2024届北京市西城区第四中学高三物理第一学期期中调研模拟试题含解析

2024届北京市西城区第四中学高三物理第一学期期中调研模拟
试题
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号、考场号和座位号填写在试题卷和答题卡上。

用2B 铅笔将试卷类型（B ）填涂在答题卡相应位置上。

将条形码粘贴在答题卡右上角"条形码粘贴处"。

2．作答选择题时，选出每小题答案后，用2B 铅笔把答题卡上对应题目选项的答案信息点涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案。

答案不能答在试题卷上。

3．非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答，答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应位置上；如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新答案；不准使用铅笔和涂改液。

不按以上要求作答无效。

4．考生必须保证答题卡的整洁。

考试结束后，请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、如图所示装置中，质量为M 的木块B 与水平桌面间的接触面是光滑的，质量为m 的子弹A 沿水平方向以v 0射入木块后留在木块内，将弹簧压缩到最短．则此系统从子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短的整个过程中（ ）
A ．弹簧、木块和子弹组成的系统动量守恒，机械能不守恒
B ．弹簧、木块和子弹组成的系统动量守恒，机械能守恒
C ．弹簧的最大弹性势能为()
2202m v M m + D ．弹簧的最大弹性势能为2012
mv 2、小明从某砖墙前的高处由静止释放一个石子，让其自由落下，拍摄到石子下落过程中的一张照片如图所示，由于石子的运动，它在照片上留下了一条模糊的径迹．已知每层砖的平均厚度为6.0cm ，照相机本次拍照曝光时间为21.510s ⨯，由此估算出位置A 距石子下落起始位置的距离为（ ）
A ．1.6m
B ．2.5m
C ．3.2m
D ．4.5m
3、以下说法正确的是
A ．电流的定义式是U I R =
B ．我们从教学楼一楼爬到5楼、6楼，楼梯台阶对我们的支持力做了正功
C ．库仑发现了电荷间相互作用的规律，并由此提出了“场”的概念
D ．洛伦兹力总是不做功的
4、如图所示，质量为m 的物块与水平转台之间的动摩擦因数为μ，物体与转轴相距为R 。

物块跟随转台一起由静止开始做线速度均匀增大的转动，物块的切向加速度大小恒为32
g μ，直到物块即将相对于转台发生滑动。

则在这一过程中，摩擦力对物体做的功为（近似认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力）
A ．mgR μ
B ．
12mgR μ C ．13mgR μ D ．14mgR μ 5、四个小球在离地面不同高度同时从静止释放，不计空气阻力，从开始运动时刻起每隔相等的时间间隔，小球依次碰到地面．下列各图中，能反映出刚开始运动时各小球相对地面的位置的是（ ）
A ．
B ．
C ．
D ．
6、下列关于核反应的说法中正确的是（ ）
A ．铀核裂变的核反应是：
B ．组成核的核子中任何两个核子间都存在不可忽略的核力作用
C ．压力、温度对放射性元素衰变的快慢具有一定的影响
D ．在粒子散射的实验中，绝大多数粒子几乎直线穿过金箔，这可以说明金原子内部绝大部分是空的
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，M 、N 两物体叠放在一起，在恒力F 作用下，一起向上做匀加速直线运动，则关于两物体受力情况的说法正确的是（ ）
A ．物体M 一定受到4个力
B ．物体N 可能受到4个力
C ．物体M 与墙之间一定有弹力和摩擦力
D ．物体M 与N 之间一定有摩擦力
8、如图所示是一个简易起吊设施的示意图，AC 是质量不计的撑杆，A 端与竖直墙用铰链连接，一滑轮固定在A 点正上方，C 端吊一重物。

现施加一拉力F 缓慢将重物P 向上拉，在AC 杆达到竖直前( )
A ．BC 绳中的拉力F T 越来越大
B ．B
C 绳中的拉力F T 越来越小
C ．AC 杆中的支撑力F N 不变
D ．AC 杆中的支撑力F N 越来越大
9、在离地面h 高度处的O 点，以初速度v 0水平抛出一质量为m 的小球，最后落地。

