北京市丰台区2021届高三下学期3月综合练习（一）（一模）物理试题（Word版附答案）

丰台区 2021 届高三年级第二学期综合练习（一） 物理试卷 2021.03 本试卷满分共 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，用橡皮擦除千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－项。 1.下列说法正确的是 A. 14 4 17 1 7 2 8 1N He O H   是裂变 B. 235 1 140 94 1 92 0 54 38 02U n Xe Sr n    是聚变 C. 226 222 4 98 96 2Ra Rn He  是 衰变 D. 24 24 0 11 12 1Na Mg e  是裂变 2.一束单色光从空气进人水中，下列说法正确的是 A.光的频率不变 B.光的传播速度变大 C.折射角大于人射角 D.人射角增大到某一角度时将会发生全反射 3.两个分子间的作用力的合力 F 与分子间距离 r 的关系如图所示，假定两个分子的距离为无穷 远时它们的分子势能为 0，下列说法正确的是 A.在 r 由无限远到趋近于 0 的过程中，F 先变小后变大 B.在 r 由无限远到趋近于 0 的过程中，F 先做正功后做负功 C.在 r 由无限远到趋近于 0 的过程中，分子势能先增大后减小再增大 D.在 r＝r0 处分子势能为零 4.图甲为一列简谐横波在 t＝0.1s 时刻的波形图，图乙为 x＝4m 处的质点 Q 的振动图象。下列 说法正确的是 A.该波的传播速度为 1.6m/s B.t＝0.1s 时，质点 Q 的速度沿 y 轴正方向 C.该波沿 x 轴正方向传播 D.从 t＝0.1s 到 t＝0.2s，质点 Q 通过的路程为 8cm 5.利用双缝干涉装置测红光波长时，得到红光的干涉图样；仅将红光换成蓝光，得到另一干涉 图样。两图样如图所示，下列说法正确的是 A.图甲为红光干涉图样 B.将光屏远离双缝，干涉条纹间距减小 C.红光比蓝光更容易发生衍射现象 D.若蓝光照射某金属时能发生光电效应，改用红光照射也一定能发生光电效应 6.如图所示为氢原子的能级图。一群氢原子处于 n＝3 的激发态上，下列说法正确的是 A.原子向 n＝2 的能级跃迁需要吸收能量 B.原子向低能级跃迁只能发出 2 种不同频率的光子 C.原子跃迁到低能级后电子动能减小 D.原子至少需要吸收 1.51eV 的能量才能发生电离 7.为了对大气二氧化碳进行全天时、高精度监测，我国研制的全球首颗搭载主动激光雷达的大 气环境监测卫星，将于 2021 年 7 月出厂待发射。与地球同步轨道卫星（图中卫星 1）不同， 大气环境监测卫星（图中卫星 2）是轨道平面与赤道平面夹角接近 90°的卫星，一天内环绕 地球飞 14 圈。下列说法正确的是 A.卫星 2 的速度大于卫星 1 的速度 B.卫星 2 的周期大于卫星 1 的周期 C.卫星 2 的向心加速度小于卫星 1 的向心加速度 D.卫星 2 所处轨道的重力加速度等于卫星 1 所处轨道的重力加速度 8.由交流发电机、定值电阻 R、交流电流表组成的闭合回路如图所示。线圈 ABCD 逆时针方向 转动，下列说法正确的是 A.线圈转动过程中 AD、BC 边产生感应电动势 B.线圈转动到图中位置时，感应电流方向为 ADCBA C.线圈匀速转动时，交流电流表指针左右摆动 D.线圈转动到中性面的瞬间，电路中的电流最大 9.元电荷 e 的数值最早是由物理学家密立根测得的。实验装置如图所示：两块金属板水平放置， 间距为 d，电压为 U，质量为 m 的油滴悬浮在两板间保持静止。已知重力加速度 g，两板 间电场可视为匀强电场。下列说法正确的是 A.悬浮油滴带正电 B.悬浮油滴的电荷量为 mgd U C.悬浮油滴的比荷为异 g U D.油滴的电荷量不－定是电子电荷量的整数倍 10.用图中三套实验装置探究感应电流产生的条件，下列选项中能产生感应电流的操作是 A.甲图中，使导体棒 AB 顺着磁感线方向运动，且保持穿过 ABCD 中的磁感线条数不变 B.乙图中，使条形磁铁匀速穿过线圈 C.