河北省秦皇岛市部分学校2023-2024学年高三上学期开学联考物理试题（含答案）

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秦皇岛市部分学校2023-2024学年高三上学期开学联考
物理
本试卷共8页，满分100分，考试用时75分钟。
注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、班级、考场、座位号、考生号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用2B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7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。
1.核电池有其他电源不能比拟的优势，比如性能稳定，使用周期长等。目前植入人体内的微型核电池以钽铂合金作外壳，内装150毫克钚238（），衰变放出一个粒子后成为的同位素，整个电池只有160克重，体积仅18立方厘米。下列说法中正确的是（ ）
A.衰变过程中放出的粒子是电子，是中子衰变成质子的产物
B.衰变后的原子核中有142个中子
C.衰变前的质量等于衰变后生成物的质量之和
D.核电池必须做好防护，否则植入人体后半衰期会发生变化
2.如图所示，某学校物理兴趣小组找到了一张身高增长速度随年龄变化的图像（实线表示男性，虚线表示女性）。下列说法中正确的是（ ）
A.6.5~7.5岁，男性和女性的身高一样
B.6.5~17.5岁，男性和女性的身高生长速度先增大后减小
C.男性在12.5~15.5岁身高生长的加速度不变
D.6.5~17.5岁，男性的身高生长速度始终不小于女性的身高生长速度
3.主打“呵护腰椎，以舒服的姿态投入学习”健康理念的倾斜书桌受到消费者的喜爱，某同学将书桌放在水平地面上，将书本放在倾斜桌面上，书本相对桌面静止。下列说法中正确的是（ ）
A.书本不受桌面的摩擦力，桌子受水平地面的摩擦力
B.书本受桌面的摩擦力，桌子不受水平地面的摩擦力
C.书本受桌面的摩擦力，桌子受水平地面的摩擦力
D.书本不受桌面的摩擦力，桌子不受水平地面的摩擦力
4.2023年8月5日，旅行者2号恢复和地球的联系，结束了数周的失联状态。旅行者2号于1977年发射，携带大量地球信息，目前距离我们的星球超过199亿公里，远远超出太阳系的范围。已知光在真空的速度，假设旅行者2号是一次加速发射的。下列说法中正确的是（ ）
A.旅行者2号的发射速度介于11.2km/s和16.7km/s之间
B.旅行者2号发射后做匀速直线运动
C.旅行者2号发射后加速度一直增大
D.地球信号传到旅行者2号约为18个小时
5.夏天雨水丰富，不少地方出现路面积水的情况，经常有车辆涉水遇险，如图所示，前车在上坡过水时遇险熄火面临危险，后车及时补位将前车“推”出险境。设前后两车的质量分别为、，所受阻力均为，地面倾角为，后车牵引力为，重力加速度为g。下列说法中正确的是（ ）
A.两车行进的加速度为 B.两车行进的加速度为
C.后车给前车的推力为 D.后车给前车的推力为
6.如图所示，A、B两个带电小球放置在一个光滑绝缘水平面上，它们之间的距离为d，带电小球C固定在AB的垂直平分线上，三个小球刚好构成等边三角形，现在A、B两个小球绕过C点的竖直轴转动。已知三个小球均可视为质点，A、B两个小球的质量均为m，带电量均为+q，小球C的带电量大小为4q，重力加速度为g。下列说法中正确的是（ ）
