北京市丰台区2023届高三物理二模试题（Word版附解析）

北京市丰台区2022~2023学年度第二学期综合练习（二）

高三物理

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，将本试卷和答题卡一并交回。

第一部分

本分共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. 卢瑟福通过对粒子散射实验的结果分析，提出的理论是（　　）

A. 原子的核式结构模型

B. 电子是原子的组成部分

C. 原子核由质子和中子组成

D. 电子在不同的轨道运动时，原子具有不同的能量

【答案】A

【解析】

【详解】粒子散射实验中，少数粒子发生了大角度的偏转，这种现象枣糕模型不能够解释，卢瑟福通过对粒子散射实验的结果分析，提出了原子的核式结构模型。

故选A。

2. 如图，固定在铁架台上的烧瓶，通过橡胶塞连接一根水平玻璃管，向玻璃管中注入一段水柱。用手捂住烧瓶，会观察到水柱缓慢向外移动，关于烧瓶内的气体，下列说法正确的是（　　）

A. 气体的压强变小 B. 气体的体积变小

C. 气体对外界做功 D. 气体的内能减小

【答案】C

【解析】

【详解】A．由于水柱处于水平玻璃管中，对水柱分析可知，烧瓶内气体的压强始终等于大气压强，即气体的压强不变，A错误；

B．根据上述可知，该过程是等压变化，手捂住烧瓶，温度升高，则气体体积增大，B错误；

C．气体体积增大，气体对外界做功，C正确；

D．气体温度升高，气体内能增大，D错误。

故选C。

3. 如图所示，一束光沿AO方向从玻璃射向空气，折射光线沿OB方向。下列说法正确的是（　　）

A. 这束光从玻璃进入空气后波长会增大

B. 这束光从玻璃进入空气后频率会减小

C. 这束光在玻璃中的传播速度大于在空气中的传播速度

D. 若这束光沿BO方向从空气射向玻璃，可能会发生全反射现象

【答案】A

【解析】

【详解】ABC．根据

可知这束光在玻璃中的传播速度小于在空气中的传播速度；由于这束光从玻璃进入空气后频率不变，根据

，

可知这束光从玻璃进入空气后波长会增大，故A正确，BC错误；

D．光在界面发生全反射必须从光密介质射向光疏介质，这束光沿BO方向从空气射向玻璃，不可能会发生全反射现象，故D错误。

故选A。

4. 如图所示，甲、乙两位同学用同样大小的力提着一个水桶，水桶在空中处于静止状态。下列说法正确的是（　　）

A. 大小都等于水桶重力的一半

B. 与竖直方向的夹角相等

C. 减小与的夹角，大小不变

D. 减小与的夹角，的合力变大

【答案】B

【解析】

【详解】A．根据平衡条件可知，只有当都是沿竖直向上的方向时，两力大小才等于水桶重力的一半，故A错误；

B．由平衡条件可知，与竖直方向的夹角相等，故B正确；

CD．两人的合力确定，大小等于桶和水的重力，根据力的合成结论可知，两分力夹角越小，分力越小，故CD错误。

故选B。

5. 一列简谐横波沿x轴正方向传播，在时的波形如图甲所示，L、M、N是波上的三个质点，图乙是其中一个质点在此后一段时间内的振动图像。下列说法正确的是（　　）

A. 时，质点M沿y轴正方向运动

B. 时，质点M的加速度比质点N的小

C. 图乙是质点N的振动图像

D. 质点L和质点N的相位总是相同

【答案】A

【解析】

【详解】A．根据同侧法可知，时，质点M沿y轴正方向运动，A正确；

B．质点振动的加速度大小与质点相对平衡位置的位移大小成正比，时，质点M的位移比质点N的大，则时，质点M的加速度比质点N的大，B错误；

C．根据图乙可知，该质点在时处于平衡位置，且沿y轴正方向运动，在图甲中根据同侧法，时，质点N处于平衡位置沿y轴负方向运动，质点L处于平衡位置沿y轴正方向运动，则图乙是质点L的振动图像，C错误；

