北京市东城区2022届高三上学期物理期末统一检测试卷

更新时间：2022-02-16 浏览次数：54 类型：期末考试

一、单选题

1. 我国交通安全法规定，汽车要礼让行人。某汽车以10m/s的速度在马路上匀速行驶，驾驶员发现正前方15m处的斑马线上有行人，于是刹车，由于存在反应时间，再前进5m后汽车开始匀减速，最终恰好停在斑马线前，则汽车在减速阶段的加速度大小为（）

A . $\text{[math]}$ B . $\text{[math]}$ C . $\text{[math]}$ D . $\text{[math]}$

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2. 为了解决部分高层住户中的老人上下楼的“大问题”，近年来国家推行老旧小区安装电梯的惠民政策。老人某次乘电梯的速度 $\text{[math]}$ 随时间 $\text{[math]}$ 变化如图所示，若取竖直向上方向为正方向，则以下说法正确的是（）

A . 3s末一定处于超重状态 B . 6s末一定处于超重状态 C . 8s末一定处于超重状态 D . 7s~10s向下减速运动

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3. 疫情防控期间，某同学在家中对着竖直墙壁练习抛球。某次斜向上抛球，球垂直撞在墙上后反弹落地，落地点正好在发球点正下方，如图所示。不计球的旋转及空气阻力，关于球从抛出到第一次落地的过程，下列说法正确的是（）

A . 球撞击墙壁过程没有机械能损失 B . 球在空中上升和下降过程的时间相等 C . 球落地时的水平速度比抛出时的水平速度大 D . 球落地时的动能和抛出时的动能可能相等

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4. 图甲为游乐场中一种叫“魔盘”的娱乐设施，游客坐在转动的魔盘上，当魔盘转速增大到一定值时，游客就会滑向盘边缘，其装置可以简化为图乙。若魔盘转速缓慢增大，则游客在滑动之前（）

A . 受到魔盘的支持力缓慢增大 B . 受到魔盘的摩擦力缓慢减小 C . 受到的合外力大小不变 D . 受到魔盘的作用力大小变大

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5. 2021年12月9日，中国空间站“天宫课堂”第一课开讲。空间站轨道可简化为高度约400km的圆轨道，认为空间站绕地球做匀速圆周运动。在400km的高空也有非常稀薄的空气，为了维持空间站长期在轨道上做圆周运动，需要连续补充能量。下列说法中正确的是（）

A . 假设不补充能量，空间站将做离心运动 B . 假设不补充能量，系统的机械能将减小 C . 实际空间站的运行速度大于第一宇宙速度 D . 实际空间站的运行速度大于第二宇宙速度

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6. 如图所示为单摆做阻尼振动的位移 $\text{[math]}$ 随时间 $\text{[math]}$ 变化的图像， $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 时刻的位移大小均为2cm， $\text{[math]}$ 时刻的位移大于2cm。关于摆球在 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 时刻的速度、重力势能、动能、机械能的分析，下列说法正确的是（）

A . 摆球在 $\text{[math]}$ 时刻的机械能等于 $\text{[math]}$ 时刻的机械能 B . 摆球在 $\text{[math]}$ 时刻的动能等于 $\text{[math]}$ 时刻的动能 C . 摆球在 $\text{[math]}$ 时刻的重力势能等于 $\text{[math]}$ 时刻的重力势能 D . 摆球在 $\text{[math]}$ 时刻的速度大于 $\text{[math]}$ 时刻的速度

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7. 平传送带在电动机的带动下以恒定的速率 $\text{[math]}$ 运动。某时刻在传送带左侧A端轻轻放置一个质量为 $\text{[math]}$ 的小物体，经时间 $\text{[math]}$ 小物体恰好与传送带共速，此时小物体未到达传送带的最右端，在这段时间内（）

A . 摩擦力对小物体做的功为 $\text{[math]}$ B . 由于小物体与传送带相互作用而产生的内能为 $\text{[math]}$ C . 由于小物体与传送带相互作用电动机要多做的功为 $\text{[math]}$ D . 共速前小物体受向右的摩擦力，共速后小物体受向左的摩擦力

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8. (2021·广东) 图是某种静电推进装置的原理图，发射极与吸极接在高压电源两端，两极间产生强电场，虚线为等势面，在强电场作用下，一带电液滴从发射极加速飞向吸极，a、b是其路径上的两点，不计液滴重力，下列说法正确的是（）

