2024年北京市第四中学物理高三上期末统考试题含解析

2024年北京市第四中学物理高三上期末统考试题注意事项：1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1、2013年12月2日，“嫦娥三号”成为了全人类第一个在月球背面成功实施软着陆的探测器。为了减小凹凸不平的月面可能造成的不利影响，“嫦娥三号”采取了近乎垂直的着陆方式。已知：月球半径为R，表面重力加速度大小为g，引力常量为G，下列说法正确的是（）A．“嫦娥三号”着陆前近月环绕月球做圆周运动的过程中处于超重状态B．为了减小与地面的撞击力，“嫦娥三号”着陆前的一小段时间内处于失重状态C．“嫦娥三号”着陆前近月环绕月球做圆周运动的周期约为T=D．月球的密度为ρ=2、物理学是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的学科，在物理学的探索和发现过程中，科学家们运用了许多研究方法如：理想实验法、控制变量法、极限思想法、类比法、科学假说法和建立物理模型法等。以下关于物理学研究方法的叙述中正确的是A．在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法是微元法B．在探究加速度、力和质量三者之间的关系时，先保持质量不变研究加速度与力的关系，再保持力不变研究加速度与质量的关系，这里运用了假设法C．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，再把各小段位移相加，这里运用了理想模型法D．根据速度定义式，当Δt→0时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义运用了极限思维法3、1897年英国物理学家约瑟夫·约翰·汤姆生在研究阴极射线时发现了电子，这是人类最早发现的基本粒子。下列有关电子说法正确的是（）A．电子的发现说明原子核是有内部结构的B．β射线也可能是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力C．光电效应实验中，逸出的光电子来源于金属中自由电子D．卢瑟福的原子核式结构模型认为核外电子的轨道半径是量子化的4、2016里约奥运会男子50米自由泳决赛美国埃尔文夺得金牌。经视频分析发现：他从起跳到入水后再经过加速到获得最大速度2.488m/s所用的时间总共为2.5秒，且这一过程通过的位移为x1=2.988m。若埃尔文以最大速度运动的时间为19s，若超过该时间后他将做1m/s2的匀减速直线运动。则这次比赛中埃尔文的成绩为（）A．19.94s B．21.94s C．20.94s D．21.40s5、如图所示，MN、PQ是倾角为的两平行光滑且足够长的金属导轨，其电阻忽略不计。空间存在着垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B。导体棒ab、cd垂直于导轨放置，且与导轨接触良好，每根导体棒的质量均为m，电阻均为r，导轨宽度为L，与导轨平行的绝缘细线一端固定，另一端与ab棒中点连接，细线承受的最大拉力。现将cd棒由静止释放，当细线被拉断时，则（）A．cd棒的速度大小为 B．cd棒的速度大小为C．cd棒的加速度大小为gsin D．cd棒所受的合外力为2mgsin6、一三棱镜截面如图所示，∠C=90°，∠B=60°，AC面涂有反光涂层。一细束光从O垂直AB边射入棱镜，经AC面反射到BC面，在BC面上恰好发生全反射。则该棱镜的折射率为（）A． B． C． D．2二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。7、如图所示，电源电动势为E、内阻为r，R1是滑动变阻器，R2=0.5r，当滑片P处于中点时，电源的效率是50%，当滑片由a端向b端移动的过程中（）A．电源效率增大 B．电源输出功率增大C．电压表V1和V的示数比值增大 D．电压表V1和V示数变化量、的比值始终等于8、如图所示，在真空中，某点电荷Q形成的电场中，a、b、c三个虚线圆分别表示电场中的三个等势面，它们的电势分别为45V、25V、15V。一粒子q带电荷量大小为0.1C，电性未知，在电场中的运动轨迹如图中实线KLMN所示。下列说法正确的是（）A．场源电荷Q带负电B．粒子q带正电C．粒子q从K到L的过程中，克服电场力做功3JD．