2）见解析；（3）见解析

【解析】

【详解】（1）电子由金属圆板经电场加速进入圆筒1，根据动能定理

解得

电子从圆板开始先做匀加速直线运动，进入圆筒1，筒内场强为0，电子不受外力做匀速直线运动，在圆筒1、2之间间隙再做匀加速直线运动，进入圆筒2再做匀速直线运动。

（2）电子进入第n个圆筒时，经过n次加速，根据动能定理

解得

由于不计电子通过圆筒间隙的时间，则电子在圆筒内做匀速直线运动的时间恰好是半个周期，则有

解得金属圆筒的长度设计遵循的规律

（3）若保持每个金属圆筒的长度不变，则有

解得

既

则

则交变电源两极间电势差的变化规律如图