北京市通州区2023-2024学年高三上学期期末考试物理试卷（Word版附解析）

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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. 人们常把瘪乒乓球放入热水中使其恢复为球形，把乒乓球放入热水后，球内的气体（视为理想气体）（ ）
A. 分子的平均动能增大B. 每个分子速率都增大
C. 单位体积的分子数增加D. 内能减小
2. 某同学自己动手为手机贴钢化膜，贴完后发现屏幕中央有不规则的环形条纹，通过查询相关资料得知，这是由于钢化膜与手机屏幕之间存在空气薄膜造成的，出现环形条纹现象是光的（ ）
A. 衍射现象B. 干涉现象C. 偏振现象D. 全反射现象
3. 下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是（ ）
A. 图甲中P射线粒子流带负电
B. 图乙中实验说明了原子核具有复杂结构
C. 图丙中的玻尔能级理论可以解释β衰变现象
D. 图丁中用中子轰击铀核使其发生裂变，方程式为
4. 500米口径球面射电望远镜（简称FAST）又被称为“中国天眼”，是中国科学院国家天文台的一座射电望远镜，若其工作频率范围是，那么它观测到的电磁波最长波长（ ）
A. 约0.1米B. 约4米C. 约40米D. 约1000米
5. 如图所示，带箭头的实线表示某电场的电场线，虚线表示该电场的等势面，其中A、B两点的电场强度大小分别为EA、EB，电势分别为关于这两点的电场强度大小和电势高低的关系，下列说法正确的是（ ）
A. B. C. D.
6. 某同学利用如图所示的电路研究自感现象，图中，为两个完全相同的灯泡，L为自感系数较大的电感线圈（其电阻小于灯泡电阻），闭合开关S后，灯泡均发光，断开开关S瞬间，下列说法正确的是（ ）
A. 灯泡同时立即熄灭B. 灯泡都缓慢熄灭
C. 灯泡立即熄灭，闪亮后再熄灭D. 灯泡立即熄灭，闪亮后再熄灭
7. 如图所示是一种风速测定装置示意图，其中风速表表盘是由电压表改装而成，电源内阻为r，R为定值电阻，R1为滑动变阻器，T形管道的竖直管内装有可上下无摩擦自由移动的轻质活塞，活塞通过轻质细杆和滑动变阻器的滑片P相连，当风速增大时，活塞上方气压变小，活塞将上移，下列说法正确的是（ ）
A. 风速增大，电压表示数变小
B. 风速增大，滑动变阻器R1两端的电压变小
C. 风速减小，通过R的电流变大
D. 风速减小，滑动变阻器R1端的电压变化量与电流变化量之比变大
8. 图甲是磁电式电流表表头的结构简图，线圈绕在一个与指针、转轴相连的铝框骨架上，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布，同一圆周上磁感应强度大小处处相等，当线圈位于水平面内，通有如图乙所示方向的电流时，下列说法正确的是（ ）

A. 电流表表盘刻度不均匀
B. a、b导线所受安培力方向相同
C. 线圈匝数增加，电流表表头的满偏电流减小
D. 磁铁磁性增强，电流表表头的满偏电流增大
9. 如图甲所示，利用电流传感器观察一固定电容器充放电过程，开关S先掷向1端，电源给电容器充电，开关S再掷向2端，电容器放电，放电过程中电流I随时间t变化的图像如图乙所示，根据图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A. 电容器的电容逐渐减小
B. 电容器所带的电荷量逐渐增加
C. 将R换成更大的阻值，图像与坐标轴所围的面积会减小
D. 用紧靠纵轴的狭长矩形的面积可估算0.2s内电容器释放的电荷量
