江苏省淮安市2023-2024学年高三上学期开学考试物理试题（原卷版+解析版）

淮安市2023-2024学年高三上学期开学考试
物理试题
一、单项选择题： 共11题， 每题4分，共 44分，每小题只有一个选项最符合题意。
1. 一载人深潜器从水面开始下潜到某深处，最后返回到水面的速度随时间变化关系如图所示，下列时段中深潜器处于超重状态的是（　　）
A. 0-1min B. 1min-3min
C. 3min-4min D. 8min-10min
2. 生活中常用乙醇喷雾消毒液给房间消毒，其主要成分是酒精，则下列说法正确的是（ ）
A. 喷洒消毒液后，会闻到淡淡的酒精味，这是酒精分子做布朗运动的结果
B. 酒精由液态挥发成同温度的气态的过程中，其分子的平均动能不变
C. 酒精由液态挥发成同温度的气态的过程中，内能不变
D. 酒精由液态挥发成同温度的气态的过程中，热运动速率大的分子数占总分子数百分比减小
3. 2023年8月24日13时，日本福岛第一核电站启动核污染水排海。核污染水含高达64种放射性元素，其中氚（）衰变过程中产生的电离辐射可损害DNA，是致癌的高危因素之一，半衰期为12.5年。其衰变方程为，下列说法正确的是（　　）
A 衰变方程中x=2，y=3
B. 光子，其动量为零
C. 秋冬气温逐渐变低时，氚的衰变速度会变慢
D. 经过25年，氚将全部衰变结束
4. 如图所示为光电效应实验的电路图，用P光照射 K极时，电流表有示数。改用照射强度与P光相同的Q光照射时，电流表示数为零，则（ ）
A. Q光频率大于 P 光频率
B. Q光频率一定小于金属电极 K的截止频率
C. 增大Q光照射强度，可使电流表示数不为零
D. 用Q光照射时，减小电源电压，电流表示数可能不为零
5. 行星 Cancrie 被认为是一个“超级地球”，它是一个和地球一样的岩石行星。半径是地球的2倍，质量是地球的8倍。 由以上信息可知（　　）
A. 该行星的密度小于地球的密度
B. 该行星表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度
C. 该行星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度
D. 若在该行星表面发射紧贴表面运行的卫星，其周期小于地球近地卫星的周期
6. 如图所示为正在使用的修正带，大齿轮齿数为 N ，小齿轮齿数为N ，A、B分别为大、小齿轮边缘上的点。 下列说法正确的是（　　）
A. 大小齿轮转动的方向相同
B. A、B两点的线速度大小之比为 N1：N2
C. A、B两点的角速度大小之比为 N2：N1
D. A、B两点的向心加速度大小之比为
7. 如图所示，球壳内有三条弦OA、OB、OC，O为球内的最低点，它们与水平面间的夹角分别为60°、45°、30°。三个光滑的小环分别从A、B、C处由静止沿所在弦下滑，运动到最低点所用的时间分别为、、，则三者之间大小关系为（　　）
A. B.
C. D.
8. 排球比赛中，运动员在A处水平发球，对方一传在 B处垫球过网，排球经最高点C运动到D处，轨迹如图所示。已知A与C、B与D分别在同一水平线上，A、D在同一竖直线上。 不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）
A. 排球从A运动到B的时间与从 B运动到D的相等
B. 排球在 A点的动能与在 C点的动能相等
C. 对方一传击球前后排球的机械能相等
D. 发球员对排球做的功大于对方一传对排球做的功
9. 用图示实验装置探究“质量一定时，物体加速度与所受合外力的关系”，下列说法不正确的是（ ）
A. 实验中需平衡摩擦力
B. 实验中需使细线平行于长木板
C. 实验中需改变托盘中砝码的个数
D. 实验中需满足托盘和砝码的总质量远小于物块质量
10. 如图所示， 保持O点位置及∠AOB=120°不变，将轻绳OA、OB同时逆时针缓慢旋转，直到 OA竖直，关于 OA上拉力TA和OB上拉力 TB的大小说法正确的是（ ）
A. TA一直变大，TB不变
B. TA先变大后变小， TB一直变小
C TA先变大后变小，TB一直变大
D. TA先变小后变大，TB先变大后变小
11. 弹球游戏装置结构如图，轻质弹簧下端固定在光滑斜面底部，弹簧处于原长时上端在O点。 小球将弹簧压缩到A点（未栓接）由静止释放后，运动到B点速度为零。 以O点为坐标原点， 沿斜面向上为正方向建立x轴，小球上升过程的速度 v、加速度a、动能Ek及其机械能E随位置坐标x的变化规律可能正确的是（ ）
A B.
