1、 第1页/共9页 2024 北京石景山高三（上）期末 物 理 本试卷共 8页，100 分。考试时长 90分钟。考生务必将答案答在答题卡上，在试卷上作答无效。考试结束后，将答题卡交回。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.如图所示，一个带正电的球体 M 放在绝缘支架上，把系在绝缘丝线上的带电小球 N先后挂在横杆上的P1和 P2处。当小球 N静止时，丝线与竖直方向的夹角分别为 1和 2（2图中未标出）。则 A小球 N 带负电，12 C小球 N带正电，12 2.“神舟十六号”载人飞船安全着陆需经过分离、制动、再入和减速四个阶段
2、。如图所示，在减速阶段，巨型降落伞为返回舱提供阻力，假设返回舱做直线运动，则在减速阶段 A伞绳对返回舱的拉力大于返回舱对伞绳的拉力 B伞绳对返回舱的拉力小于返回舱对伞绳的拉力 C合外力对返回舱做的功等于返回舱机械能的变化 D除重力外其他力对返回舱做的总功等于返回舱机械能的变化 3.如图所示，倾角为 的斜面固定在水平地面上，一小球从斜面顶端向右水平抛出，初速度为 v，重力加速度为 g，不计空气阻力。下列说法正确的是 A小球落到斜面上时，速度方向与水平方向的夹角为 2 B小球做平抛运动的时间为tang2v C小球落到斜面上时，速度大小为tanv D小球做平抛运动的水平位移大小为2tangv2 4.
3、我国首次火星探测任务被命名为“天问一号”。已知火星质量约为地球质量的 10%，半径约为地球半径的 50%，下列说法正确的是 A火星探测器的发射速度应大于地球的第二宇宙速度 B火星探测器的发射速度应介于地球的第一和第二宇宙速度之间 C火星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度 D火星表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度 M N P1 P2 1 v 第2页/共9页 5.如图所示，轻细线与竖直方向夹角为，长为 L，下端悬挂质量为 m的小球，小球在水平面内做匀速圆周运动，忽略小球运动中受到的阻力。将小球视为质点，重力加速度为 g。则 A轻细线对小球的拉力 F=mgcos B小球匀速圆周运动的周期2L
4、Tg=C小球匀速圆周运动的线速度大小=sintangLv D在半个周期内，合外力对小球的冲量大小=sintanIm gL合 6.如图所示，为营造节日气氛，同学们用轻质细线在墙角悬挂彩灯。已知两彩灯质量均为 m，OA 段细线与竖直方向夹角为 37（sin37=0.6，cos37=0.8），BC 段细线保持水平，重力加速度为 g。关于三段细线拉力 FOA、FAB、FBC，下列表达式正确的是 AFOA=52mg、FAB=132mg、FBC=32mg BFOA=103mg、FAB=733mg、FBC=83mg CFOA=4 33mg、FAB=213mg、FBC=2 33mg DFOA=4mg、FAB=
5、13mg、FBC=2 3mg 7.位于坐标原点处的波源发出一列沿 x 轴正方向传播的简谐横波。t=0 时波源开始振动，其位移 y 随时间t 变化的关系式为2sinyAtT=，则 t=时的波形图为 8.如图所示，电路中电源内阻不可忽略。开关 S 闭合后，在滑动变阻器 R0的滑片向下滑动的过程中，下列说法正确的是 A电压表与电流表的示数都减小 B电压表的示数减小，电流表的示数增大 C电阻 R2消耗的电功率增大 D电源内阻消耗的功率减小 9.如图所示，甲、乙是规格相同的灯泡，分别与电学元件 M、N串联。当接线柱 a、b接某直流电源时，无论电源的正极与哪一个接线柱相连，甲灯均正常发光，乙灯不亮；当 a
