湖南省2024-2025学年高三上学期入学联考物理试卷
一、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．（2024高三上·湖南开学考）锂是新能源汽车、储能和信息通信等新兴产业的关键材料.研究表明，锂元素主要来自宇宙线高能粒子与星际物质的原子核产生的散裂反应，其中一种核反应方程为，式中的X为( )
A． B． C． D．
【答案】D
【知识点】原子核的人工转变
【解析】【解答】 由核电荷数守恒可知
6+1-3-2×1=2
由质量数守恒可知
12+1-7-2×1=4
故X为
故D正确，ABC错误。
故选：D。
【分析】核反应过程中，质量数与核电荷数守恒，由质量数和核电荷数守恒可以求出X是何粒子；
2．（2024高三上·湖南开学考）2024年3月20日，我国探月工程四期鹊桥二号中继星成功发射升空。当抵达距离月球表面某高度时，鹊桥二号开始进行近月制动，并顺利进入捕获轨道运行，如图所示，轨道的半长轴约为51900km。后经多次轨道调整，进入冻结轨道运行，轨道的半长轴约为9900km，周期约为24h。则鹊桥二号在捕获轨道运行时（ ）
A．周期约为144h
B．近月点的速度大于远月点的速度
C．近月点的速度小于在冻结轨道运行时近月点的速度
D．近月点的加速度大于在冻结轨道运行时近月点的加速度
【答案】B
【知识点】开普勒定律；卫星问题
【解析】【解答】本题考查万有引力和开普勒第三定律，合理利用两个规律列出等式即可顺利求解。A．冻结轨道和捕获轨道的中心天体是月球，根据开普勒第三定律得
整理得
A错误；
B．根据开普勒第二定律得，近月点的速度大于远月点的速度，B正确；
C．近月点从捕获轨道到冻结轨道鹊桥二号进行近月制动，捕获轨道近月点的速度大于在冻结轨道运行时近月点的速度，C错误；
D．两轨道的近月点所受的万有引力相同，根据牛顿第二定律可知，近月点的加速度等于在冻结轨道运行时近月点的加速度，D错误。
故选B。
【分析】根据开普勒第三定律计算；根据开普勒第二定律分析；因为发生的制动，所以制动前的速度大于制动后的速度；根据牛顿第二定律分析。
3．（2024高三上·湖南开学考）现有一光线以相同的入射角，打在不同浓度的两杯溶液中，折射光线如图所示，已知折射率随浓度增大而变大。则（ ）
A．甲折射率大 B．甲浓度小 C．甲速度大 D．甲临界角大
【答案】A
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【解答】当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，折射光完全消失，只剩下反射光，这种现象叫作全反射。已知折射率随浓度增大而变大，入射角相同，由于折射角，根据折射定律可知，故甲浓度大；
根据
可知光线在甲中的传播速度较小；
根据
可知折射率越大临界角越小，故甲临界角小。
故选A。
【分析】根据折射定律求折射率，根据题意求浓度的大小关系；根据折射率公式求解传播速度的大小关系；根据临界角公式求临界角的大小关系。
4．（2024高三上·湖南开学考）警车A停在路口，一违章货车B恰好经过A车，A车立即加速追赶，它们的图像如图所示，则时间内，下列说法正确的是（ ）
A．A车的加速度为 B．末A车速度为
C．在末A车追上B车 D．两车相距最远为
【答案】D
【知识点】匀变速直线运动的速度与时间的关系；追及相遇问题；运动学 v-t 图象
【解析】【解答】本题考查对速度-时间图象的能力，关键抓住：斜率表示加速度，“面积”表示位移。A．v-t图像的斜率表示加速度，由它们的图像斜率读出A车的加速度为
故A错误；
B．由速度时间公式可得3s末A车速度为
故B错误；
C.2s末两车速度相同，由“面积”得到B车的位移大于A车的位移，2s末A车还没有追上B车，故C错误；
D．在2s前，B车的速度大于A车的速度，两车距离增大，在2s后A车的速度大于B车的速度，两车的距离减小，因此在2s末时刻，两车速度相等时，两车的距离最大，由图中“面积”差读出两车相距最远为5m，故D正确。
故选D。
【分析】由图象纵坐标读出速度。2s末两车速度相同，由“面积”得到B的位移大于A的位移，2s末A车还没有追上B车。在2s前，B车速度大于A车的速度，两车距离增大，在2s后A车的速度大于B车的速度，两车的距离减小，在2s末时刻两车距离最大，由图读出两车相距最远为5m。
5．（2024高三上·湖南开学考）图甲为一台小型发电机的示意图，单匝线圈绕轴转动，若从某位置开始计时，产生的电动势随时间的变化规律如图乙所示，已知发电机线圈内阻为r，外接灯泡的电阻为9r，下列说法正确的是（ ）
A．线圈是从垂直中性面位置开始计时的
B．电动势表达式为
C．电流方向每秒改变100次
D．灯泡两端电压的最大值为6V
【答案】C
【知识点】交变电流的产生及规律；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】本题考查对交流电图象的认识及应用；明确交流电图象的物理意义，正确根据图象获取有关交流电的信息是解题的关键。
A．由产生的电动势随时间的变化规律图乙可知，时刻的电动势为0，则线圈是从中性面位置开始计时的，故A错误；
B．由产生的电动势随时间的变化规律 图乙可知，电动势的最大值为，周期为，则有
则电动势表达式为
故B错误；
C．线圈每转一圈，电流改变两次方向，1s内有50个周期，所以电流方向每秒改变了100次，故C正确；
D．灯泡两端的电压最大值为
故D错误。
故选C。
【分析】由图乙可知，线圈是从中性面位置开始计时，根据e=Emsinωt可求出电动势表达式，线圈每转一圈，电流改变两次方向，结合电路关系计算出灯泡两端的电压最大值。
