湖南省永州市部分学校2023-2024学年高三上学期开学考试物理试题（含解析）

永州市部分学校2023-2024学年高三上学期开学考试
物 理
考生注意：
1．答题前，考生务必将自己的姓名、考生号填写在试卷和答题卡上，并将考生号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答亲写在答题卡上，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．如图所示，平行板电容器水平放置，电容器中一带电油滴恰好静止。现将电容器下极板稍向下移动，下列选项正确的是（ ）
A．油滴仍保持静止 B．油滴向上做匀速直线运动
C．油滴向上做匀加速直线运动 D．油滴向下做匀加速直线运动
2．某卡片由内外两层胶合而成，内层为黑色塑料，外层为透明、硬质塑料。由于两层间左下角张开进入空气，在激光照射下仔细观察会看到明暗相间的条纹（如图1所示）。已知任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄厚度差恒定。现对卡片左下角施加压力，如图2所示。下列选项正确的是（ ）
图1 图2
A．条纹变疏，且向右上方移动 B．条纹变疏，且向左下方移动
C．条纹变密，且向左下方移动 D．条纹变密，且向右上方移动
3．第二宇宙速度又叫做逃逸速度，是物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度。已知引力常量为，地球质量为，半径为，地球表面的重力加速度为；人造卫星的质量为，设卫星到地心的距离为，若取无穷远处为势能零点，则卫星的引力势能。忽略空气阻力，则第二宇宙速度的大小为（ ）
A． B． C． D．
4．下表给出了铝和钙的截止频率和逸出功，已知普朗克常量与光速的乘积为，若用的光分别照射两种金属，下列选项正确的是（ ）
金属 铝 钙
10.1 7.73
4.2 3.2
A．只有金属钙能发生光电效应 B．若增大入射光的波长，则截止频率减小
C．金属铝和钙对应遏止电压之比为 D．金属铝和钙对应遏止电压之比为
5．八百里洞庭湖烟波浩渺，风光秀丽。为估测湖泊中水的体积，某科研人员将一瓶无毒的放射性元素水溶液倒入湖中，经时间后（可认为溶液已均匀分布），从湖中取水样，测得水样每分钟共衰变次。已知该放射性元素的半衰期为，衰变生成物不再具有放射性，倒入湖中之前放射性元素水溶液每分钟共衰变次，忽略湖水的流入与流出，则洞庭湖中水的体积为（ ）
A． B． C． D．
6．如图所示，速度选择器两极板间的距离为，板间匀强磁场的磁感应强度大小为，为速度选择器中轴线上的粒子源，可沿方向发射速度大小不同、带电荷量均为、质量均为的带电粒子，经速度选择器后，粒子先后经过真空中两平行边界的匀强磁场区域到达足够大荧光屏；匀强磁场的磁感应强度分别为、，对应边界的宽度分别为、。调节滑片可改变速度选择器、两极板间的电压，使粒子沿方向垂直磁场边界进入，经磁场偏转后进入，最后荧光屏恰好未发光，粒子重力不计，则两极板间的电压大小是（ ）
A． B．
C． D．
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，有多项符合题目要求。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．积极参加班级劳动，是每个同学应尽的义务。如图所示，首先，某同学垂直于黑板擦施加一压力，使黑板擦竖直向下做匀速直线运动。黑板擦与黑板之间的动摩擦因数为，力与速度的夹角为，在从逐渐减小的过程中，黑板擦速度保持不变，下列选项正确的是（ ）
A．一直增大 B．先增大后减小
C．的功率不变 D．的功率一直增大
