2023届北京市清华大学附属中学高三下学期三模物理试题（含解析）

2023届北京市清华大学附属中学高三下学期三模物理试题

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

一、单选题

1．驾车从天安门到北京大学东门，手机导航软件提供了三条推荐路线，如图所示。下列说法正确的是（　　）

A．三条路线的路程相同

B．三条路线的位移相同

C．三条路线的平均速度相同

D．“距离最短”路线的平均速度最大

2．下列说法正确的是（　　）

A．液体温度越高，布朗运动越明显，液体分子热运动的平均动能越大

B．内能是物体中所有分子热运动动能的总和

C．气体膨胀对外做功，其内能一定减小

D．气体吸热且温度升高，分子的平均动能有可能不变

3．一简谐机械波沿x轴正方向传播，波长为λ，周期为T。t=0时刻的波形如图1所示，a、b、c是波上的三个质点。图2是波上某一质点的振动图像。下列说法正确的是（　　）

A．t=0时，质点a的加速度比质点b的小

B．质点b和质点c的速度方向总是相同的

C．图2可以表示质点b的振动

D．图2可以表示质点c的振动

4．如图所示，在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将实验仪器按要求安装在光具座上，一同学观察到清晰的干涉条纹。若他对实验装置进行改动后，在像屏上仍能观察到清晰的干涉条纹，但条纹间距变窄。以下改动可能会实现这个效果的是（　　）

A．仅将滤光片向右移动靠近单缝 B．仅将单缝与双缝的位置互换

C．仅将红色滤光片换成绿色滤光片 D．仅将单缝向左移动少许

5．一个原来静止的原子核发生衰变时，放出一个动量大小为的电子，同时在垂直于电子运动方向上放出动量大小为的某种粒子，则衰变后新原子核的动量（　　）

A．大小为

B．大小为

C．方向与方向相反

D．方向与方向相反

6．如图所示，把质量为m的石块从距地面高h处以初速度斜向上抛出，与水平方向夹角为，不计空气阻力，重力加速度为g。若只改变抛射角，下列物理量一定不变的是（    ）

A．石块在空中的飞行时间 B．石块落地的水平距离

C．石块落地时的动能 D．石块落地时的动量

7．一位同学在水平地面上做立定跳远，他从位置②起跳，到位置⑤落地，位置③是他在空中的最高点，在位置②和⑤时他的重心到地面的距离近似相等。以下说法正确的是（　　）

A．在位置③，人的速度为0

B．从位置②到⑤，重力对人的冲量几乎为0

C．从位置②到⑤，重力做功几乎为0

D．在位置②起跳至离地的过程中，支持力的冲量与重力的冲量大小相等

8．如图所示，四个完全相同的小灯泡并联。闭合开关S1，灯泡L1发光；陆续闭合S2、S3、S4，其它灯泡也相继发光。关于灯泡L1的亮度变化分析，下列说法正确的是（　　）

A．电源电动势不变，L1两端电压不变，L1亮度不变

B．电路总电阻变小， L1两端电压变小， L1亮度变暗

C．电路总电阻变大，导致L1两端电压变大，L1亮度变亮

D．干路电流不变，其它灯分流导致流过L1电流变小，L1亮度变暗

9．在某个趣味物理小实验中，几位同学手拉手与一节电动势为1.5V的干电池、导线、开关、一个有铁芯的多匝线圈按如图所示方式连接，实验过程中人会有触电的感觉。下列说法正确的是（　　）

