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北京市丰台区2021-2022学年度第二学期综合练习（一）
物理
满分：100分
考生须知
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一、选择题
本部分共14题。
1．下列关于物理学史的叙述不正确的是
【答案】A
【详解】待补
2．有关红、绿、紫三束单色光，下述说法正确的是
【答案】D
【详解】待补
3．纳米微吸材料是一种新型材料。如图所示，一手机被吸附在由纳米微吸材料制成的手机支架上，此时手机处于静止状态。若手机质量为m，手机和水平面的夹角为，重力加速度为g，手机支架对手机的作用力大小为
【答案】A
【详解】待补
4．如图所示，长为l的细绳下方悬挂一小球a，绳的另一端固定在天花板上O点处。将小球向右拉开，使细绳与竖直方向成一小角度（小于）后由静止释放，并从释放时开始计时。小球相对于平衡位置O的水平位移为x，向右为正，则小球在一个周期内的振动图像为
【答案】A
【详解】待补
5．一定质量的理想气体从状态a开始，经历ab、bc、ca三个过程回到原状态．其V-T图像如图所示，下列说法正确的是
【答案】C
【详解】待补
6．如图所示，a为在地球赤道表面随地球一起自转的物体，b为绕地球做匀速圆周运动的近地卫星，轨道半径可近似为地球半径。假设a与b质量相同，地球可看作质量分布均匀的球体，比较物体a和卫星b
【答案】D
【详解】待补
7．如图所示，物块放在与水平面夹角为的传送带上，且始终与传送带相对静止。关于物块受到的摩擦力f，下列说法正确的是
【答案】C
【详解】待补
8．交流发电机的示意图如图所示，当线圈绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动时，电路中产生的最大电流为Im，已知线圈转动的周期为T，下列说法正确的是
【答案】D
【详解】待补
9．如图所示的电路中，恒流源可为电路提供恒定电流，R为定值电阻，RL为滑动变阻器，电流表、电压表均可视为理想电表，不考虑导线电阻对电路的影响。将滑动变阻器RL的滑片P向上移动过程中，下列说法正确的是
【答案】B
【详解】待补
10．如图所示，以点电荷-Q为球心画出两个球面1和2，半径分别为R₁和R₂，a点位于球面1上，b点位于球面2上。下列说法正确的是
【答案】B
【详解】待补
11．如图所示，某带电粒子（重力不计）由M点以垂直于磁场边界的速度v射入宽度为d的匀强磁场中，穿出磁场时速度方向与原来射入方向的夹角为θ=30°，磁场的磁感应强度大小为B。由此推断该带电粒子
【答案】D
【详解】待补
12．将质量为m的物体从地面竖直向上抛出，一段时间后物体又落回抛出点。在此过程中物体所受空气阻力大小不变，下列说法正确的是
【答案】C
【详解】待补
13．某同学通过实验测定阻值约为5 Ω的电阻Rx，用内阻约为3kΩ的电压表，内阻约为0.125 Ω的电流表进行测量。他设计了图甲和图乙两种电路，下列说法正确的是
【答案】C
【详解】待补
14．“血沉”是指红细胞在一定条件下沉降的速度，在医学中具有重要意义。测量“血沉”可将经过处理后的血液放进血沉管内，由于重力作用，血液中的红细胞将会下沉。设血沉管竖直放置且足够深，红细胞的形状为球体。已知红细胞下落受到血液的粘滞阻力表达式为，其中为血液的粘滞系数，r为红细胞半径，v为红细胞运动的速率。若某血样中半径为r的红细胞，由静止下沉直到匀速运动的速度为，红细胞密度为，血液的密度为。以下说法正确的是
【答案】B
【详解】待补
二、非选择题
本部分共6题。
15．物理实验一般涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。例如：
【答案】（1）180 （2分）
（2）（2分） 乙同学；由甲、乙两幅力的图示可知，是实验中用一个力单独拉橡皮筋到达O点的实际作用力，此力应与橡皮筋伸长的方向一致，图乙中方向不在一条直线上，因此乙同学做的实验过程有问题。（4分）
（2）（2分） 乙同学；由甲、乙两幅力的图示可知，是实验中用一个力单独拉橡皮筋到达O点的实际作用力，此力应与橡皮筋伸长的方向一致，图乙中方向不在一条直线上，因此乙同学做的实验过程有问题。（4分）
【详解】待补
16．探究向心力大小F与物体的质量m、角速度和轨道半径r的关系实验。
【答案】（1）BD（2分）
（2）a.丙 （2分） ； b.2:1（2分）
（3）a.ω²（或mω²等带ω²即可）（2分） b.探究F与r的关系时，要先控制m和ω不变，因此可在F-ω图像中找到同一个ω对应的向心力，根据5组向心力F和半径r的数据，在F-r坐标系中描点做图，若得到一条过原点的直线，则说明F与r成正比。（2分）
（2）a.丙 （2分） ； b.2:1（2分）
