2022届北京市丰台区高三（上）期末练习物理试题含解析

丰台区2021～2022学年度第一学期期末练习高三物理

2022.01

考生须知

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.本次练习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，在练习卷、草稿纸上答题无效。

4.本练习卷满分共100分，作答时长90分钟。

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。

1. 1911年，卢瑟福提出了原子核式结构模型。他提出这种模型的依据是（　　）

A. 粒子散射实验 B. 光电效应实验 C. 天然放射现象 D. 核聚变反应

【答案】A

【解析】

【详解】1911年，通过 粒子散射实验，卢瑟福根据粒子散射实验的结果，提出了原子核式结构模型。

故选A。

2. 关于机械波和电磁波，下列说法正确的是（　　）

A. 机械波和电磁波都可以在真空中传播

B. 机械波和电磁波都可以传递信息和能量

C. 机械波都是横波，电磁波都是纵波

D. 机械波能发生衍射现象，电磁波不能发生衍射现象

【答案】B

【解析】

【详解】A．电磁波的传播不需要介质，机械波的传播需要介质，则机械波不能在真空中传播，故A错误；

B．电磁波和机械波的传播过程中都传递信息和能量，故B正确；

C．电磁波都是横波，而机械波可以是横波也可以是纵波，故C错误；

D．衍射和干涉时波特有的现象，不论是机械波还是电磁波都能发生干涉和衍射现象，故D错误。

故选B。

3. 如图所示，我国航天员在“天宫课堂”演示喝再生水的过程中，我们看到水滴呈球形漂浮在空间站内，处于完全失重状态。下列在地面上运动过程中的物体也处于此状态的是（　　）

A. 沿水平方向抛出的小钢球 B. 沿水平面加速行驶的火车

C. 沿斜面匀速滑下的小木块 D. 沿竖直方向减速下降的电梯

【答案】A

【解析】

【详解】A．沿水平方向抛出的小钢球只受重力作用，加速度为g，为完全失重状态，选项A正确；

B．沿水平面加速行驶的火车竖直方向加速度为零，不是完全失重状态，选项B错误；

C．沿斜面匀速滑下的小木块，加速度为零，不是完全失重状态，选项C错误；

D．沿竖直方向减速下降的电梯，加速度向上，处于超重状态，选项D错误。

故选A。

4. 一列沿x轴负方向传播的简谐横波，波速为4m/s。P、Q是介质中平衡位置分别处在m和m的两个质点，某时刻波形如图所示，下列说法正确的是（　　）

A. 这列波的振幅为4cm B. 这列波的周期为8s

C. 此时质点P的加速度为0 D. 此时质点Q沿y轴正方向运动

【答案】D

【解析】

【详解】A．振幅等于y的最大值，故这列波的振幅

故A错误；

B．由图可知，波长

由波速公式

解得周期

故B错误；

C．此时质点P位于正向最大位移处，加速度最大，故C错误；

D．简谐机械横波沿x轴负方向传播，由波形平移法得知，此时质点Q沿y轴正方向运动，故D正确。

故选D。

5. 传送带在实际生活中有广泛应用。如图所示，飞机场运输行李的传送带可以将行李箱送入飞机货舱。已知传送带与水平面夹角为θ，某行李箱的质量为m，与传送带间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，此行李箱与传送带一起斜向上匀速运动过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 行李箱受到与运动方向相反的摩擦力作用

B. 传送带速度越大，行李箱受到的摩擦力也越大

C. 行李箱受到的摩擦力大小为

D. 行李箱受到的摩擦力大小为

【答案】C

【解析】

【详解】A．对行李箱受力分析可知，行李箱受到与运动方向相同的摩擦力作用，A错误；

B．由于行李箱处于平衡状态，传送带速度越大，行李箱受到的摩擦力也不会发生变化，B错误；

CD．对行李箱受力分析可知，行李箱处于平衡状态，可得行李箱受到的摩擦力大小为

D错误，C正确。

故选C。

6. 2021年4月，我国空间站的“天和”核心舱成功发射并入轨运行。若核心舱绕地球的运行可视为匀速圆周运动，已知引力常量，由下列物理量能计算出地球质量的是（　　）

