北京八中2025-2026学年下学期高三开学考物理试卷（含答案）

高三物 理
(试卷满分为 100 分, 考试时间为 60 分钟)
一、单项选择题(本大题共 10 小题，每小题 4 分，共 40 分)
1. 如图所示，一定质量的理想气体经历从 的过程, 下列说法正确的是
A. 过程,外界对气体做功
B. 过程,气体内能减小
C. 过程,气体内能减小
D. 过程,气体从外界吸热
2. 一列简谐波在某时刻的波形图如图甲所示。由该时刻开始计时,质点 的位移 随时间 变化关系的图像如图乙所示。下列说法正确的是
甲
乙
A. 这列简谐波沿 轴正方向传播
B. 该时刻质点 向 轴正方向运动
C. 质点 经半个周期沿 轴正方向运动半个波长的距离
D. 该时刻质点 与 的速度、加速度都相同
3. 某同学用如图所示的电路, 借助电流传感器研究不同元件通电时的电流变化情况, 实验室提供的元件有小灯泡、定值电阻、电感线圈和电容器。 时刻闭合开关 ,测得通过不同元件的电流随时间变化的图像如图所示, 下列说法正确的是
甲
乙
丙
丁
A. 图甲对应的元件为电感线圈 B. 图乙对应的元件为定值电阻
C. 图丙对应的元件为小灯泡 D. 图丁对应的元件为电容器
4. 图甲中理想变压器的原、副线圈的匝数比为 10:1, 为阻值随温度升高而减小的热敏电阻, 为定值电阻,电压表和电流表均为理想电表。原线圈所接电压 随时间 按正弦规律变化，如图乙所示。下列说法正确的是
甲
乙
A. 变压器输入、输出功率之比为 10: 1
B. 电压表的示数为
C. 变压器原线圈两端的电压 随时间 变化的规律为
D. 若热敏电阻 的温度升高,则电流表的示数变大
5. 图甲为游乐场中一种叫“魔盘”的娱乐设施，游客坐在转动的魔盘上，当魔盘转速增大到一定值时，游客就会滑向盘边缘，其装置可以简化为图乙。若魔盘转速缓慢增大, 则游客在滑动之前
甲
乙
A. 受到魔盘的支持力缓慢增大
B. 受到魔盘的摩擦力缓慢减小
C. 受到的合外力缓慢增大
D. 受到魔盘的作用力大小不变
6. 物理学家密立根用如图甲所示的实验装置, 比较准确地测定了电子的电荷量。平行金属板间存在竖直方向的匀强电场, 喷雾器喷出带同种电荷的油滴, 油滴进入金属板间后, 发现有的油滴刚好悬浮不动, 有的油滴运动轨迹如图乙所示， 、 为轨迹上两点，忽略空气粘滞阻力和浮力对油滴的影响, 下列说法正确的是
甲
乙
A. 电场中 点的电势一定高于 点的电势
B. 油滴在 点的加速度可能大于在 点的加速度
C. 油滴在 点的动能一定大于在 点的动能
D. 油滴在 点的机械能一定大于在 点的机械能
7. 如图所示，空间中存在着正交的匀强磁场和匀强电场，已知电场强度大小为 ，方向竖直向下:磁感应强度大小为 ，方向垂直纸面。一电子由 点以一定初速度 水平向右飞入其中，运动轨迹如图所示，其中 、 和 分别为轨迹在一个周期内的最 高点和最低点，不计电子的重力。下列说法正确的是
A. 磁感应强度方向垂直纸面向外
B. 电子的初速度 小于
C. 电子经过 点的速率小于在 点的速率
D. 将电子的初速度调整至合适值可以使其做匀加速直线运动
8. 如图所示,一轻弹簧放在倾角 且足够长的光滑斜面上,下端固定在斜面底端的挡板上，上端与放在斜面上的物块 连接，物块 与物块 (二者质量均为 )叠放在斜面上并保持静止，现用大小等于 的恒力 平行斜面向上拉 ，当运动距离为 时 与 分离。下列说法正确的是
A. 弹簧处于原长时, 与 开始分离
B. 弹簧的劲度系数为
C. 弹簧的最大压缩量为
D. 从开始运动到 与 刚分离的过程中，两物体的动能一直增大
9. “天问一号”探测器需要通过霍曼转移轨道从地球发送到火星, 地球轨道和火星轨道看成圆形轨道,此时霍曼转移轨道是一个近日点 和远日点 都与地球轨道、火星轨道相切的椭圆轨道(如图所示)。在近日点短暂点火后“天问一号”进入霍曼转移轨道, 接着“天问一号”沿着这个轨道直至抵达远日点, 然后再次点火进入火星轨道。已知万有引力常量为 ,太阳质量为 ,地球轨道和火星轨道半径分别为 和 ,地球、 火星、“天问一号”运行方向都为逆时针方向。下列说法正确的是
A. 两次点火时喷气方向都与运动方向相同
B. 两次点火之间的时间为
C. “天问一号”与太阳连线单位时间在地球轨道上扫过的面积等于在火星轨道上扫过的面积
