北京市2023-2024学年高三上学期入学定位考试物理试题

试卷更新日期：2023-09-26 类型：开学考试

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一、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. 生活中很多俗语、成语的内容都与物理知识有关，它们反映了人类在生活中对自然界的认知水平。下列俗语或成语中从物理学的角度分析正确的是（）

A、“只闻其声，不见其人”说明声波在传播过程中可以发生干涉 B、“随波逐流”说明在波的传播过程中介质中质点沿着波的传播方向而迁移 C、“送人玫瑰，手有余香”说明分子在不停地运动 D、“破镜难圆”说明分子间没有相互作用力

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2. 如图所示，将一个小玻璃瓶开口向下放入密封的塑料矿泉水瓶中，小玻璃瓶中封闭一段空气。现用手挤压矿泉水瓶，小玻璃瓶缓慢下沉到底部；适当减小挤压矿泉水瓶的程度，使小玻璃瓶缓慢上浮。若小玻璃瓶上浮过程中其内部的空气温度保持不变，忽略气体分子个数变化，则在此过程中小玻璃瓶中的空气（）

A、体积不变，内能不变 B、体积减小，内能减小 C、体积增大，对外界做正功 D、对外界做正功，并放出热量

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3. 下列说法中正确的是（）

A、只要照射到某种金属的光足够强，就能在金属表面发生光电效应 B、卢瑟福通过 $α$ 粒子轰击金箔的实验，证实了原子核内部存在质子 C、目前我国核电事业蓬勃发展，新建核电站的能量来源主要是轻核聚变 D、用单色光照射大量处于基态的氢原子，氢原子发出所有光的频率不可能大于入射频率

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4. 太阳发出的白光射入悬浮于空中的小水珠，经折射和反射后又自水珠射出发生色散现象，地面上的人看到的出射光为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等色光依次排列的彩色光带，这就是彩虹的成因，如图所示。若在彩色光带中选取甲、乙两束不同频率的单色光进行比较，则下列说法中正确的是（）

A、甲光在水中的传播速度大于乙光在水中的传播速度 B、若甲光为绿光，则乙光不可能是紫光 C、这两束光照射同一双缝装置发生干涉现象，甲光的条纹间距大于乙光的条纹间距 D、由水射向空气，甲光发生全反射的临界角大于乙光发生全反射的临界角

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5. 一列沿x轴传播的简谐横波在 $t = 0$ 时刻的波形如图甲所示，a、b两质点的横坐标分别为 $x_{a} = 2 m$ 和 $x_{b} = 4 m$ ，若质点a的振动图像如图乙所示，则下列说法中正确的是（　　）

A、该波沿x轴正方向传播，波速为 $10 m / s$ B、质点b经 $0.4 s$ 运动的路程为 $0.4 c m$ C、此时刻质点b的速度沿y轴正方向 D、质点a在 $t = 0.3 s$ 时加速度为零

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6. 如图甲所示，一闭合金属圆环处在垂直圆环平面的匀强磁场中，若磁感强度B随时间t按如图乙所示的规律变化，设图中磁感强度垂直纸面向里为正方向，环中感应电流沿顺时针方向为正方向，则环中电流随时间变化的图象可能是图（）

A、 B、 C、 D、

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7. 一顾客乘扶梯由静止开始上楼，扶梯载着顾客先慢慢加速后保持匀速运行，如图所示。若顾客始终与扶梯保持相对静止，且其所站立的接触面保持水平，对于顾客的受力情况，下列说法中正确的是（　　）

A、在加速阶段，扶梯对顾客的支持力可能等于顾客所受的重力 B、在加速阶段，扶梯与顾客之间一定有摩擦力 C、在匀速阶段，扶梯与顾客之间可能存在摩擦力 D、在匀速阶段，扶梯对顾客的支持力对顾客不做功

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8. 在如图所示电路中，理想变压器原副线圈匝数之比为 $10 ： 1$ ，在原线圈两端加一电压 $u = 311 s i n 100 π t (V)$ 的正弦交流电，副线圈连接定值电阻 $R_{0}$ 和滑动变阻器R，电压表和电流表均为理想交流电表，则在滑动变阻器R滑片向左调节过程中，下列说法中正确的是（）