A. 核心舱的质量和地球半径 B. 核心舱的质量和绕地球运行周期

C. 核心舱绕地球运行的角速度和半径 D. 核心舱绕地球运行的周期和距地高度

【答案】C

【解析】

【详解】根据核心舱做圆周运动的向心力由地球的万有引力提供，可得

可得

可知已知核心舱的质量和绕地半径、已知核心舱的质量和绕地周期以及已知核心舱绕地球运行的周期和距地高度，都不能求解地球的质量；若已知核心舱的绕地角速度和半径可求解地球的质量。

故选C。

7. 如图所示，两个静止的带等量正电的点电荷，O点为两点电荷连线中点，M、P两点均在连线上且关于O点对称，N点位于两点电荷连线的中垂线上。下列说法正确的是（　　）

A. M点的场强与P点的场强相同 B. O点的场强与N点的场强相同

C. M点的电势比O点的电势低 D. N点的电势比O点的电势低

【答案】D

【解析】

【详解】A．根据等量同种电荷场强分布可知，M点的场强与P点的场强大小相同，方向相反，故A错误；

B．等量同种电荷中垂线上，两点电荷连线中点场强为零，N点场强不为零，故B错误；

C．两个静止带等量正电的点电荷MO之间的场强方向为M指向O，沿着电场线方向电势降低，因此M点电势高于O点，故C错误；

D．等量同种电荷中垂线电场线方向为O指向N，因此N点电势比O点低，故D正确。

故选D。

8. 把电容器、电流传感器、电阻、电源、单刀双掷开关按图甲所示连接。先使开关S掷向1端，电源向电容器充电；然后把开关S掷向2端，电容器放电。电流传感器中的电流i随时间t变化的关系如图乙所示。下列说法正确的是（　　）

A. 在时间内，电容器两极板间电压逐渐减小

B. 在时间内，电容器的电容逐渐减小

C. 若只增大电阻R的阻值，则充电电流的最大值增大

D. 若只增大电阻R的阻值，则电容器的放电时间变长

【答案】D

【解析】

【详解】A．在t1 ~ t2时间内，电容器充电，所带电量在增加，电容不变，根据

可知，极板间的电压增大，故A错误；

B．在t3 ~ t4时间内，电容器在放电，在放电过程中，电容器电荷量在减小，但电容是反应电容器本身的特性，与电压和电量无关，保持不变，故B错误；

C．若只增大电阻R的阻值，由

可知充电电流的最大值减小，故C错误；

D．若只增大电阻R的阻值，由

可知电容器的放电时间变长，故D正确。

故选D。

9. 如图甲所示，理想变压器的原线圈接在交流电源上，副线圈接有Ω的电阻，原、副线圈匝数之比为10∶1，交流电压表的示数是20.0V，电流表、电压表均可看作理想电表。图乙是交流电源输出电压u随时间t变化的图像。则下列说法正确的是（　　）

A. 电流表的读数为2.0A

B. 变压器的输入功率与输出功率之比为10∶1

C. 变压器原、副线圈磁通量的变化率之比为10∶1

D. 电源输出电压瞬时值的表达式（V）

【答案】D

【解析】

【详解】A．次级电流有效值为

原、副线圈匝数之比为10∶1，可知初级电流为I1=0.2A，选项A错误；

B．变压器的输入功率与输出功率相等，选项B错误；

C．变压器原、副线圈共用相同的铁芯，则磁通量的变化率相等，选项C错误；

D．变压器输入电压为

电源输出电压瞬时值的表达式

选项D正确。

故选D。

10. 如图所示，小物块A、B的质量均为m，B静止在轨道水平段的末端。A以水平速度与B碰撞，碰后两物块粘在一起水平抛出。抛出点距离水平地面的高度为h，两物块落地点距离轨道末端的水平距离为s，重力加速度为g。则下列说法正确的是（　　）

A. 两物块在空中运动的时间为 B. h与s满足的关系为

C. 两物块落地时的动能为 D. 两物块碰撞过程中损失的机械能为

【答案】B

【解析】

【详解】A．碰撞过程，根据动量守恒定律有

两物块在空中运动的时间

故A错误；

B．根据平抛运动规律

故B正确；

C．两物体碰撞过程为完全非弹性碰撞，有动能损失，平抛初始动能小于，则落地时动能小于，故C错误；

D．根据能量守恒两物块碰撞过程中损失的机械能

故D错误。

故选B。

11. 如图所示，京张高铁将北京到张家口的通行时间缩短在1小时内，成为2022年北京冬奥会重要的交通保障设施。假设此高铁动车启动后沿平直轨道行驶，发动机的功率恒为P，且行驶过程中受到的阻力大小恒定。已知动车的质量为m，最高行驶速度km/h。则下列说法正确的是（　　）

