北京市海淀区人大附中2024年物理高三上期末监测试题含解析

注意事项：

1． 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0．5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。 3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。 4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

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、如图所示为某大桥，图中桥墩之间的四段距离均为110m。可视为质点的一辆汽车从a点由静止开始做加速度恒定的加速直线运动。已知该车通过bc段的时间为t，则通过ce段的时间为（ ）

D．t

A．2t B．(21)t C．(21)t

2、2019年11月5日我国成功发射第49颗北斗导航卫星，标志着北斗三号系统3颗地球同步轨道卫星全部发射完毕。人造卫星的发射过程要经过多次变轨方可到达预定轨道，在发射地球同步卫星的过程中，卫星从圆轨道I的A点先变轨到椭圆轨道II，然后在B点变轨进人地球同步轨道III，则（ ）

A．卫星在轨道II上过A点的速率比卫星在轨道II上过B点的速率小 B．若卫星在I、II、III轨道上运行的周期分别为T1、T2、T3，则T13、水平地面上的物体由静止开始竖直向上运动，在运动过程中，物体的动能Ek与位移x的关系图像如图所示，则满足机械能守恒的阶段是（ ）

A．0～h B．h～2h C．2h～3h D．3h～5h

4、关于天然放射现象，下列说法正确的是（ ）

A．玛丽居里发现了天然放射现象 B．天然放射现象说明原子是可以分割的 C．原子序数大于或等于83的元素都具有放射性 D．温度越高，放射性元素的放射性就越强

5、如图所示是旅游景区中常见的滑索。研究游客某一小段时间沿钢索下滑，可将钢索简化为一直杆，滑轮简化为套在杆上的环，滑轮与滑索间的摩擦力及游客所受空气阻力不可忽略，滑轮和悬挂绳重力可忽略。游客在某一小段时间匀速下滑，其状态可能是图中的（ ）

A． B． C． D．

6、如图，可视为质点的小球，位于半径为3m半圆柱体左端点A的正上方某处，以一定的初速度水平抛出小球，其运动轨迹恰好能与半圆柱体相切于B点．过B点的半圆柱体半径与水平方向的夹角为60，则初速度为：（不计空气阻力，重力加速度为g10m/s） （ ）

2

A．55 m/s 3B．43m/s

C．35 m/s

D．15 m/s 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，两端开门、内径均匀的玻璃弯管竖直固定，两段水银柱将空气柱B封闭在玻璃管左侧的竖直部分。左侧水银柱A有一部分在水平管中。若保持温度不变。向右管缓缓注入少量水则称定后（ ）

A．右侧水银面高度差h1增大 B．空气柱B的长度增大

C．空气柱B的压强增大 D．左侧水银面高度差h2减小

8、如图所示为半圆形的玻璃砖，C为AB的中点，OO'为过C点的AB面的垂线。a，b两束不同频率的单色可见细光束垂直AB边从空气射入玻璃砖，且两束光在AB面上入射点到C点的距离相等，两束光折射后相交于图中的P点，以下判断正确的是（ ）

A．在半圆形的玻璃砖中，a光的传播速度小于b光的传播速度 B．a光的频率小于b光的频率

C．两种色光分别通过同一双缝干涉装置形成的干涉条纹，相邻明条纹的间距a光的较大

D．若a，b两束光从同一介质射入真空过程中，a光发生全反射的临界角小于b光发生全反射的临界角 E.a光比b光更容易发生衍射现象

9、如图甲所示，一足够长的传送带倾斜放置，倾角为θ，以恒定速率v=4m/s顺时针转动。一煤块以初速度v0=12m/s从A端冲上传送带，煤块的速度随时间变化的图像如图乙所示，取g=10m/s2，则下列说法正确的是（ ）

A．倾斜传送带与水平方向夹角的正切值tan=0.75： B．煤块与传送带间的动摩擦因数μ=0.5

C．煤块从冲上传送带到返回A端所用的时间为4s D．煤块在传送带上留下的痕迹长为m （12+45）10、如图所示的电路中，P为滑动变阻器的滑片．保持理想变压器的输入电压U1不变，闭合电建S，下列说法正确的是

A．P向下滑动时，灯L变亮

B．P向下滑动时，变压器的输出电压不变 C．P向上滑动时，变压器的输入电流减小 D．P向上滑动时，变压器的输出功率变大

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）某同学用长木板、小车、光电门等装置做探究加速度与质量关系的实验。装置如图所示。

(1)实验前先用游标卡尺测出安装在小车上遮光条的宽度d。

(2)按图示安装好装置，将长木板没有定滑轮的一端适当垫高，小车_______________(填“连接”或“不连接)砝码盘，轻推小车，如果计时器记录小车通过光电门的时间t1、t2满足t1________t2(填“大于”“小于”或“等于”），则摩擦力得到了平衡。

