1、北京市第四十三中学2021届高三物理上学期期中试题一、单项选择题（共21个小题，每小题2分，共42分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的。）1碳12的原子核是由6个质子和6个中子构成的，各质子之间存在着三种相互作用力，万有引力、库仑力和核力。这三种相互作用力的大小由弱到强的顺序是（ ）A万有引力、核力、库仑力 B万有引力、库仑力、核力C核力、库仑力、万有引力 D核力、万有引力、库仑力2由爱因斯坦创立的相对论，对现代物理学的发展和现代人类思想的发展有着巨大的影响，从逻辑思想上统一了经典物理学，使经典物理学成为一个完美的科学体系。下列关于相对论的说法中，正确的是（ ）A由质能方程E
2、=mc2可知，质量就是能量B在任何参考系中，光在真空中的速度都保持不变C在高速运动的飞船中的宇航员会发现飞船中的钟走得比地球上快D火箭以0.5倍的光速从观察者的身边掠过，观察者测得火箭的长度变短了31896年法国物理学家贝可勒尔发现天然放射性现象；1897年，英国物理学家J.J.汤姆孙发现电子；1909年，英国物理学家卢瑟福指导学生进行粒子散射实验；1919年卢瑟福用镭放射出的粒子轰击氮原子核，发现了质子；1932年英国物理学家查德威克发现中子人们对微观世界的探究一直在不停地深入。下列现象中，与原子核内部变化有关的是（ ）A天然放射现象 B光电效应现象C原子发光现象 D粒子散射现象4关于粒子散
3、射实验的下述说法中正确的是（ ）A实验表明原子中心的核带有原子的全部正电及全部质量B实验表明原子中心有一个较大的核，它占有原子体积的较大部分C在实验中观察到的现象是绝大多数粒子穿过金箔后，仍沿原来方向前进，少数发生了较大偏转，极少数偏转超过90，有的甚至被弹回接近180D使粒子发生明显偏转的力是来自带正电的核及核外电子，当粒子接近核时是核的推斥力使粒子发生明显偏转，当粒子接近电子时，是电子的吸引力使之发生明显偏转5在下列四个核反应式中，X表示中子的是（ ）ANXOHBThPaXCXCNDUnSrXe10Xn43210-0.85-1.51-3.4-13.6E/eV5-0.546氢原子能级示意如图
4、。现有大量氢原子处于n=3能级上，下列正确的是（ ）A这些原子跃迁过程中最多可辐射出6种频率的光子B从n=3能级跃迁到n=1能级比跃迁到n=2能级辐射的光子频率低C从n=3能级跃迁到n=4能级需吸收0.66eV的能量Dn=3能级的氢原子电离至少需要吸收13.6eV的能量7最近几年，原子核科学家在超重元素的探测方面取得重大进展。1996年科学家在研究某两个重核结合成超重元素的反应时，发现生成的超重元素的核X经过6次衰变、2次衰变后的产物为Y。由此可以判定超重元素的原子序数和质量数分别是（ ）A110，265 B110，277 C114，277 D114，26500.250.500.751.00铀
5、原子数相对值（N/N0）45901351800亿年8地球的年龄到底有多大，科学家利用天然放射性元素的衰变规律，通过对目前发现最古老的岩石中铀和铅含量来推算。测得该岩石中现含有的铀是岩石形成初期时（岩石形成初期时不含铅）的一半，铀238衰变后形成铅206，铀238的相对含量随时间变化规律如图所示，图中N为铀238的原子数，N0为铀和铅的总原子数。由此可以判断出（ ）A铀238的半衰期为90亿年B地球的年龄大致为90亿年C被测定的岩石样品在90亿年时，铀、铅原子数之比约为13D根据铀半衰期可知，20个铀原子核经过一个半衰期后就剩下10个铀原子核9电磁波谱家族有众多的成员。关于电磁波的应用，下列说法
