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2017年北京市西城区高三上学期期末考试物理试卷
一、单选题（共12小题）
1．功的单位是焦耳（），焦耳与基本单位米（）、千克（）、秒（）之间的关系正确的是（ ）
A． B．
C． D．
2．下列情景中，物体所受摩擦力的示意图正确的是（ ）
A． B．
C． D．
3．用一个水平拉力拉着一物体在水平面上绕着点做匀速圆周运动。关于物体受到的拉力和摩擦力的受力示意图，下列四个图中可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
4．一个带电导体周围的电场线和等势面的分布情况如图所示，关于图中各点的场强和电势的关系，下列描述正确的是（ ）
A．1、2两点的场强相等 B．2、3两点的场强相等
C．1、2两点的电势相等 D．2、3两点的电势相等
5．一列横波某时刻的波形图如图甲所示，图乙表示介质中某质点此后一段时间内的振动图象。下列说法正确的是（ ）
A．若波沿轴正方向传播，则图乙表示的是质点的振动图象
B．若波沿轴负方向传播，则图乙表示的是质点的振动图象
C．若图乙表示的是质点的振动图象，则波沿轴正方向传播
D．若图乙表示的是质点的振动图象，则波沿轴负方向传播
6．如图所示，地球绕着太阳公转，而月球又绕着地球转动，他们的运动均可近似看成匀速圆周运动。如果要通过观测求得地球的质量，需要测量下列哪些量（ ）
A．地球绕太阳公转的半径和周期
B．月球绕地球转动的半径和周期
C．地球的半径和地球绕太阳公转的周期
D．地球的半径和月球绕地球转动的周期
7．有质量相同的三个小物体、、。现将小物体从高为的光滑斜面的顶端由静止释放，同时小物体、分别从与等高的位置开始做自由落体运动和平抛运动，如图所示。有关三个物体的运动情况，下列判断正确的是（ ）
A．三个物体同时落地
B．三个物体落地前瞬间的动能相同
C．重力对三个物体做功相同
D．重力对三个物体的冲量相同
8．如图所示，用绝缘柱支持的导体和彼此接触，起初它们不带电，贴在两端下部的金属箔是闭合的。把带正电的物体移近端，然后把和分开较远的距离，再移去，则（ ）
A．移近端时，端的金属箔张开，端的金属箔闭合
B．移近端时，端的金属箔闭合，端的金属箔张开
C．和分开，移去后，端的金属箔会立即闭合
D．和分开，移去后，端的金属箔仍会张开
9．如图甲所示，20匝的线圈两端、与一个电压表相连，线圈内有指向纸内方向的磁场，线圈中的磁通量在按图乙所示规律变化。下列说法正确的是（ ）
A．线圈中产生的感生电场沿顺时针方向
B．电压表的正接线柱接线圈的端
C．线圈中磁通量的变化率为
D．电压表的读数为
10．某同学把电流表、干电池和一个定值电阻串联后，两端连接两支测量表笔，做成了一个测量电阻的装置，如图所示。两支表笔直接接触时，电流表的读数为；两支表笔与的电阻相连时，电流表的读数为。由此可知，这个测量电阻装置的内阻是（ ）
A． B． C． D．
11．在如图所示的电路中，、、是三盏相同的灯泡。当、两端接交流时，三盏灯的发光情况相同。若将、两端接直流时，稳定后观察到的现象是（ ）
A．三盏灯的亮度相同 B．不亮，、的亮度相同
C．不亮，比亮 D．不亮，比亮
12．质谱仪是测量带电粒子的比荷和分析同位素的重要工具。如图所示，带电粒子从容器下方的小孔飘入电势差为的加速电场，其初速度几乎为零，然后经过沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为的匀强磁场中，最后打到照相底片上。现有某种元素的三种同位素的原子核由容器进入质谱仪，最后分别打在底片、、三个位置。不计粒子重力。则打在处的粒子（ ）
A．质量最小 B．比荷最小
C．动能最小 D．动量最小
二、多选题（共4小题）
13．如图所示，甲、乙两人静止在光滑的冰面上，甲沿水平方向推了乙一下，结果两人向相反方向滑去。已知甲的质量为，乙的质量为。则下列判断正确的是（ ）
A．甲的速率与乙的速率之比为10:9
B．甲的加速度大小与乙的加速度大小之比为9:10
C．甲对乙的冲量大小与乙对甲的冲量大小之比为1:1
D．甲的动能与乙的动能之比为1:1
14．电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内的水烧干以前的加热状态，另一种是水烧干以后的保温状态。如图所示是电饭锅的电路图，是电阻，是加热用的电热丝，是自动开关。下列说法正确的是（ ）
