北京市中国人民大学附属中学2024-2025学年高三下学期3月统练物理试题

高三物理综合能力统练试题 2025-03-27 考试时间:90分钟 制卷人:刍伟 审卷人:陈若冰 一、单选题(每题3分,共14小题) 1. 2024年10月8日消息,本年度诺贝尔物理学奖授予约翰 霍普菲尔德和杰弗里 辛顿 “以表彰他们为利用人工神经网络进行机器学习作出的基础性发现和发明”。在物理学的探 索和发现过程中,物理过程和研究方法比物理知识本身更加重要。以下关于物理学研究方 法和物理学史的叙述中正确的是( A. 惯性定律即牛顿第一定律,加利略通过理想斜面实验直接验证了惯性定律 B. 美国科学家富兰克林命名了正电荷和负电荷,并通过油滴实验测得元电荷的数值 C. 自然界中的电和磁存在着某种神秘的联系,丹麦物理学家奥斯特通过不断地探索发 现了电流的磁效应 D. 爱因斯坦认为微观粒子的能量是量子化的,最小的能量子称为光子,利用光子成功 解释了光电效应现象 2. 如图甲所示,把小球安装在弹箸的一端,弹赘的另一端固定,小球和弹穿在光滑的水 平杆上。小球振动时,转动手把柄使纸简沿垂直于振动方向以速度v匀速拉动纸带,纸带 上可留下痕迹,a、b是纸带上的两点,不计阻力,如图乙所示。由此可判断( ) # _。 甲 乙 A. 1时间内小球的运动路程为w B. 小球通过a点时的速度大于通过b点的速度 C. 通过该实验纸带可得出操作员转动手把柄的速度大小 D: 如果小球以较小的振幅振动,周期也会变小 3. 现用某款智能手机进行竖直上抛实验:用手掌托着智能手机,打开加速度传感器,把手 机向上抛出,然后又在抛出点接住手机,以竖直向上为正方向,测得手机在竖直方向的加 速度随时间变化的图像如图所示,则手机( ) ams) A. 在t,~t时间内手机先加速后减速 20.0............ B. 在5时刻手机到达最高点 100 - C. 在t~t时间内,手机处于失重状态 D. 在t。~t.时间内手机受到的支持力逐渐减小 -100 试题-1 4. 北京冬奥会单板滑雪男子大跳台决赛中,苏蚓鸣获得冠军,实现了中国单板滑雪在冬奥 会上金牌零的突破。图为苏蝴鸣第二跳的频闪照片,曲线为运动轨迹,飞行过程中最高点 4离地8.49m(运动员的重心位置序号用图中字母表示),H点为运动员落地点,飞行过程 不计空气阻力。已知:频闪频率为5Hz,曲线在O点的切线与水平方向成37*, g=10m/s2。下列说法正确的是( ) A. 运动员第二跳的全过程中是匀变速运动 B. 曲线在E点的切线与水平方向成45* C. 运动员在/点的速度大小一定大于G点的速度大小 D. 运动员落地时,受到接触面的作用力方向与接触面垂直 5. 北京某中学的教室有一朝南的合金窗,教室所处位置地磁场的磁感应强度水平分量大小 为B,方向垂直于窗框水平边且指向室内。窗的窗扇竖直边长为L,水平边长为L2,一学 生在教室内将封闭的窗扇向外推开60的过程用时为7。对该过程判断正确的是( A. 窗扇的水平边上各点的线速度相等 B. 通过窗扇的磁通量大小在不断增大 C. 从学生视角,窗扇产生顺时针方向的电流 2 6. 如图甲所示的洛伦兹力演示仪由励磁线圈、洛伦兹力管(玻璃泡部分)和电源控制部分 组成的。励磁线圈能够在两个线圈间产生方向与两个线圈中心连线平行的匀强磁场,玻璃 泡内有电子枪,能够连续发射出电子,玻璃泡内充有稀薄的气体,能让电子束通过时显示 出运动的径迹。洛伦兹力演示仪的结构示意图如图乙所示,已知O为装置中心点,电子枪 处于a位置,“、b、c、d点到O点距离相等,直线dOb与线圈轴线重合,直线aOc与轴 线垂直。现电子束的径迹显示为以O为中心的一个圆,则下列说法正确的是( ) * 两励磁线圈内电流大小相等、方向相反 B. 电子束的径迹圆经过a、b、cd四点 C. 若只增大两励磁线圈的电流,可以使电 子束的径迹圆半径增大 D. 电子束绕转方向与励磁线圈内电流绕转 方向一致 玻瑞泡 线圈! 线2 乙 试题-2 7. 加速度计是无人机飞行控制系统中不可或缺的传感器之一。如图所示为加速度计测量竖 直轴向加速度的部件示意图,质量块上下两侧与两根竖直的轻弹赞连接,两根弹的另一 端分别固定在外壳上。外界从b、b两接线柱通入稳恒直流电,方向如图。