D．质点L和质点N的平衡位置相距半个波长，可知质点L和质点N的相位总是相反，D错误。

故选A。

6. 某正弦式交变电流随时间变化的图像如图所示。下列说法正确的是（　　）

A. 此交变电流的有效值为

B. 时，线圈位于中性面

C. 时，穿过线圈的磁通量最大

D. 时，穿过线圈的磁通量变化率最大

【答案】B

【解析】

【详解】A．由图可知电流最大值为，则此交变电流的有效值为

故A错误；

B．时，电流为零，此时线圈位于中性面，故B正确；

C．时，电流最大，此时感应电动势最大，穿过线圈的磁通量变化率最大，穿过线圈的磁通量为零，故C错误；

D．时，电流为零， 此时感应电动势为零，穿过线圈的磁通量变化率为零，故D错误。

故选B。

7. 如图所示，地球绕太阳的运动可看作匀速圆周运动。已知地球质量为m，地球的轨道半径为r，公转周期为T，太阳质量为M，引力常量为G。下列说法正确的是（　　）

A. 根据以上信息，可以计算出地球表面的重力加速度

B. 根据以上信息，可以计算出地球的第一宇宙速度

C. 与M无关

D. 对应物理量的单位与动能的单位相同

【答案】D

【解析】

【详解】A．在地球表面有

解得

由于地球半径不确定，则不能计算出地球表面的重力加速度，A错误；

B．地球的第一宇宙速度等于近地卫星的环绕速度，则有

解得

由于地球半径不确定，则不能计算出地球的第一宇宙速度，B错误；

C．根据

解得

，

可知，与M有关，C错误；

D．根据

可知对应物理量的单位与动能的单位相同，均为J，D正确。

故选D。

8. 某实验小组的同学用如图所示装置研究电磁感应现象，软铁环上绕有M、N两个线圈，M线圈与电源和滑动变阻器相连，N线圈与电流表相连，闭合开关S的瞬间，观察到电流表指针向右偏转。下列说法正确的是（　　）

A. 闭合S后，滑片P匀速向上滑动的过程中，电流表指针不偏转

B. 闭合S后，滑片P加速向上滑动的过程中，电流表指针向左偏转

C. 断开S的瞬间，电流表指针不发生偏转

D. 断开S的瞬间，电流表指针向右偏转

【答案】B

【解析】

【详解】A．闭合S后，滑片P匀速向上滑动的过程中，线圈M中电流逐渐减小，线圈N中磁通量逐渐减小，电流表指针向左偏转，故A错误；

B．闭合S后，滑片P加速向上滑动的过程中，线圈M中电流逐渐减小，线圈N中磁通量逐渐减小，电流表指针向左偏转，故B正确；

CD．断开S的瞬间，线圈M中电流变为零，线圈N中磁通量减小，电流表指针向左偏转，故CD错误。

故选B。

9. 质谱仪是分析同位素的重要工具，其原理如图所示。氖元素的两种同位素粒子a、b质量不同、电荷量相同。a、b两种粒子从容器A下方的小孔，飘入电势差为U的加速电场，其初速度可视为0，然后经过沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场。a、b两种粒子分别打到照相底片D上的M和N处，关于a、b两种粒子在磁场中的运动，下列说法正确的是（　　）