粒子在距场源电荷最近的L处动能为零9、如图所示，两个质量分布均匀的球体P、Q静止在倾角为的固定斜面与固定挡板之间.挡板与斜面垂直。P、Q的质量分别为m、2m，半径分别为r、2r，重力加速度大小为g，不计一切摩擦。下列说法正确的是（）A．P受到四个力的作用 B．挡板对P的支持力为3mgC．P所受弹力的合力大于mg D．Q受到P的支持力大于mg10、关于一定量的气体，下列说法正确的是（）A．气体做等温膨胀变化，其压强一定减小B．气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积，而不是该气体所有分子体积之和C．气体分子热运动的剧烈程度减弱时，气体的压强一定减小D．若气体处于完全失重的状态，气体的压强一定为零E.气体从外界吸收热量，其内能可能减小三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。11．（6分）一同学用电子秤、水壶、细线、墙钉和贴在墙上的白纸等物品，在家中验证力的平行四边形定则，主要实验步骤如下：①如图甲，细线OC一端连接一装满水的水壶，另一端连接圆环O，用电子秤的下端挂钩钩住圆环O，记下水壶静上时电子秤的示数F；②如图乙，将细线AB一端拴在墙钉A处，另一端穿过圆环O拴在电子秤的挂钩B处。手握电子秤沿斜上方拉住细线的B端使水壶处于平衡状态，在墙面的白纸上记录圆环O的位置、三细线OA、OB、OC的方向和电子秤的示数F1；③如图丙，在白纸上以O为力的作用点，按定标度作出各力的图示，根据平行四边形定则作出两个F1的合力的图示。(1)步骤①中_______（填“必须”或“不必”）记录O点位置；(2)步骤②中用细线穿过圆环O，而不用细线直接拴接在细线AB上的原因是________；(3)通过比较F与______的大小和方向，即可得出实验结论。12．（12分）某同学测量一段粗细均匀电阻丝的电阻率，实验操作如下：（1）用螺旋测微器测量该电阻丝的直径，如图甲所示的示数为_________mm。（2）用多用电表“×1"倍率的欧姆挡测量该电阻丝的阻值，如图乙所示的示数为_________Ω。（3）用电流表（内阻约为5Ω）、电压表（内阻约为3kΩ）测量该电阻丝的阻值Rx，为了减小实验误差，并要求在实验中获得较大的电压调节范围，下列电路中符合要求的是_________。A．B．C．D．（4）用第（3）问中C选项的方法接入不同长度的电阻丝l，测得相应的阻值R，并作出了R-l图象，如图丙所示中符合实验结果的图线是_________（选填“a”“b”或“c”），该电阻丝电阻率的测量值_________（选填“大于”“小于”或“等于”）真实值。四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。13．（10分）如图所示，一轻质弹簧一端固定在倾角为37°的光滑固定斜面的底端，另一端连接质量为mA=2kg的小物块A，小物块A静止在斜面上的O点，距O点为x0=0.75m的P处有一质量为mB=1kg的小物块B，由静止开始下滑，与小物块A发生弹性正碰，碰撞时间极短，碰后当小物块B第一次上滑至最高点时，小物块A恰好回到O点。小物块A、B都可视为质点，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：（1）碰后小物块B的速度大小；（2）从碰后到小物块A第一次回到O点的过程中，弹簧对小物块A的冲量大小。14．（16分）如图所示，水平面内足够长的光滑平行金属导轨相距为L，左端连接阻值为R的电阻，导体棒MN垂直导轨放置，与导轨接触良好。整个装置处于方向竖直向下、范围足够大的非匀强磁场中，沿导轨建立x轴，磁场的磁感应强度满足关系B=B0+kx。t=0时刻，棒MN从x=0处，在沿+x轴水平拉力作用下以速度v做匀速运动，导轨和导体棒电阻不计，求：（1）t=0时刻，电阻R消耗的电功率P0；（2）运动过程中水平拉力F随时间t变化关系式；（3）0~t1时间内通过电阻R的电荷量q。15．（12分）如图所示，一水平放置的薄壁圆柱形容器内壁光滑，长为L，底面直径为D，其右端中心处开有一圆孔。质量一定的理想气体被活塞封闭在容器内，器壁导热良好，活塞可沿容器内壁自由滑动，其质量、厚度均不计开始时气体温度为300K，活塞与容器底部相距，现对气体缓慢加热，已知外界大气压强为，求温度为600K时气体的压强。

