2024届北京市第九中学高三下学期考前保温考试物理试题（附答案）

北京九中 2023—2024 学年高三保温考试 2024.05
物理
（考试时间：90分钟，满分：100分）
第一部分 14 题，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. 以下现象不属于干涉的是
A．白光经过杨氏双缝得到彩色图样 B．白光经过三棱镜得到彩色图样
C．白光照射肥皂膜呈现彩色图样 D．白光照射水面油膜呈现彩色图样
2. 氢原子能级示意如图。现有大量氢原子处于 n=3 能级上，下列说法
正确的是
A.这些原子跃迁过程中最多可辐射出 2种频率的光子
B.从 n=3能级跃迁到 n=1能级比跃迁到 n=2能级辐射的光子频率低
C.从 n=3能级跃迁到 n=4能级需吸收 0.66eV的能量
D. n=3能级的氢原子电离至少需要吸收 13.6eV的能量
3. 将一只压瘪的乒乓球放到热水中，发现乒乓球会恢复原状。在这个过程中，关于乒
乓球内被封闭的气体，下列说法正确的是
A．气体分子的平均动能不变 B．所有分子的运动速度都变大
C．气体吸收的热量大于其对外做的功 D．气体吸收的热量等于其增加的内能
4. 2023年，我国首颗超低轨道实验卫星“乾坤一号”发射成功。“乾坤一号”是一颗
绕地球做圆周运动的近地卫星。关于它的运动，下列说法正确的是
A．角速度大于地球自转的角速度
B．线速度大于地球的第一宇宙速度
C．线速度小于地球表面物体随地球自转的线速度
D．向心加速度小于地球表面的物体随地球自转的向心加速度
5. 一列简谐横波沿 x轴传播，在 t = 0时的波形如图所示。已知 x = 1m处的质点 P的位
移 y随时间 t变化的关系式为 y = 0.1sin(5πt) m。下列说法
y/cm
正确的是
A 10．这列波的波长λ = 5m
P
B．质点 P此刻速度为零 0 1 2 3 4 5 x/m
C．这列波沿 x轴负方向传播
-10
D．这列波的波速为 10m/s
6. 如图所示，理想变压器原线圈接在 u Umsin t 的交流电源上，副线圈接三个阻
值相同的电阻 R，不计电表内电阻影响。
闭合开关 S后
A．电流表 A2的示数减小
B．电压表 V1的示数减小
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C．电压表 V2的示数不变
D．电流表 A1的示数不变
7. 真空中某点电荷的等势面示意如图，图中相邻等势面间电势差相
等。下列说法正确的是
A．该点电荷一定为正电荷
B．P点的场强一定比 Q点的场强大
C．P点电势一定比 Q点电势低
D．正检验电荷在 P点比在 Q点的电势能大
8. 如图所示，L是自感系数很大、电阻很小的线圈，P、Q是两
个相同的小灯泡。开始时，开关 S处于闭合状态，P灯微亮，
Q灯正常发光。断开开关
A．P闪亮后再熄灭，且通过 P中的电流反向
B．Q闪亮后再熄灭，且通过 Q中的电流方向不变
C．P比 Q先熄灭
D．P与 Q同时熄灭
9. 如图 1 所示，长为 R且不可伸长的轻绳一端固定在 O点，另一端系一
小球，使小球在竖直面内做圆周运动。由于阻力的影响，小球每次通过 O
最高点时速度大小不同。测量小球经过最高点时速度的大小 v、绳子拉
力的大小 F，作出 F与 v2的关系图线如图 2 所示。下列说法中正确的 图 1
是 F
a
A．根据图线可以得出重力加速度 g
R a
aR
B．根据图线可以得出小球的质量m =
b O b 2b
v2
C．绳长不变，用质量更小的球做实验，得到的图线斜率更大 图 2
D．用更长的绳做实验，得到的图线与横轴交点的位置不变
10. “神舟十六号”载人飞船安全着陆需经过分离、制动、再入和减速
四个阶段。如图所示，在减速阶段，巨型降落伞为返回舱提供阻力，
假设返回舱做直线运动，则在减速阶段
A．伞绳对返回舱的拉力等于返回舱的重力
B．伞绳对返回舱拉力的冲量与返回舱重力冲量的矢量和为零
C．合外力对返回舱做的功等于返回舱机械能的变化
D．除重力外其他力对返回舱做的总功等于返回舱机械能的变化
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11. 如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，水平 U型导体框左端连接一阻值为 R的电阻，