C. D.
二、非选择题： 共5题，共56分。 其中第12~15 题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须写出数值和单位。
12. 张同学设计了甲图所示装置，检测小球从某高度自由下落与硅胶材料碰撞过程中的能量损耗率（碰撞过程损失动能与碰撞前动能之比）。 小球释放后通过光电门与硅胶碰撞，反弹后再次通过光电门。
（1）现有以下材质的小球：A．泡沫球 B．橡胶球 C． 小钢球，为减少空气阻力的影响，实验中应选择_________（选填字母）。
（2）用螺旋测微器测量小球直径如乙图，小球直径 D=_________ mm。
（3）实验中应该在释放小球_________（选填“之前”或“之后”）接通计时器的电源。
（4） 用天平测得小球质量为 m，刻度尺测量光电门到硅胶材料的竖直距离为h，计时器记录小球第1次和第2次通过光电门的时间为t 和t ，可得该硅胶材料的能量损耗率为_________（用字母 D、t1、t2、m、h和g表示）。
（5）若适当升高光电门的高度，因空气阻力的不可忽略将导致能量损耗率的测量值与真实值相比_________（选填“偏小”“偏大”或“不变”）。
13. 如图所示，圆柱形汽缸竖直放置。 质量不计、横截面积 的活塞封闭某理想气体，缓慢加热气体使活塞从A位置上升到B位置。已知A、B距汽缸底面高度 hA=0.5m，hB=0.6m，活塞在A位置时气体温度TA=300K，活塞从A到B过程中气体内能增量，此时外界大气压强p0=1.0×105Pa，不计摩擦。 求：
（1）活塞在 B位置时密闭气体的温度TB；
（2）上述过程中缸内气体吸收的热量 Q。
14. 如图所示，质量M=5kg的光滑圆柱体在两斜劈A、B间保持静止。已知斜劈的质量均为m=1.2kg，倾角分别为α=37°，β=53°，两斜劈与水平地面间动摩擦因数相同，重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，滑动摩擦力等于最大静摩擦力。求：
（1）斜劈A、B对圆柱体支持力的大小 FNA、FNB；
（2）斜劈与地面间动摩擦因数的最小值μ。
15. 如图所示， O为固定在地面上的铰链，A球通过铰链用轻杆分别连接于O、B球。 现对 B球施加水平推力F，使系统处于静止状态，此时两杆间的夹角α=60°。撤去F后，A、B在同一竖直平面内运动。已知两球质量均为 m，杆长均为L，重力加速度为g， 忽略一切摩擦。求：
（1） 推力F的大小；
（2）两杆间夹角变为120°时， B球动能；
（3）A 球落地时重力的功率。
16. 水平桌面上弹射装置如图所示，轻弹簧左端固定，自然伸长时右端位于B点，BC段粗糙，CD段有竖直放置的四分之一圆弧轨道，与BC相切，D处有与圆弧轨道垂直的弹性挡板 P。圆柱形小滑块被压缩的弹簧弹出后，经BC段后沿圆弧轨道运动到D处，与挡板碰撞后原速率反向弹回。已知BC长L=0.1m，圆弧半径R=0.2m，滑块质量m=0.2kg，与BC间动摩擦因数μ=0.4，其余部分均光滑。重力加速度g取10m/s2。 若滑块首次经过C处的速度v0=2m/s， 求：
（1） 弹簧弹性势能的最大值；
（2） 小球最终停在何处及在 BD间运动的总路程；
（3） 小球受到圆弧挡板弹力的最小值。
淮安市2023-2024学年高三上学期开学考试
物理试题 答案解析
一、单项选择题： 共11题， 每题4分，共 44分，每小题只有一个选项最符合题意。
1. 一载人深潜器从水面开始下潜到某深处，最后返回到水面的速度随时间变化关系如图所示，下列时段中深潜器处于超重状态的是（　　）
A. 0-1min B. 1min-3min
C. 3min-4min D. 8min-10min
【答案】C
【解析】