6、、b 接某交流电源时，甲灯发出微弱的光，乙灯正常发光。则下列推断可能正确的是 AM 是电容器，N是电感线圈 BM 是电感线圈，N是电容器 34TA B C D A O-A A O-A A O-A A O-A x y x y x y x y VA1R2R0RSErO37ABCM N 甲 乙 a b OL 第3页/共9页 CM 是二极管，N是电容器 DM 是电感线圈，N是二极管 10.如图所示，两个固定的等量正点电荷，其连线中点为O，a、b、c、d四个点位于以 O为圆心的同一个圆周上，bdac。下列说法正确的是 Aa、c 两点的场强大小和方向均相同 B若一电子从 b 点由静止释放，以后将在 b、d
7、之间沿直线往复运动 C从 O点开始，沿 Ob 向上各处场强大小越来越小 D从 O点开始，沿 Ob 向上各处电势越来越高 11.某同学用传感器做“观察电容器的充放电”实验，采用的实验电路如图所示。将开关先与“1”端闭合，对电容器进行充电，充电完毕后再将开关与“2”端闭合，电容器放电。在下列通过传感器的电流 i 随时间 t 变化的四个图像中，正确的是 12.一理想变压器，原副线圈的匝数比为 n，原线圈接电压为 U 的正弦交流电，输出端接有一个交流电流表和一个电动机，电动机线圈电阻为 R。当输入端接通电源后，电动机带动一重物匀速上升，电流表读数为 I。下列说法正确的是 A原线圈中的电流为 nI B变
8、压器的输入功率为UIn C电动机输出的机械功率为 I2R D电动机两端电压为 IR 13.如图所示的平面内，在通有图示方向电流 I 的长直导线右侧，固定一矩形金属线框 abcd，ad 边与导线平行。调节电流 I使得空间各点的磁感应强度随时间均匀减小，则下列判断正确的是 A线框中产生的感应电流方向为 adcba B线框中产生的感应电流逐渐减小 C线框 ad边所受的安培力大小恒定 D线框整体受到的安培力方向水平向左 14.如图所示，用绝缘支架将带电荷量为+Q 的小球 a 固定在 O 点，一粗糙绝缘直杆与水平方向的夹角=30，直杆与小球 a 位于同一竖直面内，杆上有 A、B、C三点，C 与 O两点位
9、于同一水平线上，B 为AC 的中点，OA=OC=L。小球 b 质量为 m，带电荷量为-q，套在直杆上，从 A 点由静止开始下滑，第一次经过 B 点时速度是 v，运动到 C点时速度为 0。在+Q产生的电场中取 C 点的电势为 0，重力加速度为g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是 A小球 b 经过 B 点时加速度为 0 OiCOitBOitAtOitDI a b c d 电 流 传感器 12RSU A R Q+OdcabQ+OABCabLL+第4页/共9页 B小球 b从 A 点到 C点过程中产生的内能为3mgL C小球 b 的电势能最小值为212mv D小球 b 到 C 点后又从 C
10、点返回到 A 点 第二部分 本部分共 6题，共 58 分。15（10 分）（1）用单摆测重力加速度实验中，单摆摆线长为 l，摆球直径为 d，用秒表测得 n 个周期的总时间为 t，圆周率为，则实验中重力加速度的表达式 g=_（2）某同学采用图 1 所示的电路图测量一节干电池的电动势和内阻。实验时，闭合开关 S前，滑动变阻器的滑片 P应处在_(填“M”或“N”)端。按照图 1连接实物图，如图 2 所示。闭合开关前检查电路时，发现有一根导线接错，该导线为_(填“a”“b”或“c”)。该错误连接会带来的问题是_ （3）如图 3 所示，用伏安法测量待测电阻 Rx的阻值，M、N 间电压为 U0保持不变。选
11、用三种不同规格的滑动变阻器，最大阻值分别是 R1=5，R2=20，R3=200，从左向右移动滑片 P，研究待测电阻 Rx两端的电压 U 与滑片的滑动距离 L（滑片从左向右滑动的最大距离为 L0）的关系，获得如图4所示的数据结果。请你结合数据结果判断：在使用图3所示电路测量待测电阻Rx阻值的实验中，选择哪一种规格的滑动变阻器最合适，简要说明理由。A V 图 1 S M N P 图 3 RxN A V P NN M L/L0 图 4 O U U0 1.0 0.2 0.6 1R2R3R图 2 a b c 第5页/共9页 16（8 分）如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律。（1）图中O点是小
