2024年北京市西城区北京师大附属实验中学物理高三上期末教学质量检测试题含解析

2024年北京市西城区北京师大附属实验中学物理高三上期末教学质量检测试题
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、某同学设计了如图所示的电路来研究光电效应现象，结点Q位于滑动变阻器的中点，初始状态时，滑动触头P也恰好位于滑动变阻器的中点．实验过程中，当该同学用绿光照射光电管时，灵敏电流计有示数，下列说法正确的是
A．若换用紫光照射光电管，则电流计的示数一定增大
B．若增大绿光的光照强度，则电流计的示数一定增大
C．若将滑动触头P向右滑动，则电流计的示数一定不断增大
D．若将滑动触头P向左滑动，则电流计的示数一定能减小为0
2、质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上。

用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O，如图所示。

用T表示绳OA 段拉力的大小，在O点向左移动的过程中
A．F逐渐变大，T逐渐变大
B．F逐渐变大，T逐渐变小
C．F逐渐变小，T逐渐变大
D．F逐渐变小，T逐渐变小
3、氢原子的能级图如图所示，有一群处于n=4能级的氢原子，若氢原子从n=4能级向n=2能级跃迁时所辐射出的光恰能使某种金属A发生光电效应，则下列说法中正确的是（）
A ．这群氢原子辐射出的光中共有3种频率的光能使金属A 发生光电效应
B ．如果辐射进来能量为0.32 eV 的光子，可以使氢原子从n ＝4能级向n ＝5能级跃迁
C ．如果辐射进来能量为1.32 eV 的光子，不可以使处于n ＝4能级的氢原子发生电离
D ．用氢原子从n ＝4能级向n ＝1能级跃迁时辐射出的光照射金属A ，所产生的光电子的最大初动能为10.2 eV
4、如图，长l 的轻杆两端固定两个质量相等的小球甲和乙，初始时它们直立在光滑的水平地面上。

后由于受到微小扰动，系统从图示位置开始倾倒。

当小球甲刚要落地时，其速度大小为( )
A ．
B ．
C ．
D ．0
5、下列各力中按照力的效果命名的是（ ）
A ．支持力
B ．电场力
C ．分子力
D ．摩擦力 6、已知动车组在水平轨道上运动时受到的阻力2f kv （k 为阻力系数），其中和谐号动车组的阻力系数是复兴号动车
组的1.2倍，和谐号动车组的了大速度约为270km/h ，若复兴号动车组的额定功率约为和谐号动车组的1.44倍，则相同条件下，复兴号动车组在额功率下的最大速度约为（ ）
A ．330 km/h
B ．300 km/h
C ．290 km/h
D ．260 km/h
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、2019年9月21日，“多彩贵州”自行车联赛在赤水市举行第五站的赛事一辆做匀变速直线运动的赛车，初速度v 0=5m/s ，它的位置坐标x 与速度的二次方v 2的关系图像如图所示，则（ ）
A ．赛车的加速度大小为2.5m/s 2
B ．赛车在t =2s 时速度为0
C ．赛车在前2s 内的位移大小为7.5m
D ．赛车在1s 时的位置坐标为2.375m
8、如图甲所示，一块质量为m A =1kg 的木板A 静止在水平地面上，一个质量为m B =1kg 的滑块B 静止在木板的左端，对B 施加一向右的水平恒力F ，一段时间后B 从A 右端滑出，A 继续在地面上运动一段距离后停止，此过程中A 的速度随时间变化的图像如图乙所示．设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度取g=10m/s 1．则下列说法正确的是
A ．滑块与木板之间的动摩擦因数为0.6
B ．木板与地面之间的动摩擦因数为0.1
C ．F 的大小可能为9N
D ．F 的大小与板长L 有关
9、如图，一截面为椭圆形的容器内壁光滑，其质量为M ，置于光滑水平面上，内有一质量为m 的小球，当容器受到一个水平向右的作用力F 作用且系统达到稳定时，小球偏离平衡位量如图，重力加速度为g ，此时（ ）
A ．若小球对椭圆面的压力与竖直方向的夹角为α，则()tan M m g F α+=
B ．若小球对椭圆面的压力与竖直方向的夹角为α，则tan ()F M m g α=
+ C ．小球对椭圆面的压力大小为22()F g M m
++
D ．小球对椭圆面的压力大小为22()F m g M m
-+ 10、如图所示，a 、b 、c 、d 表示一定质量的理想气体状态变化中的四个状态，图中ad 与T 轴平行，cd 与p 轴平行，ab 的延长线过原点，则下列说法中正确的是（ ）
A ．气体在状态a 时的体积大于在状态b 时的体积
B ．从状态b 到状态a 的过程，气体吸收的热量一定等于其增加的内能
C ．从状态c 到状态d 的过程，气体分子的平均动能不变，但分子的密集程度增加
D ．从状态a 到状态d 的过程，气体对外做功，内能不变
E.从状态b 到状态c 的过程，气体从外界吸收的热量一定大于其对外做的功
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）测量木块和木板间动摩擦因数的装置如图(a)。

