北京市石景山区2021届高三上学期期末考试物理试题 Word版含答案

北京市石景山区2020—2021学年第一学期高三期末试卷
物　理
考生须知
1．本试卷共8页，共三道大题，20道小题，满分100分。考试时间90分钟。
2．在答题卡上准确填写学校名称、姓名和准考证号。
3．试题答案一律填涂或书写在答题卡上，选择题、作图题请用2B铅笔作答，其他试题请用黑色字迹签字笔作答，在试卷上作答无效。
4．考试结束，请将本试卷和答题卡一并交回。2021年1月
第Ⅰ卷（共42分）
4361180334010图 1
F
O
A
B
图 1
F
O
A
B
一、本题共14小题，每小题3分，共42分。在每小题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。
1． 如图1所示，质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上。用水平向左的力F拉动绳的中点O缓慢移动一小段距离。用T表示绳OA段拉力的大小，在O点缓慢向左移动的过程中
A．F逐渐变大，T逐渐变大 B．F逐渐变大，T逐渐变小
C．F逐渐变小，T逐渐变大 D．F逐渐变小，T逐渐变小
3853180233680O
v
t
t1
图 2
O
v
t
t1
图 2
2． 如图2所示，实线为一次实验中小车运动的v-t图像，为了简化计算，用虚线作近似处理，下列表述正确的是
A．小车做曲线运动
B．在t1时刻由虚线计算出的加速度比实际的小
C．在0～t1时间内，由虚线计算出的平均速度比实际的小
D．用虚线作近似处理，改变了小车的运动描述，按照虚线计算出的位移与实际位移会有很大偏差，此做法不合理
图 3
槽码
气垫导轨
数字计时器
光电门1
光电门2
遮光条
滑块
刻度尺
3． 如图3所示，为了测定气垫导轨上滑块运动的加速度，在滑块上安装了宽度为d的遮光条。滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门，配套的数字计时器记录了遮光条通过第一个光电门的时间Δt1，通过第二个光电门的时间Δt2，遮光条从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间t，则可估算滑块加速度的大小为
A．false B．false C．false D．false
3709035394970y
x
O
v
图 4
y
x
O
v
图 4
4． 一列简谐横波沿x轴正方向传播，振幅为A，频率为f，在t=t0时刻波形如图4所示，则x=0处质点的运动方程为
A．false
B．false
C．false
D．false
23202901076325图 5
图 5
5． 地球的公转轨道接近圆，但彗星的运动轨道则是一个非常扁的椭圆。天文学家哈雷成功预言哈雷彗星的回归，哈雷彗星最近出现的时间是1986年，预测下次飞近地球将在2061年。如图5所示，若哈雷彗星在近日点与太阳中心的距离为r1，线速度大小为v1，加速度大小为a1；在远日点与太阳中心的距离为r2，线速度大小为v2，加速度大小为a2。则
A．v1B．v1>v2，a1:a2=r2:r1
C．v1D．v1>v2，a1:a2=r22:r12
6． 一小船在河中Oxy平面内运动的轨迹如图6所示，下列判断正确的是
A．若小船在x方向上始终匀速运动，
图 6
O
y
x
则在y方向上先加速运动后减速运动
B．若小船在y方向上始终匀速运动，
则在x方向上先加速运动后减速运动
C．若小船在y方向上始终匀速运动，
则在x方向上先减速运动后加速运动
D．若小船在x方向上始终匀速运动，
则在y方向上也一直匀速运动
图7
θ
A
B
v
7． 如图7所示，带支架的平板小车沿水平面向左做直线运动，小球A用细线悬挂于支架前端，质量为m的物块B放在小车右端，且始终相对于小车静止。B与小车平板间的动摩擦因数为μ，若观察到细线偏离竖直方向θ角，则此刻小车对物块B产生的作用力的大小和方向为
A．false，斜向右上方 B．false，斜向左上方
C．mgtanθ，水平向右 D．mg，竖直向上
373316560960图 8
P
Q
图 8
P
Q
8． 真空中两个点电荷所带电荷量相等，其电场的等势面如图8所示，图中相邻等势面间电势差相等。下列说法正确的是
A．这两个点电荷电性相同，一定都是正电荷
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点的电势能一定比在Q点的电势能大
9． 如图9所示，将带正电荷Q的导体球C靠近不带电的导体。若沿虚线1将导体分成A、B两部分，这两部分所带电荷量分别为QA、QB；若沿虚线2将导体分成两部分，这两部分所带电荷量分别为QA′和QB′。对于上述实验，下列判断正确的是