A. 行驶过程中动车受到的阻力大小为

B. 当动车的速度为时，动车的加速度大小为

C. 从启动到速度为的过程中，动车牵引力所做的功为

D. 由题目信息可估算京张铁路的全长为350km

【答案】B

【解析】

【详解】A．动车速度最大时，牵引力与阻力平衡，则行驶过程中动车受到的阻力大小

故A错误；

B．当动车的速度为时，动车的牵引力

根据牛顿第二定律

解得

故B正确；

C．从启动到速度为的过程中，动车牵引力所做的功等于动车动能增加量和克服阻力做功之和，故大于，故C错误；

D．只知道最高的瞬时速率，无法估算平均速率，无法得出大致路程，故D错误。

故选B。

12. 实验观察到，静止在匀强磁场中某点的原子核发生了β衰变。若磁场方向垂直纸面向外，衰变产生的新核与电子恰好在纸面内做匀速圆周运动，则关于两者运动轨迹以及方向的示意图正确的是（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】原子核发生了β衰变，核内一个中子转变为一个质子同时释放一个电子，故衰变产生的新核带正电。根据动量守恒，新核与电子的动量大小相同，方向相反，初始时刻两者速度方向相反。根据洛伦兹力提供向心力有

新核电荷量大，则新核的轨迹半径小。结合左手定则可判断A图正确。

故选A。

13. 如图甲所示，一轻弹簧上端固定，下端悬吊一个质量为m的小钢球，把小钢球从平衡位置向下拉下一段距离A，由静止释放，小钢球就沿竖直方向振动起来。以小钢球的平衡位置为坐标原点，竖直向上为正方向建立x轴，从小钢球某次经过平衡位置时开始计时，小钢球运动的位移x随时间t图像如图乙所示。已知小钢球振动过程中弹簧始终处于拉伸状态，空气阻力不计，取重力加速度为g。则下列说法正确的是（　　）

A. 时刻弹簧的弹性势能最小

B. 时刻小钢球受到的弹力大于2mg

C. 时间内小钢球重力势能的减少量大于动能的增加量

D. 时间内弹簧弹性势能改变量大于

【答案】C

【解析】

【详解】A．小钢球振动过程中弹簧始终处于拉伸状态，则小钢球位于正向最大位移处时，弹簧形变量最小，弹性势能最小，故A错误；

B．小钢球振动过程中弹簧始终处于拉伸状态，小钢球位于正向最大位移处时，回复力竖直向下，此时重力大小大于弹力大小，回复力小于重力。小钢球位于负向最大位移处时，回复力大小与正向最大位移处时大小相同，方向相反，此时弹力减去重力等于回复力，而回复力小于重力，则弹力必然小于二倍重力。小钢球位于负向最大位移处时，弹力最大，仍小于2mg，则时刻小钢球受到的弹力小于2mg，故B错误；

C．时间内小钢球一直向下运动，弹簧弹性势能增加，球重力势能的减少量等于动能的增加量和弹簧弹性势能增加量，故C正确；

D．由上分析，时间内弹簧弹性势能改变量小于球重力势能的减少量，故D错误。

故选C。

14. 示波器可用来观察电信号随时间变化的情况，其核心部件是示波管。示波管由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空，结构如图甲所示。图乙是从右向左看到的荧光屏的平面图。在偏转电极、上都不加电压时，从电子枪发出的电子束沿直线运动，打在荧光屏中心，在O点产生一个亮斑。若同时在两个偏转电极上分别加和两个交流电信号，则在荧光屏上会观察到（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】若同时在两个偏转电极上分别加和两个交流电信号，所以在XX’方向上的偏转位移在正负最大值之间按正弦规律变化，YY’方向上的偏转位移在正负最大值之间按余弦规律变化，在XX’方向有最大值时，YY’方向为零，同理，在YY’方向有最大值时， XX’方向为零，根据正余弦的定义可知，任意时刻，电子打在荧光屏上的位置坐标都是

