2023届北京市西城区高三下学期三模物理试题（含解析）

2023届北京市西城区高三下学期三模物理试题

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题

1．设物体运动的加速度为a、速度为，位移为x，现有四个不同物体的运动图像如图所示，时刻物体的速度均为零，则其中物体做单向直线运动的图像是（　　）

A．   B．  

C．   D．  

2．图中K、L、M为静电场中的3个相距很近的等势面（K、M之间无电荷）．一带电粒子射入此静电场中后，沿abcde轨迹运动．已知电势，且粒子在ab段做减速运动．下列说法中正确的是

A．粒子带负电

B．粒子在bc段也做减速运动

C．粒子在a点的速率大于在e点的速率

D．粒子从c点到d点的过程中电场力做负功

3．太阳系的第二大行星土星的卫星很多，其中土卫五和土卫六绕土星的运动可近似看作圆周运动，下表是关于土卫五和土卫六两颗卫星的资料，两卫星相比（　　）

A．土卫五绕土星运动的周期较小

B．土卫五绕土星运动的线速度较小

C．土卫六绕土星运动的角速度较大

D．土卫六绕土星运动的向心加速度较大

4．如图所示，将篮球从同一位置斜向上抛出，其中有两次篮球垂直撞在竖直墙上，不计空气阻力，则下列说法中正确的是　　

A．从抛出到撞墙，第二次球在空中运动的时间较短

B．篮球两次撞墙的速度可能相等

C．篮球两次抛出时速度的竖直分量可能相等

D．抛出时的动能，第一次一定比第二次大

5．竖直导线ab与水平面上放置的圆线圈隔有一小段距离，其中直导线固定，线圈可自由运动，当同时通以如图4所示方向的电流时（圆线圈内电流从上向下看是逆时针方向电流），则从左向右看，线圈将（ ）

A．不动． B．顺时针转动，同时靠近导线．

C．顺时针转动，同时离开导线． D．逆时针转动，同时靠近导线．

6．如图所示电路中，电源的电动势为E，内阻为r，各电阻阻值如图所示，当滑动变阻器的滑动触头P从a端滑到b端的过程中，下列说法正确的是（　　）

A．电压表的读数U先减小，后增大

B．电流表的读数I先增大，后减小

C．电压表读数U与电流表读数I的比值不变

D．电压表读数的变化量与电流表读数的变化量的比值不变

二、多选题

7．回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示，要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法中正确的是（　　）

A．增大匀强电场间的加速电压

B．增大磁场的磁感应强度

C．减小狭缝间的距离

D．增大D形金属盒的半径

8．伽利略开创了实验研究和逻辑推理相结合探索自然规律的科学方法，利用这种方法伽利略发现的规律有（　　）

A．物体之间普遍存在相互吸引力

B．力不是维持物体运动的原因

C．物体间的相互作用力总是大小相等、方向相反

D．忽略空气阻力，重物与轻物下落得同样快

9．如图所示，在斜面上，木块A与B的接触面是水平的。连接木块A的绳子呈水平状态，两木块均保持静止。则木块A和木块B可能的受力个数分别为（　　）

A．2个和4个 B．3个和4个

C．4个和5个 D．4个和6个

10．如图a所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t=0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复.通过安装在弹簧下端的压力传感器，得到弹簧弹力F随时间t变化的图像如图b所示，若图像中的坐标值都为已知量，重力加速度为g，则

A．t1时刻小球具有最大速度

B．t2时刻小球的速度大小为零

C．可以计算出小球自由下落的高度

D．整个运动过程中，小球的机械能守恒

11．如图所示，绝缘杆两端固定带电小球A和B，轻杆处于水平向右的匀强电场中，不考虑两球之间的相互作用，初始时杆与电场线垂直．现将杆右移的同时顺时针转过，发现A、B两球电势能之和不变．根据如图给出的位置关系，下列说法正确的是(　　)

A．A一定带正电，B一定带负电

B．A、B两球所带电荷量的绝对值之比qA∶qB＝1∶2

C．A球电势能一定增加

D．电场力对A球和B球都做了功

12．如图所示，一束带电粒子以一定的初速度沿直线通过由相互正交的匀强磁场（磁感应强度为B）和匀强电场（电场强度为E）组成的速度选择器，然后粒子通过平板S上的狭缝P进入另一匀强磁场（磁感应强度为B′），最终打在A1A2上，下列表述正确的是（　　）

