登录二一教育在线组卷平台 助您教考全无忧
北京市房山区2022-2023学年高三上学期物理期末试卷
一、单选题
1．（2023高三上·房山期末）2020年12月4日，新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装置（HL－2M）在成都建成并首次实现利用核聚变放电。下列是核聚变反应的是（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】A
【知识点】核聚变
【解析】【解答】A． 属于核聚变。A符合题意；
B． 属于 衰变。B不符合题意；
C． 属于重核的裂变。C不符合题意；
D． 属于原子核的人工转变。D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】核聚变是小的原子核变成大的原子核，核裂变是大的原子核变成小的原子核。
2．（2023高三上·房山期末）如图所示为一束红光经过狭缝装置得到的图样，下列说法正确的是（ ）
A．图为干涉图样
B．图为衍射图样
C．只减小狭缝宽度，中央亮纹宽度会变窄
D．当狭缝宽度调到很窄时，中央亮条纹亮度升高
【答案】B
【知识点】光的衍射
【解析】【解答】AB．该图样中间亮条纹较宽，两侧亮条纹较窄，是衍射图样，A不符合题意，B符合题意；
C．只减小狭缝宽度，衍射现象更明显，中央亮纹宽度会变宽，C不符合题意；
D．当狭缝宽度调到很窄时，能穿过的光线很少，能量很少，故中央亮条纹亮度降低，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】图样中间亮条纹较宽，两侧亮条纹较窄，是衍射图样，干涉条纹的宽度是一样的。
3．（2023高三上·房山期末）下列说法正确的是（ ）
A．外界对气体做功，气体内能可能减少
B．悬浮在液体中的固体颗粒越大，布朗运动越明显
C．一定质量的理想气体，压强变小时，分子间的平均距离一定变大
D．分子间存在着分子力，当分子间距离增大时，分子力一定做负功
【答案】A
【知识点】分子间的作用力；理想气体与理想气体的状态方程；热力学第一定律及其应用
【解析】【解答】A．据热力学第一定律可知，外界对气体做功的同时，若气体放出较多热量，气体内能可能减少，A符合题意；
B．悬浮在液体中的固体颗粒越小，受到液体分子撞击的不平衡性越明显，布朗运动越明显，B不符合题意；
C．一定质量的理想气体，压强变小时体积不一定变大，故分子间的平均距离不一定变大，C不符合题意；
D．当分子间距大于 时，分子力表现为引力，当分子间距离增大时，分子力一定做负功，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】外界对气体做功的同时，但同时气体放出较多热量，气体内能可能减少。悬浮在液体中的固体颗粒越小，布朗运动越明显。
4．（2023高三上·房山期末）一列沿x轴正方向传播的简谐横波，传播速度v=10m/s，t=0时位于坐标原点的质点从平衡位置沿y轴正方向运动，则在t=1.0s时的波形，可能是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】B
【知识点】横波的图象
【解析】【解答】CD．根据图像可知波长 ，则周期为 ，由于 ，由于t=0时位于坐标原点的质点从平衡位置沿y轴正方向运动，可知，1.0s时该质点再次处于平衡位置，且沿y轴负方向运动，CD不符合题意；
AB．结合上述，1.0s时该坐标原点处的质点处于平衡位置，且沿y轴负方向运动，由于波沿x轴正方向传播，根据同侧法，可知1.0s时的波形，A不符合题意，B符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据波长波速频率关系可以求出周期大小。根据一些特殊点的位置可以推断波形。
5．（2023高三上·房山期末）如图甲所示，为一小型交流发电机示意图。为了便于观察，图甲中只画出其中的一匝线圈。线圈匀速转动时与外电路R＝10Ω的电阻构成闭合回路。从图甲所示位置开始计时，通过电阻R的交变电流如图乙所示，则下列判断正确的是（ ）
A．电阻R消耗的热功率为4kW
B．t＝0.01s时，线圈平面与磁场方向平行
C．图甲所示时刻，穿过线圈的磁通量变化最快
D．该发电机产生的交变电流的频率为100Hz
【答案】A
【知识点】交变电流的图像与函数表达式
【解析】【解答】A．交流电流的有效值为I=20A，则电阻R消耗的热功率为P=I2R=4kW，A符合题意；
B．t＝0.01s时，线圈中感应电流为零，则线圈平面与磁场方向垂直，B不符合题意；
C．图甲所示时刻，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，变化最慢，C不符合题意；
D．该发电机产生的交变电流的周期为T=0.02s，则频率为50Hz，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】交流电流的有效值为I=20A，根据功率求解式求出热功率。线圈中感应电流为零，则线圈平面与磁场方向垂直，磁通量最大，但是磁通量变化率最小。
6．（2023高三上·房山期末）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。下列在地面上运动的物体也处于完全失重状态的是（ ）
A．沿水平方向加速的汽车
B．沿竖直方向加速上升的电梯中的货物
C．沿斜向右上方抛出的实心球
D．沿竖直方向减速下降的电梯中的货物
【答案】C
【知识点】超重与失重
【解析】【解答】当物体只受重力作用，即物体的加速度大小为g，方向竖直向下时，物体处于完全失重状态。
A．沿水平方向加速的汽车，其加速度在水平方向，并未处于完全失重状态，A不符合题意；
B．沿竖直方向加速上升的电梯中的货物，具有向上的加速度，处于超重状态，B不符合题意；
C．沿斜向右上方抛出的实心球，只受重力作用，处于完全失重状态，C符合题意；
D．沿竖直方向减速下降的电梯中的货物，具有向上的加速度，处于超重状态，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】完全失重是指物体所受支持力拉力等为零。完全失重时物体具有竖直向下的重力加速度。
7．（2023高三上·房山期末）比荷（）相等的带电粒子M和N，以不同的速率经过小孔S垂直进入匀强磁场，磁感应强度为B，运行的半圆轨迹如图中虚线所示，下列说法正确的是（ ）
A．N带负电，M带正电
B．N的速率大于M的速率
C．N的运行时间等于M的运行时间
D．N受到的洛伦兹力一定等于M受到的洛伦兹力
【答案】C
【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【解答】A．根据左手定则，N粒子带正电，M粒子带负电，A不符合题意；
B．带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力有，可推知 ，由于两粒子的比荷相等，可知，粒子做圆周运动的半径与粒子速度成正比，根据图片可知，M粒子做圆周运动的半径比N粒子做圆周运动的半径大，故M粒子的速率比N粒子的速率大，B不符合题意；