参考答案一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1、D【解题分析】

A．“嫦娥三号”着陆前近月环绕月球做圆周运动的过程中万有引力全部提供向心力，处于完全失重状态，故A错误；B．为了减小与地面的撞击力，在“嫦娥三号”着陆前的一小段时间内“嫦娥四号”需要做减速运动，处于超重状态。故B错误；C．“嫦娥三号”着陆前近月环绕月球做圆周运动的时万有引力提供向心力，即：解得：故C错误；D．月球表面的重力近似等于万有引力，则：，月球的密度：故D正确。故选：D。2、D【解题分析】

A中采用了理想模型法；B中采用控制变量法；C中采用了微元法；D中是极限思维法；故选D.3、C【解题分析】

A．电子的发现说明了原子是有内部结构的，无法说明原子核有内部结构。原子是由原子核和核外电子组成的。故A错误。B．β-射线是核内中子衰变为质子时放出的电子形成的，与核外电子无关。故B错误。C．根据光电效应现象的定义可知光电效应实验中，逸出的光电子来源于金属中的自由电子。故C正确。D．玻尔理论认为电子轨道半径是量子化的，卢瑟福的原子核式结构模型认为在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转，故D错误。故选C。4、D【解题分析】

埃尔文匀速运动能走过的最大位移为x2=vt2=2.488×19=47.272m因为x1+x2=2.988+47.272=50.26>50m则运动员没有匀减速运动的过程，所以他匀速运动的时间为则埃尔文夺金的成绩为：t=2.5+18.895=21.40sA．19.94s与分析不符，故A错误；B．21.94s与分析不符，故B错误；C．20.94s与分析不符，故C错误；D．21.40s与分析相符，故D正确。故选D。5、A【解题分析】

AB．据题知，细线被拉断时，拉力达到根据平衡条件得：对ab棒则得ab棒所受的安培力大小为由于两棒的电流相等，所受的安培力大小相等，由得联立解得，cd棒的速度为故A正确，B错误；CD．对cd棒：根据牛顿第二定律得代入得故CD错误。故选A。6、C【解题分析】

做出光路图，如图所示根据几何关系，光线到达AC面的入射角为α=30°，则反射角为，根据几何关系，光线在BC面的入射角为i=60°，因为光线在BC面上恰好发生全反射，则故C正确，ABD错误。故选C。二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。7、ACD【解题分析】

A.滑片由a端向b端移动的过程中，R1逐渐增大，总电阻增大，总电流减小，内阻所占电压减小，路端电压增大，电源的效率，电源的效率增大，故A正确；B.当外电路电阻等于内阻时，电源的输出功率最大，滑片处于a端时，外电路电阻为R2=0.5rr，当滑片P处于中点时，电源的效率是50%，此时路端电压等于内电压，即外电路电阻等于内阻，此时输出功率最大，所以当滑片由a端向b端移动的过程中，电源输出功率先增大后减小，故B错误；C.串联电路电流相等，则，当滑片由a端向b端移动的过程中，R1增大，增大，故C正确；D.根据闭合电路欧姆定律得：U1=E﹣I（R2+r）U=E﹣Ir则有：则故D正确。故选ACD。8、BC【解题分析】

A．因为a、b、c三个虚线圆电势分别为45V、25V、15V，说明场源电荷Q带正电，故A错误；B．由粒子运动轨迹可知，粒子与场源电荷之间是斥力作用，粒子q带正电，故B正确；C．粒子q从K到L的过程中，电势升高，电势差为30V，克服电场力做功为故C正确；D．由运动轨迹可以看出，粒子做曲线运动，在L处速度大小不可能为零，故D错误。故选BC。9、AD【解题分析】

A．P受到重力、斜面的支持力、挡板的支持力和Q的压力，故A正确；B．两球整体受力平衡，故挡板对P的支持力大小N1=3mgsin=mg故B错误；C．P所受三个弹力的合力与重力mg平衡，则P所受弹力的合力大小为mg，故C错误；D．Q受力如图所示，有F=2mg故N2>Fsin=mg故D正确。故选AD。10、ABE【解题分析】

A．由理想气体状态方程可得，气体在等温膨胀过程，温度不变，体积与压强成反比，体积增大，压强一定减小，故A正确；B．气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积，故B正确；C．温度高气体分子热运动就剧烈，所以只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度可以降低，但是压强不一定越低，故C错误；D．在完全失重的情况下，分子运动不停息，气体对容器壁的压强不为零，故D错误；E．气体从外界吸收热量，但如果同时对外做功，根据热力学第一定律，则内能可能减小，故E正确。故选ABE。三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。11、不必两分力一次同时测定，减小误差（或由于圆环的滑动，使得OA、OB两细线拉力大小相同）【解题分析】

(1)[1]因为重力恒竖直向下，只要保证水壶静止即可，读出OC绳的拉力即可，故第一次不需要记录O点位置。(2)[2]由于圆环的滑动，使得OA、OB两细线拉力大小相同，故可以两分力一次同时测定，减小误差。(3)[3]OA和OB绳子的拉力作用效果和OC一条绳子的拉力的作用效果相同，而OC一条绳子作用力为F，OA和OB绳子的合力为根据平行四边形定则画出来的，所以只要比较F和的大小和方向，即可验证试验。12、2.819〜2.8217Da等于【解题分析】

（1）[1]螺旋测微器的转动刻度50格共0.5mm长