2024届北京市朝阳区高三下学期质量检测一模物理试题（原卷版+解析版）

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2024.4
（考试时间90分钟 满分100分）
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. 下列核反应中属于核裂变是（ ）
A.
B.
C.
D.
2. 观察图1、图2两幅图中的现象，下列说法正确的是（ ）
A. 图1中竖直浸在水中的这段筷子产生了侧移，是由光的折射引起的
B. 图1中竖直浸在水中的这段筷子产生了侧移，是由光的反射引起的
C. 图2中肥皂膜上的条纹是由于光的全反射形成的
D. 图2中肥皂膜上的条纹是由于光的衍射形成的
3. 如图所示，P、M、N是匀强电场中的三个点，其中M、N在同一条电场线上，AB是过M点与电场线垂直的直线。下列说法正确的是（ ）
A. 正电荷在M点受到的静电力大于其在N点受到的静电力
B. 将负电荷从M点移到N点再移到P点，电场力先做正功再做负功
C. M、N两点电场强度相等，所以M点电势等于N点电势
D. M、N两点间电势差大于M、P两点间电势差
4. 一列简谐横波在时的波形图如图所示。介质中处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为。下列说法正确的是（ ）
A. 这列波沿x轴负方向传播
B. 这列波的振幅为20cm
C. 这列波的波速为
D. 时P点位于波峰
5. 列车进站可简化为匀减速直线运动，在此过程中用t、x、v和a分别表示列车运动的时间、位移、速度和加速度。下列图像中正确的是（ ）
A. B.
C. D.
6. 如图是一定质量的理想气体由状态A经过状态B变为状态C的图像。已知气体在状态A时的压强是。下列说法正确的是（ ）
A. 气体在状态A的温度为200K
B. 气体在状态C的压强为
C. 从状态A到状态B的过程中，气体的压强越来越大
D. 从状态B到状态C的过程中，气体的内能保持不变
7. 如图所示，电动玩具车沿水平面向右运动，欲飞跃宽度的壕沟AB，已知两沟沿的高度差，重力加速度，不计空气阻力，不计车本身的长度。关于玩具车的运动，下列说法正确的是（ ）
A. 离开A点时的速度越大，在空中运动的时间越短
B. 离开A点时速度大于10m/s就能安全越过壕沟
C. 在空中飞行的过程中，动量变化量的方向指向右下方
D. 在空中飞行的过程中，相同时间内速率的变化量相同
8. 地球同步卫星位于地面上方高度约36000km处，周期与地球自转周期相同，其运动可视为绕地球做匀速圆周运动。其中一种轨道平面与赤道平面成0度角，运动方向与地球自转方向相同，因其相对地面静止，也称静止卫星。下列说法正确的是（ ）
A. 与静止于赤道上的物体相比，静止卫星向心加速度更小
B. 与近地轨道卫星相比，静止卫星的线速度更小
C. 静止卫星内的物体处于平衡状态
D. 所有静止卫星的线速度均相同
9. 某发电厂原来用11kV的交变电压输电，后来改用升压变压器将电压升到220kV输电，输入功率都是P。若输电线路的电阻为R，变压器为理想变压器。下列说法正确的是（ ）
A. 根据公式，提高电压后输电线上的电压损失变为原来的20倍
B. 根据公式，提高电压后输电线上的电流增大为原来的20倍
C. 根据公式，提高电压后输电线上的功率损失减小为原来的
D. 根据公式，提高电压后输电线上的功率损失增大为原来的400倍
10. 如图所示，光滑水平地面上的P、Q两物体质量均为m，P以速度v向右运动，Q静止且左端固定一轻弹簧。当弹簧被压缩至最短时（ ）
A. P的动量为0
B. Q的动量达到最大值
C. P、Q系统总动量小于mv
D. 弹簧储存的弹性势能为
11. 如图1所示，是电阻箱，是定值电阻。闭合开关S，改变的阻值，两理想电压表、的示数与关系图像如图2所示，已知图线①和②为相互平行的直线。下列说法正确的是（ ）
A. 图线①表示示数与的对应关系
B. 中的电流随的增大而减小
C. 两端的电压随的增大而增大
D. 供电设备输出的总功率随的增大而增大
