2024年北京市西城区市级名校高三物理第一学期期末检测试题含解析

考生须知：

1．全卷分选择题和非选择题两部分，全部在答题纸上作答。选择题必须用2B铅笔填涂；非选择题的答案必须用黑色字迹的钢笔或答字笔写在“答题纸”相应位置上。

2．请用黑色字迹的钢笔或答字笔在“答题纸”上先填写姓名和准考证号。

3．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，在草稿纸、试题卷上答题无效。

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、2019年11月23日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”方式成功发射第五十、五十一颗北斗导航卫星。如图所示的a、b、c为中国北斗卫星导航系统中的三颗轨道为圆的卫星。a是地球同步卫星，b是轨道半径与卫星a相同的卫星，c是轨道半径介于近地卫星和同步卫星之间的卫星。下列关于这些北斗导航卫星的说法，正确的是（ ）

A．卫星a的运行速度大于第一宇宙速度 B．卫星a的向心加速度大于卫星c的向心加速度 C．卫星b可以长期“悬停”于北京正上空 D．卫星b的运行周期与地球的自转周期相同

2、吊兰是常养的植物盆栽之一，如图所示是悬挂的吊兰盆栽，四条等长的轻绳与竖直方向夹角均为30°，花盆总质量为2kg，取g=10m/s2，则每根轻绳的弹力大小为（ ）

A．5N B．103N 3C．10N D．20N

3、如图所示，虚线a、b、c代表电场中的三个等势面，相邻等势面之间的电势差相等，即Uab=Ubc，实线为一带负电P、R、Q是这条轨迹上的三点，R点在等势面b上， 的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，据此可知（ ）

A．带电质点在P点的加速度比在Q点的加速度小 B．带电质点在P点的电势能比在Q点的小 C．带电质点在P点的动能大于在Q点的动能 D．三个等势面中，c的电势最高

4、如图，AC、BD为圆的两条互相垂直的直径，圆心为O，半径为R，将等电量的异种点电荷Q放在圆周上，它们的位置关于AC对称，+Q与O点的连线和OC间夹角为30°，静电常量为k，则（ ）

A．O点的电场强度大小为kQ R2B．O点的电场强度方向由O指向A C．O点电势小于C点电势

D．试探电荷q从B点移到D点过程中，电势能始终不变

5、利用如图甲所示的实验装置研究光电效应，测得某种金属的遏止电压U。与入射光频率v之间的关系图线如图乙所示，则（ ）

A．图线在横轴上的截距的物理意义是该金属的截止频率 B．由图线可知普朗克常量hev1 U1C．入射光频率增大，逸出功也增大

D．要测得金属的遏止电压，电源的右端应为负极

23523511448916、核反应方程92U0n56BaXKr30n表示中子轰击92U原子核可能发生的一种核反应，该核反应中质量亏

损了m。关于这个核反应，下列说法中正确的是（ ） A．该反应属于核聚变

89B．xKr中的X为33

14456C．

Ba中含有56个中子

D．该核反应释放出的核能为mc2

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，半圆形圆弧轨道固定在竖直面内，直径AD水平，一个质量为m的物块从A点以一定的初速度沿圆弧轨道向下运动，物块恰好匀速率沿圆弧轨道运动到最低点C，运动到B点时物块与圆心O的连线与竖直方向的夹角为

，重力加速度为g，物块可视为质点，则

A．物块在B点受到轨道支持力的大小等于mgcos B．物块在B点受到轨道摩擦力的大小等于mgsin C．物块在B点时与轨道间的动摩擦因数等于tan

D．物块从A点运动到C点的过程中，受到轨道的作用力不断增大

8、2019年6月25日02时09分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射第46颗北斗导航卫星。北斗导航系统中包含多颗地球同步卫星，下列关于地球同步卫星的说法正确的是 A．所有同步卫星的轨道半径都相同 B．同步卫星的运行速度大于第一宇宙速度 C．同步卫星相对地面静止，所以它处于平衡状态 D．同步卫星的向心加速度小于地球表面处的重力加速度