8．如图1所示，弹弓是一种玩具，由弓架、皮筋、皮兜（可包裏弹丸）组成；一般以拉满弓静态击发方式使用。某同学在一斜坡上测试弹弓性能，仅改变皮筋的条数，将同种弹丸水平射出，简化示意图如图2所示。皮筋条数分别为1、2、3时，对应弹丸的飞行时间分别为、、，弹丸离斜坡的最远距离分别为、、。忽略空气阻力，三次均落在斜坡上，下列选项正确的是（ ）
图1 图2
A． B．
C． D．
9．北京房山霞云岭有一条会唱歌的公路。当车轮以的最佳设计速度压到路面上条状音乐标线时，歌曲《没有共产党就没有新中国》便会传入耳畔。音乐公路的基本原理是：按照一定的规律在路面上施划热熔标线，标线顶面高于路面，车轮开过就会上下震动，发出声音。已知该路段总长度为，大调do音符的频率为，其对应两相邻标线中心的距离为，标线宽度为，国产标准小型电动汽车百公里耗电为，不考虑多普勒效应，下列说法正确的是（ ）
A．车速越高，音调越低 B．
C． D．听完歌曲汽车耗电
10．如图所示，矩形线圈的面积为，匝数为，线圈总电阻为，在磁感应强度为的匀强磁场中绕轴以角速度匀速转动，通过两电刷为一理想变压器供电；变压器原、副线圈匝数比为，副线圈中接有一阻值为的电阻。下列选项正确的是（ ）
A．副线圈电阻两端的电压
B．矩形线圈电阻与电阻消耗的功率之比
C．线圈从图中位置转过的过程中，通过矩形线圈电阻的电荷量
D．线圈从图中位置转过的过程中，矩形线圈电阻产生的热量
三、非选择题：本题共5小题，共56分。
11．（6分）某同学用如图所示的装置研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒。将小球从倾斜轨道某点由静止释放，落地点为，的长度为；将小球从同一位置释放，与静止在斜槽水平末端的小球对心碰撞后，球落地点为，的长度为；球落地点为，的长度为。请回答下列问题：
（1）此实验不需要的器材有__________（填选项序号）。
A．秒表 B．天平 C．刻度尺
（2）球质量为，球质量为，球的半径为，球的半径，则__________（填“>”“=”或“<”），__________（填“>”“=”或“<”）。
（3）若方程__________成立，则碰撞时动量守恒得到验证。
12．（10分）某兴趣小组自制了一台电子秤，其原理如图1所示。由电压表的读数可计算物体的质量。电阻不计的弹簧与托盘相连，托盘质量不计，盘中无重物时，电压表的读数为0。滑动变阻器总电阻为，总长度为，电源电动势为，内阻为，限流电阻阻值为，弹簧劲度系数为，不计一切摩擦阻力，电压表为理想电表。
图1 图2
（1）电压表示数与物体质量的函数关系为__________。
（2）该同学制作的台秤参数如下：，，，，，，重力加速度取。根据以上参数，代入可得的函数关系是__________。
（3）通过实验，该同学在图2所示的坐标纸内描绘了几组的数据点，请将其函数图像补充完整。
（4）从图像可知，此台秤对__________（填“大”或“小”）质量物体测量较为灵敏。
（5）若使用一段时间后，电池电动势降低，则质量的测量值与真实值相比__________（填“偏大”“相等”或“偏小”）。
13．（9分）自行车是一种绿色出行工具。某自行车轮胎正常骑行时其气压范围为，为标准大气压。一同学测得车胎气压为，随后用如图所示的打气筒给车胎打气，每打一次都把体积为、压强为的气体打入轮胎内。已知车胎体积为，忽略打气过程车胎体积和其内气体温度的变化，求：
（1）为使自行车能正常骑行，给自行车打气的次数范围；
（2）若车胎气体初始温度为，骑行一段时间后车胎气体温度上升，则骑行前允许给自行车最多打气几次。
14．（13分）如图所示，足够长光滑平行金属导轨置于垂直于斜面向上的匀强磁场中，磁感应强度，金属导轨倾角，导轨间距，其电阻不计。为单刀双掷开关，当其掷于1端时，容量的电容器接入电路；当其掷于2端时，有的电阻接入电路。金属杆质量，接入电路的阻值也为。初始时，锁定。已知重力加速度取，。
（1）将掷于2端，释放，求的最大速度；
（2）将掷于1端，释放，求系统稳定时金属杆的加速度大小。