固定在质量块上 的金属指针与信号系统中的金属滑线接触,指针可指示弹的形变情况,弹策始终处于弹 性限度内,通过信号系统显示出质量块受到除重力外的力产生的加速度a,加速度a的方 向竖直向上时为正值。下列说法正确的是( -) 一行 A. 当无人机悬停在空中时,a=0 B. 当无人机自由下落时,a=g C. 当a=0.5g时,无人机处于失重状态 D. 当信号系统显示正向加速度值越大时,滑线两端电 压越大 8. 如图所示,一电容为C的平行板电容器带电荷量为2,上极板带正电,下极板带负 电,规定无限远处的电势为零。两虚线把板间距离三等分,a、b两点分别在虚线上,把带 电荷量为+4的小球从无限远处移到a点,把带电荷量为一4的小球从无限远处移到点。已 知a《0,则此过程中电场力对两个带电小球所做的总功为( ) B C. A.0 9. 如图1所示,将横截面积相同、材料不同的两根金属丝a、b煌接成长直导体AB,A为 金属丝a的左端点,B为金属丝b的右端点,P是金属丝上可移动的接触点。保持金属丝中 电流不变,接触点P从A点向B点滑动全过程中,电压表示数V随AP间距离x的变化关 系如图2所示。金属丝a、b的电阻分别是R.、R.;电阻率分别是P、D;内部电场强度分 别是E。、E:内部电子定向移动速度分别是v、V。则它们之间的大小关系正确的是 7 ) 图1 圈2 A. R:R=2:3 B. Pa:P=1:2 C.EF:E-3:2 D. :v=1:1 试题-3 10. 光电倍增管是检测微弱光信号的光电转换元件,具有极高的灵敏度和超快的时间响 应。管内除光电阴极和阳极外,两极间还放置多个倍增电极。使用时相邻两倍增电极间均 加有电压,以此来加速电子。如图所示,光电阴极受光照后释放出光电子,在电场作用下 射向第一倍增电极,引起电子的二次发射,激发出更多的电子,然后在电场作用下飞向下 一个倍增电极,又激发出更多的电子,如此电子数不断倍增,使得光电倍增管的灵敏度比 普通光电管要高得多,可用来检测微弱光信号。下列说法正确的是( ) 光电 A. 光电倍增管正常工作时,每个极板都发生了充电效应 B. 光电倍增管中增值的能量来源于相邻两个倍增电极间的加速电场 C. 图中四块极板的电势为>>> D. 每个光电倍增管都适用于检测各种频率的光 11. 如图所示,A为一足够长的固定斜面,物块B由静止释放 后能沿斜面匀加速下滑,现使物块B在-0时由静止释放,并 同时受到一随时间变化规律为F=i的垂直于斜面的作用力,x、 v、/和E分别表示物块位移、速度、所受的摩擦力和机械能, 下列图像中可能正确的是( ) ###。# 12. 新能源车日趋普及,其能量回收系统可将制动时的动能回收再利用,当制动过程中回 收系统的输出电压(U)比动力电池所需充电电压(U)低时,不能直接充入其中。在下 列电路中,通过不断打开和闭合开关S,实现由低压向高压充电,其中正确的是( ) 试题-4 .............. 13. 我国设想的登月载人飞船运行轨迹如图所示。飞船在圆形“停泊轨道”的P点加速进入 圆“过渡轨道”,该轨道离地球表面最近距离为,飞船到达离P点最远距离为乙的O点 时,被月球引力“俘获”后,在距月球表面,的圆形“绕月轨道”上飞行。已知地球半径为 R, 月球半径为r,地球表面重力加速度为g(是月球的6倍),飞船在“过渡轨道”运行时忽 略月球引力影响。下列说法正确的是( ) 飞超 泊轨道 过轨道 A. 飞船的发射速度大于11.2km/s B. 飞船在“过渡轨道”上P点加速度小于“停泊轨道”上P点的加速度 C. 飞船在“停泊轨道”与“绕月轨道”上的运行速率之比为 fr){2} 6R+h)r{} D. 飞船从P点运动到O点的时间为 14. 实验室中发现小磁体在金属管中的下落会明显慢于在塑料管中的下落。本题对金属管 中的落磁运动进行讨论。如图所示,小磁体在竖直放置的金属管内下落,管中的磁通量发 生变化,会产生涡流,从而对小磁体的下落造成影响。若该阻力与速度成正比,可表示头 f=kv,k为阻尼系数,假设阻尼系数k可用函数关系k=p^Ra”表示,其中/.是真空 磁导率,单位是T.m/A:p是描述小磁铁性质的物理量,单位是A:m2;R为整个金属管的 等效电阻,a为金属管半径。小磁体在金属管口静止释放,且始终保持竖直下落,金属管 足够长,经加速后,最终小磁体下落近似看成以收尾速度v”做匀速直线运动。