2023-2024学年度北京市东城区高三（第二次）模拟考试物理试卷（含详细答案解析）

这是一份2023-2024学年度北京市东城区高三（第二次）模拟考试物理试卷（含详细答案解析），共21页。试卷主要包含了单选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.a、b为真空中等量异种点电荷的电场中的两点，如图所示。a、b两点的电场强度大小分别为Ea、Eb，电势的高低分别为φa、φb。下列说法正确的是( )
A. EaφbD. Ea>Eb，φa0的那些时刻线圈对桌面的压力小于线圈的重力
B. x=0的那些时刻线圈中没有感应电流
C. 更换电阻率更大的线圈，振幅A会更快地衰减到零
D. 增加线圈的匝数，t0会减小，线圈产生的内能不变
12.如图甲为滑雪大跳台场地的简化示意图。某次训练中，运动员从A点由静止开始下滑，到达起跳点B时借助设备和技巧，保持到达起跳点B时的速率，沿与水平面夹角为15∘的方向斜向上飞出，到达最高点C，最终落在坡道上的D点(C、D均未画出)，已知A、B之间的高度差H=45m，坡面与水平面的夹角为30∘。不计空气阻力和摩擦力，重力加速度g取10m/s2，sin15∘=0.26，cs15∘=0.97。下列说法正确的是( )
A. 运动员在B点起跳时的速率为20m/s
B. 运动员起跳后达到最高点C时的速度大小约为7.8m/s
C. 运动员从起跳点B到最高点C所用的时间约为2.9s
D. 运动员从起跳点B到坡道上D点所用的时间约为4.9s
13.水平放置的M、N两金属板，板长均为L，板间距为d，两板间有竖直向下的匀强电场，场强大小为E，在两板左端点连线的左侧足够大空间存在匀强磁场，磁感应强度的大小为B，方向垂直纸面向里。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子以初速v0紧靠M板从右端水平射入电场，随后从P点进入磁场，从Q点离开磁场(P、Q未画出)。不考虑粒子的重力，下列说法正确的是( )
A. PQ间距离与E的大小无关B. PQ间距离与v0的大小无关
C. P点的位置与粒子的比荷无关D. 带电粒子不可能打在N板上
14.如图所示，台球桌上一光滑木楔紧靠桌边放置，第①次击球和第②次击球分别使台球沿平行于桌边和垂直于桌边的方向与木楔碰撞，速度大小均为v0。碰撞后，木楔沿桌边运动，速度大小用V表示，台球平行于桌边和垂直于桌边的速度大小分别用vx和vy表示。已知木楔质量为M，台球质量为m，木楔的倾角用θ表示。不考虑碰撞过程的能量损失，则( )
A. 第①种情况碰后V可能大于2mm+Mv0
B. 若满足tanθ= MM−m，第①种情况vx=0，即碰后台球速度方向垂直于桌边
C. 第②种情况碰后V可能大于mv0 M(M+m)
D. 若满足tanθ= MM−m，第②种情况vy=0，即碰后台球速度方向平行于桌边
二、实验题：本大题共2小题，共18分。
15.某同学对如图1所示的双缝干涉实验装置进行调节并观察实验现象。
(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数增多，可以__________(选填选项前的字母)。
A. 将单缝向双缝靠近
B. 将红色滤光片换成绿色滤光片
C. 使用间距更小的双缝
(2)若在屏上观察到的干涉条纹如图2中a所示，改变双缝间的距离后，干涉条纹如图2中b所示，图中虚线是亮纹中心的位置。则双缝间的距离变为原来的__________。
A.13倍 B.12倍
C. 2倍 D.3倍