A. 两种粒子的动能不相同

B. a粒子的速度大于b粒子的速度

C. a粒子受到的洛伦兹力大于b粒子受到的洛伦兹力

D. a粒子的运动时间大于b粒子的运动时间

【答案】D

【解析】

【详解】A．设两粒子的电荷量为，粒子在电场中加速有

两粒子电荷量相同，动能相同。A错误；

B．离子在电场中加速有

解得

在磁场中偏转有

解得

a、b两种粒子分别打到照相底片D上做圆周运动的M和N处，a做圆周运动的半径大于b做圆周运动的半径。两粒子质量关系

由

可知

B错误；

C．a粒子的速度小于b粒子的速度，两粒子电荷量相同，a粒子受到的洛伦兹力小于b粒子受到的洛伦兹力。C错误；

D．a粒子的运动时间

b粒子的运动时间

又

D正确。

故选D。

10. 如图所示，地面附近空间有水平向右的匀强电场，一带电微粒以初速度v0从M点进入电场，沿直线运动到N点，不考虑地磁场的影响。下列说法正确的是（　　）

A. 该微粒带正电

B. 该微粒做匀速直线运动

C. 只增大初速度，微粒仍沿直线MN运动

D. 从M至N过程中，该微粒电势能减小，动能增加

【答案】C

【解析】

【详解】ABD．由于带电微粒从M到N做直线运动，根据受力分析可知，带电微粒受到的电场力水平向左，与电场方向相反，该微粒带负电；带电微粒受到的合力方向与初速度方向相反，可知合力对微粒做负功，微粒动能减小，电场力对微粒做负功，微粒电势能增加，故ABD错误；

C．只增大初速度，带电微粒受力不变，则带电微粒受到的合力方向仍与初速度方向相反，微粒仍沿直线MN运动，故C正确。

故选C。

11. 如图所示，甲、乙两人静止在水平冰面上，甲推乙后，两人向相反方向沿直线做减速运动。已知甲的质量小于乙的质量，两人与冰面间的动摩擦因数相同，两人之间的相互作用力远大于地面的摩擦力。下列说法正确的是（　　）

A. 甲推乙的过程中，甲和乙的机械能守恒

B. 乙停止运动前任意时刻，甲的速度总是大于乙的速度

C. 减速过程中，地面摩擦力对甲做的功等于对乙做的功

D. 减速过程中，地面摩擦力对甲的冲量大于对乙的冲量

【答案】B

【解析】

【详解】A．甲、乙两人静止在水平冰面上，重力势能一定，开始动能为0，甲推乙后，两者动能增大，即甲推乙的过程中，甲和乙的机械能增大，A错误；

B．甲推乙过程，由于两人之间的相互作用力远大于地面的摩擦力，则有

由于甲的质量小于乙的质量，则有

两人与冰面间的动摩擦因数相同，即减速过程的加速度大小相等，可知乙停止运动前任意时刻，甲的速度总是大于乙的速度，B正确；

C．减速过程中，根据

根据上述，两人互推过程，动量大小相等，甲的速度大于乙的速度，则地面摩擦力对甲做的功大于对乙做的功，C错误；

D．根据

根据上述，两人互推过程，动量大小相等，则减速过程中，地面摩擦力对甲的冲量大小等于对乙的冲量，D错误。

故选B

12. 如图是研究光电效应的实验装置，开始时滑列变阻器的滑片P与固定点O正对。用频率为ν的光照射光电管的阴极K，观察到微安表指针偏转，不计光电子间的相互作用。下列说法正确的是（　　）

A. 仅减小照射光频率，微安表指针一定不偏转

B. 仅减小照射光强度，微安表指针一定不偏转

C 仅将滑片P向a端移动，微安表示数变大

D. 仅将滑片P向b端移动，光电子向A板运动的过程中动能变大

【答案】D

【解析】

【详解】A．仅减小照射光频率，仍可能发生光电效应，微安表指针可能偏转，故A错误；

B．能否发生光电效应是由入射光的频率决定，与入射光的强度无关，故B错误；

C．将滑片P向a端移动，光电管所加的电压为反向电压，所以光电流会一直减小，故C错误；

D．仅将滑片P向b端移动，光电管所加的电压为正向电压，管中电场向左，电子从K向右逸出所受电场力向右，光电子向A板运动的过程中动能变大，故D正确。

故选D。

13. 如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平面上，质量为m的小球从A点自由下落，至B点时开始压缩弹簧，小球下落的最低位置为C点。以B点为坐标原点O，沿竖直向下建立x轴，小球从B到C过程中的加速度一位移图像如图乙所示，重力加速度为g。在小球从B运动到C的过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 小球在B点时的速度最大

