2023届北京市朝阳区高三下学期一模物理试题

北京市朝阳区高三年级第二学期质量检测一

物 理

2023.3

（考试时间90分钟  满分100分）

第一部分

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．关于质量一定的理想气体，下列说法正确的是

A．气体温度降低，其压强可能增大

B．气体体积减小，其压强一定增大

C．气体不断被压缩的过程中，其内能一定增加

D．气体与外界不发生热量交换的过程中，其内能一定不变

2．下列说法正确的是

A．雨后出现的彩虹属于光的反射现象

B．光的干涉和衍射现象说明光是一种横波

C．用光导纤维传输信息利用了光的全反射现象

D．测体温的额温枪是通过测量人体辐射的紫外线进行测温

3．某地震局记录了一列沿x轴正方向传播的地震横波，在时刻的波形如图中实线所示，时刻第一次出现图中虚线所示的波形。下列说法正确的是

A．该地震波的周期为0.5s

B．该地震波的波速为4km/s

C．时刻，处质点的振动方向沿y轴正方向

D．0～0.5s内处的质点沿x轴正方向前进2km的距离

4．如图所示，质量为m的手机放置在支架斜面上，斜面与水平面的夹角为θ，手机与接触面的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。手机始终保持静止状态。下列说法正确的是

A．手机对支架的压力大小为mg，方向垂直于斜面向下

B．手机受到的摩擦力大小为，方向沿斜面向上

C．若θ增大，则支架对手机的摩擦力随之减小

D．若θ增大，则支架对手机的作用力保持不变

5．如图是某交流发电机的示意图。当线圈abcd绕垂直于匀强磁场方向的转轴OO＇匀速转动时，电路中产生电流的最大值为，外电路的电阻为R。图示位置线圈平面与磁场方向垂直。已知线圈转动的周期为T。下列说法正确的是

A．在图示位置，穿过线圈的磁通量的变化率为零

B．在图示位置，线圈中的电流方向为a→b→c→d

C．在一个周期内，外电路产生的焦耳热为

D．从图示位置开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系式为

6．如图所示，竖直轻弹簧下端固定在水平面上，一小球从弹簧正上方某一高度处由静止开始自由下落，接触弹簧后把弹簧压缩到一定程度（在弹性限度内）。不计空气阻力。则

A．从接触弹簧到运动至最低点的过程中，小球的加速度不断增大

B．从接触弹簧到运动至最低点的过程中，小球的速度先增大后减小

C．从接触弹簧到运动至最低点的过程中，小球的机械能守恒

D．小球在最低点时所受的弹力大小等于其所受的重力大小

7．图示平面内固定两个等量异种点电荷，M、N两点关于两电荷的连线对称，M、P两点关于两电荷连线的中垂线对称。下列说法正确的是

A．M、P两点的电场强度相同      B．N、P两点的电场强度相同

C．N、P两点的电势相等       D．电子在M点的电势能比在N点的大

8．如图所示，可视为质点的小球用轻质细绳悬挂于B点，使小球在水平面内做匀速圆周运动。现仅增加绳长，保持轨迹圆的圆心O到悬点B的高度不变，小球仍在水平面内做匀速圆周运动。增加绳长前后小球运动的角速度、加速度以及所受细绳的拉力大小分别为、、和、、。则

A．    B．    C．    D．

9．如图所示，足够长的平行光滑金属导轨ab、cd水平放置，间距为L，一端连接阻值为R的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的、磁感应强度大小为B的匀强磁场。质量为m、电阻为r的导体棒MN放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好。导轨的电阻可忽略不计。时金属棒以初速度v水平向右运动，经过一段时间停在导轨上。下列说法不正确的是

A．全过程中，金属棒克服安培力做功为

B．全过程中，电阻R上产生的焦耳热为

C．时刻，金属棒受到的安培力大小为

D．时刻，金属棒两端的电压

10．氢原子的能级图如图甲所示，一群处于能级的氢原子，用其向低能级跃迁过程中发出的光照射图乙电路中的阴极K，其中只有a、b两种频率的光能使之发生光电效应。分别用这两种频率的光照射阴极K，测得图乙中电流表随电压表读数变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是