(3)某次测量时，选用的双缝的间距为0.30mm，测得屏与双缝间的距离为1.20m，叉丝中心线对准第1条亮纹中心时读数为21.75mm，旋转测量头旋钮，叉丝中心线对准第4条亮纹中心时读数如图3所示，则读数为__________mm。所测单色光的波长为______________m(结果保留2位有效数字)
16.(1)用图1所示的多用表测量一合金丝的电阻。待测合金丝阻值约为十几欧，测量步骤如下：
①使用前先调节指针定位螺丝，使多用电表指针对准“直流电流、电压”的0刻线。
②将选择开关转到电阻挡的__________(选填“×1”“×10”或“×100”)的位置。
③将红、黑表笔插入“+”、“-”插孔，并将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使电表指针对准“电阻”的__________(选填“0刻线”或“∞刻线”)。
④将两表笔分别与待测电阻相接，读取数据，示数如图2所示，则合金丝的阻值为__________Ω。
(2)按照图3连接电路，测量合金丝的电阻率。实验时多次改变合金丝甲接入电路的长度l、调节滑动变阻器连入电路的阻值，使电流表的读数I达到某一相同值时记录电压表的示数U，从而得到多个UI的值，作出UI−l图像，如图4中图线a所示。
①在实验中应使用__________(选填“0∼20Ω”或“0∼200Ω”)的滑动变阻器。
②已知合金丝甲的横截面积为8.0×10−8m2，则合金丝甲的电阻率为__________Ω⋅m(结果保留2位有效数字)。
③图4中图线b是另一根长度相同、材料相同的合金丝乙采用同样的方法获得的UI−l图像，由图可知合金丝乙的横截面积__________(选填“大于”、“等于”或“小于”)合金丝甲的横截面积。
④请从理论上分析并说明，利用图4中直线斜率求合金丝电阻率，是否存在因电表内阻带来的误差__________。
三、计算题：本大题共4小题，共40分。
17.如图所示，在真空中A、B两个完全相同的带正电小球(可视为质点)分别用长为l的轻细线系住，另一端悬挂在P点，电荷量qA=qB=q0。OP为A、B连线中垂线，当A、B静止时，∠PAO=60∘。已知静电力常量为k，求：
(1)轻细线拉力的大小FT；
(2)P点电场强度的大小Ep和方向；
(3)若把电荷量为q=2.0×10−9C(q0)存在着平行于Ox轴的电场(场强的大小和方向可调)，释放小球时细线与竖直方向夹角为θ(θn )
粒子性最强的光，频率最大，光子能量最大，故粒子性最强的光是由n=4能级跃迁到n=1能级产生的，故B错误；
C.最容易发生衍射的光波长最长，光频率最小，光子能量最小，是由n=4能级跃迁到n=3能级产生的，故C错误；
D.这群氢原子发出的光子中，由n=4能级跃迁到n=1能级产生的光子能量最大，能量的最大值为E=E4−E1=(−0.85eV)−(−13.6eV)=12.75eV
故D正确。
故选D。
4.【答案】C
【解析】A.设下落高度为h，重力做功为WG=mgh
三个小球下落高度相同，重力对每个小球做的功相同，故A错误；
B.三个小球从抛出到落地的过程，根据动能定理mgh=12mv2−12mv02
可知每个小球落地时的速度大小相等，第1个球、第2个球落地时的速度方向竖直向下，第3个球落地时的速度方向不是竖直向下，故每个小球落地时的速度不是各不相同，故B错误；
C.小球抛出后，加速度都是g，竖直方向都做匀变速直线运动，第1个球做竖直下抛运动，有h=v0t1+12gt12
第2个球做竖直上抛运动，有h=−v0t2+12gt22
第3个球做平抛运动，有h=12gt32
可得t1P3
故每个小球落地时重力做功的瞬时功率不是各不相同，故D错误。
故选C。
5.【答案】A
【解析】A.由题意可知， t=0 时刻质点1从平衡位置开始向上振动，由图可知 Δt=0.6s 时第一次出现图乙的波形，该过程经过了0.6s的时间，质点1已经振动了1.5个周期，所以有1.5T=0.6s
