北京市昌平区2022-2023学年高三上学期物理期末质量检测试卷

试卷更新日期：2023-01-10 类型：期末考试

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一、单选题

1. 2022年10月，中国科学院近代物理研究所使用兰州重离子加速器与中国超重元素研究加速器装置，成功合成了新核素锕204（ $_{89}^{204} Ac$ ），锕204的中子数为（　　）

A、115 B、89 C、204 D、293

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2. 小明同学将手中的苹果竖直向上抛出，经过 $t_{0}$ 时间，苹果又重新落回手中，不计空气阻力。用 $x$ 表示苹果运动的位移、 $v$ 表示苹果运动的速度、 $a$ 表示苹果运动的加速度、 $F$ 表示苹果所受合力，以苹果离开手的时刻作为计时起点，四个图像与上述过程相符的是（　　）

A、 B、 C、 D、

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3. 截至2022年9月底，我国高铁运营总里程超过4万公里，稳居世界第一。高铁车厢的水平桌面上放置一本书，书与桌面间的动摩擦因数 $μ$ 为0.4，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度 $g$ 取10m/s²。若书相对桌面不滑动，该高铁的最大加速度是（　　）

A、 $2 {m/s}^{2}$ B、 $4 {m/s}^{2}$ C、 $6 {m/s}^{2}$ D、 $8 {m/s}^{2}$

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4. 如图所示，两同学用同样大小的力 $F_{1}$ 和 $F_{2}$ 共同提起一桶水， $F_{1}$ 和 $F_{2}$ 之间的夹角为 $θ$ 。保持水桶静止，下列说法正确的是（　　）

A、当 $θ$ 减小时， $F_{1}$ 和 $F_{2}$ 的合力变大 B、当 $θ$ 增大时，水桶所受合力变大 C、当 $θ$ 减小时，两同学更省力 D、当 $θ$ 增大时，两同学更省力

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5. 如图所示，在半径为 $r$ 的洗衣机圆桶内，有一件质量为 $m$ 的衣服紧贴着圆桶的竖直内壁随圆桶以角速度 $ω$ 做匀速圆周运动。滚筒转轴沿竖直方向，重力加速度为 $g$ 。下列说法不正确的是（　　）

A、衣服对圆桶内壁的压力大小为 $m ω^{2} r$ B、圆桶内壁对衣服的静摩擦力大小为 $m g$ C、若圆桶的转速增大，则衣服对圆桶内壁的压力也增大 D、若圆桶的转速增大，则圆桶内壁对衣服的静摩擦力也增大

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6. 运动员将质量为400g的足球踢出后，某人观察它在空中飞行情况，估计上升的最大高度是5.0m，在最高点的速度为20m/s。不考虑空气阻力， $g$ 取 $10 {m/s}^{2}$ 。运动员踢球时对足球做的功约为（　　）

A、100J B、80J C、60J D、20J

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7. 2022年10月12日下午，“天宫课堂”第三课在中国空间站问天实验舱开讲。中国航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲演示了微重力环境下毛细效应实验、水球变“懒”实验、太空趣味饮水、会调头的扳手等趣味实验。在太空中，水球呈现标准的球形并可以自由地悬浮，这表明水球（　　）

A、所受地球引力近似为零 B、所受地球引力与飞船对其作用力两者的合力近似为零 C、所受地球引力的大小与其随飞船运动所需向心力的大小近似相等 D、随飞船运动所需向心力的大小大于在地球表面上所受引力的大小

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8. 图为一列简谐横波在 $t = 0$ 时刻的波形图，此时 $x = 2 m$ 处的质点 $Q$ 的振动方向向上；再经 $0. 2s$ ， $Q$ 质点第1次回到平衡位置。下列说法正确的是（　　）

A、该波沿 $x$ 轴负方向传播 B、该波的传播速度为 $10 m/s$ C、 $t = 0.1 s$ 时，质点 $Q$ 的速度和加速度均最大 D、在任意 $0 .1s$ 内，质点 $Q$ 通过的路程均为 $4cm$

