北京市房山区2018届高三上学期期末考试物理试卷

房山区2018届高三上学期期末考试物理试卷
本试卷共7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。

一、单项选择题（每小题4分，共60分）
1．“电子伏特（ev ）”属于下列哪一个物理量的单位
A ．能量
B ．电压
C ．电流
D ．电荷量 2．下列说法中正确的是
A ．物体的温度升高时，其内部每个分子热运动的动能一定增大
B ．气体压强的产生是大量气体分子对器壁持续频繁的碰撞引起的
C ．物体的机械能增大，其内部每个分子的动能一定增大
D ．分子间距离减小，分子间的引力和斥力一定减小 3．对下列光学现象的认识，正确的是
A ．阳光下水面上的油膜呈现出彩色条纹是光的全反射现象
B ．雨后天空中出现的彩虹是光的干涉现象
C ．用白光照射不透明的小圆盘，在圆盘阴影中心出现一个亮斑是光的折射现象
D ．某人潜入游泳池中，仰头看游泳馆天花板上的灯，他看到灯的位置比实际位置高 4．我国自行研制了可控热核反应实验装置“超导托卡马克” (英文名称：EAST ，称“人造太阳”)。

设可控热核实验反应前氘核（H 2
1）的质量为m 1，氚核（H 3
1）的质量为m 2，反应后氦核（H 4
2e ）的质量为m 3，中子（n 1
0）的质量为m 4，已知光速为c 。

下列说法中正确的是
A ．核反应放出的能量等于 (m 1+m 2 – m 3 – m 4 )c 2
B ．由核反应过程质量守恒可知m 1+m 2= m 3+m 4
C ．这种热核实验反应是 衰变
D ．这种装置与我国大亚湾核电站所使用核装置的核反应原理相同
5．图甲为一列简谐横波在t =0时刻的波形图像，图乙为横波中x =6m 处质点P 的振动图像，则下列说法中正确的是
A ．波的传播方向沿x 轴正方向
B ．在t =1s 时刻，x =2m 的质点加速度最小
C ．在t =3s 时刻，图甲中质点P 相对平衡位置的位移为-20cm
D ．从t =0时刻开始到t =6s ，P 质点的路程为20cm
6．比值定义法是物理学中常用的定义物理量的方法。

它的特点是被定义的物理量往往是反映物质的最本质的属性，它不随定义所用的物理量的大小变化而改变。

下列常见的物理表达式是采用比值法定义的是 A. F B IL =
B. U E d =
C. U I R =
D. F
a m
= 7．实线为不知方向的三条电场线，从电场中M 点以相同速度飞出的a 、b 两个带电粒子，仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示，在图示过程中 A ．a 一定带正电，b 一定带负电 B ．a 的速度减小，b 的速度增大 C ．a 的加速度减小，b 的加速度增大
D ．两个粒子的电势能都增大
8．如图所示，用长为l 的细线将质量为m 的带电小球P 悬挂在O 点，小球带电量为q ，匀
强电场水平向右，小球处于静止状态时细线与竖直方向的夹角为θ。

以下判断正确的是 A ．小球带负电
B ．细线所受拉力大小为cos mg θ
C ．匀强电场的电场强度大小为
tan mg q
θ
D ．剪断细线后小球做平抛运动
9．如图是交流发电机的原理示意图，线圈abcd 在磁场中匀速转动产生交流电。

线圈的ab 边和cd 边连在两个金属滑环上，两个滑环通过金属片做的电刷和外电路相连。

当线圈沿逆时针方向转动，经过图示位置时，以下判断正确的是：
A ．图甲的位置时，流经R 的感应电流最大，线圈中的电流方向为d→c→b→a
B ．图乙的位置时，穿过线圈的磁通量变化最快，线圈中的电流方向为a →b →c →d
C ．图丙的位置时，穿过线圈的磁通量最大，线圈中的电流方向为d→c→b→a
D ．图丁的位置时，穿过线圈的磁通量变化率为零，线圈中的电流方向为a →b →c →d
10．质量为0.2 kg的小球竖直向下以6 m/s的速度落至水平地面上，再以4 m/s的速度反向弹回。

取竖直向上为正方向，在小球与地面接触的过程中，关于小球动量变化量Δp和合外力对小球做的功W，下列说法正确的是
A．Δp＝2 kg·m/s W＝－2 J B．Δp＝－2 kg·m/s W＝2 J
C．Δp＝0.4 kg·m/s W＝－2 J D．Δp＝－0.4 kg·m/s W＝2 J
11．2016年2月11日，美国科研人员宣布他们于2015年9月首次探测到引力波。

