Page24豐臺區2023～2024學年度第一學期期末練習高三物理本試卷共10頁，100分。考試時長90分鐘。考生務必將答案答在答題卡上，在試卷上作答無效。考試結束后，將本試卷和答題卡一并交回。第一部分本部分共14題，每題3分，共42分。在每題列出的四個選項中，選出最符合題目要求的一項。1.下列說法正確的是（）A.光學顯微鏡下觀察到懸浮在水中的花粉顆粒的無規則運動是布朗運動B.給自行車胎打氣，越打越費力是因為分子間存在斥力C.一定質量的氣體被壓縮后內能一定增加D.氣體在100℃時每個分子的動能都大于其在50℃時的動能【答案】A【解析】【詳解】A．布朗運動就是固體顆粒中的無規則運動，固體顆粒不是分子，布朗運動反映了液體分子的無規則運動，光學顯微鏡下觀察到懸浮在水中的花粉顆粒的無規則運動是布朗運動，故A正確；B．用氣筒給自行車胎打氣，越打越費力，是因為車胎內的壓強增大，而不是說明壓縮后的氣體分子間有斥力，故B錯誤；C．由熱力學第一定律可知體積不斷被壓縮的過程中，外界對氣體做功，內能不一定增加，還與吸放熱情況的有關，故C錯誤；D．溫度是分子間平均動能的標志，則物體的溫度升高，分子平均動能一定增大，但是大量分子的動能符合統計規律，同一個系統中相同溫度下每一個分子的運動劇烈程度不一樣，分子動能也不一樣，氣體在100℃時部分分子的動能可能小于或者等于于其在50℃時的部分分子的動能，故D錯誤。故選A。2.關于電磁場與電磁波，下列說法正確的是（）A.變化的電場一定會產生電磁波B.醫院里常用紫外線進行病房消毒C.醫院中用來檢查人體器官的是射線D.紅外線在真空中傳播的速度小于X射線在真空中傳播的速度【答案】B【解析】【詳解】A．根據麥克斯韋的電磁場理論可知，周期性變化的電場周圍產生周期性變化的磁場，周期性變化的磁場產生周期性變化的電場；均勻變化的電（磁）場只能產生恒定不變的磁（電）場，因此變化的電場不一定會產生電磁波，故A錯誤；B．醫院里常用紫外線照射病房和手術室進行消毒，故B正確；C．醫院中用來檢查人體器官的是射線，故C錯誤；D．紅外線和X射線都是電磁波，電磁波的傳播不需要介質，在真空中的傳播速度等于光速，因此紅外線在真空中傳播的速度等于X射線在真空中傳播的速度，故D錯誤。故選B。3.下列說法正確的是（）A.給手機充電時，電源提供的電能多于電池得到的化學能B.系統對外界做功2J，同時向外放熱3J，則系統內能增加了5JC.在房間內打開冰箱門，再接通電源，室內溫度就會持續降低D.機械能可以全部轉化為內能，內能也可以全部轉化為機械能而不引起其他變化【答案】A【解析】【詳解】A．在對手機充電的過程中，由于存在損耗，提供的電能比電池得到的化學能要多，故A正確；B．根據熱力學第一定律可得系統內能減小，故B錯誤。C．在房間內，打開一臺冰箱的門，再接通電源，電流做功電能轉化為熱能，室內溫度會升高，故C錯誤；D．機械能可以自發地全部轉化為內能正確，但不可能從單一熱源吸收熱量全并將這熱量變為功，而不產生其他影響，故D錯誤。故選A。4.一定質量的理想氣體分別在、溫度下發生等溫變化，相應的兩條等溫線如圖所示，對應的曲線上有A、B兩點，表示氣體的兩個狀態。下列說法正確的是（）A.B.A到B的過程中，外界對氣體做功C.A到B過程中，氣體從外界吸收熱量D.A到B的過程中，氣體分子對器壁單位面積上的作用力增加【答案】C【解析】【詳解】A．由題圖可知，當體積相同時，有根據理想氣體狀態方程可得故A錯誤；BC．