6．（2024高三上·湖南开学考）质量为的凹槽静止在水平地面上，内壁为半圆柱面，截面如图所示，为半圆的最低点，为半圆水平直径的端点。凹槽恰好与竖直墙面接触，内有一质量为的小滑块。用推力推动小滑块由A点向点缓慢移动，力的方向始终沿圆弧的切线方向，在此过程中所有摩擦均可忽略，下列说法正确的是（ ）
A．推力先增大后减小
B．凹槽对滑块的支持力先减小后增大
C．墙面对凹槽的压力先增大后减小
D．水平地面对凹槽的支持力先减小后增大
【答案】C
【知识点】整体法隔离法；共点力的平衡
【解析】【解答】AB ．对滑块受力分析，画出受力示意图，由平衡条件有
越来越大，则推力F越来越大，支持力N越来越小，所以AB错误；
C．运用整体法分析墙与凹槽之间的作用力变化情况，有墙面对凹槽的压力为
则越来越大时，墙面对凹槽的压力先增大后减小，所以C正确；
D．水平地面对凹槽的支持力为
则越来越大时，水平地面对凹槽的支持力越来越小，所以D错误；
故选C。
【分析】对滑块分析受力，画出受力示意图，利用解析法分析各力的变化情况。对滑块与凹槽，运用整体法分析墙与凹槽之间的作用力变化情况。
二、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，有多项是符合题目要求。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．（2024高三上·湖南开学考）一列简谐横波某时刻的波形图如图甲所示，由该时刻开始计时，质点a的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．该波的波长为4cm
B．该波的波速为1m/s
C．波沿x轴负方向传播
D．经过1周期，质点a沿x轴运动了4cm
【答案】A,B
【知识点】横波的图象；波长、波速与频率的关系
【解析】【解答】本题既要理解振动图像和波动图像各自的物理意义，由振动图像能判断出质点的速度方向，同时要把握两种图像的联系，由质点的速度方向，判断出波的传播方向。A．根据简谐横波某时刻的波形图甲可知，该波的波长为4cm，故A正确；
B．根据图乙可知该波的周期为0.04s，则该波的波速为
故B正确；
C．根据图乙，由该时刻开始计时，质点a从平衡位置开始向上振动，再结合图甲可知波向x轴正方向传播，故C错误；
D．质点a只会在平衡位置附近上下振动，而不会沿着x轴运动，故D错误。
故选AB。
【分析】由甲图读出波长，由乙图周期，从而求出波速；根据乙图读出该时刻开始计时，质点a的振动方向，再根据平移法判断波的传播方向；质点不随波向前迁移。
8．（2024高三上·湖南开学考）接地导体球壳外固定放置着一个点电荷，空间电场线的分布如图所示，a、b为点电荷与球壳球心连线上的两点，a点在点电荷左侧，b点在点电荷右侧，a、b两点到点电荷的距离相等。下列说法正确的是（ ）
A．该点电荷带负电 B．a点的电场强度比b点的小
C．b点的电势小于零 D．导体球壳内的电场强度等于零
【答案】B,D
【知识点】电场强度的叠加
【解析】【解答】根据电场线的分布进一步判断电场强度及电势的情况是解题关键。A．电场线由正电荷出发，可知点电荷带正电，故A错误；
B．电场线越密，场强越大，a点的电场强度比b点的小，故B正确；
C．因球壳接地，则球壳处的电势为零，沿电场线方向电势降低，则b点的电势大于零，C错误；
D．由静电屏蔽知，导体球壳内的电场强度处处为零，故D正确。
故选BD。
【分析】根据电场线的疏密程度，即可判断电场强度大小的情况；根据电场线的方向，即可判断该点电荷的电性；球壳接地，则球壳处的电势是零，再根据沿电场线方向电势逐渐降低进行分析作答；根据静电屏蔽的知识即可判断。
9．（2024高三上·湖南开学考）A、B两球沿一直线运动并发生正碰，如图所示为两球碰撞前、后的位移随时间变化的图象，a、b分别为A、B两球碰前的位移随时间变化的图象，c为碰撞后两球共同运动的位移随时间变化的图象，若A球质量是m=2kg，则由图判断下列结论正确的是（ ）
A．碰撞前、后A球的动量变化量为6kg·m/s
B．碰撞时A球对B球所施加的冲量为－4N·s
C．A、B两球碰撞前的总动量为3kg·m/s
D．碰撞中A、B两球组成的系统损失的动能为10J
【答案】B,D
【知识点】碰撞模型
【解析】【解答】本题首先要求同学们能根据位移图象的斜率读出碰撞前后两球的速度，其次要明确碰撞的基本规律是动量守恒定律，并要注意动量的方向。A．碰撞前A、B两球的速度分别为
碰撞后A、B的速度均为
碰撞前、后A球的动量变化量为
故A错误；
B．根据动量守恒定律可知碰撞前后A、B两球动量的变化量之和为零，所以
根据动量定理可知碰撞时A球对B球所施加的冲量为
故B正确；
C．设B球的质量为，根据动量守恒定律有
解得
A、B两球碰撞前的总动量为
故C错误；
D．碰撞中A、B两球组成的系统损失的动能为
故D正确。
故选BD。
【分析】在位移—时间图象中，图线的斜率表示物体的速度，由图象的斜率可求得碰撞前后两球的速度，根据动量定义公式、动量定理及动量守恒定律可以求解。
10．（2024高三上·湖南开学考）某科技馆设计了一种磁力减速装置，简化为如题图所示模型。在小车下安装长为L、总电阻为R的正方形单匝线圈，小车和线圈总质量为m。小车从静止开始沿着光滑斜面下滑s后，下边框刚进入匀强磁场时，小车开始做匀速直线运动。已知斜面倾角为θ，磁场上下边界的距离为L，磁感应强度大小为B，方向垂直斜面向上，重力加速度为g，则（ ）
A．线圈通过磁场过程中，感应电流方向先顺时针后逆时针方向（俯视）
