北京市西城区2024-2025学年高三上学期1月期末物理试题

这是一份北京市西城区2024-2025学年高三上学期1月期末物理试题，共21页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.一辆汽车启动后在10s内速度达到80km/h，一列火车启动后达到这个速度需要60s，两车均可视为做匀变速直线运动。下列说法正确的是( )
A. 汽车的加速度大B. 火车的加速度大C. 汽车通过的位移大D. 火车的平均速度大
2.弹簧振子沿水平方向运动，其振动图像如图所示。下列说法正确的是( )
A. 振子的周期为6s
B. 振子的振幅为2cm
C. t=1s时，振子的加速度最大
D. t=2s时，振子的速度为0
3.如图所示，带正电的小球A固定不动，质量为m的带电小球B通过绝缘丝线悬挂在铁架台上，小球B静止时，丝线与竖直方向的夹角为α，两球球心在同一水平线上。若小球A的电荷量为qA，小球B的电荷量为qB，重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A. 小球B带负电
B. 小球B受到的静电力大小为mgtanα
C. 小球受到丝线的拉力大小为mgcsα
D. 小球B所在位置的电场强度大小为mgtanαqA
4.如图所示，理想变压器原线圈接在u=Umsin(ωt+φ)的交流电源上。副线圈接有两个相同的灯泡L1和L2。开始时，开关S断开。当S闭合后，下列说法正确的是( )
A. 灯泡L1两端的电压减小
B. 通过灯泡L1的电流增大
C. 原线圈中的电流减小
D. 变压器的输入功率增大
5.如图所示，质量相同的三个小物块a、b、c处在同一高度，光滑斜面固定在水平地面上。将a和b由静止释放，同时将c沿水平方向抛出。不计空气阻力，下列说法正确的是( )
A. 三个物块同时落地B. 三个物块动能的变化量相同
C. 三个物块落地前瞬间的动能相同D. 重力对三个物块的冲量相同
6.把一个小球放在玻璃漏斗中，晃动漏斗，可使小球在短时间内沿光滑的漏斗壁在某一水平面内做匀速圆周运动，如图所示。若圆周运动的半径越大，则小球( )
A. 对漏斗壁的压力越大
B. 加速度越小
C. 角速度越小
D. 线速度越小
7.一种发电装置如图所示。一对水平放置的平行金属板A、B之间有很强的磁场，将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子)以速度v沿垂直于磁场的方向射入磁场，A、B就是直流电源的两个电极。下列说法正确的是( )
A. A板的电势高于B板
B. 仅增大等离子体的速度，电源的电动势增大
C. 仅增大两极板的面积，电源的电动势增大
D. 仅增大两极板的间距，电源的电动势不变
8.若地球是质量均匀分布的球体，测得两极附近的重力加速度为g1，赤道附近的重力加速度为g2。在赤道地面上，一个质量为m的物体随地球自转。则物体( )
A. 受到的万有引力大小等于mg2B. 对地面的压力大小等于mg1
C. 受到的向心力大小等于mg1D. 受到的合力大小等于mg1−mg2
9.在水平面上，质量为m、速度大小为v的A球与质量为3m的静止的B球发生正碰。碰撞可能是弹性的，也可能是非弹性的。下列说法正确的是( )
A. 碰撞后A球的速度一定反向
B. 碰撞后B球的速度大小可能是0.6v
C. 碰撞过程A球对B球的冲量最大值为1.5mv
D. 碰撞过程两球损失的机械能最多为0.5mv2
10.如图所示，两个带等量正电的点电荷位于M、N两点，E、F是MN连线中垂线上的两点，O为EF、MN的交点。一带负电的试探电荷在E点由静止释放后，仅在静电力作用下，恰好运动至F点。若两个点电荷的电荷量均变为原来的两倍，则( )
A. E点的电场强度变为原来的4倍
B. E点和O点的电势差变为原来的 2倍
C. 试探电荷运动到O点的动能变为原来的4倍
D. 试探电荷运动到F点的时间变为原来的1 2倍
二、多选题：本大题共4小题，共12分。
