2024北京海淀区高三下学期一模试题物理含答案

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2024.04
海淀区2023—2024学年第二学期期中练习 高三物理
本试卷共8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
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. 关于天然放射现象，下列说法正确的是
A. 天然放射现象表明原子核内部是有结构的 B.β 射线是原子核外电子形成的电子流
C. 升高温度可以减小放射性元素的半衰期 D.β 射线比α射线的穿透能力弱
2. 如图所示，光束a 射入玻璃三棱镜、出射光为b 、c两束单色光。比较b 、c 两束光，下列说法
正确的是
A. 玻璃对光束 b的折射率较大
B. 光束b的频率更高
C. 光束b 在玻璃中的传播速度较大
D. 经同一双缝干涉装置后光束b的干涉条纹间距较小
3.“拔火罐”是我国传统医学的一种治疗手段。操作时，医生用点燃的酒精棉球加热一个小罐内 的空气，随后迅速把小罐倒扣在需要治疗的部位，冷却后小罐便紧贴在皮肤上，如图所示。 小罐倒扣在身体上后，在罐中气体逐渐冷却的过程中，罐中气体质量和体积均可视为不变。
若罐中气体可视为理想气体，下列说法正确的是
A. 罐中气体的压强不变
B. 罐中气体的内能不变
C. 罐中气体分子的平均动能不变
D. 罐中单位体积内气体分子数不变
4. 如图所示，某人站上向右上行的智能电动扶梯，他随扶梯先加速，再匀速运动。在此过程中 人与扶梯保持相对静止，下列说法正确的是
A. 扶梯加速运动阶段，人处于超重状态
B. 扶梯加速运动阶段，人受到的摩擦力水平向左
C. 扶梯匀速运动阶段，人受到重力、支持力和摩擦力
D. 扶梯匀速运动阶段，人受到的支持力大于重力
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5. 一列沿x 轴传播的简谐横波，某时刻波形如图1所示，以该时刻为计时零点， x=2m 处质点
的振动图像如图2所示。根据图中信息，下列说法正确的是
A. 波的传播速度v=0.1m/s
B. 波 沿x 轴负方向传播
C.t=0 时 ，x =3m 处的质点加速度为0
D.t=0.2s 时 ，x=3m 处的质点位于y=10cm 处 图1 图2
6. 在空间站中，宇航员长期处于失重状态，为缓解这种状态带来的不适，科学家设想建造一种环 形空间站，如图所示。圆环形旋转舱绕中心匀速旋转，宇航员站在旋转舱内的侧壁上，可以受到与他站在地球表面时相同大小的支持力，宇航员可视为质点。下列说法正确的是
A. 宇航员可以站在旋转舱内靠近旋转中心的侧壁上
B. 以地心为参考系，宇航员处于平衡状态
C. 旋转舱的半径越大，转动的角速度应越小
D. 宇航员的质量越大，转动的角速度应越小
7. 两个分子相距无穷远，规定它们的分子势能为0。让分子甲不动，分子乙从无穷远处逐渐靠近 分子甲。它们的分子势能 E,随分子间距离r变化的情况如图所示。分子乙从无穷远到r;的过程中，仅考虑甲、乙两个分子间的作用，下列说法正确的是
A. 分子力始终表现为引力
B. 分子力先变大后一直减小
C. 分子力对乙先做正功后做负功
D. 分子乙的动能先变小后变大
8. 图1是某燃气灶点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为图2所示的正弦交流电压，并加 在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n₁ 、n₂。当变压器副线圈电压的 瞬时值大于5000V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。取√Z=1.4, 下列说
法正确的是
A. 开关闭合后电压表的示数为5V
B.
C.