D. “天问一号”在转移轨道上近日点的速度大小 比远日点的速度大小 大,且满足
10. 霍尔推进器将来可能安装在飞船上用于星际旅行，其简化的工作原理如图所示， 放电通道两端电极间存在加速电场, 该区域内有与电场近似垂直的约束磁场 (未画出) 用于提高工作物质被电离的比例, 工作时, 工作物质氙气进入放电通道后被电离为氙离子,再经电场加速喷出,形成推力,某次测试中,氙气被电离的比例为 ,氙离子喷射速度为 ,推进器产生的推力为 ,推进器质量 ,已知氙离子的比荷为 : 计算时, 取氙离子的初速度为零, 忽略磁场对离子的作用力及粒子之间的相互作用, 则下列选项正确的是
A. 将该推进器用于宇宙航行时,飞船获得的加速度
B. 氙离子的加速电压约为
C. 氙离子向外喷射形成的电流约为
D. 每秒进入放电通道的氙气质量约为
二. 实验题 (本大题共 2 小题; 共 22 分)
11. 某实验小组利用图装置测量重力加速度。摆线上端固定在 点, 下端悬挂一小钢球, 通过光电门传感器采集摆动周期。
(1)关于本实验，下列说法正确的是_____。(多选)
A. 小钢球摆动平面应与光电门 形平面垂直
B. 应在小钢球自然下垂时测量摆线长度
C. 小钢球可以换成较轻的橡胶球
D. 应无初速度、小摆角释放小钢球
(2)组装好装置，用毫米刻度尺测量摆线长度 ,用螺旋测微器测量小钢球直径 。螺旋测微器示数如图,小钢球直径 _____mm，记摆长 。
(3)多次改变摆线长度，在小摆角下测得不同摆长 对应的小钢球摆动周期 ,并作出 图像,如图。根据图线斜率可计算重力加速度 _____ (保留 3 位有效数字, 取 9.87)。
(4)若将摆线长度误认为摆长，仍用上述图像法处理数据，得到的重力加速度值将_____(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
12.(1)某同学利用多用电表粗略测量一定值电阻的阻值，先把选择开关旋到“×1k” 挡位，测量时针偏转如图(a)所示。请你简述接下来的测量过程:
图(b)
图(c)
①.__________________________________
②._________________________________
③._________________________________
④测量结束后，将选择开关旋到“OFF”挡。
(2)接下来采用“伏安法”校准确地测量该电阻的阻值，所用实验器材如图(b)所示。其中电压表内阻约为 ,电流表内阻约为 。图中部分电路已经连接好,请完成实验电路的连接。
(3)图(c)是一个多量程多用电表的简化电路图，测量电流、电压和电阻各有两个量程。当转换开关 S 旋到位置 3 时，可用来测量_____；当S 旋到位置_____时，可用来测量电流, 其中 S 旋到位置_____时量程较大。
三. 解答题(本大题共 3 小题, 共 38 分)
13. (12 分) 如图所示,宽度为 的平行金属导轨水平放置,一端连接阻值为 的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为 。将质量为 ,电阻为 的导体棒 放在导轨上,与导轨接触良好,其长度恰好等于导轨间距,导轨的电阻忽略不计,导轨足够长。在平行于导轨的拉力 作用下,导体棒从静止开始沿导轨向右运动。当导体棒速度为 时:
(1)求导体棒两端的电压 ；
(2)求导体棒所受安培力的功率；
(3)若已知此过程中导体棒产生的电热为 ，因摩擦生热为 ,求拉力 做的功 。
14. (12 分) “蹦极”运动时, 在运动员身上装上传感器,可以测量运动员在不同位置的速度 以及离开蹦极台的位移大小 。已知运动员及所带装备的总质量为 ,弹性绳原长 。运动员从蹦极台由静止下落,得到如图所示的 图像。重力加速度 。
(1)请利用 图像上的一组数据初步推断:运动员下落过程中空气阻力可以忽略不计: (2)试估算运动员下落速度最大时绳的弹性势能 ；
(3)弹簧是弹性体的一种理想化模型。基于胡克定律可推导出弹簧弹性势能的表达式为 ,式中 为弹簧的劲度系数, 为弹簧的形变量。请利用 图像上的数据初步推断:该弹性绳是否像弹簧一样遵循胡克定律？
15.(14分)