B. 小球在C点时所受的弹力大于

C. 图像与x轴所包围的两部分面积大小相等

D. 小球的动能与弹簧的弹性势能之和先减小后增大

【答案】B

【解析】

【详解】A．小球在B点时，合力为重力，合力和速度同向，会继续加速，B点时的速度不是最大。A错误；

B．小球若从B点由静止释放，到达最低点时，由对称性，最低点加速度向上，大小为

小球从A点自由下落，小球在C点时，弹力比上述情况要大，加速度向上，大于。由牛顿第二定律

则

B正确；

C．设在D点，弹力和小球重力平衡，D点速度为，由微元法可知图像与x轴所包围的上部分面积

图像与x轴所包围的下部分面积

因为

得

C错误；

D．小球和弹簧、地球组成的系统机械能守恒，小球从B运动到C的过程中，小球的重力势能一直在减小，小球的动能与弹簧的弹性势能之和一直在增大。D错误。

故选B。

14. 两个天体组成双星系统，它们在相互之间的万有引力作用下，绕连线上某点做周期相同的匀速圆周运动。科学家在地球上用望远镜观测由两个小行星构成的双星系统，看到一个亮度周期性变化的光点，这是因为当其中一个天体挡住另一个天体时，光点亮度会减弱。科学家用航天器以某速度撞击该双星系统中较小的小行星，撞击后，科学家观测到光点明暗变化的时间间隔变短。不考虑撞击后双星系统的质量变化。根据上述材料，下列说法正确的是（　　）

A. 被航天器撞击后，双星系统的运动周期变大

B. 被航天器撞击后，两个小行星中心连线的距离增大

C. 被航天器撞击后，双星系统的引力势能减小

D. 小行星质量越大，其运动的轨道越容易被改变

【答案】C

【解析】

【详解】A．被航天器撞击后，科学家观测到光点明暗变化的时间间隔变短，说明双星系统的运动周期变小，故A错误；

B．设两个小行星的质量分别为m1,m2,它们做圆周运动半径分别为r1，r2，设两个小行星中心连线的距离为r,则

两小行星绕连线上某点做周期相同的匀速圆周运动，由万有引力提供向心力得

联立以上各式得

因为周期T变小，说明两个小行星中心连线的距离r变小，故B错误；

C．两个小行星中心连线的距离r变小，引力做正功，引力势能减小，故C正确；

D．小行星质量越大，惯性越大，其运动的速度不容易被改变，那其运动的轨道越不容易被改变，故D错误。

故选C。

本部分共6题，共58分。

15. 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：用游标卡尺测金属小球的直径，示数如图所示，该小球的直径为______mm。

【答案】13.7

【解析】

【详解】根据游标卡尺的读数规律，该读数为

13mm+0.1×7mm=13.7mm

16. 某同学用插针法测定玻璃砖的折射率，做出光路图如图所示。光线与玻璃砖表面和分别交于O点和P点，他以O点为圆心、线段OP长度为半径做圆，该圆与入射光线交于A点。过A点和P点做法线的垂线，垂足分别为B点和Q点。则该玻璃砖的折射率为（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】根据折射率表达式有

故选A。

17. 某同学利用如图甲所示装置测量物块与木板之间的动摩擦因数。实验台上固定一个力传感器，传感器用细线拉住物块，物块放置在水平的长木板上。水平向左拉动木板，物块相对实验台静止，记录下传感器的示数F。在物块上放置数量不同的砝码，改变物块和砝码的总质量m，得到多组数据，做出图像如图乙所示。已知直线的斜率为k，重力加速度为g。

（1）水平向左拉动木板，在物块相对实验台静止的过程中，下列说法正确的是___________。

A．物块受到的是静摩擦力

B．物块受到的是滑动摩擦力

C．实验时可以加速拉动木板

D．传感器测量的就是物块所受的摩擦力

（2）物块和长木板之间的动摩擦因数___________（用k和g表示）。

【答案】    ①. BC## CB    ②.