（3）a.ω²（或mω²等带ω²即可）（2分） b.探究F与r的关系时，要先控制m和ω不变，因此可在F-ω图像中找到同一个ω对应的向心力，根据5组向心力F和半径r的数据，在F-r坐标系中描点做图，若得到一条过原点的直线，则说明F与r成正比。（2分）
【详解】待补
17．如图所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度L=0.4m，一端连接R=1Ω的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B=1T。导体棒MN放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好。导轨和导体棒的电阻忽略不计。在平行于导轨的拉力F作用下，导体棒由静止开始沿导轨向右以的加速度匀加速运动，已知导体棒的质量。求：
【详解】（1）MN割磁感线产生电动势 （1分）
根据闭合电路欧姆定律
解得 I =2A （1分）
根据右手定则判断，电流方向为N→M （1分）
（2）根据牛顿第二定律 （1分）
其中 ，，， （2分）
代入牛顿第二定律解得 （1分）
（3）由动能定理 （1分）
解得 （1分）
根据闭合电路欧姆定律
解得 I =2A （1分）
根据右手定则判断，电流方向为N→M （1分）
（2）根据牛顿第二定律 （1分）
其中 ，，， （2分）
代入牛顿第二定律解得 （1分）
（3）由动能定理 （1分）
解得 （1分）
18．如图所示，半径为R的光滑半圆轨道固定在竖直平面内，半圆与光滑水平地面相切于最低点A。质量为m的小球以初速度从A点冲上竖直圆环，沿轨道运动到B点飞出，最后落在水平地面上的C点，重力加速度为g，不计空气阻力。
【答案】（1）小球从A点运动到B点的过程中，根据动能定理
（2分）
解得 （1分）
（2）根据平抛运动规律 （1分） （1分） 解得 （1分） 根据小球恰好能沿轨道运动到B点飞出，可知： 解得 由于vB小于v，下落时间相同，所以D点位于AC之间 如图所示： （1分） 以水平地面为零势能面，半圆轨道光滑时，根据机械能守恒 小球落在C点时的动能和在A点时机械能相等， 半圆轨道粗糙时，小球落在D点时的动能和在B点时机械能相等， （1分） 所以 （1分）
（2）根据平抛运动规律 （1分） （1分） 解得 （1分） 根据小球恰好能沿轨道运动到B点飞出，可知： 解得 由于vB小于v，下落时间相同，所以D点位于AC之间 如图所示： （1分） 以水平地面为零势能面，半圆轨道光滑时，根据机械能守恒 小球落在C点时的动能和在A点时机械能相等， 半圆轨道粗糙时，小球落在D点时的动能和在B点时机械能相等， （1分） 所以 （1分）
【详解】待补
19．类比是研究问题的常用方法。
【答案】（1）质量为m₁的小球和质量为m₂的小球在对心碰撞的过程中满足动量守恒：
(1分)
可得两小球碰撞后的共同速度为：
(1分)
（2）a. 通过类比可得到的关系式为： (1分) b. 根据图像可知，电容器C₁充电电压达到U₀时储存的电场能E为： (2分) 根据能量守恒定律可知，C₁放电过程中损失的电能为： (1分) 将带入 可证明 （1分）
（3）（3分）
（2）a. 通过类比可得到的关系式为： (1分) b. 根据图像可知，电容器C₁充电电压达到U₀时储存的电场能E为： (2分) 根据能量守恒定律可知，C₁放电过程中损失的电能为： (1分) 将带入 可证明 （1分）
（3）（3分）
【详解】待补
20．2021年4月我国空间站天和核心舱成功发射，核心舱首次使用了一种全新的推进装置——霍尔推力器。其工作原理简化如下：如图甲所示，推力器右侧阴极逸出（初速度极小）的一部分电子进入放电室中，放电室内由沿圆柱体轴向的电场和环形径向磁场组成，电子在洛伦兹力和电场力的共同作用下运动，最终大多数电子被束缚在一定的区域内，与进入放电室的中性推进剂工质（氙原子）发生碰撞使其电离；电离后的氙离子在磁场中的偏转角度很小，其运动可视为在轴向电场力作用下的直线运动，飞出放电室后与阴极导出的另一部分电子中和并被高速喷出，霍尔推力器由于反冲获得推进动力。 设某次核心舱进行姿态调整，开启霍尔推力器，电离后的氙离子初速度为0，经电压为U的电场加速后高速喷出，氙离子所形成的等效电流为I。已知一个氙离子质量为m，电荷量为q，忽略离子间的相互作用力和电子能量的影响，求：
【详解】（1）由电流定义，等效电流
解得：（2分）
（2）以Δt内喷出的n个氙离子为研究对象，设氙离子喷出速度为v
由动能定理：
(1)
由动量定理：
(2)
联立（1）（2）得： （4分）
由牛顿第三定律得：推力器获得推力 （1分）
(3)设电子运动到轴向最大距离H时的速度为vm，方向垂直于
解得：（2分）
（2）以Δt内喷出的n个氙离子为研究对象，设氙离子喷出速度为v
由动能定理：
(1)
由动量定理：
(2)
联立（1）（2）得： （4分）
由牛顿第三定律得：推力器获得推力 （1分）
(3)设电子运动到轴向最大距离H时的速度为vm，方向垂直于