北京市第十五中学2024-2025学年高三上学期12月阶段测试物理试卷（含答案）
文档属性
| 名称 | 北京市第十五中学2024-2025学年高三上学期12月阶段测试物理试卷（含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 558.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-12-31 16:15:54 | ||
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文档简介
1
北京十五中高三阶段测试物理试卷
2024.12
一.单项选择题（本题共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的）
1. 某静电场的电场线如图所示，一带正电的点电荷在电场中M、N两点所受电场力的大小分别为FM和FN，所具有的电势能分别为EpM和EpN，则下列说法中正确的是
A. FM >FN，EpM >EpN B. FM >FN，EpMC. FM EpN D. FM 2. 如图所示，平行板电容器的一个极板与静电计的金属杆相连，另一个极板与静电计金属外壳相连。给电容器充电后，静电计指针偏转一个角度。以下操作中，可以使静电计指针的偏角减小的是
A. 向上平移B极板 B. 向下平移B极板
C. 向左平移B极板 D. 向右平移B极板
3. 将一个内阻为100Ω、满偏电流为3mA的电流表，改装成量程为0~0.6A的电流表，则需要
A. 串联一个阻值约为0.5Ω的电阻 B. 串联一个阻值约为5Ω的电阻
C. 并联一个阻值约为0.5Ω的电阻 D. 并联一个阻值约为5Ω的电阻
4. 2021年5月15日“天问一号”探测器成功在火星软着陆，“祝融号”火星车开始开展巡视探测等工作。我国成为世界上第一个首次探测火星就实现“绕、落、巡”三项任务的国家。已知火星的直径约为地球的50%，质量约为地球的10%，请通过估算判断以下说法正确的是（ ）
A. 火星表面的重力加速度小于
B. “祝融号”火星车在火星表面所受重力大于在地球表面所受重力
C. 探测器在火星表面附近的环绕速度大于
D. 火星第一宇宙速度等于地球的第一宇宙速度
5. 如图所示，在一个圆形区域内有垂直于圆平面的匀强磁场，现有两个质量相等、所带电荷量大小也相等的带电粒子a和b，先后以不同的速率从圆边沿的A点对准圆形区域的圆心O射入圆形磁场区域，它们穿过磁场区域的运动轨迹如图所示。粒子之间的相互作用力及所受重力和空气阻力均可忽略不计，下列说法中正确的是（ ）
A. a、b两粒子所带电荷的电性相同
B. 射入圆形磁场区域时a粒子的速率较大
C. 穿过磁场区域的过程洛伦兹力对a做功较多
D. 穿过磁场区域的过程α粒子运动的时间较长
6. 某学习小组用如下电路研究小电动机的电流与电压关系。通过调节滑动变阻器R接入电路的阻值，测量得到下表记录的信息。若认为小电动机的电阻是不变的，则（ ）
序号 电压 电流 电动机工作状态
1 1.25 0.50 卡住未转动
2 2.00 0.20 稳定转动
3 3.5 0.30 稳定转动
A. 小电动机的电阻大约为
B. 当小电动机的电压为时，其发热功率为
C. 当小电动机的电压为时，其电功率为
D. 当小电动机的电压为时，其对外做功的功率为
7. 如图所示，光滑水平地面上的P、Q两物体质量均为m，P以速度v向右运动，Q静止且左端固定一轻弹簧。当弹簧被压缩至最短时（ ）
A. P的动量为0
B. Q的动量达到最大值
C. P、Q系统总动量小于mv
D. 弹簧储存的弹性势能为
8. 如图所示为某同学利用传感器研究电容器放电过程的实验电路，实验时先使开关S与1端相连，电源向电容器充电，待电路稳定后把开关S掷向2端，电容器通过电阻R放电，传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的i-t曲线，这个曲线的横坐标是放电时间，纵坐标是放电电流。下列说法中不正确的是（ ）
A. 如果仅提高电源两端电压，则电容器在t=0时刻的放电电流变大
B. 如果仅将电阻R阻值变大，则电容器在t=0时刻的放电电流变小
C. 如果仅将电阻R的阻值变大，则电容器放电更快
D. 如果仅将电阻R的阻值变大，则i﹣t曲线与两坐标轴所围的面积保持不变
9. 如图所示，一个原来不带电的半径为r的空心金属球放在绝缘支架上，右侧放一个电荷量为+Q的点电荷，点电荷到金属球的球心距离为3r．达到静电平衡后，下列说法正确的是
A. 金属球的左侧感应出负电荷，右侧感应出正电荷
B. 点电荷Q在金属球内产生的电场的场强处处为零
C. 金属球最左侧表面的电势高于最右侧表面的电势
D. 感应电荷在金属球球心处产生的电场场强大小为
