北京市昌平区临川育人学校2024学年物理高三上期中统考试题含解析

北京市昌平区临川育人学校2024学年物理高三上期中统考试题注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号、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、下列说法正确的是( )
A．卢瑟福α粒子散射实验表明原子存在中子
B．外界温度越高，放射性元素的半衰期越短
C．核聚变反应方程H＋H→He＋A中，A表示质子
D．U原子核衰变为一个Pb原子核的过程中，发生6次β衰变
2、氢原子能级示意图如图所示，大量处于n＝4能级的氢原子，辐射出光子后，能使
金属钨发生光电效应，已知钨的逸出功为4.54eV，下述说法中正确的是（）
A．氢原子辐射的光子都能使钨发生光电效应
B．光电子的最大初动能为8.21eV
C．一个钨原子能吸收两个从n＝４到n＝2能级跃迁的光子而发生光电效应
D．氢原子辐射一个光子后，氢原子核外电子的速率减小
3、如图所示，甲和他的冰车总质量为M =30kg，乙和他的冰车总质量也为M =30kg，甲推着小木箱m和他一起以大小为v0 =2m/s的速度滑动，乙以同样大的速度迎面而来．为了避免相撞，甲突然将小木箱沿冰面以v=5.2m/s的速度推给乙，木箱滑到乙处时乙迅速把它抓住，这样恰好避免了甲、乙相撞，若不计冰面的摩擦力，则小木箱的质量为
A ．5kg
B ．10kg
C ．15kg
D ．20kg
4、如图所示，将透明长方体放在空气中，矩形ABCD 是它的一个截面，将a 、b 两种单色细光束射入到P 点，入射角为45θ︒=，12
AP AD =
，若a 光折射后恰好射至AD 面上，b 光从CD 面射出，则（ ）
A ．在介质中b 光比a 光速度大
B ．a 光在介质中的折射率52
n = C ．若要a 光束在AD 面上发生全反射，角θ的范围应满足
42ππθ<≤
D ．改变入射角θ的大小，b 光一定可以从AD 面射出 5、2018年5月4日，我国长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心成功将亚太6C 卫星送入预定同步圆轨道．关于运行中的亚太6C 卫星，下列说法中正确的是 A ．线速度大于第一宇宙速度
B ．向心加速度比赤道表面物体的大
C ．可能经过北京上空
D ．若轨道半径减为原来的一半仍与地球同步
6、如图所示，在火星与木星轨道之间有一小行星带．假设该带中的小行星只受到太阳的引力，并绕太阳做匀速圆周运动．下列说法正确的是
A．太阳对小行星的引力相同
B．各小行星绕太阳运动的周期小于一年
C．小行星带内侧小行星的向心加速度值大于小行星带外侧小行星的向心加速度值D．小行星带内各小行星圆周运动的线速度值大于地球公转的线速度值
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，在距水平地面高为0.4m处，水平固定一根长直光滑杆，在杆上P点固定一定滑轮，滑轮可绕水平轴无摩擦转动，在P点的右边，杆上套有一质量m=2kg小球A。

半径R＝0.3m的光滑半圆形细轨道，竖直地固定在地面上，其圆心O在P点的正下方，在轨道上套有一质量也为m=2kg的小球B。

用一条不可伸长的柔软细绳，通过定滑轮将两小球连接起来。

杆和半圆形轨道在同一竖直面内，两小球均可看作质点，且不计滑轮大小的影响，g取10m/s2。

现给小球A一个水平向右的恒力F＝60N。

则下列说法正确的是（）
A．把小球B从地面拉到P点正下方C点过程中，力F做的功为24J
B．小球B运动到C处时的速度大小4m/s
C．小球B被拉到离地h=0.225m时与小球A速度大小相等。