重力加速度为g ，不计空气阻力，则下列说法中错误的是( )
A ．此过程中小球重力做的功大于mgh
B ．落地时小球的动能为2012
mv mgh + C ．此过程中小球重力做功的平均功率为2gh D ．落地时小球重力的瞬时功率为202v gh +
10、如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端连接一小物块，O点为弹簧在原长时物块的位置．物块由A点静止释放，沿粗糙程度相同的水平面向右运动，最远到达B点．在从A到B的过程中，物块（）
A．加速度先减小后增大B．经过O点时的速度最大
C．所受弹簧弹力始终做正功D．所受弹簧弹力做的功等于克服摩擦力做的功
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）如图甲所示的装置叫做阿特伍德机，是英国数学家和物理学家阿特伍德创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律．某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律，如图乙所示．
(1)实验时，该同学进行了如下操作：
①将质量均为M (A的含挡光片，B的含挂钩)的重物用绳连接后，跨放在定滑轮上，处于静止状态，测量出_______ (填“A的上表面”、“A的下表面”或“挡光片中心”)到光电门中心的竖直距离h.
②在B的下端挂上质量为m的物块C，让系统(重物A、B以及物块C)中的物体由静止开始运动，光电门记录挡光片挡光的时间为Δt.
③测出挡光片的宽度d，计算有关物理量，验证机械能守恒定律．
(2)如果系统(重物A、B以及物块C)的机械能守恒，应满足的关系式为_________ (已知重力加速度为g)．
(3)引起该实验系统误差的原因有________________________ (写一条即可)．
(4)验证实验结束后，该同学突发奇想：如果系统(重物A、B以及物块C)的机械能守恒，不断增大物块C的质量m，重物B的加速度a也将不断增大，那么a与m之间有怎样的定量关系？a随m增大会趋于一个什么值？请你帮该同学解决：
①写出a与m之间的关系式：____________________ (还要用到M和g)．
②a的值会趋于___________．
12．（12分）如图1所示为用光电门测定钢球下落时受到的阻力的实验装置。

直径为d、质量为m的钢球自由下落的过程中，先后通过光电门A、B，计时装置测出钢球通过A、B的时间分别为t A、t B．用钢球通过光电门的平均速度表示钢球球心通过光电门的瞬时速度，测出两光电门间的距离为h，当地的重力加速度为g。

（1）如图2用螺旋测微器测量钢球的直径，读数为______mm。

（2）钢球下落过程中受到的空气平均阻力F f=______（用题中所给物理量符号来表示）。

（3）本题用钢球通过光电门的平均速度表示钢球球心通过光电门的瞬时速度，但从严格意义上讲是不准确的，实际上钢球通过光电门的平均速度______（选填“＞”或“＜”）钢球球心通过光电门的瞬时速度。

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，A为一具有光滑曲面的固定轨道，轨道底端是水平的，质量为m的平板小车B静止于轨道右侧，其板面与轨道底端靠近且在同一水平面上．一个质
量1
2
m、可视为质点的小滑块C以
v的初速度从轨道顶端滑下冲上小车B后，经一段
时间与小车相对静止并继续一起运动．若轨道顶端与底端水平面的高度差为h，小滑块C与平板小车板面间的动摩擦因数为 ，平板小车与水平面间的摩擦不计，重力加速度为g．求：
(1)小滑块C冲上小车瞬间的速度大小；
(2)平板小车加速运动所用的时间及平板小车板面的最小长度．
14．（16分）一传送带装置示意如图，传送带在AB区域是倾斜的，倾角θ=30°．工作时传送带向上运行的速度保持v=1m/s不变．现将质量均为m= 1kg的小货箱（可视为质点）一个一个在A处放到传送带上，放置小货箱的时间间隔均为T=1s，放置时初速为零，小货箱一到达B处立即被取走．已知小货箱刚放在A处时，前方相邻的小货箱还处于匀加速运动阶段，此时两者相距为s1=0.5m．传送带装置由电动机带动，传送带
与轮子间无相对滑动，不计轮轴处的摩擦，取g=10m/s1．
（1）求小货箱在传送带上做匀加速运动的加速度大小．
（1）AB的长度至少多长才能使小货箱最后的速度能达到v=1m/s？
（3）除了刚释放货箱的时刻，若其它时间内总有4个货箱在传送带上运动，求每运送一个小货箱电动机对外做多少功？并求电动机的平均输出功率．
15．（12分）如图,倾斜轨道AB和光滑轨道BC固定在同一竖直平面内,两者间通过一小段长度不计的光滑弧形轨道相连,已知AB长L=7.10m,倾角θ=37°,BC弧的半径
R=0.1m,O为圆心,∠BOC=143°,两个体积相同的小球P与Q、P球的质量m p=0.4kg;带正电的Q球静止于A点,质量m Q未知．其电荷量为q,整个装置处于水平向左的匀强电场中,场强天小E=3m Q g/4q．不带电的小球P从某一位置以v0=1m/s的初速度水平抛出,运动到A点时速度恰好沿斜面向下与小球Q发生弹性正碰,且碰撞过程中无电荷转移．碰后Q球第一次通过过C点后落到斜面上的D点(未画出),BD=2.11m．若Q、P与轨道AB的动摩擦因数分别为μ1=0.2，μ2=0.1．小球Q运动过程中电荷量保持不变．sin37°=0.6，cos37°=0.1，g=10m/s2)．求：
（1）小球P的抛出点距A点的高度；
（2）小球Q运动到弧轨道最低点B时对轨道的压力是其重力的多少倍；
（3）小球Q的质量m Q．
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、C
【解题分析】试题分析：系统内力远远大于外力，系统动量守恒，只有重力或只有弹力做功，系统机械能守恒，根据系统受力情况与做功情况判断系统动量与机械能是否守恒，应用动量守恒定律与能量守恒定律分析答题．
子弹在击中木块过程要克服阻力做功，机械能有损失，系统机械能不守恒，子弹与木块压缩弹簧过程，子弹、木块、弹簧组成的系统受到墙壁的作用力，系统所受合外力不为零，系统动量不守恒，由此可知，弹簧、子弹和木块组成的系统在整个过程中动量不守恒、机械能不守恒，AB 错误；设子弹射入木块后，两者的速度为v ，子弹击中木块过程子弹与木块的内力远远大于外力，所以子弹与木块组成的系统动量守恒，以子弹的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得()0mv M m v =+，木块压缩弹簧过程，动能转化为弹性势能，当弹性势能最大时，系统的动能全部转化为弹性势能，故由能量守恒定律得()212P M m v E +=，联立解得()
2202P m v E M m =+，C 正确D 错误． 2、C
【解题分析】
由图可以看出，在曝光的时间内，物体下降了大约有两层砖的厚度，即12cm(0.12m)，
曝光时间为1.5×
10−2s ，设经过A 点的速度为v ，根据位移时间关系，有： 212
h vt gt =+ 代入数据解得：
v =8.0m/s
由22v gh =可得下降的高度大约为h ，则：
22
8.0m 3.2m 2210
v h g ===⨯ A. 1.6m ．故A 项错误；
B. 2.5m ．故B 项错误；
C. 3.2m ．故C 项正确；
D. 4.5m ．故D 项错误．
3、D
【解题分析】
试题分析：电流的定义式是q I t
=，A 错误；我们从教学楼一楼爬到5楼、6楼，楼梯台阶对我们的支持力做不做功，B 错误；库仑发现了电荷间相互作用的规律，但没有提出“场”的概念，C 错误；洛伦兹力总是不做功的，D 正确。

考点：本题考查电流、功、场。

4、D
【解题分析】
物体即将滑动时，最大静摩擦力沿半径方向的分力提供向心力，则有：
2
23)2v m g m R μ= 解得：
v =物体做加速圆周运动过程：
212
f W mv = 联立解得：
14
f W mgR μ= A. mgR μ与分析不符，故A 错误；
B.
12mgR μ与分析不符，故B 错误； C. 13
mgR μ与分析不符，故C 错误； D. 14mgR μ与分析相符，故D 正确。

5、C
【解题分析】
试题分析：依题意可设第1个小球经时间t 落地，则第2个小球经时间2t 落地，第3个小球经时间3t 落地，第4个小球经时间4t 落地．又因为四个小球做的都是初速度为零的匀加速运动，因此它们下落的高度之比为1∶4∶9∶16，所以选项C 正确. 考点：本题考查匀变速直线运动的规律，意在考查学生对落体运动的理解． 6、D
【解题分析】
核裂变中反应物中应该有多个中子参与，选项A 错误；核力是核子间强相互作用力，
核力是短程力，作用范围在1.5×
10-15m ，原子核的半径数量级在10-15m ，所以核力只存
在于相邻的核子之间，故B 错误；压力、温度对放射性元素衰变的快慢没有影响，选项C 错误；在α粒子散射的实验中，绝大多数α粒子几乎直线穿过金箔，这可以说明金原子内部绝大部分是空的，选项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、AD
【解题分析】
M 、N 两物体一起向上做匀加速直线运动，合力向上，对MN 整体进行受力分析，受到重力和F ，墙对M 没有弹力，否则合力不能向上，也就不可能有摩擦力；对N 进行受力分析，得：N 受到重力，M 对N 的支持力，这两个力的合力不能向上，所以还受到M 对N 向上的静摩擦力，则N 也给M 一个沿斜面向下的静摩擦力，再对M 进行受力
分析，得：M 受到重力、推力F 、
N 对M 的压力以及N 给M 沿斜面向下的静动摩擦力，一共4个力，故AD 正确，BC 错误; 故选AD ．
8、BC
【解题分析】
以C 点为研究对象，分析受力情况：重物的拉力T （等于重物的重力G ）、轻杆的支持力N F 和绳子的拉力T F ，作出力图如图：
由平衡条件得知，N F 和T F 的合力与T 大小相等，方向相反，根据三角形相似可得： N T F F AC BC AB
T == 缓慢将重物向上拉，AB 、AC 保持不变，BC 变小，则N F 保持不变，T F 变小。

故选BC 。

9、AD
【解题分析】
A ．小球在此过程中小球重力做的功为：W G =mgh 。

故A 符合题意。

B ．根据动能定理得：2201
122
mgh mv mv -＝
可得：
2201122
mv mv mgh =+ 故B 不符合题意。

C ．平抛运动在竖直方向做自由落体运动，212h gt ＝，可得：
t =
重力做功的平均功率：
P T W ===故C 不符合题意。

D ．球落地时重力的瞬时功率为：
y P mgvcos mgv θ===故D 符合题意。

10、AD
【解题分析】
A 项：由于水平面粗糙且O 点为弹簧在原长时物块的位置，所以弹力与摩擦力平衡的位置在OA 之间，加速度为零时弹力和摩擦力平衡，所以物块在从A 到
B 的过程中加速度先减小后反向增大，故A 正确；
B 项：物体在平衡位置处速度最大，所以物块速度最大的位置在AO 之间某一位置，即在O 点左侧，故B 错误；
C 项：从A 到O 过程中弹力方向与位移方向相同，弹力做正功，从O 到B 过程中弹力方向与位移方向相反，弹力做负功，故C 错误；
D 项：从A 到B 过程中根据动能定理可得W 弹-W 克f =0，即W 弹=W 克f ，即弹簧弹力做的功等于克服摩擦力做的功，故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。

