北京市怀柔区青苗学校普高部2024-2025学年高三上学期开学摸底考试物理试题（原卷版+解析版）

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考生须知：
1.本试卷共9页，分为两个部分。第一部分为选择题，共30小题（共60分）；第二部分为材料题，共8道小题（共40分）；
2.考生务必在试卷与答题卡上认真填写姓名、班级信息；
3.试题所有答案必须填涂或书写在答题卡上，在试卷上作答无效。作答时必须使用黑色字迹的签字笔作答；
4.考试结束时，立即停止答卷，监考人员将答题卡收回，考生保留试卷与草稿纸。
一、单项选择题（每题3分，共42分）
1. 电磁波与机械波具有的共同性质是（ ）
A. 都是横波B. 都能传输能量
C. 都能真空中传播D. 都以光速传播
【答案】B
【解析】
【详解】电磁波都是横波，但机械波不一定都是横波；电磁波与机械波都能传输能量；电磁波能在真空中传播，机械波不能在真空中传播；电磁波以光速传播，机械波不是以光速传播。
故选B。
2. 下列说法正确的是（ ）
A. 泊松亮斑属于光的干涉现象
B. 光干涉和衍射现象说明光是一种横波
C. 用光导纤维传输信息利用了光的全反射现象
D. 测体温的额温枪是通过测量人体辐射的紫外线进行测温
【答案】C
【解析】
【详解】A．泊松亮斑属于光的衍射现象，故A错误；
B．光的干涉和衍射现象不能说明光是一种横波，故B错误；
C．用光导纤维传输信息利用了光的全反射现象，故C正确；
D．测体温的额温枪是通过测量人体辐射的红外线进行测温，故D错误。
故选C。
3. 分子间的作用力F与分子间距离r的关系如图所示，r0为分子间的平衡位置。下列说法正确的是（ ）

A. 当r = r0时，分子间的作用力最小
B. 当r = r1时，分子间的作用力表现为斥力
C. 分子间的作用力总是随分子间距离增大而减小
D. 分子间的作用力总是随分子间距离增大而增大
【答案】A
【解析】
【详解】A. 当r = r0时，分子间的作用力为零，最小，故A正确；
B. 当r = r1时，分子间的作用力表现为引力，故B错误；
CD. 当r r0时，分子间的作用力随分子间距离增大先增大后减小，故CD错误。
故选A。
4. 如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，沿图示路径先后达到状态b和c。下列说法正确的是（ ）

A. a→b的过程中，气体体积增大，外界对气体做功
B. a→b的过程中，气体温度升高，从外界吸收热量
C. b→c的过程中，气体压强减小，从外界吸收热量
D. b→c的过程中，气体温度保持不变，内能保持不变
【答案】B
【解析】
【详解】A．a→b的过程中，压强不变，由题图可知，气体体积增大，气体对外界做功，A错误；
B．a→b的过程中，压强不变，气体体积增大，气体对外界做功，即，由可知，气体温度升高，内能增大，即，由热力学第一定律，可得
可知气体从外界吸收热量，B正确；
CD．b→c的过程中，气体压强减小，体积不变，由可知，气体温度减小，内能减小，即，体积不变，则有，由热力学第一定律，可得，可知气体对外界放出热量，CD错误。
故选B。
5. 某变压器铭牌上标示的部分信息如图所示，以下判断正确的是（ ）

A. 该变压器原线圈的匝数比副线圈的匝数少
B. 输入直流电压，该变压器也能实现变压效果
C. 当原线圈输入交流电压220 V、副线圈不接负载时，副线圈两端的电压为0
D. 当原线圈输入交流电压220 V、副线圈接负载时，副线圈中电流比原线圈中电流大
【答案】D
【解析】
【详解】A．由
可知该变压器原线圈的匝数比副线圈的匝数多，故A错误；
B．变压器是通过电磁感应现象改变电压的，所以输入直流电压，该变压器不能实现变压效果，故B错误；
C．由
可知原线圈输入交流电压220 V、副线圈不接负载时，副线圈两端的电压不为0，故C错误；
D．由
可知原线圈输入交流电压220 V、副线圈接负载时，副线圈中电流比原线圈中电流大，故D正确。
故选D。
6. 在“用油膜法估测分子的大小”实验中，下列的假设与该实验无关的是（ ）
A. 油膜中分子沿直线排列
B. 油膜为单分子层且分子都是球形
C. 油膜的体积等于总的分子体积之和
D. 油膜中分子一个挨一个排列，不计它们的间隙
【答案】A
【解析】
【详解】在“用油膜法估测分子的大小”实验中，我们把油酸分子看成刚性小球，一个紧挨着一个排列，所以油酸分子的体积之和等于滴到水面的油酸体积。
故选A。
7. 某同学用如图所示的实验装置观察光的干涉现象。光源发出的光经红色滤光片（装在单缝前）成为单色光，经过单缝、双缝发生干涉，通过目镜观察到干涉条纹。若要使条纹间距变宽，以下措施可行的是（ ）

