湖南省长沙市长郡中学2024-2025学年高三下学期开学物理试题（Word版附解析）

这是一份湖南省长沙市长郡中学2024-2025学年高三下学期开学物理试题（Word版附解析），共23页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题
1. 2020 年 3 月 15 日中国散裂中子源（CSNS）利用中子成像技术帮助中国科学技术大学进行了考古方面 研
究。散裂中子源是研究中子特性、探测物质微观结构和运动的科研装置。CSNS 是我国重点建设的大科学装
置，将成为发展中国家拥有的第一台散裂中子源。下列关于中子研究的说法正确的是（ ）
A. 粒子轰击 生成 ，并产生了中子
B. 核电站可通过控制中子数目来控制核反应剧烈程度
C. 放射性 射线其实质是高速中子流，可用于医学的放射治疗
D. 经过 4 次 衰变，2 次 衰变，新核与原来的原子核相比，中子数少了 6 个
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】A．由质量数守恒和质子数守恒可得， 粒子轰击 ，生成 ，并产生了质子，故 A 错误；
B．核电站可通过控制中子数目来控制核反应剧烈程度，B 正确；
C．放射性 射线其实质是高速电子流，C 错误；
D． 经过 4 次 衰变，2 次 衰变，可得质量数减少
质子数减少
故新核与原来的原子核相比，中子数少了
D 错误。
故选 B。
2. 某同学完成课外探究作业时需要测量地铁启动过程中的加速度，他把一根细绳的下端绑上一支圆珠笔，
细绳的上端用电工胶布临时固定在地铁的竖直扶手上。在地铁启动后的某段稳定加速过程中，细绳偏离了
竖直方向，他用手机拍摄了当时情景的照片如图所示，拍摄方向跟地铁前进方向垂直。为进一步探究，若
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把圆珠笔更换成两个质量不同的小球并用轻绳连接起来，不计空气阻力，则它们的位置关系可能正确的是
（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】以两个小球整体为研究对象，受到重力和拉力，如图所示
根据牛顿第二定律有
解得
以下面小球为研究对象，受到重力和拉力，如图所示
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运动就是向好，吃饭就是蓄能，开心就是日常，读诗就是酣畅。根据牛顿第二定律有
解得
因为两球的加速度相同，则可知两段细线与竖直方向的夹角相同。
故选 B。
3. 2023 年 6 月 7 日是全国高考日，如图甲所示为某地消防车为高考学子们准备的最高礼仪“过水门”，寓
意着鲤鱼跃龙门，祝所有考生金榜题名！其中一辆消防车喷出的水柱如图乙所示，A 点为喷水口，B 点为水
柱与 A 等高点，水柱最高点到地面的距离为 h，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 水在空中处于超重状态
B. h 越大，水在空中运动的时间越短
C. 不论 h 为多大，水在空中运动的时间相同
D. 水从 A 点运动到 B 点的时间为 A 点运动到最高点时间的 2 倍
【答案】D
【解析】
【详解】A．水柱中的水在空中处于失重状态，A 错误；
BC．水柱最高点离地越高，水在空中运动的时间越长，B、C 错误；
D．根据斜抛运动的对称性，水从 A 点运动到 B 点的时间为 A 点运动到最高点时间的 2 倍，D 正确。
故选 D。
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4. 如图， 、 为两相距 L 的固定正点电荷， 是以 为中心、边长为 r（r < L）的正方形
四条边的中点， 在 、 连线上。已知 点场强为零，则下列判断错误的是（ ）
A. 两点的场强相同
B. 两点的电势相等
C. 的电荷量大于 的电荷量
D. 间的电势差大于 间的电势差
【答案】A
【解析】
【详解】A．电场的场强是矢量，根据矢量的合成法则可知 两点的场强大小相同，但方向不同，故 A
错误，满足题意要求；