即

所以电子在荧光屏上的落点组成了以O为圆心的圆，故C正确，ABD错误。

故选C。

第二部分

本部分共6题，共58分。

15. 物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。例如：

（1）实验仪器。用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图所示，其读数应为______mm。

（2）数据分析。在“验证机械能守恒定律”的实验中，得到如图所示的一条纸带。在纸带上选取连续打出的A、B、C三个点，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，打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m。从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能变化量___________，动能变化量___________。

（3）实验原理。某同学用不可伸长细线系住形状不规则的小铁块制成单摆，测量当地重力加速度。因难以准确确定小铁块重心位置，无法测出摆长。实验时改变线长，测出几组线长l和对应的周期T的数据，作出图像如图所示。该同学利用图像法计算出的当地重力加速度是否准确？请说明理由。（       ）

【答案】    ①. 0.992（0.992—0.995）    ②.     ③.     ④. 准确；设摆线末端到不规则小铁块重心的距离为r，则摆长为，由单摆周期公式可知，图线的斜率，则重力加速，其中k与r无关，因此该同学利用图像法测得的当地重力加速度值准确。

【解析】

【详解】(1)([1]螺旋测微器读数为

(2)[2]从打O点到打B点的过程中，重物高度下降hB，重物的重力势能变化量

[3]到B点时物体速度为

则动能的增量为

(3)[4]该同学测出的重力加速度值准确；设摆线末端与小铁块重心间的距离为r，第一次摆线长l1，第二次摆线长l2，由单摆的周期公式

可得

可得

对应图线可知，是图像的斜率，与小铁块的重心位置无关，故测量结果是准确的。

16. 用电压表和电流表测定一节干电池的电动势E和内电阻r，要求尽量减小实验误差。

（1）实验室中有电流表（0～0.6A，内阻约0.1Ω）、开关和导线若干，以及下列器材：

A．电压表（量程0～15V，内阻约15kΩ）

B．电压表（0～3V，内阻约3kΩ）

C．滑动变阻器（0～500Ω）

D．滑动变阻器（0～50Ω）

实验中电压表应选用___________；滑动变阻器应选用___________。（选填相应器材前的字母）

（2）请用笔画线表示导线，按照实验电路图连接测量干电池电动势和内电阻的电路，注意合理选择电表的量程。（       ）

（3）某位同学记录了6组实验数据，其中4组数据的对应点已经标在图中坐标纸上，请你帮他标出余下两组数据的对应点，并画出图线。（       ）

（4）根据（3）中的信息，得到电动势___________V，内电阻___________Ω。

（5）如果本实验考虑电流表内阻和电压表内阻，请写出电压表示数U随电流表示数I变化的表达式；并根据表达式解释（4）中测得的电动势和内电阻偏小的原因。（        ）

【答案】    ①. B    ②. D    ③.     ④.     ⑤. 1.48    ⑥. 0.82（0.70-0.90）    ⑦. 由全电路欧姆定律得：，即：，由表达式可知，图线与纵轴截距，图线斜率的绝对值，因此，。

【解析】

【详解】（1）[1][2]干电池电动势约为1.5V，故电压表选择量程0到3V的B。要求尽量减小实验误差，滑动变阻器应采用最大阻值较小的D，方便调节。

（2）[3]根据电路图连接如下：（注意电流表量程0.6A，电压表量程3V）

（3）[4]根据表格数据，描点绘图如下

（4）[5][6]根据闭合电路欧姆定律

根据图像可知

（5）[7] 由全电路欧姆定律得

即

由表达式可知，图线与纵轴截距

图线斜率的绝对值

因此

，

17. 如图所示，小孩与冰车静止在冰面上，大人用N的恒定拉力，使小孩与冰车沿水平冰面一起滑动。已知拉力方向与水平冰面的夹角，小孩与冰车的总质量kg，冰车与冰面间的动摩擦因数，重力加速度m/s2，，。求：

（1）小孩与冰车所受支持力的大小；

（2）小孩与冰车加速度的大小a；

（3）s内合力所做的功W。

【答案】（1）N；（2）m/s2；（3）J

【解析】

【详解】（1）冰车和小孩受力如图所示，

竖直方向合力为零

解得

N

（2）水平方向根据牛顿第二定律

由滑动摩擦力公式

联立得

m/s2

（3）由牛顿第二定律有

由功的定义式得

由位移公式得

联立解得

J

18. 离子注入是芯片制造中一道重要工序，简化的注入过程原理如图所示。静止于A处的离子，经电压为U的电场加速后，沿图中半径为R的圆弧虚线通过磁分析器，然后从M点垂直CD进入矩形CDQS有界匀强电场中，最后恰好打在Q点。已知磁分析器截面是四分之一圆环，内部为匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里；匀强电场沿水平方向，，。整个装置处于真空中，离子重力不计。