解得T=0.4s
由题图可知，波长为λ=8×0.2m=1.6m
所以波速为v=λT=4m/s
故A项正确；
B.由题意可知，该波向右传播，由波形图可知，质点5向上运动，故B项错误；
C.由题意可知，质点1从平衡位置开始运动，运动了0.6s，为1.5个周期，其振幅为0.1m。所以其路程为s=6A=0.6m
故C项错误；
D.质点1到质点5的距离为x=4×0.2m=0.8m
该波从质点1传播到质点5需要时间为 t1 ，有x=vt1
解得t1=0.2s
所以质点5运动时间为t2=0.6s−0.2s=0.4s
故D项错误。
故选A。
6.【答案】B
【解析】 【分析】
根据滑片P的运动方向判断光电管所加电压的变化情况，从而得到电流表示数的变化情况；增加单色光强度，逸出的光子数增多，电流增大；阴极K的逸出功为固定值；根据光子能量的变化判断电流表示数变化情况。
【解答】
A.电路所加电压为正向电压，如果电流达到饱和电流，增加电压，电流也不会增大，故A错误；
B.只增加单色光强度，逸出的光子数增多，电流增大，则电流表示数一定增大，故B正确；
C.金属的逸出功与阴极金属材料和金属表面状态有关，与入射光无关，故C错误；
D.改用波长大于λ0的光照射，虽然光子的能量变小，但也可能发生光电效应，可能有电流，故D错误。
故选B。

7.【答案】B
【解析】AC.根据电流表改装原理，若将接线柱1、2接入电路时，最大可以测量的电流为I=Ig+IgRAR1=2Ig=1.0A
故AC错误；
BD.根据电压表改装原理，若将接线柱1、3接入电路时，最大可以测量的电压为U=IgRA+IR2=0.5×0.4V+1.0×7×0.4V=3.0V
故B正确，D错误。
故选B。
8.【答案】C
【解析】A.由于电源内阻忽略，可知L1支路的电压不变，则移动滑动变阻器滑片的过程中，L1亮度不变，选项A错误；
B.因稳定时两灯泡亮度相同，则开关S由闭合变为断开，L1、L2中的电流相等，选项B错误；
C.开关S由闭合变为断开，L2中原来的电流立即消失，因线圈所在支路产生自感电动势阻碍电流减小，则线圈相当于电源，会在L1、L2和R中形成新的回路，则L2中的电流会立即反向，选项C正确；
D.若想观察到断开开关S后L2闪亮一下的现象，则稳定时通过线圈支路的电流必须大于通过下方L2支路的电流，则滑动变阻器的阻值应大于线圈电阻R0，选项D错误。
故选C。
9.【答案】A
【解析】由题意可知，光线发生全反射时，临界角满足sinC=1n
因为红光和蓝光的频率 f红0的那些时刻，当磁铁远离线圈向上运动时，磁铁对线圈有向上的作用力，此时线圈对桌面的压力小于线圈的重力；当磁铁靠近线圈向下运动时，磁铁对线圈有向下的作用力，此时线圈对桌面的压力大于线圈的重力，选项A错误；
B.x=0的那些时刻磁铁的速度最大，则穿过线圈的磁通量变化率最大，则线圈中有感应电流，选项B错误；
C.更换电阻率更大的线圈，线圈中产生的感应电流会变小，线圈中产生的感应电流的磁场变弱，对磁铁的“阻碍”作用变弱，则振幅A会更慢慢地衰减到零，选项C错误；
D.增加线圈的匝数，线圈中产生的感应电动势变大，感应电流变大，机械能很快就转化为内能，则t0会减小，由于开始时线圈的机械能不变，则线圈产生的内能不变，选项D正确。
故选D。
12.【答案】D
【解析】A.运动员从A点由静止开始下滑到B点时，由动能定理可得mgH=12mvB2
解得vB= 2gH= 2×10×45m/s=30m/s
A错误；
B.运动员在B点起跳后做斜抛运动，在水平方向则有vx=vBcs⁡15∘=30×0.97m/s=29.1m/s
在竖直方向则有vy=vBsin⁡15∘=30×0.26m/s=7.8m/s
