2024北京西城区高三上学期期末考试物理含答案

这是一份2024北京西城区高三上学期期末考试物理含答案，共14页。试卷主要包含了5I0，05，55，45等内容，欢迎下载使用。

本试卷共10页，100分。考试时长90分钟。考生务必将答案答在答题卡上，在试卷上作答无效。考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
第一部分
一、单项选择题（本题共10小题，每小题3分，共30分。）
1．自然界中物体的运动是多种多样的。关于运动与力的关系，下列说法正确的是
A．运动的物体，一定受到力的作用
B．做曲线运动的物体，一定受到力的作用
C．物体受到的力越大，它的速度就越大
D．物体在恒力的作用下，不可能做曲线运动
2．某理想变压器的原线圈接在220V的正弦交流电源上，副线圈的输出电压为22000V。关于该变压器，下列说法正确的是
A．原、副线圈的匝数之比为100:1
B．输入功率与输出功率之比为1:100
C．原、副线圈的电流之比为100:1
D．原、副线圈交流电的频率之比为1:100
3．中国天宫空间站在距离地面约为400km的轨道运行，可视为匀速圆周运动。地球同步卫星距地面的高度约为36000km。比较它们的运动，下列说法正确的是
A．空间站的周期更小
B．空间站的线速度更小
C．空间站的角速度更小
D．空间站的向心加速度更小
y/cm
x/m
0
4
8
122
5
-5
4．位于坐标原点处的波源发出一列沿x轴正方向传播的简谐横波。t = 0时波源开始振动，t = 6s时波刚好传播到x = 12 m处，此时波形图如图所示。则
A．该波的传播速度v = 8 m/s
B．该波的周期T = 8 s
C．波源在这段时间运动的路程为12 m
D．波源开始运动的方向沿y轴正方向
5．如图所示，一对用绝缘柱支撑的导体A和B彼此接触。起初它们不带电，手握绝缘棒，把带正电荷的带电体C移近导体A。下列说法正确的是
A．导体A的电势等于导体B的电势
B．导体A带正电，导体B带负电
C．导体A的电荷量大于导体B的电荷量
D．导体A内部的电场强度大于导体B内部的电场强度
6．如图所示，一辆装满石块的货车在平直的道路上向右行驶，车厢中质量为m的石块B受到与它接触的石块对它的作用力为F，重力加速度为g。下列说法正确的是
A．货车匀速运动时，F的方向水平向右
B
B．货车以加速度a匀加速运动时，F的方向水平向右
C．货车以加速度a匀加速运动时，F =
D．货车以加速度a匀加速运动时，F= ma
0
I
U
U0
I0
A
B
C
0.5I0
图2
A
V
S
图1
7．某同学将A、B、C三个电阻分别接入图1所示的电路中，电表均可视为理想电表。他将测得的电阻两端的电压和通过它的电流在U-I图像中描点，得到图2中的A、B、C三个点，这三个点位于一条倾斜的直线上，直线与纵轴的交点为U0，与横轴的交点为I0，B点横坐标为0.5I0。下列说法不正确的是
A．电阻A的阻值比B、C的阻值大
B．电阻A在电路中的电功率比B、C的功率大
C．电源的电动势等于U0
D．电阻B的阻值等于电源的内阻
O
A
B
8．如图为“蹦极”运动的示意图。弹性绳的一端固定在O点，另一端和人相连。人从O点自由下落，至A点时弹性绳恰好伸直，继续向下运动到达最低点B。不计空气阻力的影响，将人视为质点。则人从A点运动到B点的过程中，下列说法正确的是
A．绳的拉力逐渐增大，人的速度逐渐减小
B．人先处于超重状态，后处于失重状态
C．人动能的减少量等于绳弹性势能的增加量
D．绳对人一直做负功，人的机械能逐渐减小
9．2023年9月，“天宫课堂”第四课在中国空间站正式开讲，神舟十六号航天员在梦天实验舱内进行授课。航天员用0.3kg的大球与静止的0.1kg的小球发生正碰，某同学观看实验时发现：碰撞后，大球向前移动1格长度时，小球向前移动3格的长度，忽略实验舱内空气阻力的影响。下列说法正确的是
A．碰撞后大球的动量大于小球的动量
B．碰撞后大球的动能等于小球的动能
C．大球碰撞前后的速度比为2:1
D．大球碰撞前后的动能比为2:1
10．把一段导体棒用细导线水平悬挂在蹄形磁体的两极间，导体棒通以如图所示的恒定电流后开始向右侧摆动，经过时间t到达最高点，此时悬线偏离竖直方向的最大摆角为θ。若导体棒的质量为m，单根悬线的长度为L，重力加速度为g，忽略这个过程中阻力的影响。下列说法正确的是