A. 增大单缝到双缝的距离
B. 换用更短的遮光筒
C. 换用间距更小的双缝
D. 换用绿色的滤光片
【答案】C
【解析】
【详解】A．由
可知，增大单缝到双缝的距离，不影响干涉条纹间距，故A错误；
B．由上式可知换用更长的遮光筒，可以增大条纹间距，故B错误；
C．由上式可知换用间距更小的双缝，可以增大条纹间距，故C正确；
D．换用绿色的滤光片，波长变小，条纹间距会减小，故D错误。
故选C。
8. 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P的振动情况如图乙所示。下列说法正确的是（ ）

A. 该波沿x轴正方向传播
B. 该波的波速为8m/s
C. 质点P经过1.5s运动路程为12m
D. 质点P经过1.5s运动的位移为6m
【答案】C
【解析】
【详解】A．结合甲、乙图可知该波沿x轴负方向传播，故A错误；
B．该波的波速为
故B错误；
C．质点P经过1.5s运动的路程为
故C正确；
D．质点P经过1.5s又回到平衡位置，运动的位移为0，故D错误。
故选C。
9. 如图所示，振幅和频率均相同、相位差恒定、振动方向相同的两列波相遇，实线与虚线分别表示两列波的波峰和波谷。某时刻，M点处波峰与波峰相遇，下列说法中正确的是（ ）

A. M点处质点始终处于波峰位置
B. N点处质点始终处在平衡位置
C. 从该时刻起经过半个周期，O点处质点处在平衡位置
D. 随着时间的推移，M点处质点将沿波的传播方向向O点移动
【答案】B
【解析】
【详解】A．图中M处是波峰与波峰相遇的点，此处质点振幅最大，但不是始终处于波峰位置，而是在平衡位置上下振动，故A错误；
B．N处为波峰和波谷相遇的点，因为两列波振幅相同，所以N点的振幅为0，始终处在平衡位置，故B正确；
C．从该时刻起经过半个周期，O点处质点处在波谷位置，故C错误；
D．质点只能在平衡位置附近振动，不会随波移动，故D错误。
故选B。
10. 图甲为LC振荡电路，取回路中顺时针电流方向为正，回路中电流i随时间t变化图像如图乙所示，下列说法正确的是（ ）

A. 在t1～t2内，电容器C在放电
B. 在t1～t2内，电容器C的上极板带正电
C. 在t2～t3内，磁场能正在转化为电场能
D. 在t2～t3内，电容器C两极板间电压在不断减小
【答案】D
【解析】
【详解】AB．在t1～t2内，正向电流减小，所以电容器C在充电，电容器C的上极板带负电，故AB错误；
CD．在t2～t3内，负向电流增大，所以电容器C在放电，两极板间电压在不断减小，电场能正在转化为磁场能，故C错误，D正确。
故选D。
11. 一炮弹以一定倾角斜向上发射，它达到最高点时速度为v，若此时炮弹炸裂成a和b两部分，爆炸后瞬间，a的速度方向与v相同。下列说法正确的是（ ）
A. 爆炸后，b可能做自由落体运动
B. 爆炸后，b可能做竖直上抛运动
C. 爆炸后瞬间，b的速度方向一定与v相反
D. 爆炸后瞬间，b的速度方向一定与v相同
【答案】A
【解析】
【详解】爆炸后ab系统水平方向动量守恒，根据动量守恒定律
因为 a的速度方向与v相同，可知vb可能为零，也可能方向与v相反，也可能方向与v相同；若vb=0，则此时b做自由落体运动，因a无竖直速度，可知b不可能有竖直速度，即不可能做竖直上抛运动。
故选A。
12. 远距离输电线路的示意图如图所示。若发电机的输出电压不变，升压变压器和降压变压器都是理想变压器，输电导线有一定的电阻，下列说法正确的是（ ）

