2学年北京海淀一模高三物理试题及答案文档格式.docx
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6．图甲为一列沿x轴正向传播的简谐横波在t=1s时刻的图像，图甲中某质点的振动情况如图乙所示。
下列说法正
确的是（）
A．图乙可能为质点L的振动图像
B．该简谐波的波速为0.3m/s
C．该时刻质点K与L的速度、加速度都相同
D．质点K再经1s将沿x轴正方向移动到x=0.4处
7．如图所示，理想变压器原线圈接在u=Umsin（ωt+ϕ）的交流电源上，副线圈接滑动变阻器R和两个阻值相同的定值电阻R0，电表均视为理想电表。
滑动变阻器R的滑片P由a端向b端缓慢滑动过程中（）
A．电压表V1，的示数大B．电压表V2的示数变大C．电流表A1的示数变大D．电流表A2的示数变大
8．在如图所示平面内，两个带等量正电的点电荷分别固定在A、B两点，O为AB连线的中点，MN为AB的垂直平分线，C、D两点在MN上且OC=OD。
A．O点的场强比C点的场强大B．C点的场强与D点的场强相同C．O点的电势比D点的电势高
D．电子在C点的电势能比在D点的电势能大
9．如图所示，电路中电感线圈L的自感系数足够大，且其直流电阻与定值电阻R的阻值相等。
闭合开关S，待电路达到稳定后，灯泡正常发光，两个支路中电流分别为I1和I2。
A．闭合开关S至电路达到稳定的过程中，灯泡中电流逐渐减小至I1
B．闭合开关S，待电路达到稳定后，两支路中的电流I1>
I2
C．断开开关S，灯泡中电流由I1逐渐减小至零
D．断开开关S，灯泡中电流由I2，逐渐减小至零
10．在xOy坐标系的第一象限内存在匀强磁场，两个相同的带电粒子①和②在P点垂直磁场分别射入，两带电粒子
进入磁场时的速度方向与x轴的夹角如图所示，二者均恰好垂直于y轴射出磁场。
不计带电粒子所受重力。
根据上述信息可以判断（）A．带电粒子①在磁场中运动的时间较长
B．带电粒子②在磁场中运动的时间较长C．带电粒子①在磁场中运动的速率较大D．带电粒子②在磁场中运动的速率较大
11．如图所示为某实验小组设计的两个量程的电流表，已知表头G的满偏电流为Ig，定值电阻R1、R2的阻值均等于表头的内阻。
当使用1和2两个端点时，电流表的量程为I1，当使用1和3两个端点时，电流表的量程为I2。
下列说法正确的是（）
A．I1=2Ig
B．I2=3Ig
C．若仅使R1阻值变小，则I1和I2均变大
D．若仅使R2阻值变小，则I1和I2均变人
12．如图所示，某同学设计了一个加速度计：
较重的滑块可以在光滑的框架中平移，滑块两侧用两劲度系数相同的轻弹簧与框架连接；
R为滑动变阻器，其滑动片与滑块固定联接；
两个电池的电动势均恒为E，内阻不计。
按图连接电路后，电压表指针的零点位于表盘中央，此时两弹簧均为原长，滑动片恰好在变阻器的中间位置。
已知滑动片与变阻器任一端之间的电阻值都与其到这端的距离成正比，当a端的电势高
于b端时电压表的指针向零点右侧偏转。
将此加速度计固定在运动的物体上，物体沿弹簧方向运动。
下列说法正确的是（）A．当物体向右加速时，电压表的指针将向右偏B．电压表的示数不变，说明物体做匀速直线运动C．电压表的示数增大，说明物体的速度一定增大D．电压表表盘上各刻度对应加速度的值是均匀的
13．现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器是利用感生电场使电子加速的设备，它的基本原理如图甲所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，图乙为真空室的俯视图。
当电磁铁线圈通入如图丙所示的正弦式交变电流时，可使电子在真空室中做加速圆周运动。
以图甲中所示电流方向为正方向，不考虑相对论效应，在每个周期T内，电子能沿逆时针方向（俯视）做加速圆周运动的时间为（）
