湖南省衡阳市衡阳县第二中学2024-2025学年高三上学期开学摸底考试物理试卷 A卷（原卷版+解析版）

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1. 氢原子的能级如图所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62 eV–3.11 eV，下列说法错误的是（ ）
A. 处于n=3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离
B. 大量氢原子从高能级向n=3能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应
C. 大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种不同频率的光
D. 大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出3种不同频率的可见光
【答案】D
【解析】
【详解】A．处于n=3能级的氢原子吸收大于等于才可发生电离，任意频率紫外线光子的能量均大于，一定可使其发生电离，故A正确；
B．从高能级向n=3能级跃迁时，发出的光子能量小于，有可能是红外线，由于是大量光子从高能级向n=3能级跃迁，因此发出的光应具有显著的热效应，故B正确；
CD．大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出
种不同频率的光。其中只有和跃迁时产生的光子为可见光，因此只有两种不同频率的可见光，故C正确，D错误。
本题选错误的，故选D。
2. 中国高铁向世界展示了中国速度和谐号和复兴号高铁相继从沈阳站点由静止出发，沿同一方向做匀加速直线运动。两车运动的速度一时间图像如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. 复兴号高铁追上和谐号动车前，时两车相距最远
B. 复兴号高铁经过95s加速达到最大速度
C. 时，复兴号高铁追上和谐号动车
D. 复兴号高铁追上和谐号动车前，两车最远相距4900m
【答案】B
【解析】
【详解】ACD．由图像可知，时，和谐号动车速度大于复兴号高铁，时，和谐号动车速度小于复兴号高铁，故复兴号高铁追上和谐号动车前，时两车相距最远，根据图像与坐标轴围成的面积表示位移，可知复兴号高铁追上和谐号动车前，两车最远相距
故ACD错误；
B．复兴号高铁的加速度为
复兴号高铁加速达到最大速度所需的时间为
故B正确。
故选B。
3. 把一压力传感器固定在水平地面上，轻质弹簧竖直固定在压力传感器上，如图甲所示。时，将金属小球从弹簧正上方由静止释放，小球落到弹簧上后压缩弹簧到最低点，又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复。压力传感器中压力大小F随时间t变化图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 时刻，小球动能最大
B. 时间内，小球始终处于失重状态
C. 时间内，小球所受合力的冲量为0
D. 时间内，小球机械能的增加量等于弹簧弹性势能的减少量
【答案】D
【解析】
【详解】A．由图乙可知，在时刻，小球落到弹簧上，开始压缩弹簧，此后弹簧的弹力开始增大，小球受到的重力与弹力的合力方向向下，逐渐减小，由牛顿第二定律可知，加速度向下，且逐渐减小，小球的速度仍在增大，当弹力增大到大小等于重力时，小球的速度最大，则动能最大，A错误；
B．由图乙可知，时刻弹力最大，此时压缩弹簧到最低点，可知在时间内，弹力先小于重力后大于重力，则加速度方向先向下，后向上，小球先失重后超重，B错误；
C．时间内，小球与弹簧组成的整体机械能守恒，可知在时刻小球落到弹簧上，时刻小球离开弹簧，则有两时刻小球的速度大小相等，方向相反，设此时的速度大小为v，小球的质量为m，取向上方向为正方向，则有小球的动量变化量为
由动量定理可知，小球在时间内，所受合力的冲量
