2024张掖某重点校高三上学期开学检测物理试题含解析

物 理

注意事项：

1. 答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。

2. 回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本卷上无效。

3. 考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。

二、选择题：本题共8小题，每小题6分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第14～17题只有一项符合题目要求，第18～21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。

1. 下列关于物理学中常见的思想方法以及物理学史的相关内容，说法正确的是（    ）

A. 汤姆生发现了电子，并测定了电子的电荷量大小

B. 贝克勒尔发现铀的天然放射现象，说明原子核内部有复杂结构

C. 库仑利用扭秤实验装置研究电荷间相互作用力的大小跟电荷量和电荷间距离的关系时，采用了理想实验法

D. 运动的合成与分解是研究曲线运动的一般方法，该方法不适用于研究匀速圆周运动

【答案】B

【解析】

【详解】A．汤姆生发现了电子，测出荷质比；密立根测得电荷量。故A错误；

B．贝克勒尔发现铀的天然放射现象，并观察到射线中存在带正电的粒子。故B正确；

C．库仑的扭秤实验采用的是控制变量法。故C错误；

D．运动的合成与分解同样适用匀速圆周运动。故D错误。

故选B。

2. 如图所示，在水平晾衣杆（可视为光滑杆）上晾晒床单时，为了尽快使床单晾干，可在床单间支撑轻质细杆，随着细杆竖直方向位置的不同，细杆上边两侧床单间夹角将改变，则下列说法正确的是（    ）

A. 增大角，晾衣杆受到床单的压力大小不会变化

B. 增大角，与晾衣杆接触的小部分床单受到的拉力大小不会变化

C. 只要取值合适，细杆可以不受到床单的摩擦力作用

D. 细杆两端受到床单作用力不一定沿细杆方向

【答案】A

【解析】

【详解】A．对床单和轻质细杆进行受力分析可知，整体受重力和晾衣杆给的支持力，根据牛顿第三定律可知，晾衣杆给床单的支持力大小等于晾衣杆所受的压力大小，根据平衡条件可知，晾衣杆受到床单的压力大小与整体重力相等，与细杆上边两侧床单间夹角无关，故A正确；

B．对小部分床单受力分析，有

则增大角，与晾衣杆接触的小部分床单受到的拉力大小会变大，故B错误；

C．细杆受到床单给的弹力有竖直向下的分力，故一定存在静摩擦力，不然轻细杆不会平衡，故C错误；

D．如果细杆两端受到床单的作用力不沿细杆方向，轻细杆又不受重力，则轻细杆将不会平衡，故D错误。
 

故选A。

3. 从空中同一点沿水平方向同时抛出两个小球，它们初速度大小分别为和，初速度方向相反。当两小球速度之间的夹角为时，经过的时间为（    ）

A  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】当两小球速度夹角为时，二者速度的偏角互余，设初速度大小为的小球速度偏角为，则

解得

故选A。

4. 三个完全相同的彼此绝缘的刚性金属圆线圈相切固定在同一平面内，公切线分别交于a、b、c三点，在线圈中通有大小相等、方向如图所示的电流I。测得a、b两点的磁感应强度大小分别为、，则c点的磁感应强度（  ）

A. 大小为，方向垂直纸面向里 B. 大小为，方向垂直纸面向外

C. 大小为，方向垂直纸面向里 D. 大小为，方向垂直纸面向外

【答案】A

【解析】

【详解】根据安培定则，比较b和c点最上面的线圈产生的磁场方向与最下面的两个线圈产生的磁场方向相反；由对称性结合磁场的叠加原理可知，c点的磁感应强度大小与b点处的磁感应强度大小相等，都等于最邻近的线圈在该点产生的磁感应强度的大小（离该点较远的两线圈在该点的磁场叠加后为零），大小为，对c点来说，最邻近的线圈在c点的磁感应强度方向垂直纸面向里。

故选A。

5. 已知，灯泡A、B额定电压均为，额定功率分别为，，两灯泡内阻阻值不随温度变化。则两灯泡直接串联如图甲所示，灯泡不被烧坏且两端电压最大；为让灯泡A、B和电阻连接后接在220V电压上，且灯泡均正常发光，分别设计如图乙、丙、丁所示三种电路图，下列说法正确的是（    ）