B．因为 两点与两电荷的距离分别相同，则两电荷在两点产生的电势相同，根据电势的叠加，可知
两点的电势相等，故 B 正确，不满足题意要求；
C．已知 点场强为零，则有
根据几何关系可知
故 的电荷量大于 的电荷量，故 C 正确，不满足题意要求；
D．根据点电荷的电势分析规律，可知 在 间产生的电势差与在 间产生的电势差相等，但 离
更近，故 在 间产生的电势差大于在 间产生的电势差，故 间的电势差大于 间
的电势差，故 D 正确，不满足题意要求。
故选 A。
5. 如图所示，两接线柱间接入电压恒定的交流电，三个灯泡 的规格完全相同，变压器可视为理
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想变压器，在以下各种操作中电路元件都没有损坏，下列说法正确的是（ ）
A. 仅使滑片 M 上移，灯泡 变暗
B. 仅使滑片 M 上移，灯泡 都变亮
C. 仅使滑片 N 自变阻器 端向 端移动，灯泡 中的电流一直增大
D. 仅使滑片 N 自变阻器 端向 端移动，灯泡 中的电流一直增大
【答案】D
【解析】
【详解】AB．设输入端电压为 ，初级电流、电压分别为 ，次级电流、电压分别为 ，每
个灯泡电阻 ，次级总电阻 ，则
解得
可知当仅使滑片 M 上移时， 减小，则 变大，灯泡 变亮，灯泡 两端电压变大，则变压器输入电压
减小，则变压器输出电压大小不能确定，则灯泡 不一定都变亮，故 AB 错误；
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CD．仅使滑片 N 自变阻器 端向 端移动，则整个并联部分的总电阻 变小， 变大，则副线圈电流 变
大，灯泡 两端电压变大，则变压器输入电压减小，则变压器输出电压变小， 中电流一定减小， 中
电流一定增大，故 C 错误，D 正确。
故选 D。
6. 某一质检部门利用干涉原理测定矿泉水的折射率。如图所示，单缝 、屏上的 点位于双缝 和 的
中垂线上，当双缝与屏之间的介质为空气或矿泉水时，屏上的干涉条纹间距分别为 与 ，当介质为矿
泉水时，屏上 点处是 上方的第 4 条亮条纹（不包括 点处的亮条纹）的中心。已知入射光在真空中的
波长为 ，真空中的光速为 ，则（ ）
A. 大于
B. 该矿泉水的折射率为
C. 当介质为矿泉水时，来自 和 的光传播到 点处的时间差为
D. 仅将 水平向左移动的过程中， 点不能观察到亮条纹
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据双缝干涉相邻条纹间距的公式有
当双缝与屏之间的介质为矿泉水时，波长会变小，而双缝间距 与双缝与屏之间的距离 相同，所以 小
于 ，故 A 错误；
B．设光在真空中的波长为 、在介质中的波长为 ，依题意有
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联立可得该矿泉水 折射率为
故 B 错误；
C． 点处是 上方的第 4 条亮条纹的中心，则光到双缝的光程差为光在矿泉水波长的 4 倍，则来自 S1 和
S2 的光传播到 点处的时间差为
故 C 正确；
D．将 S0 水平向左移动的过程中， 点与双缝光程差不会改变，仍是光在介质中波长的四倍，所以 点仍
能观察到亮条纹，故 D 错误。
故选 C。
二、多选题
7. 一列简谐横波沿 x 轴的正向传播，振幅为 2 cm，周期为 T。已知 t＝0 时刻波上相距 50 cm 的两质点 a、b
的位移都是 1 cm，但运动方向相反，其中质点 a 沿 y 轴负向运动，如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. 该列简谐横波波长可能为 150 cm
B. 该列简谐横波波长可能为 12 cm
C. 当质点 b 的位移为＋2 cm 时，质点 a 的位移为负
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D. 在 t＝ 时刻质点 b 速度最大
【答案】ACD
【解析】
【详解】AB．设质点的起振方向向上，则质点的振动方程为
x＝Asin ωt
且 a、b 中间的距离小于 1 个波长，对于 b 点有