C错误；
D．时间内，弹力逐渐减小，是小球被弹起直至离开弹簧的过程，此过程小球和弹簧组成的整体机械能守恒，则有小球增加的动能与重力势能之和等于弹簧弹性势能的减少量，即小球机械能的增加量等于弹簧弹性势能的减少量，D正确。
故选D。
4. 探月工程中，“嫦娥三号”探测器的发射过程可以简化如下：卫星由地面发射后，进入地月转移轨道，经过P点时变轨进入距离月球表面100公里的圆形轨道1，在轨道1上经过Q点时变轨进入椭圆轨道2，轨道2与月球表面相切于M点，月球车将在M点着陆月球。下列说法正确的是（ ）

A. “嫦娥三号”在轨道1上的速度比月球的第一宇宙速度大
B. “嫦娥三号”在地月转移轨道上经过P点的速度比在轨道1上经过P点时大
C. “嫦娥三号”在轨道1上运动周期比在轨道2上的小
D. “嫦娥三号”在轨道1上经过Q点时的加速度小于在轨道2上经过Q点时的加速度
【答案】B
【解析】
【详解】A．月球的第一宇宙速度等于近月轨道的环绕速度，根据
解得
由于轨道1的半径大于近月卫星的半径，则“嫦娥三号”在轨道1上的速度比月球的第一宇宙速度小，故A错误；
B．地月转移轨道变轨到轨道1是由高轨道变轨到低轨道，需要在两轨道切点P位置减速，即“嫦娥三号”在地月转移轨道上经过P点的速度比在轨道1上经过P点时大，故B正确；
C．根据开普勒定律可知
由于轨道1的半径大于轨道2的半长轴，则“嫦娥三号”在轨道1上的运动周期比在轨道2上的大，故C错误；
D．根据
解得
卫星与月心间距相等，加速度大小相等，即“嫦娥三号”在轨道1上经过Q点时的加速度等于在轨道2上经过Q点时的加速度，故D错误。
故选B。
5. 如图甲，燃气灶具有四个相同的支撑架，每个支撑架均匀分布。假设支撑架上部分为一光滑斜面，斜面与竖直方向的夹角为θ，如图乙所示。现将一质量为m的半球形锅正放在支撑架的斜面上，重力加速度大小为g，则每个斜面给锅的支持力大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】设每个斜面与锅之间的弹力为，则弹力与水平方向的夹角为，竖直方向根据平衡条件可得
每个支撑架给锅的弹力大小为
故选B。
6. 在塑料瓶的侧面开一个小孔，瓶中灌入清水，水就从小孔流出。让激光透过瓶子水平射向小孔，如图所示，激光将在水流内传播，关于这一现象描述正确的是（ ）
A. 激光在水流内传播是因为激光在水流与空气的分界面发生了折射
B. 激光在水中的传播速度大于其在空气中的传播速度
C. 瓶中液体折射率越大，越容易实现激光在液体内传播
D. 激光器距水瓶越近，越容易实现激光在水流内传播
【答案】C
【解析】
【详解】A．激光在水流内传播是因为激光在水流与空气的分界面发生了全反射，故A错误；
B．根据
激光在水中的折射率大于在空气中的折射率，所以激光在水中的传播速度小于其在空气中的传播速度，故B错误；
C．瓶中液体折射率越大，越容易发生全反射，实现激光在液体内传播，与激光器距水瓶距离无关，故C正确，D错误。
故选C。
7. 如图（a），电鲶遇到危险时，可产生数百伏的电压。如图（b）所示，若将电鲶放电时形成的电场等效为等量异种点电荷的电场，其中正电荷集中在头部，负电荷集中在尾部，O为电鲶身体的中点，且为鱼身长的一半，下列说法正确的是（ ）
A. A点电势高于B点电势
B. A点场强和B点场强相同
C. 将正电荷由A点移动到O点，电场力做正功
D. 若电鲶头尾部间产生的电压时，间的电压为
【答案】B
【解析】
【详解】A．头部集中正电荷，尾部集中负电荷，电场线方向由B指向A，沿电场线方向电势降低，故B点电势高于A点，故A错误；
B．根据等量异种点电荷的电场分布的对称性可知，A点和B点场强相同，故B正确；
C．由于电场线方向由B指向A，所以正电荷的受力方向为由B指向A，正电荷由A移动到O时，电场力做负功，故C错误；
D．根据等量异种点电荷的电场分布规律可知A、B间的电场线比A点到鱼尾或B点到鱼头的电场线稀疏，则平均场强也较小，故A、B之间电压小于200V，故D错误。