A到B的過程中，氣體的體積增大，對外做功而內能不變，由熱力學第一定律可得，氣體一定從外界吸收熱量，故C正確，B錯誤；D．A到B的過程中，氣體溫度不變，則分子運動的激烈程度不變，而氣體的體積增大，分子數密度減小，氣體分子單位時間內對器壁單位面積上的碰撞次數減少，壓強減小，所以氣體分子對器壁單位面積上的作用力也減小，故D錯誤。故選C。5.如圖所示，理想變壓器的原、副線圈的匝數比為，原線圈一側接在如圖所示的正弦式交流電源上，副線圈的回路中接有阻值的電阻，圖中電流表為理想交流電表。下列說法正確的是（）A.交變電壓的頻率為25HzB.電阻R兩端的電壓為C.電流表的示數為1AD.原線圈的輸入功率為220W【答案】C【解析】【詳解】A．由圖可知，原線圈交流電的周期為0.02s，由可得頻率為故A錯誤；B．由圖可知，電源電壓的有效值為220V，理想變壓器的原、副線圈的匝數比為，原副線圈的電壓比為解得副線圈電壓即電阻R兩端的電壓為，故B錯誤；C．根據歐姆定律可得故C正確；D．原副線圈的電流比為解得電源輸出功率約為故D錯誤。故選C。6.如圖所示的電路中，燈泡和的規格相同。先閉合開關S，調節電阻R，使兩個燈泡的亮度相同，再調節電阻，使它們都正常發光，然后斷開開關S。下列說法正確的是（）A.斷開開關S后，燈閃亮后熄滅B.斷開開關S的瞬間，燈電流反向C.重新接通電路，和同時亮起，然后燈逐漸熄滅D.斷開開關至所有燈泡熄滅的過程中，電路中的電能來自于線圈儲存的磁場能【答案】D【解析】【詳解】AB．斷開開關S后，由于線圈自感作用產生感應電動勢，阻礙電流減小，、與線圈、電阻構成閉合回路，線圈相應于電源，因原來兩支路電路相等，燈不會出現閃亮后熄滅的現象，、都會逐漸熄滅，流過燈電流方向不變，流過燈電流方向反向，故AB錯誤；C．重新接通電路，由于線圈自感作用產生感應電動勢，阻礙電流增大，則逐漸變亮，迅速變亮，故C錯誤；D．斷開開關至所有燈泡熄滅的過程中，電路中的電能來自于線圈儲存的磁場能，故D正確。故選D。7.點電荷的等勢面分布如圖所示，某一帶電粒子只在靜電力作用下沿圖中虛線所示的路徑先后經過A、B、C三點，下列說法正確的是（）A.粒子帶負電B.粒子在A點受到的靜電力大于在B點受到的靜電力C.粒子從A點到B點，靜電力作負功D.粒子在A點的電勢能大于在C點的電勢能【答案】C【解析】【詳解】A．根據圖中虛線所示的路徑可知，帶電粒子受到庫侖斥力作用，則粒子帶正電，故A錯誤；B．根據點電荷場強公式可知A點的場強小于B點的場強，則粒子在A點受到的靜電力小于在B點受到的靜電力，故B錯誤；C．粒子從A點到B點，由于受到庫侖斥力作用，所以靜電力作負功，故C正確；D．由點電荷電勢分布特點可知，A點和C點處于同一等勢面上，所以A點和C點電勢相等，粒子在A點的電勢能等于在C點的電勢能，故D錯誤。故選C。8.如圖所示，電路中電源內阻不可忽略。閉合開關S，滑動變阻器滑動端向左滑動時，下列說法正確的是（）A.電壓表的示數增大 B.電流表的示數增大C.電源的電功率減小 D.電阻消耗的功率增大【答案】B【解析】【詳解】AB．滑動變阻器與并聯，當滑動端向左滑動時，接入的電阻變小，則總電阻減小，根據閉合電路歐姆定律可得電流增大，則電流表的示數增大；電壓表測外電路電壓，根據可得電壓表示數減小，故A錯誤，B正確；C．電源的電功率為電流增大，則電源的電功率增大，故C錯誤；D．電阻消耗的功率為電壓表示數減小，即電壓減小，則電阻消耗的功率減小，故D錯誤。故選B。9.