质量为 m、电阻为 r的导体棒 ab置于导体框上。不计导体框的电阻、导体棒与框间
的摩擦。ab以水平向右的初速度 v0开始运动，最终停在导体框上。在此过程中
A．导体棒做匀减速直线运动
B．导体棒中感应电流的方向为 a b
mv2C R 0R．电阻 消耗的总电能为
2(R+ r)
D 1．导体棒克服安培力做的总功小于 mv2
2 0
12. 研究光电效应现象的装置如图所示。图中 K、A是密封
在真空玻璃管中的两个电极，K极受到光照时能够发射
电子。当用光子能量为 2.82eV的光照射 K极时，电流
表的读数为 30 A，移动滑动变阻器的滑片，当电压表
的示数等于 1V时，电流表读数为零，保持滑片位置不
变。下列说法中正确的是
A．光电子的最大初动能为 1.82eV
B．K极材料的逸出功为 1eV
C．电流表的读数为 30 A时，电压表的示数大于 1V
D．仅将电源正负极对调，电流表示数一定大于 30 A
13. 在研究平行板电容器的电容跟哪些实因素有关的实验
中，保持平行板电容器所带电量、极板间距离、极板的
正对面积不变，在两极板间插入玻璃板
A．平行板电容器两极板的电势差变大
B．平行板电容器的电容不变
C．平行板电容器的带电量 Q变小
D．静电计指针张角θ减小
14. 在方向如图所示的匀强电场（场强为 E）和匀强磁场（磁感应强度为 B）共存的场区，
一电子沿垂直电场线和磁感线方向以速度 v0射入场区，下列说法中正确的是
A．若电子沿轨迹Ⅰ运动，则 v0＞E/B，射出场区时，速度 v＞v0
Ⅰ
B．若电子沿轨迹Ⅱ运动，则 v0＞E/B，射出场区时，速度 v＜v0
Ⅱ
C．若电子沿轨迹Ⅰ运动，则 v0＜E/B，射出场区时，速度 v＜v0 B
E
D．若电子沿轨迹Ⅱ运动，则 v0＜E/B，射出场区时，速度 v＜v0
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②
①
第二部分 本部分共 6 小题，共 58 分
15. （8分）在利用实验室提供的器材测量一种金属电阻丝的电阻率
（1）先用多用电表欧姆挡粗测了金属电阻丝的阻值，欧姆挡共有“ 1”“ 10”“ 100”
“ 1k”四个挡。实验主要操作步骤有如下三步：
①将红、黑表笔分别插入多用电表的“＋”、“－”插孔，选择“ 10”倍率的欧姆
挡；调节欧姆调零旋钮使指针指在 （“左”“右”）侧 0刻度线；
②把红、黑表笔分别与金属电阻丝的两端相接，表针指在如图中虚线①的位置。为
了能获得更准确的测量数据，应将倍率调整到 挡；
③在一系列正确操作后表针指在如图中虚线②的位置，则该金属电阻丝阻值的测量
值是 Ω；
（2）用 20分度游标卡尺测量电阻丝的直径，测量结果如图所示为
________mm。
（3）现有电源（电动势 E为 3.0V，内阻不计）、开关和导线若干，
有下列器材：
A．电流表（量程 0~0.6A，内阻约 0.2Ω）
B．电压表（量程 0~3V，内阻约 3kΩ）
a
C．滑动变阻器（0~5Ω，额定电流 2A） c
D．滑动变阻器（0~200Ω，额定电流 1A）
为减小误差，且电压调节范围尽量大，滑动变阻器 b
应选________。图中“a”“b”“c”三条连线，错
误的是________，导致的问题是________。
（4）关于上述实验，下列说法正确的是________。
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A．用螺旋测微器多次测量金属丝直径并取平均值可以减小系统误差
B．用电压电流图像处理实验数据求金属丝电阻可以减小偶然误差
C．只考虑电表内阻引起的误差，测量电路应该采用电流表内接法
D．因为电阻率受温度影响，实验时要控制实验时间，避免电阻丝温度升高过多
16. （10分）利用如图所示装置做“验证牛顿第二定律”实验。
（1）除了图中所给的器材以及交流电源
和导线外，在下列器材中，还必须使用的两
种器材是____________。
A．秒表
B．天平（含砝码）
C．弹簧测力计
D．刻度尺
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（2）实验平衡摩擦力时。按图把
v/(m·s-1)
实验器材安装好，先不挂重物，将小 1.0
车放在木板上，后面固定一条纸带，
纸带穿过打点计时器。用垫块把木板 0.8
一端垫高，接通打点计时器，让小车
以一定初速度沿木板向下运动，并不 0.6
断调节木板的倾斜度，直到小车拖动
