云南省昆明市五华区云南师大附中2024-2025学年高三（下）开学物理试卷（含解析）

云南省昆明市五华区云南师大附中2024-2025学年高三（下）开学物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.核电池又称同位素电池，它是利用放射性同位素衰变放出载能粒子粒子、粒子和射线并将其能量转换为电能的装置。某核电池使用的核燃料为，其半衰期为年。已知的衰变方程为，下列说法正确的是( )
A. 该衰变属于衰变
B. 升高温度，的半衰期变短
C. 的比结合能大于的比结合能
D. 经过年，的原子核衰变后总剩余质量为
2.“势阱”是量子力学中的常见概念，在经典力学中也有体现。当粒子在某力场中运动，其势能函数曲线在空间某范围内存在最小值，形如陷阱，粒子很难跑出来。各种形式的势能函数只要具有这种特点，我们都可以称它为势阱，比如重力势阱、引力势阱、弹力势阱等。如图所示，光滑轨道固定在竖直平面内形成一重力势阱，两侧高分别为和。一可视为质点的质量为的小球，静置于水平轨道处。已知重力加速度为，取处所在平面为重力势能零势能面，则( )
A. 小球在位置的重力势能为
B. 小球静止在位置的机械能为
C. 小球从位置沿着轨道运动到位置的过程中，重力做功的功率一直增大
D. 若小球能从位置逃离重力势阱，小球在位置获得的最小动能为
3.年月日，载有名航天员的神舟十九号载人飞船由长征二号运载火箭成功发射至预定轨道，飞船入轨后，将按照预定程序与空间站组合体进行自主快速交会对接。对接后的“结合体”仍在空间站原轨道运行。若对接前“空间站”与“神舟十九号”在如图所示的轨道上做匀速圆周运动，则( )
A. 对接前，“空间站”的线速度大于“神舟十九号”的线速度
B. 对接前，“空间站”的角速度大于“神舟十九号”的角速度
C. 为实现对接，“神舟十九号”需要加速后与“空间站”对接
D. 对接后，“结合体”绕地球运行周期小于对接前“空间站”的运行周期
4.为了研究某种透明新材料的光学性质，将其压制成半圆柱形，如图甲所示。一束激光由真空沿半圆柱体的径向与其底面过点的法线成角射入。为光学传感器，可以探测光的强度，从面反射回来的光强随角度变化的情况如图乙所示。已知该激光在真空中的传播速度为，波长为，下列说法正确的是( )
A. 该激光由真空中射入新材料后，频率变小
B. 新材料的折射率为
C. 该激光射入新材料后波长变为
D. 图甲中若减小入射角，则反射光线和折射光线之间的夹角也将变小
5.实验小组测得某载物无人机在竖直方向沿直线飞行，其高度随时间的变化曲线如图所示：、段可视为两段直线，其中段的方程为，曲线与横轴的交点为，曲线最高点的坐标为。取竖直向上为正方向。则( )
A. 段无人机的速度大小为
B. 段无人机上的货物处于超重状态
C. 无人机在这段时间内的平均速度约为
D. 在时，无人机的速度达到最大值
6.如图所示，一长木板在光滑水平地面上以速度匀速运动，某时刻将一个相对于地面静止的物块轻放在木板上，同时对施加一个水平向右的恒力，已知物块与木板的质量相等，物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且物块始终在木板上运动，则物块放到木板上后，下列图中关于、运动的速度时间图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
7.如图所示，在原线圈两端、间接入电压为的正弦式交流电，理想变压器的原、副线圈的匝数比为：，在原线圈前串联一个规格为“熔断电流、电阻”的保险丝，电压表为理想电表，保证电路可以长时间正常工作，下列说法正确的是( )
A. 增大，则流过保险丝的电流变大
B. 改变，电压表的最大示数约为
C. 流过电阻的最大瞬时电流为
D. 为保证保险丝不熔断，电阻最小值为
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.为方便抽取密封药瓶里的药液，护士一般先用注射器注入少量气体到药瓶里后再抽取药液。如图所示，护士注入气体后，迅速地从药瓶里抽取出药液，取药时间较短，瓶内气体可视为是绝热变化，气体视为理想气体，取药的过程中不漏气，则下列说法正确的是( )
A. 取药后瞬间，瓶内气体压强变大
B. 取药后瞬间，瓶内气体内能变小