10. 如图所示，匀强电场和匀强磁场的方向均水平向右。一个正离子在某时刻速度的大小为v，方向与电场磁场方向夹角为θ。当速度方向与磁场不垂直时，可以将速度分解为平行于磁场方向的分量和垂直于磁场方向的分量来进行研究。不计离子重力，此后一段时间内，下列说法正确的是（ ）
A. 离子受到的洛伦兹力变大 B. 离子加速度的大小不变
C. 电场力的瞬时功率不变 D. 速度与电场方向的夹角θ变大
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2分，有选错的得0分。）
11. 具有相同质子数和不同中子数的原子称为同位素。让氢的三种同位素原子核（、和）以相同的速度从带电平行板间的P点沿垂直于电场的方向射入电场，其中氘核恰好能离开电场，轨迹如图所示。不计粒子的重力，则（ ）
A. 不能离开电场
B. 在电场中受到的电场力最大
C. 在电场中运动的时间最短
D. 在电场中运动的过程中电场力对做功最少
12. 由于空气阻力的影响，炮弹的实际飞行轨迹不是抛物线，而是“弹道曲线”，如图中实线所示，图中虚线为不考虑空气阻力情况下炮弹的理想运动轨迹，O、a、b、c、d为弹道曲线上的五点，其中O点为发射点，d点为落地点，b点为轨迹的最高点，a、c为运动过程中经过的距地面高度相等的两点，下列说法正确的是（ ）
A. 到达b点时，炮弹的速度为零
B. 炮弹到达b点时加速度为重力加速度g
C. 炮弹经过a点时的速度大于经过c点时的速度
D. 炮弹由O点运动到b点的时间小于由b点运动到d点的时间
13. 如图所示，两个等量异种点电荷分别位于M、N两点，P、Q是MN连线上的两点，且MP=QN。下列说法正确的是（ ）
A. P点电场强度比Q点电场强度大
B. P点电势比Q点电势高
C. 若两点电荷的电荷量均变为原来的2倍，P点电场强度大小也变为原来的2倍
D. 若两点电荷的电荷量均变为原来的2倍，P、Q两点间电势差不变
14. 如图所示，一块长为a、宽为b、高为c的长方体半导体器件，其内载流子数密度为n，沿+y方向通有恒定电流I。在空间中施加一个磁感应强度为B、方向沿-x方向的匀强磁场，半导体上、下表面之间产生稳定的电势差U，下列说法正确的是（ ）
A. 若载流子为正电荷，则下表面电势高于上表面电势
B. 若载流子为正电荷，其所带电荷量为
C. 半导体内载流子所受沿z方向电场力的大小为
D. 电势差U与载流子数密度n成正比
三、实验题（本题共2小题，共18分。）
15. 在“测量金属丝的电阻率”实验中，金属丝的电阻约为5Ω。
（1）用螺旋测微器测量金属丝直径，如图所示，测量值d=______mm。
（2）为测量金属丝的电阻，实验中提供的器材有开关、若干导线及下列器材：
A．电源（电动势为3V）
B．电压表（量程0~3V，内阻约3kΩ）
C．电流表（量程0~0.6A，内阻约0.125Ω）
D．电流表（量程0~3A，内阻约0.025Ω）
E．滑动变阻器（最大阻值约为5Ω）
为使金属丝的电压能从零开始增大，并使测量结果尽量准确，上面器材中电流表应选用______（填器材前的字母）。测量电路选用下图中的______。
（3）测得金属丝的直径为d、长度为L、阻值为，则电阻率ρ=______。
（4）伏安法测量电阻时，由电压表或电流表的内阻引起的误差属于系统误差。针对（2）所选的电路图进行实验，测量金属丝的阻值为R。若已知电压表的内阻为，电流表的内阻为，则电阻丝的阻值应该为______。
16. 用图1所示的电路，测定一节旧干电池的电动势和内阻。除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：双量程电流表：A（量程0~0.6A，0~3A）；双量程电压表：V（量程0~3V，0~15V）；滑动变阻器： （阻值范围0~20Ω，额定电流2A）；滑动变阻器：（阻值范围0~1000Ω，额定电流lA）
（1）为了调节方便，测量精度更高，实验中应选用电流表的量程为______A，电压表的量程为______V，应选用滑动变阻器______（填写滑动变阻器符号）；
（2）根据图1正确连接图2中的实物电路，并选择正确的电表量程进行连接；______
（3）通过多次测量并记录对应的电流表示数I和电压表示数U，利用这些数据在图3中画出了U-I图线。由图像可以得出，此干电池的电动势E=______V，内阻r=______Ω；
（4）引起该实验的系统误差的主要原因是（ ）
A. 由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电源实际输出的电流大
B. 由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电源实际输出的电流小
C. 由于电流表的分压作用造成电压表读数总是比路端电压小
D. 由于电流表的分压作用造成电压表读数总是比路端电压大
（5）在上述实验过程中存在系统误差。在下图所绘图像中，虚线代表没有误差情况下，电压表两端电压的真实值与通过电源电流真实值关系的图像，实线是根据测量数据绘出的图像，则下图中能正确表示二者