9、如图，两轴心间距离l10m、与水平面间夹角为37的传送带，在电动机带动下沿顺时针方向以v2m/s的速度

匀速运行。一质量m50kg的货物从传送带底端由静止释放，货物与传送带间的动摩擦因数0.8。已知重力加速度大小为10m/s2，sin370.6，cos370.8。则货物从底端运动至顶端的过程中（ ）

A．货物增加的机械能为 3.1103J B．摩擦力对货物做的功为1.6103J C．系统因运送货物增加的内能为13.2103J D．传送带因运送货物多做的功为4.7103J

10、如图所示，将一个细导电硅胶弹性绳圈剪断，在绳圈中通入电流，并将其置于光滑水平面上，该空间存在竖直向下的匀强磁场。已知磁感应强度为B0，硅胶绳的劲度系数为k，通入电流前绳圈周长为L，通入顺时针方向的电流I稳定后，绳圈周长变为L1。则下列说法正确的是（ ）

2B0L1A．通电稳定后绳圈中的磁通量大于

4B．ACB段绳圈所受安培力的合力大小为

B0IL1

2

C．图中A、B两处的弹力大小均为

B0LL1 2L2kB0ID．题中各量满足关系式 L12k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）如图甲，是“探究功与速度变化的关系”的实验装置，当质量为0.1kg的小车，在1条橡皮筋作用下弹出时，

完全相同的橡皮筋进行第2次、第3次实验时，由于每次实橡皮筋对小车做的功记为W；当用2条、3条实验中，橡皮筋对小车做的功分别为2W、3W，每次实验中橡皮筋的拉伸长度相同，因此第2次、第3次验中小车获得的最大速度可由打点计时器所打出的纸带求出。则： （1）关于该实验，下列说法中正确的是__（填选项序号字母）。 A．必须平衡摩擦力

B．打点计时器可以用干电池供电

C．每次实验，小车必须从同一位置由静止释放 D．可以选用规格不相同的橡皮筋

（2）图乙为某次用1条橡皮筋实验打出的纸带，测得A、B、C、D、E相邻两点间的距离分别为AB1.60cm，BC1.62cm，CD1.64cm，DE1.64cm，则小车获得的最大速度为__m/s。如果用2条橡皮筋做实验，那么，在

理论上，小车获得的最大动能为__J（结果保留两位有效数字）。

12．（12分）某同学设计了一个如图甲所示的装置来测定滑块与木板间的动摩擦因数,其中A为滑块,B和C处是钩码,不计绳和滑轮的质量及它们之间的摩擦．实验中该同学保持在B和C处钩码总个数不变的条件下,改变C处钩码个数,测出C处不同个数钩码的总质量m及对应加速度a,然后通过对实验数据的分析求出滑块与木板间的动摩擦因数．

(1)该同学手中有电火花计时器、纸带、10个质量均为100克的钩码、滑块、一端带有定滑轮的长木板、细线,为了完成本实验,得到所要测量的物理量,还需要________．

A．秒表 B．毫米刻度尺 C．天平 D．弹簧测力计

(2)在实验数据处理中,该同学以C处钩码的总质量m为横轴,以加速度a为纵轴,绘制了如图乙所示的实验图线,可知滑块与木板间的动摩擦因数μ=________．(g取10m/s2)

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）如图甲为应用于机场和火车站的安全检查仪，用于对乘客的行李进行安全检查。其传送装置可简化为如图乙的模型，紧绷的传送带始终保持lm/s的恒定速率运行。乘客把行李无初速度地放在A处，设行李与传送带之间的动摩擦因数为2.1．A、B间的距离为4.5m。若乘客把行李放到传送带A处的同时接受工作人员安检，2s后从A处平行于传送带运动到B处取行李。乘客先由静止开始以2.5m/s2的加速度做匀加速直线运动，然后做加速度大小为2.5m/s2的匀减速直线运动到B处时速度恰为2．求乘客与行李到达B处的时间差。（重力加速度g取12m/s2）