12、球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先让入射球ml多次从斜轨上S位置由静止释放，找到其平均落点的位置P，测量平抛射程OP。然后，把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射球ml从斜轨上S位置由静止释放，与小球m2相碰，并多次重复。接下来要完成的必要步骤是_ A用天平分别测量两个小球的质量ml、m2 B测量小球m1开始释放时的高度h C测量抛出点距地面的高度H D分别找到m1、m2相碰后平均落点的位置M、N，测量OM、ON的长度（2）若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为_(用前面测量的量表示)。（3）有同学认为若碰撞是弹性碰撞，则ON=OM+OP，请判断该同学的结论是否正确，并说明理由。
13、17（9分）如图所示，把一个质量 m=0.1 kg 的小钢球用细线悬挂起来，就构成一个摆。悬点 O 距地面的高度h=1.45m，摆长 L=1m。将摆球拉至摆线与竖直方向成 37 角的位置，由静止释放，忽略空气阻力，取重力加速度 g=10 m/s2,cos37=0.8。（1）求小球运动到最低点时细线对小球拉力的大小 F；（2）若小球运动到最低点时细线断了，小球沿水平方向抛出，求它做平抛运动水平位移的大小 x；（3）求小球落地时重力的瞬时功率 P。18（9 分）如图所示，水平放置的两块带电金属极板 a、b 平行正对，极板长度和极板间距都为 L，板间存在方向竖直向下、场强大小为 E 的匀强电场和垂直
14、于纸面向里的匀强磁场。一质量为 m、带电荷量为+q的粒子，以水平速度 v0从两极板的左端正中央射入极板间，恰好做匀速直线运动。不计粒子的重力及空气阻力。（1）求匀强磁场磁感应强度 B 的大小；（2）若撤去磁场，粒子能从极板间射出，求粒子刚穿出电场时的动能Ek；（3）若撤去电场，调整磁感应强度 B的大小使粒子刚好能从极板 a的右端射出，求粒子穿过磁场过程中运动方向的偏转角度。19（10 分）如图 a 所示，在足够长的倾角=30的光滑斜面上，宽度 D=0.4m 的区域内有垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度大小 B=0.5T，单匝矩形线框 cdef 质量 m=0.1kg，总电阻 R=0.25。从 t
15、=0 时刻O37Lhv0 E B b a+q LLOMPN1m2mShH 第6页/共9页 开始，线框受到沿斜面向上的恒力 F，从静止开始沿斜面向上做直线运动，线框速度 v随时间 t变化的部分图像如图 b 所示。已知线框 cd边的长度与磁场宽度 D相等，重力加速度 g=10m/s2。（1）求恒力 F 的大小；（2）求线框 cf 边的长度 L；（3）求整个过程中线框产生的焦耳热 Q；（4）请在图 b 中画出 0.6s后线框速度随时间变化的图像。20（12 分）黑洞是爱因斯坦广义相对论预言的一种质量极大的天体，即使光也不能逃离它的引力，因而无法通过光学观测直接确定黑洞的存在。但可以通过恒星运动、黑洞
16、边缘的吸积盘及喷流乃至引力波来进行探测。已知引力常量为 G，光在真空中的传播速度为 c。（1）因为黑洞对其他天体具有强大的引力影响，可以通过其他天体的运动来推测黑洞的存在。天文学家观测到一恒星独自在宇宙中做周期为 T0、半径为 r0的匀速圆周运动，由此猜测，圆周轨道的中心可能有个黑洞。请利用所学知识推测该黑洞的质量 M0；（2）2019年 4 月 10 日，天文学家公布了首次直接拍摄到黑洞的照片。此次探测动用了遍布全球的 8个毫米/亚毫米波射电望远镜，组成了一个“事件视界望远镜”，该虚拟望远镜通过观测黑洞边缘的喷射情况而得到黑洞的照片。已知此次探测中，该虚拟望远镜单位面积上接收到的功率为P1，