B．线框在穿过磁场过程中产生的焦耳热为
C．线框刚进入磁场上边界时，感应电流的大小为
D．小车和线圈的总质量为
【答案】A,D
【知识点】楞次定律；电磁感应中的电路类问题；电磁感应中的磁变类问题
【解析】【解答】对于电磁感应问题研究思路常常有两条：一条从力的角度，关键是分析和计算安培力的大小，根据牛顿第二定律或平衡条件列出方程；另一条是能量，分析涉及电磁感应现象中的能量转化问题，根据动能定理、功能关系等列方程求解。
A．线框刚进入磁场上边界时，根据楞次定律可得感应电流的方向为顺时针方向（从斜面上方俯视线框），穿出磁场时，根据楞次定律可得感应电流的方向为逆时针方向，故A正确；
BC．设线框进入磁场时的速度大小为v0，自由下滑过程中，根据动能定理可得
解得
v0=
根据闭合电路的欧姆定律可得
下边框刚进入匀强磁场时，小车开始做匀速直线运动。根据功能关系可得线框穿过磁场的过程中产生的焦耳热为
故BC错误；
D．根据平衡条件可得
解得
故D正确。
故选AD。
【分析】根据楞次定律判断感应电流的方向；应用能量守恒定律求出线框穿过磁场过程产生的焦耳热；根据动能定理求解刚进入磁场时的速度大小，由E=BLv求出感应电动势，应用闭合电路的欧姆定律求出感应电流；根据平衡条件求出小车和线圈的总质量。
三、非选择题：本大题共5题，共56分。
11．（2024高三上·湖南开学考）某组同学设计了探究“加速度a与物体所受合力F及质量M的关系”实验。图甲为实验装置简图，A为小车，B为电火花计时器，C为装有细沙的小桶，D为一端带有定滑轮的长方形木板，实验中认为细绳对小车的拉力F等于细沙和小桶受到的总重力，小车运动的加速度a可用纸带上打出的点求得。
（1）图乙为某次实验得到的纸带，已知实验所用电源的频率为。根据纸带可求出电火花计时器打B点时的速度为 ，小车的加速度大小为 。（结果均保留2位有效数字）
（2）在探究“加速度a与质量M的关系”时，某同学按照自己的方案将实验数据在坐标系中进行了标注，但尚未完成图像（如图丙所示）。请继续帮助该同学作出坐标系中的图像 。
（3）实验时改变所挂小桶内细沙的质量，分别测量小车在不同外力作用下的加速度。根据测得的多组数据画出关系图线，如图戊所示。此图线的段明显偏离直线，造成此现象的主要原因可能是______（选填正确选项前的序号）。
A．小车与平面轨道之间存在摩擦
B．平面轨道倾斜角度过大
C．所用小车的质量过大
D．所挂小桶及桶内细沙的总质量过大
【答案】（1）1.6；3.2
（2）
（3）D
【知识点】探究加速度与力、质量的关系；实验验证牛顿第二定律
【解析】【解答】理解实验原理、知道实验注意事项是解题的前提，根据题意应用匀变速直线运动的推论即可解题，计算时注意单位换算。
（1）B点的速度等于AC段的平均速度，故
从纸带上看出，相邻两点间位移之差为一恒量
根据
得
（2）
如图
（3）图线上部弯曲的原因是未满足细沙和小桶的总质量远小于小车质量。
故选D。
【分析】（1）根据匀变速直线运动中某段的平均速度等于该段中间时刻速度计算，根据逐差法计算小车的加速度；
（2）用直线连接各点，使大部分点落在直线上或均匀分布在直线两侧，远离的点舍去；
（3）分析细沙、小桶的总质量和小车质量的关系判断。
（1）[1]B点的速度等于AC段的平均速度，故
[2]从纸带上看出，相邻两点间位移之差为一恒量
根据
得
（2）如图
（3）图线上部弯曲的原因是未满足细沙和小桶的总质量远小于小车质量。
故选D。
12．（2024高三上·湖南开学考）在“观察电容器的充、放电现象”实验中，所用器材如下：电池、电容器、电阻箱、定值电阻、小灯泡、多用电表、电流表、秒表、单刀双掷开关以及导线若干。
（1）用多用电表的电压挡检测电池的电压。检测时，红表笔应该与电池的 （填“正极”或“负极”）接触。
（2）某同学设计的实验电路如图（a）所示。先将电阻箱的阻值调为，将单刀双掷开关S与“1”端相接，记录电流随时间的变化。电容器充电完成后，开关S再与“2”端相接，相接后小灯泡亮度变化情况可能是 。（填正确答案标号）
A．迅速变亮，然后亮度趋于稳定
B．亮度逐渐增大，然后趋于稳定
C．迅速变亮，然后亮度逐渐减小至熄灭
（3）将电阻箱的阻值调为，再次将开关S与“1”端相接，再次记录电流随时间的变化情况。两次得到的电流I随时间t变化如图（b）中曲线所示，其中实线是电阻箱阻值为 （填“R1”或“R2”）时的结果，曲线与坐标轴所围面积等于该次充电完成后电容器上的 （填“电压”或“电荷量”）。
【答案】正极；C；；电荷量
【知识点】观察电容器的充、放电现象；练习使用多用电表
【解析】【解答】本题考查多用电表的使用和电容器的充放电过程，知道电容器充放电过程电流逐渐减小，I-t图像中图线与坐标轴所围面积表示充电完成后电容器上的电荷量。（1）多用电表红表笔流入电流，黑表笔流出电流，故电流表红表笔应该与电池的正极接触；
（2）电容器充电完成后，开始时两极板电量较多，电势差较大，当闭合“2”接入小灯泡，回路立即形成电流，灯泡的迅速变亮；随着时间的积累，两极板电量变少，电势差变小，流过灯泡的电流减小，直至两极板电荷量为零不带电，则无电流流过小灯泡即熄灭，故选C。
（3）开始充电时两极板的不带电，两极板电势差为零，设电源内阻为r，则开始充电时有
由图像可知开始充电时实线的电流较小，故电路中的电阻较大，因此电阻箱阻值为；
图像的物理意义为充电过程中电流随时间的变化图线，故曲线与坐标轴所围面积等于该次充电完成后电容器上的电荷量。
【分析】（1）根据多用电表的内部构造分析出正确的表笔连接方式；
（2）电容器放电过程中，电流逐渐减小；
（3）根据闭合电路欧姆定律分析电阻的大小，I-t图像中图线与坐标轴所围面积表示充电完成后电容器上的电荷量。
