2021-2022学年北京市丰台区高三（上）期末物理试卷（含答案解析）

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2021-2022学年北京市丰台区高三（上）期末物理试卷

1. 1911年，卢瑟福提出了原子核式结构模型。他提出这种模型的依据是(    )
A. α粒子散射实验 B. 光电效应实验 C. 天然放射现象 D. 核聚变反应
2. 关于机械波和电磁波，下列说法正确的是(    )
A. 机械波和电磁波都可以在真空中传播
B. 机械波和电磁波都可以传递信息和能量
C. 机械波都是横波，电磁波都是纵波
D. 机械波能发生衍射现象，电磁波不能发生衍射现象
3. 如图所示，我国航天员在“天宫课堂”演示喝再生水的过程中，我们看到水滴呈球形漂浮在空间站内，处于完全失重状态。下列在地面上运动过程中的物体也处于此状态的是(    )


A. 沿水平方向抛出的小钢球 B. 沿水平面加速行驶的火车
C. 沿斜面匀速滑下的小木块 D. 沿竖直方向减速下降的电梯
4. 一列沿x轴负方向传播的简谐横波，波速为4m/s。P、Q是介质中平衡位置分别处在x=2m和x=8m的两个质点，某时刻波形如图所示，下列说法正确的是(    )


A. 这列波的振幅为4cm B. 这列波的周期为8s
C. 此时质点P的加速度为0 D. 此时质点Q沿y轴正方向运动
5. 传送带在实际生活中有广泛应用。如图所示，飞机场运输行李的传送带可以将行李箱送入飞机货舱。已知传送带与水平面夹角为θ，某行李箱的质量为m，与传送带间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，此行李箱与传送带一起斜向上匀速运动过程中，下列说法正确的是(    )

A. 行李箱受到与运动方向相反的摩擦力作用
B. 传送带速度越大，行李箱受到的摩擦力也越大
C. 行李箱受到的摩擦力大小为mgsinθ
D. 行李箱受到的摩擦力大小为μmgcosθ
6. 2021年4月，我国空间站的“天和”核心舱成功发射并入轨运行。若核心舱绕地球的运行可视为匀速圆周运动，已知引力常量，由下列物理量能计算出地球质量的是(    )
A. 核心舱的质量和地球半径 B. 核心舱的质量和绕地球运行周期
C. 核心舱绕地球运行的角速度和半径 D. 核心舱绕地球运行的周期和距地高度
7. 如图所示，两个静止的带等量正电的点电荷，O点为两点电荷连线中点，M、P两点均在连线上且关于O点对称，N点位于两点电荷连线的中垂线上。下列说法正确的是(    )


A. M点的场强与P点的场强相同 B. O点的场强与N点的场强相同
C. M点的电势比O点的电势低 D. N点的电势比O点的电势低
8. 把电容器、电流传感器、电阻、电源、单刀双掷开关按图甲所示连接。先使开关S掷向1端，电源向电容器充电；然后把开关S掷向2端，电容器放电。电流传感器中的电流i随时间t变化的关系如图乙所示。下列说法正确的是(    )

A. 在t1∼t2时间内，电容器两极板间电压逐渐减小
B. 在t3∼t4时间内，电容器的电容逐渐减小
C. 若只增大电阻R的阻值，则充电电流的最大值增大
D. 若只增大电阻R的阻值，则电容器的放电时间变长
9. 如图甲所示，理想变压器的原线圈接在交流电源上，副线圈接有R=10Ω的电阻，原、副线圈匝数之比为10：1，交流电压表的示数是20.0V，电流表、电压表均可看作理想电表。图乙是交流电源输出电压u随时间t变化的图像。则下列说法正确的是(    )

A. 电流表的读数为2.0A
B. 变压器的输入功率与输出功率之比为10：1
C. 变压器原、副线圈磁通量的变化率之比为10：1
D. 电源输出电压瞬时值的表达式u=2002cos100πt(V)
10. 如图所示，小物块A、B的质量均为m，B静止在轨道水平段的末端。A以水平速度v0与B碰撞，碰后两物块粘在一起水平抛出。抛出点距离水平地面的高度为h，两物块落地点距离轨道末端的水平距离为s，重力加速度为g。则下列说法正确的是(    )

A. 两物块在空中运动的时间为sv0
B. h与s满足的关系为h=2gs2v02
C. 两物块落地时的动能为12mv02+2mgh
D. 两物块碰撞过程中损失的机械能为18mv02
11. 如图所示，京张高铁将北京到张家口的通行时间缩短在1小时内，成为2022年北京冬奥会重要的交通保障设施。假设此高铁动车启动后沿平直轨道行驶，发动机的功率恒为P，且行驶过程中受到的阻力大小恒定。已知动车的质量为m，最高行驶速度vm=350km/h。则下列说法正确的是(    )