A.小球C可能带正电
B.固定物对小球C的作用力方向竖直向下
C.小球A的角速度
D.若小球C的电荷量大小可以变化，小球B转动的角速度最大值为
7.一小型发电机通过变压器和电阻R连成如图所示电路，已知匀强磁场（范围足够大）的磁感应强度为B，线圈面积为S，匝数为n，电阻为r，副线圈中电流的变化周期为T。下列说法中正确的是（ ）
A.原线圈两端的电压为 B.图示时刻电流表的示数为0
C.原线圈中电流大小为 D.电阻R消耗的功率为
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8.学校操场有两个并联音箱安放在操场当中播放音乐，某同学在操场经过时感觉到有的地方音乐比较强，而有的地方比较弱，当他走到教学楼后面时虽然看不到音箱，但依然可以听到音箱播放的音乐。下列说法中正确的是（ ）
A.该同学听到有的地方声音比较强，有的地方声音比较弱，是声音发生了衍射
B.在操场上和两个音箱距离相等的点听到的音乐声音比较大
C.该同学走到教学楼后面能听到音乐是声音发生了衍射
D.如果适当增加播放音乐的音量，教学楼后面可能听不到音乐
9.如图所示，质量为m的小球套在一位于竖直平面内的光滑椭圆轨道上，轻质弹簧一端与小球连接，另一端固定在椭圆轨道的焦点，小球静止于长轴的A点，由于扰动，小球从点沿椭圆轨道运动到长轴的点。已知弹簧的原长等于椭圆轨道的半长轴，重力加速度为g.下列说法中正确的是（ ）
A.在小球从A运动到B的过程中，弹簧的弹性势能先减小后增大
B.在小球从A运动到B的过程中，小球重力做功的功率一直增大
C.小球运动到B点时速度大小为
D.若仅将小球质量变为原来的2倍，小球运动到B点的速度一定会增大
10.如图所示，倾斜平行金属导轨、固定，所在平面与水平面的夹角为30°，两导轨间距为L，靠近端和端接有电容为C的电容器。直径为d的n匝圆形金属线圈（图中只画出一匝）放置于水平面内，导轨端和端用导线与圆形线圈相连，质量为m的金属棒CD跨接在金属导轨上且与两导轨垂直。两平行导轨间存在垂直导轨平面斜向上的匀强磁场，磁感应强度大小为，圆形线圈所在水平面内存在竖直向上的磁场，磁感应强度大小随时间均匀变化，金属棒CD始终静止不动。已知金属棒CD的电阻为R，金属线圈的电阻为r，其余电阻忽略不计，金属棒CD与金属导轨间的动摩擦因数，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。下列说法中正确的是（ ）
A.电容器与连接的极板带正电
B.电容器极板的电荷量大小可能为
C.通过金属棒的电流越大，金属棒受到的摩擦力越小
D.垂直于水平面的磁场的磁感应强度变化率的范围为
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11.（8分）工地上某塔吊吊着一个机油桶紧贴地面在水平方向做匀变速直线运动，油桶底部有一砂眼，不断向下滴机油。已知每隔2s有一滴机油离开油桶，油桶及油的总质量为100kg，不考虑油桶及油的质量变化。
（1）某同学将油桶顺次滴在地面上的油污点进行了命名，并用卷尺测量了各个油污点到油污点A的距离，数据如下图所示。他所用卷尺的最小刻度为______（填“米”、“分米”或“厘米”）；
（2）通过图中数据他推测形成油污点B点时油桶的速度为______m/s，则它的加速度为______（计算结果保留两位小数）；
（3）在油桶由A运动到E的过程中，塔吊对油桶做功为______J（计算结果保留整数）。
12.（8分）某实验小组用图甲所示装置探究气体等温变化规律.