6、不正确的是（ ）A电磁炉是利用电磁波来工作的B微波炉是利用电磁波的能量来快速煮熟食物的C雷达是利用电磁波的反射来侦测目标的D夜视仪是利用红外线来帮助人们在夜间看见物体的10以下说法正确的是（ ）A太阳光谱是明线光谱B光的偏振现象说明光是纵波C用激光读取光盘上记录的信息是利用激光平行度好的特点D肥皂泡在阳光照射下呈现彩色，这是由于光的衍射造成的色散现象空气内芯外套端面112008年北京奥运会上，光纤通讯将覆盖所有奥运场馆为各项比赛提供安全可靠的通信服务，光导纤维是由内芯和外套两层组成，光从一端进入，另一端传出，下列说法正确的是（ ）A内芯的折射率小于外套的折射率B增大光从端面入射的入射角，在端面
7、处可能发生全反射C不同频率的可见光从同一根光导纤维的一端传输到另一端所用的时间不相同D若红光以如图所示的角度入射，恰能在内芯和外套界面上发生全反射，则改用紫光以同样角度入射时，在内芯和外套界面上将不会发生全反射12一束复色光由空气斜射向一块平行平面玻璃砖，经折射分成两束单色光a、b。已知a光的频率小于b光的频率，下列光路图正确的是（ ）CabDbaAabBbabacPQO13a、b、c三条平行光线从空气射向玻璃砖且方向垂直于半圆柱体玻璃砖的截面直径，如图所示。光线b正好过圆心O，光线a、c从光线b的两侧对称入射，光线a、c从玻璃砖下表面进入空气后与光线b交于P、Q，则下列说法正确的是（ ）A玻
8、璃对三种光的折射率关系是nanbncB玻璃对三种光的折射率关系是nanc，b光的折射率大小无法确定C用相同的装置进行双缝干涉实验，a光的干涉条纹间距比c光干涉条纹间距小D若a、c都能使某金属发生光电效应，则a打出的光电子的最大初动能大于c光打出的光电子的最大初动能14关于热学现象和热学规律，下列说法中正确的是（ ）A布朗运动就是液体分子的热运动B用油膜法测分子直径的实验中，应使用纯油酸滴到水面上C第一类永动机不可能制成是因为它违背了能量守恒定律D用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做功3.0105 J，同时空气的内能增加2.2105 J，则空气从外界吸热5.2105 JEprOr2r1r315由于分
9、子间存在着分子力，而分子力做功与路径无关，因此分子间存在与其相对距离有关的分子势能。如图所示为分子势能Ep随分子间距离r变化的图象，取r趋近于无穷大时Ep为零。r0表示分子间引力和斥力平衡的位置。通过功能关系可以从分子势能的图象中得到有关分子力的信息，则下列说法正确的是（ ）A图中r1是分子间的引力和斥力平衡的位置B假设将两个分子从r=r2处释放，它们将相互靠近C当分子间的距离r=r3时，分子间只有引力没有斥力D当分子间的距离减小时，分子间的引力和斥力都会增大16把一个筛子用四根弹簧支起来，筛子上装一个电动偏心轮，它每转一周，给筛子一个驱动力，这就做成了一个共振筛，如图所示。不开电动机让这个筛
10、子自由振动时，完成20次全振动用15 s，在某电压下，电动偏心轮的转速是50 r/min。已知增大电动偏心轮电压可使其转速提高，而增加筛子的总质量可以增大筛子的固有周期。为使共振筛的振幅增大，以下做法可行的是（ ）降低输入电压 提高输入电压 增加筛子质量 减小筛子质量A B C DPA17振源A带动细绳振动，某时刻形成的横波如右图所示，则在波传播到细绳上一点P时开始计时，下列图乙的四个图形中能表示P点振动图象的是（ ）xxxxABCDttttO y xKLMN甲O y t乙18一列简谐横波某时刻波形如图甲所示。由该时刻开始计时，质点L的振动情况如图乙所示。下列说法正确的是（ ）A该横波沿x轴负