【详解】A．v-t图像斜率代表加速度，斜率正负代表方向，0-1min加速度方向向下，处于失重状态，故A错误；
B．1min-3min加速度为0，处于平衡状态，故B错误；
C．3min-4min加速度方向向上，处于超重状态，故C正确；
D．8min-10min加速度方向向下，处于失重状态，故D错误。
故选C。
2. 生活中常用乙醇喷雾消毒液给房间消毒，其主要成分是酒精，则下列说法正确的是（ ）
A. 喷洒消毒液后，会闻到淡淡的酒精味，这是酒精分子做布朗运动的结果
B. 酒精由液态挥发成同温度的气态的过程中，其分子的平均动能不变
C. 酒精由液态挥发成同温度的气态的过程中，内能不变
D. 酒精由液态挥发成同温度的气态的过程中，热运动速率大的分子数占总分子数百分比减小
【答案】B
【解析】
【详解】A．喷洒乙醇消毒液后，会闻到淡淡的酒味，这是扩散现象，是酒精分子做无规则运动的结果，而布朗运动悬浮颗粒的无规则运动，故A错误；
B．温度是分子平均动能的标志，则酒精由液态挥发成同温度的气态的过程中，其分子的平均动能不变，故B正确；
C．酒精由液态挥发成同温度的气态的过程中，分子平均动能不变，但是分子势能变大，则内能发生变化，故C错误；
D．酒精由液态挥发成同温度的气态的过程中，温度不变，则热运动速率大的分子数占总分子数比例不会减小，故D错误。
故选B。
3. 2023年8月24日13时，日本福岛第一核电站启动核污染水排海。核污染水含高达64种放射性元素，其中氚（）衰变过程中产生电离辐射可损害DNA，是致癌的高危因素之一，半衰期为12.5年。其衰变方程为，下列说法正确的是（　　）
A. 衰变方程中x=2，y=3
B. 是光子，其动量为零
C. 秋冬气温逐渐变低时，氚的衰变速度会变慢
D. 经过25年，氚将全部衰变结束
【答案】A
【解析】
【详解】A．由电荷数与质量数守恒可得
，
解得
，
故A正确；
B．是光子，其动量不为零，故B错误；
C．半衰期由原子核内部因素决定，与原子核所处物理环境和化学状态无关，故C错误；
D．半衰期是原子核发生半数衰变所需的时间，经过25年，即两个半衰期，剩余氚为原来的四分之一，并没有完全衰变完，故D错误。
故选A。
4. 如图所示为光电效应实验的电路图，用P光照射 K极时，电流表有示数。改用照射强度与P光相同的Q光照射时，电流表示数为零，则（ ）
A. Q光频率大于 P 光频率
B. Q光频率一定小于金属电极 K的截止频率
C. 增大Q光照射强度，可使电流表示数不为零
D. 用Q光照射时，减小电源电压，电流表示数可能不为零
【答案】D
【解析】
【详解】A．P光照射电流表有示数，Q光照射无示数，由此可知，Q光频率小于 P 光频率， A错误；
BC．由电路图可知，所加电压为反向电压，Q光照射K极可能不发生光电效应，也可能发生光电效应，故Q光频率可能大于金属电极 K的截止频率；若发生光电效应则增大Q光照射强度不能改变所产生光电子的初动能，故电流表示数依然示数为零， BC错误；
D．用Q光照射时，减小电源电压，电场力对光电子做功减小，若，有光电子到达A极，此时电流表示数不零，D正确。
故选D。
5. 行星 Cancrie 被认为是一个“超级地球”，它是一个和地球一样的岩石行星。半径是地球的2倍，质量是地球的8倍。 由以上信息可知（　　）
A. 该行星的密度小于地球的密度
B. 该行星表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度
C. 该行星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度
D. 若在该行星表面发射紧贴表面运行的卫星，其周期小于地球近地卫星的周期
【答案】C
【解析】