1＝2sin ωt1
解得 ；a 点振动的时间比 b 点长，所以由
1＝2sin ωt2
得 ， a、b 两个质点振动的时间差为
所以 a、b 之间的距离为
则通式为
则波长可以为
当 n＝0 时，λ＝150cm，由于 n 是整数，所以λ不可能为 12cm，故 A 正确，B 错误；
C．当质点 b 的位移为＋2cm 时，即 b 到达波峰时，结合波形知，质点 a 在平衡位置下方，位移为负，故 C
正确；
D．由
得 ，当 时质点 b 到达平衡位置处，速度最大，故 D 正确。
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故选 ACD。
8. 如图为某设计贯通地球的弦线光滑真空列车隧道：质量为 m 的列车不需要引擎，从入口的 A 点由静止开
始穿过隧道到达另一端的 B 点， 为隧道的中点， 与地心 O 的距离为 ，假设地球是半径为 R
的质量均匀分布的球体，地球表面的重力加速度为 g，不考虑地球自转影响。已知质量均匀分布的球壳对球
内物体引力为 0，P 点到 的距离为 x，则（ ）
A. 列车在隧道中 A 点的合力大小为 mg
B. 列车在 P 点的重力加速度小于 g
C. 列车在 P 点的加速度
D. 列车在 P 点的加速度
【答案】BD
【解析】
【详解】A．列车在隧道中 A 点受到地球指向地心的万有引力与垂直于隧道向上的支持力，如图所示
则有
， ，
解得
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A 错误；
B．由于质量均匀分布的球壳对球内物体引力为 0，则在 P 点有
由于质量均匀分布，则有
解得
B 正确；
CD．令 ，根据上述，则有
，
解得
C 错误，D 正确。
故选 BD。
9. 如图，空间存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为 B。水平光滑且足够长的平行导轨间距为 L
，电源电动势为 E，内阻为 r，电容器电容为 C，开始不带电。一长度略大于 L 的导体杆垂直导轨放置，与
两导轨接触良好，开始处于静止状态。导体杆质量为 m，导体杆在导轨间的电阻为 R，导轨电阻不计。现把
开关拨到 1，导体杆开始加速，经过足够长时间，速度达到稳定值 。再把开关拨到 2，导体杆开始减速，
经过足够长时间，速度达到稳定值 。下列说法正确的是（ ）
A. 开关拨到 1 瞬间，导体杆的加速度大小为
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B.
C. 开关拨到 2 瞬间，导体杆的加速度大小为
D.
【答案】AD
【解析】
【详解】A．开关拨到 1 瞬间，导体杆的速度为零，还没有产生动生电动势，回路电流
导体杆受到的安培力
导体杆加速度大小为
故 A 正确；
B．导体杆做加速度逐渐减小的加速运动过程中，当加速度减小到零时，速度达到稳定值。此时导体杆产生
的动生电动势等于电源电动势 ，有
可得
故 B 错误；
C．开关拨到 2，导体杆相当于电源，开始给电容充电。开关拨到 2 的瞬间，电容带电荷量为零，设此时电
流为 ，可得
导体杆受到的安培力
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导体杆加速度大小为
故 C 错误；
D．导体杆做加速度逐渐减小的减速运动过程中，当速度达到稳定值时，电容器充电的电荷量达到 。导体
杆产生的动生电动势等于电容器两端电压 ，有
当导体杆速度为 时，设电流为 ，取一段时间微元 ，速度变化 。由动量定理知
全过程求和可得
联立，可得
故 D 正确。
故选 AD
10. 如图所示，劲度系数为 k 的轻质弹簧一端固定在足够长斜面的顶端，另一端与物块 A 栓接，且与斜面
平行，O 点为弹簧原长位置。斜面的倾角为θ，物块 A 与斜面之间的动摩擦因数 ，物块 B 叠放
在 A 上。将两物块从 O 点上方 处由静止释放，运动过程中 A、B 始终相对静止。已知两物块可视为质点、
质量均为 m，重力加速度为 g。则物块从释放到第一次返回最高点的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 物块下滑 最大速度出现在 O 点下方距离为 位置