11.如图甲所示，在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一导体圆环。规定磁场向上为正，磁感应强度B随时间t按图乙变化，则导体圆环( )
A. 在0∼2s内感应电流方向不变B. 在t=1s时感应电流为零
C. 在2∼4s内感应电流大小不变D. 在2∼4s内有收缩趋势
12.某型号酒精测试仪的工作原理如图所示，R1为气敏电阻，其阻值随气体中酒精浓度的增大而减小，R0为定值电阻。测试仪在使用前先进行调零，即当气体中的酒精浓度为0时，调节滑动变阻器R2的滑片，使电压表示数为U0，调零后保持R2滑片的位置不变。测试时，当气体中的酒精浓度达到判定酒驾的临界浓度时，报警器启动报警。下列说法正确的是( )
A. 报警器报警时，电压表示数大于U0
B. 气体中酒精浓度越大，电路中的电流越小
C. 若电源的内阻增大，电动势不变，调零时应将R2滑片向左移
D. 若电源的内阻增大，电动势不变，使用前未重新调零，会导致启动报警时酒精浓度比临界浓度大
13.蹦极是一种极限运动，可简化为如下模型：弹性绳拉伸时可视为轻弹簧，弹性势能Ep=12kx2，其中x是弹性绳的形变量，k是劲度系数；人视为质点，从O点开始自由下落，始终在一竖直线上运动。人在运动过程中受到的空气阻力忽略不计。若人的质量越大，则( )
A. 人向下运动的最大速度越小B. 人向下运动的最大速度越大
C. 人在最低点时的加速度越小D. 人在最低点时的加速度越大
14.利用声波将物体悬浮在空中的技术在多领域有应用前景。某悬浮装置的示意图如图所示，上方为超声波发射端，下方为反射端。发射端发出单一频率的超声波与经反射端反射回的同频率的超声波叠加。调节反射端与发射端的间距达到合适的距离时，各质点的振幅不随时间变化，称为驻波。驻波中振幅最小的地方称为波节，理论表明，发射端和反射端都为波节。在超声波频率一定的情况下，波节的位置是确定的。驻波形成后，一些轻小物体就可以悬浮在轴线上相邻波节的中点位置。下列说法正确的是( )
A. 发射端与反射端的距离应等于超声波波长的整数倍
B. 悬浮位置间的最小距离小于超声波的波长
C. 悬浮位置间的最小距离与超声波的频率成反比
D. 增大超声波的频率，为使悬浮位置的数目不变，必须增大发射端与反射端的距离
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
15.把直流电源、电阻、电容器、电流表、电压表以及单刀双掷开关组装成图1所示的电路进行实验，观察电容器充、放电过程。
(1)先将开关S接1，观察到电流表示数______。
A.逐渐增大到某一值后保持不变
B.逐渐增大到某一值后迅速减小
C.迅速增大到某一值后保持不变
D.迅速增大到某一值后逐渐减小
(2)待电压表示数稳定后，将开关S接2，测得电流随时间变化的图线如图2所示。则放电过程中通过R的电荷量Q1=______C(结果保留2位有效数字)。
(3)该同学在分析数据时，用电容器的电容与充电后电压表稳定示数的乘积求出电荷量Q2，他发现Q1与Q2有明显差异。多次重复实验发现这种差异总是存在。请判断Q1______Q2(选填“>”或“U0)，求柱体中带电粒子对绝缘油整体的驱动力F驱。
答案和解析
1.【答案】A
【解析】解：AB、由加速度的定义可得汽车的加速度为：a汽=ΔvΔt=80×10003600−010m/s2=209m/s2，火车的加速度为：a火=ΔvΔt′=80×10003600−060m/s2=1027m/s2，故汽车的加速度比较大，故A正确，B错误；
CD、两者都做匀加速运动，由v−=v0+v2可得两者的平均速度均为：v−=0+8000036002m/s≈11.1m/s；由x=v2t可得，汽车通过的位移为：x汽=v2t1=8000036002×10m≈111m，火车通过的位移为：x火=v2t2=8000036002×60m≈667m，故火车通过的位移大，故CD错误。
故选：A。
据加速度的定义判断出加速度的大小；由v−=v0+v2求平均速度；根据x=v2t求得两者匀变速通过的位移。
本题主要考查了加速度的计算和位移的计算，熟练公式即可，基础题。