如圖所示，用絕緣輕繩懸掛一個帶電小球，小球質量為m，電荷量為q。現施加水平向右的勻強電場，小球平衡時靜止在A點，此時輕繩與豎直方向夾角為。將小球向右拉至輕繩水平后由靜止釋放，已知重力加速度g，下列說法正確的是（）A.小球帶負電B.電場強度的大小為C.小球運動到A點時速度最大D.小球運動到最低點B時輕繩的拉力最大【答案】C【解析】【詳解】A．小球平衡時靜止在A點，根據平衡條件知小球所受電場力與電場線方向相同，故小球帶正電，故A錯誤；B．小球靜止，根據平衡條件有解得故B錯誤；C．小球向右拉至輕繩水平后由靜止釋放，向下運動到任一點時，設輕繩與豎直方向夾角為，繩長為，由牛頓第二定律有可知，小球運動到平衡位置A點時小球速度達到最大，小球對輕繩的拉力最大，故C正確，D錯誤。故選C。10.如圖所示，勻強磁場中MN和PQ是兩根互相平行、豎直放置的光滑金屬導軌，已知導軌足夠長，電阻不計。ab是一根與導軌垂直而且始終與導軌接觸良好的金屬桿，金屬桿具有一定質量和電阻。開始時，將開關S斷開，讓桿ab由靜止開始自由下落，過段時間后，再將S閉合。下列給出的開關閉合后金屬桿速度隨時間變化的圖像，可能正確的是（）A. B.C D.【答案】C【解析】【詳解】BC．設閉合開關時導體棒速度為v，則根據題意可得通過導體棒的電流為則導體棒受到的安培力為若閉合開關時，則導體棒做勻速運動；若閉合開關時，則導體棒加速下降，下降過程中加速度大小為所以加速度減小，直到為零，導體棒做勻速運動，故B錯誤，C正確；AD．若閉合開關時，則導體棒減速下降，下降過程中加速度大小為可知加速度減小，直到為零，導體棒勻速運動，故AD錯誤。故選C。11.如圖所示的光滑平面內，在通有圖示方向電流I的長直導線右側有一矩形金屬線框abcd，ad邊與導線平行。調節導線中的電流大小時觀察到矩形線框向右移動。下列說法正確的是（）A.線框中產生的感應電流方向為a→d→c→b→aB.導線中的電流逐漸減小C.線框ab邊所受安培力為0D.線框bc邊所受的安培力方向水平向右【答案】A【解析】【詳解】AB．導線框所在位置的磁場方向垂直紙面向里，根據楞次定律導線電流增大，線框才向右移動，當電流增大時，磁感應強度變大，導線框的磁通量變大，由楞次定律可知導線框中的感應電流方向為逆時針方向，故A正確，B錯誤；C．根據可知線框ab邊所受安培力不為0，故C錯誤；D．根據左手定則可知，線框bc邊所受的安培力方向水平向左，故D錯誤。故選A。12.如圖所示，兩個電荷量都是Q的正、負點電荷固定在A、B兩點，AB連線中點為O。現將另一個電荷量為+q的試探電荷放在AB連線的中垂線上距O為x的C點，沿某一確定方向施加外力使電荷由靜止開始沿直線從C點運動到O點，下列說法正確的是（）A.外力F的方向應當平行于AB方向水平向右B.電荷從C點到O點的運動為勻變速直線運動C.電荷從C點運動到O點過程中電勢能逐漸減小D.電荷從C點運動到O點的過程中逐漸增大【答案】D【解析】【詳解】A．沒有施加外力之前對電荷受力分析。如圖所示沿某一確定方向施加外力使電荷由靜止開始沿直線從C點運動到O點，則合力方向沿CO即可，根據三角形定則可知，外力方向不是水平向右，故A錯誤；B．根據運動過程中l減小，則庫侖力增大，則F增大，合外力方向確定，且F和外力的合力方向豎直向下，根據三角形定則可知，由于外力方向確定，則其大小增大，則合外力的大小增大，故電荷做加速度增大的加速運動，故B錯誤；C．電荷從C點運動到O點過程中，由于中垂線為等勢面，故運動過程中電場力不做功，電勢能不發生變化，故C錯誤；D．