A、电流示数变小 B、滑动变阻器两端的电压变大 C、这个交流电的频率为 $100 H z$ D、电压表的示数为 $22 V$ 且保持不变

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9. 如图所示，a、b、c是点电荷所激发电场的一条电场线上的三个点，电场线的方向由a到c，a、b间的距离等于b、c间的距离。下列说法中正确的是（）

A、在a、b、c三点中，a点的电势一定最高 B、在a、b、c三点中，a点的电场强度一定最大 C、将正点电荷q从a点移到b点电场力所做的功一定大于从b点移到c点所做的功 D、正点电荷q位于a点时的电势能可能等于其位于c点的电势能

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10. 为了研究平抛运动的特点，老师做了如下演示实验：实验装置如图所示，将小球A紧靠弹性金属片放在水平台的边缘，弹性金属片夹住小球B。现用小锤打击弹性金属片，使A球水平抛出的同时B球被松开下落。关于该实验，下列说法中正确的是（　　）

A、应保持两球的质量相等 B、应保持装置的高度不变进行多次实验 C、应改变装置的高度分别进行多次实验 D、这个实验的目的是为了说明A球在水平方向做匀速直线运动

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11. 在原有的铁轨线路上对火车进行提速需要综合考虑很多具体的技术问题，其中火车提速后可能会使弯道处的外轨受损。为解决这个问题，你认为以下措施中最可行的是（　　）

A、更换车轮的材质 B、适当增加内外轨的高度差 C、减小铁轨与车轮间的摩擦 D、减小两铁轨间的间距

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12. 如图所示的电路中，电源电动势为 $12 V$ ，内阻为 $2 Ω$ ，白炽灯的灯丝电阻 $R_{L}$ 为 $16 Ω$ ，电动机M线圈的电阻为 $2 Ω$ 。当开关S闭合后，白炽灯的电功率为 $4 W$ 。若灯丝电阻保持不变，电动机的机械损耗可忽略不计，则下列说法中正确的是（　　）

A、通过电源的电流约为 $3.2 A$ B、流过电动机M的电流为 $4 A$ C、电动机M输出的机械功率为 $12 W$ D、电源的总功率为 $24 W$

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13. 如图所示，长木板静止在光滑水平地面上，第1次使一可视为质点的物块以初速度 $v_{0}$ 从木板的左端滑上木板，最后恰好没有滑离木板。第2次先将木板从中间锯开，分成左右相同的两块，平滑地拼接在一起（但没有粘连）后仍放在光滑水平地面上，物块仍以同样的初速度 $v_{0}$ 从左端滑上木板。若物块与木板上表面的动摩擦因数处处相等，则下列判断中正确的是（　　）

A、第2次最终物块将滑离木板 B、第2次物块与木板相互作用的过程中损失的动能比第1次的少 C、第2次物块与木板相互作用过程中系统损失的机械能比第1次的多 D、第2次物块与木板相互作用的总时间比第1次的长

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14. 同一物理现象往往可以用不同的理论方法来解释，比如，在高空相对于地球表面静止释放一物体，忽略空气阻力，物体将不会落在释放点的正下方，这一现象可以用两种方法做出理论解释。
方法一：地球是一个转动的非惯性系，运用牛顿第二定律分析物体的运动时，物体除了受到与惯性系相同的力外，还受到一个“假想的惯性力”，该力的方向与物体上下运动的方向有关，运动方向反向时惯性力的方向也反向，当物体向地心运动时，该力的方向指向东方。

方法二：物体在下落过程中，受到的万有引力是有心力，根据角动量守恒（角动量 $L = m r^{2} ω$ ， m是物体的质量，r为物体到地心的距离， $ω$ 为物体相对于地球的角速度），物体的角速度会发生变化。不考虑空气阻力，下列说法错误的是（）

