2024-2025学年湖北省武汉市江汉区高三（上）新起点摸底考试物理试卷（含答案）

2024-2025学年湖北省武汉市江汉区高三（上）新起点摸底考试
物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.关于分子动理论，下列说法正确的是( )
A. 给自行车打气越打越困难，主要是因为车胎内气体分子之间的相互排斥作用
B. 随着温度的升高，所有气体分子热运动的速率都增大
C. 当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的增大而减小
D. 向一锅水中撒点胡椒粉，加热时发现水中胡椒粉在翻滚，说明温度越高布朗运动越剧烈
2.下列关于固体、液体的说法正确的是( )
A. 毛细管中出现毛细现象时，液体一定浸润该毛细管
B. 航天员在太空中会因为毛笔无法吸墨而写不成毛笔字
C. 晶体沿不同方向的导热性质一定不同
D. 液体的表面张力方向总是与液面相切
3.年发射的旅行者探测器到现在还可以与地球保持联络，该探测器使用了元素制造的核动力电池。据悉，的半衰期约为年，其衰变方程为，则( )
A. 宇宙寒冷的温度会使的半衰期变长
B. 发生的是衰变，射线具有极强的穿透能力，可用于金属探伤
C. 的核经过年，还剩余约没有衰变
D. 的比结合能大于的比结合能
4.如图甲所示为振荡电路，图乙的图像表示振荡电路中，电容器上极板电荷量随时间变化的关系，下列说法正确的是( )
A. 时间内，线圈中磁场能在减少
B. 两时刻电路中电流最大
C. 时间内，电容器内的场强在增大
D. 增大电路的振荡周期，可以使该电路更有效地发射电磁波
5.一定质量的理想气体从状态开始，发生如图所示的一系列变化，最终回到状态。其中，从状态到状态过程中气体对外界做功为。下列说法错误的是( )
A. 过程中外界对气体不做功，气体从外界吸热
B. 过程中气体从外界吸热，且吸收的热量等于
C. 状态与相比，气体分子碰撞单位面积器壁的平均力更大
D. 整个过程中，气体总体从外界吸热
6.图甲为某种桥式整流器的电路图，它是利用二极管单向导通性进行整流的常用电路。已知交流电源的输出电压如图乙所示，灯泡的额定电压为，假设四个二极管正向电阻为，反向电阻无穷大，电压表为理想电压表，下列说法正确的是( )
A. 时，电压表示数为 B. 电压表的示数始终为
C. 每个周期内通过灯泡的电流方向变化两次 D. 每个周期内通过灯泡的电流方向始终不变
7.有一种科普玩具由一枚强磁铁和一根厚铝管组成，铝管竖直放置，磁铁从铝管上端口由静止释放，在铝管内下落很慢。小明同学认为铝管可以等效成多个铝环叠放，所以用套在长玻璃管外的线圈代替铝环，结合传感器进行研究，如图甲所示。现将连接电流传感器的线圈套在竖直放置的长玻璃管上，如图甲所示。将强磁铁从离玻璃管上端高为处由静止释放，磁铁在玻璃管内下落并穿过线圈。如图乙所示是实验中观察到的线圈中电流随时间变化的图像，则( )
A. 该科普玩具的原理是电流的磁效应
B. 若上下翻转磁铁，电流先负向后正向
C. 线圈匝数加倍后重复实验，电流峰值将加倍
D. 加倍后重复实验，电流峰值将加倍
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.我国自主研发的“夸父一号”太阳探测卫星已成功发射。该卫星搭载的莱曼阿尔法太阳望远镜可用于探测波长为的氢原子谱线对应的光子能量为，右图为氢原子的能级简图，已知可见光的光子能量范围约为，下列说法正确的是( )
A. 大量处于能级的氢原子跃迁时，辐射出种不同频率的光，其中有种在可见光区
B. 大量处于能级的氢原子跃迁时，辐射出种不同波长的光，且有，则三者之间满足关系
C. 太阳望远镜探测到的谱线来源于太阳中氢原子和能级之间的跃迁
D. 用大量电子轰击一群处于基态的氢原子，可以使之发生跃迁并观测到不同频率的谱线，调高电子能量后观测到的谱线数目比原来多了条，调高前电子的能量可能为