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9. 如图所示，长直导线 $M N$ 和矩形线框 $a b c d$ 被固定在竖直平面内，线框的 $a d$ 、 $b c$ 两条边与导线 $M N$ 平行。当导线 $M N$ 中电流 $I$ 逐渐增大时，下列说法正确的是（　　）

A、线框中感应电流沿 $a b c d a$ 方向 B、线框整体受到的安培力方向水平向右 C、线框的 $a b$ 、 $d c$ 两条边不受安培力作用 D、线框的 $a d$ 、 $b c$ 两条边所受安培力大小相等、方向相反

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10. 粒子物理研究中使用的一种球状探测装置横截面的简化模型如图所示。内圆区域有垂直纸面向里的匀强磁场，外圆是探测器。两个粒子先后从 $P$ 点沿径向射入磁场，粒子1沿直线通过磁场区域后打在探测器上的 $M$ 点。粒子2经磁场偏转后打在探测器上的 $N$ 点。装置内部为真空状态，忽略粒子重力及粒子间相互作用力。下列说法正确的是（　　）

A、粒子1带正电 B、粒子2带负电 C、若增大磁感应强度，粒子1可能打在探测器上的 $Q$ 点 D、若增大粒子入射速度，粒子2可能打在探测器上的 $Q$ 点

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11. 2022年北京冬奥会短道速滑混合团体接力决赛中，中国队以2分37秒348的成绩夺冠。在交接区域，“交棒”运动员猛推“接棒”运动员一把，使“接棒”运动员向前快速冲出，如图所示。在此过程中，忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用，下列说法正确的是（　　）

A、两运动员的加速度一定相同 B、两运动员相互作用力做的总功一定等于零 C、两运动员相互作用力的总冲量一定等于零 D、两运动员组成的系统动量和机械能均守恒

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12. 利用热敏电阻在通以恒定电流（实验设定恒定电流为 $50.0 μ A$ ）时，其阻值随温度的变化关系（如图甲所示）可以制作电子温度计。把恒压直流电源 $E$ 、热敏电阻 $R_{T}$ 、可变电阻 $R_{1}$ 、电流表 $A$ 、电压表 $V$ 连成如图乙所示的电路。用热敏电阻作测温探头，把电压表的电压刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简易的电子温度计。下列说法正确的是（　　）

A、电压较高时表示温度也较高 B、该电子温度计表盘上温度的刻度是均匀的 C、当热敏电阻的温度升高时，应将 $R_{1}$ 的阻值调大 D、每升高相同的温度，热敏电阻的阻值变化均相等

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13. 2021年中国全超导托卡马克核聚变实验装置创造了新的纪录。为粗略了解等离子体在托卡马克环形真空室内的运动状况，某同学将一小段真空室内的电场和磁场理想化为方向均水平向右的匀强电场和匀强磁场（如图），电场强度大小为E，磁感应强度大小为B。若某电荷量为q的正离子在此电场和磁场中运动，其速度平行于磁场方向的分量大小为v₁ ，垂直于磁场方向的分量大小为v₂ ，不计离子重力，则（）

A、电场力的瞬时功率为 $q E \sqrt{v_{1}^{2} + v_{2}^{2}}$ B、该离子受到的洛伦兹力大小为qv₁B C、v₂与v₁的比值不断变大 D、该离子的加速度大小不变

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14. 在实际情况中，物体做抛体运动时总会受到空气阻力的影响。如图所示，虚线是炮弹在忽略空气阻力情况下计算出的飞行轨迹；实线是炮弹以相同的初速度和抛射角射出在空气中实际的飞行轨迹，这种曲线叫作弹道曲线。由于空气阻力的影响，弹道曲线的升弧和降弧不再对称，升弧长而平伸，降弧短而弯曲。炮车的大小可以忽略。当炮弹做弹道运动时，结合学过的力学知识，分析判断下列说法正确的是（　　）