A．0~T
4
B．T~T
42
C．T~3T
24
D．3T~T
14．“啁啾（zhōujiū）激光脉冲放大技术”是高强度激光研究的重大技术创新和核心技术。
如图所示，该技术原理可
以简化为：
种子激光脉冲经过单模光纤的色散作用，将时长为飞秒（10-15s）脉宽的激光脉冲在时间上进行了展宽；
展宽后的脉冲经过激光增益介质放大，充分提取了介质的储能；
最后使用压缩器将脉冲宽度压缩至接近最初的脉宽值。
上述技术中的关键是“啁啾”脉冲。
种子激光脉冲包含有不同的频率分量，因此在单模光纤中，频率高的部分和频率低的部分传播速度不同，这样光脉冲在时间上就被逐渐拉宽，形成脉冲前沿、后沿频率不同的现象，宛如鸟儿发出的不同声音。
下列说法正确的是（）
A．展宽过程使脉冲各频率分量的频率都变小B．在传播方向上，“啁啾”脉冲前沿频率低于后沿频率C．若激光脉冲能量约为1J，则其峰值功率一定不能达到1015W量级
D．通过“啁啾激光脉冲放大技术”获得的激光脉冲与种子激光脉冲能量几乎相同
第二部分
本部分共6题，共58分。
15．（8分）物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。
例如：
（1）实验仪器。
现有一个阻值约为1000Ω的定值电阻，用多用电表测其电阻，应选用欧姆表挡（选填
“×
10”或“×
100”）；
图1为正在测量中的多用电表表盘，该电阻的阻值为Ω。
（2）实验操作。
某同学用如图2所示的装置探究弹簧弹力与形变量的关系。
为完成实验，设计的实验步骤如下
（实验中保证弹簧始终在弹性限度内）：
A．将铁架台放在水平桌面上，把弹簧上端固定在铁架台的横杆上
B．将弹簧弹力大小F（其数值等于弹簧下端所挂钩码的重力大小）以及对应的弹簧伸长量x（x=L-L0）的数据点，描在F-x的坐标系中，画出弹力大小F随弹簧伸长量x变化的图线C．观察弹簧自由下垂时下端所到达的刻度位置，并记录下端在刻度尺上的刻度L0
D．依次在弹簧下端挂上质量均为m0的1个、2个、3个、4个…钩码，待钩码静止后，分别记录弹簧下端所对应的
刻度L，然后取下钩码
E．依据图像，写出弹簧弹力大小F与弹簧伸长量x的关系式，并解释该关系式中常数的物理意义上述步骤按正确操作的先后顺序应为A、、E（填写步骤的序号）。
（3）数据分析。
在双缝干涉实验中，用红色激光照射双缝，在屏幕上形成双缝干涉图样。
若已知双缝之间的距离为0.30mm，测得双缝到屏幕的距离为1.0m，第1条到第6条亮条纹中心的距离为10.50mm，则红光的波长为
_m（保留2位有效数字）。
实验中并未直接测量相邻两个亮条纹间的距离，而是测量第1条到第6条亮条纹中心的距离，请分析说明这样做的理由。
16．（10分）
如图1所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球碰撞前后的动量关系。
图1中的O点为小球抛出点在记录纸上的垂直投影。
实验时，先使A球多次从斜轨上位置P静止释放，找到其平均落地点的位置E。
然后，把半径相同的B球静置于水平轨道的末端，再将A球从斜轨上位置P静止释放，与B球相碰后两球均落在水平地面上，多次重复上述A球与B球相碰的过程，分别找到碰后A球和B球落点的平
均位置D和F。
用刻度尺测量出水平射程OD、OE、OF。
测得A球的质量为mA，
B球的质量为mB。
（1）实验中，通过测量小球做平抛运动的水平射程来代替小球碰撞前后的速度。
①实验必须满足的条件有。
A．两球的质量必须相等B．轨道末端必须水平
C．A球每次必须从轨道的同一位置由静止释放
②“通过测量小球做平抛运动的水平射程来代替小球碰撞前后的速度”可行的依据是。
A．运动过程中，小球的机械能保持不变B．平抛运动的下落高度一定，运动时间相同，水平射程与速度大小成正比
（2）当满足表达式时，即说明两球碰撞中动量守恒：