广义相对论认为，在非球对称的物质分布情况下，物质运动或物质体系的质量分布变化时，特别是大质量天体作加速运动或致密双星系统在相互旋近与合并的过程中，都会明显地扰动弯曲的时空，激起时空涟漪，亦即产生引力波。

这种质量密度很大的双星系统，围绕共同的质心旋转，在旋近的过程中，会以引力波辐射形式损失能量，从而造成两星逐渐接近，轨道周期也会发生衰减。

关于双星系统在旋近的过程中，下列说法正确的是
A．线速度均逐渐减小B．引力势能逐渐减小
C．动能均逐渐减小 D．角速度均逐渐减小
12．对下列课本插图描述错误
．．的是
甲乙丙丁A．利用图甲装置可以间接观察桌面的形变，用到了微量放大法
B．图乙中金属电阻温度计常用纯金属做成，这是利用了纯金属的电阻率几乎不受温度变化而变化的这一特性制成的
C．利用图丙装置可以验证力的平行四边定则，该实验用到了等效替代法
D．利用图丁装置可以研究平抛运动的竖直分运动，可以观察到两球同时落地，初步说明平抛运动的竖直分运动为自由落体运动
13．在电梯中，把一重物置于水平放置的压力传感器上，电梯从静止开始加速上升，然后又
匀速运动一段时间，最后减速直至停止运动。

在此过程中传感器的屏幕上显示出其所受
压力与时间关系的图像如图所示，则 A ．在0-4s 内电梯先超重后失重
B ．在18s-22s 内电梯加速下降
C ．仅在4s-18s 内重物的惯性才保持不变
D ．电梯加速和减速时加速度的最大值相等
14．如图所示，在x 轴上方存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B 。

在xOy 平面内，从原点O 处沿与x 轴正方向成θ角(0＜θ＜π)以速率v 发射一个带正电的粒子(重力不计)。

则下列说法正确的是
A ．若v 一定，θ越大，则粒子在磁场中运动的时间越短
B ．若v 一定，θ越大，则粒子离开磁场的位置距O 点越远
C ．若θ一定，v 越大，则粒子在磁场中运动的角速度越大
D ．若θ一定，v 越大，则粒子在磁场中运动的时间越短
15．2016年9月15日，我国成功发射的“天宫二号”搭载的空间冷原子钟，有望实现约3000万年误差1秒的超高精度。

空间冷原子钟利用激光和原子的相互作用，减速原子的运动以获得超低温原子，在空间微重力环境下，这种超低温原子可以做超慢速匀速直线运动，基于对这种运动的精细测量可以获得精密的原子谱线信息，从而获得更高精度的原子钟信号，使时间测量的精度大大提高。

卫星导航定位系统是利用精确测量微波信号从卫星到达目标所用的时间，从而获知卫星和目标之间的准确距离。

因此，测量时间的精度，将会直接影响定位准确度。

目前我国的“北斗导航定位”系统上使用的原子钟，精度仅到纳秒（10-9s ）量级，所以民用的定位精度在十几米左右。

“空间冷原子钟”的精度达到皮秒（10-12s ）量级，这使得基于空间冷原子钟授时的全球卫星导航系统具有更加精确和稳定的运行能力。

根据上述材料可知，下列说法中正确的是
A. “空间冷原子钟”的超低温原子，它们的内能为零
B. “空间冷原子钟”在地球表面和在空间微重力环境下的精度相同
C. 在空间微重力环境下，做超慢速匀速直线运动的原子不受地球引力作用
D. “空间冷原子钟”试验若成功，将使“北斗导航”的精度达到厘米量级 二、实验题（18分）
时间(秒)
2 4 6
8 10 12 14 16 18 22 20 24 5
10
15 20
25
30 35 40 45 50 55
力(牛)
0 10
5 45
16. 在“测定金属的电阻率”实验中，某同学进行了如下操作： （1）用毫米刻度尺测量接入电路中的金属丝的有效长度l 。

再用螺旋测微器测量金属丝的直径D ，某次测量结果如图所示，则这次测量的读数D =_________mm 。

（2）为了合理选择实验方案和器材，使用欧姆表 ( 1挡)先粗测接入电路的金属丝的阻值R 。

两表笔短接调零后，将表笔分别与金属丝两端连接，测量结果如图所示，则这次测量的读数R =_________Ω。

（3）为了精确地测量长度为l 的金属丝的电阻值，实验教师还为同学们准备了如下器材：
①电源（电动势为4V ，内阻可忽略） ②电压表V （量程3V ，内阻约3kΩ），
③电流表A 1（量程600mA ，内阻约1Ω） ④电流表A 2（量程3A ，内阻约0.02Ω） ⑤滑动变阻器R 1（总阻值10Ω） ⑥电键及导线若干 为了减小误差，实验中电流表应选用 （选填器材前的序号）
（4）请将实验用的电路图补充完整
（5）关于本实验的误差，下列有关说法中正确是________
A ．用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于系统误差
B ．由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差
C ．若将电流表和电压表内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差
D ．用U ─I 图像处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差
（6）为了多测几组数据，某同学提出用总阻值为1000Ω的滑动变阻器替代10Ω的滑动变阻器来进行实验，他的想法可行吗？请你说出理由 。

