北京西城长安中学2025届高三物理第一学期期末统考模拟试题含解析

北京西城长安中学2025届高三物理第一学期期末统考模拟试题注意事项：1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。3．考试结束后，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．单摆的摆球在通过最低点时合外力等于零B．有些昆虫薄而透明的翅翼上出现彩色光带是薄膜干涉现象C．变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一定产生变化的电场D．一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度大2、双星系统由两颗相距较近的恒星组成，每颗恒星的半径都远小于两颗星球之间的距离，而且双星系统一般远离其他天体。如图所示，相距为L的M、N两恒星绕共同的圆心O做圆周运动，M、N的质量分别为m1、m2，周期均为T。若另有间距也为L的双星P、Q，P、Q的质量分别为2m1、2m2，则()A．P、Q运动的轨道半径之比为m1∶m2B．P、Q运动的角速度之比为m2∶m1C．P、Q运动的周期均为TD．P与M的运动速率相等3、常言道，万物生长靠太阳，追根溯源，地球上消耗的能量绝大部分是来自太阳内部持续不断地发生核反应释放出的核能。在太阳内部发生的典型核反应方程是4→+2X，这个核反应释放出的能量为△E，光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是（）A．该核反应属于裂变反应B．方程中的X为电子（）C．该核反应前后质量数守恒，因而反应前后总质量保持不变D．该核反应过程产生的质量亏损为△m=4、2020年3月9日19时55分，我国在西昌卫基发射中心，成功发射北斗系统第五十四颗导航卫星，北斗三号CEO-2是一颗地球同步轨道卫星，以下关于这颗卫星判断正确的是（）A．地球同步轨道卫星的运行周期为定值B．地球同步轨道卫星所受引力保持不变C．地球同步轨道卫星绕地运行中处干平衡状态D．地球同步轨道卫星的在轨运行速度等于第一宇宙速度5、如图所示，轻质弹簧下端固定，上端与一质量为m的物块连接，物块经过点时速度大小为，方向竖直向下。经过t秒物块又回到点。速度大小为，方向竖直向上，则在时间内（）A．物块受到弹簧力的冲量大小为B．物块受到合力的冲量大小为C．弹簧弹力对物块所做的功大小为D．合力对物块所做的功大小为6、如图所示，A、B两小球静止在光滑水平面上，用轻弹簧相连接，A球的质量小于B球的质量．若用锤子敲击A球使A得到v的速度，弹簧压缩到最短时的长度为L1；若用锤子敲击B球使B得到v的速度，弹簧压缩到最短时的长度为L2，则L1与L2的大小关系为()A．L1>L2 B．L1<L2C．L1＝L2 D．不能确定二、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、如图所示为半圆形的玻璃砖，C为AB的中点，OO'为过C点的AB面的垂线。a，b两束不同频率的单色可见细光束垂直AB边从空气射入玻璃砖，且两束光在AB面上入射点到C点的距离相等，两束光折射后相交于图中的P点，以下判断正确的是（）A．在半圆形的玻璃砖中，a光的传播速度小于b光的传播速度B．a光的频率小于b光的频率C．两种色光分别通过同一双缝干涉装置形成的干涉条纹，相邻明条纹的间距a光的较大D．若a，b两束光从同一介质射入真空过程中，a光发生全反射的临界角小于b光发生全反射的临界角E.a光比b光更容易发生衍射现象8、质谱仪用来分析带电粒子的质量与电荷量，其构造原理如图所示。将第-种粒子源放于处，经加速电场（电压为）加速后垂直于磁场方向、垂直于磁场边界进入匀强磁场。在磁场中运动后到达磁场边界上的点。换第二种粒子源也放在处，其粒子同样到达点。粒子从粒子源射出的初速度均为零，不计粒子重力。则下列说法正确的是（）A．若第二种粒子的电性与第一种不同，需同时改变电场方向与磁场方向B．若第二种粒子的电性与第一种不同，只需改变电场方向或磁场方向即可C．若第二种粒子与第--种粒子是同位素，其质量比为，保持电场电压不变，则磁场磁感应强度需调整为原来的D．若第二种粒子与第--种粒子的质量比为、电荷量比为，保持磁场磁感应强度不变，则电场电压需调整为原来的9、在一颗半径为地球半径0.8倍的行星表面，将一个物体竖直向上抛出，不计空气阻力．从抛出开始计时，物体运动的位移随时间关系如图（可能用到的数据：地球的半径为6400km，地球的第一宇宙速度取8km/s，地球表面的重力加速度10m/s2，则A．该行星表面的重力加速度为8m/s2B．该行星的质量比地球的质量大C．