11、挡光片中心 ()2122d mgh M m t ⎛⎫=+ ⎪∆⎝⎭
绳子有一定的质量、滑轮与绳子之间有摩擦、重物运动受到空气阻力等 21g
a M m =+ 重力加速度g
【解题分析】
解：（1）螺旋测微器的固定刻度读数为5.5mm ，可动刻度读数为0.01×
20.0mm=0.200mm ， 所以最终读数为：5.5mm+0.200mm=5.700mm ．
（2）需要测量系统重力势能的变化量，则应该测量出挡光片中心到光电门中心的距离，系统的末速度为：d v t
=∆， 则系统重力势能的减小量△E p =mgh ，系统动能的增加量为：
()()2
2112222k d E M m v M m t ⎛⎫∆=+=+ ⎪∆⎝⎭
, 若系统机械能守恒，则有：()2122d mgh M m t ⎛⎫=+ ⎪∆⎝⎭
（3）系统机械能守恒的条件是只有重力做功，引起实验误差的原因可能有：绳子有质量；滑轮与绳子有摩擦；重物运动受到阻力作用．
（4）根据牛顿第二定律得，系统所受的合力为mg ，则系统加速度为：221mg g a M M m m
==++，当m 不断增大，则a 趋向于g ．
【点评】
考查螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数，在读可动刻度读数时需估读，解决本题的关键知道实验的原理，知道误差产生的原因，掌握整体法在牛顿第二定律中的运用．
12、12.985 mg -m 22
()()2B A d d t t h
- ＜
【解题分析】
（1）[1]固定刻度读数为：12.5mm ，可动刻度上读数为48.5×
0.01=0.485mm ，所以最终读数为：12.985mm ；
（2）[2]根据平均速度公式可得，小球经过两光电门的速度分别为：
v A =A
d t v B =B
d t 则对下落h 过程分析，由速度和位移关系可知：
22B A v v -=2ah
再由牛顿第二定律可知：
mg -F f =ma
解得阻力：
F f =mg -m 22
()()2B A d d t t h
-
（3）[3]由匀变速直线运动的规律，钢球通过光电门的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，而球心通过光电门的中间位移的速度大于中间时刻的瞬时速度，因此钢球通过光电门的平均速度小于钢球球心通过光电门的瞬时速度。