丙图中，开关 S 闭合后，A、B 螺线管相对静止一起竖直向上运动 D.丙图中，开关 S 保持闭合，使小螺线管 A 在大螺线管 B 中保持不动 11.两条平行的通电直导线 AB、CD 通过磁场发生相互作用，电流方向如图所示。下列说法正 确的是 A.两根导线之间将相互排斥 B. I2 在 I1 位置产生的磁场方向垂直纸面向外 C. AB 受到的力是由 I2 的磁场施加的 D.若 I1＞I2，则 AB 受到的力大于 CD 受到的力 12.如图所示，金属圆环水平放置在匀强磁场中，磁场方向竖直向上，磁感应强度均匀增大。 下列说法正确的是 A.圆环内产生感应电流是因为自由电子受到洛伦兹力的作用 B.圆环内产生感应电流是因为自由电子受到电场力的作用 C.圆环内产生的感应电流逐渐增大金属圆环 D.如果把金属圆环换成金属圆盘，不会产生感应电流 13.如图所示，货车在平直道路上向右以加速度 a，做加速运动时，与石块 B 接触的物体对它 的作用力为 F，方向如右图所示。若货车向右以加速度 a2（a2>a1）做加速运动，则与石块 B 接触的物体对它的作用力 F1 表示正确的是 14.选择不同的参考系来观察同一物体的运动，其结果会有所不同：如图甲所示，在自由下落 的电梯中，电梯外的人看到小球只受重力作用，做自由落体运动，符合牛顿定律；电梯内 的人看到小球只受重力却是“静止”的，“违反”了牛顿定律。为了能够用牛顿定律描述对地 面作加速运动的参考系（又称“非惯性参考系”）中物体的运动，在非惯性系中引入惯性力 的概念：惯性力 F 惯＝－ma，a 表示非惯性系的加速度，负号表示与 a 方向相反。引入惯 性力后，电梯中的人认为小球受到向上的惯性力与重力平衡，小球静止，符合牛顿定律。 如图乙所示，某人在以加速度 a 作匀加速运动的高铁上，距地面为 h 处，以相对于高铁的 速度 v0 水平抛出一个小球。已知重力加速度 g，关于此人看到的小球运动，分析正确的是 A.小球在竖直方向上做初速度等于零，加速度小于 g 的匀变速直线运动 B.小球水平方向作匀速直线运动 C.当 0 hv a g  时，小球将落在抛出点的正下方 D.当 0 2 hv a g  时，小球将落在抛出点的正下方 第二部分 本部分共 6 题，共 58 分。 15.在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，桌上放一块方木板，用图钉把一张白纸钉 在方木板上。再用图钉把橡皮条一端固定在板上的 A 点。在橡皮条另一端拄上两条细绳形 成结点，细绳的另一端系着绳套。先用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮 条；再用一个弹簧测力计通过细绳套拉橡皮条。 （1）判断力 F 单独作用与力 F1、F2 共同作用效果相同的依据是_________ A.F 的大小等于 F1 与 F2 的大小之和 B.使橡皮条伸长相同的长度 C.使橡皮条_上的结点到达同一位置 （2）实验中需要标记或者记录的信息有 A.橡皮条的原长 B.橡皮条原长时结点的位置 C.力 F 的大小和方向 D.力 F1、F2 的大小和方向 （3）下列措施可以减小实验误差的是_________ A.橡皮条应与两绳套夹角的平分线在同一直线上 B.用两个弹簧测力计拉橡皮条时，两个绳套的夹角必须等于 90° C.用两个弹簧测力计拉橡皮条时，弹簧测力计尽量与木板平行 D.拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些 16.在“测量金属丝的电阻率”实验中，金属丝的电阻约为 5Q （1）用螺旋测微器测量金属丝直径，示数如图所示，则 d＝_________mm； （2）实验中能提供的器材有开关、若干导线及下列器材： 电压表（量程 0~3V，内阻约 3kΩ；量程 0~15V，内阻约 15k92） 电流表（量程 0~0.6A，内阻约 0.1Ω；量程 0~3A 内阻约 0.02Ω） 滑动变阻器（0~5Ω） 电源（电动势为 3V） 甲同学为了使金属丝两端电压调节范围更大，并使测量结果尽量准确，应选用下图所示的 哪个电路进行实验________________； A B C D （3）实验时电压表量程应选________，电流表量程应选________； （4）乙同学利用如图所示的电路进行实验时想到：向左移动滑片，滑动变阻器两端的电 压 U 和流过它的电流 I 均发生变化，请你判断此过程 U I   的值________（选填“增大”、 “减小”或者“不变”），理由是_________________。 