A、炮弹上升的时间一定等于下降的时间 B、炮弹在最高点时的加速度等于重力加速度 C、炮弹在上升阶段损失的机械能大于在下降阶段损失的机械能 D、炮弹在上升阶段重力势能的增加量大于在下降阶段重力势能的减少量

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二、实验题

15. 利用“打点计时器+纸带”装置，可以完成不同实验。

(1)、某同学利用如图1所示的装置做“探究小车速度随时间变化的规律”实验。长木板水平放置，打点计时器所接交流电源的频率为 $50. 0Hz$ 。图2是打出纸带的一部分，以计数点 $O$ 为位移测量起点和计时起点，则打下计数点 $B$ 时小车位移大小为cm。由图3中描绘小车运动的数据点，求得小车的加速度大小为m/s²（计算结果保留3位有效数字）。

(2)、该同学继续用图1所示装置做“探究加速度与力的关系”的实验，需做出调整的是__________。

A、换成质量更小的车 B、调整长木板的倾斜程度 C、调整定滑轮使细绳与长木板平行

(3)、利用“打点计时器+纸带”组合装置，还可以完成哪个实验？简要说明实验原理。

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16. 用图1所示的电路测定一节蓄电池的电动势和内阻。蓄电池的电动势 $E$ 约为2V，内阻 $r$ 比较小， $R_{0}$ 为保护电阻。

(1)、现有蓄电池、电流表（量程0~0.6A）、滑动变阻器（ $0 ~ 20 Ω$ ）、开关、导线若干，以及下面的器材：
A．电压表（0~3V） B．电压表（0~15V） C．定值电阻 $R_{0}$ （ $2 Ω$ ） D．定值电阻 $R_{0}$ （ $10 Ω$ ）

实验中电压表应选用； $R_{0}$ 应选用（选填相应器材前的字母）。

(2)、图2是实验器材实物图，已连接了部分导线。请根据图1，补充完成其他连线。

(3)、某位同学根据实验记录的数据作出如图3所示的 $U - I$ 图像。根据图像可知，该蓄电池的电动势 $E =$ V，内阻 $r =$ $Ω$ （计算结果保留2位有效数字）。

(4)、采用图1电路测量电源电动势和内阻，产生系统误差的主要原因是__________。

A、电流表的分压作用 B、电压表的分流作用

(5)、某同学按图1连接好电路，闭合开关后发现：无论怎样移动滑片 $P$ ，电流表的示数始终为零，电压表的示数接近2V不变。已知所用导线都完好。有同学说，因为电流表没有示数，所以一定是电流表损坏了。你认为该同学的说法是否正确？简要说明理由。

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三、解答题

17. 一个质量为 $m = 60 kg$ 的蹦床运动员，从离水平网面高 $h_{1} = 3.2 m$ 处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面高 $h_{2} = 5.0 m$ 处。不计空气阻力， $g$ 取 $10 {m/s}^{2}$ 。求：

(1)、运动员在刚接触网瞬间和刚离开网瞬间的速度大小 $v_{1}$ 和 $v_{2}$ ；

(2)、运动员与网作用过程中速度变化量 $Δ v$ 的大小和方向；

(3)、运动员与网作用过程中所受合力的冲量大小 $I$ 。

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18. 某一质谱仪原理如图所示，区域Ⅰ为粒子加速器，加速电压为 $U_{1}$ ；区域Ⅱ为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为 $B_{1}$ ，两板间距离为d；区域Ⅲ为偏转分离器，磁感应强度为 $B_{2}$ 。今有一质量为m、电荷量为q的正粒子（不计重力），经加速后，该粒子恰能通过速度选择器，粒子进入分离器后做匀速圆周运动。求：

