2023届北京市第一○一中学高三下学期三模物理试题（含解析）

这是一份2023届北京市第一○一中学高三下学期三模物理试题（含解析），共21页。试卷主要包含了单选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．下列有关光现象的说法正确的是
A．在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是光的全反射现象
B．光导纤维丝的内芯材料的折射率比外套材料的折射率大
C．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为黄光，则条纹间距变窄
D．光的偏振现象说明光是一种纵波
2．下列说法中正确的是
A．用打气筒的活塞压缩气体很费力，说明分子间有斥力
B．在阳光照射下，可以观察到教室空气中飞舞的尘埃作无规则运动，属于布朗运动
C．一定质量的理想气体温度升高其压强一定增大
D．一定质量的理想气体温度升高其内能一定增大
3．如图所示，左右两套装置完全相同，用导线悬挂的金属细棒ab、cd分别位于两个蹄形磁铁的中央，悬挂点用导线分别连通．现用外力使ab棒向右快速摆动，则此时cd棒受到的安培力方向及这个过程中右侧装置的工作原理相当于
A．cd棒受到的安培力向右，右侧装置的工作原理相当于电动机
B．cd棒受到的安培力向左，右侧装置的工作原理相当于发电机
C．cd棒受到的安培力向右，右侧装置的工作原理相当于发电机
D．cd棒受到的安培力向左，右侧装置的工作原理相当于电动机
4．如图所示是原子物理史上几个著名的实验，关于这些实验，下列说法错误的是
A．图1：卢瑟福通过粒子散射实验提出了原子的核式结构模型
B．图2：放射线在垂直纸面向外的磁场中偏转，可知射线甲带负电
C．图3：电压相同时，光照越强，光电流越大，说明遏止电压和光的强度有关
D．图4：链式反应属于核裂变，铀核的一种裂变方式为
5．如图所示的电路中，P为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压U1不变，闭合开关S，下列说法正确的是（ ）
A．P向下滑动时，灯L变亮B．P向下滑动时，变压器的输出电压变大
C．P向上滑动时，变压器的输入电流变小D．P向上滑动时，变压器的输出功率变大
6．1922年英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位素和质谱的研究荣获了诺贝尔化学奖．若一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示，则下列说法中正确的是（ ）
A．该束带电粒子带负电
B．速度选择器的P1极板带负电
C．在B2磁场中运动半径越大的粒子，质量越大
D．在B2磁场中运动半径越大的粒子，比荷越小
7．2022年3月24日，“天宫课堂”第二课在距离地球表面400km中国空间站正式开讲，几位航天员进行了太空授课。空间站每90分钟绕地球飞行一圈，运行轨道近似视作圆轨道。下列说法正确的是（ ）
A．空间站的运行速度大于地球同步卫星的运行速度
B．空间站的轨道高度大于地球同步卫星的轨道高度
C．空间站上可以利用单摆测量空间站处重力加速度
D．空间站上投掷出的物体相对地面做匀速直线运动
8．如图，左边为竖直弹簧振动系统，振子连接一根水平很长的软绳，沿绳方向取轴．振子从平衡位置以某一初速度向A端开始运动，经，处的绳开始振动，则下列说法正确的是
A．此绳的周期为4s
B．绳上各质点都沿轴方向运动，因此绳波为横波
C．绳上产生的波的传播速度决定于弹簧振子振动的频率
D．若振子振动频率，则绳波波长为
