北京市海淀区2024-2025学年高三下学期期末练习（二模） 物理试卷
试卷更新日期：2025-05-12 类型：高考模拟
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。
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1. 在粒子散射实验中，有少数粒子发生了大角度的偏转，其原因是（ ）A、原子中存在带负电的电子 B、正电荷在原子内是均匀分布的 C、原子只能处在一系列不连续的能量状态中 D、占原子质量绝大部分的带正电的物质集中在很小的空间范围2. 在如图所示的平面内，光束a从介质斜射向空气，出射光为b、c两束单色光。关于b、c两束单色光，下列说法正确的是（ ）
A、介质对b光的折射率较大 B、在介质中，b光的传播速度较大 C、发生全反射时，b光的临界角较小 D、若两束光都能使某种金属发生光电效应，则b光产生光电子的最大初动能较大3. 如图所示，手握住软绳的一端上下振动，产生沿绳传播的机械波，若增大手的振动频率，则该波（ ）
A、波速不变 B、波速增大 C、波长不变 D、波长增大4. 一辆做匀减速直线运动的汽车，依次经过a、b、c三点。已知汽车在间与间的运动时间均为1s，段的平均速度是10m/s，段的平均速度是5m/s，则汽车做匀减速运动的加速度大小为（ ）A、 B、 C、 D、5. 如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，沿图示路径经状态b、c再回到状态a，其中，图线平行于纵轴、图线平行于横轴。下列说法正确的是（ ）
A、从a到b，气体对外界做功 B、从b到c，气体温度保持不变 C、从c到a，气体内能减小 D、从c到a，气体从外界吸热6. 如图所示，导体棒置于倾角为的粗糙导轨上且与导轨垂直，整个装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直于导体棒。闭合开关S，导体棒处于静止状态。下列磁场方向中，使导体棒与导轨之间一定存在静摩擦力的是（ ）
A、竖直向上 B、水平向左 C、垂直于导轨平面向上 D、垂直于导轨平面向下7. 将阻值为的电阻接在正弦式交流电源上，通过电阻的电流i随时间t变化的图像如图所示。下列说法正确的是（ ）
A、交变电流在一个周期内电流方向改变一次 B、交变电流的表达式为 C、电阻消耗的电功率为 D、电阻两端的电压峰值为8. 某小组尝试用不同方法测量一节干电池的电动势和内阻，他们设计了四种实验方案，分别用到如下器材组合，其中无法达成实验目的的是（ ）A、一个电流表和多个定值电阻 B、一个电压表和多个定值电阻 C、两个电流表和一个滑动变阻器 D、一个电流表、一个电压表和一个滑动变阻器9. 如图所示，放在木箱内的物块A，其右端通过一根处于压缩状态的水平轻弹簧与木箱连接。木箱与物块A做匀速直线运动且保持相对静止。若发现物块A突然相对木箱底面向左移动，则木箱可能（ ）
A、突然向下加速运动 B、突然向下减速运动 C、突然向左加速运动 D、突然向右减速运动10. 如图所示，铜质圆盘安装在水平铜轴上，圆盘位于两磁极之间。两磁极产生的磁场区域面积小于圆盘面积，磁场方向与圆盘平面垂直。两铜片C、D分别与转动轴和圆盘的边缘接触。不计接触点的摩擦力和空气阻力。在外力作用下圆盘以恒定的角速度转动。下列说法正确的是（ ）
A、因圆盘无磁通量变化，故电阻R中无电流通过 B、铜片C的电势高于铜片D的电势 C、若撤去外力，则圆盘会逐渐停止转动 D、若使圆盘反向转动，电阻R中的电流方向不变11. 某同学用如图所示的实验装置测量当地的重力加速度。不可伸长的轻绳一端固定于A点，另一端系一小球，使其在水平面内绕O点做匀速圆周运动，已测出小球转过n圈所用的时间t。下列说法正确的是（ ）
A、为达成实验目的，仅需再测量小球做圆周运动的半径 B、为达成实验目的，仅需再测量轻绳的绳长 C、为达成实验目的，仅需再测量A点到O点的竖直高度 D、若误将圈记作n圈，则重力加速度的测量值偏小12. 如图所示，实线是竖直面内以O点为圆心的圆，和是圆的两条相互垂直的直径，在竖直面内存在由Q点指向P点的匀强电场。从O点在竖直面内向各个方向以大小相同的初速度发射电荷量和质量完全相同的带正电小球，通过圆上各点的小球中，经过N点的小球速度最大。不计空气阻力及小球间的相互作用。下列说法正确的是（ ）
A、沿方向发射的小球可以沿方向做直线运动 B、沿方向发射的小球不会沿方向做直线运动 C、通过圆上P、Q两点的小球机械能相等 D、通过圆上M、N两点的小球机械能相等13. 如图1所示，“冰坑挑战”需要挑战者先进入一个坡面与水平面夹角为、半径为R的倒圆锥型冰坑，然后尝试从其中离开。方式甲——挑战者沿着如图2甲所示坡面向上走或爬的方式，很难离开冰坑，通常还是会滑回坑底。方式乙——挑战者沿着如图2乙所示的螺旋线方式跑动多圈后，最终可以成功离开冰坑。已知挑战者的质量为m，其与冰面的动摩擦因数为 ， 重力加速度为g。为了讨论方便，假定滑动摩擦力与最大静摩擦力大小相等；方式乙中人的跑动半径r缓慢增大，每一圈的轨迹都可近似为与水平地面平行的圆。下列说法正确的是（ ）
A、在方式甲中，一定满足关系式 B、在方式甲和方式乙中，挑战者受到的最大静摩擦力大小不同 C、在方式乙中，可利用求得每圈的最小速度 D、在方式乙中，挑战者离开冰坑做的功至少为14. 对于静止的自由原子，当其从高能级向低能级跃迁发射光子时，原子会因反冲而获得一定的能量，该能量远小于原子两能级之差，所以可认为光子的能量等于两能级之差。对于静止的自由原子核，当其从高能级向低能级跃迁发出高能射线时，原子核也会因反冲而获得一定的能量。通常情况下，与射线的能量相比，原子核因反冲而获得的能量不可忽略。若将放射源和吸收源进行冷却，部分原子核被严格束缚在晶体的晶格位置，这些原子核在发射或吸收射线时，反冲可以被完全抑制。根据以上信息，对于两能级差仅为E的原子核，下列说法错误的是（ ）A、自由原子核在发射或吸收射线的过程中，原子核和射线组成的系统动量守恒 B、单个静止的自由原子核发射的射线的能量一定小于E C、单个静止的自由原子核吸收的射线的能量一定大于E D、单个被严格束缚在晶格位置的原子核吸收的射线的能量小于E二、本部分共6题，共58分。
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15.(1)、在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，将体积为的纯油酸加入酒精中，制成总体积为的油酸酒精溶液，测得1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积为S。已知1滴该油酸酒精溶液的体积为 ， 则油酸分子的直径。（用、、和S表示）(2)、图1是探究加速度与力之间关系的实验装置示意图。两辆相同的小车放在木板上，调节木板的倾斜度，使小车在不受牵引时能沿木板匀速运动。用细线跨过定滑轮各挂一个小盘，盘中放不同的重物，打开夹子，两辆小车同时从静止开始运动，一段时间后合上夹子，两辆小车同时停下来。测出两辆小车的位移大小分别为和 ， 则两辆小车的加速度之比。
(3)、某同学利用如图2所示的电路进行实验，闭合开关后，发现灯泡不发光。为查找故障，用多用电表2.5V直流电压挡进行检测。将红表笔与接线柱A接触并保持不动，当黑表笔分别接触B、C时，示数均为；当黑表笔分别接触D、E、F时，示数均为0。若电路中仅有一处故障，则故障为______。（选填选项前的字母）A、间断路 B、间断路 C、间断路 D、间断路16. 某小组同学用如图1所示装置做“验证机械能守恒定律”的实验。
(1)、实验时甲同学进行了如下操作，其中操作不当的步骤是______（选填选项前的字母）A、对体积和形状相同的重物，选择密度大的进行实验 B、将打点计时器接到直流电源上 C、将接有重物的纸带沿竖直方向穿过打点计时器的限位孔 D、先释放纸带，再接通打点计时器电源(2)、实验得到如图2所示的一条纸带（其中一段纸带图中未画出）。选取纸带上清晰的某点记为O，再选取三个连续打出的点A、B、C，测出它们到O点的距离分别为、、。已知打点计时器所用电源的频率为 ， 重物质量 ， 当地重力加速度。由此可计算出打点计时器打下B点时重物下落的瞬时速度。从打下O点到打下B点的过程中，重物的重力势能减少量为J。（结果保留两位有效数字）
(3)、乙同学的实验结果显示，重物的重力势能减少量总是小于其动能增加量，最可能的原因是______。（选填选项前的字母）A、存在空气阻力和摩擦阻力的影响 B、将打下O点时重物的速度记为0 C、没有采用多次实验取平均值的方法(4)、丙同学设计了另一种“验证机械能守恒定律”的实验方案，如图3所示。他在一个较粗的矿泉水桶侧面开一个小孔，将一细管插入小孔处，水能够从细管中水平射出。该同学仅选用刻度尺作为测量工具，验证桶中液面下降过程中水的机械能守恒。写出需测量的物理量及其应满足的关系。（用所需测量的物理量表示）
17. 如图所示，光滑水平面与粗糙的竖直半圆轨道在B点相切，半圆轨道的半径 ， D是半圆轨道的最高点。将一质量的物体（可视为质点）向左压缩轻弹簧至A点后由静止释放，在弹力作用下物体获得一向右速度，并脱离弹簧在水平面上做直线运动，其经过B点时的速度 ， 之后物体沿半圆轨道运动，恰好能通过D点。取重力加速度。求：
(1)、弹簧被压缩至A点时的弹性势能。(2)、物体通过D点时的速度大小。(3)、物体沿半圆轨道运动过程中克服阻力所做的功W。18. 研究天然放射现象时，把某放射源放入用铅做成的容器中，射线从容器的小孔竖直射出，成为细细的一束。若在射线经过的空间施加磁感应强度大小为B、垂直纸面向里的匀强磁场，如图所示，发现射线会分成三束，分别为α射线、β射线和γ射线。研究发现：α射线是氦原子核，β射线是电子流，γ射线是高能电磁波。已知光速大小为c，假定α粒子的速度大小为、β粒子的速度大小为。不计重力和粒子间的相互作用。
(1)、写出图中的①、②、③三束射线分别对应的射线种类。(2)、再施加一沿水平方向的匀强电场。a．若①、②两束射线重合，求匀强电场的电场强度大小E及方向。
b．请判断①、②、③三束射线是否可以重合。若可以，计算出匀强电场的电场强度大小；若不可以，请说明理由。
19. 与磁通量类似，在静电场中同样可以建立电通量的概念，若将式中的磁感应强度B替换成电场强度E，就可以用来计算电通量。物理学家发现，穿过任意闭合曲面的电通量，与该曲面内包含的所有电荷量的代数和成正比，且比例系数为常量。已知静电力常量为k。
(1)、以电荷量为的点电荷为球心，以r为半径建立球面。求穿过该球面的电通量。(2)、二极管是由P型半导体和N型半导体制成的电子器件，如图1所示。由于扩散作用，N型区的部分自由电子会进入P型区，在接触面两侧形成如图2所示的净剩电荷分布的示意图（正视图），其中“•”代表自由电子（电荷量为）、“○”代表空穴（电荷量为）。电子和空穴在半导体内部所产生的“内建电场”对自由电子的扩散起到了抑制作用，最终空穴和自由电子的分布达到稳定。以两种半导体接触面处为坐标原点，以水平向右为正方向建立x坐标轴，坐标轴上标记的a、b、c均为已知量。查阅资料得知：稳定后，内建电场只分布在的范围内，且沿x轴负方向，和处内建电场的电场强度为零。净剩电荷在其所在区域都均匀分布。已知半导体材料的横截面积为A，稳定后在范围内单位体积内的净剩电荷数目为n。根据上述信息进行分析。
a．分别以和两处的横截面为左、右边界构建一长方体，长方体的六个面构成闭合曲面，求该闭合曲面内净剩电荷的电荷量及处的内建电场的电场强度大小。
b．写出范围内，内建电场的电场强度大小随位置x变化的关系式。
c．若某自由电子能从的N型区沿x轴负方向穿越内建电场到达的P型区。忽略其他因素的影响，求该自由电子的初始动能至少为多大。
20. 科学家根据天文观测提出宇宙膨胀模型：在宇宙大尺度上，所有的宇宙物质在做彼此远离运动，且质量始终均匀分布，在宇宙中所有位置观测的结果都一样。如图1所示，以某一点O为观测点，以质量为m的星系P为观测对象，以P到O点的距离r为半径建立球面。已知星系P受到的万有引力相当于球内质量集中于O点对P的引力，质量均匀分布的球壳对壳内质点万有引力的合力为零，引力常量为G。
(1)、设星系P到O点的距离为时，宇宙的密度为。a．求此时星系P受到的引力大小。
b．请推导宇宙膨胀过程中星系P受到的引力大小随距离r变化的关系式。
(2)、根据最新天文观测，科学家推测星系不仅受引力作用，而且受到斥力影响，斥力作用来源于“暗能量”。我们将其简化如下：科学家所说的“暗能量”是一种均匀分布在整个宇宙空间中的能量，它具有恒定的能量密度（单位体积内所含的能量），且不随宇宙的膨胀而变化，暗能量会产生等效的“排斥力”。某同学对此“排斥力”做了如下猜想：其作用效果可视为球面内某种密度均匀且恒为的“未知物质”产生与万有引力方向相反的排斥力，排斥力的大小与万有引力大小的规律相似，“排斥力常量”为。请基于上述简化模型和猜想，推导宇宙膨胀过程星系P受到的斥力大小随距离r变化的关系式。(3)、根据（1）（2）中的简化模型和猜想，星系P同时受到引力与斥力的作用。a．以星系P受到斥力的方向为正方向，在图2中定性画出合力F随距离r变化的图线。
b．若某时测得星系P在做远离O点的加速度减小的减速运动，推测此后P可能的运动情况。