C．根据匀速圆周运动速度与周期的关系 ，可推知 ，由于两粒子的比荷相等，故两粒子做圆周运动的周期相同，图片可知，两粒子在磁场中做圆周运动的圆心角相同，故两粒子在磁场中运动的时间相等，C符合题意；
D．粒子在磁场中受洛伦兹力的大小为 ，在同一磁场，B相同，根据以上的分析可知M粒子的速率比N粒子的速率大，但是，题设只已知比荷相等，并不知道两粒子电荷量的大小关系，故不能确定两粒子所受洛伦兹力的大小关系，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据左手定则，结合粒子的运动轨迹可得，N粒子带正电，M粒子带负电。带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力。
8．（2023高三上·房山期末）“中国天眼”（FAST）设施已发现脉冲星数量超过240颗。脉冲星是快速自转的中子星，每自转一周，就向外发射一次电磁脉冲信号，因此而得名。若观测到某中子星发射电磁脉冲信号的周期为T。已知该中子星的半径为R，引力常量为G。则根据上述条件可以求出（ ）
A．该中子星的质量
B．该中子星的第一宇宙速度
C．该中子星表面的重力加速度
D．该中子星赤道上的物体随中子星自转的向心加速度
【答案】D
【知识点】万有引力定律的应用；第一、第二和第三宇宙速度
【解析】【解答】A．如果知道绕中子星做圆周运动的卫星的周期与轨道半径，可以求出中子星的质量，而根据题意仅知道中子星的自转周期T、中子星的半径R与万有引力常量G，无法求出中子星质量，A不符合题意；
B．根据万有引力提供向心力，则有 ，解得 ，因无法求出中子星的质量，则无法求出该中子星的第一宇宙速度，B不符合题意；
C．在中子星表面，根据万有引力等于重力，则有 ，解得 ，因无法求出中子星的质量，则无法求出该中子星表面的重力加速度，C不符合题意；
D．由题意，可得该中子星赤道上的物体随中子星自转的向心加速度为 ，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】万有引力提供向心力，根据向心加速度表达式知可以求出向心加速度。
9．（2023高三上·房山期末）如图甲所示，探测线圈与冲击电流计串联后可用来测定磁场的磁感应强度。若将线圈放在被测磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，磁场方向垂直纸面向里，磁场的磁感应强度B随时间变化的规律如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．时刻感应电动势为零
B．时间内a点电势高于b点电势
C．时间内冲击电流计中电流大小保持不变
D．时间内线圈中感应电流的方向始终为逆时针方向
【答案】A
【知识点】楞次定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】A． 时刻B-t图像的斜率为零，此时磁通量的变化率为零，则感应电动势为零，A符合题意；
B． 时间内穿过线圈的磁通量向里减小，根据楞次定律可知，感应电流为顺时针方向，即a点电势低于b点电势，B不符合题意；
C． 时间内B-t图像的斜率先减小后变大，则感应电动势先减小后变大，即冲击电流计中电流大小先减小后变大，C不符合题意；
D． 时间内穿过线圈的磁通量先向里增大后向里减小，根据楞次定律可知，在t1时刻线圈中感应电流的方向发生改变，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】B-t图像的斜率为零，此时磁通量的变化率为零，则感应电动势为零。根据感应电流的方向判断电势的高低。
10．（2023高三上·房山期末）在一次科学晚会上，一位老师表演了一个“魔术”，如图所示，一个没有底的空塑料瓶上固定着一根铁锯条和一块易拉罐（金属）片，把它们分别跟静电起电机的两极相连。在塑料瓶里放一盘点燃的蚊香，很快就看见透明塑料瓶里充满烟雾。当摇动起电机时，烟尘快速吸附在金属片上，塑料瓶变得清澈透明。则关于该“魔术”下列说法正确的是（ ）
A．金属片与锯条间的电场为匀强电场
B．烟尘被吸附的过程中电势能增加
C．该“魔术”在湿度大的环境下更容易成功
D．若将金属片的面积增大，该“魔术”的现象会更明显
【答案】D
【知识点】静电的防止与利用；电势能
【解析】【解答】A．尖端附近的电场线密集，所以在锯条附近的电场强度大于金属片附近的电场；且根据俯视图可以看出料瓶内存在的是辐条形的电场，不是匀强电场，A不符合题意；
C．空气干燥时，起电机产生的电压更高，魔术更容易成功，C不符合题意；
D．锯条和金属片之间存在强电场，它使空气电离而产生阴离子和阳离子，负离子在电场力的作用下，向正极移动时，碰到烟尘微粒使它带负电，带电烟尘在电场力的作用下，向正极移动，烟尘最终被吸附到金属片上，若将金属片的面积增大，该“魔术”的现象会更明显，D符合题意；
B．烟尘被吸附的过程中电场力做正功，电势能减小，B不符合题意。
故答案为：D。
【分析】锯条类似一个尖端，场强大。烟尘被吸附的过程中电场力做正功，电势能减小。
11．（2023高三上·房山期末）如图所示，将质量相同的三个物体从水平地面上的A点以同一速率沿不同方向抛出，运动轨迹分别为图中的1、2、3所示。若忽略空气阻力，三个物体从抛出到落地过程中，下列说法正确的是（ ）
A．轨迹为1的物体在空中飞行时间最短
B．轨迹为2的物体所受重力的冲量最大
C．轨迹为3的物体运动到最高点的速度为零
D．三个物体在任意单位时间内的速度变化量一定相同
【答案】D
【知识点】斜抛运动；冲量
【解析】【解答】AB．根据斜上抛运动的对称性，可知物体从最高点运动为平抛运动，由 ，斜抛的总时间为 ，联立可得 ，因 ，则可得轨迹为1的物体在空中飞行时间最长，由重力的冲量为 ，则轨迹为1的物体所受重力的冲量最大，AB不符合题意；
C．物体做斜上抛运动，在最高点时竖直方向速度为零，当水平方向速度不为零，故三个物体运动到最高点的速度均不为零，C不符合题意；
D．三个物体均做斜上抛运动，由 ，可知，三个物体在任意单位时间内的速度变化量一定相同，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】物体从最高点运动为平抛运动。运动时间由下落高度决定，时间越长，重力冲量越大。任意单位时间内的速度变化量相同。
12．（2023高三上·房山期末）利用电流表和电压表测一节干电池的电动势和内电阻的实验中，电路图如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A．闭合开关前，滑动变阻器的滑片应放在a端
B．该实验系统误差的产生原因是电流表分压
C．闭合开关后，电压表有示数，电流表示数为零的原因可能是滑动变阻器发生断路
D．应选用一节新的干电池作为被测电源，电池的电动势比较大易测量
【答案】C
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】A．闭合开关前，为了保护电路，滑动变阻器需滑到最大阻值处，故滑到左端，即b端，A不符合题意；
B．电路中电流表外接，由于电压表不是理想电压表，故电压表存在分流作用，使电流表示数偏小，B不符合题意；