11、方向传播B质点N该时刻向y轴负方向运动C质点L经半个周期将沿x轴正方向移动D该时刻质点K与M的速度、加速度都相同19关于静摩擦力做功和滑动摩擦力做功，下列说法正确的是（ ）A静摩擦力总是做正功，滑动摩擦力总是做负功B静摩擦力对物体一定不做功，滑动摩擦力对物体可能不做功C静摩擦力对物体可能做功，滑动摩擦力对物体一定做功D静摩擦力和滑动摩擦力都可能对物体不做功20如图，游乐场中，从高处P到水面Q处有三条不同的光滑轨道，图中甲和丙是两条长度相等的曲线轨道，乙是直线轨道。甲、乙、丙三小孩沿不同轨道同时从P处自由滑向Q处，下列说法正确的有（ ）PQ甲丙乙A甲的切向加速度始终比丙的小B因为乙沿直线下滑，所
12、经过的路程最短，所以乙最先到达Q处C虽然甲、乙、丙所经过的路径不同，但它们的位移相同，所以应该同时到达Q处D甲、乙、丙到达Q处时的速度大小是相等的12321、在同一竖直平面内，3个完全相同的小钢球（1号、2号、3号）悬挂于同一高度；静止时小球恰能接触且悬线平行，如图所示。在下列实验中，悬线始终保持绷紧状态，碰撞均为对心正碰。以下分析正确的是（ ）A将1号移至高度h释放，碰撞后，观察到2号静止、3号摆至高度h。若2号换成质量不同的小钢球，重复上述实验，3号仍能摆至高度hB将1、2号一起移至高度h释放，碰撞后，观察到1号静止，2、3号一起摆至高度h，释放后整个过程机械能和动量都守恒C将右侧涂胶的1
13、号移至高度h释放，1、2号碰撞后粘在一起，根据机械能守恒，3号仍能摆至高度hD将1号和右侧涂胶的2号一起移至高度h释放，碰撞后，2、3号粘在一起向右运动，未能摆至高度h，释放后整个过程机械能和动量都不守恒二、实验题（共18分。）Oab记录纸ABC重垂线入射球靶球定位卡Hh22某同学用如图所示的装置做验证动量守恒定律实验。先让a球从斜槽轨道上某固定点由静止开始滚下，在水平地面上的记录纸上留下压痕，重复10次；再把同样大小的b球放在斜槽轨道末端水平段的最右端附近静止，让a球仍从原固定点由静止开始滚下，和b球相碰后两球分别落在记录纸的不同位置处，重复10次。多次实验完成后，应该用一个尽量小的圆把多次
14、落点圈在其中，其圆心为落点的平均位置。图中A、B、C是各自10次落点的平均位置。（1）本实验必须测量的物理量有以下哪些？ 。（多选）A小球a、b的半径ra、rbB小球a、b的质量分别为ma、mbC斜槽轨道末端到水平地面的高度HD小球a、b在离开斜槽轨道末端后平抛飞行的时间tE记录纸上O点到A、B、C各点的距离OA、OB、OCFa球的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差h（2）下列说法中符合本实验要求的是 。（多选）A安装轨道时，轨道末端必须水平B需要使用的测量仪器有秒表和刻度尺C两球相碰时，两球心必须在同一水平面上D在同一组实验的不同碰撞中，每次入射球必须从同一高度由静止释放（3）若入射
15、小球a质量为ma，半径为ra，被碰小球b质量为mb，半径为rb，则实验中要求ma mb，ra rb。（选填“”、“”、“=”）（4）放上被碰小球b后，两小球碰后：a球的落地点是图中水平面上的 点，b球的落地点是图中水平面上的 点。（选填“A”、“B”、“C”）495051单位：cm为测定未放小球b时，小球a落点的平均位置，把刻度尺的零刻度线跟记录纸上的O点对齐，如图给出了小球a落点附近的情况，由图可得小球a落点到O点的距离应为 cm。（5）甲同学测量所得入射球a的质量为ma，被碰撞小球b的质量为mb。图中O点是小球抛出点在水平地面上的垂直投影，测得图中A、B、C与O点的距离分别为xA、xB、x
16、C。用这些测量数据，写出下列相应表达式：当所测物理量满足表达式 时，即说明两球碰撞中动量守恒。当所测物理量满足表达式 时，即说明两球碰撞为完全弹性碰撞。木条OABCOabHAHBHC（6）乙同学也用上述两球进行实验，但将实验装置进行了改装：如图所示，将白纸、复写纸固定在竖直放置的木条上，用来记录实验中球a、球b与木条的撞击点。实验时，首先将木条竖直立在轨道末端右侧并与轨道接触，让入射球a从斜轨上起始位置由静止释放，撞击点为O；然后将木条平移到图中所示位置，入射球a从斜轨上起始位置由静止释放，确定其撞击点；再将入射球a从斜轨上起始位置由静止释放，与球b相撞，确定球a和球b相撞后的撞击点。这些撞击