关系的是（ ）
A. B.
C. D.
四、论述与计算题（本题共4小题，共40分。提示：要有必要的文字说明。）
17. 如图所示，小物块A、B的质量均为m = 0.10 kg，B静止在轨道水平段的末端。A以水平速度v0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竖直高度为h = 0.45 m，两物块落地点距离轨道末端的水平距离为s = 0.30 m，取重力加速度g = 10 m/s2。求：
（1）两物块在空中运动的时间t；
（2）两物块碰前A的速度v0的大小；
（3）两物块碰撞过程中损失的机械能。
18. 如图所示，A、B和M、N为两组平行金属板．质量为m、电荷量为+q的粒子，自A板中央小孔进入A、B间的电场，经过电场加速，从B板中央小孔射出，沿M、N极板间的中心线方向进入该区域．已知极板A、B间的电压为U0，极板M、N的长度为l，极板间的距离为d．不计粒子重力及其在a板时的初速度
（1）求粒子到达b板时的速度大小v；
（2）若在M、N间只加上偏转电压U，粒子能从M、N间的区域从右侧飞出．求粒子射出该区域时沿垂直于板面方向的侧移量y；
（3）若在M、N间只加上垂直于纸面的匀强磁场，粒子恰好从N板的右侧边缘飞出，求磁感应强度B的大小和方向．
19. 简谐运动具有如下特点：
①简谐运动的物体受到回复力的作用，回复力的大小与物体偏离平衡位置的位移x成正比，回复力的方向与物体偏离平衡位置的位移方向相反，即：，其中k为振动系数，其值由振动系统决定；
②简谐运动是一种周期性运动，其周期与振动物体的质量的平方根成正比，与振动系统的振动系数的平方根成反比，而与振幅无关，即：。
（1）如图甲，摆长为L、摆球质量为m单摆在AB间做小角度的自由摆动，当地重力加速度为g。
a、当摆球运动到P点时，摆角为θ，画出摆球受力的示意图，并写出此时刻摆球受到的回复力大小；
b、请结合简谐运动的特点，证明单摆在小角度摆动时周期为
（提示：用弧度制表示角度，当角θ很小时，sinθ≈θ，θ角对应的弧长与它所对的弦长也近似相等）
（2）类比法、等效法等都是研究和学习物理过程中常用的重要方法。长为L的轻质绝缘细线下端系着一个带电量为+q，质量为m的小球。将该装置处于场强大小为E的竖直向下的匀强电场中，如图乙所示；将
该装置处于磁感应强度大小为B的垂直于纸面向里的匀强磁场中，如图丙所示。将小球从偏离竖直方向左侧的一个小角度θ处由静止释放，三种情况下，小球均在竖直平面内做小角度的简谐运动。（重力加速度g）
a、请分析求出甲、乙、丙三个图中小球第一次到达轨迹最低点时的速度大小v甲、v乙、v丙；
b、请分析求出带电小球在乙、丙两图中振动的周期T乙、T丙。
20. 卫星在一定高度绕地心做圆周运动时，由于极其微弱的阻力等因素的影响，在若干年的运行时间中，卫星高度会发生变化（可达之多），利用离子推进器可以对卫星进行轨道高度、姿态的调整。图甲是离子推进器的原理示意图：将稀有气体从O端注入，在A处电离为带正电的离子，带正电的离子飘入电极B、C之间的匀强加速电场（不计带正电的离子飘入加速电场时的速度），加速后形成正离子束，以很高的速度沿同一方向从C处喷出舱室，由此对卫星产生推力。D处为一个可以喷射电子的装置，将在电离过程中产生的电子持续注入由C处喷出的正离子束中，恰好可以全部中和带正电的离子。
(1)在对该离子推进器做地面静态测试时，若间的加速电压为U，正离子被加速后由C处喷出时形成的等效电流大小为I，产生的推力大小为F。已知每个正离子的质量为m，每个电子的电荷量为e求：
①单位时间内从D处注入的电子数；
②正离子的电荷量q；
(2)离子推进器所能提供的推力大小F与加速正离子所消耗的功率P之比，是衡量推进器性能的重要指标。已知间的加速电压为U，正离子的比荷为k。
①请推导F与P的关系式，并在图乙中绘制出图像；
②在加速正离子所消耗的能量相同的情况下，要使离子推进器提供的推力的冲量更大，可采取什么措施？
北京十五中高三阶段测试物理试卷
2024.12
一.单项选择题（本题共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的）
1.
