2015届北京市西城区高三上学期期末考试物理卷（带解析）

1. 小明家住十层，他乘电梯从一层直达十层。则下列说法正确的是

A．他始终处于超重状态

B．他始终处于失重状态

C．他先后处于超重、平衡、失重状态

D．他先后处于失重、平衡、超重状态

2. 如图1所示，物体A以速度v₀做平抛运动，落地时水平方向的位移和竖直方向的位移均为L，图1中的虚线是A做平抛运动的轨迹。图2中的曲线是一光滑轨道，轨道的形状与图1中的虚线相同。让物体B从轨道顶端无初速下滑，B下滑过程中没有脱离轨道。物体A、B都可以看作质点。重力加速度为g。则下列说法正确的是

A．A、B两物体落地时的速度方向相同
B．A、B两物体落地时的速度大小相等
C．物体B落地时水平方向的速度大小为
D．物体B落地时重力的瞬时功率为

3. 空间有一磁感应强度为B的水平匀强磁场，质量为m、电荷量为q的质点以垂直于磁场方向的速度v₀水平进入该磁场，在飞出磁场时高度下降了h。重力加速度为g。则下列说法正确的是

A．带电质点进入磁场时所受洛伦兹力可能向上

B．带电质点进入磁场时所受洛伦兹力一定向下

C．带电质点飞出磁场时速度的大小为v0

D．带电质点飞出磁场时速度的大小为

4. 冰壶运动深受观众喜爱，图1为2014年2月第22届索契冬奥会上中国队员投掷冰壶的镜头。在某次投掷中，冰壶甲运动一段时间后与对方静止的冰壶乙发生碰撞，如图2。若两冰壶质量相等，则碰后两冰壶最终停止的位置，可能是图3中的哪几幅图？

5. 关于电磁波，下列说法正确的是

A．电磁波和机械波都可以在真空中传播

B．电磁波和机械波都能产生多普勒效应

C．电磁波中电场强度和磁感应强度随时间和空间做周期性的变化

D．以下三种电磁波按频率由高到低排序为：无线电波、紫外线、g射线

6. 从1822年至1831年的近十年时间里，英国科学家法拉第心系“磁生电”。在他的研究过程中有两个重要环节：（1）敏锐地觉察并提出“磁生电”的闪光思想；（2）通过大量实验，将“磁生电”（产生感应电流）的情况概括为五种：变化着的电流、变化着的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体。结合你学过的相关知识，试判断下列说法正确的是

A．环节（1）提出“磁生电”思想是受到了麦克斯韦电磁场理论的启发

B．环节（1）提出“磁生电”思想是为了对已经观察到的“磁生电”现象做出合理解释

C．环节（2）中五种“磁生电”的条件都可以概括为“穿过闭合导体回路的磁通量发生变化”

D．环节（2）中“在磁场中运动的导体”这种情况不符合“穿过闭合导体回路的磁通量发生变化”这一条件

7. 下图中有A、B两个线圈。线圈B连接一电阻R，要使流过电阻R的电流大小恒定，且方向由c点流经电阻R到d点。设线圈A中电流i从a点流入线圈的方向为正方向，则线圈A中的电流随时间变化的图象是

8. 一束带电粒子沿水平方向匀速飞过小磁针上方时，磁针的N极向西偏转，这一束带电粒子可能是

A．向南飞行的正离子束

B．向南飞行的负离子束

C．向西飞行的正离子束

D．向西飞行的负离子束

9. 如图，在M、N处固定两个等量同种点电荷，两电荷均带正电。O点是MN连线的中点，直线PQ是MN的中垂线。现有一带正电的试探电荷q自O点以大小是v₀的初速度沿直线向Q点运动。若试探电荷q只受M、N处两电荷的电场力作用，则下列说法正确的是

A．q将做匀速直线运动

B．q的加速度将逐渐减小

C．q的动能将逐渐减小

D．q的电势能将逐渐减小

10. 如图所示，物块M在静止的传送带上匀速下滑时，传送带突然顺时针（图中箭头所示）转动起来，则传送带转动后，下列说法正确的是

A．M受到的摩擦力不变

B．M受到的摩擦力变大

C．M可能减速下滑

D．M可能减速上滑

11. 如图所示，线圈L与小灯泡A并联后接到电源上。先闭合开关S，稳定后，通过线圈的电流为I₁，通过小灯泡的电流为I₂。断开开关S，发现小灯泡闪亮一下再熄灭。则下列说法正确的是

A．I1 < I2

B．I1 = I2

C．断开开关前后，通过小灯泡的电流方向不变

D．断开开关前后，通过线圈的电流方向不变

12. 把小球放在竖立的弹簧上，并把球往下按至A位置，如图甲所示。迅速松手后，球升高至最高位置C（图丙），途中经过位置B时弹簧正处于原长（图乙）。忽略弹簧的质量和空气阻力。则小球从A运动到C的过程中，下列说法正确的是