A．人有触电感觉是在开关闭合瞬间

B．人有触电感觉时流过人体的电流大于流过线圈的电流

C．断开开关时流过人的电流方向从B→A

D．断开开关时线圈中的电流突然增大

10．某学习小组观看完“太空授课”后，设计出4种在太空实验舱中测量小物块质量的方案：

①将待测小物块悬挂在劲度系数为k的轻弹簧下端，测出小物块静止时弹簧的形变量，根据，求得小物块的质量

②让待测小物块随实验舱一起绕地球做匀速圆周运动，测出圆周运动的半径r和周期T，根据，求得小物块的质量

③对待测小物块施加一个恒定的拉力F，使小物块从静止做匀加速直线运动，测出经过时间t时的速度v，根据，求得小物块的质量

④用一个弹簧测力计拉着待测小物块做匀速圆周运动，测出弹簧测力计示数F、圆周运动的半径R和周期T，根据，求得小物块的质量

其中可行的方案有（    ）

A．①和② B．②和③ C．③和④ D．①和④

11．如图所示，三个完全相同的弹簧振子，分别固定在光滑水平面上、竖直天花板上、倾角为θ的光滑斜面上。现将三个物块拉离各自的平衡位置由静止释放，物块做简谐振动。下列说法正确的是（　　）

A．振幅一定相同

B．最大回复力一定相同

C．振动的周期一定相同

D．振动系统的能量一定相同

二、多选题

12．一物理学习小组在竖直电梯里研究超重失重现象：力传感器上端固定在铁架台上，下端悬挂一个质量为m的钩码。当电梯在1楼和3楼之间从静止开始运行然后再到静止的过程中，数据采集系统采集到拉力F随时间t的变化如图所示。忽略由于轻微抖动引起的示数变化，下列说法正确的是（    ）

A．a到b过程中电梯向上运动，b到c过程中电梯向下运动

B．a到c过程中钩码的机械能先增加后减小

C．图形的面积大于图形的面积

D．c到d的过程中电梯处于匀速运动状态

三、单选题

13．金星与地球半径接近，金星的质量约为地球质量的，地球和金星各自的卫星公转半径的倒数与公转速度的平方的关系图像如图所示，下列判断正确的是（    ）

A．金星的第一宇宙速度较小

B．取相同公转速度，金星的卫星的周期较大

C．图线a表示的是地球的卫星，图线b表示的是金星的卫星

D．取相同公转半径，金星的卫星向心加速度较大

14．在惯性参考系中，力对质点所做功仅取决于质点的初始位置和末位置，而与质点通过的路径无关，这种力称为保守力，重力、弹簧弹力、静电力、万有引力等均为保守力。保守力做功的特点决定了质点在惯性系中的每一个位置都有一种由该位置确定的能量，称为势能；势能随位置变化的曲线称为势能曲线。如图所示为两个势能曲线，下列说法正确的是（　　）

A．图甲中势能为零的位置，质点所受保守力为零

B．图甲中质点所受保守力的方向沿x轴的正方向

C．图乙中质点从x1运动到x2的过程中保守力做正功

D．图乙中质点在x1位置，所受保守力大于质点在x2位置所受保守力

四、实验题

15．（1）实验操作：在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，先用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条；再用一个弹簧测力计通过细绳套拉橡皮条。在此实验中判断力F（一个弹簧测力计的拉力）单独作用与力、（两个弹簧测力计互成角度拉时各自的拉力）共同作用效果相同的依据是__________。

A．F的大小等于与的大小之和

B．使橡皮条伸长相同的长度

C．使橡皮条上的结点到达同一位置

（2）误差分析：在“用油膜法估测油酸分子大小”的实验中，以下操作会使分子直径的测量结果偏大的是__________。

A．在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒多了一点，但未发现

B．在计算油膜面积时，把凡是半格左右的油膜都算成了一格

C．爽身粉撒得较厚，使得油酸未能充分展开

（3）数据处理：如图所示，为将内阻为200Ω，满偏电流为2mA的表头改装成量程为0.1A的电流表，应给表头并联一个定值电阻，的阻值为__________Ω。（结果保留两位有效数字）

（4）实验设计：明华同学到海边度假，他在一处沙滩上玩耍的时候突然想测量一下沙子之间的滑动摩擦系数，他只找到了能测量长度的尺子。

请你帮他想出一种能测量出沙子之间滑动摩擦系数的方案，请简述你的设计思路、用相应的字母表示出你需要测量的物理量，然后写出动摩擦系数的表达式_________。

16．在“用传感器观察电容器的充放电过程”实验中，按图1所示连接电路。电源电动势为6.0V，内阻可以忽略。单刀双掷开关S先跟2相接，某时刻开关改接1，一段时间后，把开关再改接2。实验中使用了电流传感器来采集电流随时间的变化情况。