(3)保证砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量，调节好装置后，将小车由静止释放，读出遮光条通过光电门A、B的时间分别为t1、t2，测出两光电门间的距离为L，则小车的加速度a=_________________(用已知或测出的物理量字母表示）。

(4)保持两个光电门间的距离、砝码和砝码盘的总质量均不变，改变小车的质量M重复实验多次，测出多组加速度a的值，及对应的小车质量M，作出a-1/M图象。若图象为一条过原点的倾斜直线，则得出的结论_______________________________________________ 。

v212．（12分）某班同学在学习了向心力的公式F＝m和F＝mω2r后，分学习小组进行实验探究向心力。同学们用细

r绳系一纸杯(杯中有30 mL的水)在空中甩动，使纸杯在水平面内做圆周运动(如图乙所示)，来感受向心力。

(1)下列说法中正确的是________。

A．保持质量、绳长不变，增大转速，绳对手的拉力不变 B．保持质量、绳长不变，增大转速，绳对手的拉力增大 C．保持质量、角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力不变 D．保持质量、角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力增大

(2)如图甲所示，绳离杯心40 cm处打一结点A,80 cm处打一结点B，学习小组中一位同学用手表计时，另一位同学操作，其余同学记录实验数据。

操作一：手握绳结A，使杯在水平方向每秒运动一周，体会向心力的大小。 操作二：手握绳结B，使杯在水平方向每秒运动一周，体会向心力的大小。 操作三：手握绳结A，使杯在水平方向每秒运动两周，体会向心力的大小。

操作四：手握绳结A，再向杯中添30 mL的水，使杯在水平方向每秒运动一周，体会向心力的大小。 ①操作二与一相比较：质量、角速度相同，向心力的大小与转动半径大小有关； 操作三与一相比较：质量、半径相同，向心力的大小与角速度的大小有关； 操作四与一相比较：________相同，向心力大小与________有关； ②物理学中这种实验方法叫________法。

③小组总结阶段，在空中甩动纸杯的同学谈感受时说：“感觉手腕发酸，感觉力不是指向圆心的向心力而是背离圆心的离心力，跟书上说的不一样”，你认为该同学的说法正确吗？答：________。

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）一竖直放置、内壁光滑且导热良好的圆柱形气缸内封闭有可视为理想气体的O2，被活塞分隔成A、B两部分，气缸的横截面积为S，达到平衡时，两部分气体的体积相等，如图（a）所示，此时A部分气体的压强为p0；将气缸缓慢顺时针旋转，当转过90°使气缸水平再次达到平衡时，A、B两部分气体的体积之比为1∶2，如图（b）所示。 已知外界温度不变，重力加速度大小为g，求： (1)活塞的质量m；

(2)继续顺时针转动气缸，当气缸从水平再转过角度θ时，如图（c）所示，A、B两部分气体的体积之比为1∶3，则sinθ的值是多少?

14．（16分）如图所示，间距为l1的平行金属导轨由光滑的倾斜部分和足够长的水平部分平滑连接而成，右端接有阻值为R的电阻c，矩形区域MNPQ中有宽为l2、磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场，边界MN到倾斜导轨底端的距离为s1。在倾斜导轨同一高度h处放置两根细金属棒a和b，由静止先后释放a、b，a离开磁场时b恰好进入磁场，a在离开磁场后继续运动的距离为s2后停止。a、b质量均为m，电阻均为R，与水平导轨间的动摩擦因数均为μ，与导轨始终垂直且接触良好。导轨电阻不计，重力加速度为g。求： （1）a棒运动过程中两端的最大电压； （2）整个运动过程中b棒所产生的电热； （3）整个运动过程中通过b棒的电荷量。

15．（12分）为了从室内观察室外情况，某同学设计了一个“猫眼”装置，即在门上开一个小孔，在孔内安装一块与门厚度相同的圆柱形玻璃体，厚度L=3.46cm，直径D=2.00cm，如图所示（俯视图）。室内的人通过该玻璃体能看到室外的角度范围为120°。取3≈1.73，求该玻璃的折射率。

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、A 【解题分析】

汽车从a点由静止开始做加速度恒定的加速直线运动，四段大小相同的位移所需要的时间之比为

1:(21):(32):(23)

设通过ce段的时间为t，则

t:t(21):(22)

解得

t2t

故A正确，BCD错误。 故选A。 2、B 【解题分析】

A．卫星在轨道II上从A点到B点，只有受力万有引力作用，且万有引力做负功，机械能守恒，可知势能增加，动能减小，所以卫星在轨道II上过B点的速率小于过A点的速率，故A错误； B．根据开普勒第三定律