C．闭合开关后，电压表有示数，电流表示数为零，则没有电流流过电流表，故出现断路现象，可能是滑动变阻器发生断路或电流表发生断路，C符合题意；
D．新的干电池电阻很小，路端电压变化不明显，误差较大，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】为了保护电路，滑动变阻器需滑到最大阻值处，此时电路电流最小，故滑到左端。出现断路现象，电流表示数为零，电压表示数等于电源电压。
13．（2023高三上·房山期末）为了节能和环保，一些公共场所用光敏电阻制作光控开关来控制照明系统。光敏电阻的阻值随着光的强弱而变化。物理学中用照度描述光的强弱，光越强照度越大，照度的单位为lx。某光敏电阻在不同照度下的阻值如下表。控制电路原理如图所示，电路中的电阻和，其中一个是定值电阻，另一个是光敏电阻，已知直流电源电动势E为3V，内阻不计，当控制开关两端电压时，控制开关自动启动照明系统。则下列说法正确的是（ ）
照度/lx 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
电阻/kΩ 75 40 28 23 20 18
A．为定值电阻，为光敏电阻
B．通过表中数据分析可得，照度与光敏电阻阻值成反比
C．照度越大，该电路控制开关两端的电压越大
D．若将20kΩ的定值电阻接入电路，则当照度降至0.4lx时启动照明系统
【答案】D
【知识点】电阻
【解析】【解答】A．根据题上的控制电路原理，照度越小， 的电阻需要越大， 两端的电压才越大，达到2V时，和 并联的控制开关启动照明系统。结合光敏电阻在不同照度下的阻值表可得， 为光敏电阻，所以 为定值电阻，A不符合题意；
B．通过表中数据分析可得，照度与光敏电阻阻值的乘积不为定值，所以照度与光敏电阻阻值不成反比，B不符合题意；
C．根据题上的控制电路原理，照度越小，控制开关两端的电压越大，达到2V时，启动照明系统，C不符合题意；
D．将20kΩ的定值电阻 接入电路时，当照度降至0.4lx，此时光敏电阻 的阻值为40kΩ，电源电动势为3V，根据串联电路分压关系式可得，光敏电阻 两端的电压 ，因此和 并联的控制开关两端的电压也为2V，达到启动电压，启动照明系统，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】 并联的控制开关启动照明系统。控制开关和R1并联，其电压与R1的变化趋势一样，随光照强度变化，从而起到自动控制作用。
14．（2023高三上·房山期末）超级电容器是电容C达到上千法拉甚至上万法拉的大容量的电容器，具有功率大、充电速度快、循环寿命长等特点。现采用如图所示的电路对某个超级电容器充电，充电器具有控制输出电压和输出电流的功能。充电过程为两个阶段；第一阶段是恒流充电（即充电器输出的电流不变），当充电器检测到超级电容器电压达到某一定值后，进入第二阶段进行恒压充电（即充电器输出的电压不变），直到完成充电。若电阻R的阻值恒定，关于充电过程，下列说法正确的是（ ）
A．恒流充电时，充电器的输出功率逐渐减小
B．恒流充电时，超级电容器两端电压随时间均匀增大
C．恒压充电时，电阻R两端的电压保持不变
D．恒压充电时，充电器的输出功率逐渐增大
【答案】B
【知识点】电容器及其应用
【解析】【解答】AB．恒流充电时，根据P=UI和电容定义 分析可知，充电器的输出功率逐渐增大，电容不变超级电容器两端电压随时间均匀增加，A不符合题意，B符合题意；
CD．恒压充电时，随充电过程，电容器上电荷增多电压增大，使电容器极板和充电器间电势差变小，故充电越来越慢即充电电流越来越小，根据P=UI和UR=IR分析可知，电阻R两端的电压逐渐减小，充电器的输出功率逐渐减小，CD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据功率表达式和电容定义式，得到功率电压与电流的关系。恒压充电时，电容器极板和充电器间电势差变小，故充电越来越慢即充电电流越来越小。
二、实验题
15．（2023高三上·房山期末）某实验小组要测量某金属丝的电阻率。
（1）用欧姆表测量金属丝电阻的阻值，选用欧姆表“×1”挡进行粗测，正确操作后，表盘指针如图所示，可知该电阻的测量值约为 Ω。
（2）若利用电路测量该电阻阻值，可选用的实验器材有：
电流表A（0－0.6A，内阻约为0.5Ω）；电压表V（0－3V，内阻约为5kΩ）；待测电阻；滑动变阻器（0－20Ω）；滑动变阻器（0－2kΩ）；干电池2节；开关一个；导线若干。在所给电路中，应选用 （选填“图甲”或“图乙”）作为测量电路；为了便于调节，滑动变阻器应选用 （选填“”或“”）。
（3）该实验过程中，闭合开关后要求立即读数，避免金属丝温度升高，这样做的原因是 。
【答案】（1）8
（2）图甲；
（3）金属丝温度升高，金属丝的电阻率会增大
【知识点】导体电阻率的测量
【解析】【解答】（1）该电阻的测量值约为
（2）因电流表内阻约为0.5Ω，图乙接法电压表测得电压误差较大。电压表内阻约为5kΩ，图甲接法电流表测得电流误差较小，故答案为：图甲。由于滑动变阻器要选择限流电路，所以滑动变阻器选择与待测电阻阻值相当的且容易调节的变阻器，所以选择 。
（3）该实验过程中，闭合开关后要求立即读数，避免金属丝温度升高，这样做的原因是金属丝温度升高，金属丝的电阻率会增大。
【分析】（1）电阻阻值等于表盘示数乘以档位。
（2）电流表外接使用于电阻较小的电阻测量，测量结果偏大一点点，滑动变阻器选择阻值较小的变阻器，便于调节。
（3）温度升高，金属电阻率会变大些，电阻增大。
16．（2023高三上·房山期末）用如图所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出，落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。
（1）实验时下列条件必须满足的有______。
A．斜槽轨道光滑
B．斜槽轨道末端水平
C．挡板高度等间距变化
（2）实验时每次必须将钢球从斜槽轨道同一位置无初速度释放，目的是 。
（3）居家学习期间，某同学在水平桌面上用硬练习本做成一个斜面，使钢球从斜面某一位置滚下，如图所示，钢球沿水平桌面飞出。已知当地重力加速度为g，该同学计划只用一把刻度尺测量钢球离开水平桌面时速度的大小，请写出测量原理及步骤 。
【答案】（1）B
（2）每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球，以保证小球做平抛运动的初速度相等。
（3）钢球沿桌面飞出后做平抛运动，测得钢球落在水平地面上的位置距离桌边缘水平距离x，桌面距水平地面高度为h，小钢球平抛过程中水平位移x=v0t，竖直位移 ，联立得小球从桌面飞出时的速度大小
【知识点】研究平抛物体的运动
【解析】【解答】（1）A．斜槽轨道没有必要光滑，因为小球每次滚动时的摩擦力都相同，A不符合题意；
B．为了让小球做平抛运动，斜槽轨道末段必须水平，B符合题意；
C．挡板高度可以等间距变化，也可以不等间距变化，C不符合题意；
故答案为：B。
（2）每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球，以保证小球做平抛运动的初速度相等。
