北京市西城区2023届高三上学期期末物理试卷+答案.pdf

1、北京市西城区 20222023 学年度第一学期期末试卷 高三物理第 1 页（共 10 页）北京市西城区 20222023 学年度第一学期期末试卷 高三物理2023.1 本试卷共10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 一、单项选择题（本题共10小题，每小题3分，共30分。）1一辆小汽车在 10 s 内速度从 0 达到 100 km/h，一列火车在 300 s 内速度也从 0 达到100 km/h。若认为加速过程中汽车和火车都在做匀加速直线运动，则加速过程中A火车的平均速度较大B汽车的速度变化较快C火车的加速

2、度较大D汽车的位移较大2.手持软绳的一端 O 点在竖直方向上做简谐运动，带动绳上的其它质点振动形成沿绳水平传播的简谐波，P、Q 为绳上的两点。t=0 时 O 点由平衡位置出发开始振动，t1时刻振动恰好传播到 Q 点，绳上 OQ 间形成如图所示的波形，以下四幅位移-时间图像中能反映 P 点运动情况的是3如图所示，理想变压器的原线圈接在220 2sin10 V0ut的交流电源上，副线圈接有22R 的负载电阻，原、副线圈匝数之比为 5:1，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是A电压表的读数约为 62 VB电流表的读数为 10.0 A C原线圈的输入功率为88 WD副线圈输出交流电的频率为 1

3、0 HzO QP VAR u Atx0t1 tx0t1 tx0t1tx0t1 BCD北京市西城区 20222023 学年度第一学期期末试卷 高三物理 第 2 页（共 10 页）4我国高分系列卫星的高分辨对地观察能力不断提高，极大丰富了我国自主对地观测数据源，为现代农业、防灾减灾、环境监测等领域提供了可靠稳定的卫星数据支持。系列卫星中的“高分三号”的轨道高度约为 755 km，“高分四号”的轨道为高度约 3.6104 km的地球同步轨道。若将卫星的运动均看作是绕地球的匀速圆周运动，则 A“高分三号”的运行周期大于 24 h B“高分三号”的向心加速度大于 9.8 m/s2 C“高分四号”的运行角

4、速度大于地球自转的角速度 D“高分三号”的运行速度大于“高分四号”的运行速度 5.运动员把冰壶沿水平冰面投出，让冰壶在冰面上自由滑行，在不与其他冰壶碰撞的情况下，最终停在远处的某个位置。按比赛规则，投掷冰壶运动员的队友，可以用毛刷在冰壶滑行正前方来回摩擦冰面，减小冰面的动摩擦因数以调节冰壶的运动。以下说法正确的是 A在运动员不摩擦冰面的情况下，冰壶做匀速直线运动 B运动员摩擦冰面可以增大冰壶受到的摩擦力 C运动员摩擦冰面可以使冰壶加速 D运动员摩擦冰面可以使冰壶滑行得更远 6质量为m的跳伞运动员做低空跳伞表演。他从离开悬停的飞机后到落地前的运动过程可以大致用如图所示的v-t图像描述，已知g=1

5、0 m/s2，由图像可以推测出 A打开降落伞时运动员距地面的高度为125 m B打开降落伞后运动员的加速度小于g C5 9 s内运动员受到的空气阻力大于2mg D0 9 s内运动员的机械能先增大后减小 7如图所示，质量为 m、长为 l 的直导线用两条绝缘细线悬挂于 O、O，并处于匀强磁场中。当导线中通以沿 x 轴正方向的电流 I，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为。该磁场的磁感应强度可能是 A方向沿 z 轴正方向，大小为tanmgIl B方向沿 y 轴正方向，大小为mgIl C方向沿悬线向上，大小为sinmgIl D方向垂直悬线向上，大小为sinmgIl t/s v/(ms-1)2 4 6

6、 8 10 050 5 北京市西城区 20222023 学年度第一学期期末试卷 高三物理 第 3 页（共 10 页）Ra b v B8 如图所示，平行光滑金属导轨水平放置，导轨间距为 l，左端连接一阻值为 R 的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为 B。导体棒 ab 置于导轨上，其电阻为 r，长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好。不计导轨的电阻、导体棒与导轨间的摩擦。在大小为 F 的水平拉力作用下，导体棒沿导轨向右匀速运动，速度大小为v。在导体棒向右匀速移动 x 的过程中 A导体棒中感应电流的方向为ab B导体棒两端的电势差大小为Blv C电阻 R 消耗的电能为FxRR+r