A．开关接通时，电饭锅处于保温状态
B．开关接通时，电饭锅处于加热状态
C．当时，在保温状态下的功率是加热状态下功率的一半
D．当时，在保温状态下的功率是加热状态下功率的四分之一
15．如图所示为密立根油滴实验示意图。实验中要设法使带负电的油滴悬浮在电场之中。若在实验中观察到某一个带负电的油滴向下加速运动。在该油滴向下运动的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．电场力做正功
B．重力和电场力的合力做正功
C．电势能逐渐增大
D．重力势能的减少量小于动能的增加量
16．把、两个完全相同的导体小球分别用长为l的绝缘细线栓接，小球质量均为。先让球带上的电量并悬挂于点，如图所示。现将不带电的小球也悬挂于点（图中未画出），两球接触后由于静电斥力分开，平衡时两球相距。已知重力加速度为，静电力常量为，带电小球可视为点电荷。关于球所受的静电力大小及点处的场强大小，下列判断正确的是（ ）
A． B．
C． D．
三、计算题（共5小题）
17.如图所示，冰车静止在冰面上，小孩与冰车的总质量。大人用的恒定拉力，使冰车开始沿水平冰面移动，拉力方向与水平面的夹角为
。已知冰车与冰面间的动摩擦因数，重力加速度，，。求：
（1）小孩与冰车受到的支持力的大小；
（2）小孩与冰车的加速度的大小；
（3）拉力作用时间，冰车位移的大小。
18.天宫二号在距地面高度处绕地球做匀速圆周运动。2016年10月19日，神舟十一号飞船发射成功，与天宫二号空间站圆满完成自动交会对接。已知地球质量为，半径为，引力常量为。
（1）求天宫二号在轨运行线速度的大小；
（2）求天宫二号在轨运行周期；
（3）若天宫二号在轨运行周期分钟，在赤道上空由西向东运动。请结合计算，分析说明天宫二号中的航天员在24小时之内大约能看到几次日出。
19.利用电场和磁场来控制带电粒子的运动，在现代科学实验和技术设备中有广泛的应用。如图1所示为电子枪的结构示意图，电子从炽热的金属丝发射出来，在金属丝和金属板之间加以电压，发射出的电子在真空中加速后，沿电场方向从金属板的小孔穿出做直线运动。已知电子的质量为，电荷量为，不计电子重力及电子间的相互作用力。设电子刚刚离开金属丝时的速度为零。
（1）求电子从金属板小孔穿出时的速度的大小；
（2）示波器中的示波管是利用电场来控制带电粒子的运动。如图2所示，和为间距为的两个偏转电极，两板长度均为，极板右侧边缘与屏相距，
为两极板间的中线并与屏垂直，点为电场区域的中心点。接（1），从金属板小孔穿出的电子束沿射入电场中，若两板间不加电场，电子打在屏上的点。为了使电子打在屏上的点，与相距，已知电子离开电场时速度方向的反向延长线过点。则需要在两极板间加多大的电压；
（3）电视机中显像管的电子束偏转是用磁场来控制的。如图3所示，有一半径为的圆形区域，圆心与屏相距，是屏上的一点，与屏垂直。接（1），从金属板小孔穿出的电子束沿方向进入圆形区域，若圆形区域内不加磁场时，电子打在屏上的点。为了使电子打在屏上的点，与相距，则需要在圆形区域内加垂直于纸面的匀强磁场。求这个磁场的磁感应强度的大小。
20.如图1所示，水平面上有两根足够长的光滑平行金属导轨和，两导轨间距为，电阻均可忽略不计。在和之间接有阻值为的定值电阻，导体杆质量为、电阻为，并与导轨接触良好。整个装置处于方向竖直向上磁感应强度为的匀强磁场中。现给杆一个初速度，使杆向右运动。
（1）当杆刚好具有初速度时，求此时杆两端的电压，、两端哪端电势高；
（2）请在图2中定性画出通过电阻的电流随时间变化规律的图象；
（3）若将和之间的电阻改为接一电容为的电容器，如图3所示。同样给杆一个初速度，使杆向右运动。请分析说明杆的运动情况，并推导证明杆稳定后的速度为。
21.某同学设计了一个测量物体质量的电子装置，其结构如图甲、乙所示。形磁铁的两侧为极，中心为极，可认为只有磁极间存在着磁感应强度大小均为的匀强磁场。一边长为横截面为正方形的线圈套于中心磁极，线圈、骨架与托盘连为一体，总质量为
，托盘下方连接一个轻弹簧，弹簧下端固定在磁极上，支撑起上面的整个装置，线圈、骨架与磁极不接触。线圈的两个头与外电路连接（图上未标出）。当被测量的重物放在托盘上时，弹簧继续被压缩，托盘和线圈一起向下运动，之后接通外电路对线圈供电，托盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止，此时由对应的供电电流可确定重物的质量。已知弹簧劲度系数为，线圈匝数为，重力加速度为。