10. 洛伦兹力演示仪由励磁线圈、电子枪、玻璃泡等组成，结构示意图如图所示，励磁线圈是一对彼此平行的共轴的圆形线圈，当线圈通有励磁电流I，两线圈之间将产生垂直线圈平面的匀强磁场，其磁感应强度与I成正比，比例系数为k，方向垂直纸面向外，电子在电子枪中经加速电压U加速形成高速电子束，若电子束垂直磁场方向，可看到电子束径迹呈圆形，直径为D，下列说法正确的是（ ）
A. 励磁线圈中电流方向为顺时针
B. 仅增大励磁线圈中电流，电子束径迹半径变大
C. 仅减小电子枪加速电压，电子束径迹半径变大
D. 电子比荷
11. 如图所示，在竖直向下的匀强磁场B中，将一根水平放置的金属棒ab以某一水平速度v0抛出，不计空气阻力，金属棒在运动过程中始终保持水平且未离开磁场区域，下列说法正确的是（ ）
A. a点电势比b点电势高
B. 金属棒中的感应电动势越来越大
C. 单位时间内ab扫过的曲面中的磁通量不变
D. 金属棒在运动过程中机械能越来越小
12. 如图所示的U-I图像中，曲线表示某一灯泡的伏安特性曲线，直线为某一电源的路端电压与电流的变化关系图线，P为两图线的交点，坐标为；过P点的切线与横轴的交点坐标；路端电压与电流的变化关系图线与横轴交点坐标为、与纵轴交点坐标为；阴影面积分别为S1、S2。用该电源直接与该灯泡连接成闭合回路，当灯泡通过的电流为时，下列说法正确的是（ ）
A. 灯泡电阻为B. 灯泡电功率为S1
C. 电源总功率为D. 电源内部消耗功率为2S2
13. 某同学利用如图所示电路模拟远距离输电，图中交流电源电压有效值为6V，定值电阻R1=R2=R3=R4=20Ω，理想变压器T1的原、副线圈匝数比为1:3，理想变压器T2的原、副线圈匝数比为3:1，双刀双掷开关S先后接通电路Ⅰ（上面虚线框中的电路）和电路Ⅱ（下面虚线框中的电路），两电路都稳定工作，导线电阻忽略不计，下列说法不正确的是（ ）
A. 电阻R1的电功率大于电阻R2的电功率
B. 通过电阻R2的电流为0.09A
C. 电阻R3的电功率是1.8W
D. 开关S接通电路Ⅱ时，交流电源的输出功率比接通电路Ⅰ时大
14. 当一条长度为L、横截面积为S的金属丝在力F作用下伸长∆L时，满足表达式：，E为该金属丝材料的弹性模量，可以得到。弹性模量是描述固体材料抗形变能力的重要物理量，是材料的固有属性，也是机械构件材料选择的重要依据，采用单缝衍射和单丝衍射一起测量金属丝的微小伸长量和直径d，就可测量该金属丝材料的弹性模量。已知单缝衍射中央亮条纹宽度∆x满足表达式：，式中l为单缝到光屏的距离，D为单缝宽度，λ为衍射光波长，如图1所示，当金属丝下面的托盘增加砝码时，金属丝被拉长，下面的缝宽由a1减小为a2，引起光屏处的衍射中央亮条纹宽度变化，据此可以求金属丝伸长量∆L。图2为单缝衍射法测量金属丝在砝码拉伸下的微小伸长量光路示意图，已知单丝衍射中央亮条纹宽度与单缝衍射规律相同，式中D为单丝宽度，根据测量单丝衍射中央亮条纹宽度可以求得金属丝直径d，再根据可计算出金属丝的横截面积，图3为单丝衍射的示意图，将以上衍射法的测量值代入，就可以得到金属丝的弹性模量。据此材料，以下叙述正确的是（ ）

A. 砝码稍增大一些，∆L会增大，金属丝的弹性模量E将减小
B. 增加砝码之后，单缝衍射的中央亮条纹都变宽
C. 金属丝的弹性模量与实验用的光波长有关
D. 该方法中使用的激光可以用白光代替
第二部分
本部分共6题，共58分。
15. 在“用传感器探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”实验中，某组同学使用如图1所示的实验装置，正确操作实验获得多组注射器内封闭气体的体积V和压强p的测量值，并通过计算机拟合得到图像，如图2所示。
（1）实验过程中应避免手握注射器含空气柱的部分，这是为了控制注射器内封闭的气体的_______________（选填“温度”“压强”或“体积”）不发生变化；实验中得到的图2图像，在压缩气体的过程中，注射器内封闭的气体_______________（选填“吸热”或“放热”）。