2.【答案】C
【解析】解：AB、根据图像可知振子的周期T=4s，振子的振幅A=1cm，故AB错误；
C、由图可知，t=1s时，振子在最大位移处，速度为零，振子的加速度最大，故C正确；
D、由图可知t=2s时，振子的位移为零，在平衡位置处，速度最大，加速度为零，故D错误。
故选：C。
根据图像可知振子的周期和振幅；在最大位移处，振子的速度为零，加速度最大；在平衡位置处，振子的速度最大，加速度最小为零。
知道在最大位移处，振子的速度为零，加速度最大；在平衡位置处，振子的速度最大，加速度最小为零，是解题的基础。
3.【答案】B
【解析】解：A、对B球受力分析，电场力水平向右，属于排斥力，所以B球带正电，故A错误；
BC、小球B受力如图所示：
根据平衡条件，可得小球B受到的静电力大小为：F=mgtanθ
小球受到丝线的拉力大小为：T=mgcsα，故B正确，C错误；
D、根据电场强度的定义式E=Fq，可得小球B所在位置的电场强度大小为：E=FqB=mgtanαqB，故D错误。
故选：B。
对B球受力分析，可知电场力水平向右，进而判断B球电性；对B球根据平衡条件求解静电力和拉力大小；根据电场强度的定义式E=Fq求解。
对于复合场中的共点力作用下物体的平衡其解决方法和纯力学中共点力作用下物体的平衡适用完全相同的解决方法。
4.【答案】D
【解析】解：A、原线圈电压U1由交流电源决定，闭合开关S对此无影响，因此U1不变。根据U1U2=n1n2
变压器匝数不变，可知副线圈电压U2不变，灯泡L直接并联在副线圈上，则其两端电压就是副线圈电压U2，保持不变，故A错误；
B、根据欧姆定律I=UR，通过灯泡L1的电流保持不变，故B错误；
C、开关闭合后，副线圈多了一条支路，则副线圈电流I2增大，根据I2I1=n1n2，可知原线圈电流I增大，故C错误；
D、变压器输入功率P=U1I1，可知该功率增大，故D正确。
故选：D。
理想变压器电压由原线圈电压决定，电流和功率又副线圈决定。根据变压器的工作原理和线圈的匝数比分析出副线圈电压和电流变化情况，根据功率公式分析D。
本题主要考查了变压器的相关应用，掌握变压器的工作原理，结合线圈的匝数比与电学物理量的比值关系即可完成分析。
5.【答案】B
【解析】解：AD、由于平抛运动的竖直分运动为自由落体，由h=12gt2，得t= 2hg，故b、c下落时间相同，根据I=mgt可知，重力对b、c两物体的冲量相同；但根据牛顿第二定律以及运动学公式可知，a的下落时间t= 2hg(sinθ)2，与b、c的下落时间不同，故三个物体受重力的冲量不同，故AD错误；
BC、由题意可知，三个物体下落的过程只有重力做功，重力对三个物体做功相同，根据机械能守恒定律可知，mgh=Ek′−Ek，三个物块动能的变化量相同，c的初动能不为零，故落地瞬间c的动能较大，a、b的动能相同，故B正确，C错误。
故选：B。
明确各物体的运动情况，知道a沿斜面做加速度为gsinθ，初速度为零的匀加速直线运动，b做自由落体运动，c做平抛运动。三物体下落高度相同，质量相同，故重力对三物体做功相同。
本题关键是明确三个小球的运动规律，然后根据动能定理、动量定理和运动学公式列式分析即可求解，注意动量和冲量的矢量性。
6.【答案】C
【解析】解：小球在漏斗中做圆周运动受力情况如图
A.根据平衡条件Fsinθ=mg，得F=mgsinθ，可知无论轨道半径的大小如何，漏斗壁对小球的支持力大小都是相等，结合牛顿第三定律可知，压力大小也相同，故A错误；
BCD.水平方向上，有Fcsθ=ma=mRω2=mv2R，可知加速度a大小相等，R越大的，角速度ω越小，线速度v越大，故C正确，BD错误。
故选：C。
A.作小球的受力图，根据竖直方向的平衡条件判断弹力大小；
BCD.根据水平方向的牛顿第二定律列式分析判断。
考查圆锥摆物体的受力分析以及牛顿第二定律，平衡条件的应用，会根据题意进行准确分析解答。
7.【答案】B
【解析】解：A、由左手定则，可知等离子体中的正电荷受力向B极板偏转，负电荷受力向A极板偏转，即A极板的电势低于B板，故A错误；