9．如图所示，在光滑水平面上，有一个粗细均匀的单匝正方形闭合线框abcd．t=0时刻，线框在水平外力的作用下，从静止开始向右做匀加速直线运动，bc边刚进入磁场的时刻为t1，ad边刚进入磁场的时刻为t2，设线框中产生的感应电流的大小为i，ad边两端电压大小为U，水平拉力大小为F，则下列i、U、F随运动时间t变化关系图像正确的是
A．B．C．D．
10．某同学利用手边的实验器材设计了如图所示的测量电路，电阻R以及电源的电动势和内阻均未知，电压表左端的接线位置待定。不管接哪个接线柱，都可以通过改变滑动变阻器接入电路的阻值，获得多组数据，描绘出U-I关系图像（U、I分别为电压表和电流表的示数）。下列说法正确的是（ ）
A．若接a，利用该电路可测量电阻R的阻值，且测量值偏大
B．若接a，利用该电路可测量电源的电动势和内阻，且测量值均偏小
C．若接b，利用该电路可测量电源的电动势和内阻，且测量值均偏大
D．若接b，利用该电路可测量电阻R的阻值，且测量值偏小
11．在冰壶比赛中，某队员利用红壶去碰撞对方的蓝壶，两者在大本营中心发生对心碰撞如图（a）所示，碰撞前后两壶运动的v—t图线如图（b）中实线所示，其中红壶碰撞前后的图线平行，两冰壶质量相等，则（ ）
A．碰后红壶将被反弹回来
B．碰后蓝壶速度为0.8m/s
C．碰后蓝壶移动的距离为2.4m
D．碰后红壶所受摩擦力小于蓝壶所受的摩擦力
12．如图所示，向一个空的铝制饮料罐中插入一根透明吸管，吸管的容积远小于饮料罐的容积，二者间的接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱。如果不计大气压强的变化，并依据制作时的气温和气压在吸管上等间距画出刻度线，这就是一个简易的温度计。下列说法正确的是（ ）
A．图中由左向右刻度线对应的示数减小
B．相邻刻度线对应的示数差值相同
C．为提高测量精度，应该用粗一点的吸管
D．冬天气压比夏天大，若气压计在夏天制作，则冬天使用时测量值会偏大
13．高血压已成为危害人类健康的一种常见病，现已查明，血管变细是其诱因之一。为研究这一问题，我们可做一些简化和假设：设血液通过一定长度血管时受到的阻力f与血液流速v成正比，即（其中k与血管粗细无关），为维持血液匀速流动，在这血管两端需要有一定的压强差。设血管内径为d时所需的压强差为，若血管内径减为时，为了维持在相同时间内流过同样多的血液，压强差必须变为（ ）
A．B．
C．D．
14．20世纪40年代，我国著名物理学家朱洪元先生提出，电子在匀强磁场中做匀速圆周运动时会发出“同步辐射光”，辐射光的频率是电子做匀速圆周运动每秒转数的k倍。大量实验不但证实了这个理论是正确的，而且准确测定了k值。近年来，同步辐射光已被应用在大规模集成电路的光刻工艺中。若电子在某匀强磁场中做匀速圆周运动时产生的同步辐射光的频率为，电子质量为m，电荷量为e，不计电子发出同步辐射光时所损失的能量以及对其运动速率和轨道的影响，则下列说法不正确的是（ ）
A．若测出电子做匀速圆周运动的轨道半径为R，可以求其运动的速率v
B．可以求匀强磁场磁感应强度B的大小
C．同步辐射光一个光子的能量为
D．电子比可见光的波动性强，衍射更为明显
二、实验题
15．在电学实验设计电路时，要思考以下两个问题：
（1）电流表内接还是外接？如图甲所示，某同学测量灯泡电阻时采用试接的方法，让电压表的一端接在点，另一端先后接到点和点。他发现电压表示数有明显变化，而电流表示数无明显变化，说明小灯泡的阻值与_______________（填写“电流表”或“电压表”）的阻值接近，应选择电流表_______（填写“内接”或“外接”）的电路。