（3）钢球沿桌面飞出后做平抛运动，测得钢球落在水平地面上的位置距离桌边缘水平距离x，桌面距水平地面高度为h，小钢球平抛过程中水平位移x=v0t，竖直位移 ，联立得小球从桌面飞出时的速度大小
【分析】（1）小球做平抛运动，要有水平初速度，斜槽轨道末段必须水平。
（2）每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球，以保证小球做平抛运动的初速度相等，这样小球每次运动具有相同的轨迹。
（3）平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动以及竖直方向的自由落体运动。
三、解答题
17．（2023高三上·房山期末）如图所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度L=0.4m，一端连接R=4Ω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B=1T。导体棒MN放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好。导轨和导体棒的电阻均可忽略不计，在平行于导轨的拉力F作用下，导体棒沿导轨向右匀速运动，速度v=5m/s。求：
（1）感应电动势E的大小；
（2）拉力F大小；
（3）若将MN换为电阻r=1Ω的导体棒，其他条件不变，求导体棒两端的电压U。
【答案】（1）解：感应电动势E的大小为
（2）解：感应电流大小为
根据平衡条件得
（3）解：感应电流大小为
导体棒两端的电压U
【知识点】安培力；导体切割磁感线时的感应电动势
【解析】【分析】（1）由动生电动势表达式求出切割磁感线产生的感应电动势。
（2）拉力大小等于安培力大小。
（3）根据闭合电路欧姆定律求解导体棒两端的电流以及电压大小。
18．（2023高三上·房山期末）某款儿童滑梯如图所示，其滑面可视为与水平地面夹角为的平直斜面，且与水平面平滑连接，滑面顶端A距离地面高度为h。一质量为m的儿童从A点由静止开始下滑，滑到C点停下。已知儿童与滑面、水平面间的动摩擦因数均为，C点到O点的距离为x，儿童可视为质点，已知重力加速度为g。
（1）求儿童从A到B滑下所受摩擦力f的大小；
（2）求儿童从A到C运动过程中，重力对其做的功W；
（3）论证OC间距离x与滑面倾角的大小无关。
【答案】（1）解：对儿童进行受力分析有 ，
解得
（2）解：儿童从A到C运动过程中，重力对其做的功
（3）解：在水平面上，对儿童进行受力分析有 ，
解得
全过程，根据动能定理有
解得
即OC间距离x与滑面倾角 的大小无关。
【知识点】动能定理的综合应用；重力势能的变化与重力做功的关系
【解析】【分析】（1）摩擦力为滑动摩擦力，大小等于压力大小乘以动摩擦因数。
（2）重力做功等于重力大小乘以初末位置高度差。
（3）求出摩擦力表达式，根据动能定理求解 OC间距离x与滑面倾角的大小无关 。
19．（2023高三上·房山期末）类比法是研究物理问题的常用方法。
（1）如图所示为一个电荷量为＋Q的点电荷形成的电场，静电力常量为k，有一电荷量为q的试探电荷放入场中，与场源电荷相距为r。根据电场强度的定义式，求q处的电场强度E的大小。
（2）场是物理学中重要的概念，除了电场和磁场外，还有引力场，物体之间的万有引力就是通过引力场发生作用的。忽略地球自转影响，地球表面附近的引力场也叫重力场。已知地球质量为M，半径为R，引力常量为G。请类比电场强度的定义方法，定义距离地球球心为r（r>R）处的引力场强度，并说明两种场的共同点。
（3）微观世界的运动和宏观运动往往遵循相同的规律，根据玻尔的氢原子模型，电子的运动可以看成是经典力学描述下的轨道运动。原子中的电子在库仑引力作用下，绕静止的原子核做匀速圆周运动。这与天体间运动规律相同，天体运动轨道能量为动能和势能之和。已知氢原子核中质子带量为e，核外电子质量为m，带电量为－e，电子绕核轨道半径为r，静电力常量为k。若规定离核无限远处的电势能为零，轨道半径为r处的电势能为，求电子绕原子核运动的轨道能量，分析并说明电子向距离原子核远的高轨道跃迁时其能量变化情况。
【答案】（1）解：q处的电场强度E的大小
（2）解：类比电场强度的定义方法，定义距离地球球心为r（r>R）处的引力场强度
两种场的共同点：①都是一种看不见的特殊物质，②场强都是既有大小又有方向的矢量，③两种场力做功都与路径无关，可以引入“势”的概念，④力做功的过程，都伴随着一种势能的变化，⑤都可以借助电场线（引力场线）、等势面（等高线）来形象描述场。
（3）解：根据
则动能
电子绕原子核运动的轨道能量
电子向距离原子核远的高轨道跃迁时r增大，动能减小，电势能增加，电子绕原子核运动的轨道能量E增加。
【知识点】电场强度；电势能
【解析】【分析】（1）根据电场强度定义式以及库仑定律求解q处的电场强度E的大小。
（2）类比电场强度的定义方法，求出距离地球球心为r（r>R）处的引力场强度 。
（3）能量包括动能和势能，两者总能量为粒子最终的能量。由总能量表达式判断电子向距离原子核远的高轨道跃迁时其能量变化情况。
20．（2023高三上·房山期末）研究原子核内部的情况时，常用到各种各样的粒子加速器。图甲为粒子直线加速装置的示意图，它由多个横截面积相同的金属圆筒依次排列组成，其轴线在同一直线上，序号为奇数的圆筒与序号为偶数的圆筒分别和交变电源的两极相连，交变电源两极间的电势差的变化规律如图乙所示。在t＝0时，奇数圆筒相对偶数圆筒的电势差为正值。此时和偶数圆筒相连的金属圆板（序号为0）的中央有一电子，在圆板和圆筒1之间的电场中由静止开始加速，沿中心轴线进入圆筒1。为使电子在圆筒之间的间隙都能被加速，圆筒长度的设计必须遵照一定的规律。若电子的质量为m，电荷量为－e，交变电源的电压为U，周期为T，两圆筒间隙的电场可视为匀强电场，圆筒内场强均为0。不计电子的重力和相对论效应。
（1）求电子进入圆筒1时的速度，并分析电子从圆板出发到离开圆筒2这个过程的运动；
（2）若忽略电子通过圆筒间隙的时间，通过计算说明金属圆筒的长度设计遵循的规律；
（3）若保持每个金属圆筒的长度不变，改变交变电源电压的变化规律，仍可保证电子每次经过圆筒间隙都能被加速。请在图丙中定性画出交变电源两极间电势差的变化规律。
【答案】（1）解：电子由金属圆板经电场加速进入圆筒1，根据动能定理
解得
电子从圆板开始先做匀加速直线运动，进入圆筒1，筒内场强为0，电子不受外力做匀速直线运动，在圆筒1、2之间间隙再做匀加速直线运动，进入圆筒2再做匀速直线运动。
（2）解：电子进入第n个圆筒时，经过n次加速，根据动能定理
解得
由于不计电子通过圆筒间隙的时间，则电子在圆筒内做匀速直线运动的时间恰好是半个周期，则有
解得金属圆筒的长度设计遵循的规律
（3）解：若保持每个金属圆筒的长度不变，则有
解得
既
则
则交变电源两极间电势差的变化规律如图
【知识点】带电粒子在电场中的加速
【解析】【分析】（1）粒子在电场中加速，由动能定理求解粒子离开圆筒的速度。
（2）粒子在缝隙被加速，在圆筒内做匀速运动，求出加速后获得的速度，然后乘以时间即可。
（3）求出tn的表达式以及t1的表达式，U已知，根据两个表达式作图。
二一教育在线组卷平台（zujuan.21cnjy.com）自动生成 1 / 1登录二一教育在线组卷平台 助您教考全无忧