A、由方法一可知，在赤道上空相对于地球表面静止释放一物体，物体将向东偏转 B、由方法二可知，在赤道上空相对于地球表面静止释放一物体，物体角速度越来越大 C、若将一物体在北京竖直向上抛出，从以上两种方法均可知，物体相对于地面将向西偏转 D、若将一物体在南半球的悉尼竖直向上抛出，从以上两种方法均可知，物体相对于地面将向东偏转

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二、本部分共6题，共58分．

15. 有一阻值未知的电阻 $R_{x}$ ，现要测其阻值的大小。

(1)、用多用电表的“ $\times 10$ ”档测量其电阻值时，操作步骤正确，发现表头指针的示数如图1所示，表明此电阻的测量值为 $Ω$ 。

(2)、现用电流表和电压表对 $R_{x}$ 的阻值进行更精确的测量，实验室备有如下器材：
A.电池组：电动势 $9 V$ ，内阻约 $0.5 Ω$
B.电压表：量程 $0 ~ 10 V$ ，内阻 $20 k Ω$
C.毫安表：量程 $0 ~ 50 m A$ ，内阻约 $20 Ω$
D.毫安表：量程 $0 ~ 300 m A$ ，内阻约 $4 Ω$
E.滑动变阻器：阻值范围 $0 ~ 20 Ω$
F.滑动变阻器：阻值范围 $0 ~ 1700 Ω$
①实验中，应选序号为的毫安表，序号为的滑动变阻器。
②试将图2中所给的器材连接成完整的测量电路。要求闭合开关前滑动变阻器的滑片应处在正确位置（填“最左端”或“最右端”）。

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16. 验证动量守恒的实验可以在如图1所示的气垫导轨上完成，其中左、右两侧的光电门可以记录遮光片通过光电门的挡光时间。实验前，测得滑块A（连同其上的遮光片）的总质量为 $m_{1}$ 、滑块B（连同其上的遮光片）的总质量为 $m_{2}$ ，两滑块上遮光片的宽度相同。实验时，开启气垫导轨气源的电源，轻轻拨动两滑块，两滑块在导轨上自由运动时近似为匀速运动，再让滑块A从导轨的左侧向右运动，穿过光电门与静止在两光电门之间的滑块B发生碰撞。

(1)、关于实验，下列说法正确的是____。

A、本实验可以不用通过垫高导轨的方式平衡滑块和轨道间的摩擦阻力 B、两滑块的质量应满足 $m_{1} > m_{2}$ C、需要用刻度尺测量两光电门之间的距离 D、需要用秒表测定滑块上的遮光片经过光电门的时间

(2)、在某次实验中，光电门记录的遮光片挡光时间如下表所示。

左侧光电门
右侧光电门
碰前
          $T_{1}$
无
碰后
          $T_{2}$
          $T_{3}$
在实验误差允许范围内，若满足关系式，即验证了碰撞前后两滑块组成的系统动量守恒（用测量的物理量表示）；在实验误差允许范围内，若还满足关系式，即验证了两滑块的碰撞为弹性碰撞（用测量的物理量表示）。

(3)、若滑块A第一次经过左侧光电门的时间为T，滑块B第一次经过右侧光电门的时间为 $T^{'}$ ，通过改变两滑块的质量比值 $\frac{m_{1}}{m_{2}}$ 、在两滑块间增加轻质弹簧，可以使比值 $\frac{T}{T^{'}}$ 变大， $\frac{T}{T^{'}}$ 的上限值为。

(4)、在生活中，某同学观察到，在台球桌面上，运动的球和静止的球发生斜碰时，两球的出射方向总是相互垂直，如图2所示。已知两球大小相同，质量相等，请你解释发生这种现象的原因。

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17. 均匀导线制成的单匝正方形闭合线框 $a b c d$ ，边长 $L = 0.10 m$ ，总质量 $m = 0.10 k g$ ，将其置于磁感应强度 $B = 0.50 T$ 的水平匀强磁场上方 $h = 0.80 m$ 处，磁场区域的上下水平边界之间的高度 $H = 0.10 m$ ，如图所示；线框由静止自由下落，线框平面保持与磁场方向垂直，且 $c d$ 边始终与水平的磁场边界平行；已知 $c d$ 边刚进入磁场时线框恰好做匀速直线运动，取重力加速度 $g = 10 m / s^{2}$ ，求：

