2023-2024學(xué)年北京市清華附中高三下第一次測試物理試題含解析

2023-2024學(xué)年北京市清華附中高三下第一次測試物理試題考生須知：1．全卷分選擇題和非選擇題兩部分，全部在答題紙上作答。選擇題必須用2B鉛筆填涂；非選擇題的答案必須用黑色字跡的鋼筆或答字筆寫在“答題紙”相應(yīng)位置上。2．請用黑色字跡的鋼筆或答字筆在“答題紙”上先填寫姓名和準(zhǔn)考證號(hào)。3．保持卡面清潔，不要折疊，不要弄破、弄皺，在草稿紙、試題卷上答題無效。一、單項(xiàng)選擇題：本題共6小題，每小題4分，共24分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1、1916年愛因斯坦建立廣義相對論后預(yù)言了引力波的存在，2017年引力波的直接探測獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)．科學(xué)家們其實(shí)是通過觀測雙星軌道參數(shù)的變化來間接驗(yàn)證引力波的存在．如圖所示為某雙星系統(tǒng)A、B繞其連線上的O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的示意圖，若A星的軌道半徑大于B星的軌道半徑，雙星的總質(zhì)量M，雙星間的距離為L，其運(yùn)動(dòng)周期為T，則下列說法中正確的是A．A的質(zhì)量一定大于B的質(zhì)量B．A的線速度一定小于B的線速度C．L一定，M越小，T越小D．M一定，L越小，T越小2、圖為一定質(zhì)量理想氣體的壓強(qiáng)p與體積V的關(guān)系圖象，它由狀態(tài)A經(jīng)等容過程到狀態(tài)B，再經(jīng)等壓過程到狀態(tài)C.設(shè)A、B、C狀態(tài)對應(yīng)的溫度分別為TA、TB、TC，則下列關(guān)系式中正確的是()A．TA<TB，TB<TC B．TA>TB，TB＝TCC．TA>TB，TB<TC D．TA＝TB，TB>TC3、在空間中水平面MN的下方存在豎直向下的勻強(qiáng)電場，質(zhì)量為m的帶電小球由MN上方的A點(diǎn)以一定初速度水平拋出，從B點(diǎn)進(jìn)入電場，到達(dá)C點(diǎn)時(shí)速度方向恰好水平，A、B、C三點(diǎn)在同一直線上，且AB=2BC，如圖所示，由此可知（）A．小球帶正電B．電場力大小為3mgC．小球從A到B與從B到C的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等D．小球從A到B與從B到C的速度變化相等4、如圖所示，總阻值為R的正方形線框的左半側(cè)處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向與線框平面垂直，線框的對稱軸MN恰與磁場邊緣平齊。若第一次將線框從磁場中以恒定速度v1向右勻速拉出，第二次以線速度v2讓線框繞軸MN勻速轉(zhuǎn)過90°，下列說法正確的是（）A．第一次操作過程中線框產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向沿逆時(shí)針方向B．兩次操作過程中經(jīng)過線框橫截面的電量之比為2∶1C．若兩次操作過程中線框產(chǎn)生的焦耳熱相等，則v1：v2=π：2D．若兩次操作過程中線框產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢相等，則v1：v2=2：π5、高空拋物是一種不文明的行為，而且會(huì)帶來很大的社會(huì)危害2019年6月26日，廈門市某小區(qū)樓下一位年輕媽媽被從三樓陽臺(tái)丟下的一節(jié)5號(hào)干電池?fù)糁蓄^部，當(dāng)場鮮血直流，若一節(jié)質(zhì)量為0.1kg的干電池從1.25m高處自由下落到水平地面上后又反彈到0.2m高度，電池第一次接觸地面的吋間為0.01s，第一次落地對地面的沖擊力跟電池重量的比值為k，重力加速度大小g=10m/s2，則（）A．該電池的最大重力勢能為10JB．該電池的最大動(dòng)能為100JC．k=71D．電池在接觸地面過程中動(dòng)量的變化量大小為0.3kg?m/s6、“黑洞”是密度超大的星球，吸納一切，光也逃不了?？茖W(xué)界已經(jīng)證實(shí)了宇宙中“黑洞”的存在，某同學(xué)思考若把地球看作“黑洞”，那么月球的環(huán)繞周期最接近下列哪個(gè)數(shù)值（假設(shè)地球半徑和月、地間距離不變）（）A．10h B．10minC．10s D．