北京市石景山区2021届上学期高三年级期末考试物理试卷

本试卷共三道大题，20道小题，满分100分。考试时间90分钟

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

图1

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

图2

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△t₁，通过第二个光电门的时间△t₂，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

图3

A. B. C. D.

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

图4

A. y＝Asin（2ft-2ft₀）

B. y＝-Asin（2ft-2ft₀）

C. y＝Acos（2ft-2ft₀）

D. y＝-Acos（2ft-2ft₀）

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

图5

A. v₁＜v₂，a₁：a₂＝r₁：r₂

B. v₁>v₂，a₁：a₂＝r₂：r₁

C. v₁＜v₂，a₁：a₂＝r：r

D. v₁>v₂，a₁：a₂＝r：r

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

图6

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角，则此刻小车对物块B产生的作用力的大小和方向为

图7

A. mg，斜向右上方 B. mg，斜向左上方

C. mgtan，水平向右 D. mg，竖直向上

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

图8

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Q_A、Q_B；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Q_A‘和Q_B‘。对于上述实验，下列判断正确的是

图9

A. Q_A＜Q_B，Q_A为正电荷

B. Q_A＝Q_B，Q_A为负电荷

C. Q_A‘＜Q_B‘，Q_A‘为负电荷

D. Q_A‘＝Q_B‘，Q_A‘为正电荷

10. 如图10所示，矩形线圈MNPQ位于通电长直导线附近，线圈与导线在同一平面内，线圈的两个边与导线平行，其中PQ边上接有电容器C。如果在一段时间t₀内，发现电容器C的上极板一直带正电。那么，在这段时间内，通电长直导线中通过电流i（电流方向向上为正）的图像可能为

图10

11. 探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L₁、L₂，电路中分别接入理想交流电压表V₁、V₂和理想交流电流表A₁、A₂，导线电阻不计，如图11所示。当开关S闭合后

图11

A. A₁示数变小，A₁与A₂示数的比值不变

B. A₁示数变大，A₁与A₂示数的比值变大

C. V₂示数变小，V₁与V₂示数的比值变大

D. V₂示数不变，V₁与V₂示数的比值不变

12. 某兴趣小组用实验室的手摇发电机和理想变压器给一个灯泡供电，电路如图12所示。当线圈以较大的转速n匀速转动时，电压表示数是U₁，额定电压为U₂的灯泡正常发光，灯泡正常发光时电功率为P，手摇发电机的线圈电阻是r，则

图12

A. 电流表的示数是

B. 变压器原副线圈的匝数比是U₂：U₁

C. 变压器输入电压的瞬时值u＝U₂sin2nt

D. 手摇发电机的线圈中产生的电动势最大值是E_m＝

13. 一个带正电的带电粒子沿垂直于磁场的方向，从a点进入匀强磁场，由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小（带电量不变）。下列描述带电粒子运动的径迹中，正确的是

14. 图13为多用电表欧姆挡的原理示意图，其中电流表的满偏电流为300A，内阻Rg＝100，调零电阻的最大值R₀＝50k，电池电动势E＝1.5V，两表笔短接调零后，用它测量电阻R_x，当电流计指针指在满刻度的1/3时，R_x的阻值是

图13

A. 100 B. 1k C. 10k D. 100k

第Ⅱ卷（共58分）

二、本题共2小题，共18分。

15. （6分）用如图14所示的装置验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。

图14

（1）在实验中，入射小球、被碰小球的质量分别为m₁和m₂，入射小球、被碰小球的半径分别为r₁和r₂。对于m₁和m₂、r₁和r₂的大小，下列关系正确的是

A. m₁＝m₂，r₁＝r₂ B. m₁＞m₂，r₁＝r₂

C. m₁＜m₂，r₁＜r₂ D. m₁＝m₂，r₁＞r₂

（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m₁＝m₂+m₁，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R_x（约为5）。现有电池组（电动势3V，内阻约1）、滑动变阻器R₀（0～20，额定电流2A）、双量程电流表（0～0.6A，内阻约0.125；0～3A，内阻约0.025）、双量程电压表（0～3V，内阻约3k；0～15V，内阻约15k）、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R_x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15（a）
图15（b）

（3）如图16所示，请利用实验数据绘出电阻R_x的U-I图线。由图线可得金属丝的阻值R_x=__________（保留两位有效数字）。

图16

（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^-27kg、电荷量q＝1.6×10^-19C，初速度v＝5×10⁵m/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。

18. （9分）如图17（甲）所示，在倾角为的斜面顶端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18

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。