（2）为了探索分压电路中选择最大阻值是多大的滑动变阻器更有利于完成实验，某同学分别用最大阻值是的三种滑动变阻器做分压电阻，用如图乙所示的电路进行实验。实验中所用的定值电阻。当滑动变阻器的滑片由一端向另一端移动的过程中，根据实验数据，分别作出电压表读数随（指滑片移动的距离与滑片在变阻器上可移动的总长度的比值）变化的关系曲线，如图丙所示。

则图丙中的图线对应的滑动变阻器以及为了更有利于完成实验应选择最大阻值为多大的滑动变阻器（在保证滑动变阻器不会被烧坏的情况下），正确的是________（选填选项前的字母）。
A．最大阻值为的滑动变阻器；最大阻值更大的滑动变阻器
B．最大阻值为的滑动变阻器；最大阻值比大2-5倍的滑动变阻器
C．最大阻值为的滑动变阻器；最大阻值比大2-5倍的滑动变阻器
D．最大阻值为的滑动变阻器；最大阻值更小的滑动变阻器
16．某同学利用单摆测定当地的重力加速度。
（1）实验室有多种足够长的细线可用来制作单摆，由于材质不同，这些线的质量、弹性各不相同，为更好的完成实验，该同学应选择怎样的线材？请分析说明。_____________________
（2）该同学经测量得到6组摆长L和对应的周期T，画出图线，然后在图线上选取A、B两个点，坐标如图所示。则当地重力加速度的表达式________。处理完数据后，该同学发现在计算摆长时用的是摆线长度而未计入小球的半径，这样________（选填“影响”或“不影响”）重力加速度的计算。
（3）该同学在实验时有以下操作：
A．摆线偏离竖直方向的最大摆角小于5°
B．当小球通过平衡位置时开始计时
C． 摆球未在竖直面内摆动，摆成了圆锥摆
D．计时开始后测得摆球第n次经过平衡位置所用的时间t，记录单摆的周期为
以上操作你认为_______存在问题，试分析说明该操作对测量结果有何影响_________________。
三、解答题
17．如图所示，宽度为L的平行金属导轨水平放置，一端连接阻值为R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B．将质量为，电阻为的导体棒放在导轨上，与导轨接触良好，其长度恰好等于导轨间距，导轨的电阻忽略不计，导轨足够长．在平行于导轨的拉力F作用下，导体棒从静止开始沿导轨向右运动．当导体棒速度为时：
（1）求导体棒产生的感应电动势E；
（2）求电路中的感应电流I及导体棒两端的电压U；
（3）若已知此过程中导体棒产生的电热为，因摩擦生热为，求拉力F做的功W．
18．如图所示，用一象棋子压着一纸条，放在水平桌面上接近边缘处，小亮同学用较大的力气将纸条抽出，棋子掉落在水平地面上的P点。已知棋子的质量为m，桌子边缘到地面的高度为h，与P的水平距离为s，设重力加速度为g，不计空气阻力，求：
（1）棋子在空中运动的时间；
（2）纸条给棋子的冲量大小；
（3）要想使棋子的水平射程比P点更远一点，抽纸条的力气应该稍微大一点还是稍微小一点？说明理由（抽出纸条过程中可忽略棋子的位移）。
19．如图1所示，运动员做“蹲跳起”动作，离开地面的瞬间，全身绷紧，之后离开地面的最大高度为H。设重力加速度为g，不计空气阻力。
（1）求运动员离开地面瞬间的速度。
（2）地面是不会对人做功的，那么人是如何获得机械能的呢？为了解释这个问题，小亮同学构建了如下模型：如图2所示，将人的上半身和下半身分别看作质量为m1和m2的物块，上、下半身间的作用力看成物块间竖直轻弹簧的弹力。将m1从平衡位置向下压距离h，表示人“蹲下”；然后松手，m1向上运动，表示人“站起”；当m1回到平衡位置时，突然将弹簧的长度锁定，m2被带离地面，表示人“跳起”。试结合这一模型，计算运动员在“站起”过程中至少要做多少功。
（3）如图3所示的是立定跳远动作分解图，有一个动作要领是起跳过程中要大幅度摆臂，且离开地面前瞬间手臂向前甩。将人的手臂和其他部位看成两个部分，试从物理的角度解释起跳时摆臂的原因。