【详解】A．由题意可知，该行星的半径是地球的2倍，质量是地球的8倍。设地球的半径为R，质量为M，由密度公式可得地球的密度为
该行星的密度为
可知该行星的密度等于地球的密度，A错误；
B．物体在地球表面的重力等于万有引力，可得
可得
同理可得该行星表面的重力加速度为
可知该行星表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度，B错误；
C．在地球表面附近，由万有引力提供向心力可得
解得
同理，在该行星表面附近，可得
可知该行星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度，C正确；
D．对地球的近地卫星，由万有引力提供向心力，可得
解得
在该行星表面发射紧贴表面运行的卫星周期为
可知在该行星表面发射紧贴表面运行的卫星，其周期等于地球近地卫星的周期，D错误。
故选C。
6. 如图所示为正在使用的修正带，大齿轮齿数为 N ，小齿轮齿数为N ，A、B分别为大、小齿轮边缘上的点。 下列说法正确的是（　　）
A. 大小齿轮转动的方向相同
B. A、B两点的线速度大小之比为 N1：N2
C. A、B两点的角速度大小之比为 N2：N1
D. A、B两点的向心加速度大小之比为
【答案】C
【解析】
【详解】A．大小齿轮转动的方向相反，故选项A错误；
B．A、B两点的线速度大小之比为1∶1，故选项B错误；
C．A、B两点的角速度
所以角速度之比
故选项C正确；
D．A、B两点的向心加速度
所以向心加速度之比
故选项D错误。
故选C。
7. 如图所示，球壳内有三条弦OA、OB、OC，O为球内的最低点，它们与水平面间的夹角分别为60°、45°、30°。三个光滑的小环分别从A、B、C处由静止沿所在弦下滑，运动到最低点所用的时间分别为、、，则三者之间大小关系为（　　）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】设弦与竖直方向夹角为，球的半径为R，由小环沿弦做匀加速运动有
解得运动时间为
与弦与竖直方向夹角无关，所以小环运动到最低点的时间相等。
故选A。
8. 排球比赛中，运动员在A处水平发球，对方一传在 B处垫球过网，排球经最高点C运动到D处，轨迹如图所示。已知A与C、B与D分别在同一水平线上，A、D在同一竖直线上。 不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）
A. 排球从A运动到B的时间与从 B运动到D的相等
B. 排球在 A点的动能与在 C点的动能相等
C. 对方一传击球前后排球的机械能相等
D. 发球员对排球做的功大于对方一传对排球做的功
【答案】D
【解析】
【详解】A．排球从A点水平抛出的做平抛运动，由
得运动时间为
故排球从B运动到D的时间是从 A运动到B的时间的2倍，故A错误；
B．将排球从B到C的斜上抛运动由逆向思维法可看成从C到B的平抛运动，则由A到B和C到B的平抛运动比较，运动高度相同，则运动时间相同，但从A点抛出的小球水平位移更大，故排球在 A点的动能比在 C点的动能大，故B错误；
C．对方一传击球前后除重力对排球做功外，对方一传也对排球做功，排球的机械能不相等，故C错误；
D．根据动能定理，发球员对排球做的功
对方一传对排球做的功等于排球机械能的变化量，对方一传对排球做的功
所以发球员对排球做的功大于对方一传对排球做的功，故D正确。
故选D。
9. 用图示实验装置探究“质量一定时，物体加速度与所受合外力的关系”，下列说法不正确的是（ ）
A. 实验中需平衡摩擦力
B. 实验中需使细线平行于长木板
C. 实验中需改变托盘中砝码的个数
D. 实验中需满足托盘和砝码的总质量远小于物块质量
【答案】D
【解析】
【详解】A．实验中需平衡摩擦力，使得小球受到的合力等于细线拉力，故A正确，不满足题意要求；