(1)、粒子离开加速器时的速度大小v；

(2)、速度选择器两板间的电压 $U_{2}$ ；

(3)、粒子在分离器中做匀速圆周运动的半径R。

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19. 微元累积法是物理学的一种重要的思想方法，是微积分思想解决物理问题的应用和体现。

(1)、当物体做匀变速直线运动时，其 $v - t$ 图像为一条倾斜的直线。如果把物体的运动分成6小段，如图1甲所示，在每一小段内，可粗略认为物体做匀速直线运动。如果以这6个小矩形的面积之和代表物体在整个过程中的位移，计算的结果要（选填“小于”或“大于”）物体实际的位移。如果把运动过程划分为更多的小段，如图1乙所示，这些小矩形的面积之和就更（选填“接近”或“远离”）物体的实际位移。对于非匀变速直线运动，（选填“能”或“不能”）用 $v - t$ 图像与 $t$ 轴所围的面积来表示物体的位移。

(2)、某摩天大楼中有一部直通高层的客运电梯，已知电梯在 $t = 0$ 时由静止开始上升，电梯运行时的加速度 $a$ 随时间 $t$ 变化的图像如图2所示。求10s末电梯的速度大小 $v$ 。

(3)、半径为 $R$ 、均匀带正电荷的球体在空间产生球对称的电场，场强大小沿半径分布如图3所示，图中 $E_{0}$ 已知， $E - r$ 曲线下 $O - R$ 部分的面积等于 $R - 2 R$ 部分的面积。求质量为 $m$ 、电荷量为 $q$ 的负电荷在球面处需至少具有多大的速度才能刚好运动到 $2 R$ 处？

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20. 传感器让我们的生活变得更加便利，其基本工作原理是把非电学量转换为电学量，从而方便进行测量、传输和控制。

(1)、为了测量储罐中某种不导电液体液面的高度，某同学利用平行板电容器制作了一个“液位监测仪”，如图1所示，将两块平行金属板竖直插入到该液体中，液体填充在两极板之间。两极板分别用导线接到数字电容表上，数字电容表可显示出电容器的电容，从电容的变化就可以知道容器中液面高度的变化。当数字电容表示数增大时，液面高度是上升还是下降？简要说明理由。

(2)、如图2所示为大型电子地磅电路图。不称物体时，滑片P在 $A$ 端，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，电流最小；称重物时，在压力作用下滑片P下滑，滑动变阻器接入电路中的电阻减小，电流增大。将电流表的电流刻度转换成对应的重力刻度，就可以读出被称物体的重力。已知电源电动势为 $E$ ，内阻不计；滑动变阻器 $A$ 、 $B$ 间距离为 $L$ ，最大阻值等于定值电阻 $R_{0}$ 的阻值；两根弹簧的总弹力大小与形变量成正比，比例系数为 $k$ ；电流表内阻不计。请推导所称重物的重力 $G$ 的大小与电流 $I$ 的关系式。

(3)、利用霍尔元件可以进行微小位移的测量。如图3甲所示，在两块磁感应强度相同、N极相对放置的磁体缝隙中放入霍尔元件，当霍尔元件处于中间位置时，磁感应强度为0，霍尔电压为0，将该点作为位移的零点，当霍尔元件沿 $\pm x$ 方向移动时，同时通有如图3乙所示的恒定电流 $I$ ，由于不同位置处磁感应强度 $B$ 不同，在 $M$ 、 $N$ 表面间产生的电势差 $U_{M N}$ 不同。在小范围内，两磁极间磁感应强度 $B$ 的大小与位移 $x$ 的大小成正比，比例系数为 $k$ 。已知该霍尔元件长为 $a$ ，宽为 $b$ ，厚为 $c$ ，单位体积中导电的电子数为 $n$ ，电子的电荷量为 $e$ 。请推导霍尔元件 $M$ 、 $N$ 表面间的电势差 $U_{M N}$ 与位移 $x$ 的关系式。

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