水平固定的长木板一端有定滑轮，另一端有打点计时器。

细线绕过定滑轮将木块和钩码相连，木块靠近打点计时器，纸带穿过打点计时器后固定在木块上。

接通打点计时器，放开木块，钩码触地后不再弹起，木块继续向前运动一段距离后停在木板上。

某次纸带的数据如图(b)，打点计时器所用电源的频率为50Hz ，每相邻两点间还有1个点未画出，数值单位为cm 。

由图(b)数据可知，钩码触地后木块继续运动的加速度大小为___m/s 2；若取g ＝10m/s 2，则木块与木板间的动摩擦因数为___；某小组实验数据处理完成后，发现操作中滑轮的高度变化造成细线与木板的上表面不平行，如图(c)，这样他们测得的动摩擦因数与实际值相比___（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。

12．（12分）小明所在的课外活动小组在实验室测量导线的电阻率，他们在实验室选取了一段金属丝，经过讨论他们进行了如下操作。

（1）先用刻度尺测量其长度如图l所示，该段金属丝的长度为___ cm。

（2）接着他们使用多用电表粗测金属丝的电阻，操作过程分以下三个步骤：（请填写第②步操作）
①将红、黑表笔分别插入多用电表的“+”“-”插孔，选择电阻挡“×l”；
②____，调整欧姆调零旋钮，____；
③把红、黑表笔分别与金属丝的两端相接，多用电表的示数如图2所示。

（3）根据多用电表示数，为了减小实验误差，并在实验中获得较大的电压调节范围，应从图3中的四个电路中选择___电路来测量金属丝电阻，闭合开关前应将滑动变阻器的滑片P移至最__（填“左”或“右”）端，多次测量求平均值后测得该金属丝的电阻为5.2Ω。

A．B．C．D．
（4）他们使用千分尺测量金属丝的直径，示数如图4所示，金属丝的直径为___mm。

⋅（结果保留两位有效数字）。

（5）根据以上数据可以计算出该金属丝的电阻率为ρ=____Ωm
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）一定质量的理想气体，状态从A→B→C的变化过程可用如图所示的p－V图线描述，气体在状态A时温度为T A=300K，试求：
(1)气体在状态B时的温度T B和状态C时的温度T C；
(2)若气体在B→C过程中气体内能减少了200J，则在B→C过程吸收或放出的热量是多少？
14．（16分）如图所示，把一个横截面QMP为等边三角形玻璃棱镜的一个侧面放在水平桌面上，直线SD与QP共线。

在S处放一光源，使其发出的直线光束与SQ夹30角，该光束射向棱镜的MQ侧面上的一点。

调整光源S的位置，
=。

不考虑光线在棱镜中的反射，求：
使棱镜另一侧面MP出射的光线射在D点，且恰有SQ PD
（i）棱镜玻璃的折射率；
（ii）棱镜的出射光线与人射光线间的夹角。

15．（12分）如图所示，在第一象限内，存在垂直于xOy平面向外的匀强磁场Ⅰ，第二象限内存在水平向右的匀强电
+的粒场，第三、四象限内存在垂直于xOy平面向外、磁感应强度大小为0B的匀强磁场Ⅱ。