1min二、多項(xiàng)選擇題：本題共4小題，每小題5分，共20分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多個(gè)選項(xiàng)是符合題目要求的。全部選對的得5分，選對但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分。7、如圖所示，光滑絕緣的水平面附近存在一個(gè)平行于水平面的電場，其中某一區(qū)域的電場線與x軸平行，現(xiàn)有一個(gè)質(zhì)量為0.1kg，電荷量為-2.0×10-8C的滑塊P（可看做質(zhì)點(diǎn)），僅在電場力作用下由靜止沿x軸向左運(yùn)動(dòng)．電場力做的功W與物塊坐標(biāo)x的關(guān)系用圖中曲線表示，圖中斜線為該曲線過點(diǎn)（0.3，3）的切線．則下列說法正確的是（）A．此電場一定是勻強(qiáng)電場B．電場方向沿x軸的正方向C．點(diǎn)處的場強(qiáng)大小為D．與間的電勢差是100V8、以下說法正確的是（）A．已知阿伏加德羅常數(shù)、氣體摩爾質(zhì)量和密度，可算出該氣體分子的直徑B．物質(zhì)是晶體還是非晶體，比較可靠的辦法是從各向異性或各向同性來判斷C．隨著分子間距離的增大，分子間的引力和斥力都減小，斥力減小得快，但合力表現(xiàn)仍可能為斥力D．能量耗散從能量角度反映出自然界的宏觀過程具有方向性9、長為l直導(dǎo)線中通有恒定電流I，靜置于絕緣水平桌面上，現(xiàn)在給導(dǎo)線所在空間加勻強(qiáng)磁場，調(diào)整磁場方向使得導(dǎo)線對桌面的壓力最小，并測得此壓力值為N1，保持其他條件不變，僅改變電流的方向，測得導(dǎo)線對桌面的壓力變?yōu)镹2。則通電導(dǎo)線的質(zhì)量和勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為（）A． B．C． D．10、如圖所示，CD、EF是兩條水平放置的、阻值可忽略的平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距為L，在水平導(dǎo)軌的左側(cè)存在方向垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，磁場區(qū)域的寬度為d，導(dǎo)軌的右端接有一阻值為R的電阻，左端與一彎曲的光滑軌道平滑連接．將一阻值也為R，質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒從彎曲軌道上h高處由靜止釋放，導(dǎo)體棒最終恰好停在磁場的右邊界處．已知導(dǎo)體棒與水平導(dǎo)軌接觸良好，且動(dòng)摩擦因數(shù)為μ．下列說法正確的是A．通過電阻R的最大電流為B．流過電阻R的電荷量為C．整個(gè)電路中產(chǎn)生的焦耳熱為mghD．電阻R中產(chǎn)生的焦耳熱為三、實(shí)驗(yàn)題：本題共2小題，共18分。把答案寫在答題卡中指定的答題處，不要求寫出演算過程。11．（6分）某學(xué)習(xí)小組用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置來探究“小車加速度與合外力的關(guān)系”，并用此裝置測量軌道與小車之間的動(dòng)摩擦因數(shù)。實(shí)驗(yàn)裝置中的微型力傳感器質(zhì)量不計(jì)，水平軌道表面粗糙程度處處相同，實(shí)驗(yàn)中選擇了不可伸長的輕質(zhì)細(xì)繩和輕定滑輪。實(shí)驗(yàn)中保持小車和位移傳感器（發(fā)射器）的總質(zhì)量不變，小車和位移傳感器（發(fā)射器）的加速度由位移傳感器（接收器）及與之相連的計(jì)算機(jī)得到。多次改變重物的質(zhì)量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得小車和位移傳感器（發(fā)射器）的加速度與力傳感器的示數(shù)的關(guān)系圖象如圖乙所示。重力加速度取。(1)用該實(shí)驗(yàn)裝置測量小車與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)時(shí)，下列選項(xiàng)中必須要做的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)要求是______（填寫選項(xiàng)對應(yīng)字母）A．要使重物的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車和位移傳感器（發(fā)射器）的總質(zhì)量B．要將軌道的一端適當(dāng)墊高來平衡摩擦力C．要使細(xì)線與水平軌道保持平行D．