15．（18分）如图所示，光滑水平面上有一质量为、长度为的长木板，其右端有一质量为的滑块（可视为质点），滑块与木板间动摩擦因数为。初始时，二者以共同的速度一起向左运动，木板每次与墙面碰撞后瞬间，速度大小变为原来的一半，并反向运动。整个过程，滑块既没有从木板上掉下，也没有与墙面发生接触。知重力加速度取，求：
（1）首次碰撞后开始计时，木板速度第一次减为零时的位移大小；
（2）木板长度的最小值；
（3）整个过程因摩擦产生的热量。
物理·答案
选择题：共10小题，共44分。在每小题给出的四个选项中，第1~6题只有一个选项符合题目要求，每小题4分，共24分，第7~10题有多个选项等合题目要求，每小题5分，共20分。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1．答案D
命题透析 本题以带电液滴在平行板电容器间的运动为情景，考查平行板电容器、静电场、牛顿第二定律，考查学生的科学思维。
思路点拨 由知，当变大时，两板间场强减小，油滴向下做匀加速直线运动，故D正确。
2．答案B
命题透析 本题以薄膜干涉为情景，考查光的干涉，考查学生物理观念、科学思维。
思路点拨 内外两层间形成空气劈尖，光线在空气膜的上下表面反射，并发生干涉，形成明暗相间的条纹，设空气膜顶角为，两相邻亮条纹的间距为，如图所示，两处光的路程差分别为，，由得，由几何关系得，即，当用力按压左下角时，角减小，增大，条纹变疏。又任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等，可知条纹向左下方移动。
方法二：图解法
3．答案A
命题透析 本题以第二宇宙速度为情景；考查万有引力与航天，机械能守恒定律；考查学生科学思维。
思路点拨 卫星在地球表面时引力势能，又，得，卫星摆脱地球引力时到达无穷远，动能消耗殆尽，由机械能守恒得，故A正确。
4．答案C
命题透析 本题以光电效应为情景，考查爱因斯坦光电效应方程、动能定理、考查截止频率、逸出功等概念，考查学生科学思维。
思路点拨 由题意可知，光子能量，光子能量大于两种金属的逸出功，故均能发生光电效应，A错误；截止频率只与金属自身的性质有关，B错误；由爱因斯坦光电效应方程和动能定理得，铝的遏止电压为，钙的遏止电压为，故C正确，D错误。
5．答案A
命题透析 本题以放射性元素测湖水体积为情景，考查半衰期，考查学生物理观念、科学思维、科学态度与责任。
思路点拨 时间后，湖水中剩余放射性物质是原来的，则湖水中每分钟衰变次数也是原来的，即，又测得水样每分钟衰变次，故湖水的体积为，故A正确。
6．答案C
命题透析 本题以速度选择器为情景，考查带电粒子在复合场中的运动，考查学生物理观念、科学思维。
思路点拨 设粒子速度为，两极板间电压为，在速度选择器中有：，由三角形相似可得，又，，联立求解得：，故C正确。
7．答案AD
命题透析 本题以生活中常见的擦黑板为情景，考查力的动态平衡、功率；考查学生物理观念，科学思维，科学态度与素任。
思路点拨 方法一：用正交分解法求解
图1
水平方向上有：
竖直方向上有：
又
联立求解得：
可知，在从逐渐减小的过程中，一直增大，故A正确，B错误；由力的功率的计算式可知，的功率一直增大，故C错误，D正确。
方法二：图解法：
如图，作出全反力和摩擦角
图2
由图可知，在从逐渐减小的过程中，一直增大，的功率一直增大，故A、D正确，B、C错误。
8．答案BC
命题透析 本题以弹弓为情景，考查动能定理、平抛运动，考查学生物理观念、科学思蜼。
思路点拨 设斜坡倾角为，一根皮筋做功为，对应弹丸的初速度为，则由动能定理；同理，两根皮筋做功为，对应弹丸的初速度为，则；三根皮筋做功为，对应弹丸的初速度为，则。弹丸离开弹弓后做平抛运动，设其落地时水平位移为，竖直位移为，则由，可得。综上可得，故B正确。弹丸在垂直于斜坡方向做初速度为、加速度为的匀减速直线运动，速度为0时距斜坡有最远距离，由得，故C正确。