一质量为m，电荷量为q
子，从x轴上M点以某一初速度垂直于x轴进入第四象限，在xOy平面内，以原点O为圆心做半径为0R的圆周运动；随后进入电场运动至y轴上的N点，沿与y轴正方向成45︒角离开电场；在磁场Ⅰ中运动一段时间后，再次垂直于x 轴进入第四象限。

不计粒子重力。

求：
（1）带电粒子从M点进入第四象限时初速度的大小0v；
（2）电场强度的大小E；
（3）磁场Ⅰ的磁感应强度的大小1B。

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、B
【解题分析】
用绿光照射光电管时，灵敏电流计有示数，说明绿光的频率大于该光电管的极限频率，若换用紫光照射，则一定可产生光电效应，但光电流大小与光强有关，所以光电流大小变化情况不能确定，选项A错误；增大绿光的光照强度，则单位时间内从阴极逸出的光电子的数量一定增多，光电流变大，电流计的示数一定变大，选项B正确；此时加在光电管两端的电压为零，若将滑动触头P向右移动，加在光电管两端的电压为正向电压，则在电场力的作用下，到达阳极的光电子数会增多，而达到饱和光电流后，光电流的大小不会随着正向电压的增大而增大，选项C错误；若将滑动触头P向左滑动，加在光电管两端的电压为反向电压，则在电场力作用下，到达阳极的光电子数会减小，电流计的示数不断减小，若最大反向电压小于遏止电压，则电流计的示数不能减为零，选项D错误；故选B.
【题目点拨】
发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，根据光电效应的条件判断能否发生光电效应，从而判断是否有光电流；知道饱和光电流是由光强决定的．
2、A
【解题分析】
以结点O为研究对象受力分析如下图所示：
由题意知点O 缓慢移动，即在移动过程中始终处于平衡状态，则可知：绳OB 的张力
T B =mg
根据平衡条件可知：
T cos θ-T B =0，T sin θ-F =0
由此两式可得：
F =T B tan θ=mg tan θ
B T T cos θ
= 在结点为O 被缓慢拉动过程中，夹角θ增大，由三角函数可知：F 和T 均变大。

A. F 逐渐变大，T 逐渐变大与分析相符，故A 正确。

B. F 逐渐变大，T 逐渐变小与分析不符，故B 错误。

C. F 逐渐变小，T 逐渐变大与分析不符，故C 错误。

D. F 逐渐变小，T 逐渐变小与分析不符，故D 错误。

3、D
【解题分析】
A ．氢原子从n =4能级向低能级跃迁时可以辐射出6种频率的光子，其中只有从n =4能级向n =3能级跃迁时所辐射出的光子以及从n =3能级向n =2能级跃迁时所辐射出的光子的能量小于从n =4能级向n =2能级跃迁时所辐射出的光子的能量，不能使金属A 发生光电效应，故共有4种频率的光能使金属A 发生光电效应，故A 错误；
B ．因为从n =4能级向n =5能级跃迁时所需要的能量为
54Δ0.31eV E E E =-=
不等于光子能量为0.32eV ，故B 错误；
C ．因为要使处于n =4能级的氢原子发生电离，所需要的能量只要大于0.85eV 就可以，故C 错误；
D ．由题意可知，金属A 的逸出功为2.55eV ， 氢原子从n =4能级向n =1能级跃迁时所辐射出光子的能量为 4112.75eV hv
E E =-=
由爱因斯坦光电效应方程可得最大初动能
k 010.2eV E hv W =-=
故D 正确。

故选D 。

4、C
【解题分析】
甲、乙组成的系统水平方向动量守恒，以向右为正方向，在水平方向，由动量守恒定律得：
当小球甲刚要落地时，水平方向上的速度为零，所以乙球的速度也为零，乙球的动能为零，甲球的重力势能全部转化为甲球的动能，由机械能守恒定律得：
解得：
A.
与计算结果不符，故A 不符合题意。