要將力傳感器的示數(shù)作為小車所受的合外力(2)根據(jù)圖象乙可知該水平軌道的摩擦因數(shù)______（用分?jǐn)?shù)表示）。(3)該學(xué)習(xí)小組用該裝置來驗(yàn)證“小車和位移傳感器（發(fā)射器）質(zhì)量不變情況下，小車和位移傳感器（發(fā)射器）的加速度與作用在小車上的拉力成正比”，那么應(yīng)該將軌道斜面調(diào)整到_____（用角度表示）。12．（12分）某課外活動(dòng)小組使用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行《驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》的實(shí)驗(yàn)，主要步驟：A、用游標(biāo)卡尺測量并記錄小球直徑dB、將小球用細(xì)線懸于O點(diǎn)，用刻度尺測量并記錄懸點(diǎn)O到球心的距離lC、將小球拉離豎直位置由靜止釋放，同時(shí)測量并記錄細(xì)線與豎直方向的夾角θD、小球擺到最低點(diǎn)經(jīng)過光電門，光電計(jì)時(shí)器（圖中未畫出）自動(dòng)記錄小球通過光電門的時(shí)間ΔtE、改變小球釋放位置重復(fù)C、D多次F、分析數(shù)據(jù)，驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律請回答下列問題：(1)步驟A中游標(biāo)卡尺示數(shù)情況如下圖所示，小球直徑d=________mm(2)實(shí)驗(yàn)記錄如下表，請將表中數(shù)據(jù)補(bǔ)充完整（表中v是小球經(jīng)過光電門的速度θ10°20°30°40°50°60°cosθ0.980.940.870.770.640.50Δt/ms18.09.06.04.63.73.1v/ms-10.541.09①_____2.132.653.16v2/m2s-20.301.19②_______4.547.029.99(3)某同學(xué)為了作出v2-cosθ圖像，根據(jù)記錄表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行了部分描點(diǎn)，請補(bǔ)充完整并作出v2-cosθ圖像（______）(4)實(shí)驗(yàn)完成后，某同學(xué)找不到記錄的懸點(diǎn)O到球心的距離l了，請你幫助計(jì)算出這個(gè)數(shù)據(jù)l=____m（保留兩位有效數(shù)字），已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?.8m/s2。四、計(jì)算題：本題共2小題，共26分。把答案寫在答題卡中指定的答題處，要求寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟。13．（10分）如圖所示，由某種透明介質(zhì)構(gòu)成的棱鏡橫截面為一等腰梯形，其中，AB的邊長為，BC的邊長為，為長度的，一束光線剛好從E點(diǎn)沿與平行的方向射入棱鏡，該光線在棱鏡內(nèi)恰好通過的中點(diǎn)F。已知光在真空中的光速為c。求：(i)此種介質(zhì)的折射率；(ii)光線在介質(zhì)中的傳播時(shí)間。14．（16分）將輕質(zhì)彈簧豎立在水平地面上在其頂端將一質(zhì)量為3m的物體由靜止釋放當(dāng)彈簧被壓到最短時(shí)，彈簧壓縮量為l。QN是一水平光滑軌道，N端與半徑為l的光滑半圓管道相切，管道的直徑MN豎直，如圖所示。現(xiàn)將該彈簧水平放置，一端固定在Q點(diǎn)，另一端與質(zhì)量為m的小球P接觸但不連接。用外力緩緩?fù)苿?dòng)小球P，將彈簧壓縮后放開，P開始沿軌道運(yùn)動(dòng)。已知重力加速度為g，半圓管道的管口略大于小球直徑。求：（1）小球P到達(dá)M點(diǎn)時(shí)對管道的作用力；（2）小球P離開管道后落回到NQ上的位置與N點(diǎn)間的距離。15．（12分）如圖所示，內(nèi)壁光滑的氣缸水平放置，厚度不計(jì)的活塞與氣缸底部之間封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，氣體初始溫度為T1＝300K，此時(shí)活塞與氣缸底部之間的距離為d1＝24cm，在活塞的左側(cè)d2＝6cm處有固定的卡環(huán)，大氣壓強(qiáng)p0＝1.0×105Pa。求：(1)要使活塞能緩慢達(dá)到卡環(huán)位置，封閉氣體的溫度至少升高到多少？(2)當(dāng)封閉氣體的溫度緩慢升到T＝450K時(shí)，封閉氣體的壓強(qiáng)為多少？