D．小球B被拉到C处时小球A的速度为0
8、一匀强电场的方向平行于xOy平面，平面内a、b、c三点的位置如图所示，三点的电势分别为10V、17V、26V．下列说法正确的是
A．坐标原点处的电势为1V
B．电子在a点的电势能比在b点的低7eV
C．电场强度沿cO方向
D．电子从b点运动到c点，电场力做功为9eV
9、利用引力常量G和下列某一组数据，能计算出地球质量的是
A．地球的半径及重力加速度（不考虑地球自转）
B．人造卫星在地面附近绕地球做圆周运动的速度及周期
C．月球绕地球做圆周运动的周期及月球与地球间的距离
D．地球绕太阳做圆周运动的周期及地球与太阳间距离
10、如图所示，如果把水星和金星绕太阳的运动视为匀速圆周运动，从水星与金星在一条直线上开始计时，若天文学家测得在相同时间内水星转过的角度为θ1，金星转过的角度为θ2(θ1、θ2均为锐角)，则由此条件可求得（）
A．水星和金星绕太阳运动的周期之比
B．水星和金星的密度之比
C．水星和金星到太阳中心的距离之比
D．水星和金星绕太阳运动的向心加速度大小之比
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）某同学在家中尝试“验证力的平行四边形定则”，他找到三条相同的橡皮筋（遵循胡克定律）和一个小重物，以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子，设计了如下实验：将两条橡皮筋的一端分别挂在竖直墙上的两个钉子A、B上，另一端与第三条橡皮筋连接，结点为O，将第三条橡皮筋的另一端通过细绳悬挂重物，如图1所示：
（1）为完成该实验，下述操作中必需有的是__________（选填选项前的字母）。

A．测量细绳的长度
B．测量重物的质量
C．测量橡皮筋的原长及悬挂重物后橡皮筋的长度及方向
（2）图2是在白纸上根据实验结果画出的力的图示，其中_________（选填“F”或“F ”）是直接用一条橡皮筋挂重物时测得的力。

12．（12分）用图所示的实验装置做“验证牛顿第二定律”的实验。

（1）下面列出了一些实验器材：
电磁打点计时器、纸带、带滑轮的长木板、垫块、小车和砝码、砂和砂桶、天平（附砝码）。

除以上器材外，还需要的实验器材有_________（选填选项前的字母）。

A．秒表；B．刻度尺；C．低压直流电源；D．低压交流电源；
（2）实验时把长木板右端垫高，在不挂砂桶且计时器打点的情况下，轻推一下小车，使小车拖着纸带做匀速运动，这样做的目的是____________________。

（3）长木板右端高度调好后，接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，图是打点计时器打出的一条清晰的纸带。

图中标出了A、B、C三个计数点，相邻计数点之间的时间间隔为T。

A、B间的距离x1，A、C间的距离x2。

则实验中该小车加速度的大小a =_________（结果用上述字母表示）。

（4）某同学通过数据处理作出了如图5所示的加速度a随合力F变化的图像，从图中可以看出图线是一条经过原点的直线。

由此图像可得a – F图像的表达式为_________，小车和砝码的质量约为_________kg（结果保留两位有效数字）。

（5）现要验证“物体质量一定时，加速度与合外力成正比”这一规律。

实验装置如图6所示，实验操作如下：一光滑长木板AB一端搭在固定在水平面上的竖直挡板上。

让小车自木板上一固定点O从静止开始下滑到B点，用计时器记下所用的时间t，用米尺测出O、B之间的距离L以及O到地面的高度h。

改变高度h，重复上述测量。

请分析说明如何根据实验数据作出图像验证此规律________________。

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，用弹簧秤称物块时，静止时弹簧秤读数是F1=7.5N.用弹簧秤拉着物块沿着倾角为θ=37︒的斜面向上匀速滑动时，弹簧秤读数是F2=6N，弹簧秤的拉力方向与斜面平行.求物块与斜面间的动摩擦因数μ。

（sin37︒=0.6,cos37︒=0.8）
14．（16分）如图所示，有一条匀速传送的传送带，恒定速度v＝4 m/s，传送带与水平面的夹角θ＝37°，现将质量m＝1 kg的小物块轻放在其底端（小物块可视作质点），与此同时，给小物块沿传送带方向向上的恒力F＝12 N。