D. 将钢针替换为钢球，更容易引发电火花
9. 如图所示，真空区域内有宽度为d、 磁感应强度为B 的匀强磁场，方向垂直纸面向里，MN、
PQ 是磁场的边界。质量为m、电荷量为q 的带正电的粒子(不计重力),沿着与MN 夹角θ 为30°的方向以某一速度射入磁场中，粒子恰好未能从 PQ 边界射出磁场。
下列说法不正确 的是
A. 可求出粒子在磁场中运动的半径
B. 可求出粒子在磁场中运动的加速度大小
C. 若仅减小射入速度，则粒子在磁场中运动的时间一定变短
D. 若仅增大磁感应强度，则粒子在磁场中运动的时间一定变短
10. 如图所示，在范围足够大的水平向右的匀强电场中，将一个带电小球以一定的初速度v 从M 点竖直向上抛出，在小球从M 点运动至与抛出点等高的位置N点(图中未画出)的过程中，
不计空气阻力，下列说法正确的是
A. 小球运动到最高点时的速度为零
B. 小球在M 点和N 点的动能相等
C. 小球上升过程和下降过程水平方向位移相同
D. 小球上升过程和下降过程动量的变化量相同
11. 如图所示， 一条不可伸长的轻绳跨过定滑轮，绳的两端各系一个小球A 和B,B 球的质量是 A球的3倍。用手托住B 球，使轻绳拉紧，A 球静止于地面。不计空气阻力、定滑轮的质量 及轮与轴间的摩擦，重力加速度为g。 由静止释放B 球，到B 球落地前的过程中，下列说法 正确的是
A.A 球的加速度大小为2g
B. 拉力对A球做的功等于A球机械能的增加量
C. 重力对 B 球做的功等于B 球动能的增加量
D.B 球机械能的减少量大于A球机械能的增加量
12. 空间内有一与纸面平行的匀强电场，为研究该电场，在纸面内建立直角坐标系。规定坐标原 点的电势为0,测得x 轴和y 轴上各点的电势如图1、2所示。下列说法正确的是
A. 电场强度的大小为160V/m
B. 电场强度的方向与x 轴负方向夹角的正切值为
C. 点(10cm,10cm) 处的电势为20V
D. 纸面内距离坐标原点10cm 的各点电势最高为20V
图1
13. 同学们设计的一种光电烟雾报警器的结构和原理如图1和图2所示。光源S 向外发射某一特 定频率的光，发生火情时有烟雾进入报警器内，由于烟雾对光的散射作用，会使部分光改变 方向进入光电管C 从而发生光电效应，于是有电流输入报警系统，电流大于1就会触发报 警系统报警。某次实验中，当滑动变阻器的滑片P 处于图2所示位置、烟雾浓度增大到n 时 恰好报警。假设烟雾浓度越大，单位时间内光电管接收到的光子个数越多。已知元电荷为e,
下列说法正确的是
图1 图2
A. 仅将图2中电源的正负极反接，在烟雾浓度为n 时也可能触发报警
B. 为使烟雾浓度达到1.2n 时才触发报警，可以仅将滑片P 向左移动到合适的位置
C. 单位时间内进入光电管的光子个数为 · 时， 一定会触发报警
D. 报警器恰好报警时，将图2中的滑片P 向右移动后，警报有可能会被解除
14. 某种滴水起电机装置如图1所示，滴水装置左右相同的两管口形成的水滴分别穿过距管口较 近的铝环A、B 后滴进铝筒C、D, 铝环A 用导线与铝筒D 相连，铝环B 用导线与铝筒C 相 连，导线之间彼此绝缘，整个装置与外界绝缘。由于某种偶然的原因， C 筒带上微量的负电 荷，则与之相连的B 环也带有负电荷，由于静电感应， B 环上方即将滴落的水滴下端会带正 电荷，上端带负电荷，如图2所示。水滴在落下瞬间，正负电荷分离，如图3所示，带正电 荷的水滴落下穿过B 环滴入D 筒 ，C 、D 两筒之间产生电势差。为了研究问题方便，假设滴
水装置中水足够多，每滴水的质量相同，忽略筒内液面高度的变化，下列说法正确的是
滴水装置
AC PB
C| D
图1
图2
图3
A. 滴水装置中会产生从左向右的电流
B. 水滴下落到筒内的时间越来越短
C.C 、D 两筒之间的电势差会一直增大
D. 在起电的过程中，水的重力势能完全转化为电能
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第二部分
本部分共6题，共58分。
15 . (8分)
(1)在“探究影响感应电流方向的因素”实验
中，所用灵敏电流表的0刻度位于表盘的
正中央。如图1所示电路，闭合开关S 时，
电流表的指针向左偏转。如图2中，当磁铁
相对螺线管运动时，电流表的指针向左偏转。
图222
可以判断：感应电流在螺线管内部产生的磁
图 \l "bkmark1" 1
场方向 。(选填“向上”或“向下”)
(2)某同学用图3所示装置验证机械能守恒定律。
①安装好实验装置，正确进行实验操作，从打出的纸带
中选出符合要求的纸带，如图4所示。O 点为打点起始
点，打下该点时重锤速度为零。选取纸带上打出的连续
点A、B、C 作为计数点，测出三点距起始点O 的距离
分别为h 、h₂ 、h₃ 。 已知重锤质量为m, 当地重力加速
度为g, 打点计时器打点周期为T。从打下O 点到打下
B 点的过程中，重锤的重力势能减少量△E,=
动能增加量△E= 。(用题中所给字母表示)
图3
图 4
②图4中，起始点O 和刻度尺的0刻线对齐， OC 间的距离为 cm 。由 A 、B 、C 三个计数点求得重锤下落的加速度a, (选填“可以”或“不可以”)用该值作
为重力加速度计算①中重锤重力势能的减少量。