17、该黑洞到地球的距离为 r1。求此次观测中黑洞边缘的喷射功率 P；（3）严格解决黑洞问题需要利用广义相对论的知识，但早在相对论提出之前就有人利用牛顿力学体系预言过黑洞的存在。在牛顿力学中，当两个质量分别为 m1、m2的质点相距 r 时具有引力势能12Pm mEGr=（规定无穷远处势能为零）。假定黑洞是质量分布均匀的球形天体，有一黑洞质量为 M1,请利用所学知识推测它可能的最大半径 R。DcBdefa图 F0/stb图 0.40.60.20.81.01.02.0()1/m sv1.23.0 第7页/共9页 参考答案 第一部分共 14 题，每题 3分，共 42 分。题号 1 2 3 4 5 6 7
18、8 9 10 11 12 13 14 答案 D D B A C A C A B B A B D C 第二部分共 5 题，共 58分。15（1）()22222nldt+（2 分）；（2）M（2 分）；c；开关不是接在干路上，无法控制电压表，闭合前电压表已经有示数，应该将 c线接电源正极端改接至开关右端。（4 分）（3）滑动变阻器R1最合适；使用R1可使待测电阻两端的电压随滑动头移动趋近线性变化，方便调节使用。（2 分）16（1）AD（2 分）；（2）mlOP=mlOM+m2ON（2 分）（3）结论正确；弹性碰撞动量守恒、机械能守恒，即 mlOP=mlOM+m2ON，mlOP2=mlOM2+m2O
19、N2，解得1212mmOMOPmm=+，1122mONOPmm=+，可得 ON=OM+OP（4 分）17（9 分）（1）由机械能守恒定律 21(1cos37)2m=mgLv 解得2m/s=v（1 分）由牛顿第二定律 2FmgmL=v（1 分）解得 1.4NF=（1 分）（2）小球平抛运动 212hLg=t 解得0.3s=t（1 分）x=vt（1 分）解得 0.6mx=（1 分）（3）小球落地时 ygt=v 解得3m/sy=v（1 分）重力的瞬时功率 yPmg=v（1 分）解得3WP=（1 分）18（9 分）（1）由受力平衡 0qBqE=v 解得0EB=v（3 分）（2）粒子做类平抛运动 0Lt
20、=v 212yat=第8页/共9页 由牛顿第二定律 qEma=解得 2202qELym=v 由动能定理 2k012qEyEm=v 解得222240k202q E LmEm+=vv（3 分）（3）粒子刚好从极板间射出，如答图 1 所示，由几何关系 2222LrLr=+解得 54rL=粒子偏转角等于圆心角 4sin5Lr=解得53=（3 分）19（10分）（1）由图像可知，0-0.4s线框运动的加速度25m/sa=由牛顿第二定律sinFmgma=解得1NF=（3分）（2）线框进入磁场后匀速运动，受力平衡 sinFmgBIL=+由闭合电路欧姆定律 BLIR=v 解得 L=0.5m（3分）（3）由于线
21、框和磁场等宽，线框穿过磁场的过程为匀速运动 12Dt=v 解得 10.4st=由焦耳定律 21QI Rt=解得 0.4JQ=（2分）（4）如答图2所示（2分）20（12分）（1）设恒星质量为 m，由牛顿第二定律 20022004GM mrmrT=rL2Lr v0 E B b a+q 0/st2答图0.40.60.20.81.01.02.0()1/m sv1.23.01答图 第9页/共9页 解得 2300204 rMGT=（4 分）（2）由题意可知，以黑洞为中心，1r为半径的球面上，单位面积上接收到的喷射功率为1P，则黑洞边缘的喷射功率2114Pr P=（4 分）（3）设质量为 m的物体，从黑洞表面至无穷远处，根据能量守恒定律 211002GM mmR+=+v 解得122GMR=v 因为光也不能逃离黑洞，有 v=c，则黑洞的半径最大不能超过122GMRc=（4 分）