17、点分别对应图中的A、B、C，测得A、B、C与O的高度差分别为HA、HB、HC。若所测物理量满足表达式 时，即说明球a和球b碰撞中动量守恒。三、计算题（本题共4小题，9分+9分+10分+12分=40分。）23无人机在距离水平地面高度h处，以速度0水平匀速飞行并释放一包裹，不计空气阻力，重力加速度为g。（1）求包裹释放点到落地点的水平距离x；（2）求包裹落地时的速度大小；（3）以释放点为坐标原点，初速度方向为x轴方向，竖直向下为y轴方向，建立平面直角坐标系，写出该包裹运动的轨迹方程。24如图，竖直平面内的四分之一圆弧轨道下端与水平桌面相切，小滑块A和B分别静止在圆弧轨道的最高点和最低点。现将A无初
18、速度释放，A与B碰撞后结合为一个整体，并沿桌面滑动。已知A的质量mA=1kg，B的质量mB=2kg，圆弧轨道的半径R=0.45m，圆弧轨道光滑，A和B整体与桌面之间的动摩擦因数=0.2。取重力加速度g=10m/s2。（1）求碰撞前瞬间A的速率；（2）求碰撞后瞬间A和B整体的速率和碰撞过程中A、B系统损失的机械能E损；（3）A和B整体在桌面上滑动的距离L。AOBR25物体中的原子总是在不停地做热运动，原子热运动越激烈，物体温度越高；反之，温度就越低。所以，只要降低原子运动速度，就能降低物体温度。“激光致冷”的原理就是利用大量光子阻碍原子运动，使其减速，从而降低了物体温度。原子 p1激光使原子减速
19、的物理过程可以简化为如下情况：如图所示，某原子的动量大小为p0。将一束激光（即大量具有相同动量的光子流）沿与原子运动的相反方向照射原子，原子每吸收一个动量大小为p1的光子后自身不稳定，又立即发射一个动量大小为p2的光子，原子通过不断吸收和发射光子而减速。（已知p1、p2均远小于p0，普朗克常量为h，忽略原子受重力的影响）（1）若动量大小为p0的原子在吸收一个光子后，又向自身运动方向发射一个光子，求原子发射光子后动量p的大小；（2）从长时间来看，该原子不断吸收和发射光子，且向各个方向发射光子的概率相同，原子吸收光子的平均时间间隔为t0。求动量大小为p0的原子在减速到零的过程中，原子与光子发生“吸
20、收-发射”这一相互作用所需要的次数n和原子受到的平均作用力f的大小；（3）根据量子理论，原子只能在吸收或发射特定频率的光子时，发生能级跃迁并同时伴随动量的变化。此外，运动的原子在吸收光子过程中会受到类似机械波的多普勒效应的影响，即光源与观察者相对靠近时，观察者接收到的光频率会增大，而相对远离时则减小，这一频率的“偏移量”会随着两者相对速度的变化而变化。a为使该原子能够吸收相向运动的激光光子，请定性判断激光光子的频率和原子发生跃迁时的能量变化E与h的比值之间应有怎样的大小关系；b若某种气态物质中含有大量做热运动的原子，为使该物质能够持续降温，可同时使用6个频率可调的激光光源，从相互垂直的3个维度
21、、6个方向上向该种物质照射激光。请你运用所知所学，简要论述这样做的合理性与可行性。Oa车（ms-1）a（ms-2）0.13204060801000.20.30.40.50.60.7P图126某试验列车按照设定的直线运动模式，利用计算机控制制动装置，实现安全准确地进站停车。制动装置包括电气制动和机械制动两部分。图1所示为该列车在进站停车过程中设定的加速度大小a车随速度的变化曲线。（1）求列车速度从20m/s降至3m/s经过的时间t及行进的距离x。RMN图2（2）有关列车电气制动，可以借助图2模型来理解。图中水平平行金属导轨处于竖直方向的匀强磁场中，回路中的电阻阻值为R，不计金属棒MN及导轨的电阻
