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北京市东城区2022-2023学年高三上学期物理期末统一检测试卷
一、单选题
1．（2023高三上·东城期末）有同学设计了一个家庭小实验来研究物体的运动。如图所示，在水平桌面上固定一个斜面，让小滑块从斜面上滑下，滑过桌边后做平抛运动。若小滑块在斜面上运动的加速度大小为，在水平桌面上运动的加速度大小为，在空中运动的加速度大小为。不计空气阻力及一切摩擦，则（ ）
A． B． C． D．
【答案】B
【知识点】牛顿运动定律的综合应用
【解析】【解答】设斜面倾角为 ，在斜面上，由牛顿第二定律得 ，得 ，在水平桌面上，由牛顿二定律得 ，得 ，在空中运动，由牛顿二定律得 ， ，因 ，得
故答案为：B。
【分析】小滑块在斜面上和水平面上以及空中运动时利用牛顿第二定律得出三种情况下加速度的表达式，并判断加速度的大小。
2．（2023高三上·东城期末）甲、乙两物体距地面的高度之比为1：2，所受重力之比为1：2。某时刻两物体同时由静止开始下落。不计空气阻力的影响。下列说法正确的是（ ）
A．甲、乙落地时的速度大小之比为
B．所受重力较大的乙物体先落地
C．在两物体均未落地前，甲、乙的加速度大小之比为1：2
D．在两物体均未落地前，甲、乙之间的距离越来越近
【答案】A
【知识点】自由落体运动
【解析】【解答】由于不计空气阻力，两物体均做自由落体运动
A．由 可知 ，所以甲、乙落地时的速度大小之比为 ，A符合题意；
B．由 可知 ，所以物体做自由落体运动在空间运动的时间取决于高度，与物体所受重力的大小无关，即甲物体先落地，B不符合题意；
C．由于两物体都做自由落体运动，加速度均为重力加速度，C不符合题意；
D．由于两物体都做自由落体运动且同时下落，则在两物体均未落地前，甲、乙之间的距离不变，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】利用自由落体运动的位移与速度的关系以及速度与时间的关系得出甲乙落地的速度之比以及空中运动的时间长短。
3．（2023高三上·东城期末）如图所示，在竖直光滑墙壁上用网兜把足球挂在A点，足球与墙壁的接触点为B。足球的质量为m，悬绳与墙壁的夹角为，网兜的质量不计。下列说法中正确的是（ ）
A．悬绳对足球的拉力大小为
B．墙壁对足球的弹力大小为
C．足球所受合力的大小为
D．悬绳和墙壁对足球的合力大小为
【答案】B
【知识点】受力分析的应用；力的合成；共点力的平衡
【解析】【解答】对足球受力分析如图所示
A．由平衡可知，悬绳对足球的拉力大小为 ，A不符合题意；
B．墙壁对足球的弹力大小为 ，B符合题意；
C．由于足球处于平衡状态，则足球所受的合外力为0，C不符合题意；
D．由平衡可知，悬绳和墙壁对足球的合力与足球的重力等大反向，即为mg，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】对足球进行受力分析，根据共点力平衡得出悬绳对足球的拉力以及墙壁对足球的弹力，并得出悬绳和墙壁对足球的合力与足球重力之间的关系。
4．（2023高三上·东城期末）如图所示，不可伸长的轻质细线与可视为质点的小球组成单摆。将摆球拉离平衡位置A点后由静止释放，摆球做简谐运动，、C两点为摆球运动过程中能达到的最高位置。下列说法中正确的是（ ）
A．摆球经过A点时，速度为零
B．摆球经过点时，加速度为零
C．由A点运动到点的过程中，摆球的回复力变大
D．由A点运动到C点的过程中，摆球的机械能变大
【答案】C
【知识点】功能关系；简谐运动的回复力和能量
【解析】【解答】A．摆球从C向A运动过程中，重力势能转化为动能，则其速度增大，即摆球经过A点时，速度不为零，A不符合题意；
B．摆球经过 点时，其速度为0，合力为重力沿圆弧切线的分力，则此位置加速度不为0，B不符合题意；
C．由简谐运动的回复力与位移的关系可知，由A点运动到 点的过程中，摆球偏离平衡位置的位移增大，则回复力变大，C符合题意；
D．由A点运动到C点的过程中，由于只有小球的重力做功，则机械能守恒，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】摆球从C向A运动过程中利用功能关系摆球经过A点的速度大小，通过简谐运动的回复力和位移的关系得出A到B的过程中回复力的变化情况，只有重力做功时机械能守恒。
5．（2023高三上·东城期末）甲、乙两人静止在光滑的水平冰面上。甲轻推乙后，两人向相反方向滑去。已知甲的质量为60kg，乙的质量为50kg。在甲推开乙后（ ）
A．甲、乙两人的动量相同
B．甲、乙两人的动能相同
C．甲、乙两人的速度大小之比是5：6
D．甲、乙两人的加速度大小之比是5：6
【答案】C
【知识点】动量守恒定律
【解析】【解答】A．甲、乙两人组成的系统在甲推乙的过程中动量守恒，由于系统初动量为0，则甲、乙两人的动量大小相等，方向相反，A不符合题意；
B．由公式 可知，由于两人的动量大小相等且质量不同，所以甲、乙两人的动能不相同，B不符合题意；
C．由动量守恒可得 ，则 ，C符合题意；
D．在甲推开乙后，甲、乙两人均做匀速直线运动，加速度均为0，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】当系统所受外力的合力为零时动量守恒，通过动能和动量的关系得出甲乙两人动能的大小关系，结合动量守恒得出甲乙速度之比。
6．（2023高三上·东城期末）一列简谐横波沿轴正方向传播，波速为2.0cm/s。某时刻该波刚好传播到点，波形如图所示。从此时刻开始计时（ ）
A．时质点正处于波峰
B．经过1.0s质点刚好完成一次全振动
C．时质点S开始振动，且振动方向向下
D．经过2.0s，质点沿轴正方向运动4cm
【答案】C
【知识点】简谐运动的表达式与图象
【解析】【解答】A． 波形图向右平移 ，故P点到达波谷位置，A不符合题意；
B．由图可知 ， ，解得 ，故质点 刚好完成一次全振动时间为 ，B不符合题意；
C． 波形图向右平移 ，故质点S开始振动，根据“上下坡”规律，振动方向向下，C符合题意；
D．质点 在平衡位置附近做简谐振动，并不会随波迁移，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】结合匀速直线运动的规律得出 波形图向右平移的距离，从而得出P点的位置，结合波长和周期的关系得出质点P完成一次全振动的时间，利用上下坡法得出质点s的振动方向，质点不随波迁移。
7．（2023高三上·东城期末）在平直公路上同向行驶的甲车和乙车，其位置随时间变化情况分别如图中直线a和曲线b所示。t=0时，xa=4m，xb=2m。t=2s时，直线a和曲线b刚好相切。已知乙车做匀变速直线运动。在0~2s过程中（ ）
A．乙车的速度越来越大 B．乙车所受合外力越来越大
C．乙车的初速度大小为1m/s D．乙车的加速度大小为1m/s2
【答案】D
【知识点】加速度；运动学 S-t 图像；追及相遇问题；牛顿运动定律的综合应用
【解析】【解答】A． 图线斜率表示速度，由图像可知，乙车的速度越来越小，A不符合题意；
B．由题意可知，乙车做匀变速直线运动，即乙车的加速度不变，由牛顿第二定律可知，乙车的合力不变，B不符合题意；
CD．由题意可知，乙车在2s末时的速度为 ，乙车在前2s内的位移为4m，则 ，解得 ，乙车的加速度为 ，即乙车的加速度大小为1m/s2，D符合题意，C不符合题意。
故答案为：D。