A．题中的氢原子跃迁共能发出4种不同频率的光子

B．a光是从的能级向的能级跃迁产生的

C．a光的波长小于b光的波长

D．a光照射阴极K时逸出的光电子的最大初动能比b光照射时的大

11．质量为m的同学原地跳绳时，上下运动，其速度大小v随时间t的变化图像如图所示。重力加速度为g。则

A．0～内，该同学的最大速度约为

B．0～内，该同学上升的最大高速约为

C．该同学克服重力做功的平均功率约为

D．每跳一次，地面对该同学所做的功约为

12．科幻电影曾出现太空梯的场景。如图甲所示，设想在赤道上建造一个始终与地表垂直的太空梯，航天员可通过梯仓P缓慢地到达太空中某一位置，设该位置距地心的距离为r，地球半径为图乙中曲线A为地球引力对航天员产生的加速度大小随r变化的图线；直线B为航天员的向心加速度大小随r变化的图线。下列说法正确的是

A．航天员在R处的速度等于地球的第一宇宙速度

B．乙图中的小于地球同步卫星的轨道半径

C．航天员在位置时处于完全失重状态

D．在小于的范围内，航天员越接近的位置对梯仓的压力越大

13．某同学利用电压传感器来研究电感线圈工作时的特点。图甲中三个灯泡完全相同，不考虑温度对灯泡电阻的影响。在闭合开关S的同时开始采集数据，当电路达到稳定状态后断开开关。图乙是由传感器得到的电压u随时间t变化的图像。不计电源内阻及电感线圈L的电阻。下列说法正确的是

A．开关S闭合瞬间，流经灯和的电流相等

B．开关S闭合瞬间至断开前，流经灯的电流保持不变

C．开关S断开瞬间，灯闪亮一下再熄灭

D．根据题中信息，可以推算出图乙中与的比值

14．图甲为指尖般大小的一种电动机，由于没有铁芯，被称为空心杯电机。这种新颖的结构消除了由于铁芯形成涡流而造成的电能损耗，具有体积小、灵敏、节能等特性，广泛应用在智能手机、平板电脑、医疗、无人机等方面。

图乙为一种空心杯电机原理的简化示意图。固定的圆柱形永磁体形成沿辐向均匀分布的磁场（俯视图）；作为转子的多组线圈绕制成水杯状，电流经边缘流入和流出，可简化为沿圆柱体对角线的单匝线圈（图中a、b分别为线圈与顶面和底面的切点）。当线圈通电时，可在安培力作用下绕OO＇轴转动。设图示时刻线圈的电流为I，方向如图所示，线圈所在处的磁感应强度大小均为B。图中线圈实线部分的长度为L。下列说法正确的是

A．图中线圈转动过程中，穿过该线圈的磁通量保持不变

B．图示位置，线圈实线部分所受安培力的大小为BIL

C．图示位置，线圈在安培力的作用下将绕OO＇轴逆时针转动（俯视）

D．为使空心杯电机正常转动，则应保持线圈中的电流方向不变

第二部分

本部分共6题，共58分。

15．（8分）

物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。

（1）利用图1所示的装置探究两个互成角度的力的合成规律。为减小实验误差，下列措施可行的有          。

A．描点作图时，铅笔应尖一些，力的图示适当大些

B．用两个测力计拉细绳套时，两测力计的示数适当大些

C．用两个测力计拉细绳套时，细绳间的夹角越大越好

（2）利用图2所示装置验证机械能守恒定律。图3为实验所得的一条纸带，在纸带上选取连续的、点迹清晰的3个点A、B、C，测出A、B、C与起始点O之间的距离分别为、、。已知打点计时器的打点周期为T，重物质量为m，当地重力加速度为g。从打O点到打B点的过程中，重物增加的动能          ，减少的重力势能          。