20．电量均为+Q的两电荷固定在相距为2d的AB两点，O为AB连线中点，AB连线中垂线上有一点M，到O的距离为A，已知静电力常量k。
（1）求M点的场强。
（2）将一质量为m，带电量为-q的粒子从M点由静止释放，不考虑粒子的重力。
a.若A远小于d，可略去项的贡献，试证明粒子的运动为简谐运动；
b.简谐运动可视为某一匀速圆周运动沿直径方向上的投影运动，请描述与该粒子所做简谐运动相对应的圆运动，并求该粒子做简谐运动的周期及动能的最大值。
参考答案：
1．B
【详解】A项：光在油膜的上下两个表面分别发生反射，两列反射光在油膜的上表面发生薄膜干涉，不同色光干涉条纹的间距不同，从而形成彩色花纹，所以这是光的干涉现象，故A错误；
B项：光导纤维是利用光的全反射现象制成的，根据全反射的条件可知：光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大，故B正确；
C项：在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为黄光，入射光的波长变长，由公式可知，则条纹间距变完，故C错误；
D项：偏振是横波的特有的现象，光的偏振现象说明光是一种横波，故D错误．
2．D
【详解】A项：用打气筒打气时，里面的气体因体积变小，压强变大，所以再压缩时就费力，与分子之间的斥力无关，故A错误；
B项：教室空气中飞舞的尘埃是由于空气的对流而形成的；不是布朗运动；故B错误；
C项：由理想气体状态方程可知，当温度升高时如果体积同时膨胀，则压强有可能减小；故C错误；
D项：理想气体不计分子势能，故温度升高时，分子平均动能增大，则内能一定增大；故D正确．
3．A
【详解】ab棒向右切割磁感线，根据右手定则可知，感应电流方向由b到a，则cd中电流由c到d，再根据左手定则可知，cd中电流受力向右；右侧装置的运动属于电流在磁场中受力运动，故相当于电动机．故选A.
【点睛】明确电动机原理以及左手定则和右手定则的应用，要注意明确左手定则适用于因电而动的情况，而右手定则适用于因动而电的情况．
4．C
【详解】A项：图1为α粒子散射实验示意图，卢瑟福根据此实验提出了原子的核式结构模型，故A正确；
B项：图2为放射源放出的三种射线在磁场中运动的轨迹，根据左手定则可知，射线甲带负电，为β射线，故B正确；
C项：根据光电效应方程知：，遏止电压与入射光的频率，及金属的材料有关，与入射光的强弱无关，故C错误；
D项：图为核反应堆示意图即为核裂变，铀核的一种裂变方式为，故D正确．
5．D
【详解】A. 由于理想变压器输入电压不变，则副线圈电压不变，滑片P滑动时，对灯泡电压没有影响，故灯泡亮度不变，A错误；
B. 滑片P下滑，电阻变大，但副线圈电压由原线圈电压决定，则副线圈电压不变，B错误；
C. 滑片P上滑，电阻减小，电流增大，则原线圈输入电流也增大，C错误；
D. 此时变压器输出功率将变大，D正确。
故选D。
6．D
【详解】A．根据带电粒子在右边的磁场中发生偏转的情况，由左手定则判断，该束带电粒子带正电，故A错误；
B．在速度选择器内，根据左手定则可知，洛仑兹力向上，则电场力的方向应竖直向下，因带电粒子是正电，故电场强度的方向竖直向下，所以速度选择器P1极板带正电，故B错误；
C．通过速度选择器的带电粒子都具有相同的速度，它们在B2磁场中运动，由半径公式
可知，半径R越大，值越大，而不是质量越大，故C错误；
D．由上面的分析可知，半径R越大，值越大，即比荷越小，故D正确。
故选D。
7．A
【详解】设地球质量为M，质量为m的卫星绕地球做半径为r、周期为T、速度大小为v的匀速圆周运动，根据牛顿第二定律有
分别解得
①
②
AB．由题意可知空间站的周期小于地球同步卫星的周期，根据②式可知其轨道高度小于地球同步卫星的轨道高度，再根据①式可知，空间站的运行速度大于地球同步卫星的运行速度，故A正确，B错误；