甲
（1）（多选）实验前他们先讨论了实验注意事项，下列说法中正确的是______
A.实验前给注射器柱塞涂润滑油是为了提高装置的气密性，防止漏气
B.实验前给注射器柱塞涂润滑油是为了减小柱塞与注射器间的摩擦力，减小压强的测量误差
C.为了减小实验误差，实验时推拉注射器柱塞的动作要快
D.为了减小实验误差，实验时不可用手握注射器
（2）由注射器刻度读出空气柱的长度，并记录应对压强传感器的示数。通过推拉注射器的柱塞，得到多组空气柱长度L和对应的气体压强p，以气体压强p为纵轴，空气柱长度L为横轴，将得到的数据描点、连线，得到如乙图所示的图像，由此图像可以得出的实验结论为________________________，由于图像是曲线，不好定量分析气体的压强和体积关系，有同学提出以气体压强p为纵轴，______（空气柱长度L的相关函数）为横轴，若得到一条过原点的直线，则表明在温度不变的情况下气体的压强与体积成反比；
乙
（3）他们对同样的封闭气体在两个不同温度下进行实验，得到了如图丙所示的两条图线a、b，当压强都为时，横轴坐标分别为、，其中a图像对应的实验温度为7℃，请你由气体实验定律推断b图像对应的实验温度应该为______℃（结果保留两位有效数字）。（）
丙
13.（8分）电源、滑动变阻器、电动机和平行板电容器连接成如图所示的电路。滑动变阻器的最大阻值为，平行板电容器极板间的距离为d。当滑动变阻器滑片滑到最左端时，电动机不转，一带电液滴刚好静止在电容器两极板间。调节滑动变阻器的滑片，使滑动变阻器的接入电阻变为，此时电动机正常工作，电容器两极板间的带电液滴刚好以3g的加速度竖直向上加速运动。已知电源的电动势，内阻，液滴的比荷，重力加速度为g.求：
（1）电动机的绕线电阻；
（2）电动机正常工作时输出的机械功率。
14.（14分）在间距为d的平行虚线、之间存在图示方向的匀强电场，在间距仍为d的平行虚线、之间存在垂直纸面向里的匀强磁场，某质量为m、电荷量为+q的粒子甲从电场左边界上的A点以速度垂直向右射入电场区域，粒子从C点离开电场区域，粒子刚好未从磁场的右边界射出磁场区域。已知AC沿电场方向的距离为，不计粒子重力。
（1）求电场区域的电场强度大小；
（2）求磁场区域的磁感应强度大小；
（3）若另一比荷为的粒子乙以相同的初速度射入电场中，求粒子乙从进入电场到第一次离开磁场所用的时间。
15.（16分）如图所示，静置在光滑水平地面（足够大）的木块由水平部分和半径为R的竖直圆弧轨道AB组成，水平轨道与圆弧轨道相切于B点，圆弧轨道在A点的切线竖直向上，其右端固定有水平轻弹簧，弹簧处于原长时左端在B点，一质量为m的滑块（可视为质点）将弹簧压缩到C点后锁定，此时弹簧的压缩量为R。现用的水平恒力向左推木块，整体向左运动2R距离后撤去F，同时解除对滑块的锁定。已知木块质量，弹簧劲度系数，弹簧弹性势能与形变量x的关系，重力加速度为g，不计滑块与木块间的摩擦，求：
（1）撤去恒力F时，木块的速率；
（2）滑块经过圆弧轨道最低点B时对轨道的压力；
（3）滑块运动过程中离BC面的最大高度。
秦皇岛市部分学校2023-2024学年高三上学期开学联考
物理答案与解析
1.【答案】B
【解析】由题意可知衰变后的原子核为，所以核反应方程为，所以衰变过程中释放的粒子为粒子，故A错误；由前面分析可知的中子数，故B正确；由于核电池是利用元素衰变过程中释放的能量来工作的，所以衰变过程中一定会出现质量亏损，故C错误；半衰期是统计规律，由原子核本身决定，与化学状态和物理环境无关，所以植入人体后半衰期不会发生变化，故D错误。
2.【答案】C
