2017届北京市西城区高三上学期期末考试物理试卷（解析版）

一、选择题

1. 难度：中等

功的单位是焦耳（J），焦耳与基本单位米（m）、千克（kg）、秒（s）之间的关系正确的是

A．1J=1kg•m/s      B．1J=1kg•m/s²

C．1J=1kg•m²/s       D．1J=1kg•m²/s²

2. 难度：中等

下列情景中，物体M所受摩擦力f的示意图正确的是（    ）

3. 难度：中等

用一个水平拉力F拉着一物体在水平面上绕着O点做匀速圆周运动。关于物体受到的拉力F和摩擦力f的受力示意图，下列四个图中可能正确的是

4. 难度：中等

一个带电导体周围的电场线和等势面的分布情况如图所示，关于图中各点的场强和电势的关系，下列描述正确的是

A. 1、2两点的场强相等

B. 2、3两点的场强相等

C. 1、2两点的电势相等

D. 2、3两点的电势相等

5. 难度：中等

一列横波某时刻的波形图如图甲所示，图乙表示介质中某质点此后一段时间内的振动图象。下列说法正确的是

A．若波沿x轴正方向传播，则图乙表示的是质点N的振动图象

B．若波沿x轴负方向传播，则图乙表示的是质点K的振动图象

C．若图乙表示的是质点L的振动图象，则波沿x轴正方向传播

D．若图乙表示的是质点M的振动图象，则波沿x轴负方向传播

6. 难度：中等

如图所示，地球绕着太阳公转，而月球又绕着地球转动，他们的运动均可近似看成匀速圆周运动。如果要通过观测求得地球的质量，需要测量下列哪些量

A. 地球绕太阳公转的半径和周期

B. 月球绕地球转动的半径和周期

C. 地球的半径和地球绕太阳公转的周期

D. 地球的半径和月球绕地球转动的周期

7. 难度：中等

有质量相同的三个小物体a、b、c。现将小物体a从高为h的光滑斜面的顶端由静止释放，同时小物体b、c分别从与a等高的位置开始做自由落体运动和平抛运动，如图所示。有关三个物体的运动情况，下列判断正确的是

A．三个物体同时落地

B．三个物体落地前瞬间的动能相同

C．重力对三个物体做功相同

D．重力对三个物体的冲量相同

8. 难度：中等

如图所示，用绝缘柱支持的导体A和B彼此接触，起初它们不带电，贴在两端下部的金属箔是闭合的。把带正电的物体C移近A端，然后把A和B分开较远的距离，再移去C，则

A．C移近A端时，A端的金属箔张开，B端的金属箔闭合

B．C移近A端时，A端的金属箔闭合，B端的金属箔张开

C． A和B分开，移去C后，B端的金属箔会立即闭合

D．A和B分开，移去C后，A端的金属箔仍会张开

9. 难度：中等

如图甲所示，20匝的线圈两端M、N与一个电压表相连，线圈内有指向纸内方向的磁场，线圈中的磁通量在按图乙所示规律变化。下列说法正确的是

A．线圈中产生的感生电场沿顺时针方向

B．电压表的正接线柱接线圈的N端

C．线圈中磁通量的变化率为1．5Wb/s

D．电压表的读数为10V

10. 难度：中等

某同学把电流表、干电池和一个定值电阻串联后，两端连接两支测量表笔，做成了一个测量电阻的装置，如图所示。两支表笔直接接触时，电流表的读数为5．0mA；两支表笔与300的电阻相连时，电流表的读数为2．0mA。由此可知，这个测量电阻装置的内阻是