B．为了保持细线拉力恒定不变，实验中需使细线平行于长木板，故B正确，不满足题意要求；
C．实验中需要改变小车受到的合力，即改变细线拉力，则需改变托盘中砝码的个数，故C正确，不满足题意要求；
D．由于实验装置可以通过拉力传感器测得细线拉力大小，则不需要满足托盘和砝码的总质量远小于物块质量，故D错误，满足题意要求。
故选D。
10. 如图所示， 保持O点位置及∠AOB=120°不变，将轻绳OA、OB同时逆时针缓慢旋转，直到 OA竖直，关于 OA上拉力TA和OB上拉力 TB大小说法正确的是（ ）
A. TA一直变大，TB不变
B. TA先变大后变小， TB一直变小
C. TA先变大后变小，TB一直变大
D. TA先变小后变大，TB先变大后变小
【答案】B
【解析】
【详解】由图可知，保持O点位置及∠AOB=120°不变，将轻绳OA、OB同时逆时针缓慢旋转，直到 OA竖直，TA先变大后变小， TB一直变小。
故选B。
11. 弹球游戏装置结构如图，轻质弹簧下端固定在光滑斜面底部，弹簧处于原长时上端在O点。 小球将弹簧压缩到A点（未栓接）由静止释放后，运动到B点速度为零。 以O点为坐标原点， 沿斜面向上为正方向建立x轴，小球上升过程的速度 v、加速度a、动能Ek及其机械能E随位置坐标x的变化规律可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】A．设O点速度为v小球由O到B的过程中由动能定理可知
解得
图像中过O点后应为曲线，故A错误；
B．设A点的弹性势能为，小球在恢复原长过程中由能量定理可知
整理可得
可知在O点前图像应为开口向下的抛物线
由O到B的过程中动能定理可知
图像为直线，故B正确；
C．设弹簧原长为小球由A运动到O点的过程中受力分析可知
随着弹簧形变量减小，弹簧弹力减小，小球加速度逐渐变小；当a=0时物体达到最大速度此时受力分析可知
此后小球会做变减速运动直至到达O点受力分析可知
分析可知加速度逐渐变大；
小球由O到B的过程中，弹簧弹力为零受力分析可知
从O点开始物体做匀减速直线运动图像应为直线，故C错误；
D．设A点的弹性势能为,小球在恢复原长过程中由能量定理可知
整理可得
图像为开口向下的抛物线，故D错误。
故选B。
【点睛】对于图像问题要明确坐标轴以及斜率的概念，关键要根据物理规律得到解析式，在研究图像。
二、非选择题： 共5题，共56分。 其中第12~15 题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须写出数值和单位。
12. 张同学设计了甲图所示装置，检测小球从某高度自由下落与硅胶材料碰撞过程中的能量损耗率（碰撞过程损失动能与碰撞前动能之比）。 小球释放后通过光电门与硅胶碰撞，反弹后再次通过光电门。
（1）现有以下材质的小球：A．泡沫球 B．橡胶球 C． 小钢球，为减少空气阻力的影响，实验中应选择_________（选填字母）。
（2）用螺旋测微器测量小球直径如乙图，小球直径 D=_________ mm。
（3）实验中应该在释放小球_________（选填“之前”或“之后”）接通计时器的电源。
（4） 用天平测得小球质量为 m，刻度尺测量光电门到硅胶材料的竖直距离为h，计时器记录小球第1次和第2次通过光电门的时间为t 和t ，可得该硅胶材料的能量损耗率为_________（用字母 D、t1、t2、m、h和g表示）。
（5）若适当升高光电门的高度，因空气阻力的不可忽略将导致能量损耗率的测量值与真实值相比_________（选填“偏小”“偏大”或“不变”）。
【答案】 ①. C ②. 7.299##7.300##7.301##7.302 ③. 之前 ④. ⑤. 偏大
【解析】