北京市房山区2022-2023学年高三上学期物理期末试卷
一、单选题
1．（2023高三上·房山期末）2020年12月4日，新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装置（HL－2M）在成都建成并首次实现利用核聚变放电。下列是核聚变反应的是（ ）
A．
B．
C．
D．
2．（2023高三上·房山期末）如图所示为一束红光经过狭缝装置得到的图样，下列说法正确的是（ ）
A．图为干涉图样
B．图为衍射图样
C．只减小狭缝宽度，中央亮纹宽度会变窄
D．当狭缝宽度调到很窄时，中央亮条纹亮度升高
3．（2023高三上·房山期末）下列说法正确的是（ ）
A．外界对气体做功，气体内能可能减少
B．悬浮在液体中的固体颗粒越大，布朗运动越明显
C．一定质量的理想气体，压强变小时，分子间的平均距离一定变大
D．分子间存在着分子力，当分子间距离增大时，分子力一定做负功
4．（2023高三上·房山期末）一列沿x轴正方向传播的简谐横波，传播速度v=10m/s，t=0时位于坐标原点的质点从平衡位置沿y轴正方向运动，则在t=1.0s时的波形，可能是（ ）
A． B．
C． D．
5．（2023高三上·房山期末）如图甲所示，为一小型交流发电机示意图。为了便于观察，图甲中只画出其中的一匝线圈。线圈匀速转动时与外电路R＝10Ω的电阻构成闭合回路。从图甲所示位置开始计时，通过电阻R的交变电流如图乙所示，则下列判断正确的是（ ）
A．电阻R消耗的热功率为4kW
B．t＝0.01s时，线圈平面与磁场方向平行
C．图甲所示时刻，穿过线圈的磁通量变化最快
D．该发电机产生的交变电流的频率为100Hz
6．（2023高三上·房山期末）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。下列在地面上运动的物体也处于完全失重状态的是（ ）
A．沿水平方向加速的汽车
B．沿竖直方向加速上升的电梯中的货物
C．沿斜向右上方抛出的实心球
D．沿竖直方向减速下降的电梯中的货物
7．（2023高三上·房山期末）比荷（）相等的带电粒子M和N，以不同的速率经过小孔S垂直进入匀强磁场，磁感应强度为B，运行的半圆轨迹如图中虚线所示，下列说法正确的是（ ）
A．N带负电，M带正电
B．N的速率大于M的速率
C．N的运行时间等于M的运行时间
D．N受到的洛伦兹力一定等于M受到的洛伦兹力
8．（2023高三上·房山期末）“中国天眼”（FAST）设施已发现脉冲星数量超过240颗。脉冲星是快速自转的中子星，每自转一周，就向外发射一次电磁脉冲信号，因此而得名。若观测到某中子星发射电磁脉冲信号的周期为T。已知该中子星的半径为R，引力常量为G。则根据上述条件可以求出（ ）
A．该中子星的质量
B．该中子星的第一宇宙速度
C．该中子星表面的重力加速度
D．该中子星赤道上的物体随中子星自转的向心加速度
9．（2023高三上·房山期末）如图甲所示，探测线圈与冲击电流计串联后可用来测定磁场的磁感应强度。若将线圈放在被测磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，磁场方向垂直纸面向里，磁场的磁感应强度B随时间变化的规律如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．时刻感应电动势为零
B．时间内a点电势高于b点电势
C．时间内冲击电流计中电流大小保持不变
D．时间内线圈中感应电流的方向始终为逆时针方向
10．（2023高三上·房山期末）在一次科学晚会上，一位老师表演了一个“魔术”，如图所示，一个没有底的空塑料瓶上固定着一根铁锯条和一块易拉罐（金属）片，把它们分别跟静电起电机的两极相连。在塑料瓶里放一盘点燃的蚊香，很快就看见透明塑料瓶里充满烟雾。当摇动起电机时，烟尘快速吸附在金属片上，塑料瓶变得清澈透明。则关于该“魔术”下列说法正确的是（ ）
A．金属片与锯条间的电场为匀强电场
B．烟尘被吸附的过程中电势能增加
C．该“魔术”在湿度大的环境下更容易成功
D．若将金属片的面积增大，该“魔术”的现象会更明显
11．（2023高三上·房山期末）如图所示，将质量相同的三个物体从水平地面上的A点以同一速率沿不同方向抛出，运动轨迹分别为图中的1、2、3所示。若忽略空气阻力，三个物体从抛出到落地过程中，下列说法正确的是（ ）
A．轨迹为1的物体在空中飞行时间最短
B．轨迹为2的物体所受重力的冲量最大
C．轨迹为3的物体运动到最高点的速度为零
D．三个物体在任意单位时间内的速度变化量一定相同
12．（2023高三上·房山期末）利用电流表和电压表测一节干电池的电动势和内电阻的实验中，电路图如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A．闭合开关前，滑动变阻器的滑片应放在a端
B．该实验系统误差的产生原因是电流表分压
C．闭合开关后，电压表有示数，电流表示数为零的原因可能是滑动变阻器发生断路
D．应选用一节新的干电池作为被测电源，电池的电动势比较大易测量
13．（2023高三上·房山期末）为了节能和环保，一些公共场所用光敏电阻制作光控开关来控制照明系统。光敏电阻的阻值随着光的强弱而变化。物理学中用照度描述光的强弱，光越强照度越大，照度的单位为lx。某光敏电阻在不同照度下的阻值如下表。控制电路原理如图所示，电路中的电阻和，其中一个是定值电阻，另一个是光敏电阻，已知直流电源电动势E为3V，内阻不计，当控制开关两端电压时，控制开关自动启动照明系统。则下列说法正确的是（ ）
照度/lx 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
电阻/kΩ 75 40 28 23 20 18
A．为定值电阻，为光敏电阻
B．通过表中数据分析可得，照度与光敏电阻阻值成反比
C．照度越大，该电路控制开关两端的电压越大
D．若将20kΩ的定值电阻接入电路，则当照度降至0.4lx时启动照明系统
14．（2023高三上·房山期末）超级电容器是电容C达到上千法拉甚至上万法拉的大容量的电容器，具有功率大、充电速度快、循环寿命长等特点。现采用如图所示的电路对某个超级电容器充电，充电器具有控制输出电压和输出电流的功能。充电过程为两个阶段；第一阶段是恒流充电（即充电器输出的电流不变），当充电器检测到超级电容器电压达到某一定值后，进入第二阶段进行恒压充电（即充电器输出的电压不变），直到完成充电。若电阻R的阻值恒定，关于充电过程，下列说法正确的是（ ）
A．恒流充电时，充电器的输出功率逐渐减小
B．恒流充电时，超级电容器两端电压随时间均匀增大
C．恒压充电时，电阻R两端的电压保持不变
D．恒压充电时，充电器的输出功率逐渐增大
二、实验题
15．（2023高三上·房山期末）某实验小组要测量某金属丝的电阻率。
（1）用欧姆表测量金属丝电阻的阻值，选用欧姆表“×1”挡进行粗测，正确操作后，表盘指针如图所示，可知该电阻的测量值约为 Ω。
（2）若利用电路测量该电阻阻值，可选用的实验器材有：
电流表A（0－0.6A，内阻约为0.5Ω）；电压表V（0－3V，内阻约为5kΩ）；待测电阻；滑动变阻器（0－20Ω）；滑动变阻器（0－2kΩ）；干电池2节；开关一个；导线若干。在所给电路中，应选用 （选填“图甲”或“图乙”）作为测量电路；为了便于调节，滑动变阻器应选用 （选填“”或“”）。
