2023北京西城区高三上学期1月期末考试物理含答案

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为绳上的两点。时O点由平衡位置出发开始振动，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（　　）

A.  B.

C  D.

3. 如图所示，理想变压器的原线圈接在的交流电源上，副线圈接有的负载电阻，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（　　）

A. 电压表的读数约为62V B. 电流表的读数为10.0A

C. 原线圈的输入功率为88W D. 副线圈输出交流电的频率为10Hz

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24h

B. “高分三号”的向心加速度大于9.8m/s2

C. “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. 质量为的跳伞运动员做低空跳伞表演。他从离开悬停的飞机后到落地前的运动过程可以大致用如图所示的图像描述，已知，全科免费下载公众号《高中僧课堂》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125m

B. 打开降落伞后运动员的加速度小于

C. 5~9s内运动员受到的空气阻力大于

D. 0~9s内运动员的机械能先增大后减小

7. 如图所示，质量为、长为的直导线用两条绝缘细线悬挂于、，并处于匀强磁场中。当导线中通以沿轴正方向的电流，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为。该磁场的磁感应强度可能是（　　）

A. 方向沿轴正方向，大小为 B. 方向沿轴正方向，大小为

C. 方向沿悬线向上，大小为 D. 方向垂直悬线向上，大小为

8. 如图所示，平行光滑金属导轨水平放置，导轨间距为，左端连接一阻值为的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为。导体棒置于导轨上，其电阻为，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。在导体棒向右匀速移动的过程中（　　）

A. 导体棒中感应电流的方向为

B. 导体棒两端的电势差大小为

C. 电阻消耗的电能为

D. 拉力对导体棒做功的功率为

9. 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（　　）

A. 主机电池充电完毕储存的电能约为5200J

B. 主机以额定功率工作的时间约为2h

C. 充电座以额定功率工作时1s内输出的电能约为28J

D. 充电座以额定功率工作时1s内产生的内能约为4J

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（　　）

A. 开关断开前，软铁环中的磁场为逆时针方向

B. 开关断开前，软铁环中的磁场为顺时针方向

C. 开关断开的瞬间，电流表中电流的方向为

D. 开关断开的瞬间，电流表中电流的方向为

12. 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

C. 负电荷由A点运动到B点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。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. 用图1所示的实验装置探究加速度与力、质量的关系。

（1）除图中器材外，还需要两种测量工具是_________（选填选项前的字母）。

A．秒表    B．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、、，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__________m/s2（结果保留两位有效数字）。

（3）某同学猜想加速度与力成正比，与质量成反比，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________。

16. 某学习小组想测量一节干电池电动势和内阻，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）；

电压表V（量程0~3V，内阻约）；

电流表A（量程0~0.6A，内阻约）；

滑动变阻器（最大阻值约为）；

滑动变阻器（最大阻值约为）；

定值电阻（阻值）；

定值电阻（阻值）；

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____。

（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                  B．干电池内阻较小

C．滑动变阻器的最大阻值较小    D．电流表的内阻较小

（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。

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. 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，物块A的释放点距离轨道末端的竖直高度为，A、B的抛出点距离水平地面的竖直高度为，取重力加速度。求：

（1）两物块碰前A的速度的大小；

（2）两物块碰撞过程中损失的机械能；

（3）两物块落地点距离轨道末端的水平距离。

18. 一台质谱仪的工作原理如图所示，电荷量为、质量为的正离子，从容器A下方的小孔飘入电压为的加速电场，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，最后打在照相底片的中点上。已知，放置底片的区域，且。

（1）求离子进入磁场时的速度的大小；

（2）求磁场的磁感应强度的大小；

（3）某次测量发现底片左侧包括点在内的区域损坏，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，分析说明可以采取哪些措施调节质谱仪。

19. 类比是研究问题常用方法。

（1）如图1所示，在地面上方，将质量为的小球用长为的细线悬挂起来，组成一个单摆。把小球拉离平衡位置后释放，让其做偏角很小的振动。已知地球质量为，小球到地心的距离为，万有引力常量为。求小球所在处的重力加速度及单摆振动的周期。

（2）2022年10月31日梦天实验舱成功发射，并于11月1日与空间站对接后实现在轨运行。若将图2所示的装置置于在轨运行的梦天实验舱中，利用梦天实验舱的微重力环境，研究库仑力作用下的振动。图2中，质量为、电荷量为的带电小球用长为l的绝缘细线悬挂起来，在其正下方固定一个电荷量为的均匀带电大球，把小球拉离平衡位置后释放，在大球的库仑力作用下小球做偏角很小的振动。由于振动过程中细线偏角很小，可认为小球到固定带电大球中心的距离始终为，且小球受到大球的库仑力方向不变，带电小球的振动类似于重力场中单摆的振动。已知静电力常量为，类比单摆在地面附近的振动，求带电小球在梦天实验舱中的振动周期。

（3）在历史上，库仑曾用类似图2中的实验研究了异种电荷间吸引力与距离的关系。下面我们就追寻历史的脚步，用图2中的装置验证库仑力大小与电荷间距离的平方成反比。请说明实验验证的思路。

20. 体育课上，直立起跳是一项常见的热身运动，运动员先蹲下，然后瞬间向上直立跳起，如图1所示。

（1）一位同学站在力传感器上做直立起跳，力传感器采集到的图线如图2所示。根据图像求这位同学的质量，分析他在力传感器上由静止起跳过程中的超重和失重情况。取重力加速度。

（2）为了进一步研究直立起跳过程，这位同学构建了如图3所示的简化模型。考虑到起跳过程中，身体各部分肌肉（包括上肢、腹部、腿部等肌肉）的作用，他把人体的上、下半身看作质量均为的两部分A和B，这两部分用一个劲度系数为的轻弹簧相连。起跳过程相当于压缩的弹簧被释放后使系统弹起的过程。已知弹簧的弹性势能与其形变量的关系为。要想人的双脚能够离地，即B能离地，起跳前弹簧的压缩量至少是多少？已知重力加速度为。

（3）“爆发力”是体育运动中对运动员身体水平评估的一项重要指标，人们通常用肌肉收缩产生的力与速度的乘积来衡量肌肉收缩的爆发能力，其最大值称之为“爆发力”。

某同学想在家通过直立起跳评估自己的“爆发力”，为了简化问题研究，他把人离地前重心的运动看作匀加速直线运动，认为起跳时人对地面的平均蹬踏力大小等于肌肉的收缩力。他计划用体重计和米尺测量“爆发力”，请写出需要测量的物理量，并利用这些物理量写出计算“爆发力”的公式。

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题答案】

【答案】B

【2题答案】

【答案】A

【3题答案】

【答案】C

【4题答案】

【答案】D

【5题答案】

【答案】D

【6题答案】

【答案】C

【7题答案】

【答案】B

【8题答案】

【答案】C

【9题答案】

【答案】C

【10题答案】

【答案】D

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题答案】

【答案】BC

【12题答案】

【答案】BC

【13题答案】

【答案】ABC

【14题答案】

【答案】BD

第二部分

三、实验题（本题共2小题，共18分。）

【15题答案】

【答案】    ①. BD##DB    ②. 0.50    ③. 可行，理由见解析

【16题答案】

【答案】    ①.     ②. 增大    ③. 减小    ④. B    ⑤.

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题答案】

【答案】（1）2m/s；（2）0.1J；（3）0.3m

【18题答案】

【答案】（1）；（2）；（3）见解析

【19题答案】

【答案】（1）；（2）；（3）见解析

【20题答案】

【答案】（1）60kg；先失重后超重再失重；（2）；（3）见解析