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B. 物体 B 所受静摩擦力的最大值为
C. 物体 B 重力势能减少量为
D. 系统因摩擦产生的热量为
【答案】AC
【解析】
【详解】A．当物块合力为零时，速度最大，则
最大速度的位置在 O 点下方距离为
故 A 正确；
B．整体加速度最大时，B 所受摩擦力最大。整体运动至最低点过程中，根据能量守恒
得
对整体，即将运动至最低点时，由牛顿第二定律
得
对 B，根据牛顿第二定律
得物体 B 所受静摩擦力的最大值为
故 B 错误；
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C．从最低点到最高点过程，根据能量守恒
得
物体 B 重力势能减少量为
故 C 正确；
D．系统因摩擦产生的热量为
故 D 错误。
故选 AC。
三、实验题
11. 某物理兴趣小组用如图 1 所示的实验装置研究“弹簧的弹性势能与形变量之间的关系”。轻弹簧的左端
固定在竖直固定挡板上，弹簧的右端放置一个小滑块（与弹簧不拴接），滑块的左端有一宽度为 d 的遮光条，
O 点是弹簧原长时滑块左端遮光条所处的位置。
（1）测遮光条的宽度：用 20 分度的游标卡尺测量遮光条的宽度，测量结果如图 2 所示，则遮光条的宽度
________mm。
（2）平衡摩擦力：将长木板左端垫一小木块（图中未画出），在 O 点右侧不同位置分别放置光电门，使滑
块压缩弹簧到确定位置并由静止释放小滑块，调整小木块位置，重复以上操作，直到小滑块上的遮光条通
过光电门的时间均相等。
（3）向左侧推动滑块，使弹簧压缩一定的程度（弹簧处于弹性限度内），通过刻度尺测出滑块左端到 O 点
的距离 x 后静止释放滑块，测量滑块经过光电门时遮光条的挡光时间 t。
（4）重复步骤（3），测出多组 x 及对应的 t，画出 图像如图 3 所示。
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（5）要测出弹簧压缩到某位置时的弹性势能 ，还必须测量________（填选项序号）。
A.弹簧原长 l
B.当地重力加速度 g
C.滑块（含遮光条）的质量 m
（6）测得 图像的斜率为 ，若轻弹簧弹性势能表达式 成立，则轻弹簧的劲度系数为
________（用测得的物理量字母表示）。
【答案】 ①. 3.25 ②. C ③.
【解析】
【详解】（1）由图 2 可知，遮光条的宽度为
（5）根据能量守恒有
可知，要测出物块到某位置时轻弹簧的弹性势能 ，还需测出滑块（含遮光条）的质量 m。
故选 C
（6）根据能量守恒有
其中
联立可得
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又因为 图线的斜率为 ，即
解得
12. 有一个待测电压表 V，其内阻 r 未知（约 ）、量程在 12V~15V 之间，共有 N 个均匀小格，
但刻度数值已经模糊。为了测量其量程及其内阻并重新标刻度值，实验室提供下列器材选用：
标准电压表 V1（量程为 3V，内阻 ）；
标准电压表 V2（量程为 15V，内阻 约为 ）；
滑动变阻器 R：最大阻值为 ；
直流电源 E：电动势为 15V，内阻不能忽略，开关、导线若干。
（1）用多用电表的欧姆挡粗略测量待测电压表的内阻，多用电表刻度盘上电阻刻度中间值为 20。实验时应
将选择开关拨至倍率“×______”（填“1”、“10”或“1k”）。
（2）为了让电表指针均偏转到满偏的三分之一以上，且能较精确地测出待测电压表 V 的量程和内阻 r，请
在如图所示的虚线方框内将电路图补充完整，并将所选用的器材用相应的符号表示。______
（3）根据设计的电路图进行实验，调节滑动变阻器，并让待测电压表 V 的指针恰好偏转了 n 格，为了得到
待测电压表 V1 的量程，读出标准电压表 V1 的示数 ，标准电压表 V2 的示数 ，待测电压表 V1 的量程
为______，内阻为______。（均用测得的物理量和题中已知量的符号表示）
【答案】 ①. 1k ②. ③. ④.