7、D拉力对导体棒做功的功率为2 2B lR+rv 9 如图所示，一根长1 m左右的空心铝管竖直放置，把一枚磁性比较强的小圆柱形永磁体从铝管上端放入管口，圆柱直径略小于铝管的内径。让磁体从管口处由静止下落，磁体在管内运动时，没有跟铝管内壁发生摩擦。有关磁体在铝管中下落的过程，下列说法可能正确的是 A磁体做自由落体运动 B磁体受到铝管中涡流的作用力方向先向上后向下 C磁体受到的合力方向一直向下 D磁体的机械能先增大后减小 10如图所示，扫地机器人由主机和充电座两部分构成。充电座接在 220 V 的插座上，可以对主机的电池进行充电。在某品牌扫地机器人的说明书上获得下表中的参数，由这些参数可知 A主机电

8、池充电完毕储存的电能约为 5200 J B主机以额定功率工作的时间约为 2 h C充电座以额定功率工作时 1 s 内输出的电能约为 28 J D充电座以额定功率工作时 1 s 内产生的内能约为 4 J 主机 电池电动势、容量 14.4 V、5200 mAh 额定电压 14.4 V 额定功率 69 W 充电座 额定功率 28 W 额定输出电压 20 V 额定输出电流 1.2 A 充电座 主机 磁体 北京市西城区 20222023 学年度第一学期期末试卷 高三物理 第 4 页（共 10 页）二、多项选择题（本题共 4 小题，每小题 3 分，共 12 分。每小题全部选对的得 3 分，选对但不全的得

9、2 分，有选错的得 0 分。）11法拉第最初发现电磁感应现象的实验如图所示。软铁环上绕有 M、N 两个线圈，下列判断正确的是 A开关断开前，软铁环中的磁场为逆时针方向 B开关断开前，软铁环中的磁场为顺时针方向 C开关断开的瞬间，电流表中电流的方向为 ab D开关断开的瞬间，电流表中电流的方向为 ba 12如图所示，带箭头的实线表示某电场的电场线，虚线表示该电场的等势面。A、B为电场中两点。下列说法中正确的是 AA 点的电势比 B 点的电势高 B正电荷在 A 点的电势能小于在 B 点的电势能 C负电荷由 A 点运动到 B 点的过程中电场力做正功 D负电荷在 A 点受到的电场力小于在 B 点受到的

10、电场力 13某人在室内以窗户为背景摄影时，恰好把窗外从高处落下的一个小石子摄在照片中，已知本次摄影的曝光时间是0.01 s。测得照片中石子运动痕迹的长度为0.80 cm，实际长度为100 cm的窗框在照片中的长度为4.00 cm。g取10 m/s2，根据照片可以估算出 A曝光时间内石子下落的距离 B曝光时刻石子下落的速度 C石子开始下落的位置到窗户的高度 D石子下落过程中的机械能 142022 年 7 月 24 日，问天实验舱成功发射。问天实验舱配置了多种实验柜用来开展太空实验。其中，变重力科学实验柜为科学实验提供 0.01g2g（零重力到两倍重力范围）高精度模拟的重力环境，支持开展微重力、模

11、拟月球重力、火星重力等不同重力水平下的科学研究。如图所示，变重力实验柜的主要装置是两套 900 毫米直径的离心机。离心机旋转的过程中，由于惯性，实验载荷会有一个向外飞出的趋势，对容器壁产生压力，就像放在水平地面上的物体受到重力挤压地面一样。因此，这个压力的大小可以体现“模拟重力”的大小。离心机（左）照明系统 监视相机 监控操作屏离心机（右）AB a b S M N 离心机示意图 实验模块 北京市西城区 20222023 学年度第一学期期末试卷 高三物理 第 5 页（共 10 页）根据上面资料结合所学知识，判断下列说法正确的是 A实验样品的质量越大，“模拟重力加速度”越大 B离心机的转速变为原来