（3）如图4所示，用半径相同的A、B两球的碰撞可以验证动量守恒定律。某同学认为即使A球质量大于B球质量，也可能会使A球反弹。请说明该同学的观点是否正确并给出理由。

16．（10分）

某同学用伏安法测金属丝的电阻（阻值约5Ω左右）。实验所用器材为：电池组（电动势3V）、电流表（内阻约0.1Ω）、电压表（内阻约3kΩ）、滑动变阻器R（0～20Ω）开关、导线若干。

（1）图1中电压表的右端应与          （选填“a”或“b”）点连接。

（2）图2是测量的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于变阻器的右端。请根据（1）问中的电路图，补充完成图2中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表读数均为最小值。

（3）该同学在坐标纸上建立如图3所示的坐标系，标出了与测量数据对应的6个点。请在该图中描绘出I-U图线，利用图线可得该金属丝的阻值          Ω（结果保留两位有效数字）。

（4）通过电路元件的I-U图像可以了解其性能。该同学查阅说明书，了解到某元件具有维持用电器两端电压稳定的作用，其正常工作电压为3.0V，电流约为83mA，I-U图像如图4所示。

若使用该元件与一额定电压为3.0V的用电器并联，通过适当的电阻构成如图5所示的电路。当输入电压在一定范围内波动时，用电器两端电压能够稳定在3.0V不变，请分析说明其原因。

17．（9分）

如图所示，竖直平面内、半径的光滑1/4圆弧轨道固定在水平桌面上，与桌面相切于B点。质量的小物块由A点静止释放，最后静止于桌面上的C点。已知物块与桌面间的动摩擦因数。取。求：

（1）物块在B点时的速度大小；

（2）物块在B点时所受圆弧轨道的支持力大小N；

（3）B、C两点间的距离x。

18．（9分）

如图所示，两块带电金属极板a、b水平正对放置，极板长度、板间距均为L，板间存在方向竖直向下、场强大小为E的匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场。一质量为m、电荷量为＋q的粒子，以水平速度从两极板的左端正中央沿垂直于电场、磁场的方向进入极板间，恰好做匀速直线运动，不计粒子重力。

（1）求匀强磁场磁感应强度的大小B；

（2）若撤去磁场只保留电场，求粒子射出电场时沿电场方向移动的距离y；

（3）若撤去电场，仅将磁感应强度大小调为B＇，粒子恰能从上极板右边缘射出，求B＇的大小。

19．（10分）

密立根油滴实验将微观量转化为宏观量进行测量，揭示了电荷的不连续性，并测定了元电荷的数值。实验设计简单巧妙，被称为物理学史上最美实验之一。

该实验的简化装置如图甲所示。水平放置、间距为d的两平行金属极板接在电源上，在上极板中间开一小孔，用喷雾器将油滴喷入并从小孔飘落到两极板间。已知油滴带负电。油滴所受空气阻力，式中η为已知量，r为油滴的半径，v为油滴的速度大小。已知油的密度为ρ，重力加速度为g。

（1）在极板间不加电压，由于空气阻力作用，观测到某一油滴以恒定速率缓慢下降距离L所用的时间为，求该油滴的半径r；

（2）在极板间加电压U，经过一段时间后，观测到（1）问中的油滴以恒定速率缓慢上升距离L所用的时间为。求该油滴所带的电荷量Q；

（3）实验中通过在两极板间照射X射线不断改变油滴的电荷量。图乙是通过多次实验所测电荷量的分布图，横轴表示不同油滴的编号，纵轴表示电荷量。请说明图中油滴所带电荷量的分布特点，并说明如何处理数据进而得出元电荷的数值。

20．（12分）

中国航天技术处于世界领先水平，航天过程有发射、在轨和着陆返回等关键环节。

（1）航天员在空间站长期处于失重状态，为缓解此状态带来的不适，科学家设想建造一种环形空间站，如图甲所示。圆环绕中心轴匀速旋转，航天员（可视为质点）站在圆环内的侧壁上，随圆环做圆周运动的半径为r，可受到与他站在地球表面时相同大小的支持力。已知地球表面的重力加速度为g。求圆环转动的角速度大小ω。