【解析】

【详解】（1）[1] A B．水平向左拉动木板，物块与木板发生相对滑动，物块受到的是滑动摩擦力。A错误，B正确；

C．实验时可以加速拉动木板，物块相对地面静止，物块受到滑动摩擦力和绳子的拉力平衡；C正确；

D．传感器测量的绳子的拉力，拉力大小与物块所受的摩擦力大小相等。D错误。

故选BC。

（2）[2]由平衡条件得

因此图像的斜率

得

18. 某物理兴趣小组的同学在实验室测量不同电源的电动势和内阻。

（1）甲同学所测电源的电动势约为，内阻约为。

①甲同学在实验过程中，可选择的器材有：

A．电流表（量程为，内阻约为）；

B．电压表（量程为，内组为为）；

C．滑动变阻器（最大阻值为）；

D．滑动变阻器（最大阻值为）。

本实验中，滑动变阻器应先用___________（选填“C”或“D”）。

②甲同学用图1所示的电路进行测量，请将图2中的实物电路补充完整_________。

（2）乙同学用电阻箱和电压表测量水果电池的电动势和内阻，电路如图3所示。闭合开关S后，调节电阻箱得到多组实验数据，由电阻箱的电阻和电阻箱两端的电压，计算得到通过电阻箱的电流，如下表所示。坐标纸上已经描好了5组数据点，请将第4组数据描在坐标纸上，并在图4中作出图像___________。根据图像得出该水果电池的内阻___________。

（3）实验小组的同学在分析实验误差时，认为由于电表内阻的影响，导致电压表和电流表的测量值可能与“路端电压”和“流过电源的电流”存在偏差。下列分析正确的是______

A．图1中电压表的测量值偏大

B．图1中电流表的测量值偏小

C．图3中电压表的测量值偏大

D．图3中计算出的电流值比“流过电源的电流”小

【答案】    ①. C    ②.     ③.     ④.     ⑤. BD##DB

【解析】

【详解】（1）①[1]由于甲同学所测电源的电动势约为，内阻约为，实验时，为了调节方便，使电表示数变化明显，滑动变阻器应选择阻值较小的，即选择C。

②[2]根据电路图，实物连接如图所示

（2）[3]根据表格第4组数据描点，作出图像如图所示

[4]根据闭合电路欧姆定律可得

可知图像的斜率绝对值等于水果电池的内阻，则有

（3）[5]由实验电路图1可知，误差来源于电压表的分流，使得图1中电流表的测量值偏小；由实验电路图3可知，电路电流计算值为

由于电压表的分流，使得图3中计算出的电流值比“流过电源的电流”小。

故选BD。

19. 如图所示，质量为m的物体在水平恒力F的作用下，沿水平面从A点加速运动至B点，A、B两点间的距离为l。物体与水平面间的动摩擦因数为，重力加速度为g。在物体从A点运动到B点的过程中，求：

（1）物体的加速度大小a；

（2）恒力F对物体做的功W；

（3）此过程中物体速度由变化到，请根据牛顿第二定律和运动学公式，推导合力对物体做的功与物体动能变化的关系。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）由牛顿第二定律

联立解得

（2）从A到B的过程中，F为恒力，根据功的公式得

（3）在A到B过程中，由牛顿第二定律和运动学公式得

联立解得

即合力对物体做的功等于物体动能的变化量。

20. 如图所示，两根间距为的平行金属导轨在同一水平面内，质量为的金属杆b垂直放在导轨上。整个装置处于磁感应强度为的匀强磁场中，磁场方向与金属杆垂直且与导轨平面成角斜向上。闭合开关S，当电路电流为时，金属杆ab处于静止状态，重力加速度为。求：

