北京市石景山区2021届高三上学期期末考试物理试题 Word版含答案

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高三物理试卷 第 1页 共 8 页 北京市石景山区 2020—2021 学年第一学期高三期末试卷 物 理 第 Ⅰ卷 （ 共 42 分 ） 一、本题共 14 小题，每小题 3 分，共 42 分。在每小题列出的四个选项中，选出最符合 题目要求的一项。 1． 如图 1 所示，质量为 m 的物体用轻绳 AB 悬挂于天花板上。用水平向 左的力 F 拉动绳的中点 O 缓慢移动一小段距离。用 T 表示绳 OA 段拉 力的大小，在 O 点缓慢向左移动的过程中 A．F 逐渐变大，T 逐渐变大 B．F 逐渐变大，T 逐渐变小 C．F 逐渐变小，T 逐渐变大 D．F 逐渐变小，T 逐渐变小 2． 如图 2 所示，实线为一次实验中小车运动的 v-t 图像，为了 简化计算，用虚线作近似处理，下列表述正确的是 A．小车做曲线运动 B．在 t1 时刻由虚线计算出的加速度比实际的小 C．在 0～t1 时间内，由虚线计算出的平均速度比实际的小 D．用虚线作近似处理，改变了小车的运动描述，按照虚线 计算出的位移与实际位移会有很大偏差，此做法不合理 3． 如图 3 所示，为了测定气垫导轨上滑块运动的加速度，在滑块上安装了宽度为 d 的 遮光条。滑块在牵引力作用下先后通过两个光电 门，配套的数字计时器记录了遮光条通过第一个 光电门的时间Δt1，通过第二个光电门的时间Δt2， 遮光条从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二 个光电门的时间 t，则可估算滑块加速度的大小为 A． 1 2 1d d t t t      B． 2 2d t C． 2 1 1d d t t t      D． 22 d t 考 生 须 知 1．本试卷共 8 页，共三道大题，20 道小题，满分 100 分。考试时间 90 分钟。 2．在答题卡上准确填写学校名称、姓名和准考证号。 3．试题答案一律填涂或书写在答题卡上，选择题、作图题请用 2B 铅笔作答，其他 试题请用黑色字迹签字笔作答，在试卷上作答无效。 4．考试结束，请将本试卷和答题卡一并交回。2021 年 1 月 O v tt1 图 2 图 1 F O A B 图 3 槽码 气垫导轨 数字计时器 光电门 1光电门 2 遮光条 滑块 刻度尺 高三物理试卷 第 2页 共 8 页 4． 一列简谐横波沿 x 轴正方向传播，振幅为 A，频率为 f，在 t=t0 时刻波形如图 4 所示， 则 x=0 处质点的运动方程为 A．  0sin 2π 2πy A ft ft  B．  0- sin 2π 2πy A ft ft  C．  0cos 2π 2πy A ft ft  D．  0- cos 2π 2πy A ft ft  5． 地球的公转轨道接近圆，但彗星的运动轨道则是一个非常扁的椭圆。天文学家哈雷 成功预言哈雷彗星的回归，哈雷彗星最近出现的时间是 1986 年，预测下次飞近地球 将在 2061 年。如图 5 所示，若哈雷彗星在近日点与太阳中心的距离为 r1，线速度大 小为 v1，加速度大小为 a1；在远日点与太阳中心的距离为 r2，线速度大小为 v2，加 速度大小为 a2。则 A．v1v2，a1:a2=r2:r1 C．v1v2，a1:a2=r22:r12 6． 一小船在河中 Oxy 平面内运动的轨迹如图 6 所示，下列判断正确的是 A．若小船在 x 方向上始终匀速运动， 则在 y 方向上先加速运动后减速运动 B．若小船在 y 方向上始终匀速运动， 则在 x 方向上先加速运动后减速运动 C．若小船在 y 方向上始终匀速运动， 则在 x 方向上先减速运动后加速运动 D．若小船在 x 方向上始终匀速运动， 则在 y 方向上也一直匀速运动 7． 如图 7 所示，带支架的平板小车沿水平面向左做直线运动，小 球 A 用细线悬挂于支架前端，质量为 m 的物块 B 放在小车右端， 且始终相对于小车静止。B 与小车平板间的动摩擦因数为μ，若 观察到细线偏离竖直方向θ角，则此刻小车对物块 B 产生的作 用力的大小和方向为 A． 21 tanmg  ，斜向右上方 B． 21mg  ，斜向左上方 C．mgtanθ，水平向右 D．mg，竖直向上 y x O v 图 4 图 6 O y x 图 5 图 7 θ A B v 高三物理试卷 第 3页 共 8 页 8． 真空中两个点电荷所带电荷量相等，其电场的等势面如图8 所示，图中相邻等势面间电势差相等。下列说法正确的是 A．这两个点电荷电性相同，一定都是正电荷 B．P 点的场强一定比 Q 点的场强大 C．P 点电势一定比 Q 点电势低 D．正检验电荷在 P 点的电势能一定比在 Q 点的电势能大 9． 如图9所示，将带正电荷Q的导体球C靠近不带电的导体。