在最高点，竖直方向速度是零，水平方向速度不变，可知运动员起跳后达到最高点C时的速度大小为 29.1m/s ，B错误；
C.运动员从起跳点B到最高点C，在竖直方向做竖直上抛运动，到最高点C的时间有t=vyg=7.810s=0.78s，C错误；
D.运动员从起跳点B到坡道上D点的运动中，将运动分解为沿斜坡方向和垂直斜坡方向的两个分运动，在垂直斜坡方向则有
v ′y=vBsin⁡(15∘+30∘)=30 22m/s=15 2m/s
a ′y=gcs⁡30∘= 32×10m/s2=5 3m/s2
由运动规律可得运动员从起跳点B到坡道上D点所用的时间为
t′=2v′ya′y=2×15 25 3s≈4.9s
D正确。
故选D。
13.【答案】A
【解析】AB.粒子进入磁场时的速度为 v ，进入磁场后粒子在磁场中做圆周运动，偏转后从MN边界离开磁场，则由洛伦兹力充当向心力有qvB=mv2R
可得R=mvqB
又粒子在电场中做类平抛运动，设粒子进入磁场时的速度与水平方向的夹角为 θ ，则有
v=v0csθ
根据几何关系可得，粒子进入磁场的位置与射出磁场的位置之间的距离 PQ 为
L′=2Rcsθ=2mvcsθqB=2mv0qB
所以PQ间距离与 E 无关，与 v0 有关，故A正确，B错误；
C.根据类平抛运动的规律有，水平方向L=v0t
竖直方向y=12at2
加速度a=qEm
可知y=qEL2mv0
可知P点的位置与粒子的比荷有关，故C错误；
D.题中 d 的值未做明确限制，若 d>y+L′ ，则带电粒子有可能打在 N 板上，故D错误。
故选A。
14.【答案】B
【解析】A.第①种情况平行于桌边方向，系统满足动量守恒，则有mv0=MV+mvx
根据系统能量守恒可得12mv02=12MV2+12mvx2+12mvy2
若 vy=0 ，联立解得V=2mm+Mv0
可知第①种情况碰后V不可能大于 2mm+Mv0 ，故A错误；
B.第①种情况若 vx=0 ，平行于桌边方向，系统满足动量守恒，则有mv0=MV
根据系统能量守恒可得12mv02=12MV2+12mvy2
设斜面对小球的平均弹力为 N ，以小球为对象，平行于桌边方向根据动量定理可得−Nsinθ⋅t=mvx−mv0=0−mv0
垂直于桌边方向根据动量定理可得Ncsθ⋅t=mvy
可得vy=v0tanθ
联立可得tanθ= MM−m
故B正确；
C.第②种情况平行于桌边方向，系统满足动量守恒，则有0=MV−mvx
根据系统能量守恒可得12mv02=12MV2+12mvx2+12mvy2
若 vy=0 ，联立解得V=mv0 M(M+m)
可知第②种情况碰后V不可能大于 mv0 M(M+m) ，故C错误；
D.第②种情况 vy=0 ，平行于桌边方向，系统满足动量守恒，则有0=MV−mvx
根据统能量守恒可得12mv02=12MV2+12mvx2
设斜面对小球的平均弹力为 N ，以小球为对象，平行于桌边方向根据动量定理可得Nsinθ⋅t=mvx
垂直于桌边方向根据动量定理可得−Ncsθ⋅t=mvy−mv0=0−mv0
可得vx=v0tanθ
联立可得tanθ= MM+m
故D错误。
故选B。
15.【答案】(1)B(2)B
(3)①②.6.3×10−7

【解析】(1)A.将单缝向双缝靠近，对从目镜中观察到的条纹个数无关，A错误；
B.由双缝干涉条纹间距公式 Δx=ldλ 可知，将红色滤光片换成绿色滤光片，光的频率变大，波长变小，干涉条纹间距 Δx 变小，则从目镜中观察到的条纹个数增多，B正确；
C.使用间距 d 更小的双缝，由干涉条纹间距公式 Δx=ldλ 可知，干涉条纹间距 Δx 变大，观察到的条纹个数减少，C错误。
故选B。
