2022_2023学年北京市朝阳区高三（第一次）模拟考试物理试卷(含答案解析)

这是一份2022_2023学年北京市朝阳区高三（第一次）模拟考试物理试卷(含答案解析)，共20页。试卷主要包含了 下列说法正确的是，5s， 如图是某交流发电机的示意图等内容，欢迎下载使用。
2022~2023学年北京市朝阳区高三（第一次）模拟考试物理试卷
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t=0时刻的波形如图中实线所示，t=0.5s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. t=0时刻，x=1km处质点的振动方向沿y轴正方向
D. 0∼0.5s内，x=2km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μmgcosθ，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Im，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Im2RT
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i=Imcos 2πTt
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ω1、a1、F1和ω2、a2、F2。则
A. ω1=ω2 B. a1>a2 C. F1=F2 D. F1>F2
9. 如图所示，足够长的平行光滑ab、cd金属导轨水平放置，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。t=0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12mv2
B. 全过程中，电阻R上产生的焦耳热为Rmv22(R+r)
C. t=0时刻，金属棒受到的安培力大小为B2L2vR+r
D. t=0时刻，金属棒两端的电压UMN=BLv
10. 氢原子的能级图如图甲所示，一群处于n=4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n=3的能级向n=1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。不计空气阻力。则
A. 0∼t0内，该同学的最大速度约为35gt0
B. 0∼t0内，该同学上升的最大高度约为950gt02
C. 该同学克服重力做功的平均功率约为9200mg2t0
D. 每跳一次，地面对该同学所做的功约为9200mg2t02
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R。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r0小于地球同步卫星的轨道半径
C. 航天员在r0位置时处于完全失重状态
D. 在小于r0的范围内，航天员越接近r0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D2和D3的电流相等
B. 开关S闭合瞬间至断开前，流经灯D1的电流保持不变
C. 开关S断开瞬间，灯D2闪亮一下再熄灭
D. 根据题中信息，可以推算出图乙中u1与u2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
15. 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h1、h2、h3。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ΔEk=___________，减少的重力势能ΔEp=___________。

(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m1大于B球质量m2，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. 某同学用伏安法测金属丝的电阻Rx(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Rx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Rx=_____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R2并联，通过适当的电阻R1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R2两端电压能够稳定在3.0V不变，请分析说明其原因。


17. 如图所示，竖直平面内、半径R=0.2m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m=0.5kg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μ=0.5。取g=10m/s2。求：
(1)物块在B点时的速度大小vB；
(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. 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v0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. 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f=6πrηv，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t1，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t2。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. 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v0，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。

答案和解析

1.【答案】A 
【解析】A.由pVT=C可知，气体温度降低，若体积也减小，其压强可能增大，故A正确；
B.由pVT=C可知，气体体积减小，若温度也降低，其压强不一定增大，故B错误；
C.气体不断被压缩的过程中，外界对气体做正功，如果气体同时向外界放热，由热力学第一定律ΔU=W+Q可知，气体内能不一定增加，故C错误；
D.气体与外界不发生热量交换的过程中，如果外界对气体做功，由热力学第一定律ΔU=W+Q可知，气体内能发生变化，故D错误。
故选A。


2.【答案】C 
【解析】A.雨后出现的彩虹属于光的色散现象即折射现象。故A错误；
B.光的干涉和衍射现象说明光是波，偏振才进一步发现光是横波。故B错误；
C.用光导纤维传输信息利用了光的全反射现象。故C正确；
D.测体温的额温枪是通过测量人体辐射的红外线进行测温。故D错误。
故选C。


3.【答案】B 
【解析】A.在 t=0 时刻的波形如图中实线所示， t=0.5 s 时刻第一次出现图中虚线所示的波形，由图可知，此时经过了半个周期，则有T=1s，故A错误；
B.由图可得，波长为4km，则该地震波的波速为v=λT=4km/s，故B正确；
C.根据同侧法可知， t=0 时刻， x=1 km 处质点的振动方向沿y轴负方向，故C错误；
D.质点只是在平衡位置上下振动，不会随波向前移动，故D错误；
故选B。


4.【答案】D 
【解析】A.受力分析可得支架对手机的支持力大小为mgcosθ，方向垂直于斜面向，由牛顿第三定律可得手机对支架的压力大小为mgcosθ，方向垂直于斜面向下，A错误；
BC.手机受到的摩擦力为静摩擦力，大小等于mgsinθ，方向沿斜面向上，且若θ增大，则支架对手机的摩擦力随之增大，BC错误；
C.手机始终保持静止状态，即其所受合力为0，故支架对手机的作用力与θ无关，始终与手机的重力等大反向，D正确。
故选D。


5.【答案】A 
【解析】AB.图示位置为中性面，此时穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，电流最小也为零，故A正确，B错误；
C.电路中电流的有效值为I=Im 2
在一个周期内，外电路产生的焦耳热为Q=I2RT=12Im2RT，故C错误；
D.从图示位置计时，线圈中电流i随时间t变化的关系式为i=Imsin2πTt，故D错误。
故选A 。


6.【答案】B 
【解析】ABD.小球从接触弹簧到运动至最低点的过程中，受重力和弹簧弹力作用，弹力从零逐渐增大，开始阶段小于重力，小球合力向下，做加速运动；当弹力等于重力时，加速度为零，速度最大；之后弹力大于重力，合力向上，小球做减速运动，故小球加速度先减小后增大、速度先增大后减小，在最低点时所受的弹力大小大于其所受的重力大小，AD错误，B正确；
C.小球从接触弹簧到运动至最低点的过程中，弹簧弹力对小球做负功，小球机械能减少，转化为弹簧弹性势能，C错误；
故选B。


