北京市丰台区2021届高三上学期期末练习物理试题 含答案

丰台区2020～2021学年度第一学期期末练习和答案

高三物理

2021. 01

（本试卷满分为100分，考试时间90分钟）

注意事项：

1. 答题前，考生务必先将答题卡上的学校、年级、班级、姓名、准考证号用黑色字迹签字笔填写清楚，并认真核对条形码上的准考证号、姓名，在答题卡的“条形码粘贴区”贴好条形码。

2. 本次考试所有答题均在答题卡上完成。选择题必须使用2B铅笔以正确填涂方式将各小题对应选项涂黑，如需改动，用橡皮擦除干净后再选涂其它选项。非选择题必须使用标准黑色字迹签字笔书写，要求字体工整、字迹清楚。

3. 请严格按照答题卡上题号在相应答题区内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试卷、草稿纸上答题无效。

4. 请保持答题卡卡面清洁，不要装订、不要折叠、不要破损。

第Ⅰ卷 （选择题 共42分）

一、本题共14小题，每小题3分。在每小题列出的四个选项中，选出符合题目要求的一项。

1．如图所示，质量为m的箱子在恒力F作用下向右匀速运动。F与水平方向夹角为α，箱子与地面间的动摩擦因数为μ。下列说法正确的是

A．箱子受到的支持力大小为mg B．箱子受到的支持力大小为Fsinα C．箱子受到的摩擦力大小为Fcosα D．箱子受到的摩擦力大小为 μmg

v α m F 2．对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是 A．气体压强只与气体分子的密集程度有关

B．气体温度升高，每一个气体分子的动能都增大 C．气体的温度升高，气体内能一定增大

D．若气体膨胀对外做功50 J，则内能一定减少50 J

3．一列沿x轴传播的简谐横波，波速为4m/s。某时刻波形如图所示，此时x = 4m处质点沿y轴负方向运动。下列说法正确的是 y/cm A．这列波沿x轴负方向传播

2 B．这列波的振幅是4cm

C．这列波的周期为8s

0 x/m 2 4 6 8 10 12 D．此时x = 8m处质点的速度为0

1

-2

4．关于布朗运动，下列说法正确的是 A．布朗运动是液体分子的无规则运动

B．悬浮在液体中的颗粒越小、液体温度越高，布朗运动越明显 C．悬浮颗粒越大，在某一瞬间撞击它的分子数越多，布朗运动越明显 D．布朗运动的无规则性反映了颗粒内部分子运动的无规则性

5．如图所示，一束可见光经过玻璃三棱镜折射后分为a、b两束单色光。下列说法正确的是

A．玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率 B．玻璃中a光的传播速度大于b光的传播速度 C．真空中a光的波长大于b光的波长

D．如用a光照射某金属能发生光电效应，则用b光照射该金属也一定发生光电效应

6．2020年12月4日，我国新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装置正式建成，为本世纪中叶实现聚变能应用的目标打下了坚实的基础。“人造太阳”利用聚变反应放出巨大能量，并且实现聚变反应的持续可控。下列核反应方程中，属于核聚变的是 A． C．

7．下列选项中，属于光的衍射现象的是

2349023592可见光 b a Th234912341Pa0eHHHe B． 11120n

1891 U+0n14456Ba36kr+30n D．238 92U23490 Th42He泊松亮斑

A

沙漠蜃景

B

等间距条纹

C

太阳光下的肥皂膜

D

8．将图甲所示的正弦交变电流加在图乙所示的理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=10∶1，电路中电表均为理想交流电表，定值电阻R1=5Ω，热敏电阻R2的阻值随温度的升高而减小。下列说法正确的是

A．原线圈两端电压的瞬时值表达式为u=10sin50πt（V） B．t=0.01s时，电压表示数为0 C．R1消耗的电功率为0.02W D．R2温度升高时，电流表示数增大

－1010

u/V 0 0.02 0.01 t/s

甲 A ～ n1 n2 V R1 R2

乙

2

9．如图所示，甲乙同学根据自由落体运动规律将一把刻度尺制作成“人的反应时间测量尺”。g取10m/s2，以下四幅图中反应时间刻度线标注正确的是

10．如图所示，摩天轮是游乐园中常见的大型游乐设施之一。摩天轮绕中心轴在竖直平面内匀速转动，将某一座舱及其乘客组成的系统作为研究对象，下列说法正确的是

A．转动过程中，系统的机械能守恒 B．转动过程中，系统的动量守恒

C．从最高点转动到最低点，合力做功为零 D．从最高点转动到最低点，合力的冲量为零

11．在示波器、电子显微镜等器件中都需要将电子束聚焦，常采用的聚焦装置之一是静电透镜。静电透镜内电场分布的截面图如图中所示，虚线为等势面，实线为电场线，相邻等势面间电势差相等。现有一束电子以某一初速度从左侧进入该区域，P、Q为电子运动轨迹上的两点。下列说法正确的是

