2024届北京市通州区高三下学期4月一模物理试卷(无答案)

这是一份2024届北京市通州区高三下学期4月一模物理试卷(无答案)，共9页。

2024年4月
本试卷共8页，共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，请将答题卡交回。
第一部分
本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中选出最符合题目要求的一项。
1．兰州重离子加速器能合成超重核，在核反应方程中，X表示的是（ ）
A．B．C．D．
2．深紫外线和极紫外线是生产芯片时常用在硅晶片上雕刻的光，深紫外线的波长为193nm，极紫外线的波长为13.5nm。下列说法正确的是（ ）
A．极紫外线的频率小于深紫外线的频率
B．极紫外线比深紫外线更容易发生衍射
C．极紫外线的光子能量大于深紫外线的光子能量
D．在真空中极紫外线的传播速度小于深紫外线的传播速度
3．如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，先经等压变化到达状态b，再经等容变化到达状态c。下列判断正确的是（ ）
A．从a到b，气体温度不变B．从a到b，气体从外界吸热
C．从b到c，气体内能不变D．从b到c，气体对外界做功
4．我国发射的卫星“墨子号”与“济南一号”均使用了量子技术，“济南一号”比“墨子号”的运行周期短，“济南一号”和“墨子号”绕地球的运动均可视为匀速圆周运动。比较它们的运动，下列说法正确的是（ ）
A．“济南一号”的线速度更大B．“济南一号”的角速度更小
C．“济南一号”的向心加速度更小D．“济南一号”的运行轨道半径更大
5．如图所示，水平弹簧振子沿x轴在M、N间做简谐运动，坐标原点O为振子的平衡位置，其振动方程为x。下列说法正确的是（ ）该试卷源自 每日更新，享更低价下载。
A．MN间距离为5cm
B．振子的运动周期是0.2s
C．时，振子位于N点
D．时，振子具有最大速度
6．如图所示，在正点电荷产生的电场中，a、b为同一电场线上的两点。将一个带正电的试探电荷q从b点移至a点。下列说法正确的是（ ）
A．a点电势低于b点电势
B．a、b两点的电场强度相等
C．电场力对试探电荷q做正功
D．q在a点的电势能大于q在b点的电势能
7．如图1所示，磁铁将一张厚纸片压在竖直磁性黑板上保持不动。若将这张厚纸片两次折叠后仍能被该磁铁压在黑板上保持不动，如图2所示。图1中黑板对厚纸片的摩擦力为，最大静摩擦力为，图2中黑板对厚纸片的摩擦力为．最大静摩擦力为下列判断正确的是（ ）
图1 图2
A．B．C．D．
8．如图所示，光滑水平面上的正方形导线框，以某一初速度进入竖直向下的匀强磁场并最终完全穿出。线框的边长小于磁场宽度。下列说法正确的是（ ）
A．线框进磁场的过程中做匀减速直线运动
B．线框出磁场的过程中电流方向为逆时针方向
C．线框在进和出的两过程中产生的焦耳热不等
D．线框在进和出的两过程中所受安培力方向相反
9．如图所示，变压器为理想变压器，原线圈接有效值恒定的交流电源及理想电表A，副线圈接定值电阻、滑动变阻器R及理想电表V。若将滑动变阻器的滑片向b端移动，则（ ）
A．A示数变大B．A示数不变C．V示数变大D．V示数不变
10．2023年7月，我国研制的电磁弹射微重力实验装置启动试运行。如图所示，电磁弹射系统将实验舱竖直加速到预定速度后释放，实验舱在上抛和下落阶段为科学载荷提供微重力环境。据报道该装置目前达到了上抛阶段2s和下落阶段2s的4s微重力时间、的微重力水平。若某次电磁弹射阶段可以视为加速度大小为5g的匀加速运动，重力加速度取，下列说法正确的是（ ）
A．电磁弹射阶段用时约为2s