9．答案CD
命题透析 本题以音乐公路为情景，考查机械振动、机械波、功能关系，考查学生物理观念、科学思维。
思路点拨：由可知，车速越高，音调越高，故A错误；又，故B错误，C正确；汽车一公里耗电0.15度，则耗电，故D正确。
10．答案BCD
命题透析 本题以交流发电机和变压器为情景，考查交流电、理想变压器、法拉第电磁感应定律、电流的平均值和有效值，考查学生物理观念、科学思维。
思路点拨 从图中位置开始，矩形线圈产生正弦式交流电，其有效值，设原线圈电流为，则副线圈电流为，由原副线圈功率相等得，解得，联立解得，（方法二：由等效电阻法可得两端电压），故A错误；矩形线圈与电阻消耗的功率之比，故B正确；由法拉第电磁感应定律，通过的平均电流，则通过矩形线框电阻的电荷量，线圈从图中位置转过的过程中，故C正确；线圈转过所用时间，电路中电流的有效值，，由焦耳定律，故D正确。
11．答案（1）A（1分）
（2）（1分） （1分）
（3）（3分）
命题透析 本题以研究斜槽末端小球碰撞为情景，考查动量守恒定律，考查学生科学探究的能力。
思路点拨 （1）此实验中，由于小球下落高度相同，动量守恒方程两侧的时间可约去，故无需秒表；
（2）要完成实验，球的质量必须大于球；为保证是正碰，两球半径必须相等；
（3）由可得：。
12．答案（1）（2分）
（2）（2分）
（3）如图所示（2分）
（4）小（2分）
（5）偏小（2分）
命题透析 本题以自制天平为情景，考查闭合电路欧姆定律，电路动态分析，胡克定律，考查学生物理观念、科学思维、科学探究的能力。
思路点拨 （1）由闭合电路欧姆定律，电压表示数，由电阻的决定式可知，及胡克定律，联立求解得：；
（2）将数据代入公式，可得；
（3）注意图像必须过原点，且必须用平滑的曲线连接各点；
（4）从图像可知质量变化范围时，电压变化范围，故此台秤测量小质量物体较为灵敏；
（5）电池电动势降低，则对应同一物体，电压表示数偏小，故测量值偏小。
13．命题透析 本题以给自行本轮胎打气为情景，考查理想气体状态方程，考查学生物理观念、科学思维。
思路点拨 （1）设给自行车打气的次数为，由玻意耳定律有
（1分）
（1分）
（1分）
（1分）
综上，给自行车打气的次数范围是（1分）
（2）设允许给自行车最多打气次
由理想气体状态方程得（2分）
解得（2分）
14．命题透析 本题以杆轨模型为情景，考查法拉第电磁感应定律，牛顿第二定律，电容、电感，考查学生科学思维。
思路点拨 （1）分析知，当加速度为零时
受力分析（2分）
（1分）
（1分）
解得（1分）
（2）由电流定义式得（1分）
由电容定义式得（1分）
由法拉第电磁感应定律得（1分）
联立可得感应电流（1分）
所受安培力得大小为
对应用牛顿第二定律（2分）
解得：（1分）
代入数据得（1分）
15．命题透析 本题以板块模型为情景，考查动量守恒定律、能量守恒定律、动能定理、摩擦生热，考查学生科学思维。
思路点拨 （1）第1次碰撞后，木板向右做匀减速直线运动，速度为零时，位移为
对木板由动能定理可得：（1分）
解得（1分）
代入数据得（1分）
（2）之后，木板向左做匀加速直线运动，由对称性可知，木板最多可反向加速到，设板块最终有共同速度，对于板块，由动量守恒定律：
（1分）
解得，即板块以共同的速度再次与墙面发生二次碰撞（1分）
第1次碰撞后至第1次共速二者相对位移，由能量守恒得
（1分）
解得（1分）
同理（1分）
解得（1分）
第2次碰撞后至第2次共速二者相对位移，由能量守恒得
（1分）
解得（1分）
以后每次情况均是如此，直至碰撞无数冷饮后系统相对静止状态
由此可得第次碰撞后共速的速度（1分）
第次碰撞后至第次共速二者相对位移
（1分）
解得（1分）
由等比数列求和公式可得
（1分）
代入数据得（1分）
（3）摩擦生热（1分）
代入数据得（1分）