北京市西城區(qū)2021屆上學(xué)期高三年級期末考試物理試卷本試卷共100分?？荚嚂r(shí)長90分鐘。第一部分（選擇題共48分）一、單項(xiàng)選擇題（本題共12小題，每小題3分，共36分。）1有關(guān)運(yùn)動(dòng)與相互作用的關(guān)系，下列說法正確的是A一個(gè)物體速度向東，則其受合力一定向東B一個(gè)物體速度越大，則其受合力一定越大C一個(gè)物體受合力為0，則其速度一定為0D一個(gè)物體受合力越大，則其速度變化一定越快2如圖1所示，用手握住長繩的一端，t＝0時(shí)刻在手的帶動(dòng)下A點(diǎn)開始上下振動(dòng)，其振動(dòng)圖像如圖2所示，則以下四幅圖中能正確反映t1時(shí)刻繩上形成的波形的是圖1圖23如圖所示，用理想變壓器為一個(gè)“6V、12W”的小燈泡L供電，變壓器原副線圈的匝數(shù)之比為2：1。閉合開關(guān)S，小燈泡恰好正常發(fā)光。則下列說法中正確的是A變壓器原線圈中的輸入電壓為3VB變壓器原線圈中的輸入電流為2AC變壓器原線圈中的輸入功率為24WD變壓器副線圈中的輸出功率為12W4若已知地球質(zhì)量為M，萬有引力常量為G，將地球視為半徑為R、質(zhì)量均勻分布的球體，忽略地球自轉(zhuǎn)影響，僅由這些信息不能計(jì)算出A地面附近的重力加速度B地球的第一宇宙速度C同步衛(wèi)星距地面的高度D近地衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的周期5伽利略曾設(shè)計(jì)過一個(gè)斜面實(shí)驗(yàn)：讓小球沿一個(gè)斜面從靜止開始向下運(yùn)動(dòng)，小球?qū)ⅰ皼_”上另一個(gè)斜面：減小第二個(gè)斜面的傾角，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，直至斜面最終變?yōu)樗?。下圖是現(xiàn)代所做的伽利略斜面實(shí)驗(yàn)的頻閃照片（組合圖）。幾次實(shí)驗(yàn)中小球都從同一位置釋放，且頻閃照相的頻閃頻率相同，有關(guān)小球在斜面a、b上的運(yùn)動(dòng)說法正確的是A小球在斜面a、b上運(yùn)動(dòng)越來越慢，主要是摩擦作用的影響B(tài)小球在斜面a上運(yùn)動(dòng)的距離較短，因此小球在斜面a上運(yùn)動(dòng)的平均速度較小C小球在斜面b上的影像個(gè)數(shù)較多，表示小球在斜面b上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間較長D頻閃照片中相鄰的兩個(gè)影像間的距離越大，表示這兩個(gè)影像間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長6水上滑翔傘是一項(xiàng)很受青年人喜愛的水上活動(dòng)。如圖1所示，滑翔傘由專門的游艇牽引，游客可以在空中體驗(yàn)迎風(fēng)飛翔的感覺。為了研究這一情境中的受力問題，可以將懸掛座椅的結(jié)點(diǎn)作為研究對象，簡化為如圖2所示的模型，結(jié)點(diǎn)受到牽引繩、滑翔傘和座椅施加的三個(gè)作用力F1、F2和F3，其中F1斜向左下方，F(xiàn)2斜向右上方。若在游艇牽引下游客做勻速運(yùn)動(dòng)，則圖1圖2AF1可能大于F2BF2一定大于F3CF1和F2的合力可能大于F3DF2和F3的合力方向可能沿水平向右7如圖所示，一輛裝滿石塊的貨車在平直道路上行駛。貨箱中石塊B的質(zhì)量為m，重力加速度為g，在貨車以加速度a加速運(yùn)動(dòng)位移的過程中，下列說法正確的是A周圍與石塊B接觸的物體對它的作用力的合力大小為mgB周圍與石塊B接觸的物體對它的作用力的合力大小為maC周圍與石塊B接觸的物體對它的作用力的合力做功為maD周圍與石塊B接觸的物體對它的作用力的合力做功為m·8下圖表示某電場等勢面的分布情況。