纸带沿木板做_______运动。
0.4
（3）甲同学利用 v-t图像求出每
条纸带对应的加速度。他在处理其中 0.2
一条纸带时，求出每个计数点对应的
速度，并将各点的速度都标在了如图
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 t/s
所示的坐标系中。请在坐标系中作出
小车运动的 v-t图像，并利用图像求出小车此次运动的加速度 a = __________m/s2（结果
保留两位有效数字）。
（4）乙同学在验证小车加速度 a与所受拉力 F的关系时，根据
a
实验数据作出的 a-F图像如图甲所示。发现图线不过原点，原因可
能是_________。
A．木板一端垫得过高
B．木板一端垫得过低 O F
C．盘和砝码的总质量太大了 图甲
D．盘和砝码的总质量太小了
（5）丙同学作出的 a-F图像如图乙所示。发现图线有一段是曲线，请帮他分析曲线弯
曲的原因，并提出实验改进意见。
a
O
图乙 F
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17. （9分）如图所示，把一个质量 m = 0.1 kg的小钢球用细线悬挂起来，就构成一个摆。
悬点 O距地面的高度 h = 1.45m，摆长 L = 1m。将摆球拉至摆线与竖直方向成 37°角
的位置，由静止释放，忽略空气阻力，取重力加速度 g = 10 m/s2,cos37°=0.8。
（1）求小球运动到最低点时对细线拉力的大小 F；
O
（2）若小球运动到最低点时细线断了，小球沿水平方向
抛出，求它与地面碰撞时的速度方向； L 37 h
（3）若小球与地面发生弹性碰撞（即水平分速度不变，
竖直分速度大小不变，方向反向），碰撞时间 t=0.02s
求碰撞过程中小球受到地面的平均作用力 N。
18. （9分）水平放置的平行金属导轨，相距 L，左端接一电阻 R， d a
磁感应强度为 B的匀强磁场方向垂直于导轨平面，质量为 m
v
的导体棒 ab垂直导轨放在导轨上，并能无摩擦地沿导轨滑动， R
导体棒的电阻为 r，导轨的电阻忽略不计。当 ab棒在水平外力
c b
F作用下以速度 v0水平向右匀速滑动时
（1）回路中的电流的大小和方向；
（2）若撤去水平外力 F，电阻 R还能发多少热；
（3）若撤去水平外力 F，杆滑行过程中，推导速度 v 与位移 x的函数关系；
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19. （10分）图甲为显像管工作原理示意图，阴极 K发射的电子束（初速不计）经电压
为 U的加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，磁场方向垂直于圆面（以垂直圆面向
里为正方向），磁场区的中心为 O，半径为 r，荧光屏 MN到磁场区中心 O的距离为
L。当不加磁场时，电子束将通过 O点垂直打到屏幕的中心 P点。当磁场的磁感应强
度随时间按图乙所示的规律变化时，在荧光屏上得到一条长为 2 3 L的亮线。由于电
子通过磁场区的时间很短，可以认为在每个电子通过磁场区的过程中磁感应强度不
变。已知电子的电荷量为 e，质量为 m，不计电子之间的相互作用及所受的重力。求
（1）电子打到荧光屏上时速度的大小 v；
（2）磁场磁感应强度的最大值 B0；
（3）某同学突发异想，想将磁场由圆形改为矩形，但保持亮线长度不变，求矩形的
最小面积。
M
L BB0
K O B
r P O
2 3L T 2T t
U -B0
乙
甲 N
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20.（12分）
在半导体芯片加工中常用等离子体对材料进行蚀刻，用于形成半导体芯片上的细
微结构。利用电磁场使质量为 m、电荷量为 e的电子发生回旋共振是获取高浓度等离
子体的一种有效方式。其简化原理如下：如图 1所示，匀强磁场方向垂直纸面向里、
磁感应强度大小为 B；旋转电场的方向绕过 O点的垂直纸面的轴顺时针旋转，电场强
度的大小为 E；旋转电场带动电子加速运动，使其获得较高的能量，利用高能的电子
使空间中的中性气体电离，生成等离子体。
（提示：不涉及求解半径的问题，圆周运动向心加速度的大小可表示为 an=ωv）
（1）若空间只存在匀强磁场，电子只在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，求电子做圆