【分析】 图线斜率表示速度，利用牛顿第二定律得出乙车合力的变化情况，结合匀变速直线运动的平均速度表达式得出乙车的初速度，通过加速度的定义式得出乙车的加速度。
8．（2023高三上·东城期末）如图所示为等量异种点电荷的电场线，M、N是电场中的两点。下列判断正确的是（ ）
A．M点的电场强度大于N点的电场强度
B．M点的电势低于N点的电势
C．正试探电荷从M点运动到N点的过程中，电场力做负功
D．负试探电荷在M点的电势能小于其在N点的电势能
【答案】D
【知识点】电场力做功；电场线；电势
【解析】【解答】A．根据电场线的疏密表示电场强度大小，由图可知，M点的电场强度小于N点的电场强度，A不符合题意；
B．根据沿电场线方向电势降低，由图可知，M点电势高于N点电势，B不符合题意；
C．由于M点电势高于N点电势，则正试探电荷在M点电势能大于N点电势能，所以电场力做正功，C不符合题意；
D．由于M点电势高于N点电势，负试探电荷在M点的电势能小于其在N点的电势能，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】电场线的疏密表示电场的强弱，沿着电场线的电势逐渐降低通过电势能的表达式以及电场力做功进行分析判断正确的选项。
9．（2023高三上·东城期末）如图所示，在xOy坐标系的第一象限内存在垂直于纸面向里的匀强磁场。一带电粒子在P点以与轴正方向成60°的方向射入磁场，并沿垂直于y轴的方向射出磁场。已知匀强磁场的磁感应强度大小为，带电粒子质量为m，电荷量为q，OP=a，不计粒子的重力。根据上述信息可以得出（ ）
A．带电粒子在磁场中运动的速率为
B．带电粒子在磁场中运动的时间为
C．带电粒子在磁场中运动轨迹的半径为
D．带电粒子在磁场中运动轨迹的圆心坐标为
【答案】A
【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【解答】带电粒子的运动轨迹如图所示
C．由几何关系可知 ，得 ，C不符合题意；
A．带电粒子所受洛伦兹力提供向心力有 ，得 ，A符合题意；
B．带电粒子在磁场中的偏转角为 ，则带电粒子在磁场中运动的时间为 ，B不符合题意；
D．圆心Q离O点的距离为 ，带电粒子在磁场中运动轨迹的圆心坐标为 ，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，结合洛伦兹力提供向心力得出带电粒子的速度表达式，通过粒子在磁场中运动的周期和时间的关系得出带电粒子在磁场中运动的时间，利用几何关系得出带电粒子在磁场中运动轨迹的圆心坐标。
10．（2023高三上·东城期末）如图所示，把小灯泡与教学用发电机相连接。转动手柄，两个磁极之间的线圈随着转动，小灯泡发光。下列说法正确的是（ ）
A．线圈转动的快慢程度不会影响小灯泡的亮度
B．线圈转动过程中，通过小灯泡的电流大小不随时间变化
C．线圈每转动一周，通过小灯泡的电流方向改变一次
D．当线圈平面转到中性面时，通过线圈的磁通量变化率最小
【答案】D
【知识点】闭合电路的欧姆定律；磁通量；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】A．线圈转动的越快，通过线圈的磁通量变化越快，电路中电流越大，小灯泡越亮，A不符合题意；
B．线圈转动过程中，通过小灯泡的电流大小随时间周期性变化，B不符合题意；
C．线圈每转动一周，通过小灯泡的电流方向改变两次，C不符合题意；
D．当线圈平面转到中性面时，通过线圈的磁通量变化率最小，为零。D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律得出电路中电流的变化情况，每转动一周，小灯泡的电流方向改变两次，中性面处磁通量变化率最小。
11．（2023高三上·东城期末）扫地机器人是智能家电的一种，借助人工智能技术，可以自动在房间内完成地板的吸尘清扫工作。如图所示为某品牌扫地机器人，由主机和充电座两部分组成，使用说明书上关于主机的一些信息如表所示。当电池剩余电荷量为额定容量的20%时，主机会自动返回充电座充电。下列说法正确的是（ ）
主机
电池 14.4V/2400mAh（额定容量）
产品质量 约4.7kg
无线连接 Wi-Fi
额定电压 14.4V
额定功率 40W
A．将额定功率和额定电压代入公式可以计算出主机工作时的电阻
B．主机正常工作时，每秒钟可以将40J电能全部转化为机械能
C．电池充满电后，储存的总电荷量为8640C
D．主机从满电量开始工作，至其自动返回前清扫时间为0.864h
【答案】C
【知识点】电功率和电功；电流、电源的概念
【解析】【解答】A．由于扫地机器人工作时不是纯电阻电路，所以不能将额定功率和额定电压代入公式 计算主机工作时的电阻，A不符合题意；
B．由公式 可知，主机正常工作时，每秒钟可以将40J电能转化为机械能和内能，B不符合题意；
C．电池充满电后，储存的总电荷量为 ，C符合题意；
D．主机工作时的电流为 ，主机从满电量开始工作，至其自动返回前清扫时间为 ，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据电功率表达式的使用条件得出非纯电阻电路和纯电阻电路中可以利用的表达式，结合平均功率的表达式得出转化为机械能的电能，通过电流的定义式以及电功率的表达式得出从满电量开始工作，至其自动返回前清扫时间 。
12．（2023高三上·东城期末）在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一闭合金属圆环，面积为S，电阻为R。规定圆环中电流的正方向如图甲所示，磁场向上为正。当磁感应强度B随时间t按图乙变化时，下列说法正确的是（ ）
A．0~1s内感应电流的磁场在圆环圆心处的方向向上
B．1~2s内通过圆环的感应电流的方向与图甲所示方向相反
C．0~2s内线圈中产生的感应电动势为
D．2~4s内线圈中产生的焦耳热为
【答案】D
【知识点】焦耳定律；磁通量；楞次定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】A.0~1s内磁场方向竖直向下且均匀减小，则穿过圆环的磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流的磁场在圆环圆心处的方向向下，A不符合题意；
B.1~2s内磁场方向竖直向上且均匀增大，则穿过圆环的磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流的方向与图甲所示方向相同，B不符合题意；
C．由法拉第电磁感应定律可知，0~2s内线圈中产生的感应电动势为 ，C不符合题意；
D．由法拉第电磁感应定律可知，2~4s内线圈中产生的感应电动势为 ，2~4s内线圈中产生的焦耳热为 ，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据磁通量的表达式以及楞次定律得出圆环圆心处的磁场方向以及1-2s内的感应电流的方向，结合法拉第电磁感应定律得出0-2s和2-4s内产生的感应电动势，通过焦耳定律得出2-4s内产生的热量。
13．（2023高三上·东城期末）如图甲所示，轻弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上，一质量为的小球，从离弹簧上端高处由静止释放。以小球开始下落的位置为坐标原点，沿竖直向下方向建立坐标轴，小球所受弹力的大小随小球位置坐标的变化关系如图乙所示。小球向下运动过程中，弹簧始终处于弹性限度内。小球可视为质点。不计空气阻力的影响。重力加速度为。下列说法正确的是（ ）
