山西省忻州市2024-2025学年高三（下）开学考试物理试卷（含解析）

山西省忻州市2024-2025学年高三（下）开学考试物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.中国科学院在甘肃省武威市建设以高温熔盐为冷却剂的第四代核能系统。该系统以钍元素为核燃料，燃料中的钍吸收某种粒子后转变成钍，然后再衰变为铀，其衰变方程为。下列说法正确的是( )
A. 为质子
B. 为中子
C. 该衰变为衰变
D. 升高温度，增大压强可以加快钍的衰变速度
2.如图甲所示为一智能机械臂用两只机械手指捏着鸡蛋的照片，展示机械手臂的精确抓握能力。如图乙，若两手指对鸡蛋的合力为，鸡蛋重力为，下列说法正确的是( )
A. 匀速提起鸡蛋过程中，手指对鸡蛋的压力大于鸡蛋对手指的弹力
B. 鸡蛋受到手指的压力，是因为鸡蛋发生了弹性形变
C. 若手指捏着鸡蛋水平匀速移动，则
D. 若手指捏着鸡蛋水平加速移动，则
3.如图所示，坐标系中，地球磁场沿轴正方向；环形金属线圈在平面内且以为中心；处平面内有一小磁针图中未画出，可绕轴在平面自由转动；当环形线圈中的电流为时，磁针与轴正方向的夹角为。已知线圈通有恒定电流时，环形电流在点产生磁场的磁感应强度大小和电流大小成正比，若要使小磁针与轴正方向的夹角变为，则线圈中的电流大小为( )
A. B. C. D.
4.一列简谐横波沿轴正方向传播，波速为。时刻波形如图所示，且波刚传到点。下列说法正确的是( )
A. 波源振动的频率
B. 质点起振方向沿轴负方向
C. 在内，质点运动通过的路程为
D. 时，平衡位置在处的质点将运动到处
5.如图为某款喷墨打印机的结构简化图。当计算机信号输入时，墨盒喷出细小的墨滴，经过带电室后带上负电，其电荷量由输入信号控制。墨滴进入平行板电容器，最后打到纸上，显示出打印内容。当计算机无信号输入时，墨滴不带电，径直通过板间后注入回流槽流回墨盒中。不计墨滴重力，若经过某操作后，纸张打印范围放大为原来的两倍，下列说法正确的是( )
A. 墨滴在平行板电容器内运动过程，电场力对墨滴做负功
B. 墨滴在平行板电容器内运动过程，墨滴电势能增加
C. 平行板电容器两端的电压增加为原来的两倍
D. 墨滴在电场中的偏转角为原来的两倍
6.如图所示是同一型号子弹以相同的初速度射入固定的、两种不同防弹材料时完整的运动径迹示意图。由此图可判定，与第一次试验比较，第二次试验( )
A. 子弹克服阻力做功更少 B. 子弹与材料产生的总热量更多
C. 子弹的动能变化量更大 D. 防弹材料所受冲量不变
7.如图甲所示，在匀强磁场中，闭合线框绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。线框产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 交变电流的有效值为 B. 交变电流的周期为
C. 在时穿过线框的磁通量为零 D. 线框匀速转动的角速度为
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.两颗地球工作卫星均绕地心做匀速圆周运动，轨道半径为，某时刻两颗工作卫星分别位于轨道上的、两位置如图所示若卫星均顺时针运行，地球表面处的重力加速度为，地球半径为，不计卫星间的相互作用力．则以下判断中正确的是( )
A. 这颗卫星的加速度大小相等，均为
B. 卫星由位置第一次运动到位置所需的时间为
C. 卫星向后喷气，瞬间加速后，就能追上卫星
D. 卫星向后喷气，瞬间加速后，绕地运行周期变长