A. 图甲中B更亮，两端电压为154V

B. 图乙中电阻上消耗的功率为45W

C. 图丙中与A串联的电阻消耗的功率比与B串联的电阻消耗的功率小

D. 图丁中电路消耗的总功率与图丙中电路消耗的总功率一样大

【答案】AD

【解析】

【详解】A．灯泡的电阻分别为

所以在电流相同时，B更亮，在串联加最大电压时，B正常发光，电路中电流为，此时A分到的电压为44V，B分到的电压为110V，于是串联能加的最大电压为154V，A正确；

B．题图乙中电阻的作用为分流，其功率为

B错误；

C．题图丙中，对A所在支路，灯泡A与电阻两端电压相等，所以二者功率相等，均为100W，同理，灯泡B与电阻两端电压相等，所以二者功率相等，均为40W，C错误；

D．题图丁中电路的总功率可以直接利用等效思想，得出电路的总功率为280W，D正确。

故选AD。

6. 如图所示为三颗卫星a、b、c绕地球沿逆时针方向做匀速圆周运动的示意图，其中b、c是地球同步卫星，a在半径为r的轨道上，此时a、b恰好相距最近，已知地球质量为M，地球自转的角速度为，引力常量为G，则（　　）

A. 卫星a、c与地心的连线单位时间扫过的面积相等

B. 卫星c加速一段时间后就可能追上卫星b

C. 到卫星a和b下一次相距最近，还需经过时间

D. 若已知近地卫星的周期为T，则可计算得出地球的平均密度

【答案】CD

【解析】

【详解】A．根据开普勒第二定律，同一轨道上的行星在相同时间内，与中心天体的连线扫过的面积相等，而卫星、在不同轨道，根据扇形面积的计算公式有

因，则卫星a与地心的连线单位时间扫过的面积小，故A错误；

B．根据万有引力充当向心力有

可得

可知在同一圆形轨道绕中心天体做圆周运动，其线速度大小相同，即卫星b、c线速度大小相同，在同一轨道上将稳定运行，若卫星c加速，则卫星c将向高轨道变轨，不可能追上b，故B错误；

C．根据万有引力充当向心力有

可得卫星a的角速度为

而，设卫星和下一次相距最近的时间为，则应满足

解得

故C正确；

D．根据

可知，若要得到地球的平均密度，则必须知道地球的半径，而近地卫星的轨道半径近似等于地球的半径，由万有引力充当有

联立可得

故D正确。

故选CD。

7. 空间中存在直角三角形有界磁场，直角边ac长度为L，磁感应强度大小为B。c点有一个可沿纸面内各个方向射出速度大小为、质量为m、电荷量为＋q的粒子的发射源，从c点沿cb方向射入磁场的粒子，运动轨迹恰好垂直于边界ab射出磁场。粒子重力不计，则关于粒子的运动，下列说法正确的是（    ）

A. 粒子速度的大小满足

B. 从a点射出磁场的粒子在c点的速度方向与bc夹角为

C. 若三角形为等腰三角形，则与bc夹角为的入射粒子在磁场中的运动时间为

D. 若c点到ab边界的距离为，则所有从边界ab射出的粒子中在磁场中运动的最短时间为

【答案】BC

【解析】

【详解】A．根据题意，从c点沿cb方向射入磁场的粒子，运动轨迹恰好垂直于边界ab射出磁场，如图甲所示

根据几何关系可知，a点为粒子运动轨迹的圆心，则粒子做圆周运动的半径为，由洛伦兹力提供向心力有

联立解得

故A错误；

B．粒子从a点射出磁场，根据题意，粒子的运动轨迹如图乙所示

根据几何关系可知

，

即粒子在c点的速度方向与bc夹角为，故B正确；

C．根据题意，与bc夹角为入射的粒子在磁场中的运动轨迹如图丙所示

根据几何关系可知，粒子运动轨迹所对圆心角为，则粒子在磁场中的运动时间为

故C正确；

D．根据题意可知，所有从ab边界出射的粒子中在磁场中运动轨迹对应的弦长最短的情况为弦与ab垂直，此时粒子运动的时间最短，最短时间的运动轨迹为弧线cd，如图丁所示

根据几何关系可得

可得

题意结合余弦定理有

可知

结合C选项分析可知，从ab边界出射的粒子中在磁场中运动的最短时间

故D错误。

故选BC。

8. 如图所示，AB为一足够长的光滑水平横杆，横杆上固定一个阻挡钉C。杆上套一质量不计的轻环，环上系一长为L且足够牢固、不可伸长的轻细绳，绳的另一端拴一质量为m的小球，现将轻环拉至C左边0.2L处并将绳拉直，让绳与AB平行，然后由静止同时释放轻环和小球。重力加速度为g，则关于之后的整个运动过程，下列描述正确的是（    ）

