北京市石景山区2024-2025学年高三上学期期末考试物理试卷（含答案）

北京市石景山区2024-2025学年高三上学期期末考试
物 理
本试卷共8页，100分。考试时长90分钟。考生务必将答案答在答题卡上，在试卷上作答无效。考试结束后，将答题卡交回。
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。
在交通事故的分析中，刹车线的长度是很重要的依据，刹车线是汽车刹车后，停止转动的轮胎在地面上滑动时留下的痕迹。在某次交通事故中，汽车刹车线长度为14 m，汽车刹车的加速度大小为7 m/s2，则汽车开始刹车时的速度为
A．7 m/s B．10 m/s
C．14 m/s D．20 m/s
如图1所示，轻质网兜兜住重力为G的足球，用轻绳挂于光滑竖直墙壁上的A点，轻绳的拉力为T，墙壁对足球的支持力为N，则
A．T < N B．T = N
C．T = G D．T > G
如图2所示，物块A和物块B静止在光滑水平面上，物块A质量为M，物块B质量为m，在已知水平推力F的作用下，A、B向右做匀加速直线运动，物块A对物块B的作用力大小为
A． B． C． D．
我国自主研发的空间站中的“天和”核心舱，绕地球的运行可视为匀速圆周运动。已知引力常量G，由下列物理量能计算出地球质量的是
A．核心舱的质量和轨道半径 B．核心舱的质量和运动周期
C．核心舱运动的角速度和周期 D．核心舱运动的线速度和周期
如图3所示，两个完全相同的小球A、B，在同一高度处以相同大小的初速度v0分别沿水平和竖直方向抛出，不计空气阻力，下列说法正确的是
A．两小球落地时的速度相同
B．两小球落地时，重力的瞬时功率相同
C．从开始运动至落地，两小球动量的变化相同
D．从开始运动至落地，两小球动能的变化相同
在“研究平抛物体的运动”的实验中，验证实验得到的轨迹是否准确可以有这样一种方法：以曲线上一点为起点，画三段连续等长的水平线段，再在该水平线等间距处对应作三条竖直线与曲线交于三点，相应得到三段沿竖直方向的线段，其长分别为y1、y2、y3，如图4所示。若轨迹准确，则
A． B．
C． D．
如图5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6所示。下列说法中正确的是
A．根据图线可得重力加速度
B．根据图线可得小球的质量
C．绳长不变，用质量更小的球做实验，得到的图线斜率更大
D．用更长的绳做实验，得到的图线与横轴交点的位置不变
如图7所示，用手握住长绳的一端，t = 0时刻在手的带动下P点开始上下振动，其振动图像如图8所示，则t1时刻绳上形成的波形是
直升机悬停在空中，由静止开始投放装有物资的箱子，箱子下落时所受的空气阻力与箱子下落的速度成正比。下落过程中箱子始终保持图9所示状态。下列说法正确的是
A. 箱子接近地面时，箱内物体受到的支持力比刚释放时大
B. 下落过程中箱内物体的加速度逐渐增大
C. 下落过程中箱内物体的机械能增大
D. 若下落距离足够大，箱内物体可能不受箱子底部的支持力作用
如图10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点电场强度大小变为原来的4倍
D．若两点电荷的电荷量均变为原来的2倍，P、Q两点间电势差变为原来的4倍
如图11所示，利用电压传感器和电流传感器观察电容器的充、放电过程。先将单刀双掷开关S置于接线柱1，给电容器充电；充电结束后，再将开关S置于接线柱2，电容器放电。传感器采集所测电路的电压、电流信号，得到电容器充、放电过程电压U和电流I随时间t变化的图像，如图12所示。下列说法正确的是
(
R
C
S
1
2
图
11
)
A．电容器充电过程，电流和电压都逐渐增大
B．电容器充电过程，电压逐渐增大而电流逐渐减小
C．电容器放电过程，电容器的电容逐渐增大
D．电容器放电过程，电容器的电容逐渐减小
如图13所示，理想变压器输入电压保持不变。若将滑动变阻器R0的滑动触头向下移动，下列说法正确的是
A．电流表A1、A2的示数都增大
B．电压表V1、V2的示数都不变
C．原线圈输入功率减小
D．电阻R1消耗的电功率减小
图14为显像管原理图。若电子枪发射的高速电子束经磁偏转线圈的磁场偏转后打在荧光屏上a点，则