9.某种光电烟雾报警器的结构原理图如图甲所示，为光源，可以向外发射某一频率的平行光束，为光电管，光电管的结构原理图如图乙所示，无烟雾时发出的平行光束不会进入光电管，发生火情时如果有烟雾进入报警器内，发射的光会被烟雾散射而改变方向进入光电管，光照射到光电管的极后若能发生光电效应，就会有电子从极射向极，报警系统在光电流作用下报警。当光电管极为金属钾时，恰好发生光电效应。下列说法正确的是( )
A. 光电烟雾报警器中换用发出任一频率光的光源均能正常工作
B. 若将极换成逸出功更大的金属钙，可以通过减小光的波长的方式使报警器正常工作
C. 报警器报警时，将滑片向右移动后，警报有可能会被解除
D. 为提高光电烟雾报警器的灵敏度，可以将滑片向右移动
10.小明同学自制了如图所示的理想自耦变压器，接在正弦交流电源上，原线圈Ⅰ铁芯上只绕一组线圈，为线圈的滑动触头，初始时位于中间位置，副线圈Ⅱ、Ⅲ可通过移动触头各取其中一部分，Ⅱ、Ⅲ部分的线圈匝数之和等于原线圈Ⅰ的匝数，副线圈Ⅱ接一滑动变阻器，最大阻值为，其滑片开始时置于中间位置，副线圈Ⅲ接一定值电阻，图中、、、均为理想电表，不计导线电阻，则( )
A. 仅将滑动变阻器滑片向上移动，电压表的示数不变
B. 仅将滑动变阻器滑片向上移动，电压表的示数变大
C. 仅将线圈触头向下移动，电流表的示数变大，电压表的示数变大
D. 仅将线圈触头向上移动，电流表的示数变小，电压表的示数变大
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
11.在“用油膜法估测油酸分子大小”的实验中，小明同学的实验步骤如下：
取油酸注入容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面到达的刻度线为止，得到油酸酒精混合溶液；
用滴管吸取混合溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数直到量筒内溶液达到为止，恰好共滴了滴；
取一滴混合溶液滴在浅盘内的水面上已撒爽身粉，待油膜稳定后，数得油膜占面积为小格子格。
请估算油酸分子的直径为_______ 结果保留位有效数字。
该实验中的理想化假设是______。
A.将油膜看成单分子层油膜 B.不考虑各油酸分子间的间隙
C.考虑各油酸分子间的相互作用力 D.将油酸分子看成球形
利用单分子油膜法可以粗测阿伏加德罗常数。如果已知体积为的一滴纯油酸在水面上散开形成的单分子油膜的面积为，这种油酸的密度为，摩尔质量为，则阿伏加德罗常数的表达式为__________ 用题中给出的物理量符号表示，可能用到。
小明查阅资料后发现，计算结果明显偏小，可能由于________。
A.爽身粉撒得太厚了
B.将上述油酸酒精溶液置于一个敞口容器中放置一段时间
C.求每滴体积时，的溶液的滴数少记了滴
D.计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格
12.小明同学利用如图甲所示装置研究磁铁下落过程中的重力势能与电能之间的相互转化，螺线管的内阻，初始时滑动变阻器的滑片位于正中间的位置，打开传感器，将质量为的磁铁置于螺线管正上方静止释放，磁铁上表面为极。穿过螺线管后掉落到海绵垫上并静止磁铁下落中受到的电磁阻力远小于磁铁重力，不发生转动，释放点到海绵垫的高度差为。计算机屏幕上显示出如图乙所示的曲线。
磁铁穿过螺线管的过程中，产生第二个峰值时线圈中的感应电动势约为_______ 保留两位有效数字。
图像中出现前后两个峰值，对此实验过程发现，这两个峰值是磁铁刚进入螺线管内部和刚从内部出来时产生的，对这一现象相关说法正确的是 。
A.磁铁从静止下落到穿过螺线管掉落到海绵垫上的过程中，线圈中的磁通量变化率先增大后减小