（2）在压缩气体过程中，另一组同学不慎用手握住注射器含空气柱的部分，在图2图线（如实线）的基础上，做出该同学应该得到的图线（如虚线），下图中大致正确的是（ ）
A. B. C. D.
（3）实验中，在判断气体压强与体积的关系不需要测出空气柱的横截面积，推导并说明原因______。
16. 在“测量金属丝的电阻”实验中，某同学用电流表和电压表测量一金属丝的电阻。
（1）该同学先用欧姆表“×1”挡粗测该金属丝的电阻，示数如图1所示，对应的读数是_______________Ω。
（2）用图2所示电路测量，要求电压能从零开始测量，并能多测量几组数据，请用笔画线代替导线，在图2中仅添加一根导线完成实验的电路连接________。
（3）闭合开关前，滑片应置于滑动变阻器的_______________（选填“a”或“b”）端。
（4）该同学测量金属丝两端的电压U和通过金属丝的电流I，得到多组数据，以电压U为纵轴、电流I为横轴建立直角坐标系，在坐标纸上描点，如图3所示，请画出U-I图像_______，根据图像得出该金属丝的电阻R=____Ω（结果保留小数点后两位）。
17. 如图所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度电阻可忽略不计，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MN放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好，导体棒电阻，在平行于导轨的拉力作用下，导体棒沿导轨以的速度向右匀速运动。
（1）求通过电阻R的电流大小I；
（2）求电阻R的电功率P；
（3）在上述情境中，仅改变匀强磁场方向，使其竖直向上，有同学认为：“由于导体棒所受安培力方向会发生改变，导体棒不能再向右做匀速直线运动”，你认为该同学的观点是否正确，说明你的观点及理由。
18. 如图所示，交流发电机的矩形金属线圈MNKL的边长，匝数为n，线圈电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场的（和边中点连线）轴以角速度ω匀速转动，线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值为R的外电路定值电阻连接，电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计，当线圈平面与磁场方向平行时，从该时刻开始计时。
（1）写出感应电动势e随时间t变化的表达式；
（2）经过周期，求：
a．通过电阻R的电荷量q；
b．线圈转动过程中电阻R上产生的热量Q。
19. 如图1所示是可用于分离和检测同位素的仪器。带电粒子从容器M下方的小孔，、进入板间电势差为U的匀强电场加速。粒子再经过小孔，沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度大小为B的匀强磁场，经历半个圆周，打在照相底片上形成曝光点，不考虑粒子重力及粒子之间的相互作用。
（1）一电荷量为、质量为m的粒子经过质谱仪，打在照相底片的P点，求：
a．粒子从电场射出时的速度大小v；
b．粒子在磁场中运动轨迹的直径d；
（2）某同学将该图1装置小孔下方的磁场改为水平向左、电场强度大小为E的匀强电场，并在小孔下方距离为d处水平放置照相底片（如图2），判断该改装装置能否用于检测和分离同位素并说明理由。
20. 如图1所示是依附建筑物架设的磁力缓降高楼安全逃生装置，我们可以将下降过程进行如下建模：一根足够长的空心铜管竖直放置，使一枚直径略小于铜管内径，质量为M的圆柱形强磁铁从管内某处由静止开始下落，如图2所示，该强磁铁下落过程中，可以认为铜管中的感应电动势大小与强磁铁下落的速度成正比，且强磁铁周围铜管的有效电阻是恒定的，强磁铁机械能耗散的功率等于其受到的阻力大小与下落速度大小的乘积，已知重力加速度g，强磁铁在管内运动时，不与内壁摩擦，不计空气阻力。
（1）请在图3中定性画出该强磁铁下落过程中的图像；
（2）当强磁铁从静止开始下落t时间后达到最大速度，求此过程强磁铁下落高度h；
（3）如果在图2强磁铁的上面粘一个质量为m的绝缘橡胶块，推导它们下落的最大速度。