326136016510图 9
图 9
A．QAB．QA=QB，QA为负电荷
C．QA′D．QA′=QB′，QA′为正电荷
4161155140970图 10
i
M
N
Q
P
C
图 10
i
M
N
Q
P
C
10．如图10所示，矩形线圈MNPQ位于通电长直导线附近，线圈与导线在同一平面内，线圈的两个边与导线平行，其中PQ边上接有电容器C。如果在一段时间t0内，发现电容器C的上极板一直带正电。那么，在这段时间内，通电长直导线中通过电流i（电流方向向上为正）的图像可能为
7683548260i
t
O
t0
A
i
t
O
t0
B
i
t
O
t0
C
i
t
O
t0
D
i
t
O
t0
A
i
t
O
t0
B
i
t
O
t0
C
i
t
O
t0
D
11．探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L1、L2，电路中分别接入理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表A1、A2，导线电阻不计，如图11所示。当开关S闭合后
L2
L1
~
图 11
A2
V2
V1
A1
S
A．A1示数变小，A1与A2示数的比值不变
B．A1示数变大，A1与A2示数的比值变大
C．V2示数变小，V1与V2示数的比值变大
D．V2示数不变，V1与V2示数的比值不变
图 12
L
N
V
A
S
12．某兴趣小组用实验室的手摇发电机和理想变压器给一个灯泡供电，电路如图12所示。当线圈以较大的转速n匀速转动时，电压表示数是U1，额定电压为U2的灯泡正常发光，灯泡正常发光时电功率为 P，手摇发电机的线圈电阻是r，则
A．电流表的示数是false
B．变压器原副线圈的匝数比是U2:U1
C．变压器输入电压的瞬时值false
D．手摇发电机的线圈中产生的电动势最大值是false
13．一个带正电的带电粒子沿垂直于磁场的方向，从a点进入匀强磁场，由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小（带电量不变）。下列描述带电粒子运动的径迹中，正确的是
B
A
CA
D
B
a
B
a
B
a
B
a
3908425737870图 13
G
R0
Rx
Rg
E
图 13
G
R0
Rx
Rg
E
14．图13为多用电表欧姆挡的原理示意图，其中电流表的满偏电流为300μA，内阻Rg=100Ω，调零电阻的最大值R0=50kΩ，电池电动势E=1.5V，两表笔短接调零后，用它测量电阻Rx，当电流计指针指在满刻度的1/3时，Rx的阻值是
A．100Ω
B．1kΩ
C．10kΩ
D．100kΩ
第Ⅱ卷（共58分）
3418840193040图14
图14
二、本题共2小题，共18分。
15．（6分）用如图14所示的装置验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。
（1）在实验中，入射小球、被碰小球的质量分别为m1和m2，入射小球、被碰小球的半径分别为r1和r2。对于m1和m2、 r1和r2的大小，下列关系正确的是
A．m1=m2，r1=r2 B．m1>m2，r1=r2
C．m1r2
（2）下列关于实验的说法正确的是
A．轨道需要光滑无摩擦且末端需要保持水平
B．通过测量小球做平抛运动的水平位移间接实现测定小球碰撞前后的速度
C．用半径尽量小的圆把小球的多次落点圈起来，圆心可视为其落点的平均位置
D．若实验结果false，则两球在碰撞前后动量守恒
16．（12分）用伏安法测某金属丝的电阻Rx（约为5Ω）。现有电池组（电动势3V，内阻约1Ω）、滑动变阻器R0（0～20Ω，额定电流2A）、双量程电流表（0～0.6A，内阻约0.125Ω；0～3A，内阻约0.025Ω）、双量程电压表（0～3V，内阻约3kΩ；0～15V，内阻约15kΩ）、开关、导线若干。
（1）为减小测量误差，该实验中，电流表量程应选用_____(选填“0～0.6A”或“0～3A”)，电压表量程应选用_____(选填“0～3V”或“0～15V” )。
-182880088900（2）在图15（a）中选择测量Rx的电路原理图_____(选填“甲”或“乙” )，并在图15（b）中完成相应的实物连线图。
240665119380图15（b）
Rx
R0
A
V
E
甲
乙
Rx
R0
A
V
E
图15（a）
图15（b）
Rx
R0
A
V
E
甲
乙
Rx
R0
A
V
E
图15（a）