電荷從C點運動到O點的過程中，根據動能定理可得即由于外力大小增大，則電荷從C點運動到O點的過程中逐漸增大，故D正確。故選D。13.如圖所示，利用霍爾元件可以監測無限長直導線的電流。無限長直導線在空間任意位置激發磁場的磁感應強度大小為：，其中k為常量，I為直導線中電流大小，d為空間中某點到直導線的距離。霍爾元件的工作原理是將金屬薄片垂直置于磁場中，在薄片的兩個側面a、b間通以電流時，e、f兩側會產生電勢差。下列說法正確的是（）A.該裝置無法確定通電直導線電流方向B.輸出電壓隨著直導線的電流強度均勻變化C.若想增加測量精度，可增大霍爾元件沿磁感應強度方向的厚度D.用單位體積內自由電子個數更多的材料制成霍爾元件，能夠提高測量精度【答案】B【解析】【詳解】A．若電流向右，根據左手定則，安培力向內，載流子是自由電子，故后表面帶負電，前表面帶正電，故前表面e面電勢較高；若電流向左，前表面f面電勢較高；則可以根據e、f兩側電勢高低判斷通電導線中的電流方向，故A錯誤；B．設前后表面的厚度為，金屬薄片的厚度為h，導線中單位體積的電子數為n，最終電子在電場力和洛倫茲力的作用下處于平衡，有根據電流微觀表達式，有解得所以輸出電壓隨著直導線的電流強度均勻變化，故B正確；CD．由可得可知增大霍爾元件沿磁感應強度方向的厚度h，用單位體積內自由電子個數n更多的材料制成霍爾元件，在直導線電流一定時，e、f兩側的電勢差減小，測量精度減小，故CD錯誤。故選B。14.地磁學家曾經嘗試用“自激發電”假說解釋地球磁場的起源，其原理如圖所示：一個金屬圓盤A在某一大小恒定、方向時刻沿切線方向的外力作用下，在弱的軸向磁場B中繞金屬軸轉動，根據法拉第電磁感應定律，盤軸與盤邊之間將產生感應電動勢，用一根螺旋形導線MN在圓盤下方連接盤邊與盤軸，MN中就有感應電流產生，最終回路中的電流達到穩定值，磁場也達到穩定狀態。下列說法正確的是（）A.MN中的電流方向從M→NB.MN中感應電流的磁場方向與原磁場方向相反C.圓盤轉動的速度逐漸減小D.磁場達到穩定狀態后，MN中不再產生感應電流【答案】A【解析】【詳解】A．根據右手定則知，MN中的電流方向從M→N，故A正確；B．根據右手螺旋定則判斷知MN中感應電流的磁場方向與原磁場方向相同，故B錯誤；C．圓盤在大小恒定、方向時刻沿切線方向的外力作用下，轉動的速度先越來越大，磁場也越來越大，根據法拉第電磁感應定律知產生的電動勢也越來越大，流過電阻R的電流也越來越大，最終回路中的電流達到穩定值，磁場也達到穩定狀態，則圓盤轉動的速度也達到穩定值。故C錯誤；D．可將圓盤看成若干個沿著半徑方向的幅條組成，因此在任何時刻都有幅條切割磁感線，故磁場達到穩定狀態后，MN中也產生感應電流，故D錯誤。故選A。第二部分本部分共6題，共58分。15.物理實驗一般都涉及實驗目的、實驗原理、實驗儀器、實驗方法、實驗操作、數據分析等。圖甲是觀察電容器充、放電現象的實驗電路。某時刻，電流自右向左通過電流傳感器，電容器在______（選填“充電”或“放電”）。圖乙為電容器在此過程中電流隨時間變化的圖像，請在圖丙中畫出此過程中電容器所帶電荷量隨時間變化的圖像______。【答案】①.放電②.【解析】【詳解】[1]若是充電過程則開關S接1，電容器上極板帶正電，充電過程電流傳感器上的電流方向是自左向右。充電完成后，若開關S接2，則電容器充當電源，因為電容器上極板帶正電，所以放電過程中電流傳感器上的電流方向是自右向左。