如果再满足表达式时，则说明两球的碰撞为弹性碰撞。
（用所测物理量表示）
（3）某同学在实验时采用另一方案：
使用半径不变、质量分别为1m、1m、1m的B球。
将A球三次从斜轨
6A3A2A
上位置P静止释放，分别与三个质量不同的B球相碰，用刻度尺分别测量出每次实验中落点痕迹距离O点的距离OD、OE、OF，记为x1、x2、x3。
将三组数据标在x2-x3图中。
从理论上分析，图2中能反映两球相碰为弹性碰撞的是。
17．（9分）
如图所示，在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，两根平行光滑金属导轨固定在水平面内，导轨间距为L，左端连接阻值为R的电阻。
电阻为r的导体棒ab放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距。
在平行于导轨的拉力作用下，导体棒沿导轨以速度v向右做匀速运动，运动过程中导体棒始终与导轨垂直且接触良好。
设金属导轨足够长，不计导轨的电阻和空
气阻力。
（1）求导体棒中感应电流I的大小；
（2）求导体棒所受拉力F的大小；
（3）通过公式推导验证：
在∆t时间内，拉力对导体棒所做的功W等于回路中产生的热量Q。
18．（9分）如图所示，粗糙的水平面AB与光滑的竖直圆轨道BCD在B点相切，圆轨道BCD的半径R=0.40m，D是轨道的最高点，一质量m=1.0kg可以看成质点的物体静止于水平面上的A点。
现用F=7.0N的水平恒力作用在物体上，使它在水平面上做匀加速直线运动，当物体到达B点时撤去力F，之后物体沿圆轨道BCD运动，物体恰好能通过D点。
已知物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.20，取重力加
速度g=10m/s2。
求：
（1）物体通过D点时速度vD的大小；
（2）物体刚进入圆轨道B点时所受支持力FN的大小；
（3）A与B之间的距离x。
19．（10分）
电荷的定向移动形成电流。
已知电子质量为m，元电荷为e。
（1）如图1所示，两个截面不同的均匀铜棒接在电路中通以稳恒电流，已知电子定向移动通过导体横截面A形成的电流为I1。
求∆t时间内通过导体横截面B的电子数N。
（2）真空中一对半径均为R1的圆形金属板P、Q圆心正对平行放置，两板距离为d，Q板中心镀有一层半径为R2
（R2<
R1）的圆形锌金属薄膜。
Q板受到紫外线持续照射后，锌薄膜中的电子可吸收光的能量而逸出。
现将两金属板P、Q与两端电压UPQ可调的电源、灵敏电流计G连接成如图2所示的电路。
已知单位时间内从锌薄膜中逸出的光电子数为n、逸出时的最大动能为Ekm，且光电子逸出的方向各不相同。
忽略光电了的重力以及光电子之间的相互作用，不考虑平行板的边缘效应，光照条件保持不变，只有锌金属薄膜发生光电效应。
a．调整电源两端电压，使灵敏电流计示数恰好为零，求此时电压Uc。
b．实验发现，当UPQ大于或等于某一电压值Um时灵敏电流计示数始终为最大值Im，求Im和Um。
c．保持R2不变，仅改变R1的大小，结合
（2）a和
（2）b的结论，在图3中分别定性画出当R1=2R2时I随UPQ变化的图线①和当R1=4R2时I随UPQ变化的图线②。
20．（12分）2021年5月，“天问一号”探测器成功在火星软着陆，我国成为世界上第一个首次探测火星就实现“绕、落、巡”三项任务的国家。
（1）为了简化问题，可以认为地球和火星在同一平面上绕太阳做匀速圆周运动，如图1所示。
已知地球的公转周期为T1，火星的公转周期为T2。
a．已知地球公转轨道半径为r1，求火星公转轨道半径r2。
b．考虑到飞行时间和节省燃料，地球和火星处于图1中相．对．位．置．时是在地球上
发射火星探测器的最佳时机，推导在地球上相邻两次发射火星探测器最佳时机
的时间间隔∆t。