已知物块与传送带之间的动摩擦因数μ＝1．5，传送带的长度L=2．5m。

（g取11 m/s2，sin37°＝1．6，cos37°＝1．2）。

问：
（1）若传送带逆时针旋转，则物块从传送带底端运动到平台上所用的时间为多少？（2）若传送带顺时针旋转，则物块从传送带底端运动到平台上所用的时间为多少？15．（12分）如图所示，质量m=1 Kg的滑板A带有四分之一光滑圆轨道，圆轨道的半径R=1.8 m，圆弧底端点切线水平，滑板的水平部分粗糙．现滑板A静止在光滑水平面上，左侧紧靠固定挡板，右侧有与A等高的平台，平台与A的右端间距为s．平台最右端有一个高h=1.15 m的光滑斜坡，斜坡和平台用长度不计的小光滑圆弧连接，斜坡顶端连接另一水平面．现将质量m=1 kg的小滑块B(可视为质点)从A的顶端由静止释放，取重力加速度g=10m／s1．求：
(1)滑块B刚滑到圆弧底端时，对圆弧底端轨道的压力大小．
(1)若A、B间动摩擦因数μ1=0.5，保证A与平台相碰前A、B能达到共同速度，则s
应满足什么条件?
(3)平台上P、Q之间是一个宽度l=0.5 m的特殊区域，该区域粗糙，且当滑块B进入后，滑块还会受到一个水平向右、大小F=10 N的恒力作用，平台其余部分光滑．在满足第(1)问的条件下，若A与B共速时，B刚好滑到A的右端，A恰与平台相碰，此后B滑上平台，同时快速撤去A．设B与PQ之间的动摩擦因数0<μ<l，试讨论因μ的取值不同，B在PQ间通过的路程大小．
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】卢瑟福α粒子散射实验确定了原子核核式结构理论，选项A错误；放射性元素的半衰期与外界因素无关，选项B错误；核聚变反应方程中A的电荷数为0，
质量数为2+3-4=1，故A 表示中子，选项C 错误； 238
92U 原子核衰变为一个206
82Pb 原子
核的过程中设经过m 次α衰变，n 次β衰变，则有：4m=32，2m-n=10，解得：m=8，n=1．选项D 正确；故选D.
2、B
【解题分析】
A ．从n=4能级向n=3能级跃迁时，辐射出的光子的能量为
()0.85eV 1.51eV 0.66eV ---=
小于钨的逸出功，不能使钨发生光电效应，A 错误；
B ．设光电子的最大初动能为E km
41E E h ν-=
km h W E ν-=
解得
E km =8.21eV
B 正确；
C ．根据光电效应的瞬时性可知，一个钨原子只能吸收一个光子，能量不能积累；
D ．氢原子辐射一个光子后，向低能级跃迁，氢原子核外电子的轨道半径减小 22
2e v k m r r
= 解得
v =由上式得，半径减小速率增大，D 错误。

故选A 。

3、C
【解题分析】
设推出箱子后甲的速度为1v ，乙的速度为2v ，取向右方向为正方向，根据动量守恒得： 01(2)2M m v Mv mv +=+
022(2)mv Mv M m v -=+
当甲与乙恰好不相撞时，则有：
12v v =
联立解得：
15kg m =
A ．与分析不符，故A 错误；
B ．与分析不符，故B 错误；
C ．与分析相符，故C 正确；
D ．与分析不符，故D 错误。

4、C
【解题分析】
A ．a 光的折射角大于b 光的折射角，由折射定律知b 光的折射率大于a 光的折射率，由： c v n
= 分析知在介质中b 光比a 光速度小，故A 错误；
B ．a 光折射后恰好射至AD 面上D 点，如图所示。

根据几何关系可知：
22225sin (2)AP AD AP AP α==++
a 光在介质中的折射率为：
sin sin 104sin 5n πθα===故B 错误；
C ．若要a 光束在A
D 面上发生全反射，则有：
1sin()2n
πα->
得：cos α>
sin α 由sin sin n θ=
得：
sin θ>>可知：
42π
π
θ<
故C 正确；
D ．b 光的折射率大于a 光的折射率，由1sin C n
=知b 光的临界角小于a 光的临界角，但不确定b 光临界角的范围，因此，改变入射角θ的大小，b 光不一定可以从AD 面射出，故D 错误。

故选C ．
5、B
【解题分析】
根据22
2224Mm v G m m r ma m r r r T
πω====，可知半径越大，线速度越小，加速度越小，角速度越小，周期越长．A 、第一宇宙速度为近地卫星(r R =)的线速度，同步卫星的轨道半径(36000km r R =+)大，则其线速度小于第一宇宙速度；A 错误．B 、同步卫星和地球表面物体属于公转和自转，两者具有相同的周期，根据圆周运动
2
24a r T
π=，可知同步卫星的向心加速度较大，故B 正确．C 、同步卫星因T =24h ，可知轨道半径一定，运动方向一定，线速度和角速度一定，则会定点在赤道的正上方，故C 错误．D 、轨道半径减半后周期变小，不再是地球同步卫星，则D 错误．故选B
【题目点拨】根据万有引力提供向心力得出线速度、周期与轨道半径的关系，从而比较出大小．同步卫星位于赤道的上方，与地球自转的周期相同，掌握同步卫星的“七定”． 6、C
【解题分析】
小行星绕太阳做匀速圆周运动，万有引力提供圆周运动向心力
22
224Mm v G m ma m r r r T π===
A ．太阳对小行星的引力F=
2
GMm
r ，由于各小行星轨道半径质量均未知，故不能得出太阳对小行星的引力相同的结论，故A 错误；
B ．由周期T =32r
GM
π知，由于小行星轨道半径大于地球公转半径，故小行星的周期
均大于地球公转周期，即大于一年，故B 错误； C ．小行星的加速度a=
2GM
r
知，小行星内侧轨道半径小于外侧轨道半径，故内侧向心加速度大于外侧的向心加速度，故C 正确； D ．线速度GM
v r
=
知，小行星的轨道半径大于地球半径，故小行星的公转速度小于地球公转的线速度，故D 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】几何关系如图所示：
A 、对于F 的做功过程，由几何知识有：2
2220.40.30.5m PB PO R =
+=+=，
0.40.30.1m PC PO R =-=-=，则力F 做的功
()
()600.50.124J W F PB PC =⋅-=⋅-=，故A 正确.
B 、D 、由于B 球到达
C 处时，乙无沿绳的分速度，所以此时滑块A 的速度为零.则B 错误，
D 正确.C 、当绳与轨道相切时两球速度相等，由相似三角形知识得
PO R
R h
=，代入已知量得
0.40.30.3h =，所以，9
0.225m 40
h ==，故C 正确。

