2024届北京市人大附中高三一模物理试题（原卷版+解析版）

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第一部分
本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。
1. 一个氘核与一个氚核结合成一个氦核同时放出中子，释放17.6 MeV的能量．已知氘核、氚核、氦核和中子的质量分别为m1、m2、m3和m4．下列说法正确的是
A. 该核反应方程是
B. 该核反应中核燃料是当前核电站采用的核燃料
C.
D. 该核反应可以在常温下进行
2. 下列说法中正确的是（ ）
A. 用肥皂膜观察光的薄膜干涉，人应该和光源在膜的同一侧
B. 通过两支夹紧的笔杆间缝隙看发白光的灯丝能观察到彩色条纹，这是光的偏振现象
C. 拍摄橱窗内的展品，调整照相机镜头外的偏振片是让更多光线进入镜头
D. 用紫外线照射锌板后，发生光电效应后的锌板应该带负电
3. 一列沿着x轴正方向传播的横波，在t=0时刻的波形如图1所示，图1中某质点的振动图像如图2所示。下列说法正确的是（ ）
A. 该波的波速为4m/s
B. 图2表示质点S的振动图像
C. 质点R在t=6s时的位移最大
D. 质点Q经过1s沿x轴正方向移动2m
4. “笛音雷”是春节期间常放的一种鞭炮，其着火后一段时间内的速度一时间图像如图所示（不计空气阻力，取竖直向上为正方向），其中t0时刻为笛音雷起飞时刻、DE段是斜率大小为g的直线。则关于笛音雷的运动，下列说法正确的是（ ）
A. “笛音雷”在t1时刻加速度最小
B. “笛音雷”在t2时刻改变运动方向
C. “笛音雷”在t3时刻彻底熄火
D. t3~t4时间内“笛音雷"做自由落体运动
5. 研究表明，地球是一个表面带有大量负电荷的导体，晴天时大气中有很多带正电的离子，低空中正离子多，高空中正离子少。这使得大气中的电场分布有如下特点：电势随着高度的增加而升高，在低层大气中升高得最快，到20km以上的大气中，电势几乎保持不变，平均约为300000伏。根据以上信息，可知大气中的电场线分布应该是（ ）
A. B.
C. D.
6. 气体在流动时会出现分层流动的现象即层流（laminar flw），不同流层的气体流速不同。相邻两流层间有粘滞力，产生粘滞力的原因可以用简单模型解释：如图，某气体流动时分成A、B两流层，两层的交界面为平面，A层流速为vA，B层流速为vB，，由于气体分子做无规则热运动，因此A层的分子会进入B层，B层的分子也会进入A层，稳定后，单位时间内从A层进入B层的分子数等于从B层进入A层的分子数，若气体分子的质量为m，单位时间、单位面积上由A层进入B层的分子数为n，则B层对A层气体单位面积粘滞阻力为（ ）
A. 大小：方向：与气体流动方向相同
B. 大小：方向：与气体流动方向相反
C. 大小：方向：与气体流动方向相同
D. 大小：方向：与气体流动方向相反
7. 如图所示，有质子()、氘核()、氚核()和氦核()四种带电粒子，先后从加速电压是U1的加速电场中的P点由静止释放，被加速后从B板的小孔射出沿CD间的中线进入偏转电压为U2的偏转电场，都能够从偏转电场的另一端射出。如果不计重力的影响，以下判断中正确的是（ ）
A. 质子()的偏转位移y最大
B. 氘核()的偏向角最小
C. 氦核()射出偏转电场时的动能最大
D. 氚核()的射出偏转电场时的速度最大
8. 如图所示，线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端连接到电流表上，把线圈A装在线圈B的里面。开关闭合后，某同学发现将滑动变阻器的滑片P向左加速滑动，电流计指针向右偏转。由此可以推断（ ）