17.如图所示，两根足够长的光滑金属导轨 MN、PQ 平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导 轨间距为 La 一根质量为 m 的金属杆 ab 放在两导轨上，并与导轨垂直。M、P 两点间接有 阻值为 R 的电阻，其余部分电阻不计。装置处于磁感应强度为 B 的匀强磁场中，磁场方向 垂直于斜面向上。让金属杆 ab 沿导轨由静止开始下滑，下降高度 h 时达到最大速度。 金属杆下滑时与导轨接触良好，已知重力加速度为 go 求： （1）金属杆由静止释放瞬间的加速度大小； （2）金属杆最大速度的大小； （3）从静止到最大速度的过程中，电阻 R 上产生的热量。 18.图甲为 2022 年北京冬奥会国家雪车雪橇中心“游龙”总览图。赛道含长度 x 的水平直道出发 区（图甲中 1 位置）和滑行区，滑行区起终点高度差为 h，赛道截面为 U 型槽，图甲中 4 位置为螺旋弯道，转弯半径为 ro 某运动员和雪车总质量 m，在该赛道完成了一次“钢架雪 车”测试赛。运动员在出发区的运动可视为由静止开始的匀加速运动，离开出发区时速度为 v1；在整个滑行区滑行的路程为 s，到达终点时速度为 v2。已知重力加速度为 g，求： （1）运动员在出发区加速度的大小； （2）运动员和雪车在滑行区所受平均阻力的大小； （3）如图乙和丙所示，若运动员在螺旋弯某处速度为 v3，求此时刻钢架雪车平面与水平 面夹角θ的正切值（不计阻力）。 19.我国的东方超环（EAST）是研究可控核聚变反应的超大型科学实验装置。装置中的中 性化室将加速到很高能量的离子束变成中性粒子束，注人到发生聚变反应的等离子体中， 将等离子体加热到发生聚变反应所需点火温度。没有被中性化的高能带电离子对实验装置 有很大的破坏作用，因此需要利用“剩余离子偏转系统”将所有带电离子从粒子束剥离出来。 剩余离子电偏转系统的原理如图所示，让混合粒子束经过偏转电场，未被中性化的带电离 子发生偏转被极板吞噬，中性粒子继续沿原有方向运动被注人到等离子体中。若粒子束中 的带电离子主要由动能为 kE 、1 2 kE 、1 3 kE 的三种正离子组成。所有离子的电荷量均为 q， 质量均为 m，两极板间电压为 U，间距为 d。 （1）若离子的动能 Ek 由电场加速获得，其初动能为零，求加速电压 U0； （2）要使三种带电离子都被极板吞噬，求： a.离子在电场中运动的最长时间 b.偏转极板的最短长度 （3）剩余离子偏转系统还可以利用磁偏转进行带电离子的剥离。如图所示，粒子束宽度 为 d，吞噬板 MN 长度为 2d。要使三种能量的离子都能打到吞噬板上，求磁感应强度大小 的取值范围。 20.守恒是物理学中的重要思想。请尝试用守恒思想分析下列问题： （1）如图所示将带正电荷 Q 的导体球 C 靠近不带电的导体。沿虚线将导体分成 A、B 两部分， 这两部分所带电荷量分别为 QA、QB 判断这两部分电荷量的正负及大小关系，并说明理由。 （2）康普顿在研究石墨对 X 射线的散射时，发现在散射的 X 射线中，除了与人射波长λ0 相同 的成分外，还有波长大于λ0 的成分，用 X 光子与静止电子的碰撞模型可以解释这一现象。 请在图中通过作图表示出散射后 X 光子的动量，并简述作图的依据。 （3）波是传递能量的一种方式，传播过程能量守恒。简谐波在传播过程中的平均能量密 度 表示单位体积内具有的能量： 2 21 2 A   ，其中 A 为简谐波的振幅， 为简谐波 的圆频率（波传播过程中不变），  为介质的密度。能流密度 I 表示波在单位时间内流过 垂直单位面积上的平均能量。 a.简谐波沿直线传播的速度为 v，证明波的能流密度 2 21 2I A v  b.球面简谐波是从波源处向空间各个方向传播的简谐波，在均匀介质中传播时振幅会发生 变化。