9.如图所示，一细束阳光从墙壁上开的小孔射入房间，在室内放一满盆清水，然后将一块薄平面镜以适当倾斜角斜放在盆内，阳光经水面折射到平面镜上，反射后再经水面折射而投影到白色的墙壁上，就可以在墙壁上看到阳光色散后的完整彩色光带。则下列说法中正确的是( )
A. 彩色光带是不同色光之间相互干涉的结果
B. 彩色光带最上面是红色的，最下面是紫色的
C. 若平面镜绕着下端顺时针缓慢旋转，彩色光带将沿着墙壁逐渐向下移动直到完全消失，而光带中紫光将最先消失
D. 若平面镜的倾斜角改小一些，可能会出现阳光经水面折射后垂直射到平面镜上，反射光将沿入射光方向原路返回，最终折射出水面的光束将仍然是一束白光
10.如图所示，一质量为的物体静置在倾角为的光滑斜面底端。现用沿斜面向上的恒力拉物体，使其做匀加速直线运动，经时间，力做功为，此后撤去恒力，物体又经时间回到出发点，若以斜面底端为重力势能零势能面，则下列说法正确的是( )
A. 恒力大小为
B. 从开始到回到出发点的整个过程中机械能增加了
C. 回到出发点时重力的瞬时功率为
D. 物体动能与势能相等的位置在撤去恒力位置的上方
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.某兴趣小组用图甲装置探究物体质量一定时加速度与合外力的关系，其中细线已调至平行于长木板，在小车上固定智能手机，手机内装有传感器可测量加速度大小，重力加速度大小取。
关于本实验，下列说法正确的是_______。
A.槽码和小桶的总质量必须远小于小车和手机的总质量
B.实验前，不必平衡摩擦力
C.应当先释放小车，再启动手机测量加速度
通过改变槽码个数，测出槽码和小桶总质量及小车对应加速度，如下表。
次数 槽码和小桶总质量 小车加速度
请根据实验数据在图乙中描出未描的点并作出图像_______。
分析图像未过原点的原因：_______。
12.某探究小组要测量一段电阻丝的阻值。
他们将电阻丝两端固定在接线柱上，用多用电表粗测电阻丝的阻值，选择开关置于“”挡，发现指针摆动的幅度如图甲所示，则该同学接着需要做的实验步骤是：换选________填“”或“”挡；________。
为了精确测量电阻丝的阻值，探究小组采用图乙所示的电路进行实验，请根据电路图完成图丙的实物连线________。
实验开始前滑动变阻器的滑片应滑至________填“”或“”端，实验开始，闭合开关，将开关置于位置，调节，读出电压表和电流表的读数和，将开关置于位置，调节，读出电压表和电流表的读数和，测量完毕，断开开关，则电阻丝的电阻________用题目给定或测得的物理量符号表示。
四、计算题：本大题共3小题，共38分。
13.两个相同的上端开口的柱状容器用带有活栓的细管细管中容积不计相连，开始时活栓是关闭的，如图所示，容器中在质量为的活塞下方封闭有一定质量的理想气体，气体体积为；容器中质量为的活塞位于容器底且没有气体，每个容器内都能保持与外界环境温度相同。现保持环境温度不变，打开活栓，使两容器中气体达到稳定状态。已知环境温度为，容器的容积都为，活塞横截面积满足关系：为外界大气压强。不计活塞与容器间摩擦，活塞与容器间密封性能良好。求：
稳定后容器内和容器内气体的体积各为多少？
稳定后固定容器中活塞的位置，再缓慢升高环境温度使容器中的活塞回到最初的位置，求此时的环境温度。
14.如图所示，在平面的第二象限有一匀强电场，电场强度大小可调，方向平行于轴沿轴正向。第三象限有一垂直平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为。电子源在平面内向各个方向发射速度大小不同的电子，已知电子质量为，电荷量为。轴上的点与点的连线垂直于轴，点与点的距离为，不考虑重力和电子间相互作用。