A. 小球先做自由落体运动，再做圆周运动，最后做匀速运动

B. 小球运动到最低点时速度大小为

C. 小球运动到最低点前瞬间对绳子的拉力大小等于

D. 阻挡钉C对轻环冲量等于全过程小球动量的增加量

【答案】AC

【解析】

【详解】A．轻环运动到阻挡钉C之前的过程中，细绳中没有张力，故该过程小球做自由落体运动，轻环与阻挡钉C碰撞后到球运动到最低点的过程中，轻环被限制不动，故该过程小球绕轻环做圆周运动，当球运动至阻挡钉C正下方时，小球速度的方向变为水平，之后继续往左运动，轻绳将一直保持竖直，即小球做匀速运动，A正确；

B．小球自由落体运动结束时，绳子绷直瞬间小球沿绳方向的速度瞬间变为零，有机械能损失，系统机械能不守恒，设轻环与阻挡钉C碰撞时，绳子与水平方向的夹角为，根据几何关系有

解得

设轻绳绷紧前的瞬间小球的速度为v，对小球，从开始运动到轻绳绷紧前瞬间，根据动能定理有

解得

轻绳绷紧后瞬间，小球垂直绳子的速度

沿绳方向的速度变为零，从此时到小球运动到最低点的过程中，对小球根据动能定理有

解得

B错误；

C．小球在运动到最低点前瞬间，根据牛顿第二定律得

解得

C正确；

D．轻环与阻挡钉C相互作用的过程中，阻挡钉C对轻环的作用力大小与轻绳对轻环的拉力的水平分量大小相等，对应的冲量大小也应相等，再对小球运动的全过程分析，由水平方向的动量定理可知轻绳对小球水平方向拉力的冲量等于小球水平方向动量的变化量，但由于重力作用，小球竖直方向动量也增加，D错误。

故选AC。

三、非选择题：共62分。第22～25题为必考题，每个试题考生都必须作答。第33～34题为选考题，考生根据要求作答。

（一）必考题：共47分。

9. 某学校物理探究社团计划测量重力加速度，王霞同学提出自己的设计方案，将用到一个四边都为d的等宽“回”字形遮光铁片、光电门和游标卡尺等器材。

（1）如图乙，用游标卡尺测得“回”字形铁片遮光宽度，该读数是游标卡尺中第6格刻度线与主尺第______mm刻度线对齐得到的。

（2）测出铁片上下两边中线间距离。

（3）用丝线将铁片悬挂于光电门正上方，让铁片平面与光电门激光发射接收方向垂直，烧断悬线，铁片自由下落。

（4）读出铁片通过光电门时第一次挡光时间和第二次挡光时间。

（5）由此可测得当地的重力加速度______（用字母L、d、、表示）。

【答案】    ①. 9    ②.