周运动的角速度ω0。
（2）将电子回旋共振简化为二维运动进行研究。施加旋转电场后，电子在图 2所示的
平面内运动，电子运动的过程中会受到气体的阻力 f，其方向与速度 v 的方向相
反，大小 f=kv，式中 k为已知常量。最终电子会以与旋转电场相同的角速度做
匀速圆周运动，且电子的线速度与旋转电场力的夹角（小于 90°）保持不变。只
考虑电子受到的匀强磁场的洛伦兹力、旋转电场的电场力及气体的阻力作用，不
考虑电磁波引起的能量变化。
a. 若电场旋转的角速度为ω，求电子最终做匀速圆周运动的线速度大小 v；
b. 电场旋转的角速度不同，电子最终做匀速圆周运动的线速度大小也不同。求电
场旋转的角速度ω多大时，电子最终做匀速圆周运动的线速度最大，并求最大
线速度的大小 vmax。
c. 旋转电场对电子做功的功率存在最大值，为使电场力的功率不小于最大功率的
一半，电场旋转的角速度应控制在ω1~ω2范围内，求 2 1 的数值。
旋转方向
E
B v eE
O. O.
图 1 图 2
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参考答案
1-14. BCCAD ABABD CDDB
15.（1）右，“ 1”，8；（2）0.50 ，（3）C，a，电阻测量值偏大（4）BD（每空 1分）
16（. 1）BD；（2）匀速直线；（3）图为直线，1.0 1 1；（4）A ；（5）由 a mg F，
m M m M
1
只有盘和砝码的总质量 m比小车质量 M小得多时，才能认为 a F，图线为直线，随
M
着盘和砝码的总质量 m的增加，不再远远小于 M图线就会弯曲。改进意见：实验中注意
保持盘和砝码的总质量 m远远小车质量 M。（每问 2分）
1
17.（1）由 m gL(1 cos37 ) mv 2 解得 v 2m/s（1分）
2
2
由 F mg v m 解得 F 1.4N（1分）由牛顿第三定律对细线拉力 F 1.4N（1分）
L
1
（2）小球平抛运动 h L gt2 得 t 0.3s（1分）vy gt= 3m/s（1分） v2
小球与地面碰撞时的速度方向如答图 1所示，与水平方向成夹角θ
v 3 vy
tan y （1分） 答图 1
vx 2
（3）竖直方向 N mg t mvy mvy （2分）得 N 31N（1分）
1 2eU
18.（1）由动能定理 eU mv2 （2分）得 v （1分） K O B
L
2 m r P
R 3r U
2 1 2mU
R 3L
（ ）由几何关系得 v2 （2分）得 B0 （1分）
evB r 3e
0
m
R 甲 N
S r r 3r= 3 3r
2
（3）矩形如图所示，由几何关系 min （3分）
2 2
19.（10分）
BLv
（1）由 E BLv0， I
E
得 I 0 ；回路中电流方向为 badcb方向。（4分）
R r R r
2 1 R（ ）由 mv20 Q
2
R Qr ，QR :Qr R : r 得QR mv0 ； （3分）2 2 R r
2 2
（3）由 BIL BLv B L t mv mv0 ， I 得 v vR r 0
x（3分）
m R r
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20.（12分）
eB
（1）电子在洛伦兹力作用下做圆周运动 evB m 0v （1分）得 0 （1分）m
（2）a.设电场力与速度方向夹角为θ
沿圆周的半径方向，根据牛顿第二定律 eE sin evB m v ①（2分）
沿圆周的切线方向 eE cos kv ②（2分）
eE
联立①②两式，可得 v （1分）
k 2 m eB 2
eB
b.由 a问可知，当m eB 0即 时，电子运动的速度最大（1分）
m
eE
电子最终做匀速圆周运动的最大速度 vmax （1分）k
c.设电场力与速度方向夹角为θ
ke2E2
旋转电场对电子做功的功率 P eE v cos kv2
k2 m eB 2
eB e2E2
当m eB 0即 时，电场对电子做功的功率最大 P0 （1分）m k
P eB k eB k
若 P 0 ，可知 m eB 2 k 2 解得
2 1 m m 2

m m
2k
则 2 1 （2分）m
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