【答案】C
2.
【答案】D
3.
【答案】C
4.
【答案】A
5.
【答案】D
6.
【答案】B
7.
【答案】D
8.
【答案】C
9.
【答案】D
10.
【答案】B
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2分，有选错的得0分。）
11.【答案】AD
12.
【答案】CD
13.
【答案】BC
14.
【答案】BC
三、实验题（本题共2小题，共18分。）
15.
【答案】（1）0.367##0.368##0.369
（2） ①. C ②. 甲
（3）
（4）
16.
【答案】（1） ①. 0~0.6A ②. 0~3V ③. R1
（2） （3） ①. 1.45 ②. 1.30 （4）B （5）A
四、论述与计算题（本题共4小题，共40分。提示：要有必要的文字说明。）
17.
【解析】
分析】
【详解】（1）竖直方向为自由落体运动，由
得
t = 030 s
（2）设A、B碰后速度为，水平方向为匀速运动，由
得
根据动量守恒定律，由
得
（3）两物体碰撞过程中损失的机械能
得
18.
【答案】（1） （2） （3）,磁感应强度方向垂直纸面向外．
【解析】
【分析】（1）粒子在加速电场中加速，由动能定理可以求出粒子的速度．
（2）粒子在偏转电场中做类平抛运动，应用类平抛运动求出粒子的偏移量．
（3）粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，求粒子的轨道半径，应用牛顿第二定律可以求出磁感应强度．
【详解】（1）带电粒子在AB间运动，根据动能定理有
解得
（2）带电粒子在M、N极板间沿电场力的方向做匀加速直线运动，有
根据牛顿第二定律有
带电粒子在水平方向上做匀速直线运动，有
联立解得
（3）带电粒子向下偏转，由左手定则得磁感应强度方向垂直纸面向外．
根据牛顿第二定律有
由图中几何关系有
解得
联立解得
19.
【答案】（1）a、,；b、见解析
（2）a、，，；b
，
【解析】
【小问1详解】
a、单摆受力分析
此时刻摆球受到的回复力
b、单摆在小角度摆动时，回复力为
当θ很小时，sinθ≈θ，θ等于θ角对应的弧长与半径的比值，可得
当θ很小时，弧长PO近似等于弦长，即摆球偏离平衡位置的位移x，有
振动系数
k代入简谐运动周期公式
单摆周期公式为
【小问2详解】
a、图甲中小球第一次到达轨迹最低点的过程有
解得
图乙中小球第一次到达轨迹最低点过程有
解得
图丙中小球第一次到达轨迹最低点的过程，洛伦兹力不做功，只有重力做功，有
解得
b、图乙中，摆球受到重力G、电场力F电和摆线拉力T，与重力场中的单摆类比，等效的“重力”
则
代入单摆周期公式得
图丙中，摆球受到重力G、洛伦兹力F洛和摆线拉力T，与重力场中的单摆类比，F洛始终沿摆线方向，不产生回复力的效果，单摆周期与重力场中相同，即
20.