B．电磁弹射阶段，实验舱上升的距离约为20m
C．实验舱竖直上抛阶段的运行长度约为100m
D．实验舱开始竖直上抛的速度约为20m/s
11．一电子仅在静电力作用下从坐标原点由静止出发沿x轴运动，其所在位置处的电势随位置x变化的图线如图中抛物线所示，抛物线与x轴相切于，下列说法正确的是（ ）
A．与处的电场方向相同
B．电子在处的加速度为零
C．电子从运动到速度逐渐增大
D．电子从运动到，电场力逐渐减小
12．车厢顶部固定一滑轮，在跨过定滑轮轻绳的两端各系一个物体，质量分别为、，如图所示．车厢向右运动时，系的轻绳与竖直方向夹角为．系的轻绳保持竖直，、与车厢保持相对静止。已知，绳子的质量、滑轮与轻绳的摩擦忽略不计。下列说法正确的是（ ）
A．车厢的加速度为0
B．绳子的拉力大小为
C．车厢底板对的支持力为
D．车厢底板对的摩擦力为
13．如图所示，某物理兴趣小组设计了验证“向心力与线速度大小关系”的实验装置。测得小钢球的直径为d，细线长为L，当地的重力加速度为g。小钢球悬挂静止不动时，恰好位于光电门中央，力的传感器示数为。现将小钢球拉到适当高度处且细线拉直，由静止释放小钢球，光电门记录小钢球遮光时间t，力的传感器示数最大值为，由此可知（ ）
A．
B．小钢球经过光电门时的速度为
C．小钢球经过光电门时所需向心力为F
D．在误差允许的范围内，本实验需要验证小钢球经过光电门时所受合力和所需向心力相等，即
14．黑洞是广义相对论预言的奇异天体，对于质量为M的球对称简单黑洞，可以定义一个以黑洞中心为球心、半径为r的球面，称为视界。按照经典理论，视界以内所有物质都无法逃离黑洞。按照牛顿力学，如果一个粒子在质量为M的球对称天体表面的逃逸速度恰好等于真空中的光速c，此天体即为黑洞，其半径r的表达式为，其中G为引力常量。由牛顿力学得到的r恰好与广义相对论给出的同质量黑洞的视界半径结果一致。
按照贝肯斯坦和霍金的理论，黑洞的熵S正比于其视界面积A，即，其中、均为常量。当两个质量均为的简单黑洞塌缩成一个质量为（）的简单黑洞时，其系统的熵的变化量为（ ）
A．B．
C．D．
第二部分
本部分共6题，共58分。
15．（8分）
（1）在“测量玻璃的折射率”的实验中，如图所示，当光以一定的入射角透过一块两面平行的玻璃砖时，只要找出与入射光线AO相对应的出射光线，就可以画出光从空气射入玻璃后的折射光线，于是就能测量入射角、折射角。根据折射定律，就可以求出玻璃的折射率________
（2）在“测量电源的电动势和内阻”实验中，
①若将一电压表与干电池两极直接相连，用U表示电压表的示数，用E表示该干电池电动势的真实值，从理论上分析，仅考虑电压表影响，则U________E（选填“”或“”）；
②某同学利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻，实验电路图如图1所示。他根据记录的数据作出的图像如图2所示。通过图像可求出电池的电动势________V，内阻________。（均保留小数点后两位）
图1 图2
16．（10分）某小组同学在“验证机械能守恒定律”实验中，将打点计时器固定在铁架台上，使重锤带动纸带从静止开始自由下落。
（1）在实验操作中出现如图1所示的四种情况，其中操作正确的是________（填选项下字母）。
A．B．
C．D．
图1
（2）实验中，按照正确的操作得到如图2所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为、、。已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。设重锤的质量为m，从打O点到打B点的过程中，重锤的重力势能减少量________，动能增加量________。在误差允许的范围内，如果，则可验证机械能守恒。