所以根據題意可知該時刻電容在放電。[2]根據公式可知在圖像中圖線的斜率表示電流，放電過程逐漸減小，結合圖乙可得圖線的斜率逐漸減小，則電容器所帶電荷量隨時間變化的圖像如下圖所示16.某同學利用如圖所示的電路“測量電源的電動勢和內阻”。已知待測干電池的電動勢約1.5V，內阻約。除待測電池、開關、導線外，還有下列器材可供選用：①電流表A：量程0~0.6A，內阻為②電壓表V：量程0~3V，內阻約③滑動變阻器：0~20，額定電流2A④滑動變阻器：0~100，額定電流1A（1）為了調節方便，測量結果盡量準確，實驗中滑動變阻器應選用_______________（填寫儀器前的序號）。（2）經過多次測量并記錄對應的電流表示數I和電壓表示數U，利用數據在excel軟件中繪制U－I圖像，擬合得出電壓U和電流I之間滿足關系：，由此得出電池的電動勢E=___________V；內阻r=___________Ω。（3）利用上述方案進行實驗時，測量存在系統誤差。下列說法正確的是_________________。A．因為電壓表的分流作用，電動勢的測量值小于真實值B．因為電流表的分壓作用，電動勢的測量值大于真實值C．因為電壓表的分壓作用，電動勢的測量值小于真實值D．因為電流表的分流作用，電動勢的測量值大于真實值（4）該同學實驗中發現，在保證所有器材安全的情況下，調節滑動變阻器的滑片時，電壓表示數的變化量不到0.2V，出現這一現象的原因可能是___________________；由于過小，實驗時采集數據較為不便。在不改變已選實驗器材的基礎上，設計使電壓表示數變化更為明顯的方案，并說明該方案電池內阻的測量值與真實值的關系______________。【答案】①.③②.1.33V③.0.28④.A⑤.電池內阻過小（外電阻遠大于內電阻）⑥.將電壓表直接并聯到滑動變阻器兩端（將電流表直接與電池串聯），【解析】【詳解】（1）[1]電源內阻較小，為了調節方便，測量結果盡量準確，實驗中滑動變阻器應選用最大阻值較小的，既③；（2）[2]根據電動勢[3]結合圖像可知圖像斜率的絕對值即為電源內阻（3）[4]因為電壓表的分流作用，流過電源的電流大于電流表的示數，既電流的測量值小于真實值，使得電源電動勢和內阻的測量值偏小。故選A；（4）[5]根據路端電壓可知，如果電源內阻r遠小于滑動變阻器的阻值，調節滑動變阻器時，電路中電流變化很小，電壓表的示數的變化就會很小；[6]在不改變已選實驗器材的基礎上，可以采用電流表相對于電源的內接法，既電壓表直接與滑動變阻器并聯，這種情況下，電源內阻的測量值17.如圖所示，光滑水平面上有豎直向下的有界勻強磁場，磁感應強度大小。邊長的正方形金屬線框abcd，在水平外力F作用下以水平向右的速度勻速進入磁場區域。已知線框的電阻，線框運動過程中ab、cd兩邊始終與磁場邊界平行。在線框進入磁場過程中，求：（1）線框中電流I的大小；（2）外力F的大小；（3）線框中產生的焦耳熱Q。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【詳解】（1）由cd邊切割磁感線可得根據閉合電路歐姆定律聯立可得代入數據解得（2）線框所受安培力為代入數據解得根據平衡方程可得（3）根據焦耳定律其中解得18.如圖所示，寬為L的光滑固定導軌與水平面成角，質量為m的金屬桿ab，水平放置在導軌上。空間中存在垂直于導軌平面向下的勻強磁場，磁感應強度為B。