BCD、稳定状态下，由等离子体受到的洛伦兹力与电场力平衡，即qBv=qUd，可得到电源电动势U=Bdv；
故仅增大等离子体的速度，电源电动势增大；仅增大极板间面积，电源电动势不变；仅增大极板间距，电源电动势增大，故B正确，CD错误。
故选：B。
由左手定则，可知等离子体的受力偏转方向，分析AB板的电势相对高低；稳定状态下，由等离子体受到的洛伦兹力与电场力平衡，可得到电源电动势表达式，分析电源电动势的影响因素。
本题考查磁流体发电机的应用，关键是理解稳定状态下，等离子体受到的洛伦兹力与电场力平衡。
8.【答案】D
【解析】解：ACD、在两极物体受到的万有引力大小为F=mg1。地球看成质量均匀分布的球体，则物体在赤道受到的向心力大小等于在两极物体受到的万有引力大小，所以物体在赤道受到的万有引力大小等于mg1。在赤道地面上，设物体受到的向心力大小为Fn，则有F=Fn+mg2，可得Fn=mg1−mg2，所以物体受到的合力大小F合=Fn=mg1−mg2，故AC错误，D正确。
B、物体对地面的压力大小FN=mg2，故B错误。
故选：D。
在赤道上，物体所受的万有引力可分解为重力和向心力，重力与支持力平衡。在两极，重力等于万有引力。由此解答。
解答本题的关键要明确万有引力与向心力的关系，明确在两极物体没有向心力，重力等于万有引力。在赤道，万有引力是向心力和重力的合力。
9.【答案】C
【解析】解：A、根据动量守恒定律可知，若两球发生完全非弹性碰撞，则碰撞后两球以相同的速度向A球原运动方向运动，故碰撞后A球的速度不一定反向，故A错误；
B、当两球发生弹性碰撞时，碰撞后B球的速度最大，设为vBm。以碰撞前A球的运动方向为正方向，根据动量守恒定律与机械能守恒定律得：
mv=mvA+3mvBm
12mv2=12mvA2+12×3mvBm2
联立解得：vBm=0.5v，可知碰撞后B球的速度大小不可能是0.6v，故B错误；
C、当两球发生弹性碰撞时，碰撞后B球的速度最大，碰撞过程A球对B球的冲量最大，设为Im。根据B选项的结果，由动量定理得：
Im=3mvBm−0=1.5mv，故C正确；
D、当两球发生完全非弹性碰撞时，碰撞过程两球损失的机械能最多，设碰撞后两球的速度为v1，以碰撞前A球的运动方向为正方向，根据动量守恒定律得：
mv=(m+3m)v1
根据能量守恒定律得碰撞过程两球损失的机械能最多为：
ΔE=12mv2−12(m+3m)v12
联立解得：ΔE=38mv2，故D错误。
故选：C。
若两球发生完全非弹性碰撞，则碰撞后两球以相同的速度向A球原运动方向运动；当两球发生弹性碰撞时，碰撞后B球的速度最大，碰撞过程A球对B球的冲量最大，根据动量守恒定律与机械能守恒定律求解B球的最大速度；根据动量定理求解碰撞过程A球对B球的最大冲量；当两球发生完全非弹性碰撞时，碰撞过程两球损失的机械能最多，根据动量守恒定律与能量守恒定律求解碰撞过程两球损失的机械能。
本题考查了动量守恒定律应用的碰撞模型，要掌握完全非弹性碰撞与弹性碰撞的区别。
10.【答案】D
【解析】解：ABC、E=kQR2，若两个点电荷的电荷量均变为原来的两倍，根据等量正点电荷连线中垂线上电场强度分布可知，每点电场强度都将变为原来两倍，对应相同试探电荷在每点受到电场力变为原来两倍，移动相同距离电场力做功变为原来两倍，W=Uq，所以E点和O点的电势差变为原来的2倍，试探电荷运动到O点的动能变为原来的2倍，故ABC错误；
D.由以上分析得加速度变为原来2倍，位移不变，x=12at2，时间变为原来的1 2倍，故D正确。
故选：D。
根据点电荷场强公式，结合电场力做功公式以及运动学公式分析。
本题的关键要掌握点电荷场强公式。
11.【答案】AC
【解析】解：AD.根据楞次定律判断可知0∼1s内与1∼2s内，电流方向相同，即在0∼2s内感应电流方向不变，在2∼4s内磁通量先减小后增大，根据楞次定律“增缩减扩”推论，线圈先由扩张趋势，后有收缩趋势，故A正确，D错误；
BC.在t=1s时磁通量为零，但磁通量变化率不为零，感应电动势不为零，感应电流不为零，在2∼4s内磁通量变化率不变，感应电动势不变，感应电流大小不变，故B错误，C正确。