（1）开关S改接2后，电容器进行的是________（选填“充电”或“放电”）过程。此过程得到的图像如图2所示，图中用阴影标记的狭长矩形的面积的物理意义是________。如果不改变电路其他参数，只减小电阻R的阻值，则此过程的曲线与坐标轴所围成的面积将________（选填“减小”、“不变”或“增大”）。

（2）若实验中测得该电容器在整个放电过程中释放的电荷量，则该电容器的电容为________。

（3）关于电容器在整个充、放电过程中的图像和图像的大致形状，可能正确的有________（q为电容器极板所带的电荷量，为A、B两板的电势差）。

A．    B．

 C．    D．

五、解答题

17．如图所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度，一端连接的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度。导体棒放在导轨上，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。求：

（1）感应电动势E和感应电流I；

（2）在0.1s时间内，拉力的冲量；

（3）若将换为电阻值为的导体棒，其它条件不变，求导体棒两端的电压U。

18．在2022年北京举办的第二十四届冬奥会中，跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一。某滑道示意图如下，长直助滑道AB与弯曲滑道BC平滑衔接，滑道BC高，C是半径圆弧的最低点。质量的运动员从A处由静止开始匀加速下滑，BC段的阻力忽略不计。加速度，到达B点时速度。取重力加速度。

（1）求长直助滑道的长度L；

（2）求运动员在段所受合外力的冲量I的大小；

（3）求出运动员经过C点时的速度大小；

（4）画出运动员在C点时的受力图，并求其所受支持力的大小。

六、实验题

19．测速在生活中很常见，不同的情境中往往采用不同的测速方法。

情境1：如图，滑块上安装了宽度的遮光条，滑块在牵引力作用下通过光电门的时间，则可估算出滑块经过光电门的速度大小______。

情境2：某高速公路自动测速装置如图甲所示，雷达向汽车驶来的方向发脉冲电磁波，相邻两次发射时间间隔为t。当雷达向汽车发射电磁波时，在显示屏上呈现出一个尖形波；在接收到反射回来的无线电波时，在显示屏上呈现出第二个尖形波。根据两个波在显示屏上的距离，可以计算出汽车至雷达的距离。显示屏如图乙所示（图乙中标的数据、、t为已知量），已知光速为c。则：

a．当第一个脉冲电磁波遇到汽车时，汽车距雷达的距离为______。

b．从第一个脉冲遇到汽车的瞬间到第二个脉冲遇到汽车的瞬间，所经历的时间为______。

c．若考虑到，，则可写出汽车的速度为______。

情境3：用霍尔效应制作的霍尔测速仪可以通过测量汽车车轮的转速n（每秒钟转的圈数），进而测量汽车的行驶速度。

某同学设计了一个霍尔测速装置，其原理如图甲所示。在车轮上固定一个强磁铁，用直流电动带动车轮匀速转动，当强磁铁经过霍尔元件（固定在车架上）时，霍尔元件输出一个电压脉冲信号。

当半径为的车轮匀速转动时，霍尔元件输出的电压脉冲信号如图乙所示。求车轮边缘的线速度大小。（取3.14）______

七、解答题

20．利用超导体可以实现磁悬浮，如图甲是超导磁悬浮的示意图。在水平桌面上有一个周长为L的超导圆环，将一块永磁铁沿圆环中心轴线从圆环的正上方缓慢向下移动，由于超导圆环与永磁铁之间有排斥力。结果永磁铁能够悬浮在超导圆环的正上方高处。

