北京市丰台区2022届高三上学期期末练习物理试题（Word版含答案）

丰台区2021～2022学年度第一学期期末练习
高三物理
2022.01
考生须知
1．答题前，考生务必先将答题卡上的学校、年级、班级、姓名、准考证号用黑色字迹签字笔填写清楚，并认真核对条形码上的准考证号、姓名，在答题卡的“条形码粘贴区”贴好条形码。
2．本次练习所有答题均在答题卡上完成。选择题必须使用2B铅笔以正确填涂方式将各小题对应选项涂黑，如需改动，用橡皮擦除干净后再选涂其它选项。非选择题必须使用标准黑色字迹签字笔书写，要求字体工整、字迹清楚。
3．请严格按照答题卡上题号在相应答题区内作答，超出答题区域书写的答案无效，在练习卷、草稿纸上答题无效。
4．本练习卷满分共100分，作答时长90分钟。
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。
1．1911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m和m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
D．行李箱受到的摩擦力大小为
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．在时间内，电容器两极板间电压逐渐减小
B．在时间内，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 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（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 B．h与s满足的关系为
C．两物块落地时的动能为 D．两物块碰撞过程中损失的机械能为
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km/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
B．当动车的速度为时，动车的加速度大小为
C．从启动到速度为的过程中，动车牵引力所做的功为
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．时刻弹簧的弹性势能最小
B．时刻小钢球受到的弹力大于2mg
C．时间内小钢球重力势能的减少量大于动能的增加量
D．时间内弹簧弹性势能改变量大于
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、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和两个交流电信号，则在荧光屏上会观察到（ ）
A． B． C． D．
第二部分
本部分共6题，共58分。
15．（8分）
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、、。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______，动能变化量______。
（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．（10分）
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______V，内电阻______Ω。
（5）如果本实验考虑电流表内阻和电压表内阻，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．（9分）
如图所示，小孩与冰车静止在冰面上，大人用N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，小孩与冰车的总质量kg，冰车与冰面间的动摩擦因数，重力加速度m/s2，，。求：
（1）小孩与冰车所受支持力的大小；
（2）小孩与冰车加速度的大小a；
（3）s内合力所做的功W。
18．（9分）
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，，。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；
（3）求矩形区域内匀强电场场强大小E。
19．（10分）
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，杂技演员质量为M，水壶质量为，重力加速度为g。
（1）求A点到桌面的高度；
（2）若杂技演员想刚好回到A处，他通过最低点时瞬间将水壶向B侧水平抛出，求水壶受到的冲量大小I；
（3）若杂技演员和水壶从B处开始往复摆动的过程中，每次通过最低点时，都有人沿运动方向施加推力对他做功，使他动能增加最终能在竖直平面内做完整的圆周运动，求杂技演员和水壶在最低点总共需要增加的最小动能。
20．（12分）
某游乐园中过山车以速度沿水平直轨道进入停车区时，先利用磁力刹车使速度很快降到；然后再利用机械制动装置刹车，使速度从最终降到0。关于磁力刹车原理，可以借助图甲模型来理解。水平平行金属导轨处于竖直方向的匀强磁场中，金属棒MN沿导轨向右运动的过程，对应过山车的磁力刹车过程。可假设MN的运动速度等于过山车的速度，MN所受的安培力等于过山车所受的磁场作用力；过山车在机械刹车过程中受到的阻力恒定，大小为f。已知过山车的质量为M，平行导轨间距离为l，整个回路中的等效电阻为R，磁感应强度大小为B；忽略磁力刹车时轨道摩擦阻力，不计空气阻力。
（1）求刹车开始速度为时，过山车所受磁场作用力的大小F；
（2）写出整个刹车过程中，过山车加速度大小a随速度v变化的关系，并在图乙中画出图线；
（3）求整个刹车过程中过山车的运动距离d。
丰台区2021～2022学年度第一学期期末练习
高三物理参考答案
2022.01
第一部分
本部分共14题，每题3分，共42分。
1 2 3 4 5 6 7
A B A D C C D
8 9 10 11 12 13 14
D D B B A C C
第二部分
本部分共6题，共58分。
15．（8分）
（1）0.995（0.992—0.998）（2），
（3）准确；设摆线末端到不规则小铁块重心的距离为r，则摆长为，
由单摆周期公式：
图线的斜率，则重力加速，其中k与r无关，
因此该同学利用图像法测得的当地重力加速度值准确。
16．（10分）
（1）B；D（2）实物连接如图所示
（3）图线如图所示
（4）1.48（1.47-1.49），0.83（0.70-0.90）
（5）由全电路欧姆定律得：，即：
由表达式可知，图线与纵轴截距
图线斜率的绝对值
因此，．
17．（9分）
（1）解：冰车和小孩受力如图所示，
竖直方向合力为零
解得N
（2）水平方向根据牛顿第二定律①
由滑动摩擦力公式②
联立①②得m/s2
（3）由牛顿第二定律有③
由功的定义式得④
由位移公式得⑤
联立③④⑤解得J
18．（9分）
解：（1）如图所示，匀强电场的方向水平向左；
离子经过磁分析器的过程中由左手定则，可判断离子带正电；离子进入匀强电场打在Q点，说明离子受电场力方向水平向左，可判断场强方向水平向左；
（2）离子质量为m，电荷量为q，离开加速场时速度为v
在加速电场中，由动能定理有：①
在磁分析器中，洛伦兹力提供向心力有：②
联立①②可得：
（3）离子在匀强电场中运动时
水平方向做匀加速运动，③
竖直方向做匀速运动，④
联立①③④可得：．
19．（10分）
解：（1）设杂技演员与秋千摆到最低点的速度大小为，A点距地面的高度为。
杂技演员与秋千从A处到最低点的运动过程中，机械能守恒。则：
①
设杂技演员抓壶后瞬时速度为大小为，向左为正方向，由动量守恒定律得：
②
从最低点到最高点B的过程中，杂技演员、秋千和水壶的机械能守恒，则：
③
联立①②③可得：
（2）设杂技演员扔壶后的瞬时速度为，水壶速度为，向右为正方向，
由动量守恒定律得：④
杂技演员再次回到A处，由机械能守恒定律得：⑤
联立④⑤得：
水壶受到的冲量大小为：
（3）设杂技演员和水壶刚好通过最高点的速度为v，则：⑥
杂技演员与水壶在最低点需要增加的最小动能为：
⑦
联立⑥⑦得：．
20．（12分）
解：（1）过山车所受的磁场力等于MN棒受到的安培力
①
②
联立①②可得：
（2）， 恒定；
，与v成正比关系。
图线如图乙
（3）机械刹车过程，③
磁力刹车过程，由动量定理有：即：
得到：即
．