忽略传播过程中的能量损失，求波在距波源 r1 和 r2 处的振幅之比 A1:A2。 参考答案 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。 题号 1 2 3 4 5 6 7 答案 C A B D C D A 题号 8 9 10 11 12 13 14 答案 B B B C B C D 第二部分 本部分共 6 题，共 58 分。 15.（6 分） （1）C （2）C、D （3）C、D 16.（12 分） （1）d＝ 0.184 mm；（读数范围 0.183－0.185） （2）A （3）0~3V，0~0.6A （4）则 U I   会的值 不变 理由：由闭合电路欧姆定律可知，U＝E－(RA＋R 井＋r)I U-I 图像为倾斜直线，斜率 k＝RA＋R 井＋r， U I   的值等于斜率大小，所以 U I   的造不学 17. （9 分） （1）杆刚释放瞬间不受安培力，由牛顿第二定律得： sinmg ma  则 sina g  （2）当杆受的安培力等于成力沿料面的分力时，其速度最大，设为 Vm sinBIL mg  EI R  mE BLv 联立解得 2 2 sin m mgRv B L  （3）由能量守恒，杆的重力势能转化为其动能和焦耳热 21 2 mmgh Q mv  将 2 2 sin m mgRv B L  代入，解得 3 2 2 2 4 4 sin 2 m g RQ mgh B L   18.（9 分） （1）以运动员和雪车整体为研究对象，匀加逮过程有 2 1 2v ax 2 1 2 va x  （2）以运动员和雪车整体为研究对象，对滑行过程应用动能定理 2 2 2 1 1 1 2 2mgh fs mv mv   2 2 2 1 1 1 2 2mgh mv mv f s    （3）运动员和雪车在螺旋弯运动时任意时刻在水平方向匀速圆周运动，重力和支持力合 力提供向心力，由匀速圆周运动牛顿第二定律得 2 3tan mvmg r   2 3tan v rg   19.（12 分） （1）根据动能定理 0 0kU q E  0 kEU q  （2）a.所有打在极板上的离子中，运动时间最长的离子偏转距离为 d； 21 2d at ， Uqa dm  则最长时间 22mdt Uq  b.要使所有高子都能被极板吞噬，上极板左边缘进入的全能量离子要恰好打到下极板的右 边缘。此过程离子水平飞行的距离即为极板最短长度，根据 L vt ， 21 2kE mv 可得： 2 kEL d qU  （3）由分析可知，粒子束上边缘进入的三分之一能量离子到达吞噬板上边缘时，半径最 小，磁感应强度最大，根据： 2 1 1 1 3 2kE mv 2 1 1 1 1 vqv B m R  1 2 dR  可得： 1 22 3 kmEB qd  粒子束下边缘进入的全能量离子到达吞噬板下边缘时，半径最大，磁感应强度最小，此时： 2 2 1 2kE mv 2 2 2 2 2 vqv B m R  1R d 得： 2 1 2 kB mEqd  所以，磁感应强度的取值范围为： 21 22 3 k k mEmE Bqd qd   20.（10 分）（1）由器电感应，A 部分带正电、B 部分带负电，由电荷量守恒，A、B 两部分 电荷量的大小相等，QA=QB； （2）设散射后 X 光子的动量为 P3，根据碰撞过程动量守恒和平行四边形定则（或三角形 定则），画图如图所示： （3）a.沿传播方向，任取于传播方向垂直的横截面，面积为 S.在△t 时间内流过 S 面的能 量： , ,E V V SL L v t    单位时间内流过垂直单位面积上的平均能量： EI tS   联立解得： 2 21 2I A v  b.在第二间的基础上，△t 时间内流过 S1 面上的能量： 2 2 2 1 1 1 1 1 42I S t A v r t     △t 时间内流过 S2 面上的能量： 2 2 2 2 2 2 2 1 42I S t A v r t     由能量守恒， 1 1 2 2I S t I S t  联立解得 1 2 2 1: :A A r r