（1）从上向下看，试判断超导圆环中的电流方向。

（2）若此时超导圆环中的电流强度为。圆环所处位置的磁感应强度为、磁场方向与水平方向的夹角为θ1（如图乙），图丙是图乙中A点处的电流元及磁场正面视角的二维平面图。

a.请在图丙上画出该电流元所受安培力的方向。

b.图乙中整个超导圆环所受的安培力的合力F的方向。

c.图乙中整个超导圆环所受的安培力的合力F的大小。

（3）在接下来的几周时间内，发现永磁铁在缓慢下移。经过较长时间，永磁铁的平衡位置变为离桌面高处。有一种观点认为超导体也有很微小的电阻率，只是现在一般仪器无法直接测得超导圆环内电流的变化造成了永磁铁下移，若已知永磁铁在高处时，圆环所处位置的磁感应强度大小为，磁场方向与水平方向的夹角为，永磁铁的质量为m，重力加速度为g。

a.永磁铁的平衡位置变为离桌面高处时，求超导圆环内的电流强度；

b.若超导圆环中的电流强度的平方随时间变化的图像如图丁所示，且超导圆环的横截面积为S，求该超导圆环的电阻率。

参考答案：

1．B

【详解】位移为起点到终点的有向线段，而路程是指实际轨迹的长度，所以三条路线的位移相同，路程不同，平均速度为位移与时间的比值，由于位移相同，经历的时间不同，平均速度不相同，“距离最短”路线的时间最长，则平均速度最小，故B正确ACD错误。