三、计算题（72分）
17.（9分） 质量为2 kg 的物体在水平推力F
的作用下沿水平面做直线运动，一段时间后撤
去F ，其运动的v －t 图像如右图所示。

g 取10 m/s 2，求：
（1）物体与水平面间的动摩擦因数μ； （2）水平推力F 的大小；
（3）0-10 s 内物体运动位移的大小。

18.（9分）如图所示，一个圆形线圈n =1000匝，线圈面积S =20cm 2，线圈电阻r =1Ω，在线圈外接一个阻值为R =4Ω的电阻，把线圈放入一个方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化的规律如B -t 图线所示，在0-2s 内求： （1）线圈产生的感应电动势E ； （2）电阻R 中的电流I 的大小； （3）电阻R 两端的电势差U ab ，
19.（12分）在某一星球上，宇航员在距离地面h 高度处以初速度v 0沿水平方向抛出一个小球，小球落到星球表面时与抛出点的水平距离为x ，已知该星球的半径为R ，引力常量为G ，求：
（1）该星球表面的重力加速度g ； （2）该星球的质量M ； （3）该星球的第一宇宙速度v 。

20. （12分）1897年，汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定，它的本质是带负电的粒子流并求出了这种粒子的比荷，图为汤姆孙测电子比荷的装置示意图。

在真空玻璃管内，阴极K 发出的电子经阳极A 与阴极K 之间的高电压加速后，形成细细的一束电子流，沿图示方向进入两极板C 、D 间的区域。

若两极板C 、D 间无电压，电子将打在荧光屏上的O 点，若在两极板间施加电压U ，则离开极板区域的电子将打在荧光屏上的P 点；若再在极
板间施加磁感应强度大小为B 的匀强磁场，则电子在荧
光屏上产生的光点又回到O 点，已知极板的长度L =5.00cm ，C 、D 间的距离d =1.50cm ，极板的右端到荧光屏的距离D =10.00cm ，U =200V ，B =6.3×10－
4T ，P
点到O 点的距离Y =3.0cm 。

求 （1）判断所加磁场的方向；
（2）电子经加速后射入极板C 、D 的速度v ； （3）电子的比荷
e
e
m （结果保留三位有效数字）。

21.（15分）如图所示，内壁粗糙、半径R ＝0.4 m 的四分之一圆弧轨道AB 在最低点B 与光
b
a
R t (10-1s)
3
滑水平轨道BC相切。

质量m2＝0.2 kg的小球b左端连接一轻质弹簧，静止在光滑水平轨道上，另一质量m1＝0.2 kg的小球a自圆弧轨道顶端由静止释放，运动到圆弧轨道最低点B 时对轨道的压力为小球a重力的2倍，忽略空气阻力，重力加速度g＝10 m/s2。

求：
（1）小球a由A点运动到B点的过程中，摩擦力做功W f；
（2）小球a通过弹簧与小球b相互作用的过程中，弹簧的最大弹性势能E p；
（3）小球a通过弹簧与小球b相互作用的整个过程中，弹簧对小球b的冲量I。

22.（15分）如图所示，竖直放置的两根足够长的光滑金属导轨相距为L，导轨的两端分别与电源（串有一滑动变阻器R）、定值电阻、电容器（原来不带电）和开关K相连。

整个空间充满了垂直于导轨平面向外的匀强磁场，其磁感应强度的大小为B。

一质量为m，电
阻不计的金属棒ab横跨在导轨上。

已知电源电动势为E，内阻为r，电容器的电容为C，
定值电阻的阻值为R0，不计导轨的电阻。

（1）当K接1时，金属棒ab在磁场中恰好保持静止，求接入电路的滑动变阻器阻值
R；
（2）当K接2后，金属棒ab从静止开始下落，下落距离s时达到稳定速度，求稳定速度v的大小和金属棒从静止到稳定速度所需的时间；
（3）将开关K接到3，让金属棒由静止释放，设电容器不漏电，电容器不会被击穿a．通过推导说明ab棒此后的运动是匀加速运动；
b．求ab下落距离s时，电容器储存的电能。

a
b
2017-2018高三物理期末答案
一． 单项选择题：
二、实验题
16.（1）0.515±0.03 3分 （2）6欧姆 3分 （3）③3分 （4）如图3分
（5）C 、D (全选得3分，漏选得1分)。

（6）不可行（1分），
调节不方便，大部分调解过程中，电流表的示数几乎为零 2分 17.（9分）
（1）撤去外力后物体在摩擦力作用下做匀减速直线运动
由图像可知：20v
a t -=代入数据得22a =-m/s 2
由牛顿第二定律F ma =得mg ma μ=代入数据解得=0.2μ3分 （2）同理在拉力作用下物体的加速度1a =1 m/s 2 由牛顿第二定律1F mg ma μ-=代入数据解得F=6N3分 （3）0112
v v
x t +=
⋅代入数据得x 1=30m 2202
v
x t +=
⋅代入数据x 2=16m 总位移12x x x =+=46m 3分
18.（9分）
（1）由法拉第电磁感应定律E n
t
∆Φ
=∆ 磁通量定义=B S ∆Φ∆⋅代入数据得E =4V 3分
（2）由闭合电路欧姆定律E
I R r
=+代入数据得I =0.8A3分（3）U=IR 得U =3.2V ，
由楞次定律可知电流在导体中由b→a ，
U ab =-3.2V 3分 19.（12分）
（1）由平抛运动规律得：水平方向0x v t =
竖直方向2
12h g t '=解得：2022hv g x
'=4分
（2）星球表面上质量为m 的物体受到万有引力近似等于它的重力，即
2
GMm
mg R
'= 得：2
g R M G '=代入数据解得：2202
2hv R M Gx = 4分
（3）2v mg m R
'=v v = 4分
20.(1)由左手定则可知磁场方向垂直纸面向外 3分
（2）当电子受到的电场力与洛伦兹力平衡时，电子做匀速直线运动，亮点重新回复到中心O 点，设电子的速度为，则eE evB =
得B E v =即U v Bd
=代入数据得v =2.12×107m/s 3分
（3）当极板间仅有偏转电场时，电子以速度进入后，竖直方向作匀加速运动，
加速度为eU
a md =
电子在水平方向作匀速运动，在电场内的运动时间为v
L t 1
1=
这样，电子在电场中，竖直向下偏转的距离为22
1112122eL U y at mv d
==
离开电场时竖直向下的分速度为1
11eLU v at mvd
==
电子离开电场后做匀速直线运动，经t 2时间到达荧光屏v
L t 2
2=
t 2时间内向上运动的距离为12
222
eUL L y v t mv d
⊥==
这样，电子向上的总偏转距离为11212
2Y ()2
L eU
y y L L mv d =+=+ 可解得2112
()
2
e UY
L m B dL L =
+代入数据得e m =1.61×1011C/kg 6分
21.（15分）
(1)小球由释放到最低点的过程中，根据动能定理：
21111
2
f m gR W m v +=
小球在最低点，根据牛顿第二定律：2
111N m v F m g R
-= 由①②联立可得：-0.4f W =J ③ 5分 (2)小球a 与小球b 通过弹簧相互作用,达到共同速度v 2过程中，由动量关系：
11122()m v m m v =+
由能量转化和守恒：22
1112211()22m v m m v Ep =++
由④⑤联立可得：E P =0.2J 5分
(3)小球a 与小球b 通过弹簧相互作用的整个过程中,a 后来速度为v 3,b 后来速度为v 4，由动量关系：111324m v m v m v =+
由能量转化和守恒：222111324111
222
m v m v m v =+
根据动量定理有：24
I m v = 联立可得：I=0.4N ⋅s. 5分 22.（15分）
（1）当K 接1时,金属棒在磁场中恰好保持静止,棒的重力与安培力平衡,
则有mg BIL = 又E I R r =+联立解得BEL R r mg
=-，4分 （2）K 接2后,棒达到稳定状态时做匀速运动,则有,2
E mgv R '= 又感应电动势E BLv '=联立上两式得:022mgR v B L =
3分 根据动量定理得:mgt BILt mv -= 而Q It =,又感应电荷量Q It =,0,=E I E BLs R t
∆Φ==∆Φ∆，,联立得0BLs Q R = 联立解得22440220
m gR B L s t B L mgR += 3分 （2）
a ．将开关突然接到3,电容器充电,电路中充电电流i ,棒受到向上的安培力，设瞬时加速度为a ，根据牛顿第二定律得mg BiL ma -= 又=Q C U C BL v i CBLa t t t
∆⋅∆⋅∆===∆∆∆由得:mg BLCBLa ma -=， 解得22mg a m B L C =
+可见棒的加速度不变，做匀加速直线运动.3分 b ．当下降距离s 时,设棒的速度为v ',则22v as '=
设电容器储存的电能为E ∆,则根据能量守恒得212
mgs mv E '=
+∆ 联立得2222mgsB L C E m B L C ∆=+2分。