14．（16分）受控核聚变是当前研究的热点。我国的“东方超环”世界领先，将氘氚燃料用特殊的加热方法加热到聚变反应温区（即1亿度以上）以点燃氘氚反应[一个氘核（1H）和一个氚核（1H）发生聚变核反应，生成一个氦核（2He），放出一个中子]，利用特殊设计的“笼子”将它们稳定地约束在该真空容器内。使聚变反应能够稳定进行，其中一种方法是磁约束，围绕这种\"磁笼子\"的设计和建道，人类已经走过了半个多世纪艰苦的历程。某校的研究小组进行了以下的设计，如图所示，矩形abcd的ab边长为2L，ab与ac夹角为30，矩形对角线ac上下方分别分布着磁感应强度大小为B的匀强磁场，一个氚核（1H）从ab边中点P处以某一速度垂直ab边进入下方磁场恰好不从对角线ac边射出，一个氘核（1H）从c点以某一速度水平向左进入上方磁场并与氚核（1H）在对角线ac上相遇并发生聚变反应，生成一个氦核（2He），放出一个中子，生成的氢核（2He）速度方向竖直向下。已知一个核子的质量为m，质子的电量为q，求：

（1）氘核（1H）与氚核（1H）射入磁场时的速度大小之比v1:v2；

2323432344（2）先后释放氚核（1H）与氘核（1H）的时间差；

（3）生成的氢核（2He）速度v应满足的条件。使之偏转后恰好到达矩形的a点。

432

15．（12分）如图所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距l = 0.5m，左端接有阻值R = 0.3Ω的电阻．一质量m = 0.1kg，电阻r = 0.1Ω的金属棒MN放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的

磁感应强度B = 0.4T．棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以 a = 2m/s2的加速度做匀加速运动，当棒的位移x = 9m时撤去外力，棒继续运动一段距离后停下来，已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1：Q2= 2：1．导轨足够长且电阻不计，棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触．求

（1）棒在匀加速运动过程中，通过电阻R的电荷量q； （2）撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2； （3）外力做的功WF．

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．第一宇宙速度是近地卫星的运行速度，根据万有引力提供向心力

Mmv2G2m rr得

vGM r卫星a的轨道半径大于地球半径，则卫星a的运行速度小于第一宇宙速度，故A错误； B．根据万有引力提供向心力

G得

Mmma r2GM 2ra卫星a的轨道半径大于卫星c的轨道半径，故卫星a的向心加速度小于卫星c的向心加速度，故B错误； C．卫星b不是同步卫星，不能与地面相对静止，不能“悬停”在北京上空，故C错误； D．根据万有引力提供向心力

G得

Mm2π2m()r 2rTr3 T2πGM卫星a、b的轨道半径相等，则周期相等，卫星a是同步卫星，运行周期与地球自转周期相同，则卫星b的运行周期与地球自转周期相同，故D正确。 故选D。 2、B 【解题分析】

根据对称性可知，每根绳的拉力大小相等，设每根绳的拉力大小为F。 在竖直方向由平衡条件得： 4Fcos30°=G 解得： F=

103N。 3A．5N，与结论不相符，选项A错误； B．

103N，与结论相符，选项B正确； 3C．10N，与结论不相符，选项C错误； D．20N，与结论不相符，选项D错误； 3、D 【解题分析】

A. 等差等势面P处比Q处密，则P处电场强度大，质点受到的电场力大，加速度大，故A错误；

D. 根据轨迹弯曲的方向和电场线与等势线垂直可知带电质点所受的电场力方向应向下，所以电场线方向向上，故c的电势最高，故D正确.

B.带负电质点在电势高处电势能小，可知质点在P点的电势能大，故B错误.