A. 断开开关的瞬间，电流计指针向左偏转
B. 开关闭合后，线圈A向上移动，电流计指针向右偏转
C. 开关闭合后，滑动变阻器滑片P向右减速滑动，电流计指针向右偏转
D. 开关闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，会使电流计指针静止在中央零刻度
9. 如图所示，嫦娥五号、天问一号探测器分别在近月、近火星轨道运行。已知火星的质量约为月球质量的9倍、半径约为月球半径的2倍。假设月球、火星可视为质量均匀分布球体，忽略其自转影响，则下列说法正天间一号确的是（ ）
A. 月球表面重力加速度大于火星表面重力加速度
B. 嫦娥五号绕月球的运行速度大于天问一号绕火星的运行速度
C. 相同时间内，嫦娥五号与月球的连线扫过的面积与天问一号与火星的连线扫过的面积相等
D. 嫦娥五号绕月球转动轨道半径的三次方与周期的平方的比值小于天问一号绕火星转动轨道半径的三次方与周期的平方的比值
10. 定义“另类加速度”，A不变运动称为另类匀变速运动。若物体运动的A不变，则称物体做另类匀变速运动。如图所示，光滑水平面上一个正方形导线框以垂直于一边的速度穿过一个匀强磁场区域（磁场宽度大于线框边长）。导线框电阻不可忽略，但自感可以忽略不计。已知导线框进入磁场前速度为，穿出磁场后速度为。下列说法中正确的是（ ）

A. 线框在进入磁场的过程中，做匀变速运动
B. 线框在进入磁场的过程中，其另类加速度A是变化的
C. 线框完全进入磁场后，在磁场中运动的速度为
D. 线框完全进入磁场后，在磁场中运动的速度为
11. 地铁靠站时，列车车体和屏蔽门之间安装有光电传感器。如图甲所示的光电传感器，若光线被挡住，电流发生变化，工作电路立即报警。如图乙所示，光线发射器内大量处于n = 3激发态的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的光只有a、b两种可以使该光电管阴极逸出光电子，图丙所示为a、b光单独照射光电管时产生的光电流I与光电管两端电压U的关系图线。已知光电管阴极材料的逸出功为2.55eV，可见光光子的能量范围是1.62 ~ 3.11eV，下列说法不正确的是（ ）
A. 由题述可知光电管中光电子飞出阴极时的最大初动能为9.54eV
B. 由题述可知，a光为氢原子从n = 3能级跃迁到n = 1能级时发出的光
C. 光线发射器中发出的光有一种可见光
D. 若部分光线被遮挡，光电子飞出阴极时的最大初动能不变，但光电流减小
12. 如图所示，一根橡皮绳一端固定于天花板上，另一端连接一质量为m小球（可视为质点），小球静止时位于O点。现给小球一竖直向下的瞬时速度，小球到达的最低点A与O点之间的距离为。已知橡皮绳中弹力的大小与其伸长量的关系遵从胡克定律。不计橡皮绳的重力及空气阻力。小球运动过程中不会与地板或天花板碰撞。则下列说法正确的是（ ）
A. 小球由O点运动至A点的过程中，天花板对橡皮绳所做的功为
B. 小球由O点运动至A点的过程中，小球克服合外力做功为
C. 小球由O点运动至A点的过程中，小球的动能一直减小
D. 小球此后上升至最高点的位置与A点的间距一定等于
13. 如图甲所示，导线框ABCD绕垂直于磁场轴匀速转动，产生的交变电动势的图像如图乙所示。线框通过电阻R1与理想升压变压器原线圈相连，变压器副线圈接入一额定电压为220V的电灯泡，电灯泡恰好正常发光且电流表的示数为2A，，线框ABCD电阻不计，电流表为理想电流表，则下列说法正确的是（ ）
A. 变压器原线圈上的电压
B. 变压器原副线圈的匝数比为
C. 灯泡消耗的电功率为440W
D. 灯泡两端的最大电压为220V