12. 如图所示，水平放置的内壁光滑半径为R的玻璃圆环，有一直径略小于圆环口径的带正电q的小球，在圆环内以速度沿顺时针方向匀速转动（俯视）。在时刻施加方向竖直向上的变化磁场，磁感应强度。设运动过程中小球带电荷量不变，不计小球运动产生的磁场及相对论效应。加上磁场后，下列说法正确的是（ ）
A. 小球对玻璃圆环的压力不断增大
B. 小球对玻璃圆环的压力不断减小
C. 小球所受的磁场力一定不断增大
D. 小球每运动一周增加的动能为
13. 小明在完成“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验后，他想用该实验的原理测量一根轻弹簧的劲度系数，但由于弹簧的劲度系数太大，伸长量较小，不易直接测量。他设计了如图所示的实验装置，并进行了测量。把弹簧竖直悬挂在支架上，在弹簧下端固定一个托盘，托盘下方连接钢制圆柱体，圆柱体直径小于盛水量筒内壁直径。调节底座高度，使圆柱体浸入水中。在托盘中不断增加砝码时，弹簧向下拉伸，圆柱体下移，通过量筒的刻度读出水面上升的高度。已知水的密度为，圆柱体直径为、量筒内壁直径为，重力加速度g。对实验记录的数据进行分析、处理后，他获得了劲度系数的数值。对此实验，下列说法正确的是（ ）
A. 实验需要用天平测量托盘和圆柱体的质量
B. 不考虑水的浮力，劲度系数测量值将偏大
C. 水面上升高度与弹簧伸长量的比值为
D. 砝码的重力与对应水面上升的高度不成正比关系
14. 电路过载时电流一般比额定电流大一些，而短路时则可能达到额定电流的十几倍以上。空气开关是一种常见的电气设备，可用于保护电气线路和设备避免过载或短路的破坏，如图1所示。空气开关内部有电磁脱扣器和热脱扣器两种断开结构，如图2所示。在过载或短路发生的情况下，电路中的强电流流过电磁线圈，线圈内的金属顶针在电磁力的作用下压缩弹簧撞击弹片使电路断开；热脱扣器则是利用双金属片热胀冷缩的原理，当强电流流过双金属片时，材料不同的双金属片发热形变程度不同，金属片带动连杆开关使电路断开。
一般家庭电路中用电器往往启动瞬间电流较大，为保证用电器顺利启动，多采用脱扣特征曲线如图3所示的空气开关。脱扣特征曲线的横轴表示线路实际电流相对于额定电流的倍数（部分刻度值未画出），纵轴（t/s）表示电流持续时间，曲线①左下方区域表示空气开关不脱扣，曲线②右上方区域表示脱扣，①、②曲线所夹的区域为不确定区域，在此区域中脱扣器可能是脱扣状态或未脱扣状态。根据以上信息，下列说法正确的是（ ）
A. 电路发生过载情况时，更易发生电磁脱扣
B. 实际电流为额定电流2倍时，线路设备可持续工作至少10秒
C. 实际电流为额定电流7倍时，一定是电磁脱扣器执行断开电路动作
D. 线路设备在工作条件下，电磁脱扣器不产生焦耳热
第二部分
本部分共6题，共58分。
15
（1）某兴趣小组为了探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系，在实验室中找到了以下器材：
A．可拆变压器 B．条形磁铁
C．开关、导线若干 D．交流电压表
E．直流电源 F．低压交流电源
在本实验中，上述器材不需要的是______（填器材序号字母）。
（2）某同学用图甲所示的电路观察电容器的充、放电现象。所用器材有：电源E、电流表A、电压表V、电容器C、定值电阻R、单刀双掷开关S、导线若干。
①根据图甲，将图乙中的实物连线补充完整______。
②将图乙中的电流表换成电流传感器，可以在电脑端记录电流随时间变化的图线。先将开关接1，待电路稳定后再接2。已知电流从左向右流过电阻R时为正，则与本次实验相符的图像是______。
A． B．
C． D．
③将图乙中的电压表换成电压传感器，可以在电脑端记录放电过程中电压随时间变化的图线，如图丙所示。已知开关接2瞬间开始计时，此时电压传感器记录数据为，利用数据处理软件得到图线与坐标轴围成的面积为。根据该实验数据曲线可以粗测实验中电容器的电容______。（用题中已知物理量、R和表示）
16. 某学习小组采用以下实验方案验证动量守恒定律。
如图甲，长木板上的小车M左端贴有橡皮泥，右端连一穿过打点计时器的纸带，小车N置于M的左侧。打点计时器电源频率为50Hz。实验过程如下：
①微调长木板右端的小木片，使小车能在木板上做匀速直线运动
②接通打点计时器电源后，让小车M做匀速直线运动，并与静置于木板上的小车N相碰