A．经过位置B时小球的加速度为0

B．经过位置B时小球的速度最大

C．小球、地球、弹簧所组成系统的机械能守恒

D．小球、地球、弹簧所组成系统的机械能先增大后减小

13. 如图所示，大小相同的力F作用在同一个物体上，物体分别沿光滑水平面、粗糙水平面、光滑斜面、竖直方向运动一段相等的距离s，已知力F与物体的运动方向均相同。

则上述四种情景中都相同的是

A．拉力F对物体做的功	B．物体的动能增量
C．物体加速度的大小	D．物体运动的时间

14. 一物体质量为m，在北京地区它所受的重力为mg。假设地球自转略加快，该物体在北京地区的重力为mg'。则下列说法正确的是

A．mg' > mg

B．mg' < mg

C．mg'和mg的方向都指向地心

D．mg'和mg的方向都指向北京所在纬线圈的圆心

15. 一列简谐横波沿x轴传播，某时刻的波形如图所示，质点a、b均处于平衡位置，质点a正向上运动。则下列说法正确的是

A．波沿x 轴负方向传播

B．该时刻质点b正向上运动

C．该时刻质点a、b的速度相同

D．质点a、b的振动周期相同

16. 关于加速度，下列说法正确的是

A．物体速度变化越大，加速度越大

B．物体速度变化越快，加速度越大

C．物体位置变化越大，加速度越大

D．物体位置变化越快，加速度越大

1. （9分）示波器是一种用来观察电信号的电子仪器，其核心部件是示波管，如图1所示是示波管的原理图。示波管由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空。电子从灯丝K发射出来（初速度可不计），经电压为U₀的加速电场加速后，以垂直于偏转电场的方向先后进入偏转电极YY'、XX'。当偏转电极XX´、YY´上都不加电压时，电子束从电子枪射出后，沿直线运动，打在荧光屏的中心O点，在那里产生一个亮斑。

（1）只在偏转电极YY'上加不变的电压U₁，电子束能打在荧光屏上产生一个亮斑。已知偏转电极YY'的极板长为L，板间的距离为d，YY'间的电场可看做匀强电场。电子的电荷量为e，质量为m，不计电子的重力以及电子间的相互作用力。求电子刚飞出YY'间电场时垂直于极板方向偏移的距离。
（2）只在偏转电极YY'上加u=U₁sint的交流电压，试在图2中画出荧光屏上的图形。
（3）在YY'上加如图3所示的正弦交流电压，同时在XX'上加如图4所示的周期性变化的电压，假设U_XX'=-U₂和U_XX'=U₂时，电子束分别打在荧光屏上的A、B两点，试在图5中画出荧光屏上的图形。

1. （9分）在如图所示的电路中，电源的电动势E=1.5V，内阻r=0.5Ω，电流表满偏电流I_g=10mA，电流表的电阻R_g=7.5Ω，A、B为接线柱。

（1）用一条导线把A、B直接连起来，此时，应把可变电阻R₁调节为多少才能使电流表恰好达到满偏电流？
（2）调至满偏后保持R₁的值不变， 在A、B间接入一个150Ω的定值电阻R₂，电流表的读数是多少？
（3）调至满偏后保持R₁的值不变，在A、B间接入一个未知的定值电阻R_x，电流表的读数为I_x，请写出I_x随R_x变化的数学表达式。

2. （9分）一小孩自己不会荡秋千。爸爸让他坐在秋千板上，将小孩和秋千板一起拉到某一高度，此时绳子与竖直方向的偏角为37°，然后由静止释放。已知小孩的质量为25kg，小孩在最低点时离系绳子的横梁2.5m。重力加速度g=10m/s²。，。忽略秋千的质量，可把小孩看做质点。
（1）假设小孩和秋千受到的阻力可以忽略，当摆到最低点时，求：
a.小孩的速度大小；
b.秋千对小孩作用力的大小。
（2）假设小孩和秋千受到的平均阻力是小孩重力的0.1倍，求从小孩被释放到停止经过的总路程。

3. （12分）如果质点所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比，并且总是指向平衡位置，即F=-kx，其中k是由系统本身特性决定的线性回复力常数，那么质点的运动就是简谐运动。

（1）图1所示为一理想单摆，摆球的质量为m，摆长为L。重力加速度为g。请通过计算说明该单摆做简谐运动的线性回复力常数k=?
（2）单摆做简谐运动的过程中，由于偏角很小，因此可以认为摆球沿水平直线运动。
如图2所示，质量为m的摆球在回复力F=-kx作用下沿水平的x轴做简谐运动，若振幅为A，在平衡位置O点的速度为v_m，试证明：。
（3）如图3所示，两个相同的理想单摆均悬挂在P点。将B球向左拉开很小的一段距离由静止释放，B球沿水平的x轴运动，在平衡位置O点与静止的C球发生对心碰撞，碰撞后B、C粘在一起向右运动。已知摆球的质量为m，摆长为L。释放B球时的位置到O点的距离为d。重力加速度为g。求B、C碰撞后它们沿x轴正方向运动的最大距离。

4. （13分）如图，在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，两根足够长的平行光滑金属轨道MN、PQ固定在水平面内，相距为L。一质量为m的导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上，与轨道接触良好。轨道和导体棒的电阻均不计。
（1）如图1，若轨道左端MP间接一阻值为R的电阻，导体棒在拉力F的作用下以速度v沿轨道做匀速运动。请通过公式推导证明：在任意一段时间Δt内，拉力F所做的功与电路获取的电能相等。

（2）如图2，若轨道左端接一电动势为E、内阻为r的电源和一阻值未知的电阻。闭合开关S，导体棒从静止开始运动，经过一段时间后，导体棒达到最大速度v_m，求此时电源的输出功率。

（3）如图3，若轨道左端接一电容器，电容器的电容为C，导体棒在水平拉力的作用下从静止开始向右运动。电容器两极板电势差随时间变化的图象如图4所示，已知t₁时刻电容器两极板间的电势差为U₁。求导体棒运动过程中受到的水平拉力大小。