（1）当线圈与外电路断开时
a．以不放重物时托盘的位置为位移起点，竖直向下为位移的正方向。试在图丙中画出，托盘轻轻放上质量为的重物后，托盘向下运动过程中弹簧弹力的大小与托盘位移的关系图象；
b．根据上面得到的图象，求从托盘放上质量为的重物开始到托盘达到最大速度的过程中，弹簧弹力所做的功；
（2）当线圈与外电路接通时
a．通过外电路给线圈供电，托盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止。若线圈能够承受的最大电流为，求该装置能够测量的最大质量；
b．在线圈能承受的最大电流一定的情况下，要增大质量的测量范围，可以采取哪些措施？（至少答出2种）
答案部分
1.考点：功和功率
试题解析：，A、B、C错误，D正确，故选：D。
答案：D
2.考点：共点力的平衡
试题解析：物块静止，没有相对运动趋势，不存在摩擦力，A选项错误；汽车停在斜面上，受力平衡，存在沿斜面向上的静摩擦力，B选项正确；物块自由下落，与墙壁之间无正压力，不产生摩擦力，C选项错误；瓶子静止在手中，静摩擦力与瓶子重力平衡，摩擦力方向竖直向上，D选项错误。故选：B。
答案：B
3.考点：匀速圆周运动的向心力
试题解析：做匀速圆周运动的物体所受的合外力提供向心力，向心力指向圆心，则合力指向圆心，根据力的合成原理，C选项符合要求。故选：C。
答案：C
4.考点：电场强度、点电荷的场强电势能、电势
试题解析：电场线疏密程度表示场强大小，由此可知三点场强均不相等，A、B选项错误；沿着电场线方向电势逐渐降低，D选项错误；同一等势面上电势相同，1、2两点电势相同，C选项正确。故选：C。
答案：C
5.考点：简谐运动的公式和图像横波的图像
试题解析：若波沿轴正向传播，时质点处于平衡位置向下运动，质点处于平衡位置向上运动，A选项错误，C选项正确；若波沿轴负向传播，质点、在时不在平衡位置，图乙不符，B、D选项错误。故选：C。
答案：C
6.考点：万有引力定律及其应用
试题解析：根据万有引力公式与圆周运动公式求星球质量时，星球需为中心天体。在太阳-地球系统中，地球为绕行天体，不能求出其质量，所以A、C选项错误；地球-月球系统中，地球为中心天体，月球绕地球转动的半径和周期，可由求出地球质量，其中r为月球绕行半径，不是地球半径，所以D选项错误，B选项正确。故选：B。
答案：B
7.考点：动量、动量守恒定律及其应用功和功率
试题解析：做自由落体运动，物体做平抛运动，竖直分运动为自由落体，所以两物体运动时间相同，物体运动的加速度小于重力加速度，较大，则，故A选项错误；、、三个物体运动过程中重力做功，三个物体质量相同，下落高度相同，做功相同，故C选项正确，三物体所受合外力做功相同，根据动能定理可知动能变化量相同，但物体有初动能，则，B选项错误；冲量，因三个物体运动时间不同，故重力对三个物体的冲量不同，D选项错误。故选：C。
答案：C
8.考点：静电现象的解释
试题解析：当带正电物体移近时，由于感应起电，端聚集负电荷，端聚集等量正电荷，故金属薄片均张开，A、B选项错误；将、分开，移去后，、仍带电，金属薄片仍然张开,故C选项错误，D选项正确。故选：D。
答案：D
9.考点：法拉第电磁感应定律楞次定律
试题解析：垂直纸面向里的磁场在增加，产生的感应电流的磁场方向垂直纸面向外，阻碍原磁通量的增加，故感应电流方向应为逆时针，A选项错误；电源外部，电流从电势高处流向电势低处，所以点电势高于点电势，电压表正接线柱应该接电势高的
端，B选项错误；磁通量变化率为，C选项错误；感应电动势，电压表读数为，D选项正确。故选：D。
答案：D
10.考点：闭合电路的欧姆定律
试题解析：两表笔直接接触时，
两表笔外接电阻时，
联立两式解方程得：
故选：A。
答案：A
11.考点：正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值
试题解析：电容器通交流隔直流，所以将交流电换为直流电后，灯泡不亮；电感通直流阻交流，所以将交流电换为直流电后，电感L对电流的阻碍作用减小，变亮，电阻对直流电和交流电的阻碍能力相同，亮度不变，故将交流电换为直流电后不亮，比亮，C选项正确。故选：C。
答案：C
12.考点：质谱仪和回旋加速器