B.
与计算结果不符，故B 不符合题意。

C.与计算结果相符，故C 符合题意。

D.0与计算结果不符，故D 不符合题意。

5、A
【解题分析】
A.支持力是按照力的效果命名的，支持力实际上是物体之间的弹力，故A 正确．
BCD.电场力、分子力摩擦力都是按照力的性质命名的，故BCD 错误。

故选A 。

6、A
【解题分析】
两列车的阻力分别为：
2=1.2f kv 和谐和谐
2=f kv 复兴复兴
根据m P fv = 可得
1.44=m P P f v =和谐复兴复兴复兴
=m P f v 和谐和谐和谐
联立解得
=324km/h m v 复兴
故选A 。

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、CD
【解题分析】
A ．由图象可知该车做匀减速直线运动，根据速度位移公式有
2222001222v v v x v a a a
-==- 则图象的斜率等于
128225
a --= 解加速度a =-1.25m/s 2，即大小为1.25m/s 2，故A 错误；
B ．设汽车减速到零所有的时间为0t ，根据速度公式有
00v v at =+
代入数据解得04t =s ，说明赛车在t =2s 时仍在运动，此时速度不为0，故B 错误；
C ．设赛车在前2s 内的位移为2x ，根据位移时间公式有
2202212
x v t at =+ 代入数据解得27.5x =m ，故C 正确；
D ．设赛车在前1s 内的位移为1x ，根据位移时间公式有
2101112
x v t at =+ 代入数据解得1 4.375x =m ，由图可知该车在1s 内是由-2m 处出发，所以在1s 时的位置坐标为12x -m=2.375m ，故D 正确。

故选CD 。

8、BD
【解题分析】
根据木板A 的v-t 图像求解滑块在木板上滑动时和离开木板时木板的加速度，根据牛顿第二定律列式求解两个动摩擦因数；若木块在木板上滑动时，木块的加速度应该大于木板的加速度，由此求解F 的范围；根据木块和木板的位移关系求解F 与L 的关系.
【题目详解】 滑块在木板上滑动时木板的加速度为2212/2/1v a m s m s t ∆===∆，对木板根据牛顿第二定律：121()B A B A m g m m g m a μμ-+=；滑块从木板上滑出时木板的加速度为2222/1/2
v a m s m s t ∆===∆，对木板根据牛顿第二定律：22A A m g m a μ=；联立解得：μ1=0.7，μ1 =0.1，选项A 错误，B 正确；对木块B ：1B B B F m g m a μ-=，其中的a A >1m/s 1，则F>9N ，则F 的大小不可能为9N ，选项C 错误；根据2211122
B L a t a t =
-，式中t=1s ，联立解得：F=1L+9，即F 的大小与板长L 有关，选项D 正确；故选BD.
【题目点拨】
此题时牛顿第二定律的综合应用问题，首先要搞清两物体的运动情况，通过v-t 图像获取运动信息，结合牛顿第二定律求解.
9、BC
【解题分析】
对小球受力如图所示
AB ．对整体两者一起加速，则
F a M m
=+ tan F mg
α=合 =F ma 合
解得
()tan a F g M m g
α==+ 故A 错误，B 正确；
CD ．由题意得
N F ==故C 正确，D 错误。

故选BC 。

10、BCE
【解题分析】
A ．因ab 连线过原点，可知是等容线，则气体在状态a 时的体积等于在状态b 时的体积，选项A 错误；
B ．从状态b 到状态a 的过程，气体体积不变，则对外做功为零，即W =0，根据∆U =W +Q 可知，气体吸收的热量一定等于其增加的内能，选项B 正确；
C ．从状态c 到状态d 的过程，气体的温度不变，压强变大，体积减小，则气体分子的平均动能不变，但分子的密集程度增加，选项C 正确；
D ．从状态a 到状态d 的过程，气体压强不变，温度升高，则体积变大，气体对外做功，内能变大，选项D 错误；
E ．从状态b 到状态c 的过程，气体温度升高，体积变大，内能增加，对外做功，根据∆U =W +Q 可知，气体从外界吸收的热量一定大于其对外做的功，选项E 正确。