故选B。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，每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. 我国的特高压输电技术居世界第一，如图，发电站输出电压稳定，经升压变压器升至特高压进行远距离运输，再经过降压变压器降压后供用户端使用，用户端电阻可分为持续用电用户电阻（设为定值电阻）和灵活用电用户电阻（设为可变电阻），输电线电阻r不可忽略，下列说法正确的是（ ）
A. 用电高峰期时，相当于变大
B. 用电高峰期时，两端电压变小
C. 在不改变输送电能总功率的前提下，对比普通的高压输电，使用特高压输电可以使两端电压更稳定
D. 在不改变输送电能总功率的前提下，对比普通的高压输电，使用特高压输电可以使输电线上电能损耗降低
【答案】BCD
【解析】
【详解】A．因用电器都是并联使用，因此在用电高峰时，用电器增加，相当于变小，A错误；
B．用电高峰期时，相当于变小，降压变压器副线圈的电流增大，由变压器原理可知，降压变压器原线圈的电流增大，导致输电线上的电压降增大，发电站输出电压稳定，则有降压变压器的原线圈两端电压减小，副线圈输出电压减小，使两端电压变小，B正确；
CD．在不改变输送电能总功率的前提下，由可知，使用特高压输电，则有输电线上的电流大幅度减小，输电线上的电压降
大幅度减小，则有降压变压器原线圈两端的电压变化幅度很小，使两端电压更稳定；输电线上的电能损耗
因输电线上电流减小，可知输电线上电能损耗降低，CD正确。
故选BCD。
9. 如图所示，质量为长度为的小车静止在光滑水平面上，质量为的小物块（可视为质点）放在小车的最左端，现用一水平恒力作用在小物块上，使小物块从静止开始做匀加速直线运动。小物块和小车之间的摩擦力为，小物块滑到小车的最右端时，小车运动的距离为。此过程中，下列结论正确的是（ ）

A. 小物块到达小车最右端时具有的动能为
B. 小物块到达小车最右端时，小车具有的动能为
C. 小物块克服摩擦力所做的功为
D. 小物块和小车增加的机械能为
【答案】ABC
【解析】
【详解】A．小物块水平方向受到拉力F和摩擦力的作用，根据动能定理
故A正确；
B．小车相对地面的位移为x，水平方向仅受小物块对小车的摩擦力，根据动能定理
故B正确；
C．小物块相对地面的位移为，则克服摩擦力做的功为
故C正确；
D．根据能量守恒可知，外力做的功转化为了系统的机械能还有摩擦产生的内能，所以小物体和小车增加的机械能为
故D错误。
故选ABC。
10. 如图甲所示，虚线是斜面上平行于斜面底端的一条直线，上方存在垂直于斜面向上的匀强磁场，磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示。时刻将一单匝正方形导体框自与距离处由静止释放，直至导体框完全穿出磁场的过程中其速度一时间图像如图丙所示。已知斜面倾角，导体框与斜面间的动摩擦因数，运动中导体框底边与始终平行，导体框质量，电阻，边长，重力加速度。设从释放至导体框穿出磁场的过程中，整个导体框所受安培力大小为F，回路中产生的焦耳热的功率为P，通过导体框的电流为I，导体框的机械能为E（释放处），沿斜面下滑的位移为x，则下列图像正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】AD
【解析】
【详解】A．0~1s内，根据感生电动势，得
由于上下两个边均切割磁感线因此动生电动势为0；回路中感应电流沿顺时针方向，导体框所受安培力对边相抵
根据功能关系得：从开始到处过程中导体框所受安培力合力为0，做匀加速直线运动，加速度
解得
1s末速率
位移
之后磁感应强度B不变
，
导体框开始匀速穿出磁场，故A正确；
B．0~1s内
解得
恒定不变，故B错误；
C．0~1s内，通过导体框的电流
故C错误；
D．0~1s内导体框机械能满足
，
即
处
从到处过程中满足
解得
处时
故D正确。
故选AD。
三、非选择题：共5题，共54分。
11. 在“用单摆测量重力加速度”的实验中，某实验小组在测量单摆的周期时，测得摆球经过n次全振动的总时间为，在测量单摆的摆长时，先用毫米刻度尺测得摆线长度为l，再用游标卡尺测量摆球的直径为D。回答下列问题：