C. 带电质点的总能量守恒，即带电质点在P点的动能与电势能之和不变，在P点的电势能大，则动能小，故C错误. 4、A

【解题分析】

AB．两电荷在O点的场强大小为 E1=E2=k

Q 2R 夹角为120°

根据平行四边形定则知合场强为 E=E1=E2=k

Q R2方向平行两个电荷的连线向右，故A正确，B错误；

C．等量正负点电荷连线的中垂线上电势相等，因而φO=φC，故C错误；

D．如果只有+Q存在，则B点电势大于D点电势；如果只有-Q存在，同样是B点电势大于D点电势；由于电势是标量，所以两个场源电荷同时存在时，依然有B点电势大于D点电势，故试探电荷q从B点移到D点过程中，电势能是变化的，故D错误。 故选A。 5、A 【解题分析】

A．由图乙可知，当人射光的频率小于1时，无需加遏止电压就没有光电流，说明1为该金属的截止频率，故A正确；

νW0及动能定理eUc0Ek得 B．根据爱因斯坦光电效应方程EkhWhUc0

ee则

hU1 e1得

heU11

故B错误；

C．金属的逸出功与入射光的频率无关，由金属本身决定，故C错误； D．要测得金属的遏止电压，电源的左端应为负极，故D错误。 故选A。 6、D 【解题分析】

A．裂变反应是较重的原子核在其它粒子的轰击下，分裂成几个中等的原子核，可知该反应属于裂变反应，故A错误；

89B．根据电荷数守恒、质量数守恒知，XKr的核电荷数X为

X925636

故B错误；

C．Ba的核子数为144，其中的质子数为56，所以中子数为

n1445688

故C错误；

D．该核反应释放出的核能为△E，根据爱因斯坦质能方程可知

Emc2

故D正确。 故选D。

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、BD 【解题分析】

A．受力分析如图所示：

v2物块在B点时，有：FN-mgcos=m，因此物块在点受到轨道的支持力大于mgcos。故A不符合题意。

RB．在B点沿切向加速度为零，即在B点受到轨道摩擦力的大小等于mgsin。故B符合题意。 C．在B点，μFN=mgsin，则μ=

mgsinmgsin=tan。故C不符合题意。 FNmgcosD．由于轨道对物块的作用力F和重力mg的合力大小恒定，方向始终指向圆心，根据力的合成及动态分析可知，随着物块向下运动轨道对物块的作用力逐渐增大。故D符合题意。 8、AD 【解题分析】

A．所有地球同步卫星的周期相同，由

Mm42G2m2r rT可知，所有地球同步卫星的轨道半径都相同，故A正确； B．由

Mmv2G2m rr可知，轨道半径越大，线速度越小，故B错误；

C．卫星虽然相对地面静止，但在做匀速圆周运动，不是平衡状态，故C错误； D．同步卫星的向心加速度

aGM r2地球表面的重力加速度

gGM，rR2R

所以ag，故D正确。 9、AD 【解题分析】

AB．当货物刚放上传送带时，对货物由牛顿第二定律得

mgcos37mgsin37ma

设货物与传送带共速时用时为t，则vat，解得 t=5s

则这段时间内货物运动的位移

1s1at25m

2传送带运动的位移

s2vt10m

货物从底端运动至顶端的过程中，滑动摩擦力对货物做的功

W1mgs1cos371.6103J

静摩擦力对货物做的功

W2mgls1sin371.5103J

故摩擦力对货物做的功

WfW1W23.1103J

根据功能关系得货物增加的机械能也为3.1103J，故A正确，B错误； CD．系统因运送货物增加的内能为

Qmgs2s1cos371.6103J

传送带因运送货物多做的功等于系统增加的内能与货物增加的机械能之和

W=WfQ=(1.61033.1103)J4.7103J

故C错误，D正确。 故选AD。 10、ACD 【解题分析】

A．通入顺时针方向电流I稳定后，绳圈周长为L1，由

L12r1

可得r1L1，面积 22L12L1 Sr()2421由安培定则可判断出环形电流在环内产生的磁场方向竖直向下，绳圈内磁感应强度大于B0，由磁通量公式

BS

2B0L1可知通电稳定后绳圈中的磁通量大于，故A正确；

4B．ACB段的等效长度为2r1，故ACB段所受安培力

FB0I2r12B0I故B错误；

L1B0IL1 2C．设题图中A、B两处的弹力大小均为F1，对半圆弧ACB段，由平衡条件有

2F1B0IL1

解得F1B0IL1，故C正确； 2D．由胡克定律有

F1k(L1L)