13．（2024高三上·湖南开学考）某人驾驶汽车，从北京到哈尔滨，在哈尔滨发现汽车的某个轮胎内气体的压强有所下降（假设轮胎内气体的体积不变，且没有漏气，可视为理想气体）。于是在哈尔滨给该轮胎充入压强与大气压相同的空气，使其内部气体的压强恢复到出发时的压强（假设充气过程中，轮胎内气体的温度与环境相同，且保持不变）。已知该轮胎内气体的体积，从北京出发时，该轮胎气体的温度，压强。哈尔滨的环境温度，大气压强取。求：
（1）在哈尔滨时，充气前该轮胎气体压强的大小。
（2）充进该轮胎的空气体积。
【答案】解：（1）由查理定律可得
其中
，，
代入数据解得，在哈尔滨时，充气前该轮胎气体压强的大小为
（2）由玻意耳定律
代入数据解得，充进该轮胎的空气体积为
【知识点】气体的等温变化及玻意耳定律；气体的等容变化及查理定律
【解析】【分析】（1）将摄氏温度转为热力学温度，气体发生等容变化，根据查理定律列式求解；
（2）充气过程中， 轮胎内气体的温度与环境相同，且保持不变，根据玻意耳定律列式列式求解。
14．（2024高三上·湖南开学考）如图所示，一实验小车静止在光滑水平面上，其上表面有粗糙水平轨道与光滑四分之一圆弧轨道。圆弧轨道与水平轨道相切于圆弧轨道最低点，一物块静止于小车最左端，一小球用不可伸长的轻质细线悬挂于点正下方，并轻靠在物块右侧。现将细线拉直到水平位置时，静止释放小球，小球运动到最低点时与物块发生弹性碰撞。碰撞后，物块沿着小车上的轨道运动，已知细线长。小球质量。物块、小车质量均为。小车上的水平轨道长。圆弧轨道半径。小球、物块均可视为质点。不计空气阻力，重力加速度g取。
（1）求小球运动到最低点与物块碰撞前的速度和所受拉力的大小；
（2）求小球与物块碰撞后的瞬间，物块速度的大小；
（3）为使物块能进入圆弧轨道，且在上升阶段不脱离小车，求物块与水平轨道间的动摩擦因数的取值范围。
【答案】（1）解：对小球摆动到最低点的过程中，由动能定理
解得
在最低点，对小球由牛顿第二定律
解得小球运动到最低点与物块碰撞前所受拉力的大小为
（2）解：小球与物块碰撞过程中，由动量守恒定律和机械能守恒定律
解得小球与物块碰撞后的瞬间，物块速度的大小为
（3）解：若物块恰好运动到圆弧轨道的最低点，此时两者共速，则对物块与小车整体由水平方向动量守恒
由能量守恒定律
解得
若物块恰好运动到与圆弧圆心等高的位置，此时两者共速，则对物块与小车整体由水平方向动量守恒
由能量守恒定律
解得
综上所述物块与水平轨道间的动摩擦因数的取值范围为
【知识点】生活中的圆周运动；机械能守恒定律；碰撞模型
【解析】【分析】（1）对小球分析根据动能定理求解速度，再根据合外力提供向心力求解拉力；
（2）根据小球与物块弹性碰撞，根据动量守恒和能量守恒分析；
（3）当μ较小时，物块会脱离小车；当μ较大时，物块不能进入圆弧轨道，对两种情况分别用能量守恒和动量守恒分析求解。
（1）对小球摆动到最低点的过程中，由动能定理
解得
在最低点，对小球由牛顿第二定律
解得小球运动到最低点与物块碰撞前所受拉力的大小为
（2）小球与物块碰撞过程中，由动量守恒定律和机械能守恒定律
解得小球与物块碰撞后的瞬间，物块速度的大小为
（3）若物块恰好运动到圆弧轨道的最低点，此时两者共速，则对物块与小车整体由水平方向动量守恒
由能量守恒定律
解得
若物块恰好运动到与圆弧圆心等高的位置，此时两者共速，则对物块与小车整体由水平方向动量守恒
由能量守恒定律
解得
综上所述物块与水平轨道间的动摩擦因数的取值范围为
15．（2024高三上·湖南开学考）“神舟十七号”航天员顺利奔赴“天宫”，为防止宇宙间各种高能粒子对在轨航天员造成的危害，研制出各种磁防护装置。某同学设计了一种磁防护模拟装置，装置截面图如图所示，以O点为圆心的内圆、外圆半径分别为R和，区域中的危险区内有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，外圆为绝缘薄板，外圆的左侧有两块平行金属薄板，其右板与外圆相切，在切点处开有一小孔C。一质量为m、电荷量为、不计重力的带电粒子从左板内侧的A点由静止释放，两板间电压为U，粒子经电场加速后从C点沿CO方向射入磁场，若恰好不进入安全区，求：
（1）粒子通过C点时的速度大小；
（2）若粒子恰好不进入安全区，求两板间电压为；
（3）在（2）问中，若粒子每次与绝缘薄板碰撞后原速反弹，求粒子从离开电场到再次返回电场所需的时间t。
【答案】解：（1）粒子从A点运动到C点，根据动能定理得
解得
（2）设带电粒子在磁场中运动的轨迹半径为r，如图所示
由几何关系得
解得
由牛顿第二定律得
又因
解得
（3）设粒子在磁场中运动的轨迹所对应的圆心角为θ，由几何关系得
解得
粒子在磁场中运动的周期为
粒子从C点到第一次与绝缘薄板碰撞所需时间为
解得
由几何关系可得粒子在危险区运动时总共与绝缘薄板发生5次碰撞，粒子从离开电场到再次返回电场时间为
【知识点】带电粒子在电场与磁场混合场中的运动
【解析】【分析】（1）粒子从A点运动到C点的过程，根据动能定理求粒子通过C点时的速度大小v0；
（2）粒子在磁场中做匀速圆周运动，粒子恰好不进入安全区时，其轨迹与安全区虚线圆相切，画出粒子在磁场中的轨迹，根据几何知识计算轨迹半径，再根据洛伦兹力提供向心力列式计算粒子的速率，再根据动能定理求两板间电压为U1；
（3）根据几何关系求出粒子在磁场中运动的轨迹所对应的圆心角，结合周期的计算公式和周期性求粒子从离开电场到再次返回电场所需的时间t。
1 / 1湖南省2024-2025学年高三上学期入学联考物理试卷
