北京市丰台区2021届高三上学期期末练习物理试题 Word版含答案 12页

第 1 页 共 12 页 丰台区 2020～2021 学年度第一学期期末练习和答案 高三物理 2021. 01 （本试卷满分为 100 分，考试时间 90 分钟） 注意事项： 1. 答题前，考生务必先将答题卡上的学校、年级、班级、姓名、准考证号用黑色字迹 签字笔填写清楚，并认真核对条形码上的准考证号、姓名，在答题卡的“条形码粘贴区”贴好 条形码。 2. 本次考试所有答题均在答题卡上完成。选择题必须使用 2B 铅笔以正确填涂方式将各 小题对应选项涂黑，如需改动，用橡皮擦除干净后再选涂其它选项。非选择题必须使用标准 黑色字迹签字笔书写，要求字体工整、字迹清楚。 3. 请严格按照答题卡上题号在相应答题区内作答，超出答题区域书写的答案无效，在 试卷、草稿纸上答题无效。 4. 请保持答题卡卡面清洁，不要装订、不要折叠、不要破损。 第Ⅰ卷 （选择题 共 42 分） 一、本题共 14 小题，每小题 3 分。在每小题列出的四个选项中，选出符合题目要求的一项。 1．如图所示，质量为 m 的箱子在恒力 F 作用下向右匀速运动。F 与水平方向夹角为α，箱子与 地面间的动摩擦因数为μ。下列说法正确的是 A．箱子受到的支持力大小为 mg B．箱子受到的支持力大小为 Fsinα C．箱子受到的摩擦力大小为 Fcosα D．箱子受到的摩擦力大小为 μmg 2．对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是 A．气体压强只与气体分子的密集程度有关 B．气体温度升高，每一个气体分子的动能都增大 C．气体的温度升高，气体内能一定增大 D．若气体膨胀对外做功 50 J，则内能一定减少 50 J 3．一列沿 x 轴传播的简谐横波，波速为 4m/s。某时刻波形如图所示，此时 x = 4m 处质点沿 y 轴负方向运动。下列说法正确的是 A．这列波沿 x 轴负方向传播 B．这列波的振幅是 4cm C．这列波的周期为 8s D．此时 x = 8m 处质点的速度为 0 x/m y/cm 2 -2 0 2 4 6 8 10 12 α F m v 第 2 页 共 12 页 4．关于布朗运动，下列说法正确的是 A．布朗运动是液体分子的无规则运动 B．悬浮在液体中的颗粒越小、液体温度越高，布朗运动越明显 C．悬浮颗粒越大，在某一瞬间撞击它的分子数越多，布朗运动越明显 D．布朗运动的无规则性反映了颗粒内部分子运动的无规则性 5．如图所示，一束可见光经过玻璃三棱镜折射后分为 a、b 两束单色光。下列说法正确的是 A．玻璃对 a 光的折射率小于对 b 光的折射率 B．玻璃中 a 光的传播速度大于 b 光的传播速度 C．真空中 a 光的波长大于 b 光的波长 D．如用 a 光照射某金属能发生光电效应，则用 b 光照射该金属也一定发生光电效应 6．2020 年 12 月 4 日，我国新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号 M 装置正式建成， 为本世纪中叶实现聚变能应用的目标打下了坚实的基础。“人造太阳”利用聚变反应放出巨大 能量，并且实现聚变反应的持续可控。下列核反应方程中，属于核聚变的是 A． 234 234 0 90 91 1Th Pa e  B． 2 3 4 1 1 1 2 0H H He n   C． 235 1 144 89 1 92 0 56 36 0U+ n Ba kr+3 n  D． 238 234 4 92 90 2U Th He  7．下列选项中，属于光的衍射现象的是 8．将图甲所示的正弦交变电流加在图乙所示的理想变压器 的原线圈上，变压器原、副线圈匝数比 n1 ∶ n2=10 ∶ 1，电路中 电表均为理想交流电表，定值电阻 R1=5Ω，热敏电阻 R2 的 阻值随温度的升高而减小。下列说法正确的是 A．原线圈两端电压的瞬时值表达式为 u=10sin50πt（V） B．t=0.01s 时，电压表示数为 0 C．R1 消耗的电功率为 0.02W D．R2 温度升高时，电流表示数增大 泊松亮斑 沙漠蜃景 等间距条纹 太阳光下的肥皂膜 A B C D b a 可见光 t/s u/V 10 0 0.02 －10 0.01 ～ V A n1 n2 R1 R2 甲 乙 第 3 页 共 12 页 9．