北京市海淀区2021届下学期高三年级期末练习物理试卷（二模）

本试卷100分，考试时长90分钟。

第一部分

本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。

1. 以下现象能说明光具有粒子性的是

A. 用紫外线照射锌板时有电子射出

B. 白光照射肥皂膜呈现彩色图样

C. 贴有增透膜的相机镜头呈现淡紫色

D. 泊松亮斑

2. 下列说法中正确的是

A. 太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应

B. 天然放射现象的发现，揭示了原子核是由质子和中子组成的

C. 放射性元素的半衰期随温度的升高而变短

D. 氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，原子总能量减少

3. 关于分子动理论，下列说法中正确的是

A. 图甲“用油膜法估测油酸分子的大小“实验中，应先滴油酸酒精溶液，再撒痱子粉

B. 图乙为水中某花粉颗粒每隔一定时间位置的连线图，连线表示该花粉颗粒做布朗运动的轨迹

C. 图丙为分子力F与分子间距r的关系图，分子间距从r₀开始增大时，分子力先变小后变大

D. 图丁为大量气体分子热运动的速率分布图，曲线②对应的温度较高

4. 声波是一种机械波，具有波的特性，关于声波下列说法中正确的是

A. 不同频率的声波在空气中相遇时不会叠加

B. 高频声波和低频声波相遇时能发生干涉现象

C. 相同条件下，低频声波比高频声波更容易发生衍射现象

D. 不同频率的声波在空气中相遇时频率均会发生改变

5. 在如图1所示的电路中，干电池、开关和额定电压为1.5V的灯泡组成串联电路。当闭合开关时，发现灯泡不发光。在断开开关的情况下，某同学用多用电表欧姆挡进行检测。检测结果如下表所示，已知电路仅有一处故障，由此做出的判断中正确的是

测试点	A、C	D、E	E、F	F、B
多用表示数	0	0	∞	0

A. A、C间导线断路

B. D、E间导线断路

C. 灯泡断路

D. F、B间导线断路

6. 某同学用如图2所示的可拆变压器做“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系“实验，发现变压器两个线圈的导线粗细不同。该同学将原线圈接在学生电源上，分别测量原、副线圈的电压。下列说法中正确的是

A. 原线圈应接在学生电源直流电压输出端

B. 只增加原线圈的匝数就可以增大原线圈的输入电压

C. 只增加原线圈的匝数就可以增大副线圈的输出电压

D. 匝数较少的线圈应该使用较粗的导线

7. 如图3所示，先用金属网把不带电的验电器罩起来，再使带正电金属球靠近金属网。下列说法中正确的是

A. 验电器的箔片会张开

B. 金属网外表面带负电荷，内表面带正电荷

C. 金属网罩内部电场强度为零

D. 金属网的电势比验电器箔片的电势高

8. 在用单摆测量重力加速度的实验中，用多组实验数据做出周期（T）的平方和摆长（L）的T²-L图线，可以求出重力加速度g。已知两位同学做出的T²-L图线如图4中的a、b所示，其中a和b平行，图线a对应的g值很接近当地重力加速度的值。相对于图线a，关于图线b的分析正确的是

A. 可能是误将绳长记为摆长L

B. 可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长L

C. 可能是误将49次全振动记为50次

D. 根据图线b不能准确测出当地的重力加速度

9. 如图5所示，静止在光滑水平桌面上的物块A和B用一轻质弹簧拴接在一起，弹簧处于原长。一颗子弹沿弹簧轴线方向射入物块A并留在其中，射入时间极短。下列说法中正确的是