一、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．（2024高三上·湖南开学考）锂是新能源汽车、储能和信息通信等新兴产业的关键材料.研究表明，锂元素主要来自宇宙线高能粒子与星际物质的原子核产生的散裂反应，其中一种核反应方程为，式中的X为( )
A． B． C． D．
2．（2024高三上·湖南开学考）2024年3月20日，我国探月工程四期鹊桥二号中继星成功发射升空。当抵达距离月球表面某高度时，鹊桥二号开始进行近月制动，并顺利进入捕获轨道运行，如图所示，轨道的半长轴约为51900km。后经多次轨道调整，进入冻结轨道运行，轨道的半长轴约为9900km，周期约为24h。则鹊桥二号在捕获轨道运行时（ ）
A．周期约为144h
B．近月点的速度大于远月点的速度
C．近月点的速度小于在冻结轨道运行时近月点的速度
D．近月点的加速度大于在冻结轨道运行时近月点的加速度
3．（2024高三上·湖南开学考）现有一光线以相同的入射角，打在不同浓度的两杯溶液中，折射光线如图所示，已知折射率随浓度增大而变大。则（ ）
A．甲折射率大 B．甲浓度小 C．甲速度大 D．甲临界角大
4．（2024高三上·湖南开学考）警车A停在路口，一违章货车B恰好经过A车，A车立即加速追赶，它们的图像如图所示，则时间内，下列说法正确的是（ ）
A．A车的加速度为 B．末A车速度为
C．在末A车追上B车 D．两车相距最远为
5．（2024高三上·湖南开学考）图甲为一台小型发电机的示意图，单匝线圈绕轴转动，若从某位置开始计时，产生的电动势随时间的变化规律如图乙所示，已知发电机线圈内阻为r，外接灯泡的电阻为9r，下列说法正确的是（ ）
A．线圈是从垂直中性面位置开始计时的
B．电动势表达式为
C．电流方向每秒改变100次
D．灯泡两端电压的最大值为6V
6．（2024高三上·湖南开学考）质量为的凹槽静止在水平地面上，内壁为半圆柱面，截面如图所示，为半圆的最低点，为半圆水平直径的端点。凹槽恰好与竖直墙面接触，内有一质量为的小滑块。用推力推动小滑块由A点向点缓慢移动，力的方向始终沿圆弧的切线方向，在此过程中所有摩擦均可忽略，下列说法正确的是（ ）
A．推力先增大后减小
B．凹槽对滑块的支持力先减小后增大
C．墙面对凹槽的压力先增大后减小
D．水平地面对凹槽的支持力先减小后增大
二、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，有多项是符合题目要求。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．（2024高三上·湖南开学考）一列简谐横波某时刻的波形图如图甲所示，由该时刻开始计时，质点a的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．该波的波长为4cm
B．该波的波速为1m/s
C．波沿x轴负方向传播
D．经过1周期，质点a沿x轴运动了4cm
8．（2024高三上·湖南开学考）接地导体球壳外固定放置着一个点电荷，空间电场线的分布如图所示，a、b为点电荷与球壳球心连线上的两点，a点在点电荷左侧，b点在点电荷右侧，a、b两点到点电荷的距离相等。下列说法正确的是（ ）
A．该点电荷带负电 B．a点的电场强度比b点的小
C．b点的电势小于零 D．导体球壳内的电场强度等于零
9．（2024高三上·湖南开学考）A、B两球沿一直线运动并发生正碰，如图所示为两球碰撞前、后的位移随时间变化的图象，a、b分别为A、B两球碰前的位移随时间变化的图象，c为碰撞后两球共同运动的位移随时间变化的图象，若A球质量是m=2kg，则由图判断下列结论正确的是（ ）
A．碰撞前、后A球的动量变化量为6kg·m/s
B．碰撞时A球对B球所施加的冲量为－4N·s
C．A、B两球碰撞前的总动量为3kg·m/s
D．碰撞中A、B两球组成的系统损失的动能为10J
10．（2024高三上·湖南开学考）某科技馆设计了一种磁力减速装置，简化为如题图所示模型。在小车下安装长为L、总电阻为R的正方形单匝线圈，小车和线圈总质量为m。小车从静止开始沿着光滑斜面下滑s后，下边框刚进入匀强磁场时，小车开始做匀速直线运动。已知斜面倾角为θ，磁场上下边界的距离为L，磁感应强度大小为B，方向垂直斜面向上，重力加速度为g，则（ ）
A．线圈通过磁场过程中，感应电流方向先顺时针后逆时针方向（俯视）
B．线框在穿过磁场过程中产生的焦耳热为
C．线框刚进入磁场上边界时，感应电流的大小为
D．小车和线圈的总质量为
三、非选择题：本大题共5题，共56分。
11．（2024高三上·湖南开学考）某组同学设计了探究“加速度a与物体所受合力F及质量M的关系”实验。图甲为实验装置简图，A为小车，B为电火花计时器，C为装有细沙的小桶，D为一端带有定滑轮的长方形木板，实验中认为细绳对小车的拉力F等于细沙和小桶受到的总重力，小车运动的加速度a可用纸带上打出的点求得。
（1）图乙为某次实验得到的纸带，已知实验所用电源的频率为。根据纸带可求出电火花计时器打B点时的速度为 ，小车的加速度大小为 。（结果均保留2位有效数字）
（2）在探究“加速度a与质量M的关系”时，某同学按照自己的方案将实验数据在坐标系中进行了标注，但尚未完成图像（如图丙所示）。请继续帮助该同学作出坐标系中的图像 。
（3）实验时改变所挂小桶内细沙的质量，分别测量小车在不同外力作用下的加速度。根据测得的多组数据画出关系图线，如图戊所示。此图线的段明显偏离直线，造成此现象的主要原因可能是______（选填正确选项前的序号）。
A．小车与平面轨道之间存在摩擦
B．平面轨道倾斜角度过大
C．所用小车的质量过大
D．所挂小桶及桶内细沙的总质量过大
12．（2024高三上·湖南开学考）在“观察电容器的充、放电现象”实验中，所用器材如下：电池、电容器、电阻箱、定值电阻、小灯泡、多用电表、电流表、秒表、单刀双掷开关以及导线若干。
（1）用多用电表的电压挡检测电池的电压。检测时，红表笔应该与电池的 （填“正极”或“负极”）接触。
（2）某同学设计的实验电路如图（a）所示。先将电阻箱的阻值调为，将单刀双掷开关S与“1”端相接，记录电流随时间的变化。电容器充电完成后，开关S再与“2”端相接，相接后小灯泡亮度变化情况可能是 。（填正确答案标号）
A．迅速变亮，然后亮度趋于稳定
B．亮度逐渐增大，然后趋于稳定
C．迅速变亮，然后亮度逐渐减小至熄灭
（3）将电阻箱的阻值调为，再次将开关S与“1”端相接，再次记录电流随时间的变化情况。两次得到的电流I随时间t变化如图（b）中曲线所示，其中实线是电阻箱阻值为 （填“R1”或“R2”）时的结果，曲线与坐标轴所围面积等于该次充电完成后电容器上的 （填“电压”或“电荷量”）。
13．（2024高三上·湖南开学考）某人驾驶汽车，从北京到哈尔滨，在哈尔滨发现汽车的某个轮胎内气体的压强有所下降（假设轮胎内气体的体积不变，且没有漏气，可视为理想气体）。于是在哈尔滨给该轮胎充入压强与大气压相同的空气，使其内部气体的压强恢复到出发时的压强（假设充气过程中，轮胎内气体的温度与环境相同，且保持不变）。已知该轮胎内气体的体积，从北京出发时，该轮胎气体的温度，压强。哈尔滨的环境温度，大气压强取。求：
（1）在哈尔滨时，充气前该轮胎气体压强的大小。
（2）充进该轮胎的空气体积。
14．（2024高三上·湖南开学考）如图所示，一实验小车静止在光滑水平面上，其上表面有粗糙水平轨道与光滑四分之一圆弧轨道。圆弧轨道与水平轨道相切于圆弧轨道最低点，一物块静止于小车最左端，一小球用不可伸长的轻质细线悬挂于点正下方，并轻靠在物块右侧。现将细线拉直到水平位置时，静止释放小球，小球运动到最低点时与物块发生弹性碰撞。碰撞后，物块沿着小车上的轨道运动，已知细线长。小球质量。物块、小车质量均为。小车上的水平轨道长。圆弧轨道半径。小球、物块均可视为质点。不计空气阻力，重力加速度g取。
（1）求小球运动到最低点与物块碰撞前的速度和所受拉力的大小；
（2）求小球与物块碰撞后的瞬间，物块速度的大小；
（3）为使物块能进入圆弧轨道，且在上升阶段不脱离小车，求物块与水平轨道间的动摩擦因数的取值范围。
15．（2024高三上·湖南开学考）“神舟十七号”航天员顺利奔赴“天宫”，为防止宇宙间各种高能粒子对在轨航天员造成的危害，研制出各种磁防护装置。某同学设计了一种磁防护模拟装置，装置截面图如图所示，以O点为圆心的内圆、外圆半径分别为R和，区域中的危险区内有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，外圆为绝缘薄板，外圆的左侧有两块平行金属薄板，其右板与外圆相切，在切点处开有一小孔C。一质量为m、电荷量为、不计重力的带电粒子从左板内侧的A点由静止释放，两板间电压为U，粒子经电场加速后从C点沿CO方向射入磁场，若恰好不进入安全区，求：
（1）粒子通过C点时的速度大小；
（2）若粒子恰好不进入安全区，求两板间电压为；
（3）在（2）问中，若粒子每次与绝缘薄板碰撞后原速反弹，求粒子从离开电场到再次返回电场所需的时间t。
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】原子核的人工转变
【解析】【解答】 由核电荷数守恒可知
6+1-3-2×1=2
由质量数守恒可知
12+1-7-2×1=4
故X为
故D正确，ABC错误。
故选：D。
【分析】核反应过程中，质量数与核电荷数守恒，由质量数和核电荷数守恒可以求出X是何粒子；
2．【答案】B
【知识点】开普勒定律；卫星问题
【解析】【解答】本题考查万有引力和开普勒第三定律，合理利用两个规律列出等式即可顺利求解。A．冻结轨道和捕获轨道的中心天体是月球，根据开普勒第三定律得
整理得
A错误；
B．根据开普勒第二定律得，近月点的速度大于远月点的速度，B正确；
C．近月点从捕获轨道到冻结轨道鹊桥二号进行近月制动，捕获轨道近月点的速度大于在冻结轨道运行时近月点的速度，C错误；
D．两轨道的近月点所受的万有引力相同，根据牛顿第二定律可知，近月点的加速度等于在冻结轨道运行时近月点的加速度，D错误。
故选B。
【分析】根据开普勒第三定律计算；根据开普勒第二定律分析；因为发生的制动，所以制动前的速度大于制动后的速度；根据牛顿第二定律分析。
3．【答案】A
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【解答】当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，折射光完全消失，只剩下反射光，这种现象叫作全反射。已知折射率随浓度增大而变大，入射角相同，由于折射角，根据折射定律可知，故甲浓度大；
根据
可知光线在甲中的传播速度较小；
根据
可知折射率越大临界角越小，故甲临界角小。
故选A。
【分析】根据折射定律求折射率，根据题意求浓度的大小关系；根据折射率公式求解传播速度的大小关系；根据临界角公式求临界角的大小关系。
4．【答案】D
【知识点】匀变速直线运动的速度与时间的关系；追及相遇问题；运动学 v-t 图象
【解析】【解答】本题考查对速度-时间图象的能力，关键抓住：斜率表示加速度，“面积”表示位移。A．v-t图像的斜率表示加速度，由它们的图像斜率读出A车的加速度为
故A错误；
B．由速度时间公式可得3s末A车速度为
故B错误；
C.2s末两车速度相同，由“面积”得到B车的位移大于A车的位移，2s末A车还没有追上B车，故C错误；
D．在2s前，B车的速度大于A车的速度，两车距离增大，在2s后A车的速度大于B车的速度，两车的距离减小，因此在2s末时刻，两车速度相等时，两车的距离最大，由图中“面积”差读出两车相距最远为5m，故D正确。
故选D。
【分析】由图象纵坐标读出速度。2s末两车速度相同，由“面积”得到B的位移大于A的位移，2s末A车还没有追上B车。在2s前，B车速度大于A车的速度，两车距离增大，在2s后A车的速度大于B车的速度，两车的距离减小，在2s末时刻两车距离最大，由图读出两车相距最远为5m。
5．【答案】C
【知识点】交变电流的产生及规律；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】本题考查对交流电图象的认识及应用；明确交流电图象的物理意义，正确根据图象获取有关交流电的信息是解题的关键。
A．由产生的电动势随时间的变化规律图乙可知，时刻的电动势为0，则线圈是从中性面位置开始计时的，故A错误；
B．由产生的电动势随时间的变化规律 图乙可知，电动势的最大值为，周期为，则有
则电动势表达式为
故B错误；
C．线圈每转一圈，电流改变两次方向，1s内有50个周期，所以电流方向每秒改变了100次，故C正确；
D．灯泡两端的电压最大值为
故D错误。
故选C。
【分析】由图乙可知，线圈是从中性面位置开始计时，根据e=Emsinωt可求出电动势表达式，线圈每转一圈，电流改变两次方向，结合电路关系计算出灯泡两端的电压最大值。
6．【答案】C
【知识点】整体法隔离法；共点力的平衡
【解析】【解答】AB ．对滑块受力分析，画出受力示意图，由平衡条件有
越来越大，则推力F越来越大，支持力N越来越小，所以AB错误；
C．运用整体法分析墙与凹槽之间的作用力变化情况，有墙面对凹槽的压力为
则越来越大时，墙面对凹槽的压力先增大后减小，所以C正确；
D．水平地面对凹槽的支持力为
则越来越大时，水平地面对凹槽的支持力越来越小，所以D错误；
故选C。
【分析】对滑块分析受力，画出受力示意图，利用解析法分析各力的变化情况。对滑块与凹槽，运用整体法分析墙与凹槽之间的作用力变化情况。
7．【答案】A,B
【知识点】横波的图象；波长、波速与频率的关系
【解析】【解答】本题既要理解振动图像和波动图像各自的物理意义，由振动图像能判断出质点的速度方向，同时要把握两种图像的联系，由质点的速度方向，判断出波的传播方向。A．根据简谐横波某时刻的波形图甲可知，该波的波长为4cm，故A正确；
B．根据图乙可知该波的周期为0.04s，则该波的波速为
故B正确；
C．根据图乙，由该时刻开始计时，质点a从平衡位置开始向上振动，再结合图甲可知波向x轴正方向传播，故C错误；
D．质点a只会在平衡位置附近上下振动，而不会沿着x轴运动，故D错误。
故选AB。
【分析】由甲图读出波长，由乙图周期，从而求出波速；根据乙图读出该时刻开始计时，质点a的振动方向，再根据平移法判断波的传播方向；质点不随波向前迁移。
8．【答案】B,D
【知识点】电场强度的叠加
【解析】【解答】根据电场线的分布进一步判断电场强度及电势的情况是解题关键。A．电场线由正电荷出发，可知点电荷带正电，故A错误；
B．电场线越密，场强越大，a点的电场强度比b点的小，故B正确；
C．因球壳接地，则球壳处的电势为零，沿电场线方向电势降低，则b点的电势大于零，C错误；
D．由静电屏蔽知，导体球壳内的电场强度处处为零，故D正确。
故选BD。
【分析】根据电场线的疏密程度，即可判断电场强度大小的情况；根据电场线的方向，即可判断该点电荷的电性；球壳接地，则球壳处的电势是零，再根据沿电场线方向电势逐渐降低进行分析作答；根据静电屏蔽的知识即可判断。
9．【答案】B,D
【知识点】碰撞模型
【解析】【解答】本题首先要求同学们能根据位移图象的斜率读出碰撞前后两球的速度，其次要明确碰撞的基本规律是动量守恒定律，并要注意动量的方向。A．碰撞前A、B两球的速度分别为
碰撞后A、B的速度均为
碰撞前、后A球的动量变化量为
故A错误；
B．根据动量守恒定律可知碰撞前后A、B两球动量的变化量之和为零，所以
根据动量定理可知碰撞时A球对B球所施加的冲量为
故B正确；
C．设B球的质量为，根据动量守恒定律有
解得
A、B两球碰撞前的总动量为
故C错误；
D．碰撞中A、B两球组成的系统损失的动能为
故D正确。
故选BD。
【分析】在位移—时间图象中，图线的斜率表示物体的速度，由图象的斜率可求得碰撞前后两球的速度，根据动量定义公式、动量定理及动量守恒定律可以求解。
10．【答案】A,D
【知识点】楞次定律；电磁感应中的电路类问题；电磁感应中的磁变类问题
【解析】【解答】对于电磁感应问题研究思路常常有两条：一条从力的角度，关键是分析和计算安培力的大小，根据牛顿第二定律或平衡条件列出方程；另一条是能量，分析涉及电磁感应现象中的能量转化问题，根据动能定理、功能关系等列方程求解。
A．线框刚进入磁场上边界时，根据楞次定律可得感应电流的方向为顺时针方向（从斜面上方俯视线框），穿出磁场时，根据楞次定律可得感应电流的方向为逆时针方向，故A正确；
BC．设线框进入磁场时的速度大小为v0，自由下滑过程中，根据动能定理可得
解得
v0=
根据闭合电路的欧姆定律可得
下边框刚进入匀强磁场时，小车开始做匀速直线运动。根据功能关系可得线框穿过磁场的过程中产生的焦耳热为
故BC错误；
D．根据平衡条件可得
解得
故D正确。
故选AD。
【分析】根据楞次定律判断感应电流的方向；应用能量守恒定律求出线框穿过磁场过程产生的焦耳热；根据动能定理求解刚进入磁场时的速度大小，由E=BLv求出感应电动势，应用闭合电路的欧姆定律求出感应电流；根据平衡条件求出小车和线圈的总质量。
11．【答案】（1）1.6；3.2
（2）
（3）D
【知识点】探究加速度与力、质量的关系；实验验证牛顿第二定律
【解析】【解答】理解实验原理、知道实验注意事项是解题的前提，根据题意应用匀变速直线运动的推论即可解题，计算时注意单位换算。
（1）B点的速度等于AC段的平均速度，故
从纸带上看出，相邻两点间位移之差为一恒量
根据
得
（2）
如图
（3）图线上部弯曲的原因是未满足细沙和小桶的总质量远小于小车质量。
故选D。
【分析】（1）根据匀变速直线运动中某段的平均速度等于该段中间时刻速度计算，根据逐差法计算小车的加速度；
（2）用直线连接各点，使大部分点落在直线上或均匀分布在直线两侧，远离的点舍去；
（3）分析细沙、小桶的总质量和小车质量的关系判断。
（1）[1]B点的速度等于AC段的平均速度，故
[2]从纸带上看出，相邻两点间位移之差为一恒量
根据
得
（2）如图
（3）图线上部弯曲的原因是未满足细沙和小桶的总质量远小于小车质量。
故选D。
12．【答案】正极；C；；电荷量
【知识点】观察电容器的充、放电现象；练习使用多用电表
【解析】【解答】本题考查多用电表的使用和电容器的充放电过程，知道电容器充放电过程电流逐渐减小，I-t图像中图线与坐标轴所围面积表示充电完成后电容器上的电荷量。（1）多用电表红表笔流入电流，黑表笔流出电流，故电流表红表笔应该与电池的正极接触；
（2）电容器充电完成后，开始时两极板电量较多，电势差较大，当闭合“2”接入小灯泡，回路立即形成电流，灯泡的迅速变亮；随着时间的积累，两极板电量变少，电势差变小，流过灯泡的电流减小，直至两极板电荷量为零不带电，则无电流流过小灯泡即熄灭，故选C。
（3）开始充电时两极板的不带电，两极板电势差为零，设电源内阻为r，则开始充电时有
由图像可知开始充电时实线的电流较小，故电路中的电阻较大，因此电阻箱阻值为；
图像的物理意义为充电过程中电流随时间的变化图线，故曲线与坐标轴所围面积等于该次充电完成后电容器上的电荷量。
【分析】（1）根据多用电表的内部构造分析出正确的表笔连接方式；
（2）电容器放电过程中，电流逐渐减小；
（3）根据闭合电路欧姆定律分析电阻的大小，I-t图像中图线与坐标轴所围面积表示充电完成后电容器上的电荷量。
13．【答案】解：（1）由查理定律可得
其中
，，
代入数据解得，在哈尔滨时，充气前该轮胎气体压强的大小为
（2）由玻意耳定律
代入数据解得，充进该轮胎的空气体积为
【知识点】气体的等温变化及玻意耳定律；气体的等容变化及查理定律
【解析】【分析】（1）将摄氏温度转为热力学温度，气体发生等容变化，根据查理定律列式求解；
（2）充气过程中， 轮胎内气体的温度与环境相同，且保持不变，根据玻意耳定律列式列式求解。
14．【答案】（1）解：对小球摆动到最低点的过程中，由动能定理
解得
在最低点，对小球由牛顿第二定律
解得小球运动到最低点与物块碰撞前所受拉力的大小为
（2）解：小球与物块碰撞过程中，由动量守恒定律和机械能守恒定律
解得小球与物块碰撞后的瞬间，物块速度的大小为
（3）解：若物块恰好运动到圆弧轨道的最低点，此时两者共速，则对物块与小车整体由水平方向动量守恒
由能量守恒定律
解得
若物块恰好运动到与圆弧圆心等高的位置，此时两者共速，则对物块与小车整体由水平方向动量守恒
由能量守恒定律
解得
综上所述物块与水平轨道间的动摩擦因数的取值范围为
【知识点】生活中的圆周运动；机械能守恒定律；碰撞模型
【解析】【分析】（1）对小球分析根据动能定理求解速度，再根据合外力提供向心力求解拉力；
（2）根据小球与物块弹性碰撞，根据动量守恒和能量守恒分析；
（3）当μ较小时，物块会脱离小车；当μ较大时，物块不能进入圆弧轨道，对两种情况分别用能量守恒和动量守恒分析求解。
（1）对小球摆动到最低点的过程中，由动能定理
解得
在最低点，对小球由牛顿第二定律
解得小球运动到最低点与物块碰撞前所受拉力的大小为
（2）小球与物块碰撞过程中，由动量守恒定律和机械能守恒定律
解得小球与物块碰撞后的瞬间，物块速度的大小为
（3）若物块恰好运动到圆弧轨道的最低点，此时两者共速，则对物块与小车整体由水平方向动量守恒
由能量守恒定律
解得
若物块恰好运动到与圆弧圆心等高的位置，此时两者共速，则对物块与小车整体由水平方向动量守恒
由能量守恒定律
解得
综上所述物块与水平轨道间的动摩擦因数的取值范围为
15．【答案】解：（1）粒子从A点运动到C点，根据动能定理得
解得
（2）设带电粒子在磁场中运动的轨迹半径为r，如图所示
由几何关系得
解得
由牛顿第二定律得
又因
解得
（3）设粒子在磁场中运动的轨迹所对应的圆心角为θ，由几何关系得
解得
粒子在磁场中运动的周期为
粒子从C点到第一次与绝缘薄板碰撞所需时间为
解得
由几何关系可得粒子在危险区运动时总共与绝缘薄板发生5次碰撞，粒子从离开电场到再次返回电场时间为
【知识点】带电粒子在电场与磁场混合场中的运动
【解析】【分析】（1）粒子从A点运动到C点的过程，根据动能定理求粒子通过C点时的速度大小v0；
（2）粒子在磁场中做匀速圆周运动，粒子恰好不进入安全区时，其轨迹与安全区虚线圆相切，画出粒子在磁场中的轨迹，根据几何知识计算轨迹半径，再根据洛伦兹力提供向心力列式计算粒子的速率，再根据动能定理求两板间电压为U1；
（3）根据几何关系求出粒子在磁场中运动的轨迹所对应的圆心角，结合周期的计算公式和周期性求粒子从离开电场到再次返回电场所需的时间t。
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