如图所示，甲乙同学根据自由落体运动规律将一把刻度尺制作成“人 的反应时间测量尺”。g 取 10m/s2，以下四幅图中反应时间刻度线标注 正确的是 10．如图所示，摩天轮是游乐园中常见的大型游乐设施之一。摩天 轮绕中心轴在竖直平面内匀速转动，将某一座舱及其乘客组成的系 统作为研究对象，下列说法正确的是 A．转动过程中，系统的机械能守恒 B．转动过程中，系统的动量守恒 C．从最高点转动到最低点，合力做功为零 D．从最高点转动到最低点，合力的冲量为零 11．在示波器、电子显微镜等器件中都需要将电子束聚焦，常采用的聚焦装置之一是静电透 镜。静电透镜内电场分布的截面图如图中所示，虚线为等势面，实线为电场线，相邻等势面 间电势差相等。现有一束电子以某一初速度从左侧进 入该区域，P、Q 为电子运动轨迹上的两点。下列说法 正确的是 A．P 点的电场强度大于 Q 点的电场强度 B．P 点的电势高于 Q 点的电势 C．电子在 P 点的电势能小于在 Q 点的电势能 D．电子在 P 点的动能小于在 Q 点的动能 12．利用如图所示电路研究某小型手持风扇的电动机性能。调节滑动变阻器 R0，测得风扇 运转时电压表示数为 U1，电流表示数为 I1；扇叶被卡住停止转动时，电压表的示数为 U2， 电流表的示数为 I2，且 I2 > I1。下列说法正确的是 A. 电动机线圈电阻 r = B. 扇叶被卡住时，电流增大是因为电动机的线圈电阻变小 C. 风扇运转时线圈发热功率 P 热= D. 风扇运转时输出的机械功率 P 出= 1 1 2 2U I U I R0 A E r V M S cm 50 40 30 0 10 20 0 s 0 .3s 0 .2s 0 .1s cm50 40 30 0 10 20 0 s 0 .3s 0 .2s 0 .1s cm50 40 30 0 10 20 0 s 0 .3s 0 .2s 0 .1s cm 50 40 30 0 10 20 0 s 0 .3s 0 .2s 0 .1s 0 .4s A B C D 第 4 页 共 12 页 13. 利用如图甲所示的实验电路观察电容器的 充电过程。实验中，电压传感器与计算机相连， 显示出电容器两端电压随时间变化的 U-t 图像 如图乙所示。关于电容器充电过程中电流 I、 电荷量 Q 随时间 t 变化的关系，正确的是 14. 如图所示，来自外层空间的大量带电粒子进入地磁场影响范围后，粒子将绕地磁感线做 螺旋运动，形成范艾伦辐射带。螺旋运动中回转一周的时间称为周期，回转一周前进的距离 称为螺距。忽略带电粒子之间以及带电粒子与空气分子之间的相互作用，带电粒子向地磁场 两极运动的过程中，下列说法正确的是 A．粒子运动的速率逐渐变大 B．粒子运动的周期不变 C．粒子螺旋运动的半径不变 D．粒子螺旋运动的螺距逐渐变小 Ⅱ 卷 （非选择题 共 58 分） 二、本题共 2 小题，共 18 分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。 15. “用单摆测量重力加速度”的实验中： （1）用游标卡尺测量小球的直径，如图甲所示，测出 的小球直径为 mm； （2）实验中下列做法正确的是 （多选）； A.摆线要选择伸缩性大些的，并且尽可能短一些 B.摆球要选择质量大些、体积小些的 C.拉开摆球，在释放摆球的同时开始计时，当摆球回到开始位置时停止计时，此时间间隔作 为单摆周期 T 的测量值 D.拉开摆球，使摆线偏离平衡位置不大于 5°。释放摆球，从平衡位置开始计时，记下摆球 做 30 次全振动所用的时间 t，则单摆周期 t I 0 t I 0 t Q 0 t Q 0A B C D 甲 乙 t U 0 接计算机 电压 传感 器 S N 1 2 0 5 10 甲 cm 第 5 页 共 12 页 （3）实验中改变摆长 L 获得多组实验数据，正确操作后作出的 T 2－L 图像为图乙中图线②。某同学误将悬点到小球上端的距离 记为摆长 L，其它实验步骤均正确，作出的图线应当是图乙中 （选填①、③、④）；利用该图线求得的重力加速 度 （选填“大于”、“等于”、“小于”）利用图线 ②求得的重力加速度。 16. 用多用电表测量某一电阻： （1）将选择开关旋转到欧姆挡的“ ×10 ”挡，指针指在图甲中 a 位置。