A．200         B．300            C．500        D．800

11. 难度：中等

在如图所示的电路中，L₁、L₂、L₃是三盏相同的灯泡。当a、b两端接交流6V时，三盏灯的发光情况相同。若将a、b两端接直流6V时，稳定后观察到的现象是

A．三盏灯的亮度相同

B．L₁不亮，L₂、L₃的亮度相同

C．L₁不亮，L₂比L₃亮

D．L₁不亮，L₃比L₂亮

12. 难度：中等

质谱仪是测量带电粒子的比荷和分析同位素的重要工具。如图所示，带电粒子从容器A下方的小孔S₁飘入电势差为U的加速电场，其初速度几乎为零，然后经过S₃沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打到照相底片D上。现有某种元素的三种同位素的原子核由容器A进入质谱仪，最后分别打在底片P₁、P₂、P₃三个位置。不计粒子重力。则打在P₁处的粒子

A．质量最小      B．比荷最小

C．动能最小      D．动量最小

13. 难度：中等

如图所示，甲、乙两人静止在光滑的冰面上，甲沿水平方向推了乙一下，结果两人向相反方向滑去。已知甲的质量为45kg，乙的质量为50kg。则下列判断正确的是

A．甲的速率与乙的速率之比为10:9

B．甲的加速度大小与乙的加速度大小之比为9:10

C．甲对乙的冲量大小与乙对甲的冲量大小之比为1:1

D．甲的动能与乙的动能之比为1: 1

14. 难度：中等

电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内的水烧干以前的加热状态，另一种是水烧干以后的保温状态。如图所示是电饭锅的电路图，R₁是电阻，R₂是加热用的电热丝，S是自动开关。下列说法正确的是

A．开关S接通时，电饭锅处于保温状态

B．开关S接通时，电饭锅处于加热状态

C．当R₁: R₂=1:1时，R₂在保温状态下的功率是加热状态下功率的一半

D．当R₁: R₂=1:1时，R₂在保温状态下的功率是加热状态下功率的四分之一

15. 难度：中等

如图所示为密立根油滴实验示意图。实验中要设法使带负电的油滴悬浮在电场之中。若在实验中观察到某一个带负电的油滴向下加速运动。在该油滴向下运动的过程中，下列说法正确的是

A．电场力做正功

B．重力和电场力的合力做正功

C．电势能逐渐增大

D．重力势能的减少量小于动能的增加量

16. 难度：中等

把a、b两个完全相同的导体小球分别用长为l的绝缘细线栓接，小球质量均为m。先让a球带上+q的电量并悬挂于O点，如图所示。现将不带电的小球b也悬挂于O点（图中未画出），两球接触后由于静电斥力分开，平衡时两球相距l。已知重力加速度为g，静电力常量为k，带电小球可视为点电荷。关于a球所受的静电力大小F及O点处的场强大小E，下列判断正确的是

A.     B.

C.     D.

二、简答题

17. 难度：中等

如图所示，冰车静止在冰面上，小孩与冰车的总质量m = 20kg。大人用F = 20N的恒定拉力，使冰车开始沿水平冰面移动，拉力方向与水平面的夹角为θ =37°。已知冰车与冰面间的动摩擦因数μ= 0．05，重力加速度g =10m/s²，sin37°= 0．6，cos37°= 0．8。求：

（1）小孩与冰车受到的支持力F_N的大小；

（2）小孩与冰车的加速度a的大小；

（3）拉力作用t =8s时间，冰车位移x的大小。

18. 难度：中等

天宫二号在距地面h高度处绕地球做匀速圆周运动。2016年10月19日，神舟十一号飞船发射成功，与天宫二号空间站圆满完成自动交会对接。已知地球质量为M，半径为R，引力常量为G。

（1）求天宫二号在轨运行线速度v的大小；

（2）求天宫二号在轨运行周期T；

（3）若天宫二号在轨运行周期T = 90分钟，在赤道上空由西向东运动。请结合计算，分析说明天宫二号中的航天员在24小时之内大约能看到几次日出。

三、计算题

19. 难度：困难

利用电场和磁场来控制带电粒子的运动，在现代科学实验和技术设备中有广泛的应用。如图1所示为电子枪的结构示意图，电子从炽热的金属丝发射出来，在金属丝和金属板之间加以电压U_0­，发射出的电子在真空中加速后，沿电场方向从金属板的小孔穿出做直线运动。已知电子的质量为m，电荷量为e，不计电子重力及电子间的相互作用力。设电子刚刚离开金属丝时的速度为零。