A．处，小球的速度为零
B．处与处，小球的加速度相同
C．处，小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和最大
D．从到过程中，小球所受弹力做功为
【答案】D
【知识点】胡克定律；动能与动能定理的理解
【解析】【解答】A．由题图乙可知mg=kx0，解得 ，由F-x图线与横轴所图形的面积表示克服弹簧弹力所做的功，则有 ，从开始到最低点过程中，由动能定理得 ，解得最低点的坐标为 ，所以最低点不是x=h+2x0；由对称性可知当x=h+2x0时，小球加速度为-g，且弹力为2mg，但不是最低点，即速度不为零， 处与 处，小球的加速度大小相等，方向不同，AB不符合题意；
C． 处，小球的重力与弹力等大反向即此时小球的速度最大，由能量守恒可知，此时小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和最小，C不符合题意；
D．从 到 过程中，小球所受弹力做功为 ，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据图乙以及胡克定律得出X0的表达式，F-x图线与横轴所图形的面积表示克服弹簧弹力所做的功，结合动能定理得出最低点的坐标，结合小球运动的分析以及对称性得出小球在不同位置的加速度方向。
14．（2023高三上·东城期末）为了降低噪声带来的影响，人们通常在声源处、传播过程中以及人耳处采取措施。耳机通常会采取两种方式降噪，即被动降噪与主动降噪。被动降噪方式主要是通过物理隔绝或者耳机上的特殊结构尽量阻挡噪声。主动降噪方式通常是在耳机内设有两个麦克风，如图所示，一个麦克风用来收集周围环境中的噪声信号，有助于耳机的处理器能够预测下一时刻的噪声情况，并产生相应的抵消声波。另一个麦克风用来检测合成后的噪声是否变小，有助于处理器进一步优化抵消声波，达到最佳的降噪效果。根据上述信息及所学过的知识可以判断（ ）
A．被动降噪方式利用了声波的多普勒效应
B．主动降噪时产生的理想抵消声波和噪声声波频率、振幅都相同，相位相反
C．无论主动降噪方式还是被动降噪方式，都可以使进入耳膜的声波频率变小
D．无论主动降噪方式还是被动降噪方式，都是利用了声波的衍射现象
【答案】B
【知识点】波的干涉现象
【解析】【解答】A．被动降噪方式主要是通过物理隔绝或者耳机上的特殊结构尽量阻挡噪声，并不是利用了声波的多普勒效应，A不符合题意；
BD．主动降噪耳机是根据波的干涉条件，抵消声波与噪声的振幅、频率相同，相位相反，叠加后才能相互抵消来实现降噪的，B符合题意，D不符合题意；
C．声波的频率取决于波源，波源的振动频率不变，被动降噪方式不会改变进入耳膜的声波频率，C不符合题意。
故答案为：B。
【分析】通过物理隔绝或者耳机上的特殊结构是被动降噪，利用波的干涉条件实现降噪是主动降噪，声波的频率取决于波源。
二、实验题
15．（2023高三上·东城期末）实验小组的同学们通过实验测量一段金属电阻丝的电阻率。
（1）取一段金属电阻丝连接到图甲所示的电路中，测出其电阻。再测出其长度和直径d，就可以计算出所用材料的电阻率，即ρ= ；
（2）用螺旋测微器测量金属电阻丝的直径。其中某次测量结果如图乙所示，其读数应为 mm；
（3）图丙中已经根据图甲电路连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于变阻器的最左端。请完成实物间的连线。
（4）正确连接电路后，测量电压和电流，实验数据记录如下：
次数 1 2 3 4 5 6 7
0.10 0.30 0.70 1.00 1.50 1.70 2.30
0.02 0.06 0.16 0.22 0.34 0.46 0.52
实验小组的同学在坐标纸上建立坐标系，如图丁所示，图中已标出了与测量数据对应的6个坐标点。请你在图丁中标出余下一组数据的对应点，并描绘出图线。
【答案】（1）
（2）0.396
（3）
（4）
【知识点】导体电阻率的测量
【解析】【解答】（1）由电阻定律可得 ，解得
（2）螺旋测微器的最小分度为0.01mm，由图可知，读数应为
（3）根据实验原理图，连接实物图如图所示
（4）如图所示
【分析】（1）根据电阻定律的表达式时得出电阻率的表达式；
（2）结合螺旋测微器的读数原理得出金属电阻丝的直径；
（3）根据测量一段金属电阻丝的电阻率的实验原理连接电路图；
（4）根据描点法得出U-I图像。
16．（2023高三上·东城期末）实验小组的同学们在做“探究加速度与物体受力、物体质量关系”的实验时，采用如图甲所示的实验装置，让槽码通过细绳拖动小车在长木板上做匀加速直线运动。
（1）除图甲中所示器材，还需要使用的有________（选填选项前的字母）；
A．刻度尺 B．秒表
C．天平（含砝码） D．弹簧测力计
（2）实验过程中，下列操作正确的是_______；
A．在调节长木板倾斜程度以平衡小车受到的摩擦力和其他阻力时，将槽码通过定滑轮拴在小车上
B．调节滑轮的高度，使细绳与长木板保持平行
C．先放开小车再接通打点计时器的电源
（3）正确操作后，甲同学挑选出一条纸带，其中一部分如图乙所示。A、B、C为纸带上标出的连续3个计数点，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。则打点时，纸带运动的速度 m/s（结果保留两位有效数字）。
（4）下表为乙同学记录的一组实验数据，他想借助坐标纸利用图像法直观地得到探究结论，应该以 为横轴，以 为纵轴建立坐标系。
合力 小车质量 加速度
1 0.29 0.86 0.34
2 0.29 0.61 0.48
3 0.29 0.41 0.71
4 0.29 0.36 0.81
5 0.29 0.31 0.94
（5）实验中，在平衡了摩擦力和其它阻力后，认为槽码所受的重力等于使小车做匀加速直线运动的合力，这样会带来系统误差。请你通过分析说明，为了减小该系统误差，对槽码质量、小车质量的大小关系有怎样的要求 。
【答案】（1）A；C
（2）B
（3）0.44
（4）；a
（5）
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】（1）根据实验原理可知，本实验要测量出小车的质量，则还要天平（含砝码），还要通过纸带计算出小车的加速度，则还要刻度尺测量纸带上点迹间的距离，由于打点计时器有计时功能，则不要秒表，认为槽码所受的重力等于使小车做匀加速直线运动的合力，则只要测出槽码的质量就可以，则不要弹簧测力计，故答案为：AC；
（2）A．在调节长木板倾斜程度以平衡小车受到的摩擦力和其他阻力时，不用将槽码通过定滑轮拴在小车上，但纸带要连接在小车上，A不符合题意；
B．为了保证绳上的拉力为小车运动过程中所受到的合力，则应调节滑轮的高度，使细绳与长木板保持平行，B符合题意；
C．为了充分利用纸带和打点稳定，应选接通打点计时器的电源后放开小车，C不符合题意；
故答案为：B；
（3）相邻计数点之间还有4个点没有标出，则相邻点间的时间间隔为 ，打 点时，纸带运动的速度
（4）由表格可知，小车所受合力恒定，探究小车的加速度与小车的质量的关系，由牛顿第二定律可知， ，所以利用图像法直观地得到探究结论，应该以a为纵轴，以 为横轴建立坐标系。
（5）对小车有 ，对槽码有 ，联立解得 ，为了减小该系统误差，则应满足
【分析】（1）（2）根据 “探究加速度与物体受力、物体质量关系”的实验原理选择需要的实验器材以及正确的操作；