【解析】
【详解】(1)①根据电荷守恒有
It=N1te
解得
②设正离子的电荷量为q，单位时间内射出的正离子个数为N
由动量定理有
Ft=Ntmv
由动能定理有
根据电流的定义有
I=Nq
联立以上几式可得
(2)方法一
①设单位时间内喷射出的正离子个数为N
由动量定理有
Ft=Ntmv
由功率的定义有
由动能定理有
联立以上几式可得
F与P的关系式图像如图2所示。
方法二
根据
由功率的定义有
联立以上几式可得
F与P的关系式图像如图2所示。
②由于
可得
因此推力冲量
由表达式可得，在加速正离子所消耗的能量相同的情况下，要使离子推进器提供的推力的冲量更大，可采用比荷较小的离子作推进剂，减小加速电压。
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北京十五中高三阶段测试物理试卷
2024.12
一.单项选择题（本题共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的）
1. 某静电场的电场线如图所示，一带正电的点电荷在电场中M、N两点所受电场力的大小分别为FM和FN，所具有的电势能分别为EpM和EpN，则下列说法中正确的是
A. FM >FN，EpM >EpN B. FM >FN，EpM
A. 向上平移B极板 B. 向下平移B极板
C. 向左平移B极板 D. 向右平移B极板
3. 将一个内阻为100Ω、满偏电流为3mA的电流表，改装成量程为0~0.6A的电流表，则需要
A. 串联一个阻值约为0.5Ω的电阻 B. 串联一个阻值约为5Ω的电阻
C. 并联一个阻值约为0.5Ω的电阻 D. 并联一个阻值约为5Ω的电阻
4. 2021年5月15日“天问一号”探测器成功在火星软着陆，“祝融号”火星车开始开展巡视探测等工作。我国成为世界上第一个首次探测火星就实现“绕、落、巡”三项任务的国家。已知火星的直径约为地球的50%，质量约为地球的10%，请通过估算判断以下说法正确的是（ ）
A. 火星表面的重力加速度小于
B. “祝融号”火星车在火星表面所受重力大于在地球表面所受重力
C. 探测器在火星表面附近的环绕速度大于
D. 火星第一宇宙速度等于地球的第一宇宙速度
5. 如图所示，在一个圆形区域内有垂直于圆平面的匀强磁场，现有两个质量相等、所带电荷量大小也相等的带电粒子a和b，先后以不同的速率从圆边沿的A点对准圆形区域的圆心O射入圆形磁场区域，它们穿过磁场区域的运动轨迹如图所示。粒子之间的相互作用力及所受重力和空气阻力均可忽略不计，下列说法中正确的是（ ）
A. a、b两粒子所带电荷的电性相同
B. 射入圆形磁场区域时a粒子的速率较大
C. 穿过磁场区域的过程洛伦兹力对a做功较多
D. 穿过磁场区域的过程α粒子运动的时间较长
6. 某学习小组用如下电路研究小电动机的电流与电压关系。通过调节滑动变阻器R接入电路的阻值，测量得到下表记录的信息。若认为小电动机的电阻是不变的，则（ ）
序号 电压 电流 电动机工作状态
1 1.25 0.50 卡住未转动
2 2.00 0.20 稳定转动
3 3.5 0.30 稳定转动
A. 小电动机的电阻大约为
B. 当小电动机的电压为时，其发热功率为
C. 当小电动机的电压为时，其电功率为
D. 当小电动机的电压为时，其对外做功的功率为
7. 如图所示，光滑水平地面上的P、Q两物体质量均为m，P以速度v向右运动，Q静止且左端固定一轻弹簧。当弹簧被压缩至最短时（ ）
A. P的动量为0
B. Q的动量达到最大值
C. P、Q系统总动量小于mv
D. 弹簧储存的弹性势能为
8. 如图所示为某同学利用传感器研究电容器放电过程的实验电路，实验时先使开关S与1端相连，电源向电容器充电，待电路稳定后把开关S掷向2端，电容器通过电阻R放电，传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的i-t曲线，这个曲线的横坐标是放电时间，纵坐标是放电电流。下列说法中不正确的是（ ）
A. 如果仅提高电源两端电压，则电容器在t=0时刻的放电电流变大
B. 如果仅将电阻R阻值变大，则电容器在t=0时刻的放电电流变小
C. 如果仅将电阻R的阻值变大，则电容器放电更快
D. 如果仅将电阻R的阻值变大，则i﹣t曲线与两坐标轴所围的面积保持不变
9. 如图所示，一个原来不带电的半径为r的空心金属球放在绝缘支架上，右侧放一个电荷量为+Q的点电荷，点电荷到金属球的球心距离为3r．达到静电平衡后，下列说法正确的是
A. 金属球的左侧感应出负电荷，右侧感应出正电荷
B. 点电荷Q在金属球内产生的电场的场强处处为零
C. 金属球最左侧表面的电势高于最右侧表面的电势
D. 感应电荷在金属球球心处产生的电场场强大小为
10. 如图所示，匀强电场和匀强磁场的方向均水平向右。一个正离子在某时刻速度的大小为v，方向与电场磁场方向夹角为θ。当速度方向与磁场不垂直时，可以将速度分解为平行于磁场方向的分量和垂直于磁场方向的分量来进行研究。不计离子重力，此后一段时间内，下列说法正确的是（ ）