12、的 2 倍，同一位置的“模拟重力加速度”变为原来的 4 倍 C实验样品所受“模拟重力”的方向指向离心机转轴中心 D为防止两台离心机转动时对空间站的影响，两台离心机应按相反方向转动 第二部分 三、实验题（本题共2小题，共18分。）15（9 分）用图 1 所示的实验装置探究加速度与力、质量的关系。（1）除图中器材外，还需要两种测量工具是_（选填选项前的字母）。A秒表 B天平（含砝码）C弹簧测力计 D刻度尺 （2）实验中打出的一条纸带的一部分如图 2 所示。纸带上标出了连续的 3 个计数点A、B、C，相邻计数点之间还有 4 个点没有标出。打点计时器接在频率为 50Hz的交流电源上。由图中数据可计算出

13、小车的加速度 a=_m/s2（结果保留两位有效数字）。（3）某同学猜想加速度与力成正比，与质量成反比，因此他认为可以不测量加速度的具体数值，仅测量不同条件下物体加速度的比值即可。他采用图 3 所示的实验装置，将轨道分为上下双层排列，两小车尾部的刹车线由后面的刹车系统同时控制，能使两小车同时运动或同时停下来。实验中通过比较两辆小车的位移来比较它们的加速度。你认为这位同学的方法可行吗？请说明理由。砂桶 纸带 垫块 小车 打点计时器 图 1 ABC 6.20 12.90 单位：cm图 2 图 3 甲 乙 北京市西城区 20222023 学年度第一学期期末试卷 高三物理 第 6 页（共 10 页）16

14、（9 分）某学习小组想测量一节干电池的电动势和内阻，他们在实验室找到如下器材：干电池一节（电动势约 1.5 V，内阻小于 1）；电压表 V（量程 03 V，内阻约 3 k）；电流表 A（量程 00.6 A，内阻约 0.1）；滑动变阻器 R1（最大阻值约为 10）；滑动变阻器 R2（最大阻值约为 50）；定值电阻 R3（阻值 2）；定值电阻 R4（阻值 5）；开关一个，导线若干。（1）按图 1 所示的电路进行实验。请用笔画线代替导线，根据图 1 完成图 2 中的实物间的连线。（2）闭合开关后，将图 1 中滑动变阻器的滑片向左滑动的过程中，电流表的示数_，电压表的示数_。（选填“增大”“减小”或“

15、不变”）（3）实验中，通过调节滑动变阻器的滑片使电流表示数逐渐接近满偏，记录此过程中电压表和电流表的示数，根据实验数据在坐标纸上描点绘制 U-I 图线，如图 3 所示。图 3 所示的图线的电压变化范围比较小，出现该现象的主要原因是_。（选填选项前的字母）A电压表分流 B干电池的内阻较小 C滑动变阻器的最大阻值较小 D电流表的内阻较小 S E 图 1 r V A 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 U/VI/A2.0 1.5 0.5 1.0 图 3 图 2 北京市西城区 20222023 学年度第一学期期末试卷 高三物理 第 7 页（共 10 页）（4）针对实验中电压表示数的变化

16、范围比较小的问题，该小组利用在实验室中找到的器材调整了实验方案，并根据重新测量得到的数据在坐标纸上画出新的 U-I 图线，如图 4 所示。请根据图 4 推测该小组调整后的实验方案，在下图方框内画出调整后的电路图，并在图中标注所用器材的符号。0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 I/AU/V 0.5 1.0 1.5 2.0 图 4 北京市西城区 20222023 学年度第一学期期末试卷 高三物理 第 8 页（共 10 页）四、计算论述题（本题共 4 小题，共 40 分。解答应有必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。解题过程中需要用到，但题目中没有给出的物理量，要在解题时做必要的说

17、明。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的，答案中必须写出数值和单位。）17（9 分）如图所示，小物块 A 从光滑轨道上的某一位置由静止释放，沿着轨道下滑后与静止在轨道水平段末端的小物块 B 发生碰撞，碰后两物块粘在一起水平抛出。已知，小物块 A、B 的质量均为 m=0.10 kg，物块 A 的释放点距离轨道末端的竖直高度为 h1=0.20 m，A、B 的抛出点距离水平地面的竖直高度为 h2=0.45 m，取重力加速度g=10 m/s2。求：（1）两物块碰前 A 的速度 v0的大小；（2）两物块碰撞过程中损失的机械能E；（3）两物块落地点距离轨道末端的水平距离 s。18（9 分）一台质谱仪的工