（3）该实验过程中，闭合开关后要求立即读数，避免金属丝温度升高，这样做的原因是 。
16．（2023高三上·房山期末）用如图所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出，落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。
（1）实验时下列条件必须满足的有______。
A．斜槽轨道光滑
B．斜槽轨道末端水平
C．挡板高度等间距变化
（2）实验时每次必须将钢球从斜槽轨道同一位置无初速度释放，目的是 。
（3）居家学习期间，某同学在水平桌面上用硬练习本做成一个斜面，使钢球从斜面某一位置滚下，如图所示，钢球沿水平桌面飞出。已知当地重力加速度为g，该同学计划只用一把刻度尺测量钢球离开水平桌面时速度的大小，请写出测量原理及步骤 。
三、解答题
17．（2023高三上·房山期末）如图所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度L=0.4m，一端连接R=4Ω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B=1T。导体棒MN放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好。导轨和导体棒的电阻均可忽略不计，在平行于导轨的拉力F作用下，导体棒沿导轨向右匀速运动，速度v=5m/s。求：
（1）感应电动势E的大小；
（2）拉力F大小；
（3）若将MN换为电阻r=1Ω的导体棒，其他条件不变，求导体棒两端的电压U。
18．（2023高三上·房山期末）某款儿童滑梯如图所示，其滑面可视为与水平地面夹角为的平直斜面，且与水平面平滑连接，滑面顶端A距离地面高度为h。一质量为m的儿童从A点由静止开始下滑，滑到C点停下。已知儿童与滑面、水平面间的动摩擦因数均为，C点到O点的距离为x，儿童可视为质点，已知重力加速度为g。
（1）求儿童从A到B滑下所受摩擦力f的大小；
（2）求儿童从A到C运动过程中，重力对其做的功W；
（3）论证OC间距离x与滑面倾角的大小无关。
19．（2023高三上·房山期末）类比法是研究物理问题的常用方法。
（1）如图所示为一个电荷量为＋Q的点电荷形成的电场，静电力常量为k，有一电荷量为q的试探电荷放入场中，与场源电荷相距为r。根据电场强度的定义式，求q处的电场强度E的大小。
（2）场是物理学中重要的概念，除了电场和磁场外，还有引力场，物体之间的万有引力就是通过引力场发生作用的。忽略地球自转影响，地球表面附近的引力场也叫重力场。已知地球质量为M，半径为R，引力常量为G。请类比电场强度的定义方法，定义距离地球球心为r（r>R）处的引力场强度，并说明两种场的共同点。
（3）微观世界的运动和宏观运动往往遵循相同的规律，根据玻尔的氢原子模型，电子的运动可以看成是经典力学描述下的轨道运动。原子中的电子在库仑引力作用下，绕静止的原子核做匀速圆周运动。这与天体间运动规律相同，天体运动轨道能量为动能和势能之和。已知氢原子核中质子带量为e，核外电子质量为m，带电量为－e，电子绕核轨道半径为r，静电力常量为k。若规定离核无限远处的电势能为零，轨道半径为r处的电势能为，求电子绕原子核运动的轨道能量，分析并说明电子向距离原子核远的高轨道跃迁时其能量变化情况。
20．（2023高三上·房山期末）研究原子核内部的情况时，常用到各种各样的粒子加速器。图甲为粒子直线加速装置的示意图，它由多个横截面积相同的金属圆筒依次排列组成，其轴线在同一直线上，序号为奇数的圆筒与序号为偶数的圆筒分别和交变电源的两极相连，交变电源两极间的电势差的变化规律如图乙所示。在t＝0时，奇数圆筒相对偶数圆筒的电势差为正值。此时和偶数圆筒相连的金属圆板（序号为0）的中央有一电子，在圆板和圆筒1之间的电场中由静止开始加速，沿中心轴线进入圆筒1。为使电子在圆筒之间的间隙都能被加速，圆筒长度的设计必须遵照一定的规律。若电子的质量为m，电荷量为－e，交变电源的电压为U，周期为T，两圆筒间隙的电场可视为匀强电场，圆筒内场强均为0。不计电子的重力和相对论效应。
（1）求电子进入圆筒1时的速度，并分析电子从圆板出发到离开圆筒2这个过程的运动；
（2）若忽略电子通过圆筒间隙的时间，通过计算说明金属圆筒的长度设计遵循的规律；
（3）若保持每个金属圆筒的长度不变，改变交变电源电压的变化规律，仍可保证电子每次经过圆筒间隙都能被加速。请在图丙中定性画出交变电源两极间电势差的变化规律。
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】核聚变
【解析】【解答】A． 属于核聚变。A符合题意；
B． 属于 衰变。B不符合题意；
C． 属于重核的裂变。C不符合题意；
D． 属于原子核的人工转变。D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】核聚变是小的原子核变成大的原子核，核裂变是大的原子核变成小的原子核。
2．【答案】B
【知识点】光的衍射
【解析】【解答】AB．该图样中间亮条纹较宽，两侧亮条纹较窄，是衍射图样，A不符合题意，B符合题意；
C．只减小狭缝宽度，衍射现象更明显，中央亮纹宽度会变宽，C不符合题意；
D．当狭缝宽度调到很窄时，能穿过的光线很少，能量很少，故中央亮条纹亮度降低，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】图样中间亮条纹较宽，两侧亮条纹较窄，是衍射图样，干涉条纹的宽度是一样的。
3．【答案】A
【知识点】分子间的作用力；理想气体与理想气体的状态方程；热力学第一定律及其应用
【解析】【解答】A．据热力学第一定律可知，外界对气体做功的同时，若气体放出较多热量，气体内能可能减少，A符合题意；
B．悬浮在液体中的固体颗粒越小，受到液体分子撞击的不平衡性越明显，布朗运动越明显，B不符合题意；
C．一定质量的理想气体，压强变小时体积不一定变大，故分子间的平均距离不一定变大，C不符合题意；
D．当分子间距大于 时，分子力表现为引力，当分子间距离增大时，分子力一定做负功，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】外界对气体做功的同时，但同时气体放出较多热量，气体内能可能减少。悬浮在液体中的固体颗粒越小，布朗运动越明显。
4．【答案】B
【知识点】横波的图象
【解析】【解答】CD．根据图像可知波长 ，则周期为 ，由于 ，由于t=0时位于坐标原点的质点从平衡位置沿y轴正方向运动，可知，1.0s时该质点再次处于平衡位置，且沿y轴负方向运动，CD不符合题意；
AB．结合上述，1.0s时该坐标原点处的质点处于平衡位置，且沿y轴负方向运动，由于波沿x轴正方向传播，根据同侧法，可知1.0s时的波形，A不符合题意，B符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据波长波速频率关系可以求出周期大小。根据一些特殊点的位置可以推断波形。
5．【答案】A
【知识点】交变电流的图像与函数表达式