【解析】6.5~7.5岁男性和女性的身高生长速度一样，但不表明他们的身高一样，故A错误；从图像可知6.5~17.5岁男性和女性的身高生长速度先减小后增大再减小，故B错误；由图像可知男性在岁身高生长速度与年龄成直线关系，即身高生长速度随着年龄均匀减小，所以身高生长的加速度不变，故C正确；岁男性的身高生长速度小于女性的身高生长速度，故D错误。
3.【答案】B
【解析】书本静止在倾斜桌面上，肯定受到桌面给的摩擦力，桌子静止在水平地面上，将桌子和书本整体分析，桌子只受重力和支持力，不受地面的摩擦力，故B正确，A、C、D错误。
4.【答案】D
【解析】旅行者2号已经脱离太阳系，所以它的发射速度超过，故A错误；由题意可知旅行者2号发射后只在一段时间内受地球引力作用，然后就脱离地球引力束缚，受太阳引力影响，最后脱离太阳引力束缚，故B错误；旅行者2号的加速度由它受到的合力决定，发射后它受到合力不一定一直增大，故C错误；地球信号传输到旅行者2号所需的时间，故D正确。
5.【答案】A
【解析】对两辆车整体受力分析并结合牛顿第二定律有，解得，故A正确，B错误；对前车受力分析有，解得，故C、D错误。
6.【答案】C
【解析】小球、绕过点的竖直轴转动，合力提供向心力，、间的库仑力为斥力，所以、间必须是引力才可以，所以小球一定带负电，故A错误；对小球受力分析可知，、两个小球给的库仑力的合力一定竖直向下，小球受到的重力也竖直向下，所以固定物给小球的作用力一定竖直向上，故B错误；对小球受力分析有，解得，故C正确；若小球的电荷量可以变化，对小球受力分析，竖直方向上有，，所以，水平方向有，解得，故D错误。
7.【答案】D
【解析】由题意可知发电机产生的电动势的最大值，电动势的有效值，但由于线圈有电阻，所以线圈两端电压，故A错误；图示时刻发电机电动势的瞬时值为0，但通过副线圈的电流的瞬时值不为0，电流表示数表示电流的有效值，不随时间变化，故B错误；，解得，故C错误；由可知，所以电阻消耗的功率，故D正确。
8.【答案】BC
【解析】该同学听到有的地方声音比较强有的地方声音比较弱是因为声音发生了干涉现象，相互加强的地方音乐比较强，相互减弱的地方声音比较弱，故A错误；两个音箱并联，所以发出的声音步调相同，与两个音箱距离相同的点是振动的加强点，所以声音比较大，故B正确；该同学走到教学楼后面还能听到音乐，是声音发生了衍射，绕过教学楼继续传播了，故C正确；声音发生明显衍射的条件是障碍物的大小小于波长，如果适当增大播放音乐的频率，会使波长减小，一旦波长小于教学楼的尺寸，声音不能发生明显衍射，教学楼后面就听不到了，而增加播放音乐的音量不影响声音的衍射，故D错误。
9.【答案】AC
【解析】设点到椭圆中心的距离为，由几何关系可知小球在点时弹簧伸长，当小球在点时弹簧压缩，所以当小球在、两点时弹簧的弹性势能相等，在小球从运动到的过程中，弹簧的伸长量先减小，然后弹簧的压缩量增大，弹性势能先减小后增大，故A正确；小球位于点时速度为0，所以小球重力做功的功率为0，当小球位于点时速度方向水平向左，此时小球重力做功的功率仍为0，所以在小球从到的过程中小球重力做功的功率不可能一直增大，故B错误；由前面分析可知，小球从点运动到点的过程弹簧弹性势能不变，所以减小的重力势能全部转化为动能，所以有，所以，故C正确；由前面分析可知，仅将小球质量变为原来的2倍，小球运动到点的速度不变，故D错误。
10.【答案】BD