其中小 磁体质量为m,重力加速度为g,则下列分析正确的是( 小磁体 A. 实验中小磁铁在下落过程中受到的阻力主要来源于空气作用 B.a-2,B=-4 C. 由静止下落的过程中,小磁铁的重力势能减少等于其动能和金属管 金属管 中焦耳热的增加 D. 某同学通过理论计算得下落过程中速度的大小为v:-m. 二.实验题(每空2分,共2小题,计18分) 15. 在各种实验中,同学们的一些操作处理对实验结果造成了影响,请认真分析,对实验 结果的误差作出判断。 (1)在进行“油膜法测量油酸分子大小”实验中,某实验小组直接使用前面组清洗后未干 的量简进行实验,在后续所有操作步骤无误情况下,所得实验结果将(填“偏大”、 “不变”或“偏小”) 试题-5 (2)在测量“玻璃折射率”实验中,若该组同学在正确画出两界面后,不小心触碰将玻璃 砖平行于边界平移了一些,如图1所示(虚线表示平移后破璃砖边界),其他操作无误,则 测得的折射率将 (填“偏大”、“偏小”或“不变”) (3)用“双缝干涉测量光的波长”实验中,将 ........... 双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上,若测 量头中观察到的图样如图2所示,波长的测量 值真实值(填“大于”、“小于”或“等 圈 图2 于”)。 16. 有一块长方体金属元件,长、宽、高三边分别为a、b、c,如图甲所示。为了测量该 金属元件的电阻率,进行了如下操作。 。 _I_. 7 (cm) (1)用游标卡尺测量该元件尺寸过程中,某次测量结果如右 1 图所示,则本次读数= _cm: 65 101520 (2)用多电电表测量电阻,沿垂直ac边所构成平面的方向 测得的电阻为10O,沿垂直ab边所构成平面的方向的电阻如图乙所示,由图读出沿bc方 向的电阻为_2: _r A区 丙 乙 (3)某同学根据如图丙所示的电路图连接实物图丁,请判断连接错误的区域是 _: (4)在第(3)中,用图丙电路图测量元件沿垂直ab边所构成平面的方向的电阻时,手头有三 个滑动变阻器,应选择_: A. 滑动变阻器:最大阻值为5O B. 滑动变阻器:最大阻值为500Q C. 滑动变阻器:最大阻值为5000Q (5)接通开关前,滑动变阻器滑片应放在(填“最左端”或“最右端”); ()测量小电阻时,用微安表(量程0~100uA,内阻约为4O),测得电阻率为1.32O m,测 量大电阻时,用电流表(量程0~100mA,内阻约为10),测得电阻率为1.15O-m,小明 说,沿ab方向的电阻小,所测量的误差小,请判断是否正确,并简述理 由 试题-6 三、计算题(4小题,共计40分) 17.(9分)将一个质量为m=1kg的小球以w=10m/s的速度从h-5m的高度水平抛出,与 水平地面碰撞时间t-0.1s后反弹,第一次反弹高度为h'=0.2m,最终落地静止,不计空气 阻力,8取10m/s}。求小球: (1)第一次落地前的速度: (2)第一次落地前运动的位移s大小,并在图中画出 (3)第一次与地面碰撞过程中垂直于地面所施加的平均压力大 小。 18.(9分)图1为某同学设计的电子束曝光简易原理图,电子枪K单位时间均匀逸出N 个初速度可忽略的电子,经M、N间电场加速后恰能沿半径为R的圆狐虚线通过静电分析 器,随后沿两水平金属板P、O的中心线射入存在匀强电场的束偏移区,最后打在中轴线 沿竖直方向的记录桶表面上并被全部吸收。已知静电分析器中存在圆心为O的辐向电场, 圆孤虚线处电场强度大小为E。P、O两板长度为L,间距为d,板右侧到记录桶表面水平 距离为0.5L,记录桶的半径为r,竖直方向足够长。电子的电荷量为e,质量为m。整个装 置处在真空环境中,忽略电子间的相互作用和极板的边缘效应,电子穿过束偏移区时间远 小于偏转电场的变化周期。 静电分析 记录 2束偏移区 -0.51 图 (1)求加速电场的电压Uo: (2)若电子均能穿过束偏移区,则P、O两板间电压的最大值U.和电子束对记录桶垂直桶 壁方向的冲击力大小F (3)若P、O两板间电压Upo随时间/周期性变化的关系如图2所示。记录桶按图示方向匀 速转动,其周期为To。经足够长时间电子点迹在记录桶表面形成稳定图案,将记录桶表面 展开,并以1=0时电子打在记录桶表面上的位置为坐标原点,以顺着转动方向为x轴正方 向,以竖直向上为y轴正方向,建立坐标系,如图3所示。