A．P点的电场强度大于Q点的电场强度 B．P点的电势高于Q点的电势

C．电子在P点的电势能小于在Q点的电势能 D．电子在P点的动能小于在Q点的动能

12．利用如图所示电路研究某小型手持风扇的电动机性能。调节滑动变阻器R0，测得风扇运转时电压表示数为U1，电流表示数为I1；扇叶被卡住停止转动时，电压表的示数为U2，电流表的示数为I2，且I2 > I1。下列说法正确的是 A. 电动机线圈电阻r =

V M A cm 50 0 .3s 40 30 20 0 .2s 10 0 0 .1s

0 s cm 50 40 0 .4s 30 0 .3s 20 0 .2s 10 0 .1s 0 0 s 0 s

0 0 .3s

10 0 .2s 20 30 0 .1s

40 0 s cm50 0 10 20

0 .1s

30 0 .2s

40 0 .3s 50 cm A BCD

B. 扇叶被卡住时，电流增大是因为电动机的线圈电阻变小 C. 风扇运转时线圈发热功率P热=

S E r R0 D. 风扇运转时输出的机械功率P出=U1I1U2I2

3

13. 利用如图甲所示的实验电路观察电容器的充电过程。实验中，电压传感器与计算机相连，显示出电容器两端电压随时间变化的U-t图像如图乙所示。关于电容器充电过程中电流I、电荷量Q随时间t变化的关系，正确的是

I I Q 电压传感接计算机 器 U 0 甲 乙

Q

t 0 0 0 t 0 t t A B C D

t

14. 如图所示，来自外层空间的大量带电粒子进入地磁场影响范围后，粒子将绕地磁感线做螺旋运动，形成范艾伦辐射带。螺旋运动中回转一周的时间称为周期，回转一周前进的距离称为螺距。忽略带电粒子之间以及带电粒子与空气分子之间的相互作用，带电粒子向地磁场两极运动的过程中，下列说法正确的是 A．粒子运动的速率逐渐变大 B．粒子运动的周期不变 C．粒子螺旋运动的半径不变 D．粒子螺旋运动的螺距逐渐变小

N S

Ⅱ 卷 （非选择题 共58分）

二、本题共2小题，共18分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。 15. “用单摆测量重力加速度”的实验中：

（1）用游标卡尺测量小球的直径，如图甲所示，测出的小球直径为 mm；

（2）实验中下列做法正确的是 （多选）； A.摆线要选择伸缩性大些的，并且尽可能短一些 B.摆球要选择质量大些、体积小些的 为单摆周期T的测量值

D.拉开摆球，使摆线偏离平衡位置不大于5°。释放摆球，从平衡位置开始计时，记下摆球做30次全振动所用的时间t，则单摆周期

4

0

5 甲

10

1

2

cm

C.拉开摆球，在释放摆球的同时开始计时，当摆球回到开始位置时停止计时，此时间间隔作

（3）实验中改变摆长L获得多组实验数据，正确操作后作出的 T 2－L图像为图乙中图线②。某同学误将悬点到小球上端的距离记为摆长L，其它实验步骤均正确，作出的图线应当是图乙中

T 2 ① ② ③ ④ L

（选填①、③、④）；利用该图线求得的重力加速a 度 （选填“大于”、“等于”、“小于”）利用图线O b 乙 ②求得的重力加速度。

16. 用多用电表测量某一电阻：

（1）将选择开关旋转到欧姆挡的“ ×10 ”挡，指针指在图甲中a位置。为减小测量误差，应当将选择开关旋转到 (选填“ ×1 ”、 “ ×100 ” 、“ ×1K ”) 位置。

（2）接下来的实验操作步骤为 （请按操作顺序写出） A．将红表笔和黑表笔接到待测电阻两端 B．将红表笔和黑表笔短接

C．调节欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零点 D．调节欧姆调零旋钮使指针指向电流的0刻度线