A. 升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压
B. 升压变压器的输出功率等于降压变压器的输入功率
C. 当用户用电器总电阻减少时，升压变压器原线圈中电流变小
D. 当用户用电器总电阻减少时，降压变压器原线圈中电压变小
【答案】D
【解析】
【详解】AB．因在输电导线上有电压损耗和能量损耗，则升压变压器的输出电压总是大于降压变压器的输入电压，升压变压器的输出功率总是大于降压变压器的输入功率，故AB错误；
CD．若用户用电器总电阻减小，则用电器的总数增多，则用户功率增加，则降压变压器的输入功率增加，由
可知输电线中电流增加，由变压器中电流与匝数的关系可知升压变压器原、副线圈中的电流变大，由
可知U耗增加，则降压变压器原线圈两端的电压变小，故C错误，D正确。
故选D。
13. 研究光电效应的电路如图所示，用蓝光、较强的黄光和较弱的黄光分别照射密封真空管中的金属极板K，极板发射出的光电子在电路中形成的光电流I与AK之间的电压U的关系图像如图乙所示。关于1、2、3三条曲线，下列说法正确的是（ ）
A. 1、3为用黄光照射时得到的曲线，曲线1对应的黄光较强
B. 1、3为用黄光照射时得到的曲线，曲线3对应的黄光较强
C. 2、3为用黄光照射时得到的曲线，曲线2对应的黄光较强
D. 2、3为用黄光照射时得到的曲线，曲线3对应的黄光较强
【答案】A
【解析】
【详解】黄光的频率小于蓝光的频率，根据光电效应方程，再根据动能定理可得
即
可见频率越大则对应的截止电压越大，截止电压相等，则光的频率相等，故2为蓝光，1和3为黄光；
根据光电流的大小与光强成正比，可知曲线1对应的黄光的光强大于曲线3对应的黄光的光强。
选项A正确，BCD错误。
故选A。
14. 我国科研人员对“嫦娥五号”返回器携带的月壤样品进行研究，取得了重大科研成果。经研究发现月球土壤里富含的氦是理想的热核反应原料，即利用一个氘核和一个氦发生核反应产生一个质子和一个新核X，并释放能量。氦主要来自太阳风——太阳喷射出来的高能粒子流。月球没有磁场和大气的保护，太阳风可以直接降落在月球表面，使其携带的氦得以保存，但氦在地球上含量极少。此外，中国科学院物理研究所在开展系统的物质科学研究中首次发现天然玻璃纤维。这些具有超高长径比的玻璃纤维来源于撞击过程中黏稠液体的热塑成型。和低长径比的玻璃珠相比，形成这些玻璃纤维的液体粘度要更高，意味着对应的撞击温度和撞击速率更低。研究人员综合分析了嫦娥五号月壤样品中玻璃物质的形态、成分、微观结构和形成机制。他们发现，月球表面存在着固、液、气多种转变路径的玻璃起源。月球表面频繁遭受的陨石及微陨石撞击导致的矿物熔化和快速冷却，产生了各种形态的玻璃物质。根据以上信息及所学知识判断，下列说法错误的是（ ）
A. 新核X是
B. 月球表面存在较为温和的微撞击事件
C. 地磁场会使太阳风中的氦发生偏转，影响其到达地球表面
D. 氦参与聚变反应，不会产生核辐射，反应过程中不会存在质量亏损
【答案】D
【解析】
【详解】A．一个氘核和一个氦发生核反应产生一个质子和一个新核X，根据质量数和电荷数守恒可知，新核X是，故A正确，不满足题意要求；
B．根据题意可知月球表面存在较为温和的微撞击事件，故B正确，不满足题意要求；
C．由于氦带正电，则地磁场会使太阳风中的氦发生偏转，影响其到达地球表面，故C正确，不满足题意要求；
D．氦参与聚变反应，不会产生核辐射，但反应过程中释放能量，存在质量亏损，故D错误，满足题意要求。
故选D。
第二部分
二、本部分共6题，共58分。
15. 某同学用如图所示的装置做“用单摆测量重力加速度”实验。