A．粒子带负电

B．所有打在A1A2上的粒子，在磁感应强度为B′的磁场中的运动时间都相同

C．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于

D．粒子打在A1A2的位置越靠近P，粒子的比荷越大

13．真空中有一半径为r0的带电金属球壳，通过其球心的一直线上各点的电势分布如图，r表示该直线上某点到球心的距离，分别是该直线上A、B两点离球心的距离，下列说法中正确的有(    )

A．该金属球壳可能带负电

B．A点的电场强度方向由A指向B

C．A点的电场强度大于B点的电场强度

D．负电荷沿直线从A移到B的过程中，电场力做正功

14．将三个木板1、2、3固定在墙角，木板与墙壁和地面构成了三个不同的三角形，如图所示，其中1与2底边相同，2和3高度相同。现将一个可以视为质点的物块分别从三个木板的顶端由静止释放，并沿斜面下滑到底端，物块与木板之间的动摩擦因数均相同。在这三个过程中，下列说法正确的是（　　）

A．沿着1和2下滑到底端时，物块的速度不同；沿着2和3下滑到底端时，物块的速度相同

B．沿着1下滑到底端时，物块的速度最大

C．物块沿着3下滑到底端的过程中，产生的热量是最少的

D．物块沿着1和2下滑到底端的过程，产生的热量是一样多的

三、实验题

15．如图为“用DIS（位移传感器、数据采集器、计算机）研究加速度与质量关系”的实验装置．

（1）在图示装置中，①是固定在小车上位移传感器的_________部分，在该实验中采用控制变量法，保持小车所受拉力不变，即用钩码所受的重力作为小车所受拉力，为了减小实验误差，应使钩码质量尽量_______些．

（2）改变小车的质量，多次重复测量，在某次实验中根据测得的多组数据可画出小车加速度与小车质量的倒数关系图线：

①如果摩擦力不能忽略，则画出的图线为图示中的_______．（填“甲”或“乙”或“丙”）

②该实验中某同学画出的图线中AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是(   )

A．小车与轨道之间存在摩擦

B．导轨保持了水平状态

C．所挂钩码的总质量太大

D．所用小车的质量太大

16．某研究性学习小组为探究小灯泡灯丝电阻与温度的关系，设计并完成了有关的实验，以下是实验中可供选用的器材。

A．待测小灯泡（额定功率6W，额定电流0.5A）

B．电流表（量程0~0.6A，内阻0.1Ω）

C．电压表（量程0~5V，内阻约5kΩ）

D．电压表（量程0~15V，内阻约15kΩ）

E.滑线变阻器（最大阻值50Ω）

F.滑线变阻器（最大阻值1kΩ）

G.直流电源（电动势15V，内阻可忽略）

H.开关一个，导线若干

实验中调节滑线变阻器，小灯泡两端电压可以从零至额定电压范围内变化，从而测出小灯泡在不同电压下的电流。

（1）实验中为较准确测量、方便调节，电压表应选用___，滑动变阻器应选用___（填写仪器符号）；

（2）请在虚线框中画出为完成上述实验而设计的合理的电路图_______。

（3）如图所示是该研究小组测得小灯泡的I—U关系图线。由图线可知，小灯泡灯丝电阻随温度的升高而_____________（填增大、减小或不变）；当小灯泡两端所加电压为6V时，其灯丝电阻值约为_____________Ω。（保留两位有效数字）

（4）若不考虑电表内阻的影响，得到的是上面的I-U关系图线。但由于电表存在内阻，实际测得的伏安特性曲线比上面的I-U关系图线位置来得偏 ______（选填高或低）。

四、解答题

17．泥石流是在雨季由于暴雨、洪水将含有沙石且松软的土质山体经饱和稀释后形成的洪流。泥石流流动的全过程虽然只有很短时间，但由于其高速前进，具有强大的能量，因而破坏性极大。某课题小组对泥石流的威力进行了模拟研究，他们设计了如图甲所示的模型：在水平地面上放置一个质量为m＝4 kg的物体，让其在随位移均匀减小的水平推力作用下运动，推力F随位移变化如图乙所示，已知物体与地面间的动摩擦因数为μ＝0.5，g＝10 m/s2.则：

(1)物体在运动过程中的最大加速度为多少？

(2)在距出发点多远处，物体的速度达到最大？

(3)物体在水平面上运动的最大位移是多少？

18．如图，半径R=0．5m的光滑圆弧轨道ABC与足够长的粗糙轨道CD在C处平滑连接，O为圆弧轨道ABC的圆心，B点为圆弧轨道的最低点．半径OA、OC与OB的夹角分别为53°和37°．将一个质量m=0．5kg的物体（视为质点）从A点左侧高为h=0．8m处的P点水平抛出，恰从A点沿切线方向进入圆弧轨道．已知物体与轨道CD间的动摩擦因数μ=0．8，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0．6，cos37°=0．8，求：