+
-
L
A．图中的蹄形磁体，上方的磁极为N极
B．摆动到最高点时，安培力等于mgtanθ
C．导体棒从最低点摆动到最高点的过程中，受到的安培力
的冲量大小等于mgt
D．导体棒从最低点摆动到最高点的过程中，受到的安培力
做功等于mgL(1-csθ）
二、多项选择题（本题共4小题，每小题3分，共12分。）
11．把直流电源、电阻、电容器、数字电流表、数字电压表以及单刀双掷开关S组装成如图所示的实验电路。先将开关S接1，待电流表、电压表示数稳定后，再接2。则下列说法正确的是
1
2
S
C
R
E
V
A
M
N
A．开关S接1后，电容器的上极板带负电
B．开关S接1后，电流表示数增大后趋于稳定
C．开关S接2后，通过电阻的电流从M流向N
D．开关S接2后，电压表示数逐渐减小至零
12．如图所示，在真空中有一对带电的平行金属板水平放置。让质子（）和α粒子（）以相同的初速度从两极板中央沿平行板面的方向射入电场，它们均能离开电场。忽略重力及粒子间的相互作用力。下列说法正确的是
E
v
+ + + + + + +
- - - - - - -
A．它们受到的电场力相同
B．它们在电场中运动的时间相同
C．它们将从同一位置离开电场
D．它们离开电场时速度方向不同
13．用轻质绝缘细线悬挂带正电的小球，如图1所示。将装置分别放入图2所示的匀强电场，图3所示的匀强磁场中。将小球从偏离竖直方向左侧的一个小角度θ处由静止释放，三种情况下，小球均在竖直平面内往复运动，周期分别为T1、T2、T3，小球第一次到达轨迹最低点时的速度大小分别为v1、v2、v3，不计空气阻力。下列说法正确的是
θ
θ
θ
图1
E
B
图2
图3
A. 小球第一次到达轨迹最低点时的速度关系v1 = v3 B．三种情况小球第一次到达最低点时对绳的拉力相同
C．三种情况下小球运动的周期关系T1 = T3 > T2
D．三种情况下小球到达右侧最高点的高度各不相同
14．2023年5月，据中科院力学所的消息，我国JF-22超高速风洞研制成功。作为研制新一代飞行器的摇篮，JF-22超高速风洞可以复现几十千米高空、速度最高达约三十倍声速的飞行条件。
若将一小球从风洞中地面上的A点竖直向上弹出，小球受到大小恒定的水平风力作用，到达最高点B时的动能与A点的动能之比为9: 16。小球最后落回到地面上的C点。不计空气阻力，重力加速度为g，下列说法正确的是
A．小球运动的加速度大小为
B．小球从A到B的过程中动能持续减小
C．小球从A到B与从B到C的过程中机械能变化量之比为1:1
D．小球在空中的最小动能与A点的动能之比为9:25
第二部分
15．（6分）
在“测量金属丝的电阻率”实验中，金属丝的电阻Rx约为5 Ω。
（1）用螺旋测微器测量金属丝直径，如图1所示，测量值d = mm。
（2）为测量金属丝的电阻，实验中提供的器材有开关、若干导线及下列器材：
图1
0
35
40
30
45
A．电源（电动势为3V）
B．电压表（量程0～3V，内阻约3 k）
C．电流表（量程0～0.6A，内阻约0.125 ）
D．电流表（量程0～3A，内阻约0.025 ）
E．滑动变阻器（最大阻值约为5 ）
为使金属丝的电压能从零开始增大，并使测量结果尽量准确，上面器材中电流表应选用________（填器材前的字母）。测量电路选用下图中的 。
V
Rx
A
S
V
Rx
乙
A
A
V
Rx
S
丙
A
V
Rx
S
丁
S
甲
（3）测得金属丝的直径为d、长度为L、阻值为Rx，则电阻率ρ =_____________。
16．（12分）
某同学用图1所示的实验装置研究小车沿斜面向下运动的规律。安装好器材后，接通电源，释放小车，打出一条纸带。舍去开始密集的点迹，从便于测量的点开始，每隔四个点取一个计数点，如图2中0、1、2……7点所示。
图1
小车
打点计时器
纸带
接电源
单位：cm
0
1
2
3
4
5
6
7
21.05
26.55
32.45
图2
（1）实验中，除打点计时器、小车、长木板、铁架台、导线及开关外，在下面的器材中，还必须使用的有 。
A．电压合适的50Hz交流电源 B．电压可调的直流电源
C．刻度尺 D．秒表 E．天平
（2）某同学计算出打下1、2、3、4、5这五个计数点时小车的速度，并在图3上画出坐标点。请帮助他计算打下计数点6时小车的速度v = m/s，并在图3中标出计数点6对应的坐标点，作出v-t图线。