A．磁场的方向垂直纸面向里
B．磁场越强，电子束打在屏上的位置越靠近屏中心O点
C．要让电子束从a逐渐移向b，应将磁场逐渐减弱至零，再将磁场反向且逐渐增强
D．要让电子束从a逐渐移向b，应逐渐增强磁场使电子束过O点，再将磁场反向且逐渐减弱
利用霍尔传感器可测量自行车的运动速率，如图15所示，一块磁铁安装在前轮上，霍尔传感器固定在前叉上，离轮轴距离为r，轮子每转一圈，磁铁就靠近霍尔传感器一次，传感器就会输出一个脉冲电压。当磁铁距离霍尔元件最近时，通过元件的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度为B，在导体前后表面间出现电势差U。已知霍尔元件沿磁场方向的厚度为d，载流子的电荷量为-q，电流I向左。下列说法正确的是
A．前表面的电势高于后表面的电势
B．若车速越大，则霍尔电势差U越大
C．元件内单位体积中的载流子数为
D．若单位时间内霍尔元件检测到n个脉冲，则自行车行驶的速度大小为
第二部分
本部分共6题，共58分。
（10分）
某同学通过实验测量一个电阻的阻值。
（1）他先用多用电表对该电阻进行初步测量。用电阻×1挡进行测量时，指针位置如图17所示，该电阻的阻值约为_________。
（2）继续用电压表和电流表更精确地测量该电阻的阻值。找来如下器材：
电流表：量程0~0.6A，内阻约0.1；
电压表：量程0~3V，内阻约3 k；
滑动变阻器：最大阻值15，额定电流1.0 A；
电源：电动势3V，内阻约0.5；
开关一个，导线若干。
为减小实验误差，电流表和电压表的连接方式应该选用图18中的______（选填“甲”或“乙”），采用该方式测量的结果与真实值相比___________（选填“偏大”或“偏小”）。
他从图19所示的两种滑动变阻器的连接方式中，选择了一种，经过实验得到表1中的数据。
表1
电压U/V 0.10 0.40 0.60 1.00 1.20 1.50 1.70 2.00
电流I/A 0.02 0.08 0.12 0.19 0.25 0.31 0.34 0.40
由数据可知，他选择的滑动变阻器的连接方式是图19中的______（选填“甲”或“乙”）。你的判断依据是________________________________。
（8分）
利用图20所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验。
（1）实验中，先接通电源，再释放重物，得到图21所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，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，计时器打点周期为T，若从O点到B点的过程中机械能守恒，应满足的关系式为____________。
（2）大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量略大于动能的增加量，关于该误差下列说法正确的是______
A．该误差属于偶然误差，可以通过多次测量取平均值的方法来减小该误差
B．该误差属于系统误差，可以通过多次测量取平均值的方法来减小该误差
C．该误差属于偶然误差，可以通过减小空气阻力和摩擦阻力来减小该误差
D．该误差属于系统误差，可以通过减小空气阻力和摩擦阻力来减小该误差
（3）某同学想用气垫导轨验证机械能守恒定律，如图22所示。先把导轨调成水平，然后用垫块把导轨的右端支脚垫高H，读出两支脚上端对应导轨标尺上的距离L，读出两个光电门之间的距离x。在滑块上安装宽度为d的挡光条，使它由轨道右端滑下，测出它分别通过两个光电门时挡光条的挡光时间t1与t2，并由此计算出滑块通过两个光电门时的速度。则该实验中______（选填“需要”或“不需要”）测出滑块的质量；若滑块下滑过程中机械能守恒，已知重力加速度为g，请写出所测物理量应满足的关系式___________________。
（9分）
如图23所示，垂直于纸面的匀强磁场磁感应强度为B。纸面内有一正方形均匀金属线框abcd，其边长为L，总电阻为R，ab边与磁场边界平行。从ab边刚进入磁场直至cd边刚要进入的过程中，线框在水平向右的拉力作用下以速度v匀速运动。求：