7.【答案】B 
【解析】AB.根据等量异种电荷周围电场分布规律以及对称性可知M、P两点的电场强度大小相同、方向不同，N、P两点的电场强度相同，A错误，B正确；
C.M点和N点到正负电荷的距离都相同，它们位于同一个等势面上，电势相同且大于0；P点电势靠近负电荷，其电势小于0，故N点电势高于P点电势，C错误；
D.M点和N点电势相同，故电子在M点的电势能与在N点的一样大，D错误。
故选B。


8.【答案】A 
【解析】设绳子竖直方向的夹角为 θ ，由受力分析可知，绳子的拉力F=mgcosθ
绳子和重力的合力提供向心力，即mgtanθ=mω2R=ma
设轨迹圆的圆心O到悬点B的高度为h，则R=htanθ
解得ω= gh，a=gtanθ
绳子越长，与竖直方向的夹角越大，所以a1m2，所以Ek2>Ek0
这样就违背了能量守恒定律，所以该同学的观点错误。
 
【解析】(1)探究两个互成角度的力的合成规律。为减小实验误差，可以采取以下措施，描点作图时，铅笔应尖一些，力的图示适当大些；用两个测力计拉细绳套时，两测力计的示数适当大些；细绳间的夹角不能太大，也不能太小。
故选AB。
(2)从打O点到打B点的过程中，有vB=h3−h12T
重物增加的动能为ΔEk=12mvB2=m(h3−h1)28T2
减少的重力势能ΔEp=mgh2
(3)该同学的观点不正确。理由如下：设碰前A球的动量为p0，动能为 Ek0 ，碰后A球的动量为 p1 、动能为 Ek1 ，B球动量为 p2 、动能为 Ek2 。取碰前A球的运动方向为正方向，根据动量守恒定律有p0=p1+p2
若A球反弹，则p1p0
即 2m2Ek2> 2m1Ek0
又因为m1>m2，所以Ek2>Ek0
这样就违背了能量守恒定律，所以该同学的观点错误。


16.【答案】(1)a；
(2)；
(3)  ；4.5；
(4)当输入电压有所升高时， R2 两端的电压瞬间大于3.0V，元件中电流从83mA急剧增大，使 R1 两端的电压增大， R2 两端的电压又回到3.0V；当输入电压有所下降时， R2 两端的电压瞬间小于3.0V，元件中电流从83mA急剧减小，使 R1 两端的电压减小， R2 两端的电压又回到3.0V。因此，用电器 R2 两端电压能够稳定在3.0V不变。 
【解析】(1)依题意，金属丝的电阻较小，采用电流表外接法。电压表的右端应与a点连接。
(2)实物图连接如图所示

(3)I−U图线如图所示

该金属丝的阻值为图线的斜率的倒数，即Rx=1k=4.5Ω
(4)当输入电压有所升高时， R2 两端的电压瞬间大于3.0V，元件中电流从83mA急剧增大，使 R1 两端的电压增大， R2 两端的电压又回到3.0V；当输入电压有所下降时， R2 两端的电压瞬间小于3.0V，元件中电流从83mA急剧减小，使 R1 两端的电压减小， R2 两端的电压又回到3.0V。因此，用电器 R2 两端电压能够稳定在3.0V不变。


17.【答案】解：(1)物块从A运动到B，根据动能定理有mgR=12mvB2              
得  vB=2m/s
(2)物块在B点时，根据牛顿第二定律有N−mg=mvB2R  
得   N=15N
 (3)物块由B点运动到C点的过程中，根据动能定理有  −μmgx=0−12mvB2  
得  x=0.4m
 
【解析】本题考查了动能定理的应用，难度一般。

18.【答案】解：(1)带电粒子受到的电场力与洛伦兹力平衡，有qE=qv0B
得 B=Ev0   
(2)水平方向有 L=v0t
竖直方向有y=12at2，a=qEm
得  y=qEL22mv02  
(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qv0B′=mv02r            
由几何关系  r2=L2+(r−L2)2   
得B′=4mv0 5qL
 
【解析】本题考查了带电粒子在电场、磁场中的运动，解题关键在于找到粒子的运动轨迹。

19.【答案】(1)板间未加电压时，油滴的速度为v1，根据平衡条件有mg=6πηrv1
其中m=ρ⋅43πr3，v1=Lt1
联立得 r=3 ηL2ρgt1
(2)板间加电压时，油滴的速度为v2，根据平衡条件有  QUd=mg+6πηrv2
其中  v2=Lt2  
联立得   Q=18πdU(1t1+1t2) η3L32ρgt1
(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，这个最小数值即为元电荷的数值。 
 
【解析】本题考查了带电粒子在电场和重力场中的运动，解题的关键在于审题。

20.【答案】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N=mrω2
同时N=mg
得ω= gr
(2)a.设Δt时间内每台发动机喷射出的气体质量为Δm，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  Δm=ρSvΔt
由动量定理可得FΔt=Δmv−0
联立得F=ρSv2
由牛顿第三定律可知，气体对返回舱的作用力大小 F′=F
返回舱在匀减速下落的过程中，根据牛顿第二定律有4F′−Mg=Ma
根据运动学公式有v02=2aH
得  v= M4ρS(g+v022H)
b.接收器单位时间单位面积接收的光子个数为 (1−η)N2πh2
故接收器单位时间接收光子的个数 n=(1−η)N2πh2⋅A          
得 h= (1−η)NA2πn
 
【解析】本题考查了流体问题，解题关键在于微元法结合动量定理求解作用力。