【解析】【解答】A．交流电流的有效值为I=20A，则电阻R消耗的热功率为P=I2R=4kW，A符合题意；
B．t＝0.01s时，线圈中感应电流为零，则线圈平面与磁场方向垂直，B不符合题意；
C．图甲所示时刻，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，变化最慢，C不符合题意；
D．该发电机产生的交变电流的周期为T=0.02s，则频率为50Hz，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】交流电流的有效值为I=20A，根据功率求解式求出热功率。线圈中感应电流为零，则线圈平面与磁场方向垂直，磁通量最大，但是磁通量变化率最小。
6．【答案】C
【知识点】超重与失重
【解析】【解答】当物体只受重力作用，即物体的加速度大小为g，方向竖直向下时，物体处于完全失重状态。
A．沿水平方向加速的汽车，其加速度在水平方向，并未处于完全失重状态，A不符合题意；
B．沿竖直方向加速上升的电梯中的货物，具有向上的加速度，处于超重状态，B不符合题意；
C．沿斜向右上方抛出的实心球，只受重力作用，处于完全失重状态，C符合题意；
D．沿竖直方向减速下降的电梯中的货物，具有向上的加速度，处于超重状态，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】完全失重是指物体所受支持力拉力等为零。完全失重时物体具有竖直向下的重力加速度。
7．【答案】C
【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【解答】A．根据左手定则，N粒子带正电，M粒子带负电，A不符合题意；
B．带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力有，可推知 ，由于两粒子的比荷相等，可知，粒子做圆周运动的半径与粒子速度成正比，根据图片可知，M粒子做圆周运动的半径比N粒子做圆周运动的半径大，故M粒子的速率比N粒子的速率大，B不符合题意；
C．根据匀速圆周运动速度与周期的关系 ，可推知 ，由于两粒子的比荷相等，故两粒子做圆周运动的周期相同，图片可知，两粒子在磁场中做圆周运动的圆心角相同，故两粒子在磁场中运动的时间相等，C符合题意；
D．粒子在磁场中受洛伦兹力的大小为 ，在同一磁场，B相同，根据以上的分析可知M粒子的速率比N粒子的速率大，但是，题设只已知比荷相等，并不知道两粒子电荷量的大小关系，故不能确定两粒子所受洛伦兹力的大小关系，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据左手定则，结合粒子的运动轨迹可得，N粒子带正电，M粒子带负电。带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力。
8．【答案】D
【知识点】万有引力定律的应用；第一、第二和第三宇宙速度
【解析】【解答】A．如果知道绕中子星做圆周运动的卫星的周期与轨道半径，可以求出中子星的质量，而根据题意仅知道中子星的自转周期T、中子星的半径R与万有引力常量G，无法求出中子星质量，A不符合题意；
B．根据万有引力提供向心力，则有 ，解得 ，因无法求出中子星的质量，则无法求出该中子星的第一宇宙速度，B不符合题意；
C．在中子星表面，根据万有引力等于重力，则有 ，解得 ，因无法求出中子星的质量，则无法求出该中子星表面的重力加速度，C不符合题意；
D．由题意，可得该中子星赤道上的物体随中子星自转的向心加速度为 ，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】万有引力提供向心力，根据向心加速度表达式知可以求出向心加速度。
9．【答案】A
【知识点】楞次定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】A． 时刻B-t图像的斜率为零，此时磁通量的变化率为零，则感应电动势为零，A符合题意；
B． 时间内穿过线圈的磁通量向里减小，根据楞次定律可知，感应电流为顺时针方向，即a点电势低于b点电势，B不符合题意；
C． 时间内B-t图像的斜率先减小后变大，则感应电动势先减小后变大，即冲击电流计中电流大小先减小后变大，C不符合题意；
D． 时间内穿过线圈的磁通量先向里增大后向里减小，根据楞次定律可知，在t1时刻线圈中感应电流的方向发生改变，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】B-t图像的斜率为零，此时磁通量的变化率为零，则感应电动势为零。根据感应电流的方向判断电势的高低。
10．【答案】D
【知识点】静电的防止与利用；电势能
【解析】【解答】A．尖端附近的电场线密集，所以在锯条附近的电场强度大于金属片附近的电场；且根据俯视图可以看出料瓶内存在的是辐条形的电场，不是匀强电场，A不符合题意；
C．空气干燥时，起电机产生的电压更高，魔术更容易成功，C不符合题意；
D．锯条和金属片之间存在强电场，它使空气电离而产生阴离子和阳离子，负离子在电场力的作用下，向正极移动时，碰到烟尘微粒使它带负电，带电烟尘在电场力的作用下，向正极移动，烟尘最终被吸附到金属片上，若将金属片的面积增大，该“魔术”的现象会更明显，D符合题意；
B．烟尘被吸附的过程中电场力做正功，电势能减小，B不符合题意。
故答案为：D。
【分析】锯条类似一个尖端，场强大。烟尘被吸附的过程中电场力做正功，电势能减小。
11．【答案】D
【知识点】斜抛运动；冲量
【解析】【解答】AB．根据斜上抛运动的对称性，可知物体从最高点运动为平抛运动，由 ，斜抛的总时间为 ，联立可得 ，因 ，则可得轨迹为1的物体在空中飞行时间最长，由重力的冲量为 ，则轨迹为1的物体所受重力的冲量最大，AB不符合题意；
C．物体做斜上抛运动，在最高点时竖直方向速度为零，当水平方向速度不为零，故三个物体运动到最高点的速度均不为零，C不符合题意；
D．三个物体均做斜上抛运动，由 ，可知，三个物体在任意单位时间内的速度变化量一定相同，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】物体从最高点运动为平抛运动。运动时间由下落高度决定，时间越长，重力冲量越大。任意单位时间内的速度变化量相同。
12．【答案】C
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】A．闭合开关前，为了保护电路，滑动变阻器需滑到最大阻值处，故滑到左端，即b端，A不符合题意；
B．电路中电流表外接，由于电压表不是理想电压表，故电压表存在分流作用，使电流表示数偏小，B不符合题意；
C．闭合开关后，电压表有示数，电流表示数为零，则没有电流流过电流表，故出现断路现象，可能是滑动变阻器发生断路或电流表发生断路，C符合题意；
D．新的干电池电阻很小，路端电压变化不明显，误差较大，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】为了保护电路，滑动变阻器需滑到最大阻值处，此时电路电流最小，故滑到左端。出现断路现象，电流表示数为零，电压表示数等于电源电压。
13．【答案】D