（1）物体水平抛出时的初速度大小v0；

（2）物体经过B点时，对圆弧轨道压力大小FN；

（3）物体在轨道CD上运动的距离x

19．如图所示，坐标平面第Ⅰ象限内存在大小为E＝4×105 N/C、方向水平向左的匀强电场，在第Ⅱ象限内存在方向垂直纸面向里的匀强磁场．质荷比＝4×10－10 kg/C的带正电的粒子，以初速度v0＝2×107 m/s从x轴上的A点垂直x轴射入电场，OA＝0.2m，不计粒子的重力．

（1）求粒子经过y轴时的位置到原点O的距离；

（2）求粒子第一次经过y轴时速度的大小和方向；

（3）若要使粒子不能进入第Ⅲ象限，求磁感应强度B的取值范围(不考虑粒子第二次进入电场后的运动情况)．

参考答案：

1．C

【详解】A．由位移—时间图像可知，位移随时间先增大后减小，2s后反向运动，4s末到达初始位置，物体不是做单向直线运动，故A错误；

B．由速度—时间图像可知，速度2s内沿正方向运动，沿负方向运动，方向改变，物体不是做单向直线运动，故B错误；

C．由图像可知：物体在第1s内做匀加速运动，第2s内做匀减速运动，2s末速度减为0，然后重复前面的过程，是单向直线运动，故C正确；

D．由图像可知：物体在第1s内做匀加速运动，第内做匀减速运动，2s末速度减为0，第3s内沿负方向运动，不是单向直线运动，故D错误。

故选C。

2．B

【详解】试题分析：已知电势，作出电场线如图，方向大体向左，由轨迹弯曲方向知道，粒子所受的电场力方向大体向左，故电荷带正电，故A错误；由电势，电场力对正电荷做负功，动能减小，做减速运动，故B正确；a与e处于同一等势面上电势相等，电势能相等，根据能量守恒，速度大小也相等，故C错误；粒子从c点到d点的过程中，电势降低，正电荷的电势能减小，电场力做做正功，故D错误．

考点：考查了带电粒子在匀强电场中的运动

【名师点睛】根据等势面作电场线，是解决这类问题常用方法．根据轨迹，判断粒子的运动状态，进一步分析电场力做功、电势能变化情况是常见的问题，要熟练快速作答．

3．A

【详解】卫星做圆周运动的向心力由万有引力提供，则

A．由开普勒第三定律

半径越大，周期越大，所以土卫五的公转周期小，故A正确；

B．由卫星速度公式

公转半径越大，卫星的线速度越小，则土卫六的公转线速度小，故B错误；

C．由卫星角速度公式

公转半径越小，角速度越大，则土卫五的公转角速度大，故C错误；

D．由卫星向心加速度公式

公转半径越小，向心加速度越大，则土卫五的向心加速度大，故D错误。

故选A。

【点睛】在万有引力这一块，涉及的公式和物理量非常多，掌握公式在做题的时候，首先明确过程中的向心力，然后弄清楚各个物理量表示的含义，最后选择合适的公式分析解题，另外这一块的计算量一是非常大的，所以需要细心计算。

4．A

【详解】A．篮球做斜上抛运动，因为两次都是垂直撞在竖直墙上，所以可以把两次运动看成平抛运动的逆运动，即水平方向匀速直线运动，竖直方向为自由落体运动，根据竖直位移越小时间越短，故Ａ正确；

B．根据，水平位移相同，时间越短，水平速度越大，所以第二次撞墙速度大，故Ｂ错误；

C．根据，时间越长，竖直速度越大，故Ｃ错误；

D．第二次水平分速度较大，竖直分速度却较小，根据速度的合成可知，不能确定抛出时的速度大小，动能大小不能确定，可能相等，故D错误。

故D错误。

故选A。

5．D

【详解】分析：根据安培定则判断通电导线AB产生的磁场方向，采用电流元法和特殊位置法分析圆环所受安培力，判断圆环的运动情况．

解答：解：根据安培定则可知，通电导线AB在右侧产生的磁场方向垂直纸面向里．采用电流元法，将圆环分成前后两半，根据左手定则可知，外侧半圆受到的安培力向上，内侧受到的安培力向下，圆环将逆时针转动．再用特殊位置法：圆环转过90°时，通电直导线AB对左半圆环产生吸引力，对右半圆环产生排斥力，由于吸引力大于排斥力，圆环靠近AB．则从左向右看，线圈将逆时针转动，同时靠近直导线AB．故D正确，A、B、C错误．