（1）为了比较准确地测出当地的重力加速度，应选用下列器材中的__________（选填选项前的字母）。
A．长约1 m的细线
B．长约30 cm的细线
C．直径约1 cm的匀质铁球
D．直径约10 cm的匀质木球
E．分度值为1 cm的刻度尺
F．分度值为1 mm的刻度尺
（2）为减小误差，该实验并未直接测量单摆的周期T，而是先测量n次全振动的用时t再求出T。下列实验采用了类似方法的有__________（选填选项前的字母）。
A．“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中1滴油酸酒精溶液体积的测量
B．“用双缝干涉实验测量光的波长”实验中相邻亮条纹间距离的测量
C．“探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”实验中气体体积的测量
（3）该同学测得的重力加速度数值小于当地的重力加速度的实际值，造成这一情况的原因可能是________（选填选项前的字母）。
A．开始摆动时振幅较小
B．开始计时时，过早按下秒表
C．测量周期时，误将摆球（n-1）次全振动的时间记为n次全振动的时间
（4）若将该装置放置在电梯中，电梯静止时，测得周期为T1；电梯匀加速上升时，测得周期为T2。摆长为L。则电梯匀加速上升时的加速度为__________。（用L、T1、T2表示）
【答案】 ①. ACF ②. AB##BA ③. B ④.
【解析】
【详解】（1）[1]ABCD．为了减小误差，比较准确地测量出当地重力加速度的数值，应选用长约1m的细线和直径约1cm的匀质铁球组成单摆，故AC正确，故BD错误；
EF．为了提高测量精度，应选用分度值为1mm的刻度尺，故E错误，F正确。
故选ACF。
（2）[2]为减小误差，该实验并未直接测量单摆的周期T，而是先测量n次全振动的用时t再求出T；实验采用方法是放大测量取平均值。
A．“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中1滴油酸酒精溶液体积的测量，采用方法是放大测量取平均值，故A正确；
B．“用双缝干涉实验测量光的波长”实验中相邻亮条纹间距离的测量，采用方法是放大测量取平均值，故B正确；
C．“探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”实验中气体体积的测量，采用方法不是放大测量取平均值，故C错误。
故选AB。
（3）[3]该同学测得的重力加速度数值小于当地的重力加速度的实际值，根据
可得
A．开始摆动时振幅较小，振幅的大小不影响重力加速度的测量，故A错误；
B．开始计时时，过早按下秒表，使得周期测量值偏大，重力加速度测量值偏小，故B正确；
C．测量周期时，误将摆球（n-1）次全振动的时间记为n次全振动的时间，使得周期测量值偏小，重力加速度测量值偏大，故C错误。
故选B。
（4）[4]电梯静止时，有
电梯匀加速上升时，有
联立解得电梯匀加速上升时的加速度为
16. 用如图所示的装置研究在斜槽末端小球碰撞时的动量守恒。实验中入射小球和被碰小球半径相等，用天平测得两小球质量分别为m1、m2。图中O点是重垂线所指的位置，实验时先让入射小球多次从斜轨上位置S由静止释放，通过白纸和复写纸找到其平均落地点的位置P，然后，把被碰小球静置于轨道的水平部分末端，仍将入射小球从斜轨上位置S由静止释放，与被碰小球相碰，并多次重复该操作，两小球平均落地点位置分别为M、N。

（1）在实验中可以不测量速度的具体数值，仅通过测量__________（选填选项前的字母）间接地解决这个问题。
A．小球开始释放的高度h
B．小球做平抛运动的水平位移OP、OM、ON
C．小球抛出点距地面的高度H
（2）本实验必须满足的条件是________（选填选项前的字母）。
A．同一组实验中，入射小球必须从同一位置由静止释放
B．轨道倾斜部分必须光滑
C．轨道末端必须水平
（3）在实验误差允许范围内，若满足关系式______________（用所测物理量的字母表示），则可以认为两球碰撞前后的动量守恒；若再满足关系式______________（用所测物理量的字母表示），则可以认为两球发生的是弹性碰撞。
（4）实验中入射小球的质量m1应该______________（选填“大于”“小于”和“等于”）被碰小球的质量m2，请说明理由______________。
【答案】 ①. B ②. AC##CA ③. ④. ⑤. 大于 ⑥. 确保碰撞后入射球可以直接水平飞出，不会反弹
【解析】
【详解】（1）[1]小球做平抛运动，则有
，
解得小球做平抛运动的初速度为
由于小球下落的高度相同，则在实验中可以不测量速度的具体数值，仅通过测量小球做平抛运动的水平位移OP、OM、ON间接地解决这个问题。
故选B。
（2）[2]A．同一组实验中，为了保证入射小球每次碰撞前的速度相同，入射小球必须从同一位置由静止释放，故A正确；
B．轨道倾斜部分是否光滑不影响入射小球每次碰撞前的速度相同，则轨道倾斜部分不需要光滑，故B错误；
C．为了保证小球抛出时的速度处于水平方向，轨道末端必须水平，故C正确。
故选AC。
（3）[3]设入射小球碰撞前瞬间的速度为，碰撞后瞬间入射小球的速度为，被碰小球的速度为，根据动量守恒可得
由于两小球在空中的运动时间相同，则有
在实验误差允许范围内，若满足关系式
则可以认为两球碰撞前后的动量守恒；
[4]根据弹性碰撞满足机械能守恒可得
则有
若再满足关系式
则可以认为两球发生的是弹性碰撞。
（4）[5][6]为了确保碰撞后入射球可以直接水平飞出，不会反弹，实验中入射小球的质量应该大于被碰小球的质量。
17. 如图所示，一半圆形玻璃砖放在真空中，一束单色光以θ1=30°角入射到AB界面的圆心O，折射光线与法线的夹角θ2=60°。已知真空中的光速m/ s。求：
（1）玻璃砖的折射率n；
（2）光在玻璃砖中的传播速度v；
（3）若增大入射角，光线入射到O点后刚好没有折射光线射出，求此时入射角θ。（可以用三角函数表达）