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)v =
(2)t =,2023v gh L g μ+∆= 【解题分析】 (1)对小滑块从释放至经过轨道底端的运动过程， 由机械能守恒定律有2201111122222m gh m v m v ⎛⎫⎛⎫⎛⎫=- ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭
⎝⎭⎝⎭， 解得小滑块C
冲上小车瞬间的速度大小v =
(2)从小滑块C 滑上平板小车到两者共速，平板小车做匀加速运动， 对这一过程中的滑块小车系统由动量守恒定律有1122mv m m v ⎛⎫+ ⎪⎝
⎭'=， 对这一过程中的平板小车由动理定理有12m gt mv μ⎛⎫= ⎪⎝⎭
'， 对这一过程中的小滑块由动能定理有2211111122222m gs m v m v μ⎛⎫⎛⎫⎛⎫-=- ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭
⎝⎝⎭'⎭， 对这一过程中的平板小车由动能定理有221122m gs mv μ⎛⎫=
⎝'⎪⎭， 是平板小车的最小长度12L s s ∆=-，
解得平板小车加速运动所用的时间t = 平板小车板面的最小长度2023v gh L g μ
+∆=
【题目点拨】该题是一道综合题，综合运用了机械能守恒定律、动量守恒定律、动能定理以及功能关系，解决本题的关键熟练这些定理、定律的运用．
14、（1）1m/s1 （1）1m （3）48J ； 88W
【解题分析】
小货箱刚放在A处时，前方相邻的小货箱已经运动了时间T，根据匀加速直线运动位移时间公式即可求解；当物体做匀加速运动到达B点时速度刚好为1m/s时，AB长度最短，根据匀加速直线运动位移速度公式即可求解；传送带上总有4个货箱在运动，说明货箱在A处释放后经过t=4T的时间运动至B处．求出匀加速运动的时间，根据牛顿第二定律求出摩擦力，进而求出这段时间内，传送带克服该货箱的摩擦力做的功，货箱在此后的时间内随传送带做匀速运动，求出传送带克服该货箱的摩擦力做的功，进而求出每运送一个小货箱电动机对外做的功，根据求出平均功率；
【题目详解】
解：(1)小货箱刚放在A处时，前方相邻的小货箱已经运动了时间T，有：
代入数据解得加速度大小：
(1)AB的长度至少为l，则货箱的速度达到v=1m/s时，有：
代入数据解得AB的长度至少为：
(3)传送带上总有4个货箱在运动，说明货箱在A处释放后经过t=4T的时间运动至B处，货箱匀加速运动的时间分别是：
设货箱受到的滑动摩擦力大小为f，由牛顿定律得：
这段时间内，传送带克服该货箱的摩擦力做的功：
代入数据解得：
货箱在此后的时间内随传送带做匀速运动，传送带克服该货箱的摩擦力做的
功：
代入数据解得：
每运送一个小货箱电动机对外做的功：
放置小货箱的时间间隔为T，则每隔时间T就有一个小货箱到达B处，因此电动机的平均输出功率：
15、（1）1.1m（2）69
8
（3）0.4kg
【解题分析】
小球P抛出后做平抛运动，到达A点时速度沿斜面向下，由速度分解法求出小球P到
达A 点时竖直分速度，即可由运动学公式求出小球P 的抛出点距A 点的高度；两球发生弹性正碰，由动量守恒定律和机械能守恒定律结合求出碰后两球的速度．碰后小球Q 获得速度，将电场力和重力的合力看成等效重力，由动能定理求出小球Q 到圆弧轨道最低点B 点时的速度，由牛顿运动定律求Q 对轨道的压力．
【题目详解】
(1) 设小球P 刚运动到A 点时的速度为A v ，竖直分速度为y v ，
则有：0
0tan376/y v v m s ==
所以小球P 的抛出点距离A 点的高度2 1.82y v h m g ==；
(2) 设小球Q 运动到C 点时的速度为c v ，过了C 点之后小球Q 受到电场力和重力的合力为
54
Q F m g ==，且方向刚好沿着OC ，由题中几何关系可知OC 垂直于AB ，所以，小球Q 过了C 点之后将做类平抛运动，运动的加速度
20512.54
Q F m g g s m === 沿着OC 的方向上：
0201cos372
R R g t += 沿着垂直于OC 的方向上：
0sin 37BD c x R v t -= 可以解出5c m v s
= 小球Q 从B 运动到C 的过程，利用动能定理
221122
Q c Q B m v m v W W -=+重电 其国0
(sin53)Q W m g R R =-+重 0cos53W qER =-电
解得：B m v s =
对小球Q 在B 点，由牛顿第二定律
2B Q Q v F m g m R
-=安
698
Q F m g =安
根据牛顿第三定律，小球Q 运动到圆弧轨道最低点B 时对轨道的压力跟轨道对它的支持力大小相等，是其重力的698
倍； (3) 假设小球Q 在A 点被撞后的瞬间，速度为2v ，对于小球Q 从A 点运动到B 点的过程，由动能定理
222101122
Q B Q Q m v m v m g L μ-=- 解得：210m v s
= 假设碰后P 球的速度为1v ，碰前P 球的速度为0010cos37
A v m v s =
= 由于是弹性碰撞 120P A P Q m v m v m v +=+
222121110222
P A P Q m v m v m v +=+ 带入数据解得：10/v m s =，0.4Q m kg =．
【题目点拨】
本题的关键是理清两球的运动过程，运用牛顿第二定律和运动学公式结合研究带电体在电场力和重力场的复合场中运动问题．。