C. 取药过程中，瓶内气体对药液做正功
D. 取药后瞬间，瓶内气体热运动的平均动能不变
9.如图所示，甲图表示和两相干水波的干涉图样，两列波的振幅均为，是、连线的中点；乙图为一波源在同种均匀介质中做匀速运动的某一时刻的波面分布情况。甲图中实线表示波峰，虚线表示波谷。则下列关于两幅图的说法中正确的是( )
A. 甲图中、两点的竖直高度差为
B. 甲图中点的振幅为
C. 乙图所表示的是波的衍射现象
D. 在点观察到的频率比在点观察到的频率高
10.如图甲所示，辘轳是古代民间提水设施，由辘轳头、支架、井绳、水斗等部分构成。如图乙为提水设施工作原理简化图，某次从井中汲取的水，辘轳绕绳轮轴半径为，水斗的质量为。时刻，轮轴由静止开始绕中心轴转动，其角速度随时间变化规律如图丙所示，轮轴质量、井绳粗细和质量忽略不计，水斗可视为质点，取重力加速度，不计一切阻力，则( )
A. 时水斗的速度为 B. 内水斗的加速度大小为
C. 内水斗上升的高度为 D. 内井绳拉力所做的功为
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.某同学用图甲所示的装置测定当地的重力加速度。已知光滑圆弧形轨道的半径为，弧长为，为圆弧轨道的最低点，、关于点所在的竖直线对称。小钢球的半径为。当小钢球经过点时，光传感器发出的光，恰好能过小钢球的球心。现将小钢球由点静止释放，沿圆弧轨道自由往复运动，光传感器接收端接收到一段时间内的光信号强度变化情况如图乙所示。
该同学经过分析光信号变化情况，可得出小钢球往复运动的周期 ______结果用和表示。
小钢球在圆弧轨道上的运动可视为简谐运动，且小球视为质点，则重力加速度的表达式 ______结果用、和表示。
由于在计算重力加速度时忽略了小球的半径，由此重力加速度的测量值______填“大于”“小于”或“等于”真实值。
12.某新型智能恒流源，能稳定输出大小为的电流。某实验小组利用此恒流源测量一定值电阻的阻值。他们找来了一块电流表内阻未知、电阻箱导线若干。
为了测出电流表的内阻，同学们先设计了如图甲所示的电路。按照图甲所示电路图，连接好电路后，闭合开关，调节电阻箱，当电流表的示数为时，记下电阻箱的阻值为，则电流表的内阻为 ______用表示；用该种方法测量的电流表内阻______填“大于”“小于”或“等于”电流表内阻的真实值。不考虑偶然误差
测量电阻时，采用如图乙所示的电路，连接好电路后，为保证电流表的安全，闭合开关前应将电阻箱的阻值调到______填“最大”或“最小”。
该同学通过改变电阻箱的阻值，同时记录电流表的示数，得到多组数据，他采用图像法处理数据，作出了图像如图丙所示，则电阻的阻值 ______用、、和表示。
该同学在使用图乙电路，调节电阻箱阻值的过程中，消耗的功率会不断变化，设电阻箱的最大阻值足够大，当电阻箱的阻值为时，电阻箱消耗的功率最大，则最大功率为______用和表示。
四、计算题：本大题共3小题，共38分。
13.如图所示，某滑板运动者在距地面高度的平台上滑行，以的初速度从点水平离开后落在水平地面上的点。由于人与滑板着地时存在机械能损失，着地后速度大小变为、方向水平向右，然后在水平地面上匀减速滑行后停止。已知人与滑板的总质量，重力加速度，不计空气阻力。求：
、两点之间的水平距离；
人与滑板在着地过程中损失的机械能；
滑板和水平地面间的动摩擦因数。
14.如图所示，光滑绝缘的水平桌面位于与桌面平行的匀强电场中，两等大小球和放置在水平桌面上，其位置连线与电场方向平行。带电荷量为、质量为，不带电、质量为。初始时两小球间的距离为。已知电场强度大小为。现由静止释放小球、，在电场力作用下沿直线加速运动，与小球发生弹性碰撞。两小球碰撞时没有电荷转移，碰撞的时间极短，小球的带电量始终保持不变且始终在电场中运动。求：
两小球发生第一次碰撞后，小球获得的动量大小；
两小球发生第一次碰撞后至第二次碰撞前，、间的最大距离。
15.如图所示，光滑平行导轨、倾斜放置，导轨平面倾角，导轨下端连接的定值电阻，导轨间距。质量为、电阻为、长为的金属棒放在导轨上，用平行于导轨平面的细线绕过光滑定滑轮连接金属棒和质量为的重物，细线处于拉直状态。垂直于导轨的虚线上方有垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为。由静止同时释放重物及金属棒，当金属棒进磁场时恰好做匀速直线运动，金属棒进入磁场后运动时剪断细线，之后金属棒刚要出磁场时，加速度为零。已知重力加速度大小为，导轨足够长且电阻不计，金属棒运动过程中始终与导轨垂直并与导轨接触良好，重物离地足够高。求：