（3）根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度得出打下B点的速度；
（4）根据牛顿第二定律得出a-M的表达式，从而得出坐标系的横纵坐标的物理量；
（5）对小车和槽码分别根据牛顿第二in的规律得出细绳拉力的表达式，从而得出为减小系统误差M和m之间的大小关系。
三、解答题
17．（2023高三上·东城期末）中国科技工作者如期完成了“绕、落、回”三步走的无人月球探测规划，一步一步将“上九天揽月”的神话变成现实！已知月球半径为，引力常量为。
（1）探测器环绕月球运行的某段时间内，只在月球引力作用下做匀速圆周运动，距月球表面高度为，运动周期为。求：
①探测器环绕月球运行的速度大小；
②月球的质量。
（2）如果有一天你站在月球表面，手边有细绳、小石块、尺子、计时器，请你从中选择所需器材设计一个实验估测月球的质量。简要说明实验步骤、需要测量的物理量，并求出计算月球质量的表达式。（所需字母自行设定）
【答案】（1）解：①探测器环绕月球运行的速度大小
②根据牛顿第二定律，万有引力提供向心力
解得
（2）解：根据细绳、小石块制作单摆，可以通过单摆实验测当地的重力加速度。
将一小石块系于细绳的下端制成单摆，让单摆在竖直平面内做小角度摆动；当小石块通过平衡位置时启动计时器（记为第1次），在小球第 次通过平衡位置时止动计时器，读出计时器时间为 ；即可得到单摆运动的周期T。用尺子量出摆长L，根据单摆周期公式
变形可得
月球表面的万有引力提供重力加速度得
联立得
【知识点】单摆及其回复力与周期；万有引力定律的应用
【解析】【分析】（1）根据线速度和周期的关系得出探测器环绕月球运行的速度 ；利用万有引力提供向心力得出月球的质量表达式；
（2）根据单摆周期的表达式得出月球表面重力加速度的表达式，在月球表面重力等于万有引力得出月球质量的表达式。
18．（2023高三上·东城期末）如图所示，两块平行金属板水平放置，板间存在相互垂直的匀强电场与匀强磁场。电子以初速度从两极板正中央，沿垂直于电场、磁场的方向射入，无偏转地通过两极板间。已知板长为，两极板间距为，两极板间电势差为。电子的质量为，电荷量为，不计重力。
（1）求电子在两极板间的运动时间；
（2）求磁感应强度的大小；
（3）若撤去磁场，其他条件不变，电子仍能从两极板间射出，求电子在电场中运动过程的动能增量。
【答案】（1）解：电子在两极板间做匀速直线运动，运动时间
（2）解：由 ， ，
得
（3）解：若撤去磁场，电子在两极板间做类平抛运动，加速度为
电子仍能从两极板间射出，运动时间
偏转位移
由动能定理得，电子在电场中运动过程的动能增量
【知识点】电势差与电场强度的关系；带电粒子在电场中的偏转
【解析】【分析】（1）根据匀速直线运动的规律得出电子在两极板间的运动时间；
（2）通过电场力等于洛伦兹力以及匀强电场电场强度的表达式得出磁感应强度的表达式；
（3）若撤去磁场，电子在两极板间做类平抛运动 ，结合类平抛运动的规律和牛顿第二定律得出电子在电场中运动过程的动能增量。
19．（2023高三上·东城期末）大多数传感器都是以物理原理为基础，将不易测量的非电学量转换成便于测量的电学量。传感器的种类很多，应用也很广泛。
（1）金属的电阻率随温度的升高而增大，利用这种性质可以制作温度传感器。某金属丝的阻值随温度变化的规律为，其中与均为定值。将其连入图甲所示的电路中，已知电源电动势为，内阻为，电流表为理想电表。求电流表的示数与温度的关系式。
（2）有些半导体材料具有压阻效应，即当沿某一轴向受到外力作用时，其电阻率发生变化，利用这种性质可以制作压力传感器。图乙所示为某半导体薄膜压力传感器的电阻随其所受压力变化的曲线。若将电阻变化量的绝对值与压力变化量的绝对值的比值称为灵敏度。请你估算压力为1N时该传感器的灵敏度（结果保留两位有效数字）。
（3）为了研究随电梯一起运动的物体对电梯压力的变化规律，某同学将（2）中的压力传感器静置于电梯地板上，并将质量为400g的物体放在传感器上。在上升的电梯中，他利用手机中的加速度传感器测量了电梯的加速度。某段时间内电梯在竖直方向的加速度随时间变化的图线如图丙所示，其中以竖直向上为的正方向。取10m/s2。不考虑温度对传感器的影响，且压力变化时传感器可以迅速做出反应。估算在电梯上升过程中，物体对电梯压力大小的变化范围，并从灵敏度的角度评估所选器材能否帮助他比较精确地完成此项研究。
【答案】（1）解：根据闭合电路的欧姆定律可得
（2）解：由题可知，灵敏度等于图乙中曲线的斜率的绝对值，所以当F=1N时，灵敏度为
（3）解：由图丙可知，电梯加速上升过程中的加速度 ，减速上升过程中的加速度 。设加速上升过程中电梯对物体的支持力为 ，根据牛顿第二定律有
整理得
设减速上升过程中电梯对物体的支持力为 ，根据牛顿第二定律有
整理得
所以物体对电梯压力大小的变化范围为
由图乙可知，在此压力范围内传感器的灵敏度为
在 的压力范围内时，压力传感器的电阻变化量是
如此巨大的阻值变化，是很容易测量出来的，所以这些器材能够非常精确地完成此项研究。
【知识点】牛顿运动定律的综合应用；闭合电路的欧姆定律
【解析】【分析】（1）根据闭合电路欧姆定律得出电流表的示数与温度的关系式。 ；
（2）根据图乙得出 曲线的斜率的绝对值为灵敏度；
（3）a-t图像与坐标轴围成图形的面积表示物体的速度变化量，利用牛顿第二定律得出F1的大小，在减速上升的过程利用牛顿第二定律得出F2的大小，从而得出物体对电梯压力大小的变化范围 ，从而得出压力范围内传感器的灵敏度和压力传感器的电阻变化量 。
20．（2023高三上·东城期末）电磁刹车技术的应用越来越广泛。某电磁刹车装置可简化为如图甲所示的模型，车厢下端固定有电磁铁系统，能在长为L1、宽为L2的矩形区域内产生竖直方向的匀强磁场，磁感应强度的大小可根据需要自动调整，但最大不超过2T。长为L1、宽为L2的单匝矩形线圈铺设在水平绝缘轨道正中央，相邻两线圈的间隔也为L2。已知，，每个线圈的电阻。在某次试验中，当车的速度时启动该制动系统，车立即以大小为2m/s2的加速度做匀减速直线运动，直到磁感应强度达到2T。之后磁感应强度保持2T不变，车继续前行直到停止运动。已知车的总质量为30kg，不计摩擦阻力及空气阻力的影响，导线粗细忽略不计，不考虑磁场边缘效应的影响。
（1）在图乙中定性画出车在制动过程中，其速度随时间变化的图像；
（2）求从磁感应强度达到2T至车停止运动过程中，线圈中产生的焦耳热；
（3）求制动过程中，车行驶的总距离。
【答案】（1）解：车先做匀减速运动，后做变减速运动到停止。做变减速时，随着速度减小，感应电动势减小，感应电流减小，安培力减小，加速度减小，速度图线的斜率减小。速度随时间变化的图像如图所示。
（2）解：设磁感应强度达到最大时车的速度为v1，感应电动势为
感应电流为
安培力为
解得
根据牛顿第二定律
解得
线圈中产生的焦耳热为
解得
（3）解：设匀减速过程的距离为x1：
解得
设变减速过程的距离为x2，根据动量定理得 ，
解得
总位移为
【知识点】动量定理；安培力；闭合电路的欧姆定律；运动学v-t 图像
【解析】【分析】（1）根据车的运动情况以及加速度的变化情况得出速度随时间变化的图像； ；
（2）利用闭合电路欧姆定律和安培力的表达式得出安培力的表达式，通过功能关系得出线圈中产生的焦耳热；
（3）结合匀变速直线运动的位移与速度的关系得出匀减速过程的位移，在变减速过程利用动量定理得出 制动过程中，车行驶的总距离。
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北京市东城区2022-2023学年高三上学期物理期末统一检测试卷