③小车M与N粘在一起，继续做匀速直线运动
④实验中获得一条纸带如图乙所示，在图上标记各计数点，并测量出AB、BC、CD、DE四段长度
（1）计算小车M碰撞前的速度大小应选______段（选填“AB”、“BC”、“CD”、“DE”），速度大小为______m/s（结果保留三位有效数字）。
（2）若小车M的质量为0.4kg，小车N的质量为0.2kg，根据纸带数据，碰后两小车的总动量为______（结果保留三位有效数字），进而可以验证，在误差范围内两小车碰撞过程中动量______（选填“守恒”、“不守恒”）。
（3）请你说明步骤①对该实验的作用______。
17. 如图所示，质量的小物块从固定斜面的顶端由静止开始匀加速下滑。斜面的长度，倾角，物块与斜面间的动摩擦因数，重力加速度，。求物块下滑至斜面底端的过程中：
（1）加速度的大小a；
（2）重力冲量的大小和方向；
（3）损失的机械能。
18. 地球高层大气空域电离层中存在大量的自由电子和离子，使用绳系卫星可以研究电离层的特性。如图所示，由子卫星和组成的绳系卫星，在地球赤道上空的电离层中绕地球中心做匀速圆周运动。已知绳系卫星轨道距地面的高度为H，两颗子卫星之间的导体绳长为，导体绳沿地球半径方向。卫星轨道所在处的地磁场磁感应强度大小为B，方向如图。地球半径为R，地球表面处的重力加速度为g，不计地球自转、电离层的运动。
（1）不计环境阻力，求绳系卫星在轨道上绕地球中心运行速度的大小v；
（2）考虑环境阻力并设其大小恒为f、方向总垂直于导体绳，为使卫星保持在原轨道上，设想在导体绳上串联接入一电动势恒定的电源，如图所示。该电源、导体绳及附近的电离层可视为闭合电路，电路等效总电阻为r，此时在电源和感应电动势的共同作用下，导体绳所受安培力恰好克服环境阻力。
a．说明导体绳中电流方向及导体绳所受安培力方向；
b．求接入电源的电动势E。
19. 把不易测量的微观量转化为测量宏观量、易测量是一种常用的科学方法。
（1）用油膜法估算油酸分子的直径。已知1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V，其在水面上形成的单分子油膜面积为S，求油酸分子的直径d。
（2）根据玻尔理论，可认为氢原子核外电子绕核做匀速圆周运动。处于基态的氢原子吸收频率为的光子恰好发生电离，已知处于基态的氢原子具有的电势能为E。电子的电荷量为e，质量为m，静电力常量为k，普朗克常量为h。求基态氢原子的半径r。
（3）科研人员设计了一种简便的估算原子核直径的方案：取某种材料的薄板，薄板的面积为A，薄板内含有N个该种材料的原子。用高能粒子垂直薄板表面轰击，已知入射薄板的粒子数为，从薄板另一侧射出的粒子数为，设高能粒子在空间均匀分布，薄板材料中的原子核在高能粒子通道上没有重叠。求该种材料原子核的直径D。
20. 根据牛顿力学经典理论，只要物体的初始条件和受力情况确定，就可以推知物体此后的运动情况。
情境1：如图1所示，空间存在水平方向的匀强磁场（垂直纸面向里），磁感应强度大小为B，在磁场中M点处有一质量为m、电荷量为的带电粒子。已知重力加速度g。
（1）若使带电粒子获得某一水平向右的初速度，恰好做匀速直线运动，求该速度的大小；
（2）若在M点静止释放该粒子，其运动将比较复杂。为了研究该粒子的运动，可以应用运动的合成与分解的方法，将它为零的初速度分解为大小相等的水平向左和水平向右的速度。求粒子运动过程中的最大速率。
情境2：质谱仪由离子室、加速电场、速度选择器和分离器四部分组成，如图2所示。已知速度选择器的两极板间的电场强度为E，磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里，分离器中磁感应强度大小为，方向垂直纸面向外。某次实验离子室内充有某种带电离子，经加速电场加速后从速度选择器两极板间的中点O平行于极板进入，部分离子通过小孔后进入分离器的偏转磁场中。打在感光区域P点的离子，在速度选择器中沿直线运动，测得P到点的距离为。不计离子的重力及离子间的相互作用，不计小孔O、的孔径大小。
（1）当从O点入射的离子速度满足时，在分离器的感光板上会形成有一定宽度的感光区域。求该感光区域的宽度D；
（2）针对情形（1），为了提高该速度选择器的速度选择精度，请你提出可行的方案。