A . a点的电势比b点的低 B . a点的电场强度比b点的小 C . 液滴在a点的加速度比在b点的小 D . 液滴在a点的电势能比在b点的大

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9. 将某电源接入电路，测得路端电压和干路电流的关系如图中直线 $\text{[math]}$ 所示，直线 $\text{[math]}$ 为某定值电阻 $\text{[math]}$ 的 $\text{[math]}$ 图线。现用该电源与开关、定值电阻 $\text{[math]}$ 组成闭合电路，下列说法中正确的是（）

A . 此电源的内阻为 $\text{[math]}$ B . 此电源的电动势为2.0V C . 电源的总功率为4.0W D . 若将 $\text{[math]}$ 的阻值改为 $\text{[math]}$ ，电源输出功率增大

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10. 交流发电机的简化结构如图所示，两磁极间产生的磁场可近似为匀强磁场。已知水平匀强磁场的磁感应强度大小 $\text{[math]}$ ，矩形线框 $\text{[math]}$ 共100匝，面积 $\text{[math]}$ ，电阻不计。线框绕垂直于磁场的转轴 $\text{[math]}$ 以角速度 $\text{[math]}$ 匀速转动，通过熔断电流（有效值）为10A的保险丝与理想变压器原线圈相连，副线圈接入一只“220V 20W”的灯泡，下列说法正确的是（）

A . 若灯泡正常发光，通过保险丝的电流为0.2A B . 为使灯泡正常发光，变压器原、副线圈的匝数之比为20：11 C . 线框平面与磁场方向垂直时，穿过线框的磁通量为 $\text{[math]}$ D . 线框中产生的感应电动势的有效值为 $\text{[math]}$

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11. 某同学想对比电感线圈和小灯泡对电路的影响，他设计了如图甲所示的电路，电路两端电压 $\text{[math]}$ 恒定，A₁、A₂为完全相同的电流传感器。先闭合开关K得到如图乙所示的 $\text{[math]}$ 图像，等电路稳定后，断开开关（断开开关的实验数据未画出）。下列关于该实验的说法正确的是（）

A . 闭合开关时，自感线圈中电流为零，其自感电动势也为零 B . 乙图中的 $\text{[math]}$ 曲线表示电流传感器A₂测得的数据 C . 断开开关时，小灯泡会明显闪亮后逐渐熄灭 D . $\text{[math]}$ 时刻小灯泡与线圈的电阻相等

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12. 质谱仪的简化原理如图所示。质子在入口处从静止开始被加速，再经匀强磁场偏转后从出口离开磁场，图中虚线表示质子在磁场中的偏转轨迹。若保持加速电压恒定，用该装置加速某种一价正离子，为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将磁感应强度增加到原来的4倍。下列说法正确的是（）

A . 质子和离子在磁场中运动的时间之比为1：1 B . 质子和离子在磁场中运动的时间之比为1：4 C . 质子和离子的质量之比为1：4 D . 质子和离子的质量之比为1：2

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13. 有一种磁强计，可用于测定磁场的磁感应强度，其原理如图所示。将一段横截面为长方形的N型半导体（主要靠自由电子导电）放在匀强磁场中，两电极 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 分别与半导体的前后两侧接触。已知磁场方向沿 $\text{[math]}$ 轴正方向，N型半导体横截面的长为 $\text{[math]}$ ，宽为 $\text{[math]}$ ，单位体积内的自由电子数为 $\text{[math]}$ ，电子电荷量为 $\text{[math]}$ ，自由电子所做的定向移动可视为匀速运动。导体中通有沿 $\text{[math]}$ 轴正方向、大小为 $\text{[math]}$ 的电流时，两电极 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 间的电势差为 $\text{[math]}$ 。下列说法正确的是（）

A . $\text{[math]}$ 为正极， $\text{[math]}$ 为负极 B . 磁感应强度的大小为 $\text{[math]}$ C . 磁感应强度的大小为 $\text{[math]}$ D . 其他条件不变时， $\text{[math]}$ 越大，电势差 $\text{[math]}$ 越大

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14. 北京正负电子对撞机（BEPC）是我国第一台高能加速器，由长200m的直线加速器、周长240m的储存环等几部分组成，外型像一只硕大的羽毛球拍，如图所示。电子束被加速到150MeV时，轰击一个约1cm厚的钨靶，产生正负电子对。将正电子聚焦、收集起来加速，再经下一个直线加速器加速到约1.4GeV。需要加速电子时，则把钨靶移走，让电子束直接经过下一个直线加速器进行加速，使其获得与正电子束相同的能量。正、负电子束流分别通过不同的路径注入到储存环中，在储存环的真空盒里做回旋运动。安放在其空盒周围的各种高精密电磁铁将正、负电子束流偏转、聚焦，控制其在环形真空盒的中心附近；速度接近光速的电子在磁场中偏转时，会沿圆弧轨道切线发出电磁辐射。通过微波不断地给正、负电子束补充能量；当正、负电子束流被加速到所需要的能量时，正、负电子束流就可以开始对撞，安放在对撞点附近的北京谱仪开始工作，获取正、负电子对撞产生的信息，进一步认识粒子的性质，探索微观世界的奥秘。下列说法正确的是（）