參考答案一、單項(xiàng)選擇題：本題共6小題，每小題4分，共24分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1、D【解析】

A、根據(jù)萬有引力提供向心力，因?yàn)?，所以，即A的質(zhì)量一定小于B的質(zhì)量，故A錯(cuò)誤；B、雙星系統(tǒng)角速度相等，根據(jù)，且，可知A的線速度大于B的線速度，故B錯(cuò)誤；CD、根據(jù)萬有引力提供向心力公式得：，解得周期為，由此可知雙星的距離一定，質(zhì)量越小周期越大，故C錯(cuò)誤；總質(zhì)量一定，雙星之間的距離就越大，轉(zhuǎn)動(dòng)周期越大，故D正確；故選D．【點(diǎn)睛】解決本題的關(guān)鍵知道雙星靠相互間的萬有引力提供向心力，具有相同的角速度．以及會(huì)用萬有引力提供向心力進(jìn)行求解．2、C【解析】

根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可得：從A到B，因體積不變，壓強(qiáng)減小，所以溫度降低，即TA＞TB；從B到C，壓強(qiáng)不變，體積增大，故溫度升高，即TB＜TC，故ABD錯(cuò)誤，C正確。3、B【解析】

根據(jù)小球從B點(diǎn)進(jìn)入電場的軌跡可看出，小球帶負(fù)電，故A錯(cuò)誤；因?yàn)榈竭_(dá)C點(diǎn)時(shí)速度水平，所以C點(diǎn)速度等于A點(diǎn)速度，因?yàn)锳B=2BC，設(shè)BC的豎直高度為h，則AB的豎直高度為2h，由A到C根據(jù)動(dòng)能定理：mg×3h-Eqh=0，即Eq=3mg，故B正確；小球從A到B在豎直方向上的加速度為g，所用時(shí)間為：；在從B到C，的加速度為向上，故所用時(shí)間：，故t1=2t2，故C錯(cuò)誤；小球從A到B與從B到C的速度變化大小都等于，但方向相反，故D錯(cuò)誤。4、D【解析】

A．由右手定則可知，第一次操作過程中感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針方向，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．由公式可知兩次操作過程中經(jīng)過線框橫截面的電量相同，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．設(shè)線框的邊長為L，若兩次操作過程中線框產(chǎn)生的焦耳熱相等，第一次將線框從磁場中以恒定速度v1向右勻速拉出第二次以線速度v2讓線框轉(zhuǎn)過90°Q1=Q2所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．若兩次操作過程中線框產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢相等，第一次將線框從磁場中以恒定速度v1向右勻速拉出第二次以線速度v2讓線框轉(zhuǎn)過90°得D選項(xiàng)正確。故選D。5、C【解析】

A．電池的最大重力勢能為：EP=mgh=0.1×10×1.25J=1.25J故A錯(cuò)誤。B．最大動(dòng)能與最大重力勢能相等，為1.25J，故B錯(cuò)誤。CD．選向下為正，接觸地面過程中動(dòng)量的變化量為：△P=mv′-mv=-m-m=0.1×（）kgm/s=-7kgm/s由動(dòng)量定理：（mg-kmg）△t=△p代入數(shù)據(jù)得：K=71故C正確，D錯(cuò)誤。故選C。6、D【解析】