该行星的第一宇宙速度为6.4km/sD．该物体落到行星表面时的速率为30m/s10、如图所示，半径为R的圆形区域内存在着垂直纸面向里的匀强磁场，过(－2R，0)点垂直x轴放置一线型粒子发射装置，能在0<y<R的区间内各处沿x轴正方向同时发射出速度均为ν、带正电的同种粒子，粒子质量为m，电荷量为q。不计粒子的重力及粒子间的相互作用力。若某时刻粒子被装置发射出后，经过磁场偏转恰好击中y轴上的同一位置，则下列说法中正确的是A．粒子击中点距O点的距离为RB．磁场的磁感应强度为C．粒子离开磁场时速度方向相同D．粒子从离开发射装置到击中y轴所用时间t的范围为＜t<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）在“探究物体质量一定时，加速度与力的关系实验”中，小明同学做了如图甲所示的实验改进，在调节桌面水平后，添加了力传感器来测细线中的拉力。已知当地的重力加速度取。(1)关于该实验的操作，下列说法正确的是_______。A．必须用天平测出沙和沙桶的质量B．一定要保证沙和沙桶的总质量远小于小车的质量C．应当先释放小车，再接通电源D．需要改变沙和沙桶的总质量，打出多条纸带(2)由多次实验得到小车的加速度a与力传感器显示数F的关系如图乙所示，则小车与轨道间的滑动摩擦力________N。(3)小明同学不断增加沙子质量重复实验，发现小车的加速度最后会趋近于某一数值，从理论上分析可知，该数值应为________m/s2。12．（12分）某同学利用如图甲所示的装置探究加速度与力、质量的关系。实验时，把数据记录在表格中，数据是按加速度大小排列的，第8组数据中小车质量和加速度数据漏记组号F/Nm/kga/m•s210.290.860.3420.140.360.3930.290.610.4840.190.360.5350.240.360.6760.290.410.7170.290.360.8180.2990.340.360.94(1)该同学又找到了第8组数据对应的纸带以及小车质量，纸带如图乙所示。已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出来的点未画出。请你帮助该同学求出第8组中的加速度a=___m/s2；(2)如果要研究加速度与力的关系，需取表格中___组数据（填组号），做图像；如果要研究加速度与质量的关系，需取表格中____组数据（填组号），做图像。这种研究方法叫做_____法；(3)做出图像如图丙所示，由图像_____（填“可以”或“不可以”）判断a与m成正比。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）角反射器是由三个互相垂直的反射平面所组成，入射光束被它反射后，总能沿原方向返回，自行车尾灯也用到了这一装置。如图所示，自行车尾灯左侧面切割成角反射器阵列，为简化起见，假设角反射器的一个平面平行于纸面，另两个平面均与尾灯右侧面夹角，且只考虑纸面内的入射光线。(1)为使垂直于尾灯右侧面入射的光线在左侧面发生两次全反射后沿原方向返回，尾灯材料的折射率要满足什么条件？(2)若尾灯材料的折射率，光线从右侧面以角入射，且能在左侧面发生两次全反射，求满足的条件。14．（16分）如图，是游乐场的一项娱乐设备．一环形座舱装在竖直柱子上，由升降机送上几十米的高处，然后让座舱自由落下，落到一定位置时，制动系统启动，到地面时刚好停下．已知座舱开始下落的高度为H=75m，当落到离地面h=30m的位置时开始制动，座舱均匀减速．在一次娱乐中，某同学把质量m=6kg的书包放在自己的腿上．g取10m/s2，不计座舱与柱子间的摩擦力及空气阻力．（1）当座舱落到离地面h1=60m和h2=20m的位置时，求书包对该同学腿部的压力各是多大；（2）若环形座舱的质量M=4×103kg，求制动过程中机器输出的平均功率．15．（12分）一光滑绝缘固定轨道MN与水平面成角放置，其上端有一半径为l的光滑圆弧轨道的一部分，两轨道相切于N点，圆弧轨道末端Q点切线水平；一轻质弹簧下端固定在直轨道末端，弹簧原长时，其上端位于O点，。现将一质量为m的滑块A拴接在弹簧上端，使之从O点静止释放。A向下压缩弹簧达到的最低点为P点，。当A到达最低点P时，弹簧自动锁定，使A静止于P点。使质量也为m的滑块B，从N点由静止沿斜面下滑。B下滑至P点后，与A相碰，B接触A瞬间弹簧自动解锁，A、B碰撞时间极短内力远大于外力。碰后A、B有共同速度，但并不粘连。之后两滑块被弹回。（已知重力加速度为g，，）求：(1)弹簧上端被压缩至P点时所具有的弹性势能；(2)第一次碰撞过程中B对A弹力的冲量的大小；(3)若要B最终恰能回到圆弧轨道最高点，需要在B滑块由N点出发时，给B多大的初速度。