故选：AC。
根据法拉第电磁感应定律结合图像分析电动势大小，根据楞次定律判断感应电流方向。
本题主要考查了法拉第电磁感应定律，同时要注意利用楞次定律分析出电流的方向。
12.【答案】AD
【解析】解：AB、由题意可知，浓度变大时，气敏电阻值的阻值R1变小，结合闭合电路欧姆定律，
可得到电压表的示数U=E−I(r+R2+R1)=IR0，电流I=Er+R0+R1+R2，即在R1变小时，I增大，U增大，即报警器报警时电压表示数大于U0，故A正确，B错误；
C、电源电动势不变，内阻增大时，电流I=Er+R0+R1+R2，故电流减小；
电压表的示数表达式U=IR0，为使气敏电阻达到同样阻值时，电压表示数达到报警时的电压，即报警时的电流表示数应不变，则需要减小调零时R2阻值，以消除内阻变化的影响，即其滑片应向右移，故C错误；
D、电源电动势不变，内阻增大时，电流I=Er+R0+R1+R2，故电流减小；
电压表的示数表达式U=IR0，若未重新调零，为使电压表示数达到报警时的电压，则气敏电阻值应更小，即会导致启动报警时酒精浓度比临界浓度大，故D正确。
故选：AD。
由浓度对气敏电阻的影响，可知浓度变大时，报警器报警时，气敏电阻值的变化情况，结合闭合电路欧姆定律，可得到电压表的示数、电流的变化情况；由电源内阻增大时，电压表的示数表达式，可知为使其达到报警时的电压，滑动变阻器的阻值或气敏电阻的阻值需要变化的情况，及报警时的酒精浓度变化情况。
本题考查电路动态分析，关键是利用闭合电路欧姆定律，分析电压表的示数与气敏电阻、滑动变阻器、内阻的关系。
13.【答案】BC
【解析】解：AB、设轻弹簧原长为L，劲度系数为k，人的质量为m，最大速度为v。
当人的加速度为零时，速度最大，则有
mg=kx
从开始下落到速度最大时，由动能定理有
mg(L+x)−12kx2=12mv2
联立以上两式可得
mg22k=12v2−gL
可知，人的质量越大，人向下运动的最大速度越大，故A错误，B正确；
CD、在最低点时，根据牛顿第二定律有
kx′−mg=ma
从开始下落到最低点时，由动能定理有
mg(L+x′)−12kx′2=0
联立以上两式可得
m(a2−g2)=2gLk
可知，人的质量越大，人在最低点时的加速度越小，故C正确，D错误。
故选：BC。
当人的加速度为零时，速度最大，根据平衡条件和动能定理列式，得到最大速度与人的质量的关系式，再分析最大速度的变化；根据牛顿第二定律和动能定理列式，得到人在最低点时的加速度与人的质量的关系，再分析人在最低点时的加速度变化。
解答本题的关键要理清人的运动过程，根据速度最大的条件和动能定理、牛顿第二定律列式分析。
14.【答案】BC
【解析】解：A、超声波是纵波，为了研究方便，图中画成了横波形式。如果发射端和反射端的间距为1.5倍波长，如图所示，仍然可以形成驻波，故A错误；
B、由图可知相邻波结的间距为波长的一半，由题意，可知悬浮位置间的最小距离也为波长的一半，故B正确；
C、波长λ与频率f成反比，悬浮位置间的最小距离为波长的一半，则这个距离也与频率成反比，故C正确；
D、若增大频率，由C的分析，悬浮位置间的最小距离减小，若不改变发射端与反射端的距离可知悬浮位置数量会增加。要想悬浮位置的数目不变，需减小发射端与反射端的距离，故D错误。
故选：BC。
做出对应的图像，根据图像分析即可；由图可知相邻波结的间距为波长的一半，据此分析；波长λ与频率f成反比，据此分析CD。
本题考查了超声波驻波的形成和特性。
15.【答案】D 2.6×10−3 < 电压表
【解析】解：(1)先将开关S接1，电源给电容器充电，电路中存在充电电流，且随着电荷量的增多，充电电流逐渐减小为零，所以观察到电流表示数是迅速增大到某一值后逐渐减小，故D正确，ABC错误。
故选：D。
(2)I−t图像与坐标轴所围面积表示电荷量，所以通过电阻R的电荷量为Q1=1×0.04×10−3×64C≈2.6×10−3C
(3)因为有电压表的存在，所以在放电时总有一部分电荷经过电压表放电，电容器所带电荷量不能全部经过电阻R，所以Q1