設(shè)地球的半徑為R，月、地間的距離為r，地球的第一宇宙速度為7.9km/s，可有7900=月球的周期約為30天，可有30×24×3600=2π若把地球看作“黑洞”，上面兩種關(guān)系變?yōu)?×108=T=2π聯(lián)立解得故選D。二、多項(xiàng)選擇題：本題共4小題，每小題5分，共20分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多個(gè)選項(xiàng)是符合題目要求的。全部選對的得5分，選對但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分。7、BD【解析】根據(jù)W=Eqx可知，滑塊B向左運(yùn)動(dòng)的過程中，隨x的增加圖線的斜率逐漸減小，則場強(qiáng)逐漸減小，此電場一不是勻強(qiáng)電場，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；滑塊B向左運(yùn)動(dòng)的過程中，電場力對帶負(fù)電的電荷做正功，則電場方向沿x軸的正方向，選項(xiàng)B正確；點(diǎn)x=0.3m處的場強(qiáng)大小為，則，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；x=0.3m與x=0.7m間，電場力做功為W=2×10-6J，可知電勢差是，選項(xiàng)D正確；故選BD.8、CD【解析】

A．摩爾體積，氣體分子所占空間，所以可以求得分子間的平均距離，故A錯(cuò)誤；B．因多晶體也具有各向同性，故晶體和非晶體一般從熔點(diǎn)來判斷，故B錯(cuò)誤；C．當(dāng)分子間距離小于r0時(shí)，隨著分子間距離的增大，分子間的引力和斥力都減小，斥力減小得快，合力表現(xiàn)為斥力，故C正確；D．根據(jù)熱力學(xué)定律可知，宏觀自然過程自發(fā)進(jìn)行是有其方向性，能量耗散就是從能量的角度反映了這種方向性，故D正確。故選CD。9、BC【解析】

對導(dǎo)線受力分析，可知導(dǎo)線受重力、支持力和安培力作用，當(dāng)安培力方向豎直向上時(shí)，支持力最小，則導(dǎo)線對桌面的壓力最小，根據(jù)平衡條件有當(dāng)僅改變電流方向時(shí)，安培力方向向下，根據(jù)平衡有聯(lián)立解得，故BC正確，AD錯(cuò)誤。故選BC。10、ABD【解析】

A．金屬棒下滑過程中，機(jī)械能守恒，由機(jī)械能守恒定律得：金屬棒到達(dá)水平面時(shí)的速度金屬棒到達(dá)水平面后進(jìn)入磁場受到向左的安培力做減速運(yùn)動(dòng)，則剛到達(dá)水平面時(shí)的速度最大，所以最大感應(yīng)電動(dòng)勢為E=BLv最大的感應(yīng)電流為故A正確；B．通過金屬棒的電荷量故B正確；C．金屬棒在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，由動(dòng)能定理得：mgh-WB-μmgd=0-0則克服安培力做功：WB=mgh-μmgd整個(gè)電路中產(chǎn)生的焦耳熱為Q=WB=mgh-μmgd故C錯(cuò)誤；D．克服安培力做功轉(zhuǎn)化為焦耳熱，電阻與導(dǎo)體棒電阻相等，通過它們的電流相等，則金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱：故D正確．三、實(shí)驗(yàn)題：本題共2小題，共18分。把答案寫在答題卡中指定的答題處，不要求寫出演算過程。11、C【解析】

（1）[1]小車所受到的水平拉力即為力傳感器的示數(shù)，由圖象可知當(dāng)，小車開始有加速度，即摩擦力為5N，由牛頓第二定律可知：，得：，所以既不需要使重物的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車和位移傳感器（發(fā)射器）的總質(zhì)量，也不需要將軌道的一端適當(dāng)墊高來平衡摩擦力，選項(xiàng)ABD錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)中保持細(xì)線與軌道平行時(shí)，小車和位移傳感器（發(fā)射器）所受的拉力為力傳感器的示數(shù)，選項(xiàng)C正確。故選：C。（2）[2]選小車和位移傳感器（發(fā)射器）為研究對象，由牛頓第二定律可得，即，由圖乙可知圖象的斜率，即，得：，由時(shí)可解得：；（3）[3]若要驗(yàn)證“小車和位移傳感器（發(fā)射器）質(zhì)量不變情況下，小車和位移傳感器（發(fā)射器）的加速度與作用在小車上的拉力成正比”要將軌道一端墊高來平衡摩擦力。對小車和位移傳感器（發(fā)射器）受力分析可得：，即，所以。12、9.801.632.661.0【解析】

(1)[1]游