故选ACD.
【题目点拨】本题连接体问题，从功能关系研究物体的速度与高度，关键分析两物体之间的关系和运用几何知识研究物体的位移． 8、AD
【解题分析】
本题考查匀强电场中的电势差和场强的关系以及电场力做功和电势能之间的关系。

【题目详解】
A.根据=c a b a ϕϕϕϕ--，因a 、b 、c 三点电势分别为=10V a ϕ、=17V b ϕ、=26V c ϕ，解得：原点处的电势为0=1V ϕ，故A 正确。

B.因==7V ab a b U ϕϕ--，电子从a 点到b 点电场力做功为==7eV ab W qU ，因电场力做正功，电势能减小，则电子在a 点的电势能比在b 点的高7eV ，故B 错误。

C.如图在ac 连线上找一b '点电势为17V ，根据匀强电场同一直线上，电势差与长度成正比，故=4.25cm cb '，bb '即为等势线，那么垂直bb '连线则为电场线，故C 错误。

D.==9V bc b c U ϕϕ--，电子从b 到c ，电场力做功==9eV bc W qU ，故D 正确。

故选AD 。

9、ABC 【解题分析】
A. 根据地球表面物体重力等于万有引力可得：
2
GMm
mg R
=
， 所以，地球质量：
G
gR M 2
=， 故A 可计算；
B. 由万有引力做向心力可得：
22
2
24GMm v m m R R R T
π==， 故可根据v ，T 求得R ，进而求得地球质量，故B 可计算； CD.根据万有引力做向心力可得：
2
2
24GMm m r r T
π=，
故可根据T，r求得中心天体的质量M，运动天体的质量m的质量无法求解，故C可计算，D不可计算。

本题选不能计算出的，故选：ABC。

10、ACD
【解题分析】
由角速度公式，可得周期之比，A正确，要想求密度之比需要知道质量和体积，所以密度之比不能求出，B错误；由周期公式可知C对，向心加速度可求得向心加速度之比，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、C
【解题分析】
本实验是通过作合力与分力图示的方法来验证平行四边形定则，需要测量合力与分力的大小，根据这个原理进行分析即可求解；
【题目详解】
（1）三条橡皮筯遵守胡克定律，要测量弹力可以通过测量橡皮筋的长度和原长，得到橡皮筋的伸长量，以及方向，不需要测量细绳的长度，故C正确，ABD错误；
（2）根据图2的力的图示，其中F为通过平行四边形定则得到的合力的理论值，其中
是直接用一条橡皮筋挂重物时测得的力，为合力的实际值。

【题目点拨】
本实验在无法测量力的大小的情况下，可以采用比例法作图，只需要测量橡皮筋的伸长量就行，通过分析原理即可正确解答实验问题。

12、BD 平衡摩擦力a = kF，
0.450.56 小车初速度为零，沿斜面做匀加速运动，，合外力大小，如果则，所以若以h为横坐标，为纵坐标作出的图像为过原点的一条倾斜直线，则规律得到验证。