（1）求电子从金属板小孔穿出时的速度v₀的大小；

（2）示波器中的示波管是利用电场来控制带电粒子的运动。如图2所示，Y和Y′为间距为d的两个偏转电极，两板长度均为L，极板右侧边缘与屏相距x， O O′为两极板间的中线并与屏垂直，O点为电场区域的中心点。接（1），从金属板小孔穿出的电子束沿O O′射入电场中，若两板间不加电场，电子打在屏上的O′点。为了使电子打在屏上的P点， P与O′相距h，已知电子离开电场时速度方向的反向延长线过O点。则需要在两极板间加多大的电压U；

（3）电视机中显像管的电子束偏转是用磁场来控制的。如图3所示，有一半径为r的圆形区域，圆心a与屏相距l，b是屏上的一点，ab与屏垂直。接（1），从金属板小孔穿出的电子束沿ab方向进入圆形区域，若圆形区域内不加磁场时，电子打在屏上的b点。为了使电子打在屏上的c点，c与b相距l，则需要在圆形区域内加垂直于纸面的匀强磁场。求这个磁场的磁感应强度B的大小。

20. 难度：中等

如图1所示，水平面上有两根足够长的光滑平行金属导轨MN和PQ，两导轨间距为l，电阻均可忽略不计。在M和P之间接有阻值为R的定值电阻，导体杆ab质量为m、电阻为r，并与导轨接触良好。整个装置处于方向竖直向上磁感应强度为B的匀强磁场中。现给ab杆一个初速度v₀，使杆向右运动。

（1）当ab杆刚好具有初速度v₀时，求此时ab杆两端的电压U，a、b两端哪端电势高；

（2）请在图2中定性画出通过电阻R的电流i随时间变化规律的图象；

（3）若将M和P之间的电阻R改为接一电容为C的电容器，如图3所示。同样给ab杆一个初速度v₀，使杆向右运动。请分析说明ab杆的运动情况，并推导证明杆稳定后的速度为 。

21. 难度：困难

某同学设计了一个测量物体质量的电子装置，其结构如图甲、乙所示。E形磁铁的两侧为S极，中心为N极，可认为只有磁极间存在着磁感应强度大小均为B的匀强磁场。一边长为L横截面为正方形的线圈套于中心磁极，线圈、骨架与托盘连为一体，总质量为m₀，托盘下方连接一个轻弹簧，弹簧下端固定在磁极上，支撑起上面的整个装置，线圈、骨架与磁极不接触。线圈的两个头与外电路连接（图上未标出）。当被测量的重物放在托盘上时，弹簧继续被压缩，托盘和线圈一起向下运动，之后接通外电路对线圈供电，托盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止，此时由对应的供电电流可确定重物的质量。已知弹簧劲度系数为k，线圈匝数为n，重力加速度为g。

（1）当线圈与外电路断开时

a．以不放重物时托盘的位置为位移起点，竖直向下为位移的正方向。试在图丙中画出，托盘轻轻放上质量为m的重物后，托盘向下运动过程中弹簧弹力F的大小与托盘位移x的关系图象；

b．根据上面得到的F-x图象，求从托盘放上质量为m的重物开始到托盘达到最大速度的过程中，弹簧弹力所做的功W；

（2）当线圈与外电路接通时

a．通过外电路给线圈供电，托盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止。若线圈能够承受的最大电流为I，求该装置能够测量的最大质量M；

b．在线圈能承受的最大电流一定的情况下，要增大质量的测量范围，可以采取哪些措施？（至少答出2种）