（1）为了减小测量周期误差，实验时需要在适当的位置做一标记，当摆球通过该标记时开始计时，该标记应该放置在摆球摆动的________。
A. 最高点B. 最低点C. 任意位置
（2）该单摆的周期为________。
（3）若用l表示摆长，T表示周期，那么重力加速度的表达式为________。
（4）如果测得的g值偏小，可能的原因是________。
A. 测摆长时摆线拉得过紧
B. 摆线上端悬点未固定，振动中出现松动，使摆线长度增加了
C. 开始计时时，停表过迟按下
D. 实验时误将49次全振动记为50次
（5）为了提高实验的准确度，在实验中可改变几次摆长L并测出相应的周期T，从而得出几组对应的L和T的数值，以L为横坐标、为纵坐标作出图线，但同学们不小心每次都把小球直径当作半径来计算摆长，由此得到的图像是图乙中的________（选填“①”“②”或“③”）。
【答案】（1）B （2）
（3）
（4）B （5）①
【解析】
【小问1详解】
为了减小测量周期的误差，应该将小球经过最低点时作为计时开始和终止的位置更好些，实际摆动中最高点的位置会发生变化，且靠近最高点时速度较小，计时误差较大。
故选B。
【小问2详解】
因为摆球经过n次全振动的总时间为，则该单摆的周期为
小问3详解】
由单摆周期公式
可得，重力加速度的表达式为
【小问4详解】
因为重力加速度的表达式为
A.测摆长时摆线拉得过紧，所测摆长l偏大，则所测重力加速度偏大，故A错误；
B.摆线上端悬点未固定，振动中出现松动，使摆线长度增加了，故所测重力加速度偏小，故B正确；
C.开始计时时，秒表过迟按下，所测周期偏小，则所测重力加速度偏大，故C错误；
D.实验中误将49次全振动次数记为50次，所测周期偏小，则所测重力加速度偏大，故D错误。
故选B。
【小问5详解】
由题意可得，单摆的实际摆长为
由单摆周期表达式得
化简可得
由此得到的图像是图乙中的①
12. 热敏电阻包括正温度系数电阻器（PTC）和负温度系数电阻器（NTC），PTC的电阻随温度的升高而增大，NTC的电阻随温度的升高而减小。为研究一热敏电阻Rx的伏安特性，实验室可供选择的主要器材如下：
A.电流表A1（量程15mA，内阻10.0Ω）
B.电流表A2（量程0.3A，内阻约0.3Ω）
C.滑动变阻器（0~1000Ω）
D.滑动变阻器（0~20Ω）
E.定值电阻（阻值990.0Ω）
F.定值电阻（阻值90.0Ω）
G.电源E（电动势15V，内阻可忽略）
H.开关一个导线若干
某同学设计了图甲的电路图进行研究，完成下列填空。
(1)为确保实验有较高的精度并方便操作，则滑动变阻器而R1应选择___，定值电阻R2应选择___（填器材前的字母）。
(2)正确选择R2后，反复调节滑动变阻器，读出A1、A2的示数I1，I2，描绘出I1-I2图线，如图乙所示。则该热敏电阻是____（选填“PTC”或“NTC”）；
(3)当A1的示数I1＝10mA时，热敏电阻Rx的阻值为___Ω（保留两位有效数字）。
【答案】 ①. D ②. E ③. NTC ④. 61（56~63）
【解析】
【详解】(1)[1]由图示电路图可知，滑动变阻器采用分压接法，为方便实验操作，滑动变阻器应选择D。
[2]把电流表A1与定值电阻串联改装成电压表测电压，电源电动势为15V，可以把A1改成成量程为15V的电压表，串联分压电阻阻值
故定值电阻应选择E。
(2)[3]由图乙所示图象可知，随I2增大I1增大，热敏电阻两端电压U增大，流过热敏电阻的电流I增大，热敏电阻实际功率P=UI增大，热敏电阻温度升高；由图乙所示图象可知，随I2增大，图线上的点与坐标原点连线的斜率减小，图线上点与坐标原点连线的斜率表示热敏电阻阻值，因此随温度升高热敏电阻阻值减小，因此热敏电阻是NTC。
(3)[4]由图乙所示图象可知，I1=10mA=0.010A时I2=0.175A，此时热敏电阻阻值
13. 如图所示为一简易火灾报警装置，其原理是：竖直放置的试管中装有水银，当温度升高时，水银柱上升，使电路导通，蜂鸣器发出报警的响声。时，被封闭的理想气体气柱长L1为20cm，水银上表面与导线下端的距离L2为5cm。（T=t+273K）