18、作原理如图所示，电荷量为 q、质量为 m 的正离子，从容器 A 下方的小孔飘入电压为 U 的加速电场，其初速度几乎为 0。这些离子经加速后通过狭缝 O 沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁场中，最后打在照相底片 MN 的中点 P 上。已知，放置底片的区域 MN=L，且 OM=L。（1）求离子进入磁场时的速度 v 的大小；（2）求磁场的磁感应强度 B 的大小；（3）某次测量发现底片 MN 左侧包括 P 点在内的区域损坏，检测不到离子，但右侧区域仍能正常检测到离子。若要使原来打到底片中点的离子可以被检测，在不改变底片位置的情况下，分析说明可以采取哪些措施调节质谱仪。AB h1 h2 s U A O L

19、L M N BP 北京市西城区 20222023 学年度第一学期期末试卷 高三物理 第 9 页（共 10 页）19（10 分）类比是研究问题常用的方法。（1）如图 1 所示，在地面上方，将质量为 m 的小球用长为 l 的细线悬挂起来，组成一个单摆。把小球拉离平衡位置后释放，让其做偏角很小的振动。已知地球质量为 M，小球到地心的距离为 r，万有引力常量为 G。求小球所在处的重力加速度g 及单摆振动的周期 T1。（2）2022 年 10 月 31 日梦天实验舱成功发射，并于 11 月 1 日与空间站对接后实现在轨运行。若将图 2 所示的装置置于在轨运行的梦天实验舱中，利用梦天实验舱的微重力环境，研

20、究库仑力作用下的振动。图 2 中，质量为 m、电荷量为-q 的带电小球用长为 l 的绝缘细线悬挂起来，在其正下方固定一个电荷量为+Q 的均匀带电大球，把小球拉离平衡位置后释放，在大球的库仑力作用下小球做偏角很小的振动。由于振动过程中细线偏角很小，可认为小球到固定带电大球中心的距离始终为 r，且小球受到大球的库仑力方向不变，带电小球的振动类似于重力场中单摆的振动。已知静电力常量为 k，类比单摆在地面附近的振动，求带电小球在梦天实验舱中的振动周期 T2。（3）在历史上，库仑曾用类似图 2 中的实验研究了异种电荷间吸引力与距离的关系。下面我们就追寻历史的脚步，用图 2 中的装置验证库仑力大小与电荷间

21、距离的平方成反比。请说明实验验证的思路。图 1 图 2-q Q+北京市西城区 20222023 学年度第一学期期末试卷 高三物理 第 10 页（共 10 页）20（12 分）体育课上，直立起跳是一项常见的热身运动，运动员先蹲下，然后瞬间向上直立跳起，如图 1 所示。（1）一位同学站在力传感器上做直立起跳，力传感器采集到的 F-t 图线如图 2 所示。根据图像求这位同学的质量，分析他在力传感器上由静止起跳过程中的超重和失重情况。取重力加速度 g=10 m/s2。（2）为了进一步研究直立起跳过程，这位同学构建了如图 3 所示的简化模型。考虑到起跳过程中，身体各部分肌肉（包括上肢、腹部、腿部等肌肉）

22、的作用，他把人体的上、下半身看作质量均为 m 的两部分 A 和 B，这两部分用一个劲度系数为 k 的轻弹簧相连。起跳过程相当于压缩的弹簧被释放后使系统弹起的过程。已知弹簧的弹性势能pE与其形变量x的关系为2p12Ek x。要想人的双脚能够离地，即 B 能离地，起跳前弹簧的压缩量至少是多少？已知重力加速度为 g。（3）“爆发力”是体育运动中对运动员身体水平评估的一项重要指标，人们通常用肌肉收缩产生的力与速度的乘积来衡量肌肉收缩的爆发能力，其最大值称之为“爆发力”。某同学想在家通过直立起跳评估自己的“爆发力”，为了简化问题研究，他把人离地前重心的运动看作匀加速直线运动，认为起跳时人对地面的平均蹬踏

23、力大小等于肌肉的收缩力。他计划用体重计和米尺测量“爆发力”，请写出需要测量的物理量，并利用这些物理量写出计算“爆发力”的公式。图 3 A B 图 1 t/s1 F/(103N)2 0 0.5 1.0 图 2 北京市西城区 20222023 学年度第一学期期末试卷 高三物理答案及评分参考 第1页（共4页）北京市西城区 20222023 学年度第一学期期末试卷 高三物理答案及评分参考 2023.1 一、单项选择题（每小题 3 分）1B 2A 3C 4D 5D 6C 7B 8C 9C 10D 二、多项选择题（每小题全部选对的得 3 分，选对但不全的得 2 分，有选错的得 0 分。）11BC 12BC