14. 激光陀螺仪是很多现代导航仪器中的关键部件，广泛应用于民航飞机等交通工具。激光陀螺仪的基本元件是环形激光器，其原理结构比较复杂，我们简化为如图所示模型：由激光器发出的A、B两束激光，经完全对称的两个通道（图中未画出）在光电探测器处相遇，产生干涉条纹。如果整个装置本身具有绕垂直纸面的对称轴转动的角速度，那么沿两个通道的光的路程差就会发生变化，同时光电探测器能检测出干涉条纹的变化，根据此变化就可以测出整个装置的旋转角速度。某次测试，整个装置从静止开始，绕垂直纸面的对称轴，顺时针方向逐渐加速旋转，最后转速稳定，这个过程中光电探测器的中央位置C处检测出光强经过了强弱强弱强的变化过程。根据上述材料，结合所学知识，判断下列说法正确的是（ ）
A. A束激光的频率大于B束激光的频率
B. 整个装置加速转动过程中，A束激光到达光电探测器的路程逐渐变大
C. 整个装置加速转动过程中，C处始终没有出现干涉明条纹
D. 整个装置加速转动过程中，两束激光的路程差变化了2个波长
第二部分
本部分共6题，共58分。
15. 物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。
（1）利用如图所示的装置研究平抛运动。实验中，下列说法中正确的有__________。
A. 斜槽轨道必须光滑B. 通过调节使斜槽末端保持水平
C. 每次释放小球的位置可以不同D. 每次必须由静止开始释放小球
（2）在“测量金属丝的电阻率”实验中，某同学先用欧姆表“×1”挡粗测该金属丝的电阻，示数如图所示，对应的读数是____________Ω；然后用螺旋测微器测某金属丝的直径，示数如图所示，则该金属丝的直径为__________mm。
（3）某同学利用如图所示的电路测定干电池的电动势和内电阻，在是否可忽略电流表内阻这两种情况下，绘制两类图像。第一类图像以电流表读数I为横坐标，将电流表和电阻箱读数的乘积IR记为U作为纵坐标。第二类图像以电阻箱读数R为横坐标，电流表读数的倒数为纵坐标。下图中实线代表电流表内阻可忽略的情况，虚线代表电流表内阻不可忽略的情况，这四幅图中，能正确反映相关物理量之间关系的是____________。
A. B.
C. D.
16. 某实验小组利用图甲所示的装置探究物体的加速度与所受合力的关系。
（1）为了让细线对小车的拉力等于小车所受的合外力。需要用小木块将长木板无滑轮的一端垫高来平衡摩擦力。具体操作是：把木板垫高后，小车放在木板上，在不挂砂桶且计时器打点的情况下，轻推一下小车，若___________，表明已经消除了摩擦力和其它阻力的影响。
（2）通过对小车所牵引纸带的测量，就能得出小车的加速度a、图乙是某次实验所打出的一条纸带，在纸带上标出了5个计数点，在相邻的两个计数点之间还有4个点未标出，图中数据的单位是cm。实验中使用的电源是频率的交变电流。根据以上数据，可以算出小车的加速度___________（保留3位有效数字）。
（3）已知砂桶和砂的总重力远小于小车的重力，若始终保持长木板水平，取砂桶和砂的总重力为F。根据测得的数据作出小车的加速度a随F变化的图线，如图丙所示。由图丙中的数据可知小车所受的阻力大小为___________N，小车的质量为___________kg。
（4）观察图丙可以发现，图线发生了“弯曲”。若实验平衡了摩擦力，再次作出小车的加速度a随F变化的图线（未画出），图线依然会“弯曲”。经过思考后可知，图线“弯曲”的原因在于实验中认为细线对小车的拉力等于砂桶和砂的总重力F，而实际上与F并不相等。现考虑已平衡摩擦力的实验，将记为相对误差，设砂桶和砂的总质量为，小车的质量为，则相对误差与的关系图线应为___________。