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【解析】

A．单摆的摆球在通过最低点时，回复力等于零，而合外力一定不等于零，故A错误；B．薄而透明的羽翼上出现彩色光带，是由于羽翼前后表面反射，进行相互叠加，是薄膜干涉现象，故B正确；C．均匀变化的电场产生稳定磁场，非均匀变化的电场产生非均匀变化的磁场，故C错误；D．根据相对论，则有沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度短，故D错误。故选：B。2、C【解析】

双星系统的两颗恒星运动的角速度相等，由万有引力提供向心力，对M、N有G＝m1·r1G＝m2·r2对P、Q有G＝2m1·r′1G＝2m2·r′2其中r1＋r2＝L，r′1＋r′2＝L联立解得T′＝T由2m1r′1＝2m2r′2可知r′1∶r′2＝m2∶m1则可知r1＝r′1结合v＝可知P与M的运动速率不相等，故ABD错误，C正确。故选C。3、D【解析】

A．该核反应属于聚变反应，选项A错误；B．根据质量数和电荷数守恒可知，方程中的X为正电子（），选项B错误；C．该核反应前后质量数守恒，但是由于反应放出能量，则反应前后有质量亏损，选项C错误；D．根据可知，该核反应过程产生的质量亏损为△m=，选项D正确；故选D。4、A【解析】

A．同步卫星相对地球是静止的，即运行周期等于地球自转周期，为定值，A正确；BC．地球同步轨道卫星所受引力充当圆周运动的向心力，时时刻刻指向圆心，为变力，其合力不为零，故不是出于平衡状态，BC错误；D．第一宇宙速度是最小发射速度，最大环绕速度，即为在地球表面环绕的卫星的速度，而同步卫星轨道半径大于地球半径，根据可知，轨道半径越大，线速度越小，所以同步卫星运行速度小于第一宇宙速度，D错误。故选A。5、B【解析】

AB．以小球为研究对象，取向上为正方向，整个过程中根据动量定理可得得受到合力的冲量大小为小球所受弹簧弹力冲量的大小为选项A错误，B正确；CD.整个过程中根据动能定理可得而整个过程重力做功WG=0得合力对物块所做的功大小为小球所受弹簧弹力做功的大小为选项CD错误。故选B。6、C【解析】

若用锤子敲击A球，两球组成的系统动量守恒，当弹簧最短时，两者共速，则mAv＝(mA＋mB)v′解得v′＝弹性势能最大，最大为ΔEp＝mAv2－(mA＋mB)v′2=若用锤子敲击B球，同理可得mBv＝(mA＋mB)v″解得v″＝弹性势能最大为ΔEp＝mBv2－(mA＋mB)v′2＝即两种情况下弹簧压缩最短时，弹性势能相等，故L1＝L2故C正确。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、BCE【解析】