（3）如图16所示，请利用实验数据绘出电阻Rx的U-I图线。由图线可得金属丝的阻值Rx=________Ω（保留两位有效数字）。
137604585090U/V
I/A
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.5
1.5
2.5
2.0
1.0
图 16
U/V
I/A
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.5
1.5
2.5
2.0
1.0
图 16












274955481965A
B
C
D
A
B
C
D
（4）实验中，在不损坏电表的前提下，随着滑动变阻器滑片移动的距离x的变化，电池组的总功率P也会发生变化。下列能正确反映P-x关系的是

三、本题共4小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程和重要步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
17．（9分）一个质量为m、电荷量为q的带电粒子，以初速度v沿与磁场垂直的方向射入磁感应强度为B的匀强磁场。
（1）求粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径；
（2）求粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期；
（3）若粒子质量m=1.67×10-27 kg、电荷量q=1.6×10-19 C，初速度v=5×105 m/s，磁感应强度B=0.2T，通过计算说明为什么研究粒子在磁场中运动时可以忽略粒子所受的重力。
18．（9分）如图17（甲）所示，在倾角为θ的斜面顶端O点，以初速度v0水平抛出一小球，小球落到斜面上的P点，不计空气阻力。
（1）求小球从O点抛出至落到P点过程中所用的时间t；
（2）求小球落到P点时重力的瞬时功率；
（3）如图17（乙）所示，某楼梯台阶的竖直高度均为0.15m，水平宽度均为0.30m。若某小球自楼梯的平台上以v=2m/s的速度水平飞出，求小球第一次到达台阶的位置。(g=10m/s2)
图 17（甲）
O
v0
P
θ
311594510160v
1
3
2
4
图17（乙）
v
1
3
2
4
图17（乙）
19．（10分）如图18(甲)所示，两根平行的光滑金属导轨MN、PQ，距离为L，与左侧M、P间连接的电阻R构成一个固定的水平U型导体框架，导轨电阻不计且足够长。框架置于一个方向竖直向下、范围足够大的匀强磁场中，磁感应强度为B，磁场左侧边界是OO'。质量为m、电阻为r、长度为L的导体棒垂直放置在两导轨上，并与导轨接触良好，给导体棒一个水平向右的初速度v0进入磁场区域，求：
（1）导体棒进入磁场瞬间加速度的大小a0；
（2）导体棒运动全过程中电阻R上产生的热量Q；
（3）推导导体棒的速度v与其位移x的关系，并在图18(乙)中画出图线，标出关键坐标。
43624534925图18
M
P
O
Q
x
v0
O?
N
(甲)
R
(乙)
v
x
O
B
图18
M
P
O
Q
x
v0
O?
N
(甲)
R
(乙)
v
x
O
B
3214370146050O
x1
x
图19
O
x1
x
图19
-1143000-9211945
20．（12分）如图19所示，在光滑水平桌面上，弹簧的一端固定,另一端连接一个物块，弹簧质量不计，劲度系数为k，物块（可视为质点）的质量为m，静止在O点，此时弹簧处于原长状态。以O点为坐标原点，水平向右为x轴正方向，建立坐标系O-x。用力F将物块从O点缓慢向右拉至某一位置x1处，弹簧始终处于弹性限度内。
43688002946400.19L
图 20
0.19L
图 20
（1）请画出F随物块位移x变化的示意图；并根据F-x图像求物块沿x轴从O点运动到位置x1的过程中力F所做的功。
（2）在位置x1处将力F撤掉，证明力F撤掉后物块做简谐运动。
（3）证明力F撤掉后物块做简谐运动的机械能与振幅的平方成正比。
（4）在摆角很小的情况下，单摆的运动是简谐运动。如图20所示，一单摆的摆长为L，在悬点的正下方0.19L处有一小钉，设摆角很小，求单摆的左右两侧振幅之比false。
北京市石景山区2020—2021学年第一学期高三期末
物理试卷答案及评分参考
一、选择题（每小题3分，共42分） 2021年1月
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
答案
A
C
C
B
D
B
A
B
D
A
D
A
A
C
二、实验题（共18分）
15．（1）B（3分） （2）BC（3分）
16．（1）0～0.6A（2分）0～3V（2分）
-182880088900（2）甲，实物连线图如答图1所示。（4分）
125031549530答图1
答图1












（3）U-I图线如答图2所示，（1分）Rx=4.5Ω（保留两位有效数字）。（1分）
137604558420U/V
I/A
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.5
1.5
2.5
2.0
1.0
答图2
U/V
I/A
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.5
1.5
2.5
2.0
1.0
答图2










（4）B（2分）
三、计算题（共4小题，共40分）
17．（9分）
（1）由false，粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径false (3分)
（2）由false，粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期false (3分)
（3）由false，false，false；即false，所以研究粒子在磁场中的运动时可以忽略粒子所受的重力 (3分)
18.（9分）
（1）由false，false，false，解得false (3分)
（2）由false，false，解得false (3分)
v
1
3
2
4
答图4
（3）如答图4所示，以O点为坐标原点建立直角坐标系，竖直向下为y轴正方向，水平向右为x轴正方向，则所有台阶末端连线的直线方程为false，小球一定落在平抛轨迹与该直线交点的下方台阶上。
由false，false，false；解得交点坐标（0.4m，0.2m），故小球首先落在第二级台阶上，y=0.3m，x=2t，求得小球第一次到达台阶的位置为坐标（false，false）处 (3分)
19．（10分）
（1）由false，false
解得导体棒进入磁场瞬间false (3分)
（2）电阻R与电阻r串联，据Q=I2Rt，可得false
又false
解得false (3分)
（3）由动量定理false
答图5
v
x
O
v0
0
falsefalse，false，false
解得false，false
即false
导体棒速度v与位移x成线性关系。
其图像如答图5所示 (4分)
20．（12分）
（1）F随物块位移x变化的示意图如答图6所示。
由图像面积力F所做的功false (3分)
（2）将力F撤掉，物块只受弹簧弹力
false，大小与物块离O点的位移x大小成正比，方向总指向O点，
故力F撤掉后物块以O点为平衡位置做简谐运动 (3分)
3398520149225答图6
F
x
x1
O
答图6
F
x
x1
O
（3）由机械能守恒，false (3分)
（4）在摆角很小的情况下，单摆的运动为简谐运动
false，false，false
又因为机械能守恒，false
即false (3分)