(2)在屏上观察到的干涉条纹如图2中a所示，改变双缝间的距离后，由图b的条纹间距可知，条纹间距变为原来的二倍，根据Δx=ldλ知双缝间的距离变为原来图a的12。
故选B。
(3)由图3可知，第4条亮纹中心读数为l4=29mm+6×0.05mm=29.30mm
条纹间距Δx=l4−l1n−1=29.30−21.754−1mm≈2.52mm
由双缝干涉条纹间距公式 Δx=ldλ 可得λ=Δx⋅dl=2.52×10−3×0.30×10−31.2m=6.3×10−7m
16.【答案】 (1)②.×1； ③.0刻线 ； ④.15；(2)①.0∼20Ω；②.1.2×10−6 ； ③.大于 ； ④.图像的斜率与导体的电阻率有关，和电表内阻无关，所以不存在因电表内阻带来的误差
【解析】(1)②待测电阻只有十几欧姆，则将选择开关转到电阻挡的“×1”的位置。
③将红、黑表笔插入“+”、“-”插孔，并将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使电表指针对准“电阻”的“0刻线”。
④合金丝的阻值为15Ω。
(2)①在实验中滑动变阻器选择与待测电阻阻值相当的，则应使用0∼20Ω 的滑动变阻器。
②根据UI=R+RA=ρlS+RA
由图像可知ρS=7.0−−0.11
解得ρ=1.2×10−6Ω⋅m
③由图可知图4中图线b对应的斜率较小，根据k=ρS
材料相同，则电阻率相同，可知合金丝乙的横截面积大于合金丝甲的横截面积。
④由上述分析可知，利用图像斜率求导体电阻率时，图像的斜率与导体的电阻率有关、和电表内阻无关，所以不存在因电表内阻带来的误差。
17.【答案】(1)A、B间的库仑力F=kq02l2，FT=Fcs60∘=2kq02l2
(2)由点电荷的场强公式知EAP=EBP=kq0l2
因此E=2EAPcs30∘= 3kq0l2
方向向上(沿OP向上)
(3)P、O两点间的电势差UPO=WPOq=−1.0×10−72.0×10−9=−50V

【解析】 详细解答和解析过程见【答案】
18.【答案】(1)由B=B0+kt可知ΔBΔt=k
由法拉第电磁感应定律得E=nΔΔt=ΔB⋅SΔt=kπb2
(2)根据楞次定律，感应电流的方向为逆时针
金属圆环电阻R阻 =ρLS=ρ2πaS
则在金属圆环中的感应电流I=ER阻=kb2S2ρa
(3)金属圆环的发热功率P总=I2R阻=πk2Sb42ρa
单位长度的发热功率P=P总2πa =k2Sb44ρa2

【解析】 详细解答和解析过程见【答案】
19.【答案】(1)尘埃的初速度方向沿彗星轨迹在a位置的切线方向；沿路径①运动的尘埃所受合外力为0。
(2)a.设图中a位置处与太阳中心的距离为r，则尘埃粒子在a位置受到的万用引力为F引=GMmr2
其中尘埃的质量 m=ρ43πR3 ，代入得F引=4GπρM3r2R3
设尘埃粒子在a位置处单位时间内接收到的光能为E，可知E=P04πr2⋅πR2
则尘埃粒子在a位置处单位时间内接收到的光子数n=Ehcλ
由动量定理可知尘埃粒子受到的光压力F光=np
联立以上三式，并将 p=hλ 代入得，尘埃粒子在a位置处受到太阳光的光压力F光=P04cr2R2
当尘埃粒子受到的万有引力和光压力相等，即4GπρM3r2R3=P04cr2R2时，为所求的R0,
整理得R0=3P016πcGρM
此结果与r无关，说明只要尘埃粒子半径满足这个条件，就会一直沿路径①运动。
b.尘埃被从彗星释放出来时，初速度方向沿彗星轨迹在a位置的切线方向，若沿路径②运动，粒子所受合力指向曲线路径的弯曲方向，说明运动过程中光压力大于万有引力。
对比 F引=4GπρM3r2R3 和 F光=P04cr2R2 ，有F引F光=16πcGρM3P0R=RR0
可知当R小于第(2)问中所求的R0时， F引