（2）启动反推发动机是着陆返回过程的一个关键步骤。返回舱在距离地面较近时通过γ射线精准测距来启动返回舱的发动机向下喷气，使其减速着地。

a．已知返回舱的质量为M，其底部装有4台反推发动机，每台发动机喷嘴的横截面积为S，喷射气体的密度为ρ，返回舱距地面高度为H时速度为，若此时启动反推发动机，返回舱此后的运动可视为匀减速直线运动，到达地面时速度恰好为零。不考虑返回舱的质量变化，不计喷气前气体的速度，不计空气阻力。求气体被喷射出时相对地面的速度大小v；

b．图乙是返回舱底部γ射线精准测距原理简图。返回舱底部的发射器发射γ射线。为简化问题，我们假定：γ光子被地面散射后均匀射向地面上方各个方向。已知发射器单位时间内发出N个γ光子，地面对光子的吸收率为η，紧邻发射器的接收器接收γ射线的有效面积为A。当接收器单位时间内接收到n个γ光子时就会自动启动反推发动机，求此时返回舱底部距离地面的高度h。

北京市朝阳区高三年级第二学期质量检测一

物理参考答案

2023.3

（考试时间90分钟  满分100分）

第一部分

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。

第二部分

本部分共6题，共58分。

15．（8分）

（1）AB

（2）；

（3）该同学的观点不正确。理由如下：

设碰前A球的动量为，动能为，碰后A球的动量为、动能为，B球动量为、动能为。取碰前A球的运动方向为正方向，根据动量守恒定律有：，若A球反弹，则，所以，即。又因为，所以，违背了能量守恒定律，所以该同学的观点错误。

16．（10分）

（1）a

（2）如图甲所示

（3）如图乙所示；4.3～4.8

（4）当输入电压有所升高时，两端的电压瞬间大于3.0V，元件中电流从83mA急剧增大，使两端的电压增大，两端的电压又回到3.0V；当输入电压有所下降时，两端的电压瞬间小于3.0V，元件中电流从83mA急剧减小，使两端的电压减小，两端的电压又回到3.0V。因此，用电器两端电压能够稳定在3.0V不变。

17．（9分）

解：

（1）物块从A运动到B，根据机械能守恒定律有

得

（2）物块在B点时，根据牛顿第二定律有

得

（3）物块由B点运动到C点的过程中，根据动能定理有得

18．（9分）

解：

（1）带电粒子受到的电场力与洛伦兹力平衡，有

得

（2）水平方向有

竖直方向有

得

（3）设粒子做匀速圆周运动的半径为r，洛伦兹力提供向心力，有

由几何关系

得

19．（10分）

解：

（1）板间未加电压时，油滴的速度为，根据平衡条件有

其中

得

（2）板间加电压时，油滴的速度为，根据平衡条件有

其中

得

（3）电荷量的分布呈现出明显的不连续性，这是量子化的表现。

根据图中数据分布的特点，可将电荷量数值近似相等的数据分为一组，求出每组电荷量的平均值；再对各平均值求差值。在实验误差允许范围内，若发现各平均值及差值均为某一最小数值的整数倍，则这个最小数值即为元电荷的数值。

20．（12分）

解：（1）设航天员质量为m，所受侧壁对他的支持力N提供向心力，有

同时

得

（2）a．设△t时间内每台发动机喷射出的气体质量为△m，气体相对地面速度为v，气体受到返回舱的作用力为F，则有

得

由牛顿第三定律可知，气体对返回舱的作用力大小

返回舱在匀减速下落的过程中，根据牛顿第二定律有

根据运动学公式有

得

b．接收器单位时间单位面积接收的光子个数为

故接收器单位时间接收光子的个数

得

全卷说明：用其他方法解答正确，给相应分数。