金属棒开始运动时的位置离虚线的距离；
从金属棒开始运动到剪断细线的过程中，通过电阻的电量；
金属棒在磁场运动的整个过程中，电阻上产生的焦耳热。
答案和解析
1.【答案】
【解析】、根据发生衰变时的电荷数守恒可得生成粒子的电荷数为，所以粒子的电荷数为，质量数为，即粒子为粒子，该衰变为衰变，故A错误；
B、半衰期是由原子核自身内部结构决定的，与外在的物理环境无关，所以升高温度，的半衰期不变，故B错误；
C、比结合能越大的原子核越稳定，衰变是朝着比结合能大的方向进行的，所以的比结合能大于的比结合能，故C正确；
D、经过年，的原子核衰变后原子核的剩余质量为，故D错误。
故选：。
2.【答案】
【解析】取处所在平面为重力势能零势能面，则小球在位置的重力势能为，故A错误；
B.取处所在平面为重力势能零势能面，则小球静止在位置的机械能为，故B错误；
C.小球在、时竖直方向的分速度均为零，则从位置沿着轨道运动到位置的过程中，竖直方向的分速度不可能一直增大，所以从到重力做功功率不可能一直增大，故C错误；
D.小球要想从位置逃离重力势阱，到达处的速度应大于等于，所以结合前面分析，由机械能守恒定律可知，小球在位置获得的最小动能为，故D正确；
故选：。
3.【答案】
【解析】“神舟十九号”与“空间站”对接前绕地球做匀速圆周运动，
万有引力提供向心力，可得：，
解得：，，
且：，
“空间站”的轨道半径大于“神舟十九号”的轨道半径，则“空间站”的线速度小于“神舟十九号”的线速度，“空间站”的周期大于“神舟十九号”的周期，则“空间站”的角速度小于“神舟十九号”的角速度，故AB错误；
C.“神舟十九号”需要经过点火加速才能从低轨道变轨进入高轨道，实现对接，故C正确；
D.因为对接后的“结合体”仍在空间站原轨道运行，则结合前面分析可知，对接后“结合体”绕地球运行周期等于对接前“空间站”的运行周期，故D错误；
故选：。
4.【答案】
【解析】、该激光由真空中射入新材料后，频率不变，故A错误；
B、由图乙可知，激光在该材料中的临近角为，则折射率为
故B正确；
C、根据可知，激光在该材料中的光速为
根据
，
该激光由真空中射入新材料后，频率不变，即
联立，解得
故C错误；
D、图甲中若减小入射角，则反射角和折射角都减小，所以反射光线和折射光线之间的夹角将变大，故D错误。
故选：。
5.【答案】
【解析】根据段方程可知，段无人机的速度大小为，故A正确；
B.根据图像的切线斜率表示无人机的速度，可知段无人机匀速上升，则无人机的货物处于平衡状态，故B错误；
C.根据平均速度等于位移与时间的比值，由于无人机在内总位移为，则平均速度为，故C错误；
D.根据图像的切线斜率表示无人机的速度，对应无人机上升到最高点，瞬时速度为，故D错误。
故选：。
6.【答案】
【解析】设、间的动摩擦因数为，、的质量都为，物块放在木板上时，由牛顿第二定律得：
对：
对：
解得：，，
开始做匀减速直线运动，做初速度为零的匀加速直线运动，
两者共速后可能相对静止一起做匀加速直线运动，
共速后两者也可能相对滑动，、都做匀加速直线运动，的加速度大于的加速度
共速后、相对静止一起匀加速运动时的加速度大小，
图像的斜率表示加速度，图像斜率越大加速度越大，斜率越小加速度越小
、由图示图像可知，共速前、的加速度大小相等，故AB错误；
C、由图示图像可知，共速前的加速度大小大于的加速度大小，两者共速后一起做匀加速运动，且加速度小于共速前的加速度大小，故C正确；
D、由图示图像可知，共速前的加速度大小大于的加速度大小，两者共速后一起加速时的加速度大小等于共速前的加速度大小，不符合实际，故D错误。
故选：。
7.【答案】
【解析】增大，则流过保险丝的电流变小，故A错误；
B.当断路时，电压表的示数最大，电压表的测量值为有效值，所以最大示数为，故B错误；
C.根据题意，熔断电流为，可知原线圈电流为：，
且：，
解得：，
则流过电阻的最大瞬时电流为：，故C错误；
D.理想变压器原线圈输入功率等于副线圈输出功率，可以把原线圈等效为一个定值电阻来处理，设等效电阻为，
则有：，
且：，
联立可得：，