將某一試探電荷先后放置在電場中的A點(diǎn)和B點(diǎn)，它所受電場力的大小分別為FA、FB，電勢能分別為EA?hD若該鋰電池的容量為1400mA·h，則整個(gè)充電過程中，鋰電池增加的電能不超過·h162020年7月23日，我國首次火星探測任務(wù)“天問一號(hào)”探測器，在中國文昌航天發(fā)射場，應(yīng)用長征五號(hào)運(yùn)載火箭送入地火轉(zhuǎn)移軌道。火星距離地球最遠(yuǎn)時(shí)有4億公里，最近時(shí)大約億公里。由于距離遙遠(yuǎn)，地球與火星之間的信號(hào)傳輸會(huì)有長時(shí)間的時(shí)延。當(dāng)火星離我們最遠(yuǎn)時(shí)，從地球發(fā)出一個(gè)指令，約22分鐘才能到達(dá)火星。為了節(jié)省燃料，我們要等火星與地球之間相對位置合適的時(shí)候發(fā)射探測器。受天體運(yùn)行規(guī)律的影響，這樣的發(fā)射機(jī)會(huì)很少。為簡化計(jì)算，已知火星的公轉(zhuǎn)周期約是地球公轉(zhuǎn)周期的倍，認(rèn)為地球和火星在同一平面上、沿同一方向繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示。根據(jù)上述材料，結(jié)合所學(xué)知識(shí)，判斷下列說法正確的是A地球的公轉(zhuǎn)向心加速度小于火星的公轉(zhuǎn)向心加速度B當(dāng)火星離地球最近時(shí)，地球上發(fā)出的指令需要約3分鐘到達(dá)火星C如果火星運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，地球恰好在A點(diǎn)時(shí)發(fā)射探測器，那么探測器將沿軌跡AC運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)，恰好與火星相遇D下一個(gè)發(fā)射時(shí)機(jī)需要再等約年第二部分（非選擇題共52分）三、計(jì)算論述題（本題共5小題。解答應(yīng)有必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟。解題過程中需要用到，但題目中沒有給出的物理量，要在解題時(shí)做必要的說明。只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計(jì)算的，答案中必須寫出數(shù)值和單位。）17（9分）滑板是年輕人喜歡的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目?；鍚酆谜呒盎蹇傎|(zhì)量m＝60g，以v0=s的初速度沿斜坡勻加速滑下，斜坡的傾角＝30°，經(jīng)t＝的時(shí)間下滑位移＝40m到達(dá)坡底。將人和滑板整體看作質(zhì)點(diǎn)，設(shè)其在下滑過程中所受阻力的大小不變，重力加速度g取10m/s2，求下滑過程中（1）滑板及人的加速度的大小a；（2）滑板及人受到的阻力的大小f；（3）滑板及人受到的重力的沖量大小I。18（9分）某一質(zhì)譜儀原理如圖所示，區(qū)域I為粒子加速器，加速電壓為U1；區(qū)域Ⅱ?yàn)樗俣冗x擇器，磁場與電場正交，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1，板間距離為d；區(qū)域Ⅲ為偏轉(zhuǎn)分離器，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2。一質(zhì)量為m，電荷量為q的粒子，初速度為0，經(jīng)粒子加速器加速后，該粒子恰能沿直線通過速度選擇器，由O點(diǎn)沿垂直于邊界MN的方向進(jìn)入分離器后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，打在，太陽光傳播到達(dá)地面的過程中大約有34％的能量損失。目前，制作太陽能電池的最好的材料為砷化鎵，其將光能轉(zhuǎn)化為電能的效率可達(dá)到％。試通過計(jì)算分析，這種汽車只采用純太陽能驅(qū)動(dòng)，且能保持最大輸出功率30W不變的可行性。21（12分）碰撞是生活中常見的現(xiàn)象，某同學(xué)想對碰撞問題進(jìn)行研究。