【知识点】电阻
【解析】【解答】A．根据题上的控制电路原理，照度越小， 的电阻需要越大， 两端的电压才越大，达到2V时，和 并联的控制开关启动照明系统。结合光敏电阻在不同照度下的阻值表可得， 为光敏电阻，所以 为定值电阻，A不符合题意；
B．通过表中数据分析可得，照度与光敏电阻阻值的乘积不为定值，所以照度与光敏电阻阻值不成反比，B不符合题意；
C．根据题上的控制电路原理，照度越小，控制开关两端的电压越大，达到2V时，启动照明系统，C不符合题意；
D．将20kΩ的定值电阻 接入电路时，当照度降至0.4lx，此时光敏电阻 的阻值为40kΩ，电源电动势为3V，根据串联电路分压关系式可得，光敏电阻 两端的电压 ，因此和 并联的控制开关两端的电压也为2V，达到启动电压，启动照明系统，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】 并联的控制开关启动照明系统。控制开关和R1并联，其电压与R1的变化趋势一样，随光照强度变化，从而起到自动控制作用。
14．【答案】B
【知识点】电容器及其应用
【解析】【解答】AB．恒流充电时，根据P=UI和电容定义 分析可知，充电器的输出功率逐渐增大，电容不变超级电容器两端电压随时间均匀增加，A不符合题意，B符合题意；
CD．恒压充电时，随充电过程，电容器上电荷增多电压增大，使电容器极板和充电器间电势差变小，故充电越来越慢即充电电流越来越小，根据P=UI和UR=IR分析可知，电阻R两端的电压逐渐减小，充电器的输出功率逐渐减小，CD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据功率表达式和电容定义式，得到功率电压与电流的关系。恒压充电时，电容器极板和充电器间电势差变小，故充电越来越慢即充电电流越来越小。
15．【答案】（1）8
（2）图甲；
（3）金属丝温度升高，金属丝的电阻率会增大
【知识点】导体电阻率的测量
【解析】【解答】（1）该电阻的测量值约为
（2）因电流表内阻约为0.5Ω，图乙接法电压表测得电压误差较大。电压表内阻约为5kΩ，图甲接法电流表测得电流误差较小，故答案为：图甲。由于滑动变阻器要选择限流电路，所以滑动变阻器选择与待测电阻阻值相当的且容易调节的变阻器，所以选择 。
（3）该实验过程中，闭合开关后要求立即读数，避免金属丝温度升高，这样做的原因是金属丝温度升高，金属丝的电阻率会增大。
【分析】（1）电阻阻值等于表盘示数乘以档位。
（2）电流表外接使用于电阻较小的电阻测量，测量结果偏大一点点，滑动变阻器选择阻值较小的变阻器，便于调节。
（3）温度升高，金属电阻率会变大些，电阻增大。
16．【答案】（1）B
（2）每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球，以保证小球做平抛运动的初速度相等。
（3）钢球沿桌面飞出后做平抛运动，测得钢球落在水平地面上的位置距离桌边缘水平距离x，桌面距水平地面高度为h，小钢球平抛过程中水平位移x=v0t，竖直位移 ，联立得小球从桌面飞出时的速度大小
【知识点】研究平抛物体的运动
【解析】【解答】（1）A．斜槽轨道没有必要光滑，因为小球每次滚动时的摩擦力都相同，A不符合题意；
B．为了让小球做平抛运动，斜槽轨道末段必须水平，B符合题意；
C．挡板高度可以等间距变化，也可以不等间距变化，C不符合题意；
故答案为：B。
（2）每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球，以保证小球做平抛运动的初速度相等。
（3）钢球沿桌面飞出后做平抛运动，测得钢球落在水平地面上的位置距离桌边缘水平距离x，桌面距水平地面高度为h，小钢球平抛过程中水平位移x=v0t，竖直位移 ，联立得小球从桌面飞出时的速度大小
【分析】（1）小球做平抛运动，要有水平初速度，斜槽轨道末段必须水平。
（2）每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球，以保证小球做平抛运动的初速度相等，这样小球每次运动具有相同的轨迹。
（3）平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动以及竖直方向的自由落体运动。
17．【答案】（1）解：感应电动势E的大小为
（2）解：感应电流大小为
根据平衡条件得
（3）解：感应电流大小为
导体棒两端的电压U
【知识点】安培力；导体切割磁感线时的感应电动势
【解析】【分析】（1）由动生电动势表达式求出切割磁感线产生的感应电动势。
（2）拉力大小等于安培力大小。
（3）根据闭合电路欧姆定律求解导体棒两端的电流以及电压大小。
18．【答案】（1）解：对儿童进行受力分析有 ，
解得
（2）解：儿童从A到C运动过程中，重力对其做的功
（3）解：在水平面上，对儿童进行受力分析有 ，
解得
全过程，根据动能定理有
解得
即OC间距离x与滑面倾角 的大小无关。
【知识点】动能定理的综合应用；重力势能的变化与重力做功的关系
【解析】【分析】（1）摩擦力为滑动摩擦力，大小等于压力大小乘以动摩擦因数。
（2）重力做功等于重力大小乘以初末位置高度差。
（3）求出摩擦力表达式，根据动能定理求解 OC间距离x与滑面倾角的大小无关 。
19．【答案】（1）解：q处的电场强度E的大小
（2）解：类比电场强度的定义方法，定义距离地球球心为r（r>R）处的引力场强度
两种场的共同点：①都是一种看不见的特殊物质，②场强都是既有大小又有方向的矢量，③两种场力做功都与路径无关，可以引入“势”的概念，④力做功的过程，都伴随着一种势能的变化，⑤都可以借助电场线（引力场线）、等势面（等高线）来形象描述场。
（3）解：根据
则动能
电子绕原子核运动的轨道能量
电子向距离原子核远的高轨道跃迁时r增大，动能减小，电势能增加，电子绕原子核运动的轨道能量E增加。
【知识点】电场强度；电势能
【解析】【分析】（1）根据电场强度定义式以及库仑定律求解q处的电场强度E的大小。
（2）类比电场强度的定义方法，求出距离地球球心为r（r>R）处的引力场强度 。
（3）能量包括动能和势能，两者总能量为粒子最终的能量。由总能量表达式判断电子向距离原子核远的高轨道跃迁时其能量变化情况。
20．【答案】（1）解：电子由金属圆板经电场加速进入圆筒1，根据动能定理
解得
电子从圆板开始先做匀加速直线运动，进入圆筒1，筒内场强为0，电子不受外力做匀速直线运动，在圆筒1、2之间间隙再做匀加速直线运动，进入圆筒2再做匀速直线运动。
（2）解：电子进入第n个圆筒时，经过n次加速，根据动能定理
解得
由于不计电子通过圆筒间隙的时间，则电子在圆筒内做匀速直线运动的时间恰好是半个周期，则有
解得金属圆筒的长度设计遵循的规律
（3）解：若保持每个金属圆筒的长度不变，则有
解得
既
则
则交变电源两极间电势差的变化规律如图
【知识点】带电粒子在电场中的加速
【解析】【分析】（1）粒子在电场中加速，由动能定理求解粒子离开圆筒的速度。
（2）粒子在缝隙被加速，在圆筒内做匀速运动，求出加速后获得的速度，然后乘以时间即可。
（3）求出tn的表达式以及t1的表达式，U已知，根据两个表达式作图。
二一教育在线组卷平台（zujuan.21cnjy.com）自动生成 1 / 1