22、。MN沿导轨向右运动的过程，对应列车的电气制动过程，可假设MN棒运动的速度与列车的速度、棒的加速度与列车电气制动产生的加速度成正比。列车开始制动时，其速度和电气制动产生的加速度大小对应图1中的P点。论证电气制动产生的加速度大小随列车速度变化的关系，并在图1中画出图线。（3）制动过程中，除机械制动和电气制动外，列车还会受到随车速减小而减小的空气阻力。分析说明列车从100m/s减到3m/s的过程中，在哪个速度附近所需机械制动最强？（注意：解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量，要在解题时做必要的说明）参考答案1B 2D 3A 4C 5D 6C 7B 8C 9A 10C 11C 12D 13B
23、14C 15D16C 17A 18B 19D 20D 21D22、（1）BE （2）ACD （3）ma mb，ra = rb （4）A B 50.10cm（5）maxB=maxA+mbxC xA+xB=xC （6）23、【详解】(1)包裹脱离无人机后做平抛运动，在竖直方向做自由落体运动，则解得水平方向上做匀速直线运动，所以水平距离为(2)包裹落地时，竖直方向速度为落地时速度为(3)包裹做平抛运动，分解位移两式消去时间得包裹的轨迹方程为24、【详解】（1）对A，从释放碰撞前，由动能定理得：（2）对A、B组成的系统，在碰撞过程中，由动量守恒得：碰撞之前的机械能为碰撞之前的机械能为碰撞过程中损失的机
24、械能为E损=E前E后=3J（3）A和B整体在桌面上做匀减速直线运动，有25、【详解】（1）原子吸收和放出一个光子，由动量守恒定律有：原子放出光子后的动量为：（2）由于原子向各个方向均匀地发射光子，所以放出的所有光子总动量为零。设原子经n次相互作用后速度变为零。对原子和所有光子组成的系统，由动量守恒定律得： 原子从初动量为p0开始，到动量减为零，所用的总时间为nt0。在nt0时间内，对原子，由动量定理得：fnt0=p0可得：说明：若由f(n-1)t0=p0解得不扣分。（3）a静止的原子吸收光子发生跃迁，跃迁频率应为，考虑多普勒效应，由于光子与原子相向运动，原子接收到的光子频率会增大。所以为使原子
25、能够发生跃迁，照射原子的激光光子频率b对于大量沿任意方向运动的原子，速度矢量均可在同一个三维坐标系中完全分解到相互垂直的3个纬度上；考虑多普勒效应，选用频率的激光，原子只能吸收反向运动的光子使动量减小。通过适当调整激光频率，可保证减速的原子能够不断吸收、发射光子而持续减小动量；大量原子的热运动速率具有一定的分布规律，总有部分原子的速率能够符合光子吸收条件而被减速。被减速的原子通过与其他原子的频繁碰撞，能够使大量原子的平均动能减小，温度降低。所以，从彼此垂直、两两相对的6个方向照射激光，能使该物质持续降温，这样做是可行的，合理的。26、【详解】（1）由图1可知，列车速度从降至的过程加速度为0.7
26、m/s2的匀减速直线运动，由加速度的定义式得由速度位移公式得（2）由MN沿导轨向右运动切割磁场线产生感应电动势回路中感应电流MN受到的安培力加速度为结合上面几式得所以棒的加速度与棒的速度为正比例函数。又因为列车的电气制动过程，可假设MN棒运动的速度与列车的速度、棒的加速度与列车电气制动产生的加速度成正比，所以列车电气制动产生的加速度与列车的速度成正比，为过P点的正比例函数。画出的图线如下图所示。(3)由（2）可知，列车速度越小，电气制动的加速度越小。由题设可知列车还会受到随车速减小而减小的空气阻力。所以电气制动和空气阻力产生的加速度都随速度的减小而减小。由图1 中，列车速度从降至的过程中加速度大小随速度v减小而增大，所以列车速度从降至的过程中所需的机械制动逐渐变强，所以列车速度为附近所需机械制动最强。