解得L1LB0IL1，两侧均除以L1，得 2k1LB0I L12k即

L2kB0I，故D正确。 L12k故选ACD。

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、AC 0.82 0.067 【解题分析】

（1）[1]．A．为了保证小车的动能都是橡皮筋做功的结果，必须平衡摩擦力，长木板要适当的倾斜，故A正确。 B．打点计时器使用的是低压交流电源。故B错误；

C．根据实验原理可知，每次实验，小车必须从同一位置由静止弹出。故C正确。 D．根据实验原理可知，橡皮筋必须是相同的，故D错误。 故选AC

（2）[2][3]．要测量最大速度，应该选用点迹恒定的部分。即应选用纸带的C、D、E部分进行测量，时间间隔为0.02s，最大速度：

x1.64102vm＝＝0.82m/s

t0.02如果用2条橡皮筋做实验，那么在理论上，小车获得的最大动能为

12Ekm2mvm0.10.822J0.067J

212、 (1)B (2)0.3 【解题分析】

第一空. 打点计时器通过打点即可知道时间，故不需要秒表，故A错误．本实验不需要测滑块的质量，钩码质量已知，故不需要天平，故B错误．实验需要测量两点之间的距离，需要毫米刻度尺，故C正确．滑块受到的拉力等于钩码的重力，不需要弹簧测力计测拉力，故D错误．故选C； 第二空.对ABC系统应用牛顿第二定律可得：a图象中，纵轴的截距为-μg，故-μg=-3，μ=0.3.

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、3S 【解题分析】

对行李，设加速度为a，则有：a=μg

设行李速度达到lm/s时，时间为t1，位移为x1，则有： 时间为：t1=

mgMmgmg1g，其中m+m＇=m0；所以a-m

Mm0Mm0v0 a2v0 位移为：x1=2a整理代入数据得： t1=ls

x1=2.5m＜4.5m

设行李匀速运动时间为t2，则有： t2=

xx1=4s v0即行李从A到B所需时间为： t1+t2=5s

对乘客，设经过t时间由A到B，则有：x=2×a0() 代入数据得： t=6s

故乘客从把行李放到A处到B点所用时间为：6s+2s=8s 故乘客与行李到达B处的时间差为： △t=8s-5s=3s

12t2214、（1）v1:v22:3；（2）t【解题分析】

m3qB；（3）vqBL(n1,2,3) 4nm（1）从P点射入的氚核（31H）轨迹如图甲所示 由几何关系知圆心在b处，轨迹半径r1L

3mv12qv1B

r1从c点射入的氘核（2，轨迹半径 H）1r23L 322mv2qv2B

r2解得

v1:v22:3

（2）从P点射入的氟核（3，运动周期 1H）

T123m qB从c点射入的氘核（2，运动周期 H）1T222m qBt1T1T2 6tm3qB

（3）氘核（2H）和氚核（31H）在e点相遇有ae1氦核的运动轨迹如图乙所示

3L

2rcos302nae(n1,2,3)

4mv2 2qvBr解得

vqBL(n1,2,3) 4nm15、（1）4.5C （2）1.8J （3）5.4J 【解题分析】

（1）设棒匀加速运动的时间为Δt，回路的磁通量变化量为：ΔΦ=BLx， 由法拉第电磁感应定律得，回路中的平均感应电动势为： 由闭合电路欧姆定律得，回路中的平均电流为： 通过电阻R的电荷量为：q = IΔt 联立以上各式，代入数据解得：q =4.5C

（2）设撤去外力时棒的速度为v，棒做匀加速运动过程中，由运动学公式得：设撤去外力后的运动过程中安培力做功为W，由动能定理得： W = 0－mv2

撤去外力后回路中产生的焦耳热：Q2= －W 联立以上各式，代入数据解得：Q2=1.8J

（3）由题意各，撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1:Q2=2:1

可得：Q1=3.6J

在棒运动的整个过程中，由功能关系可得：WF= Q1 + Q2 联立以上各式，代入数据解得：WF=5.4J