为减小测量误差， 应当将选择开关旋转到 (选填“ ×1 ”、 “ ×100 ” 、“ ×1K ”) 位置。 （2）接下来的实验操作步骤为 （请按操作顺序写出） A．将红表笔和黑表笔接到待测电阻两端 B．将红表笔和黑表笔短接 C．调节欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零点 D．调节欧姆调零旋钮使指针指向电流的 0 刻度线 （3）经以上正确操作后指针指在图甲中 b 位置，则该电阻的测量值为 Ω. （4）图乙为简化后的某型号多用电表内部构造原理图，其中 R1=13.6 Ω，R2=151 Ω， R3=1670 Ω。（1）中将选择开关从“ ×10 ” 位置旋转到正确位置后，应当 （选填“增大”、“减小”、“不改变”）欧姆调零电阻 R0 的大小，理由是 。 T 2 O L a b ②① ③ ④ 乙 a b 甲 ×10 G Rg R0 R3R4 R2 R1 Er×100 选择开关 － + ×1 乙 红表笔 黑表笔 第 6 页 共 12 页 三、本题共 4 小题，共 40 分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最 后结果的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 17．图甲所示为 2022 年北京冬奥会上以“雪如意”命名的跳台滑雪场地。图乙为跳台滑雪赛 道的简化图，由助滑道、起跳区、着陆坡等几段组成，助滑道和着陆坡与水平面的夹角θ均 为 37°，直线 AB 段长度 L=100m。运动员连同装备总质量 m=60kg，由 A 点无初速下滑，从 起跳区的 C 点起跳后降落在着陆坡上的 D 点。重力加速度 g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。 （1）若忽略运动员在助滑道上受到的一切阻力，求运动员下滑到 B 点的速度大小 v1； （2）若由于阻力的影响，运动员实际下滑到 B 点的速度大小 v2=30m/s，求运动员从 A 点下 滑到 B 点过程中克服阻力做的功； （3）若运动员从 C 点起跳时的速度大小 v3=32m/s，方向沿水平方向。忽略其在空中运动时 受到的一切阻力，求 CD 间的距离。 18．如图所示，光滑平行导轨置于磁感应强度 B=0.1 T 的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨 所在平面。导轨间距 l=0.4 m，一端接有电阻 R=0.4 Ω，其余部分电阻不计。导体棒 ab 的电 阻 r= 0.1 Ω，以 v=5m/s 的速度向右匀速运动，运动过程中与 导轨接触良好。求： （1）回路中感应电流 I 的大小并判断导体棒 ab 中的电流方 向； （2）导体棒所受安培力 F 的大小； （3）电阻 R 上消耗的功率 P。 a b BR A B D 助滑道 起跳区 着陆坡 Cθ θ 甲 乙 B 第 7 页 共 12 页 图甲 图乙 汞蒸汽 19. 量子理论是 20 世纪物理学发展的重大成就之一，玻尔提出的原子结构理论推动了量子 理论的发展。玻尔理论的一个重要假设是原子能量的量子化，1914 年，弗兰克和赫兹利用 粒子碰撞的方式证明了原子能量的量子化现象。 弗兰克—赫兹实验原理如图甲所示，灯丝 K 发射出初速度不计的电子，K 与栅极 G 间 加有电压为 U 的电场使电子加速，GA 间加 0.5V 的反向电压使电子减速。当电子通过 K-G 空 间加速后进入 G-A 空间时，如果能量较大，就可以克服 G-A 间的反向电场到达接收极 A， 形成电流通过电流表。在原来真空的容器中充入汞蒸汽，当电子的动能小于汞原子从基态跃 迁到第一激发态所需的能量时，由于汞原子的能量不能连续变化，电子与汞原子发生弹性碰 撞；当电子的动能大于汞原子从基态跃迁到第一激发态所需的能量时，电子与汞原子发生非 弹性碰撞，汞原子吸收电子的一部分动能，使自己从基态跃迁到第一激发态。已知电子质量 为 m，电荷量为 e，汞原子质量远大于电子质量。 （1）求容器中未充入汞蒸汽时电子被加速到栅极 G 的速度大小； （2）证明一个运动的电子与一个静止的汞原子发生弹性正碰时，电子几乎不会因碰撞损 失能量；（证明过程中需要用到的物理量请自行设定） （3）实验得到如图乙所示的 I－U 图像，从图中看出，每当 KG 间电压增加 4.9V 时，电 流就会大幅下降，请解释这一实验结果。 