图2
（3）在实验中，该组同学根据测得的数据计算发现，检查测量与计算均无错误，他们发现是操作错误引起的，即先松手后接通电源。他仅利用这条纸带能否实现验证机械能守恒定律的目的？并说明理由。
（4）利用本实验的实验器材，不能完成的实验是________（填选项前字母）。
A．研究自由落体运动规律B．探究加速度与物体质量大小的关系
C．研究匀变速直线运动的规律D．测量重力加速度的大小
17．（9分）重锤打桩机打桩过程可简化为如图所示的模型：用动力装置将质量为的重锤提升到高处自由释放，重锤下落后与质量为的桩发生碰撞，碰撞时间极短，碰后二者一起运动。设桩受到泥土的阻力恒为，重力加速度取，不计空气阻力。求：
（1）m与M碰撞前瞬时速度的大小；
（2）m与M碰撞后速度的大小v；
（3）本次打桩后，桩下降的距离d。
18．（9分）一种测定电子比荷的实验装置如图所示。真空玻璃管内阴极K发出的电子经阳极A与阴极K之间的高压加速后，形成一细束电子流，以平行于电容器极板的速度进入两极板C、D间的区域，若两极板C、D间无电压，电子将打在荧光屏上的O点。若在两极板间施加电压U，则离开极板区域的电子将打在荧光屏上的P点；若在极板间再施加一个方向垂直于纸面、磁感应强度为B的匀强磁场，则电子在荧光屏上产生的光点又回到O点．该装置中C、D极板的长度为，间距为d，极板右边缘到荧光屏的距离为，P点到O点的距离为h。
（1）判断所加磁场B的方向；
（2）求电子经高压加速后的速度大小v；
（3）推导电子比荷的表达式。
19．（10分）磁力刹车是为了保证过山车在进站前降到安全速度而设计的一种刹车方式，在轨道上安装可产生很强磁场的长条钕磁铁，刹车金属片安装在过山车底部或两侧。磁力刹车的结构原理可简化为如图1所示，相距为L，水平放置的导轨处于磁感应强度大小为B，方向竖直向下的匀强磁场中，整个回路的等效电阻为R．将过山车上的刹车金属片等效为一根金属杆MN。设过山车的质量为m，不计轨道摩擦和空气阻力。
图1
（1）若过山车水平行驶的速度为v．采用磁力刹车时，求此时过山车的加速度大小a。
（2）我们已经学过放射性同位素衰变的快慢遵循一定的统计规律。任意半衰期T初始时刻的放射性同位素个数为N．时间T内发生衰变的放射性同位素个数为，满足。某同学经过分析发现过山车的速度变化与放射性同位素衰变规律相似，即过山车任意相等短时间内速度变化与初速度的比为定值，请推导过山车速度每减小一半所用时间的表达式。并根据该结论在图2中定性画出水平行驶的过山车在磁力刹车过程中的速度大小v随时间t的变化图像。
图2
（3）结合（1）、（2）的研究，对比摩擦力刹车方式，从刹车效果分析，简要说明磁力刹车的优势和不足。
20．（12分）对于同一个物理问题，经常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，加深理解。
给定一段粗细均匀的导体AB，横截面积为S、长为L．单位体积内有n个自由电子，每个电子的电荷量为e。该导体AB两端加某一电压时，自由电子定向移动的平均速率为v。
（1）求导体中的电流I；
（2）经典物理学认为，金属的电阻源于定向运动的自由电子与金属离子（即金属原子失去电子后的剩余部分）的碰撞。电子与金属离子碰撞的平均结果表现为导体给电子以连续的阻力，这是导体形成电阻的原因。设阻力的大小与电子定向移动速率成正比，即，k是阻力系数。请推导导体的电阻率。
（3）自由电子与金属离子发生碰撞，会使金属离子的热运动更加剧烈，电子将能量转移给金属离子，从而使金属导体发热。某段时间内，将导体中所有自由电子因与正离子碰撞而损失的动能之和设为，将这段时间内导体产生的焦耳热设为Q，请证明：。