若从发出的电子能在磁场中直接到达点，求电子的最小速度；
若通过点的电子在电场和磁场中沿闭合轨迹做周期性运动，求场强的大小。
15.一劲度系数为的轻弹簧下端固定于倾角为的光滑斜面底端，上端连接物块。一轻绳跨过定滑轮与物块连接，另一端与套在光滑水平直杆的物块连接，定滑轮到水平直杆的距离为。初始时在外力作用下，物块在点静止不动，轻绳与水平直杆的夹角也为，轻绳中的拉力大小为。已知物块的质量为，物块的质量为，不计滑轮大小及摩擦，将物块由静止释放。
物块静止时，求弹簧的伸长量；
求物块运动到轻绳与直杆间夹角的点时速度大小；
在何位置速度最大？若弹簧弹性势能的表达式，那么的最大速度为多少？为形变量
答案和解析
1.【答案】
【解析】A.根据核反应遵循质量数和电荷数守恒的原则，可知钍转变成钍经历的核反应方程，所以为中子，故A错误
同理，可得衰变方程，为电子，为衰变，故B错误，C正确；
D.半衰期与温度、压强以及化学状态均无关，故D错误。
2.【答案】
【解析】A. 鸡蛋匀速向上提起过程中，手指对鸡蛋的压力大小等于鸡蛋对手指的弹力大小，项错误
B. 鸡蛋受到手指的压力，是机械手指发生弹性形变，对与之接触的鸡蛋有压力作用，项错误
C. 若手指捏着鸡蛋水平匀速移动，根据平衡条件，手指对鸡蛋的合力为，项错误
D. 若手指捏着鸡蛋水平加速移动，根据牛顿第二定律，手指对鸡蛋的合力为，项正确。
故选D。
3.【答案】
【解析】由题意可知，电流为时，环形电流在点的磁感应强度与地磁场磁感应强度等大，环形电流在点产生磁场的磁感应强度大小和电流大小成正比，则可得
可得，故ABC错误，D正确。
故选D。
4.【答案】
【解析】A.根据图像可知，波的波长 ，根据，解得，周期，A错误；
B.根据同侧法，可知波沿轴正方向传播，则质点的振动方向是沿轴正方向，则质点起振方向沿轴正方向，B错误；
C.根据，质点的振动方程为，在内，质点为位移，通过的路程为，C正确；
D.平衡位置在处的质点只能在平衡位置振动不能移动，D错误。
故选C。
5.【答案】
【解析】墨滴带负电，电场力方向向上，墨滴在平行板电容器内运动过程，向上偏转，电场力对墨滴做正功，电势能减小，故AB错误；
C.纸张打印范围放大为原来的两倍，说明偏转距离为原来两倍，由
可知平行板电容器两端的电压增加为原来的两倍，故C正确；
D.墨滴在电场中的偏转角正切值为
电容器两端的电压为原来的两倍，偏转角正切值为原来的两倍，故D错误。
故选C。
6.【答案】
【解析】A.设子弹初速度为，子弹克服阻力做功为，对子弹，由动能定理得：，所以子弹克服阻力做功，可知二次试验子弹克服阻力做功相等，故A错误；
B.根据能量守恒，子弹的动能全部转化为子弹与材料的总热量，故二次试验总热量相等，故B错误；
C.子弹的初动能、末动能都相等，所以两次的动能变化量相等，故C错误；
D.两次实验防弹材料都是固定，动量变化量都为，由动量定理可知两次实验防弹材料合力所受冲量相等，都为，故D正确。
故选D。
7.【答案】
【解析】解：、根据乙图可知，交流电流的最大值为，故有效值，故A错误；
B、根据乙图可知交流电的周期，故B错误；
C、时，产生的感应电流为零，此时线圈位于中性面位置，穿过线圈的磁通量最大，故C错误；
D、线圈转动的角速度为，故D正确；
故选：。
8.【答案】
【解析】A、根据得，对卫星有，取地面一物体由，联立解得，故A正确；
B、根据，又，，联立可解得，故B正确；
、若卫星向后喷气，则其速度会增大，卫星将做离心运动，轨道半径增大，所以周期增大，卫星不可能追上卫星，故C错误，D正确。
9.【答案】
【解析】本实验的原理是折射色散，即水对不同色光的折射率不同，故A错误；