（2）火星探测器在火星附近的A点减速后，被火星捕获进入了1号椭圆轨道，紧接着在B点进行了一次“远火点平面机动”，俗称“侧手翻”，即从与火星赤道平行的1号轨道，调整为经过火星两极的2号轨道，将探测器绕火星飞行的路线从“横着绕”变成“竖着绕”，从而实现对火星表面的全面扫描，如图2所示。
以火星为参考系，质量为M1的探测器沿1号轨道到达B点时速度为v1，为了实现“侧手翻”，此时启动发动机，在极短的时间内喷出部分气体，假设气体为一次性喷出，喷气后探测器质量变为M2、速度变为v1与垂直的v2。
a．求喷出气体速度u的大小。
b．假设实现“侧手翻”的能量全部来源于化学能，化学能向动能转化比例为k（k<
1），求此次“侧手翻”消耗的化学能∆E。
参考答案
在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。
1．B2．D3．B4．D5．D6．A7．D8．C9．C
10．B11．C12．D13．D14．B
15．（8分）
（1）⨯100；
1.1×
103
（2）C、D、B
（3）6.3×
10-7；
通过测多个亮条纹间距求平均值可减少误差
16．（10分）
（1）①BC；
②B
（2）mA·
OE=mA·
OD+mB·
OF；
mA·
OE2=mA·
OD2+mB·
OF2
（3）A
（1）由法拉第电磁感应定律可得，感应电动势
导体棒ab中电流为
得
（2）拉力大小等于安培力大小
可得
（3）拉力对导体棒ab所做的功
回路中产生的热量
可见，F对导体棒ab所做的功W等于回路中产生的热量Q
18．（9分）
（1）物体恰好能通过D点，根据牛顿第二定律可得
FN
mg
答图1
（2）物体经B点时的受力分析如答图1
根据动能定理，物体由B点运动到D点的过程中，有
根据牛顿第二定律有
得
（3）物体在水平面上做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律
根据匀变速直线运动公式，有
（1）根据I=∆Q，得单位时间通过导体横截面A的电子数
∆t
n=I1
1e
因为单位时间通过导体横截面A的电子数与通过导体横截面B的电子数相等所以时间Δt内通过导体横截面B的电子数
（2）a．以具有最大动能且沿垂直金属板运动的电子为研究对象，若其刚到达P板时速度刚好减小到0，则不会有
电子经过灵敏电流计G，此为I为零的临界情况，意味着UPQ<
0。
根据动能定理，光电子由Q板到P板的过程中，有
b．当UPQ＞0时，若从锌膜边缘平行Q板射出的动能最大的光电子做匀变速曲线（类平抛）运动，刚好能到达P板
边缘时，则所有电子均能到达P板，此时电源两端电压为Um。
设电子的初速度为v、运动时间为t。
电流的最大值Im=ne
根据牛顿第二定律，光电子运动的加速度
平行于金属板方向的运动有
垂直于金属板方向的运动有
光电子最大动能与初速度关系
联立可得
c．结合上述结论，可定性画出I随UPQ变化的图线如答图2。
I
②①
OUPQ
答图2
20．（12分）
（1）a．设太阳质量为M，地球质量为m1，火星质量为m2
根据万有引力定律结合圆周运动规律，有
联立可得r
2
r
=⎛T2⎫3
2ç
⎪1
⎝T1⎭
b．设地球、火星绕日公转的角速度分别为ω1、ω2
有，
根据运动关系
解得
（2）a．喷出气体的质量y
喷出气体前探测器与所喷出气体组成的系统初动量p2
p1
喷出气体后探测器末动量
Ox
答图3
喷出气体前后p1、p2方向垂直，建立图答图3所示Oxy直角坐标系。
喷出气体速度u在x、y方向上的分量分别为ux、uy，根据动量守恒定律有
x方向
y方向
喷出气体速度满足
联立可得
b．探测器与所喷出气体组成的系统
喷气前总动能
喷气后总动能
消耗的化学能联立可
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