2021-2022学年北京人大附中高三下学期第一次联考物理试卷含解析

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、在光滑水平面上有一个内外壁都光滑的气缸质量为M，气缸内有一质量为m的活塞，已知M＞m．活塞密封一部分理想气体．现对气缸施加一个水平向左的拉力F（如图甲），稳定时，气缸的加速度为a1，封闭气体的压强为p1，体积为V1；若用同样大小的力F水平向左推活塞（如图乙），稳定时气缸的加速度为a1，封闭气体的压强为p1，体积为V1．设密封气体的质量和温度均不变，则 ( )

A．a1 =a1，p1＜p1，V1＞V1 B．a1＜a1，p1＞p1，V1＜V1 C．a1=a1，p1＜p1，V1＜V1 D．a1＞a1，p1＞p1，V1＞V1

2、如图所示，木箱置于水平地面上，一轻质弹簧一端固定在木箱顶部，另一端系一小球，小球下端用细线拉紧固定在木箱底部。剪断细线，小球上下运动过程中木箱刚好不能离开地面。已知小球和木箱的质量相同，重力加速度大小为g，若t0时刻木箱刚好不能离开地面，下面说法正确的是

A．t0时刻小球速度最大 B．t0时刻小球加速度为零 C．t0时刻就是刚剪断细线的时刻 D．t0时刻小球的加速度为2g

3、如图所示，一个内壁光滑、导热性能良好的汽缸竖直吊在天花板上，开口向下，质量与厚度均不计、导热性能良好10-3m2，的活塞横截面积为S=2×与汽缸底部之间封闭了一定质量的理想气体，此时活塞与汽缸底部之间的距离h=24cm，105Pa，取g=10m/s2；现将质量为m=4kg的物块活塞距汽缸口10cm。汽缸所处环境的温度为300K，大气压强p0=1.0×

挂在活塞中央位置上，活塞挂上重物后，活塞下移，则稳定后活塞与汽缸底部之间的距离为（ ）

A．25cm B．26cm C．28cm D．30cm

4、按照我国整个月球探测活动的计划，在第一步“绕月”工程圆满完成各项目标和科学探测任务后，第二步是“落月”工程，已在2013年以前完成。假设月球半径为R，月球表面的重力加速度为g0，飞船沿距月球表面高度为3R的圆形轨道I运动，到达轨道的A点时点火变轨进入椭圆轨道II，到达轨道的近月点B时再次点火进入月球近月轨道III绕月球做圆周运动。下列判断不正确的是（ ）

A．飞船在轨道I上的运行速率vg0R2 B．飞船在A点处点火变轨时，动能减小

C．飞船在轨道III绕月球运动一周所需的时间T2D．飞船从A到B运行的过程中机械能变大

5、物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学知识，推动物理学的发展．下列说法符合事实的是（ ）A．英国物理学家卢瑟福第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念 B．法拉第最早在实验中观察到电流的磁效应现象，从而揭开了电磁学的序幕 C．爱因斯坦给出了光电效应方程，成功的解释了光电效应现象 D．法国学者库仑最先提出了电场概念，并通过实验得出了库仑定律

6、一列向右传播的横波在t=0时的波形如图所示，A、B两质点间距为8m，B、C两质点平衡位置的间距为3m，当t=1s时，质点C恰好通过平衡位置，该波的波速可能为（ ）

R g0

A．

1m/s 3B．3m/s D．11m/s

C．5m/s

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、如图所示为用同一 双缝干涉实验装置得到的甲、乙两种单色光的干涉条纹，下列有关两种单色光的说法正确的是______。

A．甲光的波长大于乙光的波长

B．甲光在真空中的传播速率大于乙光在真空中的传播速率 C．若甲光是黄光，乙光可能是红光

D．若两种单色光以相同的人射角进入同种介质，甲光的折射角较大

E.若两种单色光都从玻璃射入空气，逐渐增大人射角，乙光的折射光线最先消失

8、光滑水平面上有一边长为L的正方形区域处在场强为E的匀强电场中，电场方向与正方形一边平行．一质量为m、带电量为Q的小球由某一边的中点，以垂直于该边的水平初速v0进入该正方形区域．当小球再次运动到该正方形区域的边缘时，具有动能的大小可能是( )