B.水对太阳光中的紫光的折射率最大，对红光的折射率最小，故红光的折射光路弯折最小，紫光的折射光路弯折最大，即墙壁上的彩色光谱中最上端是红光，最下端是紫光，故B正确；
C.当光从水中折射出水面时，入射角超过临界角，就会发生全反射而无法射出水面，太阳光中紫光的折射率最大，临界角最小，故紫光最先消失，故C正确；
D.第一次折射后，由于折射色散，只可能是一种色光垂直射到平面镜上，因此不可能出现所有色光光路重合的情况，故D错误。
故选BC。
10.【答案】
【解析】解：、从开始到经过时间，物体受重力，拉力，支持力，由牛顿第二定律得物体加速度为：
撤去恒力到回到出发点，物体受重力，支持力，由牛顿第二定律得物体加速度大小为：
两个过程位移大小相等、方向相反，时间相等。则得：
联立解得：，，故A正确；
B、除重力以外的力做功等于物体机械能的变化量，两个过程中，力做功为，则从开始到回到出发点的整个过程中机械能增加了，故B正确；
C、根据过程中，根据动能定理得：，解得：，回到出发点时重力的瞬时功率为，故C错误；
D、撤去力时重力势能为动能为，则，撤去后到最高点的过程中，动能减小，重力势能增大，动能与势能相等的位置不可能在这段距离，所以动能与势能相等的位置在撤去恒力位置的下方，故D错误。
故选：。
分别研究从开始到经过时间和撤去恒力到回到出发点，物体的受力情况，根据运动学公式求出恒力，除重力以外的力做功等于机械能的变化量，根据动能定理求出回到出发点的速度，根据瞬时功率公式求解重力的瞬时功率，根据运动学公式求出撤去力时，物体继续上滑到最高点距离，运用动能定理求出撤去力时，物体重力势能。
本题是动能定理、运动学公式等力学规律的综合应用，关键要抓住两个过程之间的位移关系和时间关系，知道除重力以外的力做功等于机械能的变化量。
11.【答案】 平衡摩擦力时，长木板倾角过大
【解析】为了减小实验误差，槽码和小桶的总质量必须远小于小车和手机的总质量，故A正确；
B.实验前，必须平衡摩擦力，故B错误；
C.应先启动手机测量加速度，再释放小车，故C错误。
故选A。
根据表格中数据，描点连线如图所示
图像未过原点的原因：平衡摩擦力时，长木板的倾角过大。
12.【答案】；重新进行欧姆调零；
；
【解析】指针偏转角度太小时，说明电流小，电阻大，应该换大挡位。故换选挡；每次换挡都要重新进行欧姆调零。
根据电路图连接实物图如下：
为保证电路安全，实验开始前滑动变阻器的滑片应滑至端。
根据题意有，，
解得。
13.【解析】打开活栓后，左侧容器中活塞到底，由等温变化知


容器中活塞回到初位置则气体压强变为，由气体状态方程得
得

14.【解析】从发出电子在磁场中做圆周运动能直接到达点的最小半径
由向心力公式有
解得
设电子初速度为，初速度方向与的夹角为，从点由电场进入磁场，如图所示：
设该轨迹圆半径为，由几何关系可知
由向心力公式有
设电子每次在电场中运动的时间为，则
方向有
方向有
联立解得

15.【解析】静止时，也静止处于平衡，对有
其中
联立代入数据得
到运动过程中，下降的距离为
所以弹簧由伸长变成被压缩，故在点和在点，弹簧的弹性势能相同。
从到过程，由机械能守恒
又在点时有
联立代入数值可得物块运动到点时的速度大小：
由题意可知随着下降重力势能减小，速度增大，当到达轮的正下方点时绳子此时竖直，该竖直方向上速度为，即物块速度为，所以此时速度最大设为，对从点到达轮正下方点过程中，设此过程中沿斜面位移为，有
所以此时弹簧被压缩，设压缩量为，有
对此过程由机械能守恒，得
代入数值，解得 。
答案：；；到达轮的正下方点时速度最大，．

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