故选BCE 。

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、3 0.3 不变
【解题分析】
[1]钩码触地后木块做减速运动，计算其加速度大小应该用纸带的后一段，即5~1点之间的部分
2222(4.49 4.01)(3.05 3.53)10m/s 3m/s (20.022)
a -+-+=⨯=⨯⨯； [2]钩码触地后，木块只在滑动摩擦力作用下做匀减速运动，有
f =ma
f =μmg
木块与木板间的动摩擦因数
μ=0.3；
[3]由于钩码触地后细线不再提供拉力，减速运动的加速度与之前的加速运动情况无关，所以不影响测量结果，测得的动摩擦因数与实际值相比不变。

12、60.50（60.48～60.52均可） 将红、黑表笔短接 使指针指向电阻刻度“0”刻线 D 左 0.200
72.710-⨯
【解题分析】
（1）[1]毫米刻度尺的分度值为0.1cm ，所以读数为：70.50cm-10.00cm=60.50cm ；
（2）[2][3]②将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指向表盘右侧的“0”刻度线，即表盘中电阻刻度“0”刻线；
（3）[4][5]电阻为x 5.2ΩR =，电流表的分压相对较为明显，所以电流表应采用外接法；为获得较大的电压调节范围，滑动变阻器应选用分压式接法，所以选择电路D ，滑片P 开始应调节至左端，使电压从0开始调节；
（4）[6]螺旋测微器的精度为0.01mm ，所以读数为：
0+20.00.01mm 0.200mm ⨯=；
（5）[7]根据电阻定律：
x L R S
ρ= 金属丝的横截面积：
214
S d π= 所以电阻率：
()23
27x 3.14 5.20.20010Ωm 2.710Ωm 440.605R d
L πρ--⨯⨯⨯==⋅=⨯⋅⨯。

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)1200K ；600K ；(2)1000J
【解题分析】
(1)A 到B 过程中由查理定律有A B A B
P P T T =代入数据得： 1200K B T =
B 到
C 过程中由盖吕萨克定律有C B B C
V V T T =得 600K C T =
(2)B 到C 过程中外界对气体做功为
W p V =∆
得
800J W =
由热力学第一定律有U W Q ∆=+，内能减少200J 即
∆U =－200J
得
1000J Q =-
则放热1000J 。

14、（i ）3n =
；
（ii ）60° 【解题分析】
（i ）如图，由几何关系知A 点的入射角为60︒，折射角为30。

有
sin 60sin 30n ︒=︒
解得 3n =（ii ）出射光线与入射光线间的夹角为
23060δ=⨯︒=︒
15、（1）000qB R v m = （2）2002qB R E m = （3）1012
B B = 【解题分析】
（1）粒子从x 轴上M 点进入第四象限，在xOy 平面内，以原点O 为圆心做半径为0R 的圆周运动，由洛伦兹力提供向心力：
20000
v qv B m R = 解得：
000qB R v m
= （2）粒子在第二象限内做类平抛运动，沿着x 轴方向：
qE ma =
2002y v aR -=
沿与y 轴正方向成45︒角离开电场，所以：
0y v v =
解得电场强度：
2002qB R E m = (3)粒子的轨迹如图所示：
第二象限，沿着x 轴方向：
00
2y v R t +=
沿着y 轴方向：
0ON v t =
所以：
02ON R =
由几何关系知，三角形OO’N 为底角45°的等腰直角三角形。

在磁场Ⅰ中运动的半径： 0222R ON R ==
由洛伦兹力提供向心力：
2
1v qvB m R
= 粒子在N 点速度沿与y 轴正方向成45︒角离开电场，所以离开的速度：
02v v =
所以磁场Ⅰ的磁感应强度的大小1B ： 1012B B。