B.如果仅将滑动变阻器的滑片从中间向左移动，坐标系中的两个峰值都会减小
C.磁铁在穿过线圈过程中加速度始终小于重力加速度
D.如果仅略减小，两个峰值都会减小
在磁铁下降的过程中，可估算由机械能转化的电能的大小约为______ 保留两位有效数字。
四、计算题：本大题共3小题，共40分。
13.如图所示为一交流发电机的原理示意图，装置中两磁极之间产生的磁场可近似为匀强磁场，发电机的矩形线圈在磁场中可绕过边和边中点且垂直于磁场方向的水平轴匀速转动。为了便于观察，图中发电机的线圈只画了其中的匝，用以说明线圈两端的连接情况。线圈在转动过程中可以通过滑环和电刷保持其两端与外电路的定值电阻连接。已知矩形线圈边和边的长度，边和边的长度，匝数匝，线圈转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度。线圈的总电阻，外电路的定值电阻，其余电阻不计。电流表和电压表均为理想电表，图示位置线圈平面和磁场方向垂直。求：
线圈从图示位置开始转过时的瞬时感应电动势；
电流表的示数；
线圈从图示位置转过的过程中流过电阻的电荷量。
14.如图所示，密封良好的圆柱形容器竖直放置在水平地面上，其顶部固定且导热良好，其他部分绝热。质量为的绝热活塞将理想气体分为和两部分，活塞横截面积为，厚度不计，能无摩擦地滑动，活塞上表面和容器顶部与轻弹簧连接。初始时容器内两部分气体的温度相同，气柱的高度均为，气体的压强为，弹簧处于原长状态。加热气体一段时间加热装置未画出且体积可忽略，活塞缓慢上升后，系统再次平衡，此时气体的温度为原来的倍。重力加速度，试求：
再次平衡时容器气体的压强；
弹簧的劲度系数。
15.如图所示，两足够长平行金属直导轨的间距为，固定在同一水平面内，直导轨在左端、点分别与两条竖直固定的圆弧导轨相切。连线与直导轨垂直，其左侧无磁场，右侧存在磁感应强度大小为、方向竖直向下的匀强磁场。在水平导轨某处放置一边长为、由均匀金属丝制成的闭合正方形线框，左右两边分别记为、。线框质量为，总电阻为，初始时处于静止状态。现让长度也为、质量为、阻值为的导体棒从圆弧导轨上离水平导轨高为处由静止释放，某时刻导体棒与线框发生碰撞，并且碰后瞬间线框的速度是导体棒进入磁场瞬间速度的，碰撞过程中的机械能损失与碰前回路产生的总热量相等。已知重力加速度为，忽略导轨的电阻、所有摩擦以及线框的可能形变，且导体棒和线框、边运动过程中始终与导轨垂直，导体棒和线框侧边与导轨始终接触良好。求：
导体棒刚进入磁场时的速度大小；
碰后瞬间导体棒的速度大小；
从最初到稳定，导体棒上产生的焦耳热及最终导体棒和线框边的距离。
参考答案
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11.


12.
均可

13.由题意，根据法拉第电磁感应定律可得线圈转动产生感应电动势最大值为
瞬时感应电动势
线圈从图示位置开始转过 时
此时瞬时感应电动势
线圈匀速转动过程中，电流表的示数为有效值，则有
则电流表的示数为
线圈由如图位置转过 的过程中，通过 的电量为
代入数据解得

14.气体等温变化，则有
解得
初始状态，对活塞受力分析，可得
对气体，由理想气体状态方程得
解得
末状态，对活塞受力分析，可得
联立，解得

15.导体棒 进入磁场前，有
解得
、边接入电路，并联电阻为
导体棒 和线框受的安培力等大反向，导体棒和线框，从进磁场到碰后瞬间，动量守恒，可得
解得
碰后，动量守恒
解得
从释放导体棒到碰后瞬间，系统损失的总机械能
碰前回路中的焦耳热为
棒产生的焦耳热为
碰后回路产生的总焦耳热为
棒产生的焦耳热为
故全程
碰后某瞬间，设导体棒的速度为 ，线框的速度为 ，对导体棒，有 ，
从碰后到稳定，设安培力的冲量为 ，对导体棒 ，由动量定理
综上所述，有
其中
解得

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