S為單刀雙擲開關，電源的內阻為r，定值電阻和金屬桿接入電路的阻值均為R，重力加速度為g。（1）開關S接1，金屬桿恰好能靜止在導軌上。求電源電動勢E的大小；（2）開關S接2，金屬桿由靜止開始運動，沿斜面下滑距離s后速度達到最大，此后金屬桿勻速運動。求：a．最大速度；b．金屬桿從靜止開始到最大速度過程中產生的焦耳熱。【答案】（1）；（2）a．；b．【解析】【詳解】（1）根據閉合電路歐姆定律金屬桿ab所受安培力為根據平衡方程聯立得（2）a．根據平衡方程金屬桿ab所受安培力為根據動生電動勢根據閉合電路歐姆定律聯立得b．由能量守恒定律可得金屬桿產生的焦耳熱聯立可得19.利用帶電粒子（不計重力）在電場或磁場中的運動可以研究很多問題。（1）如圖所示，在間距為d、長度為l的兩塊平行金屬板上施加電壓U，讓帶電粒子沿兩極板的中心線以速度v進入電場，測得粒子離開電場時偏離中心線的距離為y。利用上述方法可以測量帶電粒子的比荷（），請推導粒子比荷的表達式；（2）保持其他條件不變，撤掉問題（1）中兩極板間的電壓，在兩極板間施加一垂直紙面的勻強磁場。將磁感應強度的大小調節為B時，帶電粒子恰好從極板的右側邊緣射出。a．利用上述方法同樣可以測量帶電粒子的比荷，請推導粒子比荷的表達式；b．帶電粒子在磁場中偏轉時動量發生變化，使提供磁場的裝置獲得反沖力。假設單位時間內入射的粒子數為n，單個粒子的質量為m，求提供磁場的裝置在垂直極板方向上獲得的反沖力大小。【答案】（1）；（2）a．；b．【解析】【詳解】（1）粒子在電場中做類平拋運動，則可得（2）a．設帶電粒子在磁場中做圓周運動的半徑為R，根據幾何關系可得根據牛頓第二定律聯立可得b．設帶電粒子從磁場中出射速度方向與極板成角。以時間內入射的粒子為研究對象，在垂直于極板的方向上由動量定理得其中，帶入可得根據牛頓第三定律，提供磁場的裝置在垂直于極板的方向上所獲得的反沖力大小也為。20.恒星生命盡頭，在一定條件下通過引力坍縮可以形成中子星。磁陀星是中子星的一種，擁有極強的磁場，兩極的磁感應強度約為。地球表面的磁場磁感應強度最弱約，最強僅為。（1）已知磁陀星和地球兩極的磁場小范圍內均可視作勻強磁場，忽略帶電粒子與天體之間的萬有引力。a．帶電粒子在地球和磁陀星兩極以垂直于磁場的方向運動時可做勻速圓周運動，求比荷相同的帶電粒子在地球與磁陀星兩極運動時的周期之比；b．如圖1所示，若磁陀星兩極某圓心為O的圓形磁場區域的磁感應強度B隨時間t均勻減小，即滿足關系（k為常量），請分析并論證在磁場中到O點距離為r處某靜止的帶電粒子能否以O點為圓心做完整的圓周運動。（2）磁陀星本身還會高頻自轉，形成并持續釋放出和磁陀星一起自轉的極細高能電磁輻射束，如圖2所示。這個過程有點類似于海上的燈塔，發出的光周期性地掠過人們的眼球。當輻射束掃過地球的時候，地球就能接收到信號。中國天眼FAST憑借全球最高的靈敏度，成為深度監測宇宙輻射的主力。FAST監測到某次高能輻射（一種解釋是此輻射源自于磁陀星）持續時間為，相當于接收太陽一個月（實際接收時間為）釋放出的總能量。已知FAST每經過時間T能接收到一次信號，太陽的輻射功率為，日地距離為r，該磁陀星到地球的距離為L，假設FAST在某時刻處于磁陀星輻射束的中心，求磁陀星的輻射功率P（假設在輻射束內，到磁陀星距離相等的面上能量均勻分布）。【答案】（1）a．；b．見解析；（2）【解析】【詳解】（1）a。設帶電粒子電荷量為q，質量為m，粒子做圓周運動的半徑為r，根據牛頓第