A．0 B．

12

mv0 2

C．

121122mv0＋QEL D．mv0＋QEL

2322

9、如图，等离子体以平行两极板向右的速度v=100m/s进入两极板之间，平行极板间有磁感应强度大小为0.5T、方向垂直纸面向里的匀强磁场，两极板间的距离为10cm，两极板间等离子体的电阻r=1Ω。小波同学在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极接电路中B点，沿边缘放一个圆环形电极接电路中A点后完成“旋转的液体”实验。若蹄形磁铁两极间正对部分的磁场视为匀强磁场，上半部分为S极， R0=2.0Ω，闭合开关后，当液体稳定旋转时电压表（视为理想电压表）的示数恒为2.0V，则

A．玻璃皿中的电流方向由中心流向边缘 B．由上往下看，液体做逆时针旋转 C．通过R0的电流为1.5A

D．闭合开关后，R0的热功率为2W

10、如图所示，一根不可伸长的细绳两端分别连接在固定框架上的A、B两点，细绳绕过光滑的轻小滑轮，重物悬挂于滑轮下，处于静止状态．若缓慢移动细绳的端点，则绳中拉力大小的变化情况是（ ）

A．只将绳的左端移向A′点，拉力变小 B．只将绳的左端移向A′点，拉力不变 C．只将绳的右端移向B′点，拉力变小 D．只将绳的右端移向B′点，拉力变大

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“验证力的平行四边形定则”的实验中，利用以下器材： 两个轻弹簧A和B、白纸、方木板、橡皮筋、图钉、细线、钩码、刻度尺、铅笔。 实验步骤如下：

（1）用刻度尺测得弹簧A的原长为6.00cm，弹簧B的原长为8.00cm；

（2）如图甲，分别将弹簧A、B悬挂起来，在弹簧的下端挂上质量为m=100g的钩码，钩码静止时，测得弹簧A长度为6.98cm，弹簧B长度为9.96cm。取重力加速度g=9.8m/s2，忽略弹簧自重的影响，两弹簧的劲度系数分别为kA=_________N/m，kB=_________N/m；

（3）如图乙，将木板水平固定，再用图钉把白纸固定在木板上，将橡皮筋一端固定在M点，另一端系两根细线，弹簧A、B一端分别系在这两根细线上，互成一定角度同时水平拉弹簧A、B，把橡皮筋结点拉到纸面上某一位置，用铅笔描下结点位置记为O。测得此时弹簧A的长度为8.10cm，弹簧B的长度为11..80cm，并在每条细线的某一位置用铅笔记下点P1和P2；

（4）如图丙，取下弹簧A，只通过弹簧B水平拉细线，仍将橡皮筋结点拉到O点，测得此时弹簧B的长度为13.90cm，并用铅笔在此时细线的某一位置记下点P，此时弹簧B的弹力大小为F′=________N（计算结果保留3位有效数字）；

（5）根据步骤（3）所测数据计算弹簧A的拉力FA、弹簧B的拉力FB，在图丁中按照给定的标度作出FA、FB的图示______，根据平行四边形定则作出它们的合力F的图示，测出F的大小为_________N。（结果保留3位有效数字） （6）再在图丁中按照给定的标度作出F′的图示____，比较F与F′的大小及方向的偏差，均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的平行四边形定则。

12．（12分）一实验小组用某种导电材料制作成电阻较小(约小于3Ω)的元件Z，并通过实验研究该元件中的电流随两端电压从零逐渐增大过程中的变化规律。

(1)该小组连成的实物电路如图(a)所示，其中有两处错误，请在错误的连线上打“×”，并在原图上用笔画出正确的连线__________。

(2)在实验中应选用的滑动变阻器是_________。 A．滑动变阻器R1(0～5Ω 额定电流5A) B．滑动变阻器R2(0～20Ω 额定电流5A) C．滑动变阻器R3(0～100Ω 额定电流2A)

(3)图(b)中的点为实验测得的元件Z中的电流与电压值，请将点连接成图线__________。

(4把元件Z接入如图(c)所示的电路中，当电阻R的阻值为2Ω时，电流表的读数为1.25A；当电阻R的阻值为3.6Ω时，电流表的读数为0.8A。结合图线，可求出电池的电动势E为______V，内阻r为______Ω。

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）粗细均匀的U形管中装有水银，左管上端开口与大气相连，右管上端封闭，如图所示。开始时两管内水银柱等高，两管内空气（可视为理想气体）柱长均为l=90 cm，此时两管内空气柱温度均为27℃，外界大气压为p0=76 cmHg。现在左管上端开口处缓慢注入水银压缩空气柱，直至右管内水银面上升10 cm，在注入水银过程中，左管内温度缓慢下降到–23℃，右管内温度保持在27℃。求： （i）注入水银柱的长度；