（1）金属杆ab受到的安培力大小；

（2）导轨对金属杆ab的支持力大小；

（3）滑动变阻器的滑片P向右移动，金属杆ab受到的支持力减小，金属杆ab仍保持静止。某同学认为：由于金属杆ab受到的支持力减小，所以它受到的摩擦力减小。你是否同意该同学的说法，请分析说明。

【答案】（1）；（2）；（3）不同意，分析见解析

【解析】

【详解】（1）金属杆ab受力示意图如图所示

磁场对金属杆ab的安培力大小为

（2）竖直方向根据受力平衡可得

解得

（3）不同意该同学的说法。

金属杆ab所受摩擦力f为静摩擦力，其大小与支持力无关；由于金属杆ab处于静止状态，其所受静摩擦力大小等于安培力在水平方向的分力大小，即

因此金属杆ab中电流增大时，金属杆ab所受静摩擦力变大。

21. 如图所示，真空中A、B两点分别固定电荷量均为的两个点电荷，O为A、B连线的中点，C为A、B连线中垂线上的一点，C点与A点的距离为，AC与AB的夹角为，中垂线上距离A点为的点的电势为（以无穷远处为零电势点）。一个质量为的点电荷（其电荷量远小于Q），以某一速度经过C点，不计点电荷的重力，静电力常量为。

（1）画出C点的电场强度方向；

（2）若经过C点的点电荷的电荷量为，速度方向由C指向O，要让此点电荷能够到达O点，求其在C点的速度最小值；

（3）若经过C点的点电荷的电荷量为，要让此点电荷能够做过C点的匀速圆周运动，求其在C点的速度的大小和方向。

【答案】（1）；（2）；（3），方向垂直于纸面向里或者向外

【解析】

【详解】（1）根据对称性可知，C点电场场强方向沿着AB连线的中垂线向上，如图所示

（2）C点电势为

O点电势为

设此点电荷刚好能够到达O点，由能量守恒定律可得

解得

（3）设圆周运动的半径为，C点电场场强大小为，则有

联立解得

方向垂直于纸面向里或者向外。

22. 物理源自生活，生活中处处有物理。

清洗玻璃杯外表面时，水流与玻璃杯表面的粘滞力会影响水流下落的速度，并使水流沿着玻璃杯的外表面流动，如图所示。已知该水龙头水流的流量为Q（单位时间内流出水的体积），水龙头内径为D。

（1）求水流出水龙头的速度；

（2）现用该水龙头清洗水平放置的圆柱形玻璃杯，柱状水流离开水龙头，下落高度为h，与玻璃杯横截面圆心O处于同一水平面时，开始贴着玻璃杯外表面流动，经过一段时间后达到如图所示的稳定状态。水流经过玻璃杯的最低点A时，垂直于速度方向的横截面可认为是宽度为d的矩形。水流在A点沿水平方向离开玻璃杯，落至水池底部B点，落点B到A点正下方C点的距离为x，AC竖直高度为H（H远大于玻璃杯表面水流厚度）。已知水池底面为水平面，不考虑空气阻力的影响，且认为下落过程水不散开，水的密度为，玻璃杯的外半径为R，重力加速度为g，求：

a.水流在A点还未离开玻璃杯时，竖直方向上单位面积受到的合力大小F；

b.达到稳定状态后，t时间内玻璃杯对水流的作用力所做的功W。

【答案】（1）；（2）a.，b.

【解析】

【详解】（1）极短的时间内水龙头流出水的体积

解得

（2）a.以极短的时间内水龙头流出水为研究对象，水的质量为，该部分水在A点与玻璃杯底部接触面积为，水流在A点速度大小为v，则有

，

水流离开玻璃杯后在空中运动的时间为，则有

，

该部分水在A点，在竖直方向受到的合力提供向心力，则有

解得

b.设t时间内从水龙头流出的水质量为m，则有

在水从水龙头出水口运动至玻璃杯最低点A的过程中，由动能定理得

解得