故选B。

2．A

【详解】A．液体温度越高，布朗运动越明显，液体分子热运动的平均动能越大，选项A正确；

B．内能是物体中所有分子热运动动能和分子势能的总和，选项B错误；

C．气体膨胀对外做功，若气体吸热，则其内能不一定减小，选项C错误；

D．气体吸热且温度升高，分子的平均动能一定变大，选项D错误。

故选A。

3．C

【详解】A．t=0时，质点a的位移最大，则加速度最大，质点b的位移为零，加速度为零，选项A错误；

B．质点b和质点c的平衡位置相差半个波长，则速度方向总是相反的，选项B错误；

C．因t=0时刻质点b向上振动，结合图2可知，图2可以表示质点b的振动，选项C正确；

D．因t=0时刻质点c向下振动，结合图2可知，图2不可以表示质点c的振动，选项D错误；

故选C。

4．C

【详解】A．滤光片的作用是得到相干光源，靠近单缝和远离单缝不影响干涉，故A错误；

B．将单缝和双缝互换，失去产生干涉的条件，即没有相干光源，像屏上没有清晰的条纹，故B错误；

C．仅将红色滤光片换成绿色滤光片，滤光片射向双缝等的光的波长λλ减小，根据

可知，条纹间距减小，故C正确；

D．仅将单缝向左移动少许，根据条纹间隔公式

知不会改变条纹间距，故D错误。

故选C。

5．B

【详解】静止的原子核发生衰变时动量守恒，合动量为零，即新原子核、电子和粒子的合动量为零，电子和粒子的合动量大小为

则衰变后新原子核的动量大小为，方向与电子和粒子的合动量方向相反。

故选B。

6．C

【详解】A．石块方向分速度

竖直方向根据

可知在空中的飞行时间因的不同而不同，A错误；

B．水平方向

结合A选项分析可知石块落地的水平距离可能因的不同而不同，B错误；

C．根据动能定理可得石块落地时的动能

可知石块落地时的动能一定相同，C正确；

D．根据C选项分析可知，落地时速度的大小相同，但是方向不相同，所以石块落地时的动量不同，D错误。

故选C。

7．C

【详解】A．人做斜抛运动，则在位置③时，人有水平速度，即人的速度不为0，选项A错误；

B．从位置②到⑤，重力对人的作用时间不为零，根据

IG=mgt

可知重力的冲量不为0，选项B错误；

C．从位置②到⑤，人的重心高度几乎不变，则根据

WG=mgh

可知，重力做功几乎为0，选项C正确；

D．在位置②起跳至离地的过程中，人有了向上的速度，平均加速度向上，支持力大于重力，则支持力的冲量大小大于重力的冲量大小，选项D错误。

故选C。

8．B

【详解】四盏灯为并联关系，陆续闭合S2、S3、S4，总电阻越来越小，根据欧姆定律可知干路中电流越来越大，因为

E=U外+I干r

可知随着干路电流的增大，外电压越来越小，所以L1两端电压变小， L1亮度变暗。

故选B。

9．C

【详解】A．当开关闭合后，多匝线圈与同学们并联，由于电源为1.5V的干电池，所以电流很小，同学没有触电感觉，故A错误；

B．当断开时，多匝线圈电流产生自感现象，从而产生较大的自感电动势，此时人与线圈组成一个闭合的回路，流过人体的电流与流过线圈的电流相等，故B错误；

C．当断开时，多匝线圈产生自感电动势，电流方向不变，此时线圈的电流从左向右，流过人的电流从右向左，即从B向A，故C正确；

D．断开电键时，由于线圈的电流减小而产生自感电动势，而阻碍电流的减小，只是电流减小的慢一些，不会突然增大，故D错误。

故选C。

10．C

【详解】物体处于完全失重状态，无法测得小物块静止时弹簧的形变量，故①错误；

由式中可知小物块的质量被消去，无法计算，故②错误；

根据③和④的操作可以测得小物块的质量。

故选C。

11．C

【详解】A．图中三者的振幅与三者偏离初状态的平衡位置有关，振幅不一定相同，A错误；

B．因为无法确定三者的振幅的大小，故无法确定三者的最大回复力，B错误；

C．根据简谐运动的周期公式可知，简谐运动的周期公式只与质量m和弹簧的劲度系数k有关，故振动周期一定相同，C正确；

D．振动系统的能量与振幅有关，由于三者的振幅大小不确定，故振动系统的能量无法确定，D错误。

故选C。

12．CD

【详解】A．由图可知，钩码的重力

G=2N

在a到c过程中，拉力F都大于重力，说明电梯处于超重状态，加速度向上，即电梯加速上升。故A错误；

B．由以上分析可知，在a到c过程中，电梯加速上升。当加速上升过程中，钩码的机械能增加。故B错误；

CD．图像中面积表示力对时间的积累，即冲量。由图可知，从a到f记录了电梯的一个运动过程，先向上加速（a到c过程），然后匀速（c到d过程），最后减速（d到f过程），即加速过程和减速过程的动量变化量大小相等，取向上为正，由动量定理可知ac过程中

df过程中

可知abc过程的力F的冲量大于def过程力F的冲量，故图形abc的面积大于图形def的面积。故CD正确。

故选CD。

13．A

【详解】A．根据

可得第一宇宙速度为

金星与地球半径接近，金星的质量约为地球质量的，则金星的第一宇宙速度较小，故A正确；

C．根据

可得

可知地球的质量较大，则图像的斜率较小，则图线b表示的是地球的卫星，图线a表示的是金星的卫星，故C错误；

B．由于图线b表示的是地球的卫星，图线a表示的是金星的卫星，取相同公转速度，则金星的卫星的轨道半径较小，根据

可知金星的卫星的周期较小，故B错误；

D．由于图线b表示的是地球的卫星，图线a表示的是金星的卫星，取相同公转半径，金星的卫星的速度较小，根据

可知金星的卫星向心加速度较小，故D错误。

故选A。

14．D

【详解】A．图甲中势能为零的位置，根据

则图甲中质点所受保守力为恒力，所以A错误；

B．根据

势能增加，说明保守力做负功，所以图甲中质点所受保守力的方向沿x轴的负方向，则B错误；

C．根据

势能增加，说明保守力做负功，则图乙中质点从x1运动到x2的过程中保守力做负功，所以C错误；

D．根据

可知，势能随位置变化的图像中图像的斜率表示保守力的大小，所以图乙中质点在x1位置，所受保守力大于质点在x2位置所受保守力，则D正确；

故选D。

15．     C     AC/CA     4.1     见解析

【详解】（1）[1]在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，判断一个力单独作用与两个力共同作用效果相同的依据是：使橡皮条上的结点到达同一位置。