A. 子弹射入物块A的过程中，子弹和物块A的机械能守恒

B. 子弹射入物块A的过程中，子弹对物块A的冲量大小大于物块A对子弹的冲量大小

C. 子弹射入物块A后，两物块与子弹的动能之和等于射入物块A前子弹的动能

D. 两物块运动过程中，弹簧最短时的弹性势能等于弹簧最长时的弹性势能

10. 2020年12月17日“嫦娥五号“首次地外天体采样返回任务圆满完成。在采样返回过程中，“嫦娥五号“要面对取样、上升、对接和高速再入等四个主要技术难题，要进行多次变轨飞行。“嫦娥五号“绕月球飞行的三条轨道示意图如图6所示，轨道1是贴近月球表面的圆形轨道，轨道2和轨道3是变轨后的椭圆轨道，并且都与轨道1相切于A点。A点是轨道2的近月点，B点是轨道2的远月点，“嫦娥五号“在轨道1上的运行速率约为1.7km/s、不计变轨中“嫦娥五号“的质量变化，不考虑其他天体的影响，下列说法中正确的是

A. “嫦娥五号“在轨道2经过A点时的加速度大于在轨道1经过A点时的加速度

B. “嫦娥五号“在轨道2经过B点时的速率一定小于1.7 km/s

C. “嫦娥五号“在轨道3上运行的最大速率小于其在轨道2上运行的最大速率

D. “嫦娥五号“在轨道3所具有的机械能小于其在轨道2所具有的机械能

11. 氢原子的能级图如图7甲所示，一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出6种不同频率的光，其中只有频率为v_a、v_b两种光可让图7乙所示的光电管阴极K发生光电效应。分别用频率为v_a、v_b的两个光源照射光电管阴极K，测得电流随电压变化的图像如图7丙所示。下列说法中正确的是

A. 处于第4能级的氢原子可以吸收一个能量为0.75 eV的光子并电离

B. 图7丙中的图线a所表示的光是氢原子由第4能级向基态跃迁发出的

C. 图7丙中的图线b所表示的光的光子能量为12.75 eV

D. 用图7丙中的图线a所表示的光照射阴极K时，光电子的最大初动能比用图线b所表示的光照射时更大

12. 手机无线充电功能的应用为人们提供更大的便利。图8甲为其充电原理的示意图，充电板接交流电源，对充电板供电，充电板内的励磁线圈可产生交变磁场，从而使手机内的感应线圈中产生感应电流。当充电板内的励磁线圈通入如图8乙所示的交变电流时（电流由a流入时的方向为正），不考虑感应线圈的自感，下列说法中正确的是

A. 感应线圈中产生的是恒定电流

B. 感应线圈中电流的方向总是与励磁线圈中电流方向相反

C. t₁～t₃时间内，c点电势始终高于d点电势

D. t₃时刻，感应线圈中电流的瞬时值最大

13. 利用霍尔元件可以进行微小位移的测量。如图9甲所示，将固定有霍尔元件的物体置于两块磁性强弱相同、同极相对放置的磁体缝隙中，建立如图9乙所示的空间坐标系。保持沿x方向通过霍尔元件的电流I不变，当物体沿z轴方向移动时，由于不同位置处磁感应强度B不同，霍尔元件将在y轴方向的上、下表面间产生不同的霍尔电压U_H。当霍尔元件处于中间位置时，磁感应强度B为0，U_H为0，将该点作为位移的零点。在小范围内，磁感应强度B 的大小和坐标z成正比，这样就可以把电压表改装成测量物体微小位移的仪表。下列说法中正确的是

A. 该仪表只能测量位移的大小，无法确定位移的方向

B. 该仪表的刻度线是均匀的

C. 若霍尔元件中导电的载流子为电子，则△z<0时，下表面电势高

D. 电流I越大，霍尔电压U_H越小

14. 如图10甲所示，在静水中，当风的方向与无自带动力帆船的目标航向（图中由A指向B）一致时，只需将帆面与船身垂直安放，则帆船能沿直线顺利到达目标位置B；如图10乙所示，在静水中，当风的方向与无自带动力帆船的目标航向（图中由A指向B）相反时，若调整船身和帆面的位置（其中目标方向AB与船身的夹角为，帆面与船身的夹角为），帆船也可以逆风到达目标位置B，例如，帆船可先到达C再到达目标位置B。帆船能沿AC段运动的动力来源可简化解释为：风以某一角度α吹到帆面上，碰撞后弹出的角度也是α，碰撞前、后的风速大小相同。风与帆面的碰撞导致风对帆面施加了一个垂直于帆面的冲量，使帆船受到了一个方向与帆面垂直的压力F，这个压力沿船身方向及垂直于船身方向的分力分别为F₁和F₂，F₁就是船沿AC航线前进的动力（其大小与v_风的大小关系可表示为kv_风²），F₂则有使船侧向漂移的作用，可以认为该力被水对船的横向阻力平衡。结合以上解释和所学的物理知识，下列说法中不正确的是