【答案】（1）；（2） m/s；（3）
【解析】
【详解】（1）由
得
（2）由
得
（3）光线入射到O点后刚好没有折射光线射出，即刚好可以发生全反射，则
可得
18. 如图所示，在水平方向的匀强磁场中，正方形闭合线圈绕竖直轴匀速转动，线圈通过滑环和电刷与一个电阻R和一个理想交流电压表相连接。已知磁场的磁感应强度。线圈匝数匝，边长，线圈电阻，线圈转动的角速度，电阻，求：
（1）线圈转到与磁场平行时，线圈中的电动势E；
（2）交流电压表的示数U。

【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）线圈转到与磁场平行时，线圈中的电动势为最大值，则有
（2）电动势有效值为
交流电压表的示数为有效值，则有
19. 如图所示，有一个单匝正方形闭合线框，边长为L，质量为m。线框下方有一水平匀强磁场，磁场方向垂直线框所在平面，磁感应强度为B磁场区域宽度为L。在磁场上方某一高度处释放线框，线框在下落过程中始终与磁场方向垂直，且边保持水平。若线框恰好以速度v匀速通过磁场，重力加速度为g，空气阻力可忽略不计，求：
（1）线框进入磁场过程中，两点间的电势差U；
（2）线框通过磁场过程中产生的热量Q；
（3）若将线框从更高的地方释放，请分析说明线框通过磁场过程中的运动情况。

【答案】（1）；（2）；（3）线框可能先做加速度减小的减速运动，当速度减为v时做匀速运动，也可能通过磁场的整个过程中均做加速度减小的减速运动
【解析】
【详解】（1）线框匀速通过磁场
由于


线框进入磁场过程中，两点间的电势差
解得
（2）线框通过磁场的时间为
线框通过磁场过程中产生的热量为
（3）线框从更高位置下落，根据牛顿第二定律
线框可能先做加速度减小的减速运动，当速度减为v时做匀速运动，也可能通过磁场的整个过程中均做加速度减小的减速运动。
20. 如图所示，两根相距为L的光滑金属导轨MN、CD固定在水平面内，并处在方向竖直向下的匀强磁场中，导轨足够长且电阻不计。在导轨的左端接入一阻值为R的定值电阻，将质量为m，电阻可忽略不计的金属棒ab垂直放置在导轨上。金属棒ab以恒定速度v向右运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，不计空气阻力。回答以下问题：
（1）若所加匀强磁场的磁感应强度为B且保持不变，试从磁通量变化、电动势的定义、自由电子的受力和运动，或功能关系等角度入手，选用两种方法推导ab棒中产生的感应电动势E的大小；
（2）某同学对此安培力的作用进行了分析，他认为：安培力的实质是形成电流的定向移动的电荷所受洛伦兹力的合力，而洛伦兹力是不做功的，因此安培力也不做功。你认为他的观点是否正确，并说明理由。（假设电子在金属棒中定向移动可视为匀速运动，电子电荷量为e）

【答案】（1）见解析；（2）不正确，见解析
【解析】
【详解】（1）方法一：由法拉第电磁感应定律推导
经过时间闭合回路的磁通量变化为
根据法拉第电磁感应定律
方法二：利用电动势的定义推导
电动势定义为非静电力把单位电荷量的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功，对应着其他形式的能转化为电势能的大小．这里的非静电力为洛伦兹力（沿ab棒上的分力），洛伦兹力（沿ab棒上的分力）做正功，即
则
（2）他的观点是错误的。
因为在该过程中，安培力的方向与导体棒的运动方向相反，所以安培力做负功。自由电子除了要沿导体棒定向移动，还要随导体棒向右运动，设电子沿导体棒定向移动的速度为u。电子随导体棒向右运动，受到洛伦兹力
充当非静电力；电子沿导体棒运动，受到洛伦兹力
设时间内，其中
因此
做正功，宏观表现为“电动势”，使电路获得电能。安培力在数值上等于大量自由电子所受的总和，安培力做的功也等于大量自由电子所受做功的总功，消耗机械能。洛伦兹力不做功，但两个分力做功，起到了“传递”能量的作用。