（ii）左管注入的水银柱上表面离左管开口的距离。

14．（16分）一直桶状容器的高为21，底面是边长为l的正方形；容器内装满某种透明液体，过容器中心轴DD′、垂

直于左右两侧面的剖面图如图所示．容器右侧内壁涂有反光材料，其他内壁涂有吸光材料．在剖面的左下角处有一点光源，已知由液体上表面的D点射出的两束光线相互垂直，求该液体的折射率．

15．（12分）如图所示，圆柱形油桶中装满折射率n=2的某种透明液体，油桶的高度为H，半径为

3H，桶的底部2装有一块平面镜，在油桶底面中心正上方高度为d处有一点光源P，要使人从液体表面上方任意位置处都能够观察到此液体内点光源P发出的光，d应该满足什么条件?

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、A 【解析】

两种情况下对整体受力分析由Fma，因此a1a2 对活塞进行受力分析，第一种情况P0SPS1ma 对第二种情况FP0SPS1ma 因此可得P1P2

密封气体得质量和温度不变，因此可得V1V2，因此A正确 2、D

【解析】

小球运动到最高点时木箱恰好不能离开地面，此时小球速度为零，对木箱受力分析有: FMg，对小球受力分析有:

mgFma

又FF，Mm，解得:

amMg2g mA.A项与 上述分析结论不相符，故A错误； B.B项与 上述分析结论不相符，故B错误； C.C项与 上述分析结论不相符，故C错误； D.D项与 上述分析结论相符，故D正确。 3、D 【解析】

该过程中气体初末状态的温度不变，根据玻意耳定律有

mgp0Shp0Sh1

S代入数据解得 h1=30cm

故D正确，ABC错误。 故选D。 4、D 【解析】

A．万有引力提供向心力

Mmv2Gm 2(3RR)3RR解得

vGM 4R在月球表面

GMmmg0 R2解得

GMg0R2

联立解得

vg0R2 故A正确，不符合题意；

B．飞船在A点变轨后由圆轨道变为椭圆轨道，做向心运动，要求万有引力大于飞船所需向心力，所以飞船应该减速，动能减小，故B正确，不符合题意； C．万有引力提供向心力

Mm42Gm2(3RR) 2(3RR)T结合

GMg0R2

解得

T2R g0故C正确，不符合题意；

D．在椭圆轨道上，飞船由A点运动至B点，只有万有引力做功，机械能守恒，故D错误，符合题意。 故选D。 5、C 【解析】

玻尔第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，选项A错误；奥斯特最早在实验中观察到电流的磁效应现象，从而揭开了电磁学的序幕，选项B错误；爱因斯坦给出了光电效应方程，成功的解释了光电效应现象，选项C正确；法拉第最先提出了电场概念，库伦通过实验得出了库仑定律，选项D错误；故选C. 6、C 【解析】

由图读出波长λ=8m．波向右传播，质点C恰好通过平衡位置时，波传播的最短距离为1m，根据波形的平移法得：t=（n+1/8）T或（n+5/8）T，n=0，1，2…，T8t8ss，则波速v= =（8n+1）m/s 或v=（8n+5）m/s；8n18n1T当n=0时：v=1m/s或5m/s，当n=1时：v=9m/s或13m/s，当n=2时：v=17m/s或21m/s，故选C． 【点睛】

本题的解题关键是运用波形平移法，得到时间与周期的关系式，得到波速的通项，再研究特殊值．

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、ADE 【解析】 A．根据xl得，在d、l相同的条件下，Δx与λ成正比，甲光的条纹间距大，甲光的波长长，故A正确； dB．每种单色光在真空中的传播速率是相同的，都是3.0×108m/s，故B错误； C．甲光的波长长，红光的波长比黄光的波长长，故C错误； D．根据c=λv得，甲光的频率比乙光频率低，则甲光的折射率小，由

nsini sinr得若两种单色光以相同的入射角进入同种介质，甲光的折射角较大，故D正确； E．根据

sinC1 n得乙光的临界角较小，两种单色光都从玻璃射入空气，逐渐增大入射角，乙光的折射光线最先消失，故E正确。 故选ADE。 8、ABC 【解析】

若电场的方向平行于AB向左，小球所受的电场力向左，小球在匀强电场中做匀减速直线运动，到达BD边时，速度可能为1，所以动能可能为1．故A有可能．

若电场的方向平行于AC向上或向下，小球在匀强电场中做类平抛运动，偏转位移最大为球的最大动能为：EK1L，根据动能定理可知小212Lmv0EQ，所以D不可能，C可能；若电场的方向平行于AB向左，小球做匀减速直线2212