(1)、线框刚进入磁场区域时，线框中产生的感应电动势的大小E；线框的总电阻R；

(2)、线框通过磁场区域的整个过程中产生的焦耳热Q。

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18. 在一范围足够大的水平向右的匀强电场中，一带正电的小球系于长为L的不可伸长的绝缘细线一端，细线的另一端固定在O点。现先把小球拉到图中的 $P_{1}$ 处，使细线水平拉直，然后由静止释放小球，小球在经过O点正下方时细线恰好又被拉直，在该点因受线的拉力作用。小球速度的竖直分量突变为零，水平分量没有变化。已知小球的质量为m，电场强度为E，重力加速度为g，求：

(1)、小球所带电荷量的大小q；

(2)、小球速度的竖直分量变为零后瞬间，小球对细线的拉力大小T；

(3)、小球从 $P_{1}$ 点到达O点右侧等高的 $P_{2}$ 点的过程中，所受合力的冲量大小I。

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19. 某同学设计了一台静电除尘装置，如图1所示，装置中有一长为L、宽为b、高为d的矩形通道，其前、后面极板使用绝缘材料，上、下面极板使用金属材料．图2是装置的截面图，上、下两极板与电压恒定的高压直流电源相连．质量为m、电荷量为 $- q$ 、分布均匀的球形尘埃颗粒以水平速度 $v_{0}$ 进入矩形通道，当带负电的尘埃碰到下极板后其所带电荷被中和，同时被收集。通过调整两极板间电压U可以改变收集效率 $η$ （即被收集的尘埃颗粒与总尘埃颗粒数的比值）。忽略一切摩擦、不计尘埃的重力及尘埃之间的相互作用力。

(1)、求收集效率为 $100 %$ 时，两极板间电压的最小值 $U_{m}$ ；

(2)、请推导收集率 $η$ 与两极板间电压U的函数关系；

(3)、已知尘埃颗粒的电荷量与其半径的平方成正比、质量与半径的立方成正比、单位时间内进入矩形通道的尘埃颗粒个数恒定．两次进入矩形通道的尘埃颗粒的直径不同，当 $10 μ m$ 的尘埃颗粒完全被收集时，高压直流电源消耗的最小功率为 $P_{1}$ ；当 $2.5 μ m$ 的尘埃颗粒完全被收集时，高压直流电源消耗的最小功率为 $P_{2}$ ，求 $P_{1} ： P_{2}$ 。

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20. 经过天文望远镜长期观测，人们发现银河系中的恒星有大约四分之一是以“双星系统”的形式存在的．双星系统由两个星体构成，其中每个星体的大小都远小于两星体之间的距离，一般双星系统距离其他星体很远，可以当作孤立系统处理．现根据对某一双星系统的测量确定，该双星系统中每个星体的质量都是M，两者相距L，它们正围绕两者的连线中点做圆周运动．已知万有引力常量为G。

(1)、计算该双星系统的运动周期 $T_{1}$ ；

(2)、若实际观测到的运动周期为 $T_{2}$ ，且 $T_{2} \neq T_{1}$ ，为解释两者的差异，目前一种流行的理论认为，在宇宙中可能存在一种望远镜观测不到的特殊物质，称为暗物质．根据电荷分布均匀的球壳对壳外试探电荷的库仑力可等效为两点电荷间的库仑力，距离取球壳的球心到点电荷之间的距离，利用库仑力与万有引力的表达式的相似性和相关力学知识回答下列问题。
①判断 $T_{2}$ 和 $T_{1}$ 之间的大小关系，并说明理由；

②说明这种暗物质的分布情况，并计算这种暗物质的平均密度 $\bar{ρ}$ 。

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	左侧光电门	右侧光电门
碰前	$T_{1}$	无
碰后	$T_{2}$	$T_{3}$