R3k 2T可知轨道的半长轴越大，则卫星的周期越大，所以有T1D．7.9km/s即第一宇宙速度，是近地卫星的环绕速度，也是卫星做匀圆周运动最大的环绕速度，而同步卫星的轨道半径要大于近地卫星的轨道半径，所以同步卫星运行的线速度一定小于第一宇宙速度，故D错误。 故选B。 3、C 【解题分析】

0-h阶段，动能增加量为2mgh，重力势能的增加量为mgh，所以机械能增加了3mgh；h-2h阶段，动能不变，重力势能增加mgh，所以机械能不守恒；2h-3h阶段，重力势能增加mgh，动能减小mgh，所以机械能守恒；3h-5h阶段，重力势能增加2mgh，动能减小mgh，机械能增加，ABD错误，不符合题意；C正确，符合题意。 故选C。 4、C 【解题分析】

A．贝可勒尔发现天然放射现象，故A错误；

B．天然放射现象说明原子核内部是有结构的，并不是原子可以再分的，故B错误；

C．原子序数大于或等于83的元素，都具有放射性，原子序数小于83的元素，有的也具有放射性，故C正确； D．放射性元素的放射性由原子核内部因素决定，即与元素的种类有关，与温度无关，故D错误； 故选C。 5、B 【解题分析】

设索道的倾角为α，若不考虑任何阻力，对滑轮和乘客组成的整体，由牛顿第二定律得 （M+m）gsinα=（M+m）a 对乘客由于满足 Mgsinα=Ma

可知绳子与索道垂直。若索道与滑轮之间有摩擦，而乘客不受空气阻力，则当匀速运动时，绳子在竖直方向；若同时考虑滑轮与索道之间的摩擦以及人所受的空气阻力，则绳子应该在垂直于索道与竖直方向之间，则选项B正确，ACD错误；故选B。 6、C 【解题分析】

飞行过程中恰好与半圆轨道相切于B点，知速度与水平方向的夹角为30°，设位移与水平方向的夹角为θ，则有

tan因为

tan303 26tanyyyx3R33

22则竖直位移为

3ym

4vy2gy所以

3g 2tan30vyv0

联立以上各式解得

v035m/s

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、BD 【解题分析】

AD．设水银密度为ρ，向右管注入少量水银，右侧的压强就增大，右侧的水银就会向左移动，从而左侧的水银A向上运动，h2就会变小，根据平衡B段气柱的压强

pBp0gh2p0gh1

可知，右侧水银面高度差h1减小，故A错误，D正确；

BC．由于h2变小，则B段气柱的压强减小，因为温度不变，根据玻意耳定律：pV为定值，可知：空气柱B的体积变大，长度将增大，故B正确，C错误。 故选BD。 8、BCE 【解题分析】

A．由图分析可知，玻璃砖对b光的偏折角大于对a光的偏折角，根据折射定律得知：玻璃砖对b光的折射率大于对a光的折射率，由vc得知，a光在玻璃砖中的传播速度大于b光的传播速度。故A错误。 nB．对于同种介质，光的频率越大，光的折射率越大，则知a光的频率小于b光的频率。故B正确。

C．双缝干涉条纹的间距与波长成正比，a光的频率小，波长长，故相邻明条纹的间距a光的较大。故C正确。 D．由临界角公式sinC故D错误。

E．a光波长较大，则比b光更容易发生衍射现象，选项E正确。 故选BCE。 9、AD 【解题分析】

AB．由v－t图像得0~1s内煤块的加速度大小

1分析得知，a光的折射率n小，则a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界角。na1124m/s28m/s2 1方向沿传送带向下；1~2s内煤块的加速度大小

a240m/s24m/s2 1方向沿传送带向下。0~1s，对煤块由牛顿第二定律得

mgsinmgcosma1

1~2s，对煤块由牛顿第二定律得

mgsinθ一μmgcosθ=ma2 解得

tanθ=0.75，μ=0.25 故A正确，B错误；

C．v－t图像图线与时间轴所围面积表示位移大小，所以煤块上滑总位移大小为x=10m，由运动学公式得下滑时间为

t下2x210s5s a24所以煤块从冲上传送带到返回A端所用的时间为25s，故C错误；

D．0~1s内煤块比传送带多走4m，划痕长4m，1~2s内传送带比煤块多走2m，划痕还是4m。2~25s内传送带向上运动，煤块向下运动，划痕总长为

12a2t2vt1245m，

2故D正确。 故选AD。 10、BD 【解题分析】

A．由于理想变压器输入电压不变，则副线圈电压U2不变，滑片P滑动时，对灯泡电压没有影响，故灯泡亮度不变，则选项A错误；

B．滑片P下滑，电阻变大，但副线圈电压由原线圈电压决定，则副线圈电压不变，故选项B正确； C．滑片P上滑，电阻减小，电流I2增大，则原线圈输入电流I1也增大，故选项C错误； D．此时变压器输出功率P2U2I2将变大，故选项D正确．