A . 该装置中正、负电子同时在直线加速器中加速 B . 正、负电子发生对撞前，为了增大碰撞概率，可利用磁场对其偏转、聚焦 C . 正、负电子离开直线加速器之后，各自所需偏转磁场的方向相反 D . 储存环中的正、负电子所受洛伦兹力不做功，所以正负电子能量不会衰减

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二、实验题

15. 物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验步骤、数据处理、误差分析等。例如：
1. （1）实验仪器。用螺旋测微器测量金属丝的直径，螺旋测微器的示数如图甲所示，该金属丝的直径为mm。
2. （2）数据处理。某同学在“探究平抛运动特点”的实验中，得到了物体做平抛运动的部分轨迹，如图乙所示。若图中正方形方格的边长 $\text{[math]}$ ，则小球做平抛运动的初速度 $\text{[math]}$ m/s。（取 $\text{[math]}$ ）
3. （3）误差分析。在“探究加速度与物体受力关系”的实验中，认为使小车做匀加速直线运动的合力 $\text{[math]}$ 等于桶和砂所受的重力。某同学通过改变砂和砂棚的质量，测量小车的加速度 $\text{[math]}$ 随 $\text{[math]}$ 变化的图像，实验前他猜想小车的加速度 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 的图像如图丙所示，而实际得到的图像如图丁所示。请指出图丁与图丙的不同之处，并分析说明导致不同的原因。
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16. 某同学为更准确测量某合金丝的阻值 $\text{[math]}$ ，做了以下实验。
1. （1）该同学先用多用电表的欧姆挡粗测该合金丝的电阻，示数如图甲所示，对应的读数是 $\text{[math]}$ 。
2. （2）除电源（电动势3.0V，内阻不计）、开关、导线若干外，还提供如下实验器材：
  A．电流表A₁（量程0~0.6A，内阻约 $\text{[math]}$ ）
  B．电流表A₂（量程0~1.0mA，内阻 $\text{[math]}$ ）
  C．滑动变阻器 $\text{[math]}$ （最大阻值 $\text{[math]}$ ，额定电流2A）
  D．滑动变阻器 $\text{[math]}$ （最大阻值 $\text{[math]}$ ，额定电流0.5A）
  E.电阻箱 $\text{[math]}$
  a.由于没有电压表，某同学想把电流表A₂改装成量程为（0~3V）的电压表，应将电阻箱R调成 $\text{[math]}$ ，与电流表A₂（填“串联”“并联”）
  b.请画出该同学所用的实验电路图。（）
  $\text{[math]}$
  0.06
  0.12
  0.22
  0.30
  0.36
  0.50
  $\text{[math]}$
  0.10
  0.20
  0.40
  0.50
  0.60
  0.80
3. （3）该同学利用电路图测量获得的数据，数据点已描在坐标纸上，请连接数据点作出 $\text{[math]}$ 图线（），根据图线得出该金属丝电阻 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ （结果保留小数点后两位）。
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三、解答题