试题解析：质谱仪由加速电场和偏转磁场组成，同种元素的同位素的原子核，带电量相等，质量不同，经过加速由可得，粒子进入磁场后，由得，所以半径越大处，质量越大，比荷越小，A选项错误，B选项正确；动能为，三者动能相等，C选项错误；动量，质量越大，动量越大，D选项错误。故选：B。
答案：B
13.考点：动量、动量守恒定律及其应用
试题解析：甲乙系统动量守恒，根据得速度与质量成反比，甲乙速度之比为10:9，A选项正确；甲乙相互作用力大小相等，根据𝐹=𝑚𝑎得加速度与质量成反比，甲乙加速度之比应为10:9，B选项错误；甲乙相互作用力相等，冲量大小也相等，C选项正确；根据得动量相同时，动能与质量成反比，甲乙动能之比为10:9，D选项错误。故选：AC。
答案：AC
14.考点：电功率和焦耳定律
试题解析：当开关断开时时，与串联，当开关接通时，只有工作，由得越小，功率越大，故开关断开时处于保温状态，接通时处于加热状态，A选项错误，B选项正确；当时，保温状态下电流是加热状态下电流的一半，消耗的功率为加热状态下的四分之一，C选项错误，D选项正确。故选：BD。
答案：BD
15.考点：电势能、电势
试题解析：油滴带负电，受竖直向下的重力和竖直向上的电场力，油滴向下加速，重力做正功，电场力做负功，动能增加，合力做正功，故A选项错误，B选项正确；重力势能减少，电势能增加，动能增量等于重力势能减少量减去电势能增加量，C选项正确，D选项错误。故选：BC。
答案：BC
16.考点：电场强度、点电荷的场强
试题解析：完全相同的导体接触后带电量均变为，平衡后位置如图（）所示，受力分析如图()所示,则有，故A选项正确，B选项错误；、在
点产生的合场强如图()所示，，C选项错误，D选项正确。故选：AD。
答案：AD
17.考点：牛顿运动定律、牛顿定律的应用
试题解析：（1）冰车和小孩受力如图所示
竖直方向合力为零
解得支持力
（2）水平方向根据牛顿第二定律
摩擦力
解得加速度
（3）根据匀变速直线运动规律
解得或
答案：（1）（2）（3）或
18.考点：万有引力定律及其应用
试题解析：（1）设天宫二号质量为，根据万有引力定律和牛顿第二定律
万有引力提供向心力
解得线速度
（2）根据周期公式或
解得周期
（3）一天之内，可认为地球相对于太阳的位置近似不变，所以天宫二号绕行地球一周，可看到1次日出。因为在24小时之内天宫二号绕地球的圈数圈，所以一天之内大约能看到16次日出。
答案：（1）（2）（3）16次
19.考点：带电粒子在匀强磁场中的运动示波管
试题解析：（1）电子在电场中运动，根据动能定理
解得电子穿出小孔时的速度
（2）电子进入偏转电场做类平抛运动，在垂直于极板方向做匀加速直线运动。设电子刚离开电场时垂直于极板方向偏移的距离为
根据匀变速直线运动规律
根据牛顿第二定律
电子在水平方向做匀速直线运动
联立解得
由图可知
解得
（3）电子以速度在磁场中沿圆弧运动，圆心为，半径为，如下图所示。
洛仑兹力提供向心力有
电子离开磁场时偏转角度为，由图可知
联立解得
答案：（1）（2）（3）
20.考点：法拉第电磁感应定律
试题解析：（1）杆切割磁感线产生感应电动势
根据全电路欧姆定律
杆两端电压即路端电压
联立解得,端电势高
（2）
（3）分析：当杆以初速度0开始切割磁感线时，产生感应电动势，电路开始给电容器充电，有电流通过
杆，杆在安培力的作用下做减速运动，随着速度减小，安培力减小，加速度也减小，杆做加速度减小的减速运动。当电容器两端电压与感应电动势相等时，充电结束，杆以恒定的速度做匀速直线运动。
推导证明：当电容器两端电压与感应电动势相等时有
根据电容器电容
以杆为研究对象，在很短的一段时间内，杆受到的冲量大小为
从杆开始运动至速度达到稳定的过程，根据动量定理
由①②③联立可得
答案：（1）,端电势高（2）（3）见解析
21.考点：匀强磁场中的安培力
试题解析：（1）a．未放重物时，弹簧已经被压缩，弹力大小为。
弹簧弹力的大小与托盘位移的关系图象如图所示。
b．未放重物时
当托盘速度达到最大时
解得
图中阴影部分面积即为从托盘放上质量为的重物开始到托盘达到最大速度的过程中，弹力所做的功的大小，弹力做负功有
（2）a．给线圈供电后，托盘回到原来的位置，线圈、骨架、托盘与重物处于平衡状态
有
解得
b．要增大此电子装置的量程，可以增加线圈的匝数、增大线圈的边长、增大磁感应强度。
答案：（1）a.见解析；b.。（2）a．；b．要增大此电子装置的量程，可以增加线圈的匝数、增大线圈的边长、增大磁感应强度。
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