24、 13ABC 14BD 三、实验题（共 18 分）15（9 分）（1）BD（2 分）（2）0.50（3 分）（3）这位同学的方法可行。两小车做初速度为 0 的匀加速直线运动，运动时间 t 相等，根据212xat=，有1122axax=，它们的位移之比就等于加速度之比。（4 分）16（9 分）（1）见答图 1（2 分）（2）增大 减小（2 分）（3）B（2 分）（4）见答图 2（3 分）答图 1 S E 答图 2 r R3 R1 V A 北京市西城区 20222023 学年度第一学期期末试卷 高三物理答案及评分参考 第2页（共4页）四、计算论述题（共 40 分）17（9 分）（1）A 下滑过程，

25、根据动能定理，由 21012mghm=v （2 分）得 02.0 m/s=v （1 分）（2）设 A、B 碰后速度为v，根据动量守恒定律，由 02mm=vv （1 分）得 1.0 m/s=v 两物体碰撞过程中损失的机械能 22011222Emm=vv（1 分）得 0.10JE=（1 分）（3）竖直方向为自由落体运动，由 2212hgt=（1 分）得 0.30st=水平方向为匀速运动，由 st=v （1 分）得 0.30ms=（1 分）18（9 分）（1）离子加速过程，根据功能关系 212qUm=v （2 分）得 2Uqm=v （1 分）（2）离子进入磁场做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律 2q

26、Bmr=vv（2 分）根据题意 34rL=得 423UmBLq=（1 分）（3）由（1）（2）可推得12UmrBq=（1 分）北京市西城区 20222023 学年度第一学期期末试卷 高三物理答案及评分参考 第3页（共4页）可知，将 r 增大的调整措施有增大加速电场的电压 U，或减小磁场的磁感应强度 B（2 分）19（10 分）（1）根据牛顿第二定律及万有引力定律，有 2MmGmgr=（1 分）得 2MgGr=（1 分）由单摆周期公式 12lTg=（1 分）得 12lTrGM=（1 分）（2）根据牛顿第二定律及库仑定律，有 2QqFkmar=（1 分）类比单摆周期公式，有22lTa=（1 分）得

27、 22lmTrkQq=（1 分）（3）由（2）中的计算可知，如果库仑力和万有引力一样都遵循平方反比规律，就可以推导出在库仑力作用下小球的振动周期 T 与小球到大球球心的距离 r 成正比。因此，控制两球的电荷量不变，改变球心间的距离 r，测量振动周期 T 和球心距离 r，通过数据分析，若 T 与 r 成正比，则可验证库仑力大小与电荷间距离的平方成反比。（3 分）20（12 分）（1）由图可知600NF=时人处于静止状态，有600NFmg=（1 分）得 60 kgm=（1 分）由图可知，0.16 s 0.45 s 内Fmg，0.45 s 0.76 s 内Fmg，0.76 s 0.80 s 内Fmg

28、，0.80 s 1.00 s 内0F=，所以该同学在力传感器上起跳的过程中先处于失重状态，然后处于超重状态，接下来又处于失重状态，最后处于完全失重状态。（2 分）（2）设起跳前弹簧的最小压缩量为0 x当 B 将恰好离开地面时，B 受到的弹簧弹力方向向上，大小Fmg=，且 A 的速度为0，有Fk xmg=（1 分）北京市西城区 20222023 学年度第一学期期末试卷 高三物理答案及评分参考 第4页（共4页）此时弹簧处于拉伸状态，形变量mgxk=起跳过程系统能量守恒，有220011()22k xk xmgxx=+（2 分）解得 033mgxxk=（1 分）（3）需要测量的物理量有：用体重计测量人的质量 m；用米尺测量人蹲下时头顶到地面的高度 h1，人直立站起时头顶到地面的高度 h2；人由下蹲用尽全力直立起跳，其头顶距离地面的最大高度 h3。设人离地时的速度大小为 v 人离地前重心做匀加速直线运动，有 Fmgma=212a h=v 其中()12112hhh=人离地后重心做竖直上抛运动，有 222g h=v 其中232hhh=人的“爆发力”PF=v 解得()312322122hhhPmgg hhhh=（4 分）说明：其他合理方案也可得分。h2 h1 h3