故选C。

（2）[2]根据

A．在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒多了一点，但未发现，则一滴油酸酒精溶液中纯油酸的测量值偏大，分子直径的测量偏大，故A正确；

B．在计算油膜面积时，把凡是半格左右的油膜都算成了一格，则油膜面积测量值偏大，分子直径的测量偏小，故B错误；

C．爽身粉撒得较厚，使得油酸未能充分展开，则油膜面积测量值偏小，分子直径的测量偏大，故C正确。

故选AC。

（3）[3]根据欧姆定律可得

（4）[4]将沙子从一定高处自由落下，在水平地面自然堆积成圆锥，如图所示

用尺子量出最后形成稳定圆锥的高，圆锥底边直径，设圆锥母线与水平面的夹角为，则有

解得

16．     放电     见解析     不变     575     BD/DB

【详解】（1）[1]开关接1时，对电容器充电，接2时电容器放电。

[2][3]在I-t图像中，阴影部分表示的物理意义是

q= It

所以是0.2s内电容器放出的电荷量，因为总电荷量不会因为电阻R而变化，则曲线与坐标轴所围成的面积不变。

（2）[4]根据

且

U=E

解得

 （3）[5]AB．电源给电容器充电时，刚开始电荷量的变化率较大，后来变化率减小，放电时，电荷量变化率刚开始比较大，后来变化率减小。故A错误；B正确；

CD．根据

且C不变可知，Q与U的变化情况相同。故C错误；D正确。

故选BD。

17．（1）2V，2A；（2）；（3）

【详解】（1）导体棒沿导轨向右匀速运动，切割磁感线产生感应电动势，感应电动势为

感应电流为

（2）导体棒沿导轨向右匀速运动受到的安培力为

则由平衡条件可知拉力为

在0.1s时间内，拉力的冲量为

（3）根据闭合电路欧姆定律有

导体棒两端的电压为

18．（1）100m；（2）1800N·s；（3）；（4）见解析

【详解】（1）已知AB段的初末速度，则利用运动学公式，有

可解得

（2）根据动量定理可知合外力的冲量等于动量的改变量所以

（3）从B运动到C由动能定理可得

解得

（4）小球在最低点的受力如图所示

由牛顿第二定律可得

解得

19．     0.2m/s                    3.14m/s

【详解】[1]根据

解得

[2]发第一个信号时，汽车到雷达的距离

[3]从第一个脉冲遇到汽车的瞬间到第二个脉冲遇到汽车的瞬间，所经历的时间为

[4]发第二个信号时，汽车到雷达的距离

若考虑到，，则汽车的速度为

[5]由图象可知，车轮的转速为

车轮边缘的速度大小

20．（1）逆时针；（2）a.   ，b.竖直向下，c. ；（3）a. ，b.

【详解】（1）将超导圆环等效为一个小磁体，根据图甲可知永磁铁下端为N极，由于超导圆环与永磁铁之间有排斥力，可知，超导圆环上侧为等效磁体的N极，根据安培定则可知从上向下看，超导圆环中的电流方向为逆时针。

（2）a.根据上述，结合左手定则可知，电流元所受安培力的方向垂直于磁场指向右下方，如图所示

b. 将超导圆环分割成多个电流元，根据对称性可知，每个电流元水平方向的安培力合力为0，则图乙中整个超导圆环所受的安培力的合力F的方向竖直向下。

c. 将超导圆环分割成n个电流元，令电流元的长度为，则电流元所受安培力为

整个超导圆环所受的安培力的合力为

其中

解得

（3）a.永磁铁处于静止状态，对其分析有

根据牛顿第三定律可知，整个超导圆环所受的安培力的合力为

根据（2）中所上述可知

，，

解得

b. 超导体也有很微小的电阻率，令其电阻为R，则有

永磁铁的平衡位置变为离桌面高处过程有

根据焦耳定律有

变形有

可知图像中图线与时间轴所围几何图形的面积表示，根据图丁可知

解得

根据上述有

解得