C．空间站上处于完全失重状态，不能利用单摆测量空间站处重力加速度，故C错误；
D．空间站上投掷出的物体相对空间站的速度远小于空间站的运行速度，所以物体相对地面的速度仍可近似认为是空间站的运行速度，则物体相对地面做匀速圆周运动，故D错误。
故选A。
8．D
【详解】A项：由题意可知，由于不知波长，所以无法求出周期，故A错误；
B项：绳上各质点只会在各自平衡位置振动，并不会沿绳运动，故B错误；
C项：波在介质中的传播速度取决于介质，与波源频率无关，故C错误；
D项：由于波速度为，由公式得： ，故D正确．
9．C
【详解】AB．金属杆的速度与时间的关系式为，a是加速度．由和得，感应电流与时间的关系式为，B、L、a均不变，当时间内，感应电流为零，时间内，电流I与t成正比，时间后无感应电流，故AB错误；
C．由和得，感应电流与时间的关系式为，当时间内，感应电流为零，ad的电压为零，时间内，电流I与t成正比
电压随时间均匀增加，时间后无感应电流，但有感应电动势
电压随时间均匀增加，故C正确；
D．根据推论得知：金属杆所受的安培力为，由牛顿第二定律得，得
当时间内，感应电流为零，，为定值，时间内，F与t成正比，F与t是线性关系，但不过原点，时间后无感应电流，，为定值，故D错误．
故选C。
10．B
【详解】AB．若接a，则电压表测路端电压，无法通过U-I关系图像测量电阻R的阻值，但可以测量电源的电动势和内阻，此时电流表内接，由于电压表分流的缘故，当电流表示数为零时，实际通过电源的电流并不为零，所以此时电源的内电压不为零，从而导致所作U-I图像的纵截距比电源的实际电动势偏小；当电压表示数为零时，电源的路端电压实际值就是零，即所作U-I图像的横截距等于真实值，则图像斜率的绝对值比真实图像的斜率的绝对值偏小，从而造成电源内阻的测量值与真实值相比偏小，故B正确；
CD．若接b，则电压表并联在R和电流表两端，无法获取电源的路端电压信息，所以无法通过U-I关系图像测量电源的电动势和内阻，但可以测量电阻R的阻值，由于电流表分压的缘故，使得电压表示数比R两端电压的真实值偏大，而电流表示数就是通过R电流的真实值，所以R的测量值偏大，故CD错误。
故选B。
11．B
【详解】AB．由图可知，碰前红壶的速度v0＝1.0m/s，碰后速度为v′0＝0.2m/s，碰后红壶沿原方向运动，设碰后蓝壶的速度为v，取碰撞前红壶的速度方向为正方向，根据动量守恒定律可得
mv0＝mv′0+mv
代入数据解得
v＝0.8m/s
由于
碰撞过程机械能有损失，碰撞为非弹性碰撞，A错误，B正确；
C．根据速度图像与坐标轴围成的面积表示位移，可得，碰后蓝壶移动的位移大小
C错误；
D．根据图像的斜率表示加速度，可知碰后红壶的加速度大于蓝壶的加速度，两者的质量相等，由牛顿第二定律可知，碰后红壶所受摩擦力大于蓝壶所受的摩擦力，D错误。
故选B。
12．B
【详解】AB．根据盖吕萨克定律，体积的变化量与温度的变化量成正比，吸管上标的刻度是均匀的，罐中温度升高，则体积增大，吸管内的油柱向右移动，由左向右刻度线对应的示数增加，故A错误，B正确；
C．为提高测量精度，即发生微小体积变化，油柱即移动明显，故应该用细一点的吸管，故C错误；
D．根据，冬天气压比夏天大，若气压计在夏天制作，同一温度值在冬天罐内气体体积较小，则冬天使用时测量值会偏小，故D错误。
故选B。
13．D
【详解】根据血液匀速流动，说明受力平衡，即血压产生的压力等于阻力，则在正常情况下有
血管变细后有
因为在相同时间内流过的血液量不变，则有
又
所以
所以
由可知
联立可得
故D正确，ABC错误。
故选D。
14．D
【详解】AB．设电子在磁场中做匀速圆周运动的速率为v，则根据牛顿第二定律和洛伦兹力公式有