运动，若没有到达BD边时速度就减为零，则小球会返回到出发点，速度大小仍为v1，动能为mv0，故B可能．故

2

选ABC． 9、BD 【解析】

AB．由左手定则可知，正离子向上偏，所以上极板带正电，下极板带负电，所以由于中心放一个圆柱形电极接电源的负极，沿边缘放一个圆环形电极接电源的正极，在电源外部电流由正极流向负极，因此电流由边缘流向中心，器皿所在处的磁场竖直向上，由左手定则可知，导电液体受到的磁场力沿逆时针方向，因此液体沿逆时针方向旋转，故A错误，B正确；

C．当电场力与洛伦兹力相等时，两极板间的电压不变，则有

qvBq得

U dU=Bdv=0.50.1100V=5V

由闭合电路欧姆定律有

UUVI(rR0)

解得

I1A

R0的热功率

PR0I2R02W

故C错误，D正确。 故选BD。 10、BD 【解析】

设细绳长为L，AB两点间的水平距离为x，绳与竖直方向的夹角为θ，则由图可得：

sinx L

设绳中拉力为F，对滑轮与绳的结点处受力分析，由平衡知识可得：

2Fcosmg

解得：

FmgmgL

2cos2L2x2AB.只将绳的左端移向A′点，L、x均不变，拉力不变；故A项错误，B项正确； CD.只将绳的右端移向B′点，L不变、x变大，拉力变大；故C项错误，D项正确。

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、100 50 2.95 作FA、FB的图示（FA=2.10N、FB=1.90N） 2.80～2.95

【解析】

（2）[1][2]．根据胡克定律，两弹簧的劲度系数分别为

kAFAFB0.19.80.19.8N/m=100N/mkN/m=50N/m； ，BxA(6.986.00)102xB(9.968.00)102（4）[3]．弹簧B的弹力大小为

FkBx'B50(0.13900.08)N=2.95N

（5）[4][5]．由胡克定律可得：

FAkAx'A100(0.08100.06)N=2.10N FBkBx'B50(0.11800.08)N=1.90N

画出两个力的合力如图，由图可知合力F≈2.90N；

（6）[6]．做出力图如图；

12、电源负极与滑动变阻器a端相连 A 4.1 0.45

【解析】

(1)[1]因Z电阻较小，电流表应采用外接法；由于要求电压从零开始变化，滑动变阻器选用分压接法，错误的连线标注及正确接法如图：

(2)[2]分压接法中，为了便于调节，滑动变阻器选用总阻值小，且额定电流较大的，故选：A； (3)[3]根据描点法得出对应的伏安特性曲线如图所示：

；

(4)[4][5]当电流为1.25A时，Z电阻两端的电压约为1.0V；当电流为0.8A时，Z电阻两端的电压约为0.82V；由闭合电路欧姆定律可知： E=1.25(r+2)+1=1.25r+3.5 E=0.8(r+3.6)+0.82=0.8r+3.7 联立解得： E=4.1V r=0.44Ω

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、（i）42cm；（ii）62cm。 【解析】

（i）只对右管封闭气体研究，发生了等温变化 pV11p2V2

7690Sp29014

p290cm

L28907642cm

（ii）左管注入的水银柱上表面离左管开口的距离

h90144262cm

14、1.55 【解析】

设从光源发出直射到D点的光线的入射角为i1，折射角为r1，在剖面内做光源相对于反光壁的镜像对称点C，连接CD，交反光壁于E点，由光源射向E点的光线，反射后沿ED射向D点；光线在D点的入射角为i2，折射角为r2，如图所示；

设液体的折射率为n，由折射定律：nsini1sinr1①

nsini2sinr2②

依题意：r1r290③ 联立①②③解得：n21④

sin2i1sin2i2由几何关系：sini1l2l24l421⑤ 17sini23⑥ 9l2524l43l2联立④⑤⑥解得：n=1.55 15、H>d≥H/2 【解析】

要使人从液体表面上任意位置处能够观察到点光源P发出的光，点光源发出的光必须全部能折射进入空气中，根据对称性，作出点光源经平面镜所成的像．当光射向水面时，入射角应不大于临界角，光线才能射入空气中．由几何知识求出d应满足的条件． 【详解】

点光源P通过平面镜所成像为P'，如图所示．

要使人从液体表面上方任意位置处能够观察到点光源P发出的光，即相当于像P'发出的光，则入射角i≤i0， i0为全反射临界角，有：sini0而tani1 n3H/2

Hd且tanitani0 联立解得：d≥H/2 又有：H>d 解得：H>d≥H/2