16 . (10分)
某实验小组用电阻箱和电压表按图1所示电路测定一个水果电池的 电动势和内阻。闭合开关S 后调节电阻箱，记录电阻箱阻值R 和电压表
示数 U, 并计算对应的电流值I。
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图 1
(1)在图2所示的坐标纸上已经描好
了6组数据点，请作出U-I 图像。
(2)根据作出的 U-I 图像得出该电 池电动势E= V, 内阻 F = Ω。(结果保留两位
有效数字)
(3)若只考虑电压表内阻的影响，图 1中，通过电源的电流为 ，通 过电阻箱的电流为I₂, 图3中实 线表示 U与I₁ 的关系，虚线表示 U 与I₂ 的关系，则图3中所示图
像可能正确的是 。
图 2
A B C D
图 3
乙
图4
(4)除了电动势和内阻，电池的另一个重要参数是容量。电池的容量就是电池放电时能输出的
电池的容量
电池储存的能量
甲， 乙
甲 乙
总电荷量。如图4所示，甲、乙两节锂电池所标参
数真实可靠，对这两节充满电的电池进行比较，填
写表格。(选填“大于”“等于”或“小于”)
17 . (9分)
如图所示，水平地面上固定着光滑斜槽，斜槽的末端和粗糙地面平滑连接，设物块通过连 接处时速率不发生改变。质量m₁=0.4kg 的物块A从斜槽上端距水平地面高度h=0.8m 处由 静止下滑，并与静止在斜槽末端的质量m₂=0.8kg 的物块B 相碰，相碰后物块A 立即停止运动，
物块 B 滑行一段距离后停止运动。取重力加速度g=10m/s², 两物块均可视为质点。求：
(1)物块A 与物块B 碰撞前瞬间的速度大小。
(2)物块A 与物块B 碰撞过程中A 、B 系统损失的机械能。
(3)滑动摩擦力对物块B 做的功。
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18. (9分)
有关列车电气制动，可以借助如图所示模型来理解，图中水平平行金属导轨处于竖直方 向的匀强磁场中，导轨间距为L, 磁场的磁感应强度为B, 金属棒MN 的质量为m, 导轨右
端接有阻值为R 的电阻，金属棒接入电路部分的电阻为r, 导轨的电阻不计。MN 在安培力
作用下向右减速运动的过程对应于列车的电气制动过程，金属棒MN
为v₀
(1)求开始减速时：
①导体棒两端的电压 U。
②安培力的功率P。
开始减速时的初速度
(2)在制动过程中，列车还会受到轨道和空气阻力的作用，为了研究问题方便，设这些阻力 总和大小恒定，对应于棒受到的大小恒定的摩擦阻力f, 在金属棒的速度从v, 减至. 的
过程中，金属棒的位移大小为x 。求该过程中电路中产生的焦耳热 Q。
19. (10分)
1610年，伽利略用他制作的望远镜发现了木星的四颗主要卫星。根据观察，他将其中一 颗卫星P 的运动视为一个振幅为A、周期为 T的简谐运动，并据此推测，他观察到的卫星振
动是卫星圆运动在某方向上的投影。
如图所示，是伽利略推测的卫星P 运动的示意图，在xOy 平面内，
质量为m 的卫星P 绕坐标原点O 做匀速圆周运动。已知引力常量为G,
不考虑各卫星之间的相互作用。
(1)若认为木星位于坐标原点O, 根据伽利略的观察和推测结果：
①写出卫星P 做圆周运动的向心力大小F 的表达式。
②求木星的质量M
③物体做简谐运动时，回复力应该满足F=-kx。 请据此证明：卫星P 绕木星做匀速圆
周运动在x 轴上的投影是简谐运动。
(2)若将木星与卫星P 视为双星系统，彼此围绕其连线上的某一点做匀速圆周运动，计算出的
木星质量为M' 。请分析比较(1)②中得出的质量M 与M'的大小关系。
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20. (12分)
在量子力学诞生以前，玻尔提出了原子结构假说，建构了原子模型：电子在库仑引力作 用下绕原子核做匀速圆周运动时，原子只能处于一系列不连续的能量状态中(定态),原子
在各定态所具有的能量值叫做能级，不同能级对应于电子的不同运行轨道。
电荷量为+Q的点电荷A 固定在真空中，将一电荷量为-q 的点电荷从无穷远移动到距A
为 r的过程中，库仑力做功
已知电子质量为m、 元电荷为e、静电力常量为k、 普朗克常量为h, 规定无穷远处电势
能为零。
(1)若已知电子运行在半径为r;的轨道上，请根据玻尔原子模型，求电子的动能 E 及氢原
子系统的能级E。
(2)为了计算玻尔原子模型的这些轨道半径，需要引入额外的假设，即量子化条件。物理 学家索末菲提出了“索末菲量子化条件”,它可以表述为：电子绕原子核(可看作静
止)做圆周运动的轨道周长为电子物质波波长(电子物质波波长λ与其动量p 的关系为
的整数倍，倍数n 即轨道量子数。
①请结合索末菲量子化条件，求氢原子轨道量子数为n 的轨道半径γ,及其所对应的能级E。
②玻尔的原子模型除了可以解释氢原子的光谱，还可以解释核外只有一个电子的一价氦 离子(He¹) 的光谱。已知氢原子基态的能级为-13.6eV, 请计算为使处于基态的 He
跃迁到激发态，入射光子所需的最小能量。
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