请在答题纸图3中画出电子打 在记录桶上的点迹形成的图像 。错{ 图2 图3 试题-7 19.(10分)守恒是物理学的重要思想,请尝试用守恒思想分析下列问题 (1)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,除了与入射波长。 相同的成分外,还有波长大于A.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1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。 (2)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:=oA4{g,其中A为简谐波的振幅,o为简谐波的圆频 率(波传播过程中不变),P为介质的密度。能流密度/表示波在单位时间内流过垂直单位 面积的平均能量。若简谐波沿直线传播的速度为v a.证明波的能流密度/-p4ov; b. 如图2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,求波在距波源和/处的振幅之比4:A 散射前X光子的动量P 散射后电子的动量/P 图1 图2 20.(12分)新能源电动车由电动机驱动,电动机的动力来源于电流与磁场间的相互作 用,其内部工作原理可借助图(a)所建立的模型来理解:粗糙水平金属导轨宽度L-0.4m 处于竖直向下、磁感应强度大小B=2.5T的匀强磁场中,质量m=2kg、电阻R-1O的金属 棒MN置于导轨上,电源电动势E=12V,不计电源及导轨电阻。接通电源后,MV沿导 轨由静止开始运动,在运动过程中MN始终与导轨保持良好接触,所受阻力大小恒为 f-4N,图(b)为金属棒MN的加速度倒数与速度(-v)的关系图像,图中右侧虚线为该图 像的渐近线。 行{# 图(a) 图() (1)判断导体棒MN的运动方向(回答“水平向左”或“水平向右”):及电源接通瞬间金属桂 MN的加速度a。; (2)求最终趋近的最大速度V.大小; (3)求金属棒MN从静止启动到速度为v.=2m/s的过程中,电源消耗的电能E。(-图 像中速度从0至v的图像可近似处理为线性关系) 试题-8 #6 (25/03/27)物理统练参考答案 15.(1)偏大:(2)不变;(3)大于 16.(1)5.015 (2)300O (3)A (4)B (5)最右端 (6)不正确,沿ab方向的电阻约为10O,若用内阻约为4O的微安表测量,其误差要比内阻 约为1Q电流表测量较大的bc间的约300O电阻误差肯定较大,则小明的说法错误。 17.(1)10v2m/s,方向:与水平面夹角45斜向右下方 (2)5V5m,见解析图 (3)130N 【详解】(1)物体做平抛运动,竖直方向上有v?=2g 解得,=10m/s 物体落地的速度大小v-、+v2=10V2m/s 方向:与水平面夹角45{斜向右下方。 物体运动的位移大小s-h+x2 解得s-5V5m 作出落地位移示意图如图所示 (3)以竖直向上为正,碰前竖直速度v=-gt:碰后竖直速度v=2ah 对小球分析,由竖直方向动量定理得:Ft-mgt=mvy一mvy: 得F=130N 由牛顿第三定律得球对地面竖直向下的平均压力为:F=-F=-130N;负号表方向竖直向 T. (2)F-ME.emR 参考答案1 ymn 图3 EoeR 加速区由动能定理e。-m},可得U。=EoR# 又Ee=ma,=Ed,=$ 联立可得得。- 对电子束由动量定理FA=NAmv. 由牛顿第三定律知冲击力F=F=N、E.emR (3)图案如图3所示 19.(1)见解析;(2)a. 见解析,b. 5: 【详解】(1)设散射后X光子的动量为D、,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 散射后X光子的动量P 散射前X光子的动量P P 散射后电子的动量P (2)a.沿传播方向,任取于传播方向垂直的横截面,面积为S。在A时间内流过S面的 能量 E-rV V=S L- r 单位时间内流过垂直单位面积上的平均能量/- E S 参考答案-2