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。

d21111、不连接 等于 22 在砝码和砝码盘总质量不变时，即小车所受拉力不变时，小车的加速度与

2Lt2t1拉力成反比 【解题分析】

(2)[1][2] 平衡摩擦力的方法是用重力沿斜面向下的分力来抵消摩擦力的作用，具体做法是：将小车轻放（静止）在长木板上，挂好纸带（纸带和打点计时器的限位孔之间有摩擦力）、不连接砝码盘，将长木板靠近打点计时器的一端适当垫高，形成斜面，轻推小车，使小车做匀速运动即可，此时小车通过光电门的时间t1、t2满足t1等于t2。 (3)[3] 遮光条经过光电门A时的速度表达式

vAd t1经过光电门B时的速度表达式

vB所以

d t222vBvAd211a22

2L2Lt2t1(4)[4] 由牛顿第二定律可知，

aF M1是一条过原点M保持两个光电门间的距离、砝码和砝码盘的总质量均不变，改变小车的质量M重复实验多次，a的直线，说明在砝码和砝码盘总质量不变时，即小车所受拉力不变时，小车的加速度与拉力成反比。 12、)BD 角速度、半径 质量大小 控制变量 不正确，见解析 【解题分析】

（1）[1]．由题意知，根据向心力公式F向＝mω2r，结合牛顿第三定律，有T拉＝mω2r；保持质量、绳长不变，增大转速，根据公式可知，绳对手的拉力将增大，故A错误，B正确；保持质量、角速度不变，增大绳长，根据公式可知，绳对手的拉力将增大，故C错误，D正确。

（2）①[2][3]．根据向心力公式F向＝mω2r，结合牛顿第三定律，则有T拉＝mω2r； 操作二与一相比较：质量、角速度相同，向心力的大小与转动半径大小有关； 操作三与一相比较：质量、半径相同，向心力的大小与角速度的大小有关； 操作四与一相比较：角速度、半径相同，向心力大小与质量大小有关； ②[4]．物理学中这种实验方法叫控制变量法。

③[5]．该同学受力分析的对象是自己的手，但实验中受力分析的对象是纸杯，绳的拉力提供纸杯做圆周运动的向心力，方向指向圆心，绳对手的拉力与“向心力”大小相等，方向相反，背离圆心，故该同学的说法不正确。

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、 (1)

P0S2；(2) g3【解题分析】

（1）气体做等温变化，在（a）状态，对活塞受力分析可得

mgPA1S=PB1S

所以

pB1pA1mgmgp0 ss又因为二者体积相同

VA1VB1V

在（b）状态，此时A处体积为

2VA2V

3B处体积为

4VB2V

3对A部分气体，由玻意耳定律得

2p0VpV

3同理，对B部分气体，由玻意耳定律得

mg4pVpV 0S3联立解得mp0S g（2）由题意知

13VA3V，VB3V

22对A部分气体，有

p0VpA31V 2对B部分气体，有

mg3pVpV B30S2解得pB34p0。 3活塞处于静止状态，有

pB3SmgsinpA3S

解得sin2。 35mg[h(s1s2l2)]BllBl12(ghgs1)；（2）Qb；（3）12

63R314、（1）Um【解题分析】

（1）a棒刚进入磁场时，其两端电压最大，此时a棒相当于电源，b棒与电阻c并联，a棒两端的电压为电源的路端电压，即

UmRREEcbRRRacbRcRb3

RcRb由动能定理和法拉第电磁感应定律可知

mghmgs1EBl1v

解得

12mv 2UmBl12(ghgs1)

3（2）由题意知b棒的运动情况与a棒完全相同，设a棒在磁场中运动时，a棒产生的电热为Q0，则b棒和电阻c产

Q0Q，同理b棒在磁场中运动时，b棒产生的电热也为Q0，则a棒和电阻c产生的电热也均为0，所以445整个运动过程中b棒产生的电热为总电热的。则

12生的电热均为

2mgh2mg(s1s2l2)Q总

Qb解得

5Q 12总5mg[h(s1s2l2)]

6Qb（3）a棒在磁场中运动时，通过a棒的电荷量

qaBl1v2Bl1l2t3R3R 2Bl1l2 3R则该过程通过b棒的电荷量

qb1同理b棒在磁场中运动时，通过b棒的电荷量

qb2Bl1v2Bl1l2t3R3R 2Bl1l2。 3R由于前后两次通过b棒的电流方向相反，故通过b棒的总电荷量为15、l.73 【解题分析】

如图所示，入射角1=60°

折射角设为2，由 tan2=得 2=30°根据折射定律

D Lsin1=n， sin2得 n=l.73