（1）該同學(xué)在調(diào)平的氣墊導(dǎo)軌上研究兩個(gè)滑塊的碰撞。讓滑塊A以某一速度與原來靜止的滑塊B發(fā)生正碰，已知A的質(zhì)量為2m，B的質(zhì)量為m。a若如圖1所示，滑塊A的右端、滑塊B的左端均裝有粘扣，碰后A、B將粘在一起運(yùn)動(dòng)。圖1已知滑塊A的初速度為v0，求此過程中A、B組成的系統(tǒng)損失的機(jī)械能是多少b若如圖2所示，滑塊A的右端、滑塊B的左端均裝有彈簧圈，碰后A、B將分開且沿著相同方向運(yùn)動(dòng)。通過傳感器分別測得兩個(gè)滑塊碰撞前后的速度如下：圖2碰撞前碰撞后實(shí)驗(yàn)序號(hào)v10（m/s）v20（m/s）v1（m/s）v2（m/s）102030該同學(xué)通過處理數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)碰撞前后有mAv10＝mAv1＋mBv2，說明滑塊的碰撞過程滿足動(dòng)量守恒定律；同時(shí)他還發(fā)現(xiàn)v2-v1＝v10也成立，他認(rèn)為這是一個(gè)運(yùn)動(dòng)的滑塊與一個(gè)靜止的滑塊發(fā)生彈性碰撞的必然結(jié)果。請你分析說明該同學(xué)的觀點(diǎn)是否正確。（2）為了對碰撞進(jìn)行深入研究，該同學(xué)查閱資料了解到以下信息：不同材料制成的兩個(gè)小球甲、乙，若碰撞前的速度分別為v10和v20，碰撞后的速度分別為v1和v2，把v10-v20稱為接近速度，把v2-v1稱為分離速度。研究發(fā)現(xiàn)碰撞后的分離速度與碰撞前的接近速度成正比，這個(gè)比值稱為恢復(fù)系數(shù)，用e表示，即：e＝。請你根據(jù)以上信息結(jié)合碰撞的規(guī)律完成以下問題：小球甲在光滑水平面上以一定的速度與原來靜止的小球乙發(fā)生正碰，恢復(fù)系數(shù)為。若碰后甲、乙兩球速度的大小之比始終為2：1，則甲、乙兩球的質(zhì)量應(yīng)該滿足什么關(guān)系

參考答案第一部分（選擇題共48分）一、單項(xiàng)選擇題（每小題3分）1D2B3D4C5C6B7C8A9D10D11D12A二、多項(xiàng)選擇題（每小題全部選對的得3分，選對但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分）13BC14AC15AD16BD第二部分（非選擇題共52分）三、計(jì)算論述題17（9分）（1）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律＝v0tat2（2分）解得a＝4m/s2（1分）（2）根據(jù)牛頓第二定律，有mgsin-f＝ma（2分）解得f＝60N（1分）（3）重力的沖量大小I＝mgt＝2400N·s（3分）18（9分）（1）粒子加速過程根據(jù)動(dòng)能定理，有U1q＝mv2（2分）解得v＝（1分）（2）粒子經(jīng)過速度選擇器過程受力平衡，有q＝qvB1（2分）解得U2＝B1d（1分）（3）粒子在分離器中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律，有qvB2＝m（2分）O＋m'）g＝750N（1分）vm＝=40m/s（2分）（2）圖中AB段F不變，可知汽車受合力不變，汽車做勻加速運(yùn)動(dòng)：（1分）圖中BC段F與v-1成正比例關(guān)系，即Fv為定值，根據(jù)2（1分）S的值遠(yuǎn)大于車頂太陽能芯片的面積，不符合實(shí)際情況，可見這種汽車采用純太陽能驅(qū)動(dòng)保持輸出功率30W是不可行的。（1分）（說明：從其他角度進(jìn)行計(jì)算分析，只要合理均可得分）21（12分）（1）a根據(jù)動(dòng)量守恒定律，有2mv0＝（2m＋m）v（1分）A、B組成的系統(tǒng)損失的機(jī)械能△E損＝·2mv-（2m＋m）v2（1分）解得△E損＝mv（1分）b若A、B發(fā)生彈性碰撞，則碰撞過程滿足動(dòng)量守恒定律和機(jī)械能守恒定律，有mAv1