北京市丰台区2021届上学期高三年级期末练习物理试卷

本试卷满分共100分，作答时长90分钟。

第Ⅰ卷
（选择题
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

C. 箱子受到的摩擦力大小为

D. 箱子受到的摩擦力大小为

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

A. 这列波沿x轴负方向传播

B. 这列波的振幅是4cm

C. 这列波的周期为8s

D. 此时x＝8m处质点的速度为0

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光的折射率大于对b光的折射率

B. 在玻璃中a光的速度大于b光的速度

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能发生光电效应

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. Th→Pa＋e B. H＋H→He＋n

C. U＋n→Ba＋kr＋n D. U→Th＋He

7. 下列选项中，属于光的衍射现象的是

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＝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

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

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

D. 风扇运转时输出的机械功率

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

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. 粒子做螺旋运动的半径不变

D. 粒子做螺旋运动的螺距逐渐变小

第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

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

（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T²－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____________（选填①、③、④）；利用该图线求得的重力加速度____________（选填”大于”、”等于”、”小于”）利用图线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______________位置（选填”×1″、”×100″、”×1K”）。

（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＝13.6Ω，R₂＝151Ω，R₃＝1670Ω。（1）中选择开关从”×10″位置旋转到正确位置后，应当____________（选填”增大”、”减小”、”不改变”）欧姆调零电阻R₀的大小，理由是__________________________。

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。图乙为跳台滑雪的赛道简化图，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，cos37°＝0.8。

（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点时速度大小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＝0.1T的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨所在平面。导轨间距＝0.4 m，一端接有电阻R＝0.4Ω，其余部分电阻不计。导体棒ab的电阻r＝0.1Ω，以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。

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。

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）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，”嫦娥五号”探测器成功发射并进入地月转移轨道。28日”嫦娥五号”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点的曲率半径为A点到月球球心的距离，r_B为B点到月球球心的距离。已知月球质量为M，引力常量为G。