一、单选题
1．（2023高三上·东城期末）有同学设计了一个家庭小实验来研究物体的运动。如图所示，在水平桌面上固定一个斜面，让小滑块从斜面上滑下，滑过桌边后做平抛运动。若小滑块在斜面上运动的加速度大小为，在水平桌面上运动的加速度大小为，在空中运动的加速度大小为。不计空气阻力及一切摩擦，则（ ）
A． B． C． D．
2．（2023高三上·东城期末）甲、乙两物体距地面的高度之比为1：2，所受重力之比为1：2。某时刻两物体同时由静止开始下落。不计空气阻力的影响。下列说法正确的是（ ）
A．甲、乙落地时的速度大小之比为
B．所受重力较大的乙物体先落地
C．在两物体均未落地前，甲、乙的加速度大小之比为1：2
D．在两物体均未落地前，甲、乙之间的距离越来越近
3．（2023高三上·东城期末）如图所示，在竖直光滑墙壁上用网兜把足球挂在A点，足球与墙壁的接触点为B。足球的质量为m，悬绳与墙壁的夹角为，网兜的质量不计。下列说法中正确的是（ ）
A．悬绳对足球的拉力大小为
B．墙壁对足球的弹力大小为
C．足球所受合力的大小为
D．悬绳和墙壁对足球的合力大小为
4．（2023高三上·东城期末）如图所示，不可伸长的轻质细线与可视为质点的小球组成单摆。将摆球拉离平衡位置A点后由静止释放，摆球做简谐运动，、C两点为摆球运动过程中能达到的最高位置。下列说法中正确的是（ ）
A．摆球经过A点时，速度为零
B．摆球经过点时，加速度为零
C．由A点运动到点的过程中，摆球的回复力变大
D．由A点运动到C点的过程中，摆球的机械能变大
5．（2023高三上·东城期末）甲、乙两人静止在光滑的水平冰面上。甲轻推乙后，两人向相反方向滑去。已知甲的质量为60kg，乙的质量为50kg。在甲推开乙后（ ）
A．甲、乙两人的动量相同
B．甲、乙两人的动能相同
C．甲、乙两人的速度大小之比是5：6
D．甲、乙两人的加速度大小之比是5：6
6．（2023高三上·东城期末）一列简谐横波沿轴正方向传播，波速为2.0cm/s。某时刻该波刚好传播到点，波形如图所示。从此时刻开始计时（ ）
A．时质点正处于波峰
B．经过1.0s质点刚好完成一次全振动
C．时质点S开始振动，且振动方向向下
D．经过2.0s，质点沿轴正方向运动4cm
7．（2023高三上·东城期末）在平直公路上同向行驶的甲车和乙车，其位置随时间变化情况分别如图中直线a和曲线b所示。t=0时，xa=4m，xb=2m。t=2s时，直线a和曲线b刚好相切。已知乙车做匀变速直线运动。在0~2s过程中（ ）
A．乙车的速度越来越大 B．乙车所受合外力越来越大
C．乙车的初速度大小为1m/s D．乙车的加速度大小为1m/s2
8．（2023高三上·东城期末）如图所示为等量异种点电荷的电场线，M、N是电场中的两点。下列判断正确的是（ ）
A．M点的电场强度大于N点的电场强度
B．M点的电势低于N点的电势
C．正试探电荷从M点运动到N点的过程中，电场力做负功
D．负试探电荷在M点的电势能小于其在N点的电势能
9．（2023高三上·东城期末）如图所示，在xOy坐标系的第一象限内存在垂直于纸面向里的匀强磁场。一带电粒子在P点以与轴正方向成60°的方向射入磁场，并沿垂直于y轴的方向射出磁场。已知匀强磁场的磁感应强度大小为，带电粒子质量为m，电荷量为q，OP=a，不计粒子的重力。根据上述信息可以得出（ ）
A．带电粒子在磁场中运动的速率为
B．带电粒子在磁场中运动的时间为
C．带电粒子在磁场中运动轨迹的半径为
D．带电粒子在磁场中运动轨迹的圆心坐标为
10．（2023高三上·东城期末）如图所示，把小灯泡与教学用发电机相连接。转动手柄，两个磁极之间的线圈随着转动，小灯泡发光。下列说法正确的是（ ）
A．线圈转动的快慢程度不会影响小灯泡的亮度
B．线圈转动过程中，通过小灯泡的电流大小不随时间变化
C．线圈每转动一周，通过小灯泡的电流方向改变一次
D．当线圈平面转到中性面时，通过线圈的磁通量变化率最小
11．（2023高三上·东城期末）扫地机器人是智能家电的一种，借助人工智能技术，可以自动在房间内完成地板的吸尘清扫工作。如图所示为某品牌扫地机器人，由主机和充电座两部分组成，使用说明书上关于主机的一些信息如表所示。当电池剩余电荷量为额定容量的20%时，主机会自动返回充电座充电。下列说法正确的是（ ）
主机
电池 14.4V/2400mAh（额定容量）
产品质量 约4.7kg
无线连接 Wi-Fi
额定电压 14.4V
额定功率 40W
A．将额定功率和额定电压代入公式可以计算出主机工作时的电阻
B．主机正常工作时，每秒钟可以将40J电能全部转化为机械能
C．电池充满电后，储存的总电荷量为8640C
D．主机从满电量开始工作，至其自动返回前清扫时间为0.864h
12．（2023高三上·东城期末）在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一闭合金属圆环，面积为S，电阻为R。规定圆环中电流的正方向如图甲所示，磁场向上为正。当磁感应强度B随时间t按图乙变化时，下列说法正确的是（ ）
A．0~1s内感应电流的磁场在圆环圆心处的方向向上
B．1~2s内通过圆环的感应电流的方向与图甲所示方向相反
C．0~2s内线圈中产生的感应电动势为
D．2~4s内线圈中产生的焦耳热为
13．（2023高三上·东城期末）如图甲所示，轻弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上，一质量为的小球，从离弹簧上端高处由静止释放。以小球开始下落的位置为坐标原点，沿竖直向下方向建立坐标轴，小球所受弹力的大小随小球位置坐标的变化关系如图乙所示。小球向下运动过程中，弹簧始终处于弹性限度内。小球可视为质点。不计空气阻力的影响。重力加速度为。下列说法正确的是（ ）
A．处，小球的速度为零
B．处与处，小球的加速度相同
C．处，小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和最大
D．从到过程中，小球所受弹力做功为
14．（2023高三上·东城期末）为了降低噪声带来的影响，人们通常在声源处、传播过程中以及人耳处采取措施。耳机通常会采取两种方式降噪，即被动降噪与主动降噪。被动降噪方式主要是通过物理隔绝或者耳机上的特殊结构尽量阻挡噪声。主动降噪方式通常是在耳机内设有两个麦克风，如图所示，一个麦克风用来收集周围环境中的噪声信号，有助于耳机的处理器能够预测下一时刻的噪声情况，并产生相应的抵消声波。另一个麦克风用来检测合成后的噪声是否变小，有助于处理器进一步优化抵消声波，达到最佳的降噪效果。根据上述信息及所学过的知识可以判断（ ）
A．被动降噪方式利用了声波的多普勒效应
B．主动降噪时产生的理想抵消声波和噪声声波频率、振幅都相同，相位相反
C．无论主动降噪方式还是被动降噪方式，都可以使进入耳膜的声波频率变小
D．无论主动降噪方式还是被动降噪方式，都是利用了声波的衍射现象
二、实验题
15．（2023高三上·东城期末）实验小组的同学们通过实验测量一段金属电阻丝的电阻率。
（1）取一段金属电阻丝连接到图甲所示的电路中，测出其电阻。再测出其长度和直径d，就可以计算出所用材料的电阻率，即ρ= ；
（2）用螺旋测微器测量金属电阻丝的直径。其中某次测量结果如图乙所示，其读数应为 mm；
（3）图丙中已经根据图甲电路连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于变阻器的最左端。请完成实物间的连线。
（4）正确连接电路后，测量电压和电流，实验数据记录如下：