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【解析】
【详解】（1）[1]用多用电表测电阻时，应尽量使指针指向中央附近，所以欧姆挡的倍率应选“ ”。
（2）因为电压表内阻较大，可将标准电压表 V1 当电流表使用,电路图如下所示。
（3）[3]调节滑动变阻器，让待测电压表 V 的指针恰好偏转 n 格，记录标准电压表 V1 的示数 和标准电
压表 V2 的示数 ，假设待测电压表 V 的量程为 U，则有
解得
[4]由
解得
四、解答题
13. “拔火罐”是一种中医的传统疗法，某实验小组为了探究“火罐”的“吸力”，设计了如图所示的实验。
圆柱状汽缸（横截面积为 S）被固定在铁架台上，轻质活塞通过细线与置于地面上的重物 m 相连，将一团
燃烧的轻质酒精棉球从缸顶的开关 K 处扔到汽缸内，酒精棉球熄灭时密闭开关 K，此时活塞下的细线刚好
拉直且拉力为零，而这时活塞距缸底为 L。由于气缸传热良好，随后重物会被缓慢
吸起，最后重物稳定在距地面 处。已知环境温度为 不变， 为大气压强，气缸内的气体
可看做理想气体，求：
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（1）酒精棉球熄灭时的温度 T 与环境温度 的比值；
（2）若从酒精棉球熄灭到最终稳定的过程中气体放出的热量为 Q，求气体内能的变化。
【答案】（1）
（2）
【解析】
【小问 1 详解】
开关 K 密闭时，气体压强为 ，重物稳定在距地面 处时，根据
可得气体压强为
根据理想气体状态方程
得
【小问 2 详解】
外界对气体做功为
气体放出的热量为 Q，根据
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得
14. 有人设计了一粒种子收集装置。如图所示，比荷为 的带正电的粒子，由固定于 M 点的发射枪，以不
同的速率射出后，沿射线 MN 方向运动，能收集各方向粒子的收集器固定在 MN 上方的 K 点，O 在 MN 上，
且 KO 垂直于 MN。若打开磁场开关，空间将充满磁感应强度大小为 B，方向垂直于纸面向里的匀强磁场，
速率为 v0 的粒子运动到 O 点时，打开磁场开关，该粒子全被收集，不计粒子重力，忽略磁场突变的影响。
（1）求 OK 间的距离；
（2）速率为 4v0 的粒子射出瞬间打开磁场开关，该粒子仍被收集，求 MO 间的距离；
（3）速率为 4v0 的粒子射出后，运动一段时间再打开磁场开关，该粒子也能被收集。以粒子射出的时刻为
计时 O 点。求打开磁场的那一时刻。
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】
【小问 1 详解】
（1）当粒子到达О点时打开磁场开关，粒子做匀速圆周运动，设轨迹半径为 r1，如图所示
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由洛伦兹力提供向心力得
其中
【小问 2 详解】
速率为 4v0 的粒子射出瞬间打开磁场开关，则粒子在磁场中运动的轨迹半径
r2 = 4r1
如图所示，由几何关系有
（4r1-2r1）2＋MO2 = (4r1)2
解得
【小问 3 详解】
速率为 4v0 的粒子射出一段时间 t 到达 N 点，要使粒子仍然经过 K 点，则 N 点在 O 点右侧，如图所示
由几何关系有
（4r1-2r1）2＋ON2 = (4r1)2