A. k与、和空气密度ρ都有关

B. 要使无自带动力帆船沿CB航行，帆面必须处于锐角∠ACB的两边之间

C. 若不断改变船身和帆面的方位，无自带动力帆船可沿锯齿形航线从A驶向B

D. 空气分子与帆面发生弹性碰撞前后，空气分子的动量改变量垂直于帆面

第二部分

本部分共6题，共58分。

15. （6分）在测量一节干电池的电动势和内阻的实验中，可选用的器材有：

A. 电压表V: 0～3V，内阻约3kΩ：

B. 电流表A₁：0～0.6A，内阻约0.1Ω；

C. 电流表A₂：0～3A，内阻约0.01Ω；

D. 滑动变阻器R₁：0～100Ω；

E. 滑动变阻器R₂：0～15Ω；

F. 开关S和导线若干。

（1）电流表应选用________，滑动变阻器应选用_________；（选填项目前的符号）

（2）用所选器材按照图11连接好电路后，将滑动变阻器滑片置于合适位置，闭合开关S，通过调整滑动变阻器，得到多组电流I和电压U。根据实验数据，绘制出如图12所示的U-I图像，由图线可求出E=___________V，r= ________Ω；（结果均保留3位有效数字）

（3）通过以上测量方法求得的结果会存在误差，其中由电表引起的误差不能通过多次测量取平均值的方法减小。下列说法中正确的是___________。

A. 由于电流表的分压作用，使电动势的测量值小于真实值

B. 由于电流表的分压作用，使电动势的测量值大于真实值

C. 由于电压表的分流作用，使内阻的测量值小于真实值

D. 由于电压表的分流作用，使内阻的测量值大于真实值

16. （12分）用如图13所示的实验装置验证机械能守恒定律。重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带通过打点计时器，打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。已知当地重力加速度为g。

（1）除图13中所示的装置之外，还必须使用的器材是________;

A. 直流电源、天平（含砝码）

B. 直流电源、刻度尺

C. 交流电源、天平（含砝码）

D. 交流电源、刻度尺

（2）下面列举了该实验的几个操作步骤：

A. 按照图13所示安装好实验器材并连接好电源

B. 先打开夹子释放纸带，再接通电源开关打出一条纸带

C. 测量纸带上某些点间的距离

D. 根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能

其中没有必要进行的或者操作不当的步骤是_______________（选填步骤前的字母）；

（3）如图14所示，根据打出的纸带，选取纸带上的连续的五个点A、B、C、D、E，通过测量并计算出点A距起始点O的距离为s₀，点AC间的距离为s₁，点CE间的距离为s₂，若相邻两点的打点时间间隔为T，重锤质量为m，根据这些条件计算重锤从释放到下落OC距离时的重力势能减少量△E_p=____________，动能增加量△E_k=________；在实际计算中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤增加的动能，其原因主要是_________________________________________________________________；

（4）某同学利用图14中纸带，先分别测量出从A点到B、C、D、E、F、G点的距离h（其中F、G点为E点后连续打出的点，图中未画出），再计算打出B、C、D、E、F各点时重锤下落的速度v和v²，绘制v²-h图像，如图15所示，并求得图线的纵轴截距b和斜率k。