【解析】由题意可知棒受到的最大静摩擦力，所以棒受到的安培力一定沿导轨斜向上，由左手定则可知电流方向由到，所以电容器与连接的极板带负电，故A错误；当摩擦力沿导轨向上且最大时，安培力最小，此时通过金属棒的电流最小，有，，此时棒两端电压最小，有，此时电容器的电荷量，当摩擦力沿导轨向下且最大时安培力最大，此时通过金属棒的电流最大，有，，此时棒两端电压最大，有，此时电容器的电荷量，所以电容器极板的电荷量大小可能为，故B正确；由题意可知随着通过金属棒的电流增大，摩擦力先是沿导轨向上减小，后是沿导轨向下增加，故C错误；由前面分析可知通过金属棒的电流，由闭合电路欧姆定律有，由法拉第电磁感应定律有，解得，故D正确。
11.【答案】（1）分米（1分）； （2）1.40（2分），0.20（2分）； （3）288（3分）。
【解析】（1）由图中数据可知数据估读到了厘米，所用卷尺的最小刻度是分米，这样估读一位后就是厘米；
（2）油桶做匀变速直线运动时平均速度等于时间中点的瞬时速度，
所以，
由逐差法有；
（3）由匀变速直线运动规律有，，由动能定理有。
12.【答案】
（1）AD（3分）（选对1个得1分，选对2个得3分，选错不得分）；
（2）空气柱体积越大，封闭气体的压强越小（1分） （2分）；
（3）35℃（2分）。
【解析】（1）实验前给注射器柱塞涂润滑油是为了增加实验装置的气密性，保证封闭气体质量不变，而不是为了减小柱塞与注射器之间的摩擦力，因为气体的压强由压强传感器直接测得，故A正确，B错误；为了防止封闭气体的温度变化影响实验结果的准确性，要缓慢推拉柱塞，并且不能用手握注射器，故C错误，D正确。故选AD。
（2）由图乙可以得出的实验结论为空气柱体积越大，封闭气体的压强越小，若封闭气体的压强与气体的体积成反比，则有，所以以气体压强为纵轴，为横轴，若得到一条过原点的直线，则表明在温度不变的情况下气体的压强与体积成反比；
（3）由题意有图像对应的实验温度，气体从到过程为等压变化，所以有，即，所以，即35℃。
13.【答案】（1）；（2）。
解：（1）当滑片在最左端时，设电动机两端的电压为，回路中的电流为，
对液滴受力分析有（1分）
由闭合电路欧姆定律有（1分）
电动机的绕线（2分）
（2）当电动机正常工作时，设电动机两端的电压为，回路中的电流为
对液滴受力分析结合牛顿第二定律有（1分）
由闭合电路欧姆定律有（1分）
此时电动机输出的机械功率（2分）
14.【答案】（1）； （2）； （3）。
解：（1）粒子甲在电场中做类平抛运动，有（1分）
（2分）
解得（1分）
（2）粒子在磁场中的运动轨迹如图所示，
粒子甲在点时速度与初速度方向的夹角为，
有（1分）
所以则（1分）
粒子在磁场中运动有（1分）
由几何关系可知（1分）
解得（1分）
（3）粒子乙在离开电场时速度与初速度方向的夹角为
有，
所以（1分）
，粒子乙在磁场中运动有（1分）
解得
所以粒子从磁场的左边界第一次离开磁场，由几何关系可知（1分）
（1分）
所以粒子乙从进入电场到第一次离开磁场所用的时间（1分）
15.【答案】（1）；（2）；（3）。
解：（1）在恒力向左推木块的过程中对整体分析由动能定理有
（2分）
解得（1分）
（2）撤去恒力后系统动量守恒，从撤去恒力到滑块通过圆弧轨道最低点的过程中有（1分）
（1分）
解得或（1分）
因为在此过程中木块受到的合力向右，所以应该减速
故舍去，解得（1分）
此时对滑块受力分析并结合牛顿第二定律有（1分）
由牛顿第三定律有（1分）
解得（1分）
（3）当滑块运动过程中离面的高度最大时，滑块与木块水平方向上速度相等，竖直方向上速度为0（1分）
所以对从撤去恒力到滑块离最高的过程分析
由水平方向动量守恒有（2分）
由能量守恒有（2分）
解得（1分）