（3）根据图3，测得小车的加速度a = m/s2（结果保留2位有效数字）。
v / (m∙s-1)
0
t/s
（） ））
②
0.2
0.7
0.1
0.5
0.6
0.4
0.3
图4
v/(m·s-1)
t/s
0
0.70
0.30
0.60
0.50
0.40
0.20
0.1
0.4
0.10
0.6
0.3
0.5
0.2
0.7
图3
（4）某同学把这条纸带每隔T = 0.1s 剪断，得到若干短纸条，测得长度依次为L1、L2……L7（单位:m）。再把这些纸条并排贴在一张纸上。如图4所示，使这些纸条的下端对齐，作为时间轴，并以纸带的宽度代表T的时间间隔。这些短纸条上端的中心点近似在一条直线上，该同学把它们连接起来作出图线①。若将图线①转化为小车的v-t图像。则图4中“（ ）”位置，标出的速度值为 。 (用题中的字母表示)。
该同学发现每段短纸条上的第2个点，也近似在同一条直线上，如图线②所示。若测得图线②的斜率为k，则小车加速度a与斜率k的关系式 。
17．（9分）
如图所示为竖直放置的四分之一圆弧轨道，O点是其圆心，半径R = 1.5m。轨道底端距水平地面的高度h = 1.25m。从轨道顶端A由静止释放一个质量m = 0.1kg的小球（可视为质点），小球到达轨道底端B时，沿水平方向飞出，落地点C与B点之间的水平距离x = 2.5m。忽略空气阻力，重力加速度g = 10m/s2。求：
（1）小球从B点飞出时的速度大小vB；
（2）小球落地前瞬间的速度大小vC及方向；
h
A
B
R
R
O
C
（3）小球从A点运动到B点的过程中，摩擦力对小球做的功Wf。
18．（9分）
如图所示，光滑水平面上有一个由均匀电阻丝做成的正方形线框。线框的边长为L，质量为m，总电阻为R。线框以垂直磁场边界的初速度v进入磁感应强度大小为B、方向如图所示的匀强磁场区域。线框能完全进入磁场，且线框ab、cd两边始终与磁场边界平行。求：
（1）cd边刚进入磁场时，线框中感应电流I的大小及c、d两点的电势差U；
（2）若ab边进入磁场时的速度为v′，则线框在进入磁场的过程中最大的加速度a及产生的焦耳热Q；
（3）线框进入磁场的过程中，通过线框导线横截面的电荷量q。
a
b
c
d
v
B
L
19．（10分）
月球是与地球关系密切的天体，研究月球及其运动有助于了解它对地球的影响。
v1
v2
地球
A
B
C
D
图1
（1）已知地球质量为M，引力常量为G。假设月球绕地球做半径为r的匀速圆周运动，求月球的速度大小v。
（2）月球绕地球的轨迹实际为一个椭圆，如图1所示。地球位于椭圆的一个焦点上。椭圆的四个顶点分别为A、B、C、D。月球在近地点A时速度为v1，加速度为a1，在远地点B时速度为v2，加速度为a2。月球从C经A到D的时间为t1，从D经B到C的时间为t2。试判断三组物理量的大小关系：v1 v2，
a1 a2，t1 t2。 (选填“>”“=”或“<”)
（3）a. 如图2所示，地月距离为L。以地心作为坐标原点，沿地月连线建立x轴，在x轴上有一个探测器。由于地球和月球对探测器的引力做功与路径无关，探测器具有与其位置相关的引力势能。仅考虑地球和月球对探测器的作用，可得探测器引力势能Ep随位置变化关系如图3所示。探测器在x = kL处引力势能最大，已知k，求地球与月球的质量之比。
b. 类比引力作用。真空中有两个点电荷固定在x轴上，+Q位于坐标原点，+4Q位于x = L处，如图4所示。一质量为m，电荷量为-q的点电荷以一足够大的初速度从x = 0.1L处沿x轴正方向运动。在图5中画出该点电荷从0.1L运动到0.9L的过程中，它的动能Ek随位置x变化的图像，并在x轴上标出你能确定的关键点的坐标。
O
Ep
x
L
kL
地球
O
x
探测器
月球
图2
图3
Ek
x
0.1L
O
+Q
+4Q
O
x
点电荷
图4
图5
0.9L
L
20．（12分）
我国正在北京建设高能同步辐射光源（HEPS）。科学家们使用各种磁铁，以控制HEPS系统中质量为m、电荷量为e的电子按照预定轨道运动。其中“四极铁”能够控制电子束在运动过程中汇聚或发散。它所提供的磁场的磁感线如图1所示。一束电子沿垂直纸面向里的方向进入“四极铁”的空腔，仅考虑洛伦兹力的作用。
（1）图1中标记的a、c和b、d两对电子，哪一对电子进入磁场后会彼此靠近。