次数 1 2 3 4 5 6 7
0.10 0.30 0.70 1.00 1.50 1.70 2.30
0.02 0.06 0.16 0.22 0.34 0.46 0.52
实验小组的同学在坐标纸上建立坐标系，如图丁所示，图中已标出了与测量数据对应的6个坐标点。请你在图丁中标出余下一组数据的对应点，并描绘出图线。
16．（2023高三上·东城期末）实验小组的同学们在做“探究加速度与物体受力、物体质量关系”的实验时，采用如图甲所示的实验装置，让槽码通过细绳拖动小车在长木板上做匀加速直线运动。
（1）除图甲中所示器材，还需要使用的有________（选填选项前的字母）；
A．刻度尺 B．秒表
C．天平（含砝码） D．弹簧测力计
（2）实验过程中，下列操作正确的是_______；
A．在调节长木板倾斜程度以平衡小车受到的摩擦力和其他阻力时，将槽码通过定滑轮拴在小车上
B．调节滑轮的高度，使细绳与长木板保持平行
C．先放开小车再接通打点计时器的电源
（3）正确操作后，甲同学挑选出一条纸带，其中一部分如图乙所示。A、B、C为纸带上标出的连续3个计数点，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。则打点时，纸带运动的速度 m/s（结果保留两位有效数字）。
（4）下表为乙同学记录的一组实验数据，他想借助坐标纸利用图像法直观地得到探究结论，应该以 为横轴，以 为纵轴建立坐标系。
合力 小车质量 加速度
1 0.29 0.86 0.34
2 0.29 0.61 0.48
3 0.29 0.41 0.71
4 0.29 0.36 0.81
5 0.29 0.31 0.94
（5）实验中，在平衡了摩擦力和其它阻力后，认为槽码所受的重力等于使小车做匀加速直线运动的合力，这样会带来系统误差。请你通过分析说明，为了减小该系统误差，对槽码质量、小车质量的大小关系有怎样的要求 。
三、解答题
17．（2023高三上·东城期末）中国科技工作者如期完成了“绕、落、回”三步走的无人月球探测规划，一步一步将“上九天揽月”的神话变成现实！已知月球半径为，引力常量为。
（1）探测器环绕月球运行的某段时间内，只在月球引力作用下做匀速圆周运动，距月球表面高度为，运动周期为。求：
①探测器环绕月球运行的速度大小；
②月球的质量。
（2）如果有一天你站在月球表面，手边有细绳、小石块、尺子、计时器，请你从中选择所需器材设计一个实验估测月球的质量。简要说明实验步骤、需要测量的物理量，并求出计算月球质量的表达式。（所需字母自行设定）
18．（2023高三上·东城期末）如图所示，两块平行金属板水平放置，板间存在相互垂直的匀强电场与匀强磁场。电子以初速度从两极板正中央，沿垂直于电场、磁场的方向射入，无偏转地通过两极板间。已知板长为，两极板间距为，两极板间电势差为。电子的质量为，电荷量为，不计重力。
（1）求电子在两极板间的运动时间；
（2）求磁感应强度的大小；
（3）若撤去磁场，其他条件不变，电子仍能从两极板间射出，求电子在电场中运动过程的动能增量。
19．（2023高三上·东城期末）大多数传感器都是以物理原理为基础，将不易测量的非电学量转换成便于测量的电学量。传感器的种类很多，应用也很广泛。
（1）金属的电阻率随温度的升高而增大，利用这种性质可以制作温度传感器。某金属丝的阻值随温度变化的规律为，其中与均为定值。将其连入图甲所示的电路中，已知电源电动势为，内阻为，电流表为理想电表。求电流表的示数与温度的关系式。
（2）有些半导体材料具有压阻效应，即当沿某一轴向受到外力作用时，其电阻率发生变化，利用这种性质可以制作压力传感器。图乙所示为某半导体薄膜压力传感器的电阻随其所受压力变化的曲线。若将电阻变化量的绝对值与压力变化量的绝对值的比值称为灵敏度。请你估算压力为1N时该传感器的灵敏度（结果保留两位有效数字）。
（3）为了研究随电梯一起运动的物体对电梯压力的变化规律，某同学将（2）中的压力传感器静置于电梯地板上，并将质量为400g的物体放在传感器上。在上升的电梯中，他利用手机中的加速度传感器测量了电梯的加速度。某段时间内电梯在竖直方向的加速度随时间变化的图线如图丙所示，其中以竖直向上为的正方向。取10m/s2。不考虑温度对传感器的影响，且压力变化时传感器可以迅速做出反应。估算在电梯上升过程中，物体对电梯压力大小的变化范围，并从灵敏度的角度评估所选器材能否帮助他比较精确地完成此项研究。
20．（2023高三上·东城期末）电磁刹车技术的应用越来越广泛。某电磁刹车装置可简化为如图甲所示的模型，车厢下端固定有电磁铁系统，能在长为L1、宽为L2的矩形区域内产生竖直方向的匀强磁场，磁感应强度的大小可根据需要自动调整，但最大不超过2T。长为L1、宽为L2的单匝矩形线圈铺设在水平绝缘轨道正中央，相邻两线圈的间隔也为L2。已知，，每个线圈的电阻。在某次试验中，当车的速度时启动该制动系统，车立即以大小为2m/s2的加速度做匀减速直线运动，直到磁感应强度达到2T。之后磁感应强度保持2T不变，车继续前行直到停止运动。已知车的总质量为30kg，不计摩擦阻力及空气阻力的影响，导线粗细忽略不计，不考虑磁场边缘效应的影响。
（1）在图乙中定性画出车在制动过程中，其速度随时间变化的图像；
（2）求从磁感应强度达到2T至车停止运动过程中，线圈中产生的焦耳热；
（3）求制动过程中，车行驶的总距离。
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】牛顿运动定律的综合应用
【解析】【解答】设斜面倾角为 ，在斜面上，由牛顿第二定律得 ，得 ，在水平桌面上，由牛顿二定律得 ，得 ，在空中运动，由牛顿二定律得 ， ，因 ，得
故答案为：B。
【分析】小滑块在斜面上和水平面上以及空中运动时利用牛顿第二定律得出三种情况下加速度的表达式，并判断加速度的大小。
2．【答案】A
【知识点】自由落体运动
【解析】【解答】由于不计空气阻力，两物体均做自由落体运动
A．由 可知 ，所以甲、乙落地时的速度大小之比为 ，A符合题意；
B．由 可知 ，所以物体做自由落体运动在空间运动的时间取决于高度，与物体所受重力的大小无关，即甲物体先落地，B不符合题意；
C．由于两物体都做自由落体运动，加速度均为重力加速度，C不符合题意；
D．由于两物体都做自由落体运动且同时下落，则在两物体均未落地前，甲、乙之间的距离不变，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】利用自由落体运动的位移与速度的关系以及速度与时间的关系得出甲乙落地的速度之比以及空中运动的时间长短。
3．【答案】B
【知识点】受力分析的应用；力的合成；共点力的平衡
【解析】【解答】对足球受力分析如图所示
A．由平衡可知，悬绳对足球的拉力大小为 ，A不符合题意；
B．墙壁对足球的弹力大小为 ，B符合题意；
C．由于足球处于平衡状态，则足球所受的合外力为0，C不符合题意；
D．由平衡可知，悬绳和墙壁对足球的合力与足球的重力等大反向，即为mg，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】对足球进行受力分析，根据共点力平衡得出悬绳对足球的拉力以及墙壁对足球的弹力，并得出悬绳和墙壁对足球的合力与足球重力之间的关系。
4．【答案】C
【知识点】功能关系；简谐运动的回复力和能量
【解析】【解答】A．摆球从C向A运动过程中，重力势能转化为动能，则其速度增大，即摆球经过A点时，速度不为零，A不符合题意；
B．摆球经过 点时，其速度为0，合力为重力沿圆弧切线的分力，则此位置加速度不为0，B不符合题意；