A．由图分析可知，玻璃砖对b光的偏折角大于对a光的偏折角，根据折射定律得知：玻璃砖对b光的折射率大于对a光的折射率，由得知，a光在玻璃砖中的传播速度大于b光的传播速度。故A错误。

B．对于同种介质，光的频率越大，光的折射率越大，则知a光的频率小于b光的频率。故B正确。

C．双缝干涉条纹的间距与波长成正比，a光的频率小，波长长，故相邻明条纹的间距a光的较大。故C正确。

D．由临界角公式分析得知，a光的折射率n小，则a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界角。故D错误。

E．a光波长较大，则比b光更容易发生衍射现象，选项E正确。故选BCE。8、ACD【解析】

AB．如图所示带电粒子运动有3个子过程。两种粒子要在电场中加速，则电场力方向相同。因电性不同，则电场方向相反。粒子进入磁场时速度方向相同，在磁场中均向下偏转，所受洛伦兹力方向相同，由左手定则知粒子电性不同，则磁场方向不同，故A正确，B错误；CD．加速电场加速有磁场中圆周运动有解得第二种粒子与第-种粒子是同位素，其电荷量相同，若质量比为，则解得故CD正确。故选ACD。9、AC【解析】

A．由图读出，物体上升的最大高度为：h=64m，上升的时间为：t=4s。对于上升过程，由可得选项A正确；B．根据可得则该行星的质量比地球的质量小，选项B错误；C．根据可得则则该行星的第一宇宙速度为选项C正确；D．该物体落到行星表面时的速率为故D错误；故选AC。10、ABD【解析】

由题意，某时刻发出的粒子都击中的点是y轴上同一点，由最高点射出的只能击中（0，R），则击中的同一点就是（0，R），即粒子击中点距O点的距离为R，所以A选项正确。从最低点射出的也击中（0，R），那么粒子做匀速圆周运动的半径为R，由洛仑兹力提供向心力得：，则磁感应强度，所以选项B正确。粒子运动的半径都相同，但是入射点不同，则粒子离开磁场时的速度方向不同，选项C错误；显然偏转角最大的时间最长，显然从最低点射出的粒子偏转90°，在磁场中的时间最长，最长时间为。从最高点直接射向（0，R）的粒子时间最短，则最短的时间为，所以选项D正确。故选ABD。【点睛】看起来情况比较复杂，但涉及的问题却是常规问题，本题的关键点是粒子源发出的粒子是速度大小和方向均相同，则其做匀速圆周运动的半径相同，在从最低点的特殊情况就能知道相同的半径就是圆弧的半径，再结合周期公式能求出最长和最短时间。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、D1.05m/s2【解析】

(1)[1]AB．对小车的拉力是通过力传感器得到的，故无需测量沙和沙桶的质量，也不需要满足沙和沙桶的总质量远小于小车的质量，故AB错误；C．使用打点计时器，应先接通电源，在释放小车，故C错误；D．探究物体质量一定时加速度与力的关系，要改变沙和沙桶的总质量，打出多条纸带，故D正确。故选D。(2)[2]根据牛顿第二定律可知图象时解得(3)[3]沙和沙桶的位移为x1，小车的位移为x2，在相同时间t内两者之间有定滑轮相连，所以位移之间的关系为则加速度关系为即小车的加速度是砂和砂桶加速度的。设绳子的拉力为T，根据牛顿第二定律得化简可得不断增加沙子质量时，m趋于无穷大，即可判断小车的加速度为12、0.90（0.89~0.92）2、4、5、7、91、3、6、7、8控制变量不可以【解析】

(1)[1]每两个相邻点之间还有4个打出来的点未画出，故相邻点之间的时间间隔为：T=0.02×5s=0.1s根据逐差公式可得，故加速度为代入数据可得.(2)[2]研究加速度与力的关系，需要保证质量不变，选取2、4、5、7、9组数据。[3]研究加速度与质量的关系时，需要控制力F不变，选取1、3、6、7、8组数据。[4]涉及多个变量时，需要控制其他变量恒定，改变其中一个变量，这种方法为控制变量法。(3)[5