【解析】

【详解】（1）[1]因为游标卡尺分度值为0.05mm，游标卡尺上每个小格实际长度为0.95mm，所以可得游标卡尺中第6格刻度线与主尺对齐刻度线为

（5）[2]研究铁片上下两边依次通过光电门的运动过程，根据公式有

解得

10. 如图1所示为一个多用电表欧姆挡内部电路示意图。电流表满偏电流1mA、内阻10Ω；电池电动势1.5 V、内阻1Ω；

（1）图1中表笔a为___________色（选填“红”或“黑”）。调零电阻R0可能是下面两个滑动变阻器中的___________（填选项序号）。

A．电阻范围0~200Ω            B．电阻范围0~2 000Ω

（2）在进行欧姆调零后，正确使用该多用电表测量某电阻的阻值，电表读数如图2所示，被测电阻的阻值为___________Ω

（3）如图3所示，某同学利用定值电阻R1给欧姆表增加一挡位“×10”，则定值电阻R1 =___________

Ω。（结果保留1位小数）

（4）若该欧姆表换了一个电动势为1.5V、内阻为10Ω的电池，调零后测量某电阻的阻值，其测量结果___________。 （选填“偏大”“偏小”或“准确”）。

【答案】    ①. 红    ②. B    ③. 1600    ④. 1.1    ⑤. 准确

【解析】

【详解】（1）[1]根据欧姆表的要求，黑表笔接内部电源的正极，可以判断a为红表笔；

[2]当电表满偏时，电表总内阻为

所以电阻应选择B；

（2）[3]可以先求欧姆表的中值电阻，当表针指在表盘的正中央时对应的电流为满偏电流的一半，对应的电阻为中值电阻

即表盘刻度为15时代表1500Ω，倍率为×100，所以被测电阻的阻值为1600Ω。

（3）[4]倍率为×10时，中值电阻为150Ω，即内阻为150Ω，由此可知，满偏电流变为原来的10倍，即0.01A

（4）[5]设电源电动势为E，干路电流为Ig，调零后电表内阻为R0，电表指针指到表盘某处时，电表的电流为I，对应的待测电阻为Rx，根据闭合电路欧姆定律

整理得

由于满偏电流相同，电动势相同，指针指相同的位置时电流相同，所以Rx相同，即读数准确。

11. 如图所示，光滑水平面上有一质量为、带有半径为的光滑圆弧的小车A，圆弧的下端出口切线水平，紧靠着小车A的左侧有质量为的木板B。一质量为、可以视为质点的滑块C，从圆弧最高点无初速度释放，圆弧下端出口到B上表面的高度差为。若滑块C落到木板B上不反弹只相对滑动，且最终二者共速，已知C与B之间的动摩擦因数为0.5，重力加速度为。求：

（1）当滑块C碰到木板B时，小车A和木板B之间的距离是多少；

（2）木板B和滑块C之间产生了多少热量。

【答案】（1）；（2）0.225J

【解析】

【详解】（1）滑块在小车上下滑过程，由于滑块和小车在水平方向不受外力作用，所以滑块和小车组成的系统在水平方向动量守恒，有

运动过程，由于水平面和圆弧光滑，故小车和滑块组成的系统机械能守恒，有

联立解得滑块到小车最低点时，小车及滑块的速度大小分别为

由，且运动时间相同，变形可得

其中、是A、C的水平位移，由几何关系可知

解得A向右后退的距离

由，解得滑块从小车落到木板上的过程做平抛运动，运动时间

这段时间，小车以速度做匀速直线运动，位移为

当滑块C碰到木板B时，小车A和木板B之间的距离是

（2）由题可知，滑块落到木板上后竖直方向的速度为零，那么滑块落到木板上后的速度为

滑块的加速度大小为

方向与速度方向相反，木板的加速度大小为

滑块刚落到木板上时在木板上向左做匀减速直线运动，木板做向左的加速直线运动，当滑块和木板速度相同时有

解得滑块和木板共速时的速度为

共速时滑块的位移为

共速时木板的位移为

滑块相对木板发生的位移为

木板B和滑块C之间产生的热量

12. 电阻不计的平行金属导轨EFG与PMN如图所示放置，EF与PM段水平且粗糙，FG与MN段倾斜且光滑，F、M连接处接触良好，FG与MN与水平面成θ=37°角，空间中存在匀强磁场，磁感应强度为B=5T，方向竖直向上，导轨间距均为L=1m，金属棒ab、cd与轨道垂直放置，两金属棒质量相等，均为m=0.1kg，电阻均为R=2Ω，ab、cd间用轻质绝缘细线相连，中间跨过一个理想定滑轮，两金属棒始终垂直于导轨，cd棒与水平导轨间的动摩擦因数为μ=0.4，两金属棒始终不会与滑轮相碰，金属导轨足够长，g=10m/s2，sin37°=0.6，现将金属棒由静止释放。