所以当原线圈中的电流最大时：，
其中：、，
解得的最小值为，故D正确；
故选：。
8.【答案】
【解析】取药过程中，瓶内气体对药液做正功，取药后瞬间，瓶内气体体积增大，压强变小，温度降低，内能变小，平均动能变小，故BC正确，AD错误。
故选：。
如果气体体积增大，则气体对外界做正功；如果气体体积减小，则气体对外界做负功。
考查对热力学第一定律的理解，熟记其定义。
9.【答案】
【解析】甲图中、都是振动加强点，其中在波峰，在波谷位置，则、两点的竖直高度差为，故A正确；
B.连线上所有点都是加强点，即点是加强点，故B错误；
C.乙图所表示的是波的多普勒效应，故C错误；
D.在点单位时间内接收到的波面比点多，则在点观察到的频率比在点观察到的频率高，故D正确。
故选：。
10.【答案】
【解析】由线速度与角速度的关系可知：，
由图丙可知，内，从开始均匀增加，则从开始均匀增加，即该过程水斗做初速度为的匀加速直线运动，
且由图丙可知，时，，则此时：，
则内水斗的加速度大小为：，故A错误，B正确；
C.结合前面分析可知，内水斗上升的高度为：，
内，水斗匀速运动，上升的高度为：，
所以内水斗上升的高度为：，故C正确；
D.设内井绳拉力所做的功为，
由动能定理可得：，
由前面分析可知：，，
由题知：，
联立可得：，故D错误；
故选：。
11.【答案】 大于
【解析】小球每次通过点时，光信号强度为零，连续两次光信号为零，小球经过半个周期，根据图乙可知小钢球往复运动的周期；
根据单摆周期公式
结合周期的表达式，解得重力加速度
小球做简谐运动的实际摆长
结合重力加速度的表达式可知，重力加速度的真实值小于测量值，因此测得的重力加速度大于重力加速度的真实值。
故答案为：；；大于。
12.【答案】 等于 最小
【解析】电路电流保持不变，并联电路电压相等，由欧姆定律得：，解得：；
此电路没有系统误差，所以测量值等于其真实值。
为了保证电流表的安全，闭合开关前应将电阻箱的阻值调到最小。
根据并联电路特点与欧姆定律得：
整理得：
图像的纵轴截距，图像的斜率：
解得：
设通过电阻箱电流为，电阻箱两端电压为，电流表电流为，
电流表所在支路总阻值为，则电阻箱消耗的功率为，
又因为和之和为且不变，故当等于等于时此时两支路电阻也相等，
两者乘积最大，此时功率为
故答案为：；等于；最小；；。
13.【答案】根据平抛运动规律，在竖直方向由，水平方向上有，联立得；
由能量守恒，损失的机械能为，代入数据得；
在水平面上运动时，由动能定理得，代入，解得。
答：、两点之间的水平距离为；
人与滑板在着地过程中损失的机械能为；
滑板和水平地面间的动摩擦因数为。
14.【答案】设小球的加速度为，与小球第一次碰前速度为，根据牛顿运动定律和运动学公式，有
设碰撞后、的速度大小分别为、，以碰前的速度方向为正方向，由动量守恒和能量守恒，有
联立解得，
小球获得的动量大小为
设、两个小球发生第一次碰撞后经时间两者速度相同，此时两小球相距最大距离为，根据运动学公式，有
联立解得
答：两小球发生第一次碰撞后，小球获得的动量大小为；
两小球发生第一次碰撞后至第二次碰撞前，、间的最大距离为。
15.【答案】金属棒进磁场前做匀加速直线运动，设金属棒的加速度大小为，细线的拉力大小为，金属棒质量为，重物质量为，金属棒开始运动时的位置离虚线的距离为，由牛顿第二定律可知，
对重物有：，
对金属棒有：，
金属棒进磁场时的速度大小满足：，
由法拉第电磁感应定律可得：，
根据闭合电路欧姆定律可得：，
当金属棒进磁场时恰好做匀速直线运动，则其受力平衡，
根据共点力的平衡条件可得：，
联立可得：，，；
结合前面分析可知，在磁场中匀速运动的过程中，
所用时间为：，
则通过电阻的电荷量：；
金属棒出磁场时加速度为零，则受力平衡，设此时速度大小为，
结合前面分析，根据平衡条件可得：，
在磁场中匀速运动时，电阻中产生的焦耳热为：，
设剪断细线后，金属棒在磁场中运动产生的总焦耳热为，
根据能量守恒可得：，
此过程电阻中产生的焦耳热为：，
因此电阻中产生的总的焦耳热为：，
联立可得：；
答：金属棒开始运动时的位置离虚线的距离为；
从金属棒开始运动到剪断细线的过程中，通过电阻的电量为；
金属棒在磁场运动的整个过程中，电阻上产生的焦耳热为。
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