17. 跳台滑雪是冬季奥运会的一项比赛项目，可简化为如图所示的模型，跳台滑雪运动员经过一段加速滑行后从A点水平飞出，在空中的姿势保持不变，落到斜坡上的B点。A、B两点间的竖直高度差 $\text{[math]}$ ，斜坡与水平面的夹角 $\text{[math]}$ ，不计空气阻力。（取 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ）求：
1. （1）运动员在空中经历的时间 $\text{[math]}$ ；
2. （2）运动员水平飞出时初速度的大小 $\text{[math]}$ ；
3. （3）运动员落到B点时瞬时速度的大小 $\text{[math]}$ 和方向。
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18. 2021年10月3日神舟十三号飞船发射成功，神舟十三号与中国空间站的天和核心舱对接后，与空间站一起绕地球做匀速圆周运动，三位宇航员将在空间站驻留六个月从事各项科学研究工作。已知我国空间站距离地球表面的高度为 $\text{[math]}$ ，空间站（包括神舟十三号飞船与核心舱对接后）总质量为 $\text{[math]}$ ，地球质量为 $\text{[math]}$ ，地球半径为 $\text{[math]}$ ，引力常数为 $\text{[math]}$ 。
1. （1）求空间站绕地球做匀速圆周运动的周期 $\text{[math]}$ ；
2. （2）神舟十三号飞船采用长征二号火箭发射，在发射过程中靠喷射燃料获得反冲速度，发射初期火箭的速度远小于燃料的喷射速度，可忽略；已知燃料的喷射速度为 $\text{[math]}$ ，在极短的时间内火箭喷射的燃料质量为 $\text{[math]}$ ，喷气后神舟飞船与火箭（包括燃料）的总质量为 $\text{[math]}$ ，求这过程中飞船和火箭增加的速度大小 $\text{[math]}$ ；
3. （3）在空间站中，宇航员长期处于失重状态。为缓解这种状态带来的不适，科学家设想建造一种环形空间站，如图所示。圆环绕中心匀速旋转，宇航员站在旋转舱内的侧壁上，可以受到与他站在地球表面时相同大小的支持力。已知地球表面的重力加速度为 $\text{[math]}$ ，圆环的半径为 $\text{[math]}$ ，宇航员可视为质点，为达到目的，旋转舱绕其轴线匀速转动的角速度应为多大？
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19. 类比是研究问题的常用方法。
1. （1）情境1：物体从静止开始下落，除受到重力作用外，还受到一个与运动方向相反的空气阻力 $\text{[math]}$ （ $\text{[math]}$ 为常量）的作用。其速度 $\text{[math]}$ 和速度的变化率 $\text{[math]}$ 满足方程Ⅰ： $\text{[math]}$ ，其中 $\text{[math]}$ 为物体质量， $\text{[math]}$ 为其重力。求物体下落的最大速率 $\text{[math]}$ 。
2. （2）情境2：如图所示，电源电动势为 $\text{[math]}$ ，导体棒的质量为 $\text{[math]}$ ，定值电阻的阻值为 $\text{[math]}$ ，忽略电源内阻及导体棒、轨道的电阻，整个装置处于垂直于导轨向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为 $\text{[math]}$ ，间距为 $\text{[math]}$ 的水平导轨光滑且足够长。闭合开关 $\text{[math]}$ ，导体棒开始加速运动，闭合开关瞬间开始计时。
  a.求 $\text{[math]}$ 时导体棒的加速度；
  b.推导导体棒的速度 $\text{[math]}$ 和速度的变化率 $\text{[math]}$ 满足的方程Ⅱ。
3. （3）比较方程Ⅰ和方程Ⅱ，发现情境2中导体棒的速度变化规律与情境1中物体的速度变化规律完全一致。已知情境1中物体速度 $\text{[math]}$ 随时间 $\text{[math]}$ 变化的表达式为 $\text{[math]}$ ，通过类比写出情境2中导体棒的速度 $\text{[math]}$ 随时间 $\text{[math]}$ 变化的表达式。
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20. 如图所示，两根足够长的光滑金属导轨 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 平行放置于同一水平面内，与导体棒 $\text{[math]}$ 、定值电阻构成闭合回路。在棒 $\text{[math]}$ 左侧空间存在竖直向下的匀强磁场，在棒 $\text{[math]}$ 右侧有一绝缘棒 $\text{[math]}$ ，棒 $\text{[math]}$ 与一端固定在墙上的轻弹簧接触但不相连，弹簧处于压缩状态且被锁定。
现解除锁定，棒 $\text{[math]}$ 脱离弹簧后以速度 $\text{[math]}$ 与棒 $\text{[math]}$ 碰撞并粘在一起，两棒最终静止在导轨上。整个过程中两棒始终垂直于导轨，棒 $\text{[math]}$ 与导轨始终接触良好。

已知磁感应强度的大小为B，棒 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 的质量均为 $\text{[math]}$ 、长度均为 $\text{[math]}$ ，导体棒 $\text{[math]}$ 与定值电阻的阻值分别为 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 。不计导轨的电阻以及电路中感应电流的磁场。求：

‍‍
1. （1）弹簧锁定状态时的弹性势能；
2. （2）整个过程中，棒 $\text{[math]}$ 中产生的焦耳热 $\text{[math]}$ ；
3. （3）伽利略相信，自然界的规律是简洁明了的。他从这个信念出发，猜想落体一定是一种最简单的变速运动，它的速度应该是均匀变化的。但是，速度的变化怎样才算“均匀”呢？他考虑了两种可能：一种是速度的变化对时间来说是均匀的，另一种是速度的变化对位移来说是均匀的。请判断碰后导体棒的速度变化规律可能是上述两种情况中的哪一种，并分析论证。
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