（2）以图1中磁场中心为坐标原点O建立坐标系，垂直纸面向里为x轴正方向，沿纸面向上为y轴正方向，在Oxy平面内的磁场如图2所示，该磁场区域的宽度为d。在范围内，有一束电子沿x轴正方向射入磁场，磁场的磁感应强度B = by（b为已知的正常数，以磁场方向垂直于Oxy平面向里为正）。电子速度的大小均为，在穿过磁场的过程中，每个电子的y坐标变化很小，认为每个电子途经的区域为匀强磁场。
a. 求从y = y0处射入磁场的电子，在磁场中运动的半径r0及速度偏转角的正弦值sinθ0。
b. 研究发现，所有电子通过磁场后，都将经过轴上坐标x = f的点。由于d很小，可认为电子离开磁场时，速度方向的反向延长线通过坐标（0，y）点，且速度方向的偏转角很小，认为sinθ ≈ tanθ。求f的表达式，并根据表达式说明不同位置射入的电子必将经过这一点。
c. 在处再放置一个磁场区域宽度为d的“四极铁”，使b问中的电子束通过后速度方向变成沿x轴正方向，该“四极铁”的磁感应强度B = b′y。求b′∶b。
S
N
S
N
图1
a
c
b
d
y
x
图2
O
v
y0
-y0
f
-d/2
d/2
v
北京市西城区2023—2024学年度第一学期期末试卷
高三物理答案及评分参考 2024.1
一、单项选择题（每小题3分）
1．B 2．C 3．A 4．D 5．A 6．C 7．B 8．D 9．C 10．D
二、多项选择题（每小题全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）
11．CD 12．BD 13．AC 14．AD
三、实验题（共18分）
15．（6分）
（1）0.367-0.369（2分） （2） C 甲 （每空1分） （3） （2分）
16.（12分）
（1）AC （2分） （2）0.57 （2分） 描点 连线（2分） （3）0.41-0.44 （2分）
（4） （2分） a = 2.5k （2分）
四、计算论述题（共40分）
17．（9分）
（1）小球由B点运动到C点的过程中
竖直方向上做自由落体运动有 得t = 0.5s（1分）
水平方向做匀速直线运动有 x = vBt 得vB = 5m/s （2分）
（2）小球落地前瞬间，竖直方向的速度vy = gt = 5m/s
水平方向的速度vx = vB = 5m/s
落地前瞬间速度 （2分）
速度方向与水平方向夹角45°斜向右下方 （1分）
（3）小球从A点运动到B点的过程中
根据动能定理有 得Wf = -0.25J （3分）
18．（9分）
（1）cd边刚进入磁场时，线框产生的感应电动势为E = BLv
根据闭合电路欧姆定律，线框感应电流的大小 （2分）
c、d两点的电势差U = （1分）
（2）线框刚进入磁场的时的加速度最大
此时线框受到的安培力
根据牛顿第二定律有
根据能量守恒定律有 （3分）
（3）根据法拉第电磁感应定律，此过程线框的平均感应电动势
根据闭合电路欧姆定律，线框的平均电流
通过线框导线横截面的电荷量 （3分）
19.（10分）
（1）设月球的质量为m，月球绕地球做匀速圆周运动
地球对月球的万有引力提供向心力得 （2分）
（2）v1>v2 ，a1>a2 ，t1（3）a. 设地球质量为M，月球的质量为m, 探测器的质量为m0
引力的合力做功与引力势能的关系
可知Ep-x图线的斜率
由图3知探测器在x=kL处引力势能最大，该处图线的斜率为0
则探测器在该处受地球和月球的引力的合力为零
L/3
Ek
x
0.1L
O
0.9L
L
即 得 （3分）
b. 如图所示 （2分）
20.（12分）
（1）a、c （2分）
（2）a. 设y = y0处感应强度的大小为B0，则有
电子在磁场中运动时，洛伦兹力提供向心力
电子的转动的半径 （2分）
速度方向的偏转角度 （2分）
b. 从y处进入磁场中的电子，速度方向偏转，且
电子射出后做匀速直线运动，则 可得 （2分）
由f的表达式可知，从不同位置y以相同速度v射入磁场的电子，到达x轴的位置f相同且与电子入射位置y无关。因此从不同位置射入的电子必将经过x轴的同一点。 （1分）
c. 从y处进入磁场的电子，将从处进入处的四极铁磁场
电子通过两个磁场区域，速度向相反方向偏转角度
由b问知，因洛伦兹力不做功，电子通过磁场区域时速度大小不变
则两处磁感应强度大小相等、方向相反，即
则 得b′:b=–2:1 （3分）
y
x
O
d/2
v
y
-d/2
θ
f
f/2
θ