【解题分析】
（1）在“探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系”的实验中，根据实验原理来
选择器材，实验中用砂和砂桶的重力代替小车的合力，故要通过将长木板右端垫高来平衡摩擦力；
（3）根据匀变速直线运动的规律来求解加速度；
（4）根据图像的可知a与F成正比，根据图像的斜率来求质量；
（5）结合牛顿第二定律以及匀变速直线运动的相关规律进行求解即可；
【题目详解】
（1）验证牛顿第二定律”的实验，处理实验数据时需要测出计数点间的距离，实验需要毫米刻度尺，电磁打点计时器需要使用低压交流电源，故选BD正确，AC错误；（2）把木板右端垫高，在不挂砂桶且计时器打点的情况下，轻推一下小车，使小车拖着纸带做匀速运动，就意味着摩擦力抵消了，即平衡摩擦力；
（3）根据匀变速直线运动规律可知：，可以得到：；（4）由图线可得：a与F成正比，表达式为，由数学知识可知
，根据牛顿第二定律：，则，则
（）均正确；
（5）小车初速度为零，沿斜面做匀加速运动，则，
小车所受的合外力是重力沿斜面的分力，则：，如果则，所以若以h为横坐标，为纵坐标作出的图像为过原点的一条倾斜直线，则规律得到验证。

【题目点拨】
在解决实验问题时，一定先要通过分析题意找出实验的原理，通过原理即可分析实验中的方法及误差分析，同时也加深了对具体实验操作步骤的理解。

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、0.25
【解题分析】
当用弹簧秤称物块时根据平衡条件可得
17.5N
F G
==
当用弹簧秤拉着物块沿着斜面匀速上滑过程中，受力如图所示
根据平衡条件可得
sin ?F f G θ=+ cos ?f G μθ=
联立解得：
0.25μ=
14、（3）3．46s （2）3．25s
【解题分析】试题分析：（3）对物块受力分析可知，物块是在恒力作用下沿传送带方向向上做初速为零的匀加速运动，由牛顿第二定律：F －μmgcos37°－mgsin37°＝ma ，计算得：a ＝2 m/s 2 L ＝at 2
（2）对物块受力分析可知，物块先是在恒力作用下沿传送带方向向上做初速为零的匀加速运动，直至速度达到传送带的速度，由牛顿第二定律： F ＋μmgcos37°－mgsin37°＝ma 3，计算得：a 3＝36 m/s 2
物块达到与传送带同速后，对物块受力分析发现，物块受的摩擦力的方向改向，因为F ＝32 N 而下滑力和最大摩擦力之和为33 N 。

故能继续相对斜面向上加速。

故得： F －μmgcos37°－mgsin37°＝ma 3，计算得：a 2＝2 m/s 2 L －x 3＝vt 2＋a 2t 22 t 2＝3s
得t ＝t 3＋t 2＝3．25s
考点：牛顿第二定律的综合应用
【名师点睛】此题是牛顿第二定律的综合应用；解题的关键是分析摩擦力的方向，根据牛顿定律求解加速度，然后分析物体的运动情况，结合运动公式求解．
15、（1）60N （1）s>0.8m （3） 13
10μ
【解题分析】
（1）设滑块B 滑到A 底端的速度为v 0,根据机械能守恒定律可得：
2
012
mgR mv = 解得：v 0=6m/s
设滑块B 刚下滑到圆弧底端时，圆弧轨道对滑块的支持力为F N ,由牛顿定律得：
20
N v F mg m R
-=
解得F N =60N
根据牛顿第三定律得：F 压=F N =60N
（1）设AB 的共同速度v 1，由动量守恒定律可得：
01()mv m M v =+ 解得：v 1=4m/s 对A 由动能定理：2111
2
mgs Mv μ=
解得s=0.8m 即保证A 与平台相碰前AB 能够共速，s 应满足s>0.8m
（3）设滑块到达Q 处的速度v 1时，滑块恰好到达斜坡顶端，根据机械能守恒定律可得：
2
212
mgh mv =
解得v 1=5m/s
由（1）可知滑块进入PQ 间时的速度大小为v 1，当滑块到达Q 处速度v 1=5m/s 时，对滑块，由动能定理22211122
Fl mgl mv mv μ-=- 解得μ=0.1
即0<μ≤0.1，滑块从斜坡顶端离开；滑块在PQ 间通过的路程为0.5m
若滑块滑上斜坡后，从斜坡返回，到达P 点速度刚好为零，设此时动摩擦因数为μ1，对滑块由动能定理：2
211202
mg l mv μ-=- 解得：μ1=0.8,
0.1<μ≤0.8，滑块从P 左端离开，滑块在PQ 间通过的路程为1m ； 若0.8<μ<1，则B 最终静止在Q 点，设滑块在PQ 间通过的路程为s '， 对滑块由动能定理： 21102
Fl mgs mv μ-=-' 解得：13
10s μ
'=。