C．由简谐运动的回复力与位移的关系可知，由A点运动到 点的过程中，摆球偏离平衡位置的位移增大，则回复力变大，C符合题意；
D．由A点运动到C点的过程中，由于只有小球的重力做功，则机械能守恒，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】摆球从C向A运动过程中利用功能关系摆球经过A点的速度大小，通过简谐运动的回复力和位移的关系得出A到B的过程中回复力的变化情况，只有重力做功时机械能守恒。
5．【答案】C
【知识点】动量守恒定律
【解析】【解答】A．甲、乙两人组成的系统在甲推乙的过程中动量守恒，由于系统初动量为0，则甲、乙两人的动量大小相等，方向相反，A不符合题意；
B．由公式 可知，由于两人的动量大小相等且质量不同，所以甲、乙两人的动能不相同，B不符合题意；
C．由动量守恒可得 ，则 ，C符合题意；
D．在甲推开乙后，甲、乙两人均做匀速直线运动，加速度均为0，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】当系统所受外力的合力为零时动量守恒，通过动能和动量的关系得出甲乙两人动能的大小关系，结合动量守恒得出甲乙速度之比。
6．【答案】C
【知识点】简谐运动的表达式与图象
【解析】【解答】A． 波形图向右平移 ，故P点到达波谷位置，A不符合题意；
B．由图可知 ， ，解得 ，故质点 刚好完成一次全振动时间为 ，B不符合题意；
C． 波形图向右平移 ，故质点S开始振动，根据“上下坡”规律，振动方向向下，C符合题意；
D．质点 在平衡位置附近做简谐振动，并不会随波迁移，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】结合匀速直线运动的规律得出 波形图向右平移的距离，从而得出P点的位置，结合波长和周期的关系得出质点P完成一次全振动的时间，利用上下坡法得出质点s的振动方向，质点不随波迁移。
7．【答案】D
【知识点】加速度；运动学 S-t 图像；追及相遇问题；牛顿运动定律的综合应用
【解析】【解答】A． 图线斜率表示速度，由图像可知，乙车的速度越来越小，A不符合题意；
B．由题意可知，乙车做匀变速直线运动，即乙车的加速度不变，由牛顿第二定律可知，乙车的合力不变，B不符合题意；
CD．由题意可知，乙车在2s末时的速度为 ，乙车在前2s内的位移为4m，则 ，解得 ，乙车的加速度为 ，即乙车的加速度大小为1m/s2，D符合题意，C不符合题意。
故答案为：D。
【分析】 图线斜率表示速度，利用牛顿第二定律得出乙车合力的变化情况，结合匀变速直线运动的平均速度表达式得出乙车的初速度，通过加速度的定义式得出乙车的加速度。
8．【答案】D
【知识点】电场力做功；电场线；电势
【解析】【解答】A．根据电场线的疏密表示电场强度大小，由图可知，M点的电场强度小于N点的电场强度，A不符合题意；
B．根据沿电场线方向电势降低，由图可知，M点电势高于N点电势，B不符合题意；
C．由于M点电势高于N点电势，则正试探电荷在M点电势能大于N点电势能，所以电场力做正功，C不符合题意；
D．由于M点电势高于N点电势，负试探电荷在M点的电势能小于其在N点的电势能，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】电场线的疏密表示电场的强弱，沿着电场线的电势逐渐降低通过电势能的表达式以及电场力做功进行分析判断正确的选项。
9．【答案】A
【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【解答】带电粒子的运动轨迹如图所示
C．由几何关系可知 ，得 ，C不符合题意；
A．带电粒子所受洛伦兹力提供向心力有 ，得 ，A符合题意；
B．带电粒子在磁场中的偏转角为 ，则带电粒子在磁场中运动的时间为 ，B不符合题意；
D．圆心Q离O点的距离为 ，带电粒子在磁场中运动轨迹的圆心坐标为 ，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，结合洛伦兹力提供向心力得出带电粒子的速度表达式，通过粒子在磁场中运动的周期和时间的关系得出带电粒子在磁场中运动的时间，利用几何关系得出带电粒子在磁场中运动轨迹的圆心坐标。
10．【答案】D
【知识点】闭合电路的欧姆定律；磁通量；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】A．线圈转动的越快，通过线圈的磁通量变化越快，电路中电流越大，小灯泡越亮，A不符合题意；
B．线圈转动过程中，通过小灯泡的电流大小随时间周期性变化，B不符合题意；
C．线圈每转动一周，通过小灯泡的电流方向改变两次，C不符合题意；
D．当线圈平面转到中性面时，通过线圈的磁通量变化率最小，为零。D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律得出电路中电流的变化情况，每转动一周，小灯泡的电流方向改变两次，中性面处磁通量变化率最小。
11．【答案】C
【知识点】电功率和电功；电流、电源的概念
【解析】【解答】A．由于扫地机器人工作时不是纯电阻电路，所以不能将额定功率和额定电压代入公式 计算主机工作时的电阻，A不符合题意；
B．由公式 可知，主机正常工作时，每秒钟可以将40J电能转化为机械能和内能，B不符合题意；
C．电池充满电后，储存的总电荷量为 ，C符合题意；
D．主机工作时的电流为 ，主机从满电量开始工作，至其自动返回前清扫时间为 ，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据电功率表达式的使用条件得出非纯电阻电路和纯电阻电路中可以利用的表达式，结合平均功率的表达式得出转化为机械能的电能，通过电流的定义式以及电功率的表达式得出从满电量开始工作，至其自动返回前清扫时间 。
12．【答案】D
【知识点】焦耳定律；磁通量；楞次定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】A.0~1s内磁场方向竖直向下且均匀减小，则穿过圆环的磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流的磁场在圆环圆心处的方向向下，A不符合题意；
B.1~2s内磁场方向竖直向上且均匀增大，则穿过圆环的磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流的方向与图甲所示方向相同，B不符合题意；
C．由法拉第电磁感应定律可知，0~2s内线圈中产生的感应电动势为 ，C不符合题意；
D．由法拉第电磁感应定律可知，2~4s内线圈中产生的感应电动势为 ，2~4s内线圈中产生的焦耳热为 ，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据磁通量的表达式以及楞次定律得出圆环圆心处的磁场方向以及1-2s内的感应电流的方向，结合法拉第电磁感应定律得出0-2s和2-4s内产生的感应电动势，通过焦耳定律得出2-4s内产生的热量。
13．【答案】D
【知识点】胡克定律；动能与动能定理的理解
【解析】【解答】A．由题图乙可知mg=kx0，解得 ，由F-x图线与横轴所图形的面积表示克服弹簧弹力所做的功，则有 ，从开始到最低点过程中，由动能定理得 ，解得最低点的坐标为 ，所以最低点不是x=h+2x0；由对称性可知当x=h+2x0时，小球加速度为-g，且弹力为2mg，但不是最低点，即速度不为零， 处与 处，小球的加速度大小相等，方向不同，AB不符合题意；