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解得
粒子在打开磁场开关前运动时间为
解得
15. 五行八卦在中国传统文化中较为神秘，用来推演空间时间各类事物之间的关系。有一兴趣小组制作了一
个“八卦”轨道游戏装置，如图所示，ABC 和 CDE 是半径 r = 0.3m 的光滑半圆磁性轨道，AFE 是半径 R =
0.6m 的光滑半圆塑料细管道，两轨道在最高点 A 处前后略有错开（错开距离相对于两个轨道的半径都很小）。
左侧有一与水平面夹角θ = 37°，长度 L = 1.25m 的斜面 MN，斜面底端 M 和轨道最低点 E 在同一水平面上，
在斜面底端有一弹射器用于发射质量 m = 0.3kg 的小滑块 P，在斜面顶端 N 处有一被插销锁定的相同质量的
小钢球 Q。某次试验时，将小滑块以初动能 Ek= 6.5J 发射，到达斜面顶端后与小钢球发生对心弹性撞击，
同时小钢球解除锁定，小钢球恰能无碰撞进入塑料细管道的 A 点，经塑料管道和“八卦”轨道后返回。设
小钢球和磁性轨道间的磁力大小恒为 F，方向始终与接触面垂直，不考虑小钢球脱离磁性轨道后的磁力。小
滑块在斜面上运动时受到的摩擦力大小恒定，小滑块P、小球Q在运动中均可视为质点，忽略空气阻力。（sin37
° = 0.6，cs37° = 0.8）求：
（1）Q 恰能无碰撞进入细管道时在 A 点的速度大小 vA；
（2）要使 Q 不脱离磁性轨道，求所需磁力 F 的最小值；
（3）P 从发射到与 Q 发生碰撞过程中，斜面摩擦力对 P 做的功 Wf；
（4）通过调节斜面长度 L 和 ME 间水平距离 x，使 Q 始终能无碰撞地从 A 点进入细管道，求发射 P 的初动
能 Ek 与 x 之间的关系。
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运动就是向好，吃饭就是蓄能，开心就是日常，读诗就是酣畅。【答案】（1）4m/s；（2）31N；（3）－0.5J；（4）Ek = 3.5x－1.2（J ），1.6m < x < 3.2
【解析】
【详解】（1）Q 恰能无碰撞进入细管道时，则从 A 点反向平抛，恰好 N 点进入斜面轨道，根据平抛规律可
知，小球 A 点的速度大小
，
其中
h=2R－Lsinθ
可解得
（2）分析可得，小钢球在磁性轨道上运动时，从下向上刚过 C 点时最容易脱离磁性轨道，满足
从 A 点到 C 点运动过程中机械能守恒
解得
F=31N
（3）因滑块与钢球质量相等发生对心弹性撞击，滑块碰撞前的速度 vP 与钢球碰撞后的速度 vQ 相等（交换
速度），则
分析滑块在斜面向上运动的过程，根据动能定理得
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解得
（4）Q 从 N 点飞出的方向恒定，根据平抛速度和位移关系可知
得
x = 3.2－0.8L
要使得 Q 能恰好无碰撞进入 A，其速度大小为
斜面上滑块重力和摩擦力做功都与斜面长度成正比，根据动能定理
综合上述式子解得
Ek=3.5x－1.2（J）
“八卦”轨道需在斜面右侧，且 L > 0，可得 x 的范围
1.6m < x < 3.2
【点睛】理解物体在运动过程中分为几个阶段，每个阶段中物体的运动类型。当物体做圆周运动时，往往
需要用到牛顿第二定律及功能关系进行解答。明确物体在每个运动阶段的受力情况，当使用功能关系进行
解答时，需明确哪些力做功。
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