①请说明如何根据图像验证重锤下落过程机械能是否守恒？

____________________________________________________；

②假设上述实验操作中不受一切阻力影响，此时绘制的v²-h图线的纵轴截距b’和斜率k’与b、k的关系最可能的是_____________。

A. b’>b,k’>k B. b'<b，k’=k C. b'<b,k'<k D. b’=b,k’>k

（5）某同学认为要验证机械能守恒，必须选择第1、2两点间距离约为2mm的纸带进行数据处理，你认为他的观点是否正确，请说明理由。

17. （9分）如图16所示，MN、PQ为两足够长的光滑平行金属导轨，两导轨的间距L=1.0m，导轨所在平面与水平面间夹角θ=37°，N、Q间连接一阻值R=0.3Ω的定值电阻，在导轨所在空间内有垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度B=0.2T。将一根质量m=0.1kg的金属棒ab垂直于MN、PQ方向置于导轨上，金属棒与导轨接触的两点间的电阻r=0.2Ω，导轨的电阻可忽略不计。现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与导轨垂直，且与导轨接触良好。重力加速度g取10 m/s²，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8。求金属棒沿导轨：

（1）开始下滑时的加速度大小a；

（2）下滑过程中的最大速度大小v；

（3）以最大速度下滑时，电阻R的电功率大小P。

18. （9分）如图17甲所示，运动员把冰壶沿水平冰面投出，让冰壶在冰面上滑行，在不与其他冰壶碰撞的情况下，最终停在远处的某个位置。按比赛规则，冰壶投出后，可以用毛刷在其滑行前方来回摩擦冰面，减小冰壶与冰面间的动摩擦因数以调节冰壶的运动。将冰壶的运动简化为直线运动且不考虑冰壶的转动。已知未摩擦冰面时，冰壶和冰面间的动摩擦因数为0.02。重力加速度g取10m/s²。

（1）在图17乙中，画出冰壶投出后在冰面上滑行时的受力示意图；

（2）运动员以3.6m/s的水平速度将冰壶投出，求冰壶能在冰面上滑行的最大距离s；

（3）若运动员仍以3.6m/s的水平速度将冰壶投出，滑行一段距离后，其队友在冰壶滑行前方摩擦冰面，使冰壶和冰面间的动摩擦因数变为原来的90%。已知冰壶运动过程中，滑过被毛刷摩擦过的冰面长度为6m，求与不摩擦冰面相比，冰壶多滑行的距离△s。

19. （10分）质谱仪是一种检测和分离同位素的仪器。如图18所示，某种电荷量为+q的粒子，从容器A下方的小孔S₁进入电压为U的加速电场，其初速度可忽略不计。这些粒子经过小孔S₂沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度大小为B的匀强磁场中，形成等效电流为I的粒子束。随后粒子束在照相底片MN上的P点形成一个曝光点，P点与小孔S₂之间的距离为D。不计粒子的重力及粒子间的相互作用。

（1）求粒子进入磁场时的动能E_k；

（2）求在t时间内照相底片接收到的粒子总质量M;

（3）衡量质谱仪性能的重要指标之一是与粒子质量有关的分辨率。粒子的质量不同，在MN上形成曝光点的位置就会不同。质量分别为m和m+△m的同位素在底片MN上成的曝光点与小孔S₂之间的距离分别为d和d+△d（△d<<d），其中△d是质谱仪能分辨出来的最小距离，定义质谱仪的分辨率为，请写出质谱仪的分辨率与d、△d的关系式。

20. （12分）放射性同位素电池具有工作时间长、可靠性高和体积小等优点，是航天、深海、医学等领域的重要新型电源，也是我国近年重点科研攻关项目。某同学设计了一种利用放射性元素β衰变的电池，该电池采用金属空心球壳结构，如图19所示，在金属球壳内部的球心位置放有一小块与球壳绝缘的放射性物质，放射性物质与球壳之间是真空的。球心处的放射性物质的原子核发生β衰变发射出电子，已知单位时间内从放射性物质射出的电子数为N，射出电子的最小动能为E₁，最大动能为E₂。在E₁和E₂之间，任意相等的动能能量区间△E内的电子数相同。为了研究方便，假设所有射出的电子都是沿着球形结构径向运动，忽略电子的重力及在球壳间的电子之间的相互作用。元电荷为e，a和b为接线柱。