①
则电子的回旋周期为
②
由题意可知
③
联立②③解得
④
联立①④解得
⑤
AB正确；
C．同步辐射光一个光子的能量
C正确；
D．可见光的波动性比电子的波动性强，则可见光的衍射更为明显，D错误。
本题选不正确项，故选D。
15． 电流表 外接 D
【详解】（1）[1][2]某同学测量灯泡电阻时采用试接的方法，让电压表的一端接在点，另一端先后接到点和点。他发现电压表示数有明显变化，而电流表示数无明显变化，说明小灯泡的阻值与电流表的阻值接近，应选择电流表外接法。
（2）[3]图线a随滑片移动过程中，电压表示数变化较小，说明定值电阻与滑动变阻器左侧部分并联变化较小，说明滑动变阻器阻值较大，即最大阻值为的滑动变阻器。为了使电压表示数变化明显，应使用最大阻值更小的滑动变阻器。
故选D。
16． 实验中摆球摆动过程中摆长不能改变，所以摆线选用无弹性的材质 不影响 C 见解析
【详解】（1）[1]实验中摆球摆动过程中摆长不能改变，所以摆线选用无弹性的材质。
（2）[2]根据单摆的周期公式，可得
整理可得
可知图像的斜率为
又
联立可得
[3]在计算摆长时用的是摆线长度而未计入小球的半径，图像斜率不变，这样不影响重力加速度的计算。
（3）[4]摆球应在竖直平面内摆动，所以C选项的操作有问题。
故选C。
[5]根据单摆的周期公式，可得
解得重力加速度为
小球做圆锥摆运动时，设绳子与竖直方向的夹角为，由牛顿第二定律可得
解得
由于摆球未在竖直面内摆动，摆成了圆锥摆，使得周期的测量值偏小，故重力加速度的测量值偏大。
17．（1）（2）；（3）
【详解】（1）感应电动势
（2）电路中的感应电流
导体棒两端的电压
（3）导体棒产生的电热为，电阻与导体棒电流相同，电路产生的总电热应为，
即导体棒克服安培力做功
导体棒克服摩擦力做功
对导体棒列动能定理有
代入得W=12mv2+R+rrQ1+Q2（利用功能原理也可）
18．（1）；（2）；（3）见解析
【详解】（1）棋子在空中做平抛运动，运动的时间由
解得
（2）棋子做平抛的初速度
纸条给棋子的冲量大小为
（3）用稍微小的力气，这样纸条抽出的时间更长，棋子受滑动摩擦力作用的时间也更长，冲量更大，获得的初速度也越大。
19．（1）；（2）；（3）见解析
【详解】（1）运动员离开地面做竖直上抛运动，由
解得
（2）从m1下压距离h位置松手瞬间开始到将弹簧长度锁定瞬间结束，这个过程表示人的“站起”过程。设弹簧长度锁定前瞬间，m1速度为u，弹簧长度锁定后瞬间m1与m2整体离地，速度为，由弹簧长度锁定过程系统动量守恒
解得
则至少需要做功
（3）把手臂和躯体看作两个部分，向前摆臂会使得起跳瞬间手臂部分的速度比身体的速度大，根据系统的动量守恒，起跳后身体速度还会增大，从而提高成绩。
【点睛】弹簧长度锁定时相当于完全非弹性碰撞，有人漏掉其中的能量损失，少算了m1上升h重力势能增加量。没有明确研究对象，没有把手臂和身体明确点出来并设质量；没有完全理解问题（2），导致选择的物理原理不合适（动力学、能量），动力学角度说不清手臂带动身体的力如何产生的，能量角度是因为手臂向后摆也多做功；语言不够简洁规范，意思是到位了（比如说手臂会带动身体向前），但没点明动量守恒，最好直接写式子。
20．（1）；方向为O指向M；（2）a.见解析；b.；
【详解】（1）两个等量正电荷在M处产生的电场强度并合成如图所示
M点的场强为
方向为O指向M。
（2）a.粒子运动过程中，O点为平衡位置，可知当发生位移x时，粒子受到的电场力为
即粒子的运动为简谐运动。
b．简谐运动可视为某一匀速圆周运动沿直径方向上的投影运动，二者周期相同，此时圆周运动以O点为圆心，圆面与纸面垂直，由牛顿第二定律可得
解得
又
其中
联立，可得