若沿虚线1将导体分成A、B 两部分，这两部分所带电荷量分别为QA、QB；若沿虚线2将导体分成两部分，这两部 分所带电荷量分别为QA′和QB′。对于上述实验，下列判断正确的是 A．QAm2，r1=r2 C．m1r2 （2）下列关于实验的说法正确的是 A．轨道需要光滑无摩擦且末端需要保持水平 B．通过测量小球做平抛运动的水平位移间接实现测定小球碰撞前后的速度 C．用半径尽量小的圆把小球的多次落点圈起来，圆心可视为其落点的平均位置 D．若实验结果 1 2 1m OP m OM m ON  ，则两球在碰撞前后动量守恒 16．（12 分）用伏安法测某金属丝的电阻 Rx（约为 5Ω）。现有电池组（电动势 3V，内阻约 1Ω）、滑动变阻器 R0（0～20Ω，额定电流 2A）、双量程电流表（0～0.6A，内阻约 0.125Ω； 0～3A，内阻约 0.025Ω）、双量程电压表（0～3V，内阻约 3kΩ；0～15V，内阻约 15kΩ）、 开关、导线若干。 （1）为减小测量误差，该实验中，电流表量程应选用_____(选填“0～0.6A”或“0～ 3A”)，电压表量程应选用_____(选填“0～3V”或“0～15V” )。 （2）在图 15（a）中选择测量 Rx 的电路原理图_____(选填“甲”或“乙” )，并在 图 15（b）中完成相应的实物连线图。 图 14 图 15（b） Rx R0 A V E 甲 乙 Rx R0 A V E 图 15（a） 高三物理试卷 第 6页 共 8 页 （3）如图 16 所示，请利用实验数据绘出电阻 Rx 的 U-I 图线。由图线可得金属丝的阻 值 Rx=________Ω（保留两位有效数字）。 （4）实验中，在不损坏电表的前提下，随着滑动变阻器滑片移动的距离 x 的变化， 电池组的总功率 P 也会发生变化。下列能正确反映 P-x 关系的是 三、本题共 4 小题，共 40 分。解答应写出必要的文字说明、方程和重要步骤。只写出最 后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 17．（9 分）一个质量为 m、电荷量为 q 的带电粒子，以初速度 v 沿与磁场垂直的方向射 入磁感应强度为 B 的匀强磁场。 （1）求粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径； （2）求粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期； （3）若粒子质量 m=1.67×10-27 kg、电荷量 q=1.6×10-19 C，初速度 v=5×105 m/s， 磁感应强度 B=0.2T，通过计算说明为什么研究粒子在磁场中运动时可以忽略 粒子所受的重力。 A B C D U/V I/A 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.5 1.5 2.5 2.0 1.0 图 高三物理试卷 第 7页 共 8 页 18．（9 分）如图 17（甲）所示，在倾角为θ的斜面顶端 O 点，以初速度 v0 水平抛出一小 球，小球落到斜面上的 P 点，不计空气阻力。 （1）求小球从O点抛出至落到P点过程中所用的时间t； （2）求小球落到 P 点时重力的瞬时功率； （3）如图 17（乙）所示，某楼梯台阶的竖直高度均为 0.15m，水平宽度均为 0.30m。 若某小球自楼梯的平台上以 v=2m/s 的速度水平飞出，求小球第一次到达台阶 的位置。(g=10m/s2) 19．（10分）如图18(甲)所示，两根平行的光滑金属导轨MN、PQ，距离为L，与左侧 M、P间连接的电阻R构成一个固定的水平U型导体框架，导轨电阻不计且足够长。 框架置于一个方向竖直向下、范围足够大的匀强磁场中，磁感应强度为B，磁场 左侧边界是OO'。质量为m、电阻为r、长度为L的导体棒垂直放置在两导轨上， 并与导轨接触良好，给导体棒一个水平向右的初速度v0进入磁场区域，求： （1）导体棒进入磁场瞬间加速度的大小a0； （2）导体棒运动全过程中电阻R上产生的热量Q； （3）推导导体棒的速度v与其位移x的关系，并在图18(乙)中画出图线，标出关 键坐标。 图 17（甲） O v0 P θ v 1 3 2 4 图 17（乙） 图 18 M P O Qx v0 O´ N (甲) R (乙) v x O B 高三物理试卷 第 8页 共 8 页 20．（12 分）如图 19 所示，在光滑水平桌面上，弹簧 的一端固定,另一端连接一个物块，弹簧质量不计， 劲度系数为 k，物块（可视为质点）的质量为 m， 静止在 O 点，此时弹簧处于原长状态。以 O 点为 坐标原点，水平向右为 x 轴正方向，建立坐标系 O-x。用力 F 将物块从 O 点缓慢向右 拉至某一位置 x1 处，弹簧始终处于弹性限度内。 （1）请画出 F 随物块位移 x 变化的示意图；并根据 F-x 图像求物块沿 x 轴从 O 点运动 到位置 x1 的过程中力 F 所做的功。 （2）在位置 x1 处将力 F 撤掉，证明力 F 撤掉后物块做简谐运动。 （3）证明力 F 撤掉后物块做简谐运动的机械能与振幅的平方成正比。 （4）在摆角很小的情况下，单摆的运动是简谐运动。如图 20 所示， 一单摆的摆长为 L，在悬点的正下方 0.19L 处有一小钉，设摆角 很小，求单摆的左右两侧振幅之比 1 2 A A 。 O x1 x 图 19 0.19L 图 20 高三物理试卷 第 9页 共 8 页 北京市石景山区 2020—2021 学年第一学期高三期末 物理试卷答案及评分参考 一、选择题（每小题 3 分，共 42 分） 2021 年 1 月 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 A C C B D B A B D A D A A C 二、实验题（共 18 分） 15．（1）B（3 分） （2）BC（3 分） 16．（1）0～0.6A（2 分）0～3V（2 分） （2）甲，实物连线图如答图 1 所示。（4 分） （3）U-I 图线如答图 2 所示，（1 分）Rx=4.5Ω（保留两位有效数字）。（1 分） 答图 1 U/V I/A 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.5 1.5 2.5 2.0 1.0 答图 2 高三物理试卷 第 10页 共 8 页 （4）B（2 分） 三、计算题（共 4 小题，共 40 分） 17．（9 分） （1）由 2 q B m R  vv ，粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径 mR qB  v (3 分) （2）由 2 RT  v ，粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期 2 mT qB  (3 分) （3）由 -14= 1.6 10 NF q B  洛 v ， -26= 1.67 10 NG mg   ， -12=1.04 10G F  洛 ；即G F 洛 ， 所以研究粒子在磁场中的运动时可以忽略粒子所受的重力 (3 分) 18.（9 分） （1）由 21 2y gt ， 0x t v ， tany x  ，解得 02 tant g  v (3 分) （2）由 yP mg v ， y gtv ，解得 02 tanP mg  v (3 分) （3）如答图 4 所示，以 O 点为坐标原点建立直角坐标系，竖直向下为 y 轴正方向， 水平向右为 x 轴正方向，则所有台阶末端连线的直 线方程为 1 2y x ，小球一定落在平抛轨迹与该直 线交点的下方台阶上。 由 1 2y x ， 21 2y gt ，x t v ；解得交点坐标（0.4m， 0.2m），故小球首先落在第二级台阶上，y=0.3m，x=2t，求得小球第一次到达台 阶的位置为坐标（ 6 m5 ， 3 m10 ）处 (3 分) 19．（10分） （1）由  0BL I R r v ， 0BIL ma 解得导体棒进入磁场瞬间   2 2 0 0 = B La m R r v (3分) （2）电阻R与电阻r串联，据Q=I2Rt，可得 rQ Q R r： ： 又 2 0 1= 2rQ Q m v 解得   2 0= 2 RQ mR r v (3分) （3）由动量定理 0- -BIL t m m  v v v 1 3 2 4 答图 4 高三物理试卷 第 11页 共 8 页 =q I t ，  = EI R r ， =E t   解得 BLxq R r   ， 0 -BLq m m v v 即   2 2 0 - B L x m R r  v v 导体棒速度v与位移x成线性关系。 其图像如答图5所示 (4分) 20．（12 分） （1）F 随物块位移 x 变化的示意图如答图 6 所示。 由图像面积力 F 所做的功 2 1 1 2FW kx (3 分) （2）将力 F 撤掉，物块只受弹簧弹力 -F kx弹 ，大小与物块离 O 点的位移 x 大小成正比，方向总指向 O 点， 故力 F 撤掉后物块以 O 点为平衡位置做简谐运动 (3 分) （3）由机械能守恒， 2 2 k p 1 1 1+ = =2 2E E kx kA (3 分) （4）在摆角很小的情况下，单摆的运动为简谐运动 sin = -mg kx ， = -xmg kxL ， = mgk L 又因为机械能守恒， 2 2 1 1 2 2 1 1=2 2k A k A 即 1 2 2 1 / 0.81 10= = =/ 9 A k mg L A k mg L (3 分) 答图 6 F x x1O  0 2 2 m R r B L v 答图 5 v x O v0