（3）经以上正确操作后指针指在图甲中b位置，则该电阻的测量值为 Ω. （4）图乙为简化后的某型号多用电表内部构造原理图，其中R1=13.6 Ω，R2=151 Ω，R3=1670 Ω。（1）中将选择开关从“ ×10 ” 位置旋转到正确位置后，应当 。

a b 甲

（选填“增大”、“减小”、“不改变”）欧姆调零电阻R0的大小，理由是

Rg G R0 R4 R3 R2 R1 ×100 ×10 ×1 选择开关 黑表笔

－ + r 红表笔

E

乙

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三、本题共4小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后结果的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

17．图甲所示为2022年北京冬奥会上以“雪如意”命名的跳台滑雪场地。图乙为跳台滑雪赛道的简化图，由助滑道、起跳区、着陆坡等几段组成，助滑道和着陆坡与水平面的夹角θ均为37°，直线AB段长度L=100m。运动员连同装备总质量m=60kg，由A点无初速下滑，从起跳区的C点起跳后降落在着陆坡上的D点。重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，

A 助滑道

θ B

起跳区 C 着陆坡 θ 甲

cos37°=0.8。

乙

D （1）若忽略运动员在助滑道上受到的一切阻力，求运动员下滑到B点的速度大小v1； （2）若由于阻力的影响，运动员实际下滑到B点的速度大小v2=30m/s，求运动员从A点下滑到B点过程中克服阻力做的功；

（3）若运动员从C点起跳时的速度大小v3=32m/s，方向沿水平方向。忽略其在空中运动时受到的一切阻力，求CD间的距离。

18．如图所示，光滑平行导轨置于磁感应强度B=0.1 T的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨所在平面。导轨间距l=0.4 m，一端接有电阻R=0.4 Ω，其余部分电阻不计。导体棒ab的电阻r= 0.1 Ω，以v=5m/s的速度向右匀速运动，运动过程中与导轨接触良好。求：

（1）回路中感应电流I的大小并判断导体棒ab中的电流方向；

（2）导体棒所受安培力F的大小； （3）电阻R上消耗的功率P。

RbaBB 6

19. 量子理论是20世纪物理学发展的重大成就之一，玻尔提出的原子结构理论推动了量子理论的发展。玻尔理论的一个重要假设是原子能量的量子化，1914年，弗兰克和赫兹利用粒子碰撞的方式证明了原子能量的量子化现象。

图甲

图乙

汞蒸汽

弗兰克—赫兹实验原理如图甲所示，灯丝K发射出初速度不计的电子，K与栅极G间加有电压为U的电场使电子加速，GA间加0.5V的反向电压使电子减速。当电子通过K-G 空间加速后进入G-A空间时，如果能量较大，就可以克服G-A间的反向电场到达接收极A，形成电流通过电流表。在原来真空的容器中充入汞蒸汽，当电子的动能小于汞原子从基态跃迁到第一激发态所需的能量时，由于汞原子的能量不能连续变化，电子与汞原子发生弹性碰撞；当电子的动能大于汞原子从基态跃迁到第一激发态所需的能量时，电子与汞原子发生非弹性碰撞，汞原子吸收电子的一部分动能，使自己从基态跃迁到第一激发态。已知电子质量为m，电荷量为e，汞原子质量远大于电子质量。

（1）求容器中未充入汞蒸汽时电子被加速到栅极G的速度大小；

（2）证明一个运动的电子与一个静止的汞原子发生弹性正碰时，电子几乎不会因碰撞损失能量；（证明过程中需要用到的物理量请自行设定）

（3）实验得到如图乙所示的I－U图像，从图中看出，每当KG间电压增加4.9V时，电流就会大幅下降，请解释这一实验结果。

20. 2020年11月24日，我国“嫦娥五号”探测器成功发射并进入地月转移轨道。28日 “嫦

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娥五号”在图甲B处成功实施近月制动，进入环月椭圆轨道，月球在椭圆轨道的焦点上；29日探测器在椭圆轨道的近月点A处再次“刹车”，进入环月圆轨道（图甲没有按实际比例画图）。研究探测器在椭圆轨道上的运动可以按照以下思路进行：对于一般的曲线运动，可以把这条曲线分割为许多很短的小段，质点在每小段的运动都可以看作圆周运动的一部分，其半径称为曲线在某点的曲率半径。图乙中最大内切圆的半径ρ即为曲线在P点的曲率半径，图甲中椭圆在A点和B点的曲率半径ρAρB=2rArB，rA为A点到月球球心的距离，rB为rArBB点到月球球心的距离。已知月球质量为M，引力常量为G。