（1）求释放瞬间两棒的加速度大小；

（2）判断释放后ab棒上感应电流的方向，并求出两金属棒的最大速度；

（3）假设金属棒ab沿倾斜导轨下滑s=4m时达到最大速度，试求由静止释放至达到最大速度所用的时间及该过程中ab棒产生的焦耳热。

【答案】（1）；（2）从a到b，；（3），

【解析】

【详解】（1）释放时对金属棒ab、cd由牛顿第二定律分别可得

联立解得

（2）由右手定则可知，金属棒ab中的电流方向从a到b，经分析，当两金属棒加速度为0时速度最大，设最大速度为，对ab棒有

对cd棒有

又安培力大小为

此时感应电动势为

由闭合电路欧姆定律可得

联立解得

（3）设金属棒由静止释放至最大速度所需时间为t，则对ab棒有

对cd棒有

而

联立解得

设系统产生的焦耳热为Q，由能量守恒定律可得

故金属棒ab产生的焦耳热为

联立解得

（二）选考题：共15分。请考生从2道物理题中任选一题作答。如果多做，则按所做的第一题计分。

[物理——选修3－3]（15分）

13. 下列说法正确的是（    ）

A. 在显微镜下可以观察到煤油中小粒灰尘的布朗运动，这说明煤油分子在做无规则运动

B. 液晶是一种特殊的晶体，且具有各向异性的特点

C. 在宇宙飞船中的水滴会呈完美的球形，是因为表面张力的作用

D. 脱脂棉吸水性很强，是因为脱脂棉内部有许多细小的孔道，它们相当于很多毛细管，会发生毛细现象

E. 由热力学第二定律可知一切过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行

【答案】ACD

【解析】

【详解】A．煤油中小粒灰尘的布朗运动是由煤油分子的无规则运动引起的，A正确；

B．液晶不是晶体，是一种特殊化合物，且具有光学各向异性，B错误；

C．在宇宙飞船中的水滴处于完全失重状态，在表面张力的作用下水滴呈完美的球形，C正确；

D．脱脂棉吸水性很强，是因为脱脂棉内部有许多细小的孔道，它们起到了毛细管的作用，D正确；

E．一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，E错误。

故选ACD。

14. 为防止文物展出时因氧化而受损，需抽出存放文物的展柜中的空气，充入惰性气体，形成低氧环境。如图所示，为用活塞式抽气筒从存放青铜鼎的展柜内抽出空气的示意图。已知展柜容积为，开始时展柜内空气压强为，抽气筒每次抽出空气的体积为；抽气一次后，展柜内压强传感器显示内部压强为；不考虑抽气引起的温度变化。求：

（1）青铜鼎材料的总体积；

（2）抽气两次后，展柜内剩余空气与开始时空气的质量之比。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）由玻意耳定律得

解得

（2）设第二次抽气后气体压强为p2

设剩余气体压强为p0时体积为V，则

剩余气体与原气体的质量比

解得

[物理——选修3－4]（15分）

15. 下列说法正确的是（    ）

A. 发生多普勒效应时，波源的频率并未发生改变

B. 人耳能接收到的声波频率为20Hz～20kHz，其中20kHz的声波最容易绕开障碍物传到人耳中

C. 在检测光学元件表面的平整程度时可以利用薄膜干涉来检测

D. 汽车的夜视系统是利用不可见光中的紫外线来实现的

E. 通过偏振片可检测出单色光为横波

【答案】ACE

【解析】

【详解】A．多普勒效应是观察者与波源有相对运动，观察者观察到波源的频率发生变化，波源自身的频率未发生改变，故A正确；

B．波长越长越容易发生衍射，且波速一定时，根据

可知波长越大，频率越小，故20Hz的声波更容易绕开障碍物传到人耳中，故B错误；

C.在检测光学元件表面的平整程度时，常用薄膜干涉来检测，故C正确；

D．汽车的夜视系统是利用不可见光中的红外线来实现的，故D错误；

E．偏振是横波特有的现象，故偏振片可检测单色光为横波，故E正确。

故选ACE。

16. 如图所示，有一个圆柱形玻璃瓶，内、外半径分别为r和R，杯子内壁涂满了荧光物质（可当作光源）。已知玻璃的折射率为n。小明在一暗室内从距玻璃瓶外表面d处的A点观察，则玻璃瓶内表面荧光物质发射的光线直接通过玻璃瓶外表面后到达A点需要的最长时间是多少。（已知真空中光速为c）

【答案】

【解析】

【详解】玻璃瓶内表面荧光物质发射的光线直接通过玻璃瓶外表面后到达A点的最长时间对应光路为

光在玻璃中的速度为

光在玻璃中的路程

光在玻璃外的路程

最长时间为

解得