A. B.
C. D.
17. 为保证航海安全，海员需进行跳水训练。某次跳水训练中，质量的海员从距水面的跳台边缘处由静止自由下落，下落过程中双脚并拢，脚尖绷直，身体始终保持竖直。忽略空气阻力，重力加速度g取。
（1）求海员从离开跳台到接触水面所用的时间；
（2）已知海员本次跳水触水瞬间受到水的作用力方向竖直向上，大小，式中水的密度，比例系数，触水瞬间的有效面积，求海员触水瞬间加速度的大小；
（3）若海员从触水到速度减为0用时2s，求该过程中水对海员平均作用力的大小。
18. 质量为m、电荷量为+q的粒子，以速度v源源不断地从小孔S1射入如图所示的速度选择器，速度选择器中存在互相垂直的匀强电场和匀强磁场，已知匀强磁场的磁感应强度为B1。粒子在速度选择器中沿直线运动，从小孔S2射出后，从O点射入以直线MN为边界的匀强偏转磁场，最终从P点射出磁场，已知该偏转磁场的磁感应强度为B2。整个装置放置在真空中，不计粒子的重力及粒子间的相互作用。
（1）求速度选择器中的匀强电场场强E的大小；
（2）求OP间的距离d和粒子在偏转磁场中运动的时间t；
（3）粒子离开磁场时被收集。已知时间t内收集到粒子的质量为M，求这段时间内粒子束离开磁场时的等效电流I。
19. 火箭是根据反冲原理制成的航天工具。在火箭点火升空的过程中，火箭受到的推力远大于其自身重力，为便于计算，在分析过程中可忽略重力的影响。
（1）如图1所示，为获取推力，火箭在单位时间内将质量为m的燃料以相对于火箭的速度u竖直向下喷出，已知燃料高速喷出时的速度变化量远大于火箭速度的变化量。求火箭受到的推力F的大小；
（2）火箭与其所载燃料的初始质量为，在时刻，火箭由静止出发，测得其加速度的倒数随时间t的变化是一条如图2所示的直线，已知该直线的纵截距为b，并经过点Q，其坐标为。求火箭在单位时间内喷出燃料的质量m与燃料喷出时相对于火箭的速度u；
（3）若某火箭由静止起飞，其加速度a随时间t的变化图像如图3所示，在时，其质量为，求此时推力对火箭做功的瞬时功率（保留两位有效数字）。

20. 带电粒子间的电磁力是自然界四大基本相互作用力之一，电力和磁力是这一相互作用的两个部分，一个电磁相互作用是电现象还是磁现象，在很大程度上取决于研究问题所选取的参考系。在一个参考系中观察到的磁现象，换一个参考系观察，可能就是电现象。这体现了电场和磁场是不可割裂的一个整体。电磁场的参考系变换，可以帮我们更好的理解并解决问题。
（1）如图1所示，空间中存在垂直于纸面的匀强磁场，其大小为B，一带电粒子以垂直于磁场的速度v水平向右射入磁场。则粒子会受到洛伦兹力的作用。若此时在与粒子运动速度相同的惯性参考系中观察，则粒子静止，静止的带电粒子不会受到洛伦兹力的作用。那么应该怎样解释它受到的力呢？原来在中，由于磁场的运动，会观察到一个与磁场方向垂直的感生电场，请你求出该电场的大小和方向；
（2）如图2所示，金属圆环被固定在竖直平面内（不能转动和平动），一个条形磁铁以匀速v靠近圆环，则圆环中会产生感应电动势。这一电动势有两种理解方式：在地面参考系中观察，圆环中的磁通量发生变化，因此圆环上存在感生电动势；若在与磁铁运动速度相同的惯性系中观察，则系统变为圆环切割磁感线产生动生电动势。两个参考系下观察到的电动势应该完全相同。请分析，在参考系和参考系中分别是什么力充当电动势中的非静电力？
（3）某同学在面对这样一个问题时遇到了困难：在一个真空环境中，有一条载有电流I的、电阻很小的长直导线，已知电流在距离导线r处产生的磁感应强度，k为已知常数。初速度为的电子在与导线垂直距离为的初位置处开始垂直于导线向导线运动，如图3所示。已知电子运动过程中与导线的最短距离为，求电子初速度的大小。（不考虑地磁场影响，电子重力忽略不计）
该同学希望用功能关系来求解电子的运动，但由于洛伦兹力不做功，因此电子到达距导线最近处时仍然保持初速率，若利用洛伦兹力的分量做功的方式来计算，就显得十分复杂了。因此他希望在电磁场的参考系变换中获得启发，他选择在以速度为，且相对导线水平向右运动的参考系中进行研究。
a。 在参考系中，空间中存在感生电场。根据（1）中的理论，距导线距离为r处的感生电场E的大小为______（可用含的表达式表示），方向与导线垂直，且______（填“指向”或“背离”）导线。
b。 已知在参考系中观察到的感生电场，具有与静电场类似的性质，其电场力做功只与始末位置到导线的距离r有关。请根据该同学选取的参考系，利用功能关系求满足题干要求的电子运动的初速度（已知电子电量为，电子质量为m，的图像与r轴在到区间与r轴围成的面积为，如图4所示）。