（1）线框中感应电动势的大小E；
（2）bc边两端的电势差Ubc；
（3）bc边产生的焦耳热Q。
（9分）
如图24所示，光滑的圆弧轨道位于竖直平面内，半径为R，OB沿竖直方向，圆弧轨道上端A点距地面高度为5R。两个相同的可视为质点的滑块，质量均为m，一个静止在B点，另一个从A点由静止释放，滑动到B点，与静止的滑块碰撞后，粘在一起水平飞出，落在地面C点处。不计空气阻力，重力加速度为g。求：
（1）滑块从A点滑到B点时的速度大小vB；
（2）碰撞过程中两滑块损失的机械能ΔE；
（3）落地点C与B点的水平距离x。
（10分）
某静电除尘器结构如图25所示，长方体通道的上下底面是金属板，长为L，宽为b，前、后两面是绝缘的透明有机玻璃，高为d。大量尘埃颗粒从左端以相同的水平速度v0射入除尘器，尘埃颗粒分布均匀。假设尘埃颗粒都相同，质量均为m，带电量均为-q。当上下两面连接到电压为U的高压电源两极时，在两金属板间产生一个很强的匀强电场，尘埃颗粒如果能被下极板吸附即可实现除尘。不计尘埃颗粒的重力、空气阻力以及颗粒之间的相互作用力。
（1）若尘埃颗粒从左端射入，右端飞出，求：
a．颗粒穿过除尘器所需要的时间t；
b．颗粒穿出时偏离水平方向的距离y；
（2）若电压为U0时，除尘效率是25%（即射入颗粒有25%能被极板吸附），要想使除尘效率达到100%，应该如何调整高压电源的电压U；
（3）当除尘效率刚好达到100%，经过一段时间，下极板左半部分的吸附颗粒与右半部分吸附颗粒的数量比。
（12分）
如图26所示，在《自然哲学的数学原理》中，牛顿设想：把物体从高山上水平抛出，速度一次比一次大，落地点也就一次比一次远；抛出速度足够大时，物体就不会落回地面，成为人造地球卫星。
已知引力常量为G，地球质量为M，地球半径为R。若取无穷远处引力势能为零，则距离地球球心r处质量为m物体的引力势能为。求：
（1）物体在地球表面附近绕地球做圆周运动，刚好不落回地面的速度v1的大小；
（2）从地球表面发射能脱离地球引力范围所需的最小速度v2的大小；
（3）若使物体速度大于v1且小于v2，物体绕地球运行的轨迹就不是圆，而是椭圆。某人造地球卫星运行的轨迹为如图27所示的椭圆，椭圆半长轴为a，两个焦点之间距离为2c。地球位于椭圆的一个焦点上，卫星质量为m。
a．请你根据开普勒第二定律，求卫星近地点速度大小v3与远地点速度大小v4的比值；
b．求该卫星在轨道上运行时的机械能E。
参考答案
第一部分共14题，每题3分，共42分。
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
答案 C D B D D A B B A B B A C C
第二部分共5题，共58分。
15．（1）5Ω（2分）；
（2）① 甲（2分），偏小（2分）；② 乙（2分），若采用甲图，Rx电流的最小值约为，大于0.02A，不合理；若采用乙图，Rx的电流可以从0开始变化。故乙图满足条件。（2分）
16．（1）（2分）；（2）D（2分）
（3）不需要（2分），（2分）
17．（9分）
（1）动生电动势 （3分）
（2）由闭合电路欧姆定律 解得 （1分）
bc边两端的电势差 解得 （2分）
（3）线框进入磁场的时间 （1分）
由焦耳定律，bc边产生的焦耳热
解得 （2分）
18．（9分）
（1）由机械能守恒定律 解得 （3分）
（2）碰撞动量守恒
能量守恒解得 （3分）
（3）由平抛运动规律 ， 解得x=2R （3分）
19．（10分）
（1）a.尘埃做类平抛运动 解得 （2分）
b.尘埃做类平抛运动，，
解得 （3分）
（2）除尘效率 ，效率25%时，，要想使除尘效率达到100%，应该至少，由，，高压电源的电压要提高至4U0以上。 （2分）
（3）由，当U一定时，，可得离下底面高度范围内的尘埃落在下极板前半部分；离下底面高度范围内的尘埃落在下极板后半部分；故数量比1：3。 （3分）
20．（12分）
（1）物体在地球附近绕地球做圆周运动
解得 （4分）
（2）由机械能守恒定律 解得 （4分）
（3）a.由开普勒第二定律
解得 （2分）
b.由机械能守恒定律
解得 （2分）
2