（1）在图中标出匀强电场的场强方向，并简要说明判断依据；

（2）求通过磁分析器的离子比荷；

（3）求矩形区域内匀强电场场强大小E。

【答案】（1）见解析所示；（2）；（3）。

【解析】

【详解】（1）如图所示，匀强电场的方向水平向左

离子经过磁分析器的过程中由左手定则，可判断离子带正电；离子进入匀强电场打在Q点，说明离子受电场力方向水平向左，可判断场强方向水平向左；

（2）离子质量为m，电荷量为q，离开加速场时速度为v，在加速电场中，由动能定理有

在磁分析器中，洛伦兹力提供向心力有

联立解得

（3）离子在匀强电场中运动时，水平方向做匀加速运动

竖直方向做匀速运动

联立解得

19. 如图所示，一杂技演员坐在秋千上的摆动过程可简化为单摆的摆动，等效摆长为l。他由A处静止开始向下摆动，通过最低点时，瞬间抓住手边一静止在水平桌面上的水壶，并与水壶一起向上摆动，到达最高点B处。假设水壶与演员在同一竖直平面内运动，水壶可视为质点，不计空气阻力。已知B点到桌面的高度为，杂技演员质量为M，水壶质量为，重力加速度为g。

（1）求A点到桌面的高度；

（2）若杂技演员想刚好回到A处，他通过最低点时瞬间将水壶向B侧水平抛出，求水壶受到的冲量大小I；

（3）若杂技演员和水壶从B处开始往复摆动的过程中，每次通过最低点时，都有人沿运动方向施加推力对他做功，使他动能增加最终能在竖直平面内做完整的圆周运动，求杂技演员和水壶在最低点总共需要增加的最小动能。

【答案】(1)；(2)；（3）

【解析】

【详解】(1)设杂技演员与秋千摆到最低点的速度大小为，A点距地面的高度为，杂技演员与秋千从A处到最低点的运动过程中，机械能守恒。则

设杂技演员抓壶后瞬时速度为大小为，向左为正方向，由动量守恒定律得

从最低点到最高点B的过程中，杂技演员、秋千和水壶的机械能守恒，则

联立可得

(2)设杂技演员扔壶后的瞬时速度为，水壶速度为，向右为正方向，由动量守恒定律得

杂技演员再次回到A处，由机械能守恒定律得

联立得

水壶受到的冲量大小为

(3)设杂技演员和水壶刚好通过最高点的速度为v，则

杂技演员与水壶在最低点需要增加的最小动能为

联立得

20. 某游乐园中过山车以速度沿水平直轨道进入停车区时，先利用磁力刹车使速度很快降到；然后再利用机械制动装置刹车，使速度从最终降到0。关于磁力刹车原理，可以借助图甲模型来理解。水平平行金属导轨处于竖直方向的匀强磁场中，金属棒MN沿导轨向右运动的过程，对应过山车的磁力刹车过程。可假设MN的运动速度等于过山车的速度，MN所受的安培力等于过山车所受的磁场作用力；过山车在机械刹车过程中受到的阻力恒定，大小为f。已知过山车的质量为M，平行导轨间距离为l，整个回路中的等效电阻为R，磁感应强度大小为B；忽略磁力刹车时轨道摩擦阻力，不计空气阻力。

（1）求刹车开始速度为时，过山车所受磁场作用力的大小F；

（2）写出整个刹车过程中，过山车加速度大小a随速度v变化的关系，并在图乙中画出图线；

（3）求整个刹车过程中过山车的运动距离d。

【答案】（1）；（2）见解析所示；（3）

【解析】

【详解】(1)过山车所受磁场力等于MN棒受到的安培力，刹车开始速度为时，有

联立可得

(2)因为过山车在机械刹车过程中受到的阻力恒定，所以速度从最终降到0过程中，加速度

是恒定的加速度；速度由减到的过程中；加速度为

加速度与v成正比关系，则加速度与速度的关系图线如图乙所示

(3)在机械刹车过程中，由速度位移关系式可得

则

在磁力刹车过程，由动量定理有

即

得到

即

整个刹车过程中过山车的运动距离