B

图乙

2 1 月球 P M ρ

A

图甲

（1）求探测器在环月圆轨道1上运行时线速度v1的大小；

（2）证明探测器在椭圆轨道2上运行时，在近月点A和远月点B的线速度大小满足：vA·rA=vB·rB；

（3）某同学根据牛顿运动定律分析得出：质量为m的探测器在圆轨道1和椭圆轨道2上经过A点时的加速度a1、a2均满足

= ma，因此a1=a2。请你利用其它方法证明上述结论。

（若规定两质点相距无限远时引力势能为零，则质量分别为m1和m2的两个质点相距r时的引力势能Ep=

。）

丰台区2020—2021学年度第一学期期中练习

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高三物理参考答案

2021.1

第Ⅰ卷 （选择题）

一、本题共14小题，每小题3分，共42分

题号 答案 题号 答案 1 C 8 D 2 C 9 A 3 A 10 C 4 B 11 D 5 A 12 C 6 B 13 B 7 A 14 D Ⅱ 卷 （非选择题 共58分） 二、本题共2小题，共18分 15.（8分） （1） 14.5mm （2） BD （3） ①，等于 16．（10分）

（1） “ ×100 ” （2） BCA （3） 1900 Ω

（4）增大；选择开关旋转到正确位置后，总电阻变大，总电流变小，路端电压变大，流过表头的电流I增大，欧姆调零时指针指在欧姆零点右侧。增大R0，I总减小，流过电流表的电流II总R3，因此增大R0使得I减小指针重新指向欧姆零点。

R0+Rg+R4+R3三、本题共4小题，40分 17.（9分）

（1）由牛顿第二定律可得 mgsinθ =ma （1分） 代入数据可得 a = 6m/s2 由匀加速直线运动公式

v12 = 2aL （1分）

代入数据可得 v1=203m/s （1分）

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（2）从A到B，根据动能定理mgLsinθ－W克f =

1mv22 （2分） 2 解得 W克f =9000J （1分）

（3） 设CD间距离为L，根据平抛运动的规律

Lcosθ=v3t （1分）

Lsin12gt （1分） 2 联立解得 L=192m （1分） 18.（8分）

（1）导体棒切割产生的感应电动势 E=Blv （1分） 回路中感应电流I=ER+r

（1分）

联立解得 I =0.4A （1分） 方向由b到a （1分） （2）导体棒ab所受安培力 F=BIl （1分）

F =0.016N （1分） （3）电阻R上消耗的功率 P=I2R （1分）

P=0.064W （1分） 19.（11分）（1）对某一电子从K与栅极G间，应用动能定理得； eU=

12mv （2分） 22eU （1分） m解得 v（2）设汞原子的质量为M，碰撞前电子的速度为v，碰后瞬间电子和汞原子速度分别为v1、v2，电子与汞原子发生弹性正碰时，

由动量守恒定律得： mv=mv1+Mv2 （1分） 由机械能守恒定律得：

1211mv=mv12+Mv22 （1分） 222联立解得 v1mMv （1分） mM 当m<10

（3）当K-G间电压达到4.9 V时，电子在到达G极附近时获得的能量是4.9 eV，与汞原子发生非弹性碰撞时，有可能把全部能量传递给汞原子，使汞原子从基态跃迁到最近的一个能量较高（4.9 eV）的激发态，碰后的电子无法克服G-A间的反向电压到达A极，因此A极电流大幅度下降。 （2分）

等到K-G间的电压超过4.9 V较多时，电子在K-G空间与汞原子碰撞而转移掉4.9 eV的能量后，还留有足够的能量，又能克服反向电压从G极到达A极，电流又上升了。 当K-G间的电压是4.9 V的2倍或3倍时，电子在K-G空间有可能经过两次或三次碰撞而耗尽能量，从而使电流再次下降。 （1分） 20.（12分）

（1）探测器在圆轨道1上运行时，万有引力提供向心力：

v12Mm G2m （2分）

rArA得： v1GM （1分） rA（2）在轨道2的A点、B点分别取一段相等的极短时间Δt，根据开普勒第二定律，有：

11vAΔtrAvBΔtrB （2分） 22得： vArAvBrB ----------① （1分）

v12M=G2 （1分） （3）探测器在圆轨道1上的加速度 a1=

rArAvA2 -----② （1分） 探测器在椭圆轨道2上经过A点时的加速度为a2=ρA探测器在椭圆轨道2上从A点到B点过程中，由机械能守恒，有： GMm1Mm1+mvA2G+mvB2 ------------ ③ （2分） rA2rB22GMrB （1分）

(rArB)rA2联立①③可得：vA结合ρA

2rArBM联立②可得： a2=G2 因此a1=a2 （1分） rArBrA 11