A. 行驶过程中动车受到的阻力大小为Pvm
B. 当动车的速度为vm4时，动车的加速度大小为3Pmvm
C. 从启动到速度为vm的过程中，动车牵引力所做的功为12mvm2
D. 由题目信息可估算京张铁路的全长为350km
12. 实验观察到，静止在匀强磁场中某点的原子核发生了β衰变。若磁场方向垂直纸面向外，衰变产生的新核与电子恰好在纸面内做匀速圆周运动，则关于两者运动轨迹以及方向的示意图正确的是(    )
A. B.
C. D.
13. 如图甲所示，一轻弹簧上端固定，下端悬吊一个质量为m的小钢球，把小钢球从平衡位置向下拉下一段距离A，由静止释放，小钢球就沿竖直方向振动起来。以小钢球的平衡位置为坐标原点，竖直向上为正方向建立x轴，从小钢球某次经过平衡位置时开始计时，小钢球运动的位移x随时间t图像如图乙所示。已知小钢球振动过程中弹簧始终处于拉伸状态，空气阻力不计，取重力加速度为g。则下列说法正确的是(    )


A. t2时刻弹簧的弹性势能最小
B. t3时刻小钢球受到的弹力大于2mg
C. t1∼t3时间内小钢球重力势能的减少量大于动能的增加量
D. t1∼t3时间内弹簧弹性势能改变量大于mg(x1+x2)
14. 示波器可用来观察电信号随时间变化的情况，其核心部件是示波管。示波管由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空，结构如图甲所示。图乙是从右向左看到的荧光屏的平面图。在偏转电极XX′、YY′上都不加电压时，从电子枪发出的电子束沿直线运动，打在荧光屏中心，在O点产生一个亮斑。若同时在两个偏转电极上分别加ux=Usinωt和uy=Ucosωt两个交流电信号，则在荧光屏上会观察到(    )

A. B. C. D.
15. 物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。例如：
(1)实验仪器。用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图所示，其读数应为______ mm。

(2)数据分析。在“验证机械能守恒定律”的实验中，得到如图所示的一条纸带。在纸带上选取连续打出的A、B、C三个点，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m。从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能变化量ΔEp=______，动能变化量ΔEk=______。

(3)实验原理。某同学用不可伸长细线系住形状不规则的小铁块制成单摆，测量当地重力加速度。因难以准确确定小铁块重心位置，无法测出摆长。实验时改变线长，测出几组线长l和对应的周期T的数据，作出l−T2图像如图所示。该同学利用图像法计算出的当地重力加速度是否准确？请说明理由。

16. 用电压表和电流表测定一节干电池的电动势E和内电阻r，要求尽量减小实验误差。
(1)实验室中有电流表(0∼0.6A,内阻约0.1Ω)、开关和导线若干，以及下列器材：
A.电压表(量程0∼15V，内阻约15kΩ)
B.电压表(0∼3V,内阻约3kΩ)
C.滑动变阻器(0∼500Ω)
D.滑动变阻器(0∼50Ω)
实验中电压表应选用______；滑动变阻器应选用______。(选填相应器材前的字母)
(2)请用笔画线表示导线，按照实验电路图连接测量干电池电动势和内电阻的电路，注意合理选择电表的量程。

(3)某位同学记录了6组实验数据，其中4组数据的对应点已经标在图中坐标纸上，请你帮他标出余下两组数据的对应点，并画出U−I图线。
组别
第2组
第5组
电压U(V)
1.40
1.12
电流I(A)
0.10
0.38

(4)根据(3)中的信息，得到电动势E=______V，内电阻r=______Ω。
(5)如果本实验考虑电流表内阻RA和电压表内阻RV，请写出电压表示数U随电流表示数I变化的表达式；并根据表达式解释(4)中测得的电动势和内电阻偏小的原因。
17. 如图所示，小孩与冰车静止在冰面上，大人用F=20N的恒定拉力，使小孩与冰车沿水平冰面一起滑动。已知拉力方向与水平冰面的夹角θ=37∘，小孩与冰车的总质量m=20kg，冰车与冰面间的动摩擦因数μ=0.05，重力加速度g=10m/s2，sin37∘=0.6，cos37∘=0.8。求：
(1)小孩与冰车所受支持力的大小FN；
(2)小孩与冰车加速度的大小a；
(3)t=10s内合力所做的功W。

18. 离子注入是芯片制造中的一道重要工序，简化的注入过程原理如图所示。静止于A处的离子，经电压为U的电场加速后，沿图中半径为R的圆弧虚线通过磁分析器，然后从M点垂直于CD进入矩形CDQS有界匀强电场中，最后恰好打在Q点。已知磁分析器截面是四分之一圆环，内部为匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里；匀强电场沿水平方向，DQ=d，MD=2d。整个装置处于真空中，离子重力不计。
(1)在图中标出匀强电场的场强方向，并简要说明判断依据；
(2)求通过磁分析器的离子比荷qm；
(3)求矩形区域内匀强电场场强大小E。

19. 如图所示，一杂技演员坐在秋千上的摆动过程可简化为单摆的摆动，等效摆长为l。他由A处静止开始向下摆动，通过最低点时，瞬间抓住手边一静止在水平桌面上的水壶，并与水壶一起向上摆动，到达最高点B处。假设水壶与演员在同一竖直平面内运动，水壶可视为质点，不计空气阻力。已知B点到桌面的高度为H1，杂技演员质量为M，水壶质量为m(m