如图为某种质谱仪的结构的截面示意图， 该种质谱仪由加速电场、静电分析器、磁分析器及收集器组成。其中静电分析器由两个相互绝缘且同心的四分之一圆柱面的金属电极 和 构成,两柱面电极的半径分别为 和 点是圆柱面电极的圆心。 和 分别为静电分析器两端为带电粒子进出所留的狭缝。静电分析器中的电场的等势面在该截面图中是一系列以 为圆心的同心圆弧,图中虚线 是到 距离相等的等势线。磁分析器中有以 为圆心的四分之一圆弧的区域, 该区域有垂直于截面的匀强磁场, 磁场左边界与静电分析器的右边界平行。 为磁分析器上为带电粒子进入所留的狭缝, 的连线与 的连线垂直。 离子源不断地发出正离子束,正离子束包含电荷量均为 的两种质量分别为 、 的同位素离子,其中质量为 的同位素离子个数所占的百分比为 。离子束从离子源发出的初速度可忽略不计,经电压为 的加速电场加速后,全部从狭缝 沿垂直于 的方向进入静电分析器。稳定情况下,离子束进入静电分析器时的等效电流为 。进入静电分析器后,质量为 的同位素离子沿等势线 运动并从狭缝 射出静电分析器,而后由狭缝 沿垂直于 的方向进入磁场中,偏转后从磁场下边界中点 沿垂直于 的方向射出,最后进入收集器。忽略离子的重力、离子之间的相互作用、离子对场的影响和场的边缘效应。
(1)求静电分析器中等势线 上各点的电场强度 的大小:
(2)通过计算说明质量为 的同位素离子能否从狭缝 射出电场并最终从磁场下边界射出:
(3)求收集器单位时间内收集的离子的质量
答案
一. 单项选择题
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
C A D D C C C B B B
二、实验题
(2)20.035/20.036/20.034 (3)9.87(4) 不变
12. ( 1 )①断开待测电阻，将选择开关旋到“×100”挡；
②将两表笔短接，调整“欧姆调零旋钮”，使指针指向“0Ω”；
③ 再接入待测电阻, 将指针示数 , 即为待测电阻阻值.
(2)如图:(3)电阻 1、2
三、解答题
13. (1) (2) :
(3)
(1) 感应电动势 ,电路中的感应电流 导体棒两端的电压
(2)安培力 功率 整理得
(3)导体棒产生的电热为 ，电阻 与导体棒电流相同，电路产生的总电热应为 即导体棒克服安培力做功
电导体棒克服摩擦力做功 对导体棒列动能定理有
代入得
14.(1)若不计空气阻力，设弹性绳刚好拉直时运动员的速度为 ，
由机械能守恒定律有 解得
依据 图像可知，运动员下落 时的速度约为 ，即计算结果与 图像数据基本吻合，说明运动员下落过程中空气阻力可以忽略不计。
(2)由图像可知，下落的位移为 时速度最大，为 ，从开始下落到速度最大的过程，对运动员和弹性绳组成的系统根据机械能守恒定律得 ，解得
(3)解法一:若弹性绳遵循胡克定律，当运动员速度最大时，有
其中 解得
根据题给表达式可知此时弹性绳的弹性势能为
显然 ,且二者相差较大,所以该弹性绳不遵循胡克定律。
解法二: 当运动员下落的位移 时,弹性绳的形变量为
根据机械能守恒定律有 解得
由 图像可知，当运动员下落的位移 时的速度为 ，显然与计算结果相差较大。所以该弹性绳不遵循胡克定律。
15. (1) 由题意可知，等势线 的半径
质量为 的离子在静电分析器中做匀速圆周运动,根据牛顿第二定律有
设质量为 的离子从狭缝 进入静电分析器时的速度为 ,
则其在加速电场中加速过程中,根据动能定理有 解得:
(2)设质量为 的离子经加速电场加速后，速度为 ，由动能定理可得
质量为 的离子在电场中做半径为 的匀速圆周运动,所需要的向心力
解得:
即该离子所受电场力,恰好等于它若做匀速圆周运动的向心力,因此这个离子仍然在静电分析器中做半径为 的匀速圆周运动。故质量为 的离子能从狭缝 射出,仍从狭缝 进入磁场做匀速圆周运动。
设质量为 的离子进入磁场做匀速圆周运动的半径为 ， ，
若质量为 的离子能从磁场下边界射出，则出射位置到 距离为 须满足的条件为
质量为 的离子在磁分析器中做匀速圆周运动,根据牛顿第二定律有
离子在磁分析器中做匀速圆周运动的半径
由题意可知,质量为 的离子圆周运动的轨道半径
所以质量为 的离子在磁分析器中做匀速圆周运动的半径
因 ,故 。
则由几何关系有
解得: ,所以质量为 的离子能从磁场下边界射出。
(3)时间 内能进入静电分析器的离子个数
因所有离子都能进入磁场并从磁场下边界射出进入收集器, 由题意可知, 进入收集器的离子中, 质量为 的离子个数 ,质量为 的离子个数
解得: