高三素养考试·物理(A)
(试卷满分:100 分考试用时:75 分钟)
考生注意:
1 .本试卷分为选择题和非选择题两部分。
2.答题前,考生务必用直径 0.5 毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3 .考生作答时,请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后,用 2B 铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑;非选择题请用直径 0.5 毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效,在试题卷、草稿纸上作答无效。
一、单项选择题:本题共 7 小题,每小题 4 分,共 28 分。每小题只有一项是符合题目要求。
1 .2025 年 11 月 24 日中国科学院面向国际聚变界首次发布 BEST 研究计划,BEST 作为下一代人造太阳将在 2027 年底建成。它模拟太阳的聚变过程,利用氢的同位素——氘与氚的聚变反应释放能量,成为新一代人造太阳“中国环流三号”的核心接续装置。该聚变过程的主
要核反应方程为 H + H → He + X , H 、 H 、 He 、 X 质量依次是m1 、m2 、m3 、m4 ,
光速为 c,下列关于该核反应说法正确的是( )
A .X 粒子是质子 B .可以自发产生
C .反应后总质量大于反应前总质量 D .释放的核能为(m1 + m2 - m3 - m4 )c2
2 .利用光的干涉可以检查工件表面的平整度,其装置如图甲所示,将一块标准平板玻璃 a放置在待检测平板玻璃 b 之上,在一端夹入两张纸片,从而在两片玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜,当用激光垂直入射后,从上往下看到的干涉条纹如图乙所示。以下说法正确的是( )
A .干涉条纹是由 a 、b 两玻璃板上表面反射的光叠加产生的
B .图乙条纹弯曲处对应着待检测平板玻璃有凹陷
C .抽去一张纸片,相邻亮条纹间距变大
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D .换用白光垂直照射,干涉条纹消失
3.我国计划于 2027 年左右实施载人登月探测任务,载人登月飞船多次变轨示意图如图所示,轨道上的 P、Q 、S 三点与月球中心位于同一直线上,P、Q 两点分别是椭圆轨道的远月点和近月点。除变轨瞬间, 载人飞船在轨道上运行时均处于无动力航行状态,下列说法正确的是 ( )
A .载人飞船在 P 点从轨道Ⅱ进入轨道Ⅲ要进行点火加速
B .载人飞船在轨道Ⅲ上的周期大于在轨道Ⅱ上的周期
C .无动力航行时载人飞船在轨道Ⅲ上 Q 点的加速度大于在轨道Ⅱ上 S 点的加速度
D .载人飞船从轨道Ⅲ上的 Q 点到 P 点运行过程中,机械能越来越大
4 .如图所示,A 、B 、C 三点为一直角三角形的三个顶点, B = 30o 。现在 A 、B 两点放置两个点电荷,A 点放置的点电荷电荷量绝对值为 q。A 、C 两点间的距离为 L,静电力常量为
k,测得 C 点电场强度方向与 AB 平行且水平向左。下列说法正确的是( )
A.A 点放置的点电荷带正电
B.B 点放置的点电荷带负电
C .C 点电场强度的大小EC
D.B 点放置的点电荷的电荷量qB = 8q
5.如图所示将一个小球先后两次从 A 点斜向右上方抛出,第一次垂直打在竖直墙面上的 B点且打在 B 点的速度大小为 v1,小球从 A 点运动到 B 点的时间为 t1,克服重力做功的平均功率为 P1 ;第二次垂直打在竖直墙面上的 C 点且打在 C 点的速度大小为 v2,小球从 A 点运
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动到 C 点的时间为 t2,克服重力做功的平均功率为 P2 。则下列判断正确的是( )
A .t1
P2 D .以上判断均错误
6.某人驾驶汽车,从哈尔滨到广州,出发时哈尔滨的环境温度为-23℃, 到达广州时的环境温度为 27℃。假设汽车轮胎内的气体可视为理想气体,其体积不变且没有漏气,为使轮胎内部气体的压强恢复到出发时的压强,需将气体放出一部分,则放出气体质量与轮胎内原有气体质量之比为( )
A . B . C . D .
7 .如图所示甲是单匝线圈绕垂直匀强磁场的轴匀速转动产生交流电的示意图,图乙是其产生的正弦交流电,输入到图丙的理想变压器,原、副线圈中的匝数之比为22 :1,二极管正向导电电阻不计,所有电表都是理想电表,则下列判断正确的是( )
A .电压表 V 的读数为 V
B .灯泡 L 两端电压的有效值为V
C .在0 ~ 0.01s 内穿过线圈的磁通量变化为Wb
D .当滑动变阻器 R 的滑片 P 向下滑动时,两电流表的示数均减小
二、多项选择题:本题共 3 小题,每小题 6 分,共 18 分。每小题有多项符合题目要求,全部选对的得 6 分,选对但不全的得 3 分,有选错的得 0 分。
8 .光纤通信采用的光导纤维由内芯和外套组成。某段光导纤维长为 L,侧截面如图所示,
一复色光以一定的入射角i(i ≠ 0) 从轴心射入光导纤维后分为 a、b 两束单色光,已知内芯材料对 a 光的折射率为n ,真空中的光速为 c。下列说法正确的是( )
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A .入射角 i 逐渐增大时,b 单色光全反射现象先消失
B .在内芯介质中,b 单色光的传播速度比 a 单色光的大
C .从空气射入光导纤维,a 、b 单色光的波长都变短
D .若入射角i = θ 时,a 、b 单色光在内芯和外套的分界面都发生全反射,则 a 单色光在介质中传播的时间为
9 .如图所示,A 点固定一个电荷量为+8q(q>0)的点电荷,在 B 点固定一个电荷量为-q 的点电荷,以 A 点为圆心、半径为 2r 画圆,以 B 点为圆心、半径为 r 画圆,两圆相交于 C、 D 两点,与A 、B 两点所在直线分别相交于 M、Q 、P、N,则下列说法正确的是( )
A .C、D 两点电势相等
B .C、D 两点电场强度相同
C .将一个负的试探电荷从 M 点沿半圆弧运动到 Q 点,电场力一直做正功
D .将一个正的试探电荷从 P 点沿半圆弧运动到 N 点,电势能一直增加
10 .某机械波沿 x 轴传播,图甲为t = 0.6s 时的波动图像,图乙为平衡位置在x =5m 处的 A质点的振动图像,此时 P 、Q 两质点的位移均为-1cm ,下列说法正确的是( )
A .这列波沿 x 轴正方向传播
B .P 质点的振动方程为y = 2sin cm
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C .t = 0.6s 时,P 、Q 两质点加速度相同
D .从t = 0.6s 开始经过 0.3s ,P 、Q 两质点经过的路程相等
三、非选择题:本题共 5 小题,共 54 分。
11.某同学用如图所示的装置验证动量守恒定律,实验前,用水平仪先将光滑操作台的台面调为水平。实验步骤如下:
A.用天平测出滑块 A 、B 的质量mA 、mB ;
B .用细线将滑块 A 、B 连接起来,使 A 、B 间的轻弹簧处于压缩状态;
C .剪断细线,滑块 A 、B 离开弹簧后,均沿光滑操作台的台面运动,最后都滑落在倾角相同的斜面上,记录 A 、B 滑块的落点PA 、PB ;
D .用刻度尺测出PA 、PB 距操作台边缘的距离LA 、LB 。
根据其实验步骤,回答下列问题:
(1)如果滑块 A 、B 组成的系统水平方向动量守恒,须满足的关系是_________(用测量量表示)。
(2)如果滑块 A 、B 组成的系统水平方向动量守恒,则在步骤 D 中,若测量出LA > LB ,那么
A 、B 的质量关系为mA _________ mB (选填“>”“=”或“<”)。
(3)某次实验时,A、B 滑块同时离开台面都落在水平地面上,为验证动量守恒定律,甲同学测量两落点到平台边缘的水平距离分别为 x1 、x2 ,验证的关系式为 mAx1 = mBx2 ;乙同学测
量两落点到剪断细线前 A 、B 滑块的水平距离分别为x 、x ,验证的关系式为mAx = mBx ,
两位同学做法正确的是( )
A .甲同学做法正确
B .乙同学做法正确
C .两位同学做法都正确
12 .小明使用某个多用电表测量电学中的物理量,并探究欧姆表的原理。
(1)先使用“×100”挡位测量电阻,多用电表表盘指针指在如图甲所示的 a 位置,他应该使用
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_______(选填“×10”或者“×1k”)挡位,并重新进行欧姆调零,然后测量。
(2)小华想到一种测量欧姆表电池电动势的方法,他拿来一个电压表和一个滑动变阻器按如图乙所示电路与欧姆表连接,电压表的正接线柱应与_______(选填“红表笔”或“黑表笔”)
相连,把欧姆表当作量程为 10mA 的电流表读数,不断调整滑动变阻器的阻值,读出电流表和电压表的示数,作出 U-I 图像如图丙所示,他认为图线与纵坐标轴的交点为电源电动势,不考虑偶然误差,那么他得到的结果_______(选填“大于”“等于”“小于”)真实值。
(3)由于欧姆表电池老化,电池电动势降低,内阻增大,当他调整挡位后,发现无论如何也无法进行欧姆调零,他查得欧姆表表头满偏电流为 10mA,仍想用该电表粗测Rx 的阻值,他将红黑表笔短接,并调节欧姆调零旋钮使指针指到如图甲所示 b 位置处,再将阻值为 160Ω的电阻接在红黑表笔之间,指针指到如图甲所示 c 位置处,则电源电动势为_______,然后又单独将Rx 接入红黑表笔之间,指针指到如图甲所示 d 位置处,则Rx 阻值为_______。
13 .如图是一截面为圆形的玻璃砖,截面的半径R = 10cm ,玻璃砖的折射率 n ,一束单色光沿 AB 方向射向玻璃砖后又沿 CD 方向返回,且AB ∥CD 。不考虑光在玻璃砖内的多次反射,已知光在真空中的传播速度c = 3 × 108 m / s ,求:
(1)光线在 B 点的入射角;
(2)光在玻璃砖中从 B 传播到 C 的时间。
14 .如图所示,长木板静止在光滑水平面上,长木板上表面两端分别固定半径均为 R 的四分之一圆弧体 AB 、CD,圆弧面光滑,圆弧面的最低点 B 、C 均与长木板上表面相切,长木板 BC 段上表面粗糙,BC 长为 2R,长木板(包括两个圆弧体)质量为 3m。将一个质量为 m的物块在 A 点上方距离 A 高度为 R 的 P 点由静止释放,物块恰好能到达 D 点,物块的大小
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忽略不计,重力加速度为 g,求:
(1)长木板向左运动的最大距离;
(2)长木板运动过程中的最大速度;
(3)物块与长木板 BC 间的动摩擦因数。
15 .如图所示,在 xOy 坐标系中有三个区域,区域Ⅰ的宽度为 L,存在沿 x 轴正方向的匀强电场,电场强度大小为E1 ,区域Ⅱ和区域Ⅲ存在磁感应强度大小为 B 的匀强磁场,方向垂直纸面向里,区域Ⅲ同时存在沿 x 轴正方向、大小为E2 的匀强电场。质量为 m、电荷量为 q (q>0)的带电粒子从坐标原点 O 由静止释放,经区域Ⅰ的电场加速后,从 M 点进入区域Ⅱ ,粒子穿过区域Ⅱ后从 N 点进入区域Ⅲ,此时速度方向与 y 轴正方向成 60°角。已知
E2 = B不计带电粒子的重力,只考虑粒子第一次在三个区域内的运动。
(1)求粒子经过 M 点时的速度大小;
(2)求粒子在区域Ⅱ中运动的时间 t;
(3)求粒子在区域Ⅲ中运动时的最大速度vm 及此时所在的位置到y 轴的距离 s。
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1 .D
A .由质量数守恒有 2 + 3 = 4 + m,得 m = 1;
由电荷数守恒有 1 + 1 = 2 + n,得 n = 0。因此 X 粒子为中子,故 A 错误;
B .核聚变需克服库仑斥力,需高温高压条件(如太阳内部),在常温常压下不能自发发生,故 B 错误;
C.聚变反应释放能量,根据质能方程,存在质量亏损,即反应后总质量小于反应前总质量,故 C 错误
D .由质能方程,核反应释放能量等于质量亏损乘以 c2,质量亏损为反应前总质量(m1 + m2 )减反应后总质量( m3 + m4 ),即 (m1 + m2 - m3 - m4 )c2 ,故 D 正确。
故选 D。
2 .C
A.干涉条纹是由 a 玻璃板下表面和 b 玻璃板上表面反射的光叠加产生的,故 A 错误;
B.同一级条纹对应的空气薄膜厚度相等,则图乙条纹弯曲处对应着待检测平板玻璃有凸起,故 B 错误;
C .光线在空气膜的上、下表面发生反射, 并发生干涉,从而形成干涉条纹,设空气膜顶角为 θ , d1 ,d2 处为两相邻亮条纹,如图所示
则此两处的光程分别为s1 = 2d1 ,s2 = 2d2
因为光程差Δs = s2 - s1 = λ所以d2 - d
设此两相邻亮条纹中心的距离为 Δl ,则由几何关系可得 当抽去一张纸片, θ 变小 Δl 增大,相邻亮条纹间距变大,故 C 正确;
D .换用白光垂直照射,仍能发生光的干涉现象,此时应该出现彩色条纹,故 D 错误。故选 C。
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3 .C
A .从Ⅱ轨道 P 点进入Ⅲ轨道,要进行减速,使万有引力大于所需向心力做近心运动,选项 A 错误;
B .由开普勒第三定律,轨道半长轴越小,运行的周期越小,选项 B 错误;
C .万有引力提供向心力有G man ,轨道半径越小,向心加速度越大,选项 C 正确;
D .无动力航行时,飞船机械能守恒,选项 D 错误。
故选 C。
4 .D
AB .如图所示,C 点的场强方向为水平向左,根据电场的叠加原理可知,A 点放置的点电荷带负电,B 点放置的点电荷带正电,故 AB 错误;
答案第 2 页,共 9 页
C.A 点的点电荷在 C 点的场强由几何知识可得tan 解得Ec ,故 C 错误;
D .根据上述分析可知,B 点的点电荷在 C 点的场强又因为EB
联立解得qB = 8q ,故 D 正确。
故选 D。
5 .A
AD .小球运动可逆向看作平抛运动,由平抛运动规律和竖直方向的高度可知 t1B .两次水平分位移相同,因此 v1>v2
故 B 错误;
C .克服重力做功的平均功率Pmg2t由此可知 P1故 C 错误。
故选 A。
6 .C
由于轮胎体积不变且没有漏气,气体放出前后体积不变。根据理想气体等压方程
解得初态气体在末态压强下的体积VV1
故放出气体质量与轮胎内原有气体质量之比为
故选 C。
7 .B
A .由题图乙可知,原线圈输入电压的有效值为U1
根据 U2 n2
可得副线圈两端电压的有效值为U2 = 20V
则交流电压表 V 的示数约为 20V,故 A 错误;
B .设灯泡 L 两端电压的有效值为UL ,灯泡的阻值为 r,交变电流的周期为 T,根据交变电流有效值的定义可得 T
解得UL = 10V故 B 正确;
C .在0 ~ 0.01s 内穿过线圈的磁通量变化为 ΔΦ = -2BS
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由图乙可知交流发电机转子的角速度为又Em = BSw = 440V
联立解得 Wb
故 C 错误;
D.当滑动变阻器的滑片 P 向下滑动时,滑动变阻器接入电路的阻值减小,由欧姆定律可知,
电流表A2 示数增大,由
I2 n1
可知电流表A1 示数也增大,故 D 错误。
故选 B。
8 .CD
AB .根据题意,由图可知,复色光射入光导纤维后a 光的折射角大于b 光的折射 角,由折射定律可知,a 光的折射率小于b 光的折射率,由n 可知,进入光导纤维后 b 单色光的传播速度比 a 单色光的小,由sin C 可知, a 光发生全反射的临界角大于b 光发生全反射的临界角,入射角i 逐渐增大时,单色光的折射角都增大,导致单色光在到达内芯和外套的分界面时的入射角都减小,且a 光的入射角小于b 光的入射角,由于a 光发生全反射的临界角大于b 光发生全反射的临界角,则a 光发生全反射,b 光一定发生全反射,可知, a 单色光全反射现象先消失,故 AB 错误;
C .由于光在不同介质中的频率不变,从空气射入光导纤维单色光的传播速度均减小,由
v = λf 可知,它们的波长均减小,故 C 正确;
D .设入射角i = θ 时,a 单色光折射角为r ,由折射定律有
由数学知识可得cos r
由几何关系可得,a 单色光的传播距离x a 单色光的传播速度为v
则 a 单色光在介质中传播的时间为t ,故 D 正确。
故选 CD。
9 .AB
A .根据电势叠加可知,C、D 两点电势相等,A 正确;
B.A 点点电荷在 C 点产生的场强大小E1 = k B 点点电荷在 C 点产生的场强大小为E2 = k
根据三角形相似可知,C 点场强平行于 AB 向右,同理可知,D 点场强方向也平行于 AB 向右,根据场强叠加可知,C、D 两点场强大小相等,B 正确;
C .根据电势叠加可知,从 M 点到 Q 点的半圆弧上,电势越来越低,将一个负的试探电荷
答案第 4 页,共 9 页
从 M 点沿半圆弧运动到 Q 点,电势能一直增大,电场力一直做负功,C 错误;
D.从 P 点到 N 点的半圆弧上,电势越来越低,一个正的试探电荷从 P 点沿半圆弧运动到 N点,电势能一直减小,D 错误。
故选 AB。
10 .BC
A .由乙图可知,在t = 0.6s 时,A 质点正在沿y 轴负方向运动,根据“同侧法”可知,波沿 x 轴负向传播,故 A 错误;
B .P 质点的振动方程为y = Asin(wt + φ )(cm)其中振幅为A = 2cm
角速度为 w rad/s
将t = 0.6s ,y = -1cm ,代入解得φ = 或 因t = 0 时刻,质点P 沿+y 方向运动,故取
因此 P 质点的振动方程为y = 2sin ,故 B 正确;
C .t = 0.6s 时,质点 P 、Q 在 x 轴下方,加速度方向都沿y 轴正方向,P 、Q 两质点位移相同,加速度也相同,故 C 正确;
D.波向 x 轴负方向传播可知t = 0.6s 时质点 P 在 x 轴下方并向y 轴负方向减速运动;Q 在 x轴下方并向y 轴正方向加速运动,又因为0.3s
所以从t = 0.6s 开始经过0.3s ,P 、Q 两质点经过的路程不相等,故 D 错误。
故选 BC。
(2) <
(3)C
(1)设物块平抛初速度v0 ,水平分位移 x 竖直分位移y,有
水平方向Lcosθ = v0t
联立可得v
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即v
验证滑块 A 、B 组成的系统水平方向动量守恒mAvA = mBvB须满足的关系是mA mB
(2)根据 mA mB 又LA > LB
可得mA < mB
(3)两物块从剪断细线到平抛运动过程,水平方向动量守恒,故两位同学做法都正确。故选 C。
12 .(1)×10
(2) 黑表笔 等于
(3) 1.8V 250Ω
(1)由图可知欧姆表指针偏角较大,待测电阻阻值较小,应更换小倍率,应选×10倍率。
(2)[1]多用电表“红进黑出”,电流从黑表笔流出后,再从电压表正接线柱流入电表,所以该选黑表笔。
[2]所测电动势为电源、表头、滑动变阻器所构成的等效电源的等效电动势,等效电动势大小为电源电动势。
(3)[1][2]当指针指到 b 位置时,电流表读数为I1 = 9mA ,有E = I1R内 ,当指针指到 c 位置时,电流表读数为I2 = 5mA ,有E = I2 (R内 +160Ω),联立两等式可得 E = 1.8V ,
R内 = 200Ω 。当指针指到 d 位置时,电流表读数为I3 = 4mA ,有 E= I3 (R内 + Rx ) ,代入可得
Rx = 250Ω 。
13 .(1) 60。
(2) 2× 10-9 s
(1)由于光线沿 AB 方向射向玻璃砖后又沿 CD 方向返回,且AB ∥CD ,则可知AB 和 CD 关于圆心 O 对称。光路图如图所示
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设 AB 光线在 B 点的入射角为 α,折射角为 β,由几何关系可知 a = 2 β
根据折射定律可知n 解得入射角a = = 60。
(2)光在玻璃砖中传播的速度为 v = c = × 108 m / s
n
光在玻璃砖中传播的距离为l = 2 × 2R cos m 光在玻璃砖中从 B 传播到 C 的时间为t s
14 .(1)x2 = R
(3)μ = 0.5
(1)物块从 A 点进入圆弧轨道 AB 开始至物块到达 D 点过程中,设物块向右的水平位移大小为 x1,长木板向左运动的最大距离为 x2。系统水平方向动量守恒,则有
mv1 = 3mv2
即mx1 = 3mx2
又因为x1 + x2 = 4R
解得x2 = R
(2)当物块第一次到达 B 点时,长木板的速度最大。设小物块第一次到达 B 点时物块的速度大小为 v1,长木板的速度大小为 v2,根据系统水平方向的动量守恒有 mv1 = 3mv2
根据机械能守恒有mg × 2R mvmv 解得v
(3)从 P 点到 D 点运动过程中,根据能量守恒有mgR = μmg × 2R解得 μ = 0.5
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(1)粒子在区域Ⅰ电场中加速,根据动能定理有求得v
(2)粒子在区域Ⅱ磁场中做匀速圆周运动,轨迹如图 1 所示
粒子在磁场在运动的周期T,由几何关系可得粒子在磁场中轨迹所对应的圆心角为
a = 30。,则粒子在区域Ⅱ运动的时间为t
(3)粒子在区域Ⅱ运动时,根据洛伦兹力提供向心力有
求得运动半径r 粒子在区域Ⅲ中运动时,由于可得qE2 = qv0B
如图 2 所示,将粒子速度v0 分解为沿y 轴正方向的速度v0 及速度v
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根据几何关系可知v0 = v ,所以粒子的运动可分解为沿y 轴正方向,速度大小为v0 的匀速直线运动和沿逆时针方向,速度大小为v0 的匀速圆周运动,当两分运动方向相同时,粒子速度最大,即最大速度为vm = 2v
分运动匀速圆周运动的半径仍为r ,轨迹如图 3 所示
根据几何关系可知粒子速度最大时到区域Ⅱ和区域Ⅲ分界线的距离为d = r (1+ cos 60。)区域Ⅱ的宽度为d = r sin 30。
所以此时粒子距离y 轴s = L + d + d = L
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