故选D．

6．D

【详解】AB．滑动触头P位于a端和b端时外电路总电阻均为

P位于ab的中点时外电路总电阻为

所以当滑动变阻器的滑动触头P从a端滑到b端的过程中，总电阻先增大后减小，电源的电动势和内阻不变，根据闭合电路欧姆定律，总电流先减小后增大，则内电压先减小后增大，外电压先增大后减小。即有电压表的读数U先增大后减小，电流表的读数I先减小后增大，故AB错误；

C．电压表读数U与电流表读数I的比值表示外电阻，外电阻先增大后减小，故C错误；

D．因为内外电压之和不变，所以外电压的变化量的绝对值和内电压变化量的绝对值相等。所以，故D正确。

故选择D。

7．BD

【详解】由

解得

则动能

知动能与加速的电压无关，狭缝间的距离无关，与磁感应强度大小和D形盒的半径有关，增大磁感应强度和D形盒的半径，可以增加粒子的动能。

故选BD。

8．BD

【详解】A．伽利略没有发现物体之间普遍存在相互吸引力的规律，故A错误；

B．伽利略根据理想斜面实验，发现了力不是维持物体运动的原因，故B正确；

C．伽利略没有发现物体间的相互作用力总是大小相等，方向相反的规律。物体间的相互作用力总是大小相等，方向相反是牛顿第三定律的内容，故C错误；

D．伽利略开创了实验研究和逻辑推理相结合的方法，得出了自由落体运动是初速度为零的匀变速直线运动；并且明确了重物和轻物下落得同样快；故D正确。

故选BD。

【点睛】本题要掌握伽利略关于运动和力关系的观点、落体运动的规律理论等等。伽利略的斜面实验是以可靠的事实为基础，经过抽象思维，抓住主要因素，忽略次要因素，推理得出的结论。

9．AC

【详解】由平衡条件知，A受到B的支持力与重力外，可能受到绳子的拉力与B对A的摩擦力。因此A可能受到2个力或4个力；B可能受到重力、A对B的压力和斜面的静摩擦力、斜面的支持力4个力而保持平衡，还可能受重力、A对B的压力、斜面的支持力、A对B向左的静摩擦力，而斜面对物体B可能有静摩擦力，也有可能没有静摩擦力，因此B受到4个力或5个力。

故选AC。

10．BC

【详解】A．t1时刻，弹簧弹力等于零，此时小球的加速度为g，方向向下，故A错误；

B．当弹簧弹力等于重力时小球速度最大，在t2时刻，弹簧弹力最大，此时小球运动到最低点，加速度方向向上，速度为零，故B正确；

C．t3到t4时刻，小球做竖直上抛运动，根据竖直上抛运动的对称性可以求出小球自由下落的高度，故C正确；

D．小球运动过程中有弹力做功，机械能不守恒，故D错误．

故选BC.

11．BD

【详解】A．因为A、B两球电势能之和不变，则电场力对系统做功为零，因此A、B电性一定相反，A可能带正电，也可能带负电，故A错误；

B．电场力对A、B做功大小相等，方向相反，所以有

解得

故B正确；

C．A球的电性不确定，无法判断其电势能的变化，故C错误；

D．A、B两球初末位置的电势不等，则两球的电势能发生改变，所以电场力对两球一定做功，故D正确。

故选BD。

12．CD

【详解】A．带电粒子在磁场中向左偏转，根据左手定则，知该粒子带正电，故A错误；

B．所有打在上的粒子，在磁场中做匀速圆周运动，运动的时间等于

由

则

与带电粒子的比荷有关，故B错误；

C．粒子经过速度选择器时所受的电场力和洛伦兹力平衡，有

则

故C正确；

D．经过速度选择器进入磁场B'的粒子速度相等，根据

粒子打在上的位置越靠近P，则半径越小，粒子的比荷越大，故D正确。

故选择CD。

13．BC

【分析】根据直线上各点的电势φ分布图判断A点和B点电势．沿电场线方向电势逐点降低．根据电场力方向和运动方向判断做功情况．

【详解】依据沿着电场线方向，电势降低，由图可知0到电势不变，随着间距的增大，电势降低，可知，金属球壳可能带正电，A错误；A点的电场强度方向由A指向B，A点的电场强度大于B点的电场强度，故BC正确；负电荷沿直线从A移到B的过程中，电场力做负功，故D错误．

14．BD

【详解】AB．设任意一斜面倾角为，斜面的长度为L，则物体下滑过程中克服摩擦力做功为

Lcosθ即为斜面底边的长度，设物体滑到底端时的速度为v，根据动能定理得：

根据图中斜面高度和底边长度可知，滑到底边时速度大小关系为

即沿着1下滑到底端时，物块的速度最大，故A错误，B正确。

CD．摩擦生热等于物块克服摩擦力做功，即

由图可知1和2底边相等且小于3的底边，故摩擦生热关系为

即物块沿着1和2下滑到底端的过程中，产生的热量一样多，物块沿着3下滑到底端的过程中，产生的热量最多，故C错误，D正确；

故选BD。

15．     发射器     小     丙     C

【详解】（1）在图示装置中，①是固定在小车上位移传感器的发射器部分．在该实验中，应使钩码的质量远小于小车的质量，所以为了减小实验误差，应使钩码质量尽量小些；

（2）①加速度与质量倒数的图象可知，乙是不存在摩擦力，而丙有力仍没有加速度，则说明存在摩擦力，而甲还没有施加力，就有加速度，说明平衡摩擦力过度；

②据在某次实验中测得的多组数据可画出关系图线，分析此图线的OA段可得出的实验结论是小车的质量一定，加速a与合力F成正比，由于OA段关系为一倾斜的直线，所以在质量不变的条件下，加速度与外力成正比，由实验原理：，得而实际上可见AB段明显偏离直线是由于没有满足造成的，故选项C正确，ABD错误．

16．     D     E          增大     15     高

【详解】（1）[1]小灯泡两端电压可以从零至额定电压范围内变化，滑动变阻器应用分压式接法，又小灯泡电阻远小于电压表内阻，电流表应用外接法接法，实验电路图如图所示，根据小灯泡规格可知，额定电压

所以电压表应选D；

[2]为方便实验操作，滑动变阻器应选E。

（2）[3]滑动变阻器接用分压接法，同时因灯泡内阻较小，故电流表采用外接法；原理图如图所示；

（3）[4]由图示图像可知，随灯泡两端电压增大，通过灯泡的电流增大，电压与电流的比值增大，灯泡电阻增大；

[5]由图示图像可知，灯泡两端电压为时，通过灯泡的电流为，则灯泡电阻

（4）[6]因为采用电流表外接法，由于电压表的分流，使电流表示数偏大，则测量值的图像中电流应偏大，故图像偏高。

【点睛】本题考查伏安法测灯泡伏安特性曲线的实验，要注意电学实验离不开变阻器，当要求电流和电压从零调时变阻器应用分压式接法；当待测电阻阻值远小于电压表内阻时，电流表应用外接法接法。

17．(1)15m/s2；(2)3m；(3)8m

【详解】(1)当推力F最大时，加速度最大，由牛顿第二定律，得

可解得

(2)由图象可知，随变化的函数方程为

速度最大时，合力为0，即

所以

(3)位移最大时，末速度一定为0，由动能定理可得

由图象可知，力做的功为

所以

18．（1）3m/s；（2）34N；（3）1．09m

【详解】（1）物体在抛出后竖直方向做自由落体运动，竖直方向：m/s

物体恰从A点沿切线方向进入圆弧轨道，则：

得：m/s

（2）物体到达A点的速度：m/s

A到B的过程中机械能守恒，得：

代入数据得：m/s

物体在B点受到的支持力与重力的合力提供向心力，则：

得：FN＝34N；

（3）B到C的过程中机械能守恒，得：

得：m/s

物体在斜面CD上受到的摩擦力：f＝μmgcos37°＝0.8×0.5×10×0.8N＝3.2N

设物体在轨道CD上运动的距离x，则：

解得：x＝1.09m；

．

19．(1)0.4m（2），与y轴正方向的夹角为45° (3)

【详解】（1）设粒子在电场中运动的时间为t，粒子经过y轴时的位置与原点O的距离为y，则：

解得：

a=1.0×1015m/s2

t=2.0 ×10-8s

（2）粒子经过y轴时在电场方向的分速度为：

粒子经过y轴时的速度大小为；

与y轴正方向的夹角为θ，

θ=45°

（3）要粒子不进入第三象限，如图所示，此时粒子做圆周运动的轨道半径为R'，则：

由

解得