（1）若大气压为76cmHg，水银柱长L3为26cm，则被封闭气体压强为多少cmHg？
（2）当温度达到多少时，报警器会报警？
【答案】（1）102；（2）102℃
【解析】
【详解】（1）若大气压为76cmHg，水银柱长L3为26cm，则被封闭气体压强为
（2）温度升高，被封闭的气体做等压变化
则
解得
14. 国家快递大数据平台实时监测数据显示，我国快递年业务量首次突破千亿级别，已连续8年稳居世界第一。如图甲所示是某快递点分拣快递装置部分简化示意图，可视为质点的某快递质量m=0.3kg，从倾角为θ=53°的斜面顶端A点由静止释放，沿斜面AB下滑，进入水平传送带BC传送，最后能从水平末端C点水平抛出，落到水平地面，斜面与传送带之间由一小段不计长度的光滑圆弧连接。已知斜面AB长L1=2m，该快递与斜面间动摩擦因数，与传动带间动摩擦因数，传送带以某一恒定速度顺时针转动，不考虑传送带滑轮大小，g=10m/s2，sin53°=0.8，cs53°=0.6。求：
（1）快递刚滑到传送带上时速度的大小；
（2）若传送带足够长，快递以传送带的速度从C点抛出，且快递与传送带摩擦产生的热量为0.6J，则快递抛出速度大小；
（3）若在传送带右侧加装一个收集装置，其内边界截面为四分之一圆形，如图乙为传送带右半部分和装置的示意图，C点为圆心，半径为，调整传送带的速度，使该快递从C点抛出后落到收集装置时的动能最小，则该快递即将落到收集装置时重力的瞬时功率多大。
【答案】（1）4m/s；（2）6m/s或2m/s；（3）
【解析】
【详解】（1）快递沿斜面滑下过程，根据动能定理有
解得
（2）快递与传送带发生相对滑动产生热量
由于传送带足够长，则快递最终与传送带达到相等速度，即快递抛出速度大小等于传送带的速度大小，若快递速度小于传送带的速度，则快递在传送带上做加速运动，则有
达到共速时
相对位移
解得
若快递速度大于传送带的速度，则快递在传送带上减速，则达到共速时
相对位移
解得
（3）令快递落到装置上时的速度为，则有
竖直方向上有
，
水平方向上有
根据几何关系有
解得
可知，当时，速度具有最小值，解得
此时有
则重力的功率
解得
15. 如图所示，在平面直角坐标系xOy中，四点的坐标分别为。内（包含边界）有垂直坐标平面向里的匀强磁场（磁感应强度大小B未知）；第Ⅰ、Ⅳ象限（含y轴）存在电场强度大小相同的匀强电场，方向分别沿y轴负方向和正方向。质量为m、电荷量为的带电粒子在坐标平面内从P点沿与x轴负方向成θ角的方向射入第Ⅰ象限，经电场偏转后从Q点以速率垂直y轴射进磁场，经磁场偏转后恰好未从SK边界射出磁场，然后粒子分别第二次通过x轴、y轴。粒子重力不计，整个装置处于真空中。
（1）求电场强度大小E和夹角θ。
（2）求粒子在第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ象限内运动的总时间。
（3）若其他条件不变，仅在第Ⅳ象限添加磁感应强度大小为3B（未知）、方向垂直坐标平面向外的匀强磁场（未画出），求粒子进入第Ⅳ象限后距离y轴最远时的纵坐标。
【答案】（1），60°
（2）
（3）
【解析】
【小问1详解】
从P到Q可看成从Q到P的类平抛运动，则有
解得
，，
【小问2详解】
粒子运动轨迹如图所示
根据几何关系有
解得
根据几何关系有
解得
设粒子轨迹交x轴于，轨迹圆圆心为，则
则
，
可得粒子在磁场中运动轨迹所对的圆心角为120°，在磁场中运动的时间为
粒子出磁场时速度方向与x轴的夹角为60°，由几何知识可知粒子在第Ⅲ象限内运动轨迹长度为
则
粒子在第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ象限内运动的总时间
【小问3详解】
在第Ⅱ象限磁场区域中，根据洛伦兹力提供向心力，有
可得
粒子进入第Ⅳ象限时的速度沿x轴方向的分量为
从进入第Ⅳ象限到距离y轴最远的过程中，设其在y轴方向下移的距离为，由动量定理有
可得
粒子进入第Ⅳ象限后距离y轴最远时的纵坐标