A. 离子受到的洛伦兹力变大 B. 离子加速度的大小不变
C. 电场力的瞬时功率不变 D. 速度与电场方向的夹角θ变大
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2分，有选错的得0分。）
11. 具有相同质子数和不同中子数的原子称为同位素。让氢的三种同位素原子核（、和）以相同的速度从带电平行板间的P点沿垂直于电场的方向射入电场，其中氘核恰好能离开电场，轨迹如图所示。不计粒子的重力，则（ ）
A. 不能离开电场
B. 在电场中受到的电场力最大
C. 在电场中运动的时间最短
D. 在电场中运动的过程中电场力对做功最少
12. 由于空气阻力的影响，炮弹的实际飞行轨迹不是抛物线，而是“弹道曲线”，如图中实线所示，图中虚线为不考虑空气阻力情况下炮弹的理想运动轨迹，O、a、b、c、d为弹道曲线上的五点，其中O点为发射点，d点为落地点，b点为轨迹的最高点，a、c为运动过程中经过的距地面高度相等的两点，下列说法正确的是（ ）
A. 到达b点时，炮弹的速度为零
B. 炮弹到达b点时加速度为重力加速度g
C. 炮弹经过a点时的速度大于经过c点时的速度
D. 炮弹由O点运动到b点的时间小于由b点运动到d点的时间
13. 如图所示，两个等量异种点电荷分别位于M、N两点，P、Q是MN连线上的两点，且MP=QN。下列说法正确的是（ ）
A. P点电场强度比Q点电场强度大
B. P点电势比Q点电势高
C. 若两点电荷的电荷量均变为原来的2倍，P点电场强度大小也变为原来的2倍
D. 若两点电荷的电荷量均变为原来的2倍，P、Q两点间电势差不变
14. 如图所示，一块长为a、宽为b、高为c的长方体半导体器件，其内载流子数密度为n，沿+y方向通有恒定电流I。在空间中施加一个磁感应强度为B、方向沿-x方向的匀强磁场，半导体上、下表面之间产生稳定的电势差U，下列说法正确的是（ ）
A. 若载流子为正电荷，则下表面电势高于上表面电势
B. 若载流子为正电荷，其所带电荷量为
C. 半导体内载流子所受沿z方向电场力的大小为
D. 电势差U与载流子数密度n成正比
三、实验题（本题共2小题，共18分。）
15. 在“测量金属丝的电阻率”实验中，金属丝的电阻约为5Ω。
（1）用螺旋测微器测量金属丝直径，如图所示，测量值d=______mm。
（2）为测量金属丝的电阻，实验中提供的器材有开关、若干导线及下列器材：
A．电源（电动势为3V）
B．电压表（量程0~3V，内阻约3kΩ）
C．电流表（量程0~0.6A，内阻约0.125Ω）
D．电流表（量程0~3A，内阻约0.025Ω）
E．滑动变阻器（最大阻值约为5Ω）
为使金属丝的电压能从零开始增大，并使测量结果尽量准确，上面器材中电流表应选用______（填器材前的字母）。测量电路选用下图中的______。
（3）测得金属丝的直径为d、长度为L、阻值为，则电阻率ρ=______。
（4）伏安法测量电阻时，由电压表或电流表的内阻引起的误差属于系统误差。针对（2）所选的电路图进行实验，测量金属丝的阻值为R。若已知电压表的内阻为，电流表的内阻为，则电阻丝的阻值应该为______。
16. 用图1所示的电路，测定一节旧干电池的电动势和内阻。除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：双量程电流表：A（量程0~0.6A，0~3A）；双量程电压表：V（量程0~3V，0~15V）；滑动变阻器： （阻值范围0~20Ω，额定电流2A）；滑动变阻器：（阻值范围0~1000Ω，额定电流lA）
（1）为了调节方便，测量精度更高，实验中应选用电流表的量程为______A，电压表的量程为______V，应选用滑动变阻器______（填写滑动变阻器符号）；
（2）根据图1正确连接图2中的实物电路，并选择正确的电表量程进行连接；______
（3）通过多次测量并记录对应的电流表示数I和电压表示数U，利用这些数据在图3中画出了U-I图线。由图像可以得出，此干电池的电动势E=______V，内阻r=______Ω；
（4）引起该实验的系统误差的主要原因是（ ）
A. 由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电源实际输出的电流大
B. 由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电源实际输出的电流小
C. 由于电流表的分压作用造成电压表读数总是比路端电压小
D. 由于电流表的分压作用造成电压表读数总是比路端电压大
（5）在上述实验过程中存在系统误差。在下图所绘图像中，虚线代表没有误差情况下，电压表两端电压的真实值与通过电源电流真实值关系的图像，实线是根据测量数据绘出的图像，则下图中能正确表示二者
关系的是（ ）
A. B.
C. D.
四、论述与计算题（本题共4小题，共40分。提示：要有必要的文字说明。）
17. 如图所示，小物块A、B的质量均为m = 0.10 kg，B静止在轨道水平段的末端。A以水平速度v0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竖直高度为h = 0.45 m，两物块落地点距离轨道末端的水平距离为s = 0.30 m，取重力加速度g = 10 m/s2。求：
（1）两物块在空中运动的时间t；
（2）两物块碰前A的速度v0的大小；
（3）两物块碰撞过程中损失的机械能。
18. 如图所示，A、B和M、N为两组平行金属板．质量为m、电荷量为+q的粒子，自A板中央小孔进入A、B间的电场，经过电场加速，从B板中央小孔射出，沿M、N极板间的中心线方向进入该区域．已知极板A、B间的电压为U0，极板M、N的长度为l，极板间的距离为d．不计粒子重力及其在a板时的初速度
（1）求粒子到达b板时的速度大小v；
（2）若在M、N间只加上偏转电压U，粒子能从M、N间的区域从右侧飞出．求粒子射出该区域时沿垂直于板面方向的侧移量y；
（3）若在M、N间只加上垂直于纸面的匀强磁场，粒子恰好从N板的右侧边缘飞出，求磁感应强度B的大小和方向．
19. 简谐运动具有如下特点：
①简谐运动的物体受到回复力的作用，回复力的大小与物体偏离平衡位置的位移x成正比，回复力的方向与物体偏离平衡位置的位移方向相反，即：，其中k为振动系数，其值由振动系统决定；
②简谐运动是一种周期性运动，其周期与振动物体的质量的平方根成正比，与振动系统的振动系数的平方根成反比，而与振幅无关，即：。
（1）如图甲，摆长为L、摆球质量为m单摆在AB间做小角度的自由摆动，当地重力加速度为g。
a、当摆球运动到P点时，摆角为θ，画出摆球受力的示意图，并写出此时刻摆球受到的回复力大小；
b、请结合简谐运动的特点，证明单摆在小角度摆动时周期为
（提示：用弧度制表示角度，当角θ很小时，sinθ≈θ，θ角对应的弧长与它所对的弦长也近似相等）
（2）类比法、等效法等都是研究和学习物理过程中常用的重要方法。长为L的轻质绝缘细线下端系着一个带电量为+q，质量为m的小球。将该装置处于场强大小为E的竖直向下的匀强电场中，如图乙所示；将
该装置处于磁感应强度大小为B的垂直于纸面向里的匀强磁场中，如图丙所示。将小球从偏离竖直方向左侧的一个小角度θ处由静止释放，三种情况下，小球均在竖直平面内做小角度的简谐运动。（重力加速度g）
a、请分析求出甲、乙、丙三个图中小球第一次到达轨迹最低点时的速度大小v甲、v乙、v丙；
b、请分析求出带电小球在乙、丙两图中振动的周期T乙、T丙。
20. 卫星在一定高度绕地心做圆周运动时，由于极其微弱的阻力等因素的影响，在若干年的运行时间中，卫星高度会发生变化（可达之多），利用离子推进器可以对卫星进行轨道高度、姿态的调整。图甲是离子推进器的原理示意图：将稀有气体从O端注入，在A处电离为带正电的离子，带正电的离子飘入电极B、C之间的匀强加速电场（不计带正电的离子飘入加速电场时的速度），加速后形成正离子束，以很高的速度沿同一方向从C处喷出舱室，由此对卫星产生推力。D处为一个可以喷射电子的装置，将在电离过程中产生的电子持续注入由C处喷出的正离子束中，恰好可以全部中和带正电的离子。
(1)在对该离子推进器做地面静态测试时，若间的加速电压为U，正离子被加速后由C处喷出时形成的等效电流大小为I，产生的推力大小为F。已知每个正离子的质量为m，每个电子的电荷量为e求：
①单位时间内从D处注入的电子数；
②正离子的电荷量q；
(2)离子推进器所能提供的推力大小F与加速正离子所消耗的功率P之比，是衡量推进器性能的重要指标。已知间的加速电压为U，正离子的比荷为k。
①请推导F与P的关系式，并在图乙中绘制出图像；
②在加速正离子所消耗的能量相同的情况下，要使离子推进器提供的推力的冲量更大，可采取什么措施？
北京十五中高三阶段测试物理试卷
2024.12
一.单项选择题（本题共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的）
1.
【答案】C
2.
【答案】D
3.
【答案】C
4.
【答案】A
5.
【答案】D
6.
【答案】B
7.
【答案】D
8.
【答案】C
9.
【答案】D
10.
【答案】B
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2分，有选错的得0分。）
11.【答案】AD
12.
【答案】CD
13.
【答案】BC
14.
【答案】BC
三、实验题（本题共2小题，共18分。）
15.
【答案】（1）0.367##0.368##0.369
（2） ①. C ②. 甲
（3）
（4）
16.
【答案】（1） ①. 0~0.6A ②. 0~3V ③. R1
（2） （3） ①. 1.45 ②. 1.30 （4）B （5）A
四、论述与计算题（本题共4小题，共40分。提示：要有必要的文字说明。）
17.
【解析】
分析】
【详解】（1）竖直方向为自由落体运动，由
得
t = 030 s
（2）设A、B碰后速度为，水平方向为匀速运动，由
得
根据动量守恒定律，由
得
（3）两物体碰撞过程中损失的机械能
得
18.
【答案】（1） （2） （3）,磁感应强度方向垂直纸面向外．
【解析】
【分析】（1）粒子在加速电场中加速，由动能定理可以求出粒子的速度．
（2）粒子在偏转电场中做类平抛运动，应用类平抛运动求出粒子的偏移量．
（3）粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，求粒子的轨道半径，应用牛顿第二定律可以求出磁感应强度．
【详解】（1）带电粒子在AB间运动，根据动能定理有
解得
（2）带电粒子在M、N极板间沿电场力的方向做匀加速直线运动，有
根据牛顿第二定律有
带电粒子在水平方向上做匀速直线运动，有
联立解得
（3）带电粒子向下偏转，由左手定则得磁感应强度方向垂直纸面向外．
根据牛顿第二定律有
由图中几何关系有
解得
联立解得
19.
【答案】（1）a、,；b、见解析
（2）a、，，；b
，
【解析】
【小问1详解】
a、单摆受力分析
此时刻摆球受到的回复力
b、单摆在小角度摆动时，回复力为
当θ很小时，sinθ≈θ，θ等于θ角对应的弧长与半径的比值，可得
当θ很小时，弧长PO近似等于弦长，即摆球偏离平衡位置的位移x，有
振动系数
k代入简谐运动周期公式
单摆周期公式为
【小问2详解】
a、图甲中小球第一次到达轨迹最低点的过程有
解得
图乙中小球第一次到达轨迹最低点过程有
解得
图丙中小球第一次到达轨迹最低点的过程，洛伦兹力不做功，只有重力做功，有
解得
b、图乙中，摆球受到重力G、电场力F电和摆线拉力T，与重力场中的单摆类比，等效的“重力”
则
代入单摆周期公式得
图丙中，摆球受到重力G、洛伦兹力F洛和摆线拉力T，与重力场中的单摆类比，F洛始终沿摆线方向，不产生回复力的效果，单摆周期与重力场中相同，即
20.
【解析】
【详解】(1)①根据电荷守恒有
It=N1te
解得
②设正离子的电荷量为q，单位时间内射出的正离子个数为N
由动量定理有
Ft=Ntmv
由动能定理有
根据电流的定义有
I=Nq
联立以上几式可得
(2)方法一
①设单位时间内喷射出的正离子个数为N
由动量定理有
Ft=Ntmv
由功率的定义有
由动能定理有
联立以上几式可得
F与P的关系式图像如图2所示。
方法二
根据
由功率的定义有
联立以上几式可得
F与P的关系式图像如图2所示。
②由于
可得
因此推力冲量
由表达式可得，在加速正离子所消耗的能量相同的情况下，要使离子推进器提供的推力的冲量更大，可采用比荷较小的离子作推进剂，减小加速电压。
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