C． 处，小球的重力与弹力等大反向即此时小球的速度最大，由能量守恒可知，此时小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和最小，C不符合题意；
D．从 到 过程中，小球所受弹力做功为 ，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据图乙以及胡克定律得出X0的表达式，F-x图线与横轴所图形的面积表示克服弹簧弹力所做的功，结合动能定理得出最低点的坐标，结合小球运动的分析以及对称性得出小球在不同位置的加速度方向。
14．【答案】B
【知识点】波的干涉现象
【解析】【解答】A．被动降噪方式主要是通过物理隔绝或者耳机上的特殊结构尽量阻挡噪声，并不是利用了声波的多普勒效应，A不符合题意；
BD．主动降噪耳机是根据波的干涉条件，抵消声波与噪声的振幅、频率相同，相位相反，叠加后才能相互抵消来实现降噪的，B符合题意，D不符合题意；
C．声波的频率取决于波源，波源的振动频率不变，被动降噪方式不会改变进入耳膜的声波频率，C不符合题意。
故答案为：B。
【分析】通过物理隔绝或者耳机上的特殊结构是被动降噪，利用波的干涉条件实现降噪是主动降噪，声波的频率取决于波源。
15．【答案】（1）
（2）0.396
（3）
（4）
【知识点】导体电阻率的测量
【解析】【解答】（1）由电阻定律可得 ，解得
（2）螺旋测微器的最小分度为0.01mm，由图可知，读数应为
（3）根据实验原理图，连接实物图如图所示
（4）如图所示
【分析】（1）根据电阻定律的表达式时得出电阻率的表达式；
（2）结合螺旋测微器的读数原理得出金属电阻丝的直径；
（3）根据测量一段金属电阻丝的电阻率的实验原理连接电路图；
（4）根据描点法得出U-I图像。
16．【答案】（1）A；C
（2）B
（3）0.44
（4）；a
（5）
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】（1）根据实验原理可知，本实验要测量出小车的质量，则还要天平（含砝码），还要通过纸带计算出小车的加速度，则还要刻度尺测量纸带上点迹间的距离，由于打点计时器有计时功能，则不要秒表，认为槽码所受的重力等于使小车做匀加速直线运动的合力，则只要测出槽码的质量就可以，则不要弹簧测力计，故答案为：AC；
（2）A．在调节长木板倾斜程度以平衡小车受到的摩擦力和其他阻力时，不用将槽码通过定滑轮拴在小车上，但纸带要连接在小车上，A不符合题意；
B．为了保证绳上的拉力为小车运动过程中所受到的合力，则应调节滑轮的高度，使细绳与长木板保持平行，B符合题意；
C．为了充分利用纸带和打点稳定，应选接通打点计时器的电源后放开小车，C不符合题意；
故答案为：B；
（3）相邻计数点之间还有4个点没有标出，则相邻点间的时间间隔为 ，打 点时，纸带运动的速度
（4）由表格可知，小车所受合力恒定，探究小车的加速度与小车的质量的关系，由牛顿第二定律可知， ，所以利用图像法直观地得到探究结论，应该以a为纵轴，以 为横轴建立坐标系。
（5）对小车有 ，对槽码有 ，联立解得 ，为了减小该系统误差，则应满足
【分析】（1）（2）根据 “探究加速度与物体受力、物体质量关系”的实验原理选择需要的实验器材以及正确的操作；
（3）根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度得出打下B点的速度；
（4）根据牛顿第二定律得出a-M的表达式，从而得出坐标系的横纵坐标的物理量；
（5）对小车和槽码分别根据牛顿第二in的规律得出细绳拉力的表达式，从而得出为减小系统误差M和m之间的大小关系。
17．【答案】（1）解：①探测器环绕月球运行的速度大小
②根据牛顿第二定律，万有引力提供向心力
解得
（2）解：根据细绳、小石块制作单摆，可以通过单摆实验测当地的重力加速度。
将一小石块系于细绳的下端制成单摆，让单摆在竖直平面内做小角度摆动；当小石块通过平衡位置时启动计时器（记为第1次），在小球第 次通过平衡位置时止动计时器，读出计时器时间为 ；即可得到单摆运动的周期T。用尺子量出摆长L，根据单摆周期公式
变形可得
月球表面的万有引力提供重力加速度得
联立得
【知识点】单摆及其回复力与周期；万有引力定律的应用
【解析】【分析】（1）根据线速度和周期的关系得出探测器环绕月球运行的速度 ；利用万有引力提供向心力得出月球的质量表达式；
（2）根据单摆周期的表达式得出月球表面重力加速度的表达式，在月球表面重力等于万有引力得出月球质量的表达式。
18．【答案】（1）解：电子在两极板间做匀速直线运动，运动时间
（2）解：由 ， ，
得
（3）解：若撤去磁场，电子在两极板间做类平抛运动，加速度为
电子仍能从两极板间射出，运动时间
偏转位移
由动能定理得，电子在电场中运动过程的动能增量
【知识点】电势差与电场强度的关系；带电粒子在电场中的偏转
【解析】【分析】（1）根据匀速直线运动的规律得出电子在两极板间的运动时间；
（2）通过电场力等于洛伦兹力以及匀强电场电场强度的表达式得出磁感应强度的表达式；
（3）若撤去磁场，电子在两极板间做类平抛运动 ，结合类平抛运动的规律和牛顿第二定律得出电子在电场中运动过程的动能增量。
19．【答案】（1）解：根据闭合电路的欧姆定律可得
（2）解：由题可知，灵敏度等于图乙中曲线的斜率的绝对值，所以当F=1N时，灵敏度为
（3）解：由图丙可知，电梯加速上升过程中的加速度 ，减速上升过程中的加速度 。设加速上升过程中电梯对物体的支持力为 ，根据牛顿第二定律有
整理得
设减速上升过程中电梯对物体的支持力为 ，根据牛顿第二定律有
整理得
所以物体对电梯压力大小的变化范围为
由图乙可知，在此压力范围内传感器的灵敏度为
在 的压力范围内时，压力传感器的电阻变化量是
如此巨大的阻值变化，是很容易测量出来的，所以这些器材能够非常精确地完成此项研究。
【知识点】牛顿运动定律的综合应用；闭合电路的欧姆定律
【解析】【分析】（1）根据闭合电路欧姆定律得出电流表的示数与温度的关系式。 ；
（2）根据图乙得出 曲线的斜率的绝对值为灵敏度；
（3）a-t图像与坐标轴围成图形的面积表示物体的速度变化量，利用牛顿第二定律得出F1的大小，在减速上升的过程利用牛顿第二定律得出F2的大小，从而得出物体对电梯压力大小的变化范围 ，从而得出压力范围内传感器的灵敏度和压力传感器的电阻变化量 。
20．【答案】（1）解：车先做匀减速运动，后做变减速运动到停止。做变减速时，随着速度减小，感应电动势减小，感应电流减小，安培力减小，加速度减小，速度图线的斜率减小。速度随时间变化的图像如图所示。
（2）解：设磁感应强度达到最大时车的速度为v1，感应电动势为
感应电流为
安培力为
解得
根据牛顿第二定律
解得
线圈中产生的焦耳热为
解得
（3）解：设匀减速过程的距离为x1：
解得
设变减速过程的距离为x2，根据动量定理得 ，
解得
总位移为
【知识点】动量定理；安培力；闭合电路的欧姆定律；运动学v-t 图像
【解析】【分析】（1）根据车的运动情况以及加速度的变化情况得出速度随时间变化的图像； ；
（2）利用闭合电路欧姆定律和安培力的表达式得出安培力的表达式，通过功能关系得出线圈中产生的焦耳热；
（3）结合匀变速直线运动的位移与速度的关系得出匀减速过程的位移，在变减速过程利用动量定理得出 制动过程中，车行驶的总距离。
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