【详解】[1]为了减小空气阻力的影响应选择体积小密度大的小球，故选C；
[2]根据螺旋测微器测量方法可知D=7mm+0.299mm=7.299mm（7.299~7.302均可）；
[3]为了减小实验误差应先接通电源后释放小球；
[4]设小球碰撞前的动能为，碰后动能为
动能定理有
能量损耗为
[5]由于空气阻力的影响，空气阻力始终做负功导致结果偏大。
【点睛】本题利用创新性实验考查功能关系的运用，需要同学们对于动能定理熟练掌握。
13. 如图所示，圆柱形汽缸竖直放置。 质量不计、横截面积 的活塞封闭某理想气体，缓慢加热气体使活塞从A位置上升到B位置。已知A、B距汽缸底面高度 hA=0.5m，hB=0.6m，活塞在A位置时气体温度TA=300K，活塞从A到B过程中气体内能增量，此时外界大气压强p0=1.0×105Pa，不计摩擦。 求：
（1）活塞在 B位置时密闭气体的温度TB；
（2）上述过程中缸内气体吸收的热量 Q。
【答案】（1）；（2）110J
【解析】
【详解】（1）活塞从A到B过程中，气体发生等压变化，则有
解得
（2） 活塞上升过程，外界对气体做功为
根据热力学第一定律
联立解得
14. 如图所示，质量M=5kg的光滑圆柱体在两斜劈A、B间保持静止。已知斜劈的质量均为m=1.2kg，倾角分别为α=37°，β=53°，两斜劈与水平地面间动摩擦因数相同，重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，滑动摩擦力等于最大静摩擦力。求：
（1）斜劈A、B对圆柱体支持力的大小 FNA、FNB；
（2）斜劈与地面间动摩擦因数的最小值μ。
【答案】（1），；（2）
【解析】
【详解】（1）由力的合成法可知
（2）经判断斜劈B先发生滑动，地面对斜劈B的支持力
摩擦力大小为
斜劈与地面间动摩擦因数的最小值为
15. 如图所示， O为固定在地面上的铰链，A球通过铰链用轻杆分别连接于O、B球。 现对 B球施加水平推力F，使系统处于静止状态，此时两杆间的夹角α=60°。撤去F后，A、B在同一竖直平面内运动。已知两球质量均为 m，杆长均为L，重力加速度为g， 忽略一切摩擦。求：
（1） 推力F的大小；
（2）两杆间的夹角变为120°时， B球动能；
（3）A 球落地时重力的功率。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）对A球运用力的合成法可知
再对B球分析，水平推力
（2） 两轻杆夹角 120°时，分别分解A、B两球速度，可得
由系统机械能守恒得
则B球动能
（3）A球落地前瞬间， B球到达最左端
由能量守恒可得
解得
则A球落地前瞬间重力的功率
16. 水平桌面上弹射装置如图所示，轻弹簧左端固定，自然伸长时右端位于B点，BC段粗糙，CD段有竖直放置的四分之一圆弧轨道，与BC相切，D处有与圆弧轨道垂直的弹性挡板 P。圆柱形小滑块被压缩的弹簧弹出后，经BC段后沿圆弧轨道运动到D处，与挡板碰撞后原速率反向弹回。已知BC长L=0.1m，圆弧半径R=0.2m，滑块质量m=0.2kg，与BC间动摩擦因数μ=0.4，其余部分均光滑。重力加速度g取10m/s2。 若滑块首次经过C处的速度v0=2m/s， 求：
（1） 弹簧弹性势能的最大值；
（2） 小球最终停在何处及在 BD间运动的总路程；
（3） 小球受到圆弧挡板弹力的最小值。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）滑块从开始运动第一次到C点，运用动能定理得
解得
则
（2）根据能量守恒定律得
解得
即经过BC段共6次，最终停在B点，BD间运动总路程为
（3）设滑块最后一次在圆弧挡板处运动速度大小为v，因滑块停在B点，所以
解得
所以
则圆弧挡板对的滑块作用力