第 8 页 共 12 页 20. 2020 年 11 月 24 日，我国“嫦娥五号”探测器成功发射并进入地月转移轨道。28 日 “嫦 娥五号”在图甲 B 处成功实施近月制动，进入环月椭圆轨道，月球在椭圆轨道的焦点上；29 日探测器在椭圆轨道的近月点 A 处再次“刹车”，进入环月圆轨道（图甲没有按实际比例画 图）。研究探测器在椭圆轨道上的运动可以按照以下思路进行：对于一般的曲线运动，可以 把这条曲线分割为许多很短的小段，质点在每小段的运动都可以看作圆周运动的一部分，其 半径称为曲线在某点的曲率半径。图乙中最大内切圆的半径ρ即为曲线在 P 点的曲率半径， 图甲中椭圆在 A 点和 B 点的曲率半径 A B A B A B 2= r rρ ρ r r   ，rA 为 A 点到月球球心的距离，rB 为 B 点到月球球心的距离。已知月球质量为 M，引力常量为 G。 （1）求探测器在环月圆轨道 1 上运行时线速度 v1 的大小； （2）证明探测器在椭圆轨道 2 上运行时，在近月点 A 和远月点 B 的线速度大小满足： vA·rA=vB·rB； （3）某同学根据牛顿运动定律分析得出：质量为 m 的探测器在圆轨道 1 和椭圆轨道 2 上经 过 A 点时的加速度 a1、a2 均满足 = ma，因此 a1=a2。请你利用其它方法证明上述结论。 （若规定两质点相距无限远时引力势能为零，则质量分别为 m1 和 m2 的两个质点相距 r 时的 引力势能 Ep= 。） M 1 2 A月球B 图甲 ρ P 图乙 第 9 页 共 12 页 丰台区 2020—2021 学年度第一学期期中练习 高三物理参考答案 2021.1 第Ⅰ卷 （选择题） 一、本题共 14 小题，每小题 3 分，共 42 分 题号 1 2 3 4 5 6 7 答案 C C A B A B A 题号 8 9 10 11 12 13 14 答案 D A C D C B D Ⅱ 卷 （非选择题 共 58 分） 二、本题共 2 小题，共 18 分 15.（8 分） （1） 14.5mm （2） BD （3） ①，等于 16．（10 分） （1） “ ×100 ” （2） BCA （3） 1900 Ω （4）增大；选择开关旋转到正确位置后，总电阻变大，总电流变小，路端电压变大，流 过表头的电流 I 增大，欧姆调零时指针指在欧姆零点右侧。增大 R0，I 总减小，流过电流表 的电流 0 4 3 g 3 RI I R +R +R +R  总 ，因此增大 R0 使得 I 减小指针重新指向欧姆零点。 三、本题共 4 小题，40 分 17.（9 分） （1）由牛顿第二定律可得 mgsinθ =ma （1 分） 代入数据可得 a = 6m/s2 由匀加速直线运动公式 v12 = 2aL （1 分） 第 10 页 共 12 页 代入数据可得 1 =20 3v m/s （1 分） （2）从 A 到 B，根据动能定理 mgLsinθ－W 克 f = 2 2 1 mv2 （2 分） 解得 W 克 f =9000J （1 分） （3） 设 CD 间距离为 L ，根据平抛运动的规律 3cos =L θ v t （1 分） 21sin 2L gt  （1 分） 联立解得 =192mL （1 分） 18.（8 分） （1）导体棒切割产生的感应电动势 E=Blv （1 分） 回路中感应电流 EI= R+r （1 分） 联立解得 I =0.4A （1 分） 方向由 b 到 a （1 分） （2）导体棒 ab 所受安培力 F=BIl （1 分） F =0.016N （1 分） （3）电阻 R 上消耗的功率 P=I2R （1 分） P=0.064W （1 分） 19.（11 分）（1）对某一电子从 K 与栅极 G 间，应用动能定理得； eU= 2 2 1 mv （2 分） 解得 m eUv 2 （1 分） （2）设汞原子的质量为 M，碰撞前电子的速度为 v，碰后瞬间电子和汞原子速度分别为 v1、 v2，电子与汞原子发生弹性正碰时， 由动量守恒定律得： mv=mv1+Mv2 （1 分） 由机械能守恒定律得： 2 1 mv2= 2 1 mv12+ 2 1 Mv22 （1 分） 联立解得 1 m Mv vm M   （1 分） 第 11 页 共 12 页 当 m<