2024天津武清区杨村一中高三上学期开学检测物理试题含解析

2023-2024学年度杨村一中高三年级上学期开学学业质量检测

物理试卷

考试时间  60分钟

一、单选题（每小题5分，共25分。每小题给出的四个选项中，只有一个正确选项）

1. 2022年5月15日，我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇创造了海拔9032米的大气科学观测世界纪录。若在浮空艇某段上升过程中，艇内气体温度降低，体积和质量视为不变，则艇内气体（　　）（视为理想气体）

A. 吸收热量 B. 压强增大 C. 内能减小 D. 对外做负功

【答案】C

【解析】

【详解】由于浮空艇上升过程中体积和质量均不变，则艇内气体不做功；根据

可知温度降低，则艇内气体压强减小，气体内能减小；又根据

可知气体放出热量。

故选C。

2. 质量为m的列车匀速v行驶，突然以F大小的力制动刹车直到列车停止，过程中恒受到f的空气阻力，下列说法正确的是（　　）

A. 减速运动加速度大小 B. 力F的冲量为mv

C. 刹车距离为 D. 匀速行驶时功率为

【答案】C

【解析】

【详解】A．根据牛顿第二定律有

可得减速运动加速度大小

故A错误；

B．根据运动学公式有

故力F的冲量为

方向与运动方向相反；故B错误；

C．根据运动学公式

可得

故C正确；

D．匀速行驶时牵引力等于空气阻力，则功率为

故D错误。

故选C。

3. 在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图1所示，产生的交变电动势的图2所示，则（　　）

A. t=0.005s时线框的磁通量变化率最大

B. t=0.01s时线框平面垂直于中性面

C. 线框产生的交变电动势有效值为311V

D. 线框产生的交变电动势频率为100Hz

【答案】A

【解析】

【详解】由图乙可知，t=0.005s时刻，感应电动势最大，由法拉第电磁感应感应定律可知，穿过线框的磁通量变化率最大，故A正确；t=0.01 s时感应电动势为零，线圈平面与磁场方向垂直，即线框平面位于中性面，故B正确；线框产生的交变电动势最大值为311 V，有效值为220V，选项C错误；线框产生的交变电动势周期为0.02s，则频率为50 Hz，选项D错误；故选B.
点睛：解决本题时要抓住线框位于中性面磁通量最大，磁通量变化率为零，感应电动势为零，而线框通过与磁场平行位置时，磁通量为零，磁通量变化率最大，感应电动势最大．

4. 2022年3月，中国空间站“天宫课堂”再次开讲，授课期间利用了我国的中继卫是系统进行信号传输，天地通信始终高效稳定。已知空间站在距离地面400公里左右的轨道上运行，其运动视为匀速圆周运动，中继卫星系统中某卫星是距离地面36000公里左右的地球静止轨道卫星（同步卫星），则该卫星（    ）

A. 授课期间经过天津正上空 B. 加速度大于空间站的加速度

C. 运行周期大于空间站的运行周期 D. 运行速度大于地球的第一宇宙速度

【答案】C

【解析】

【详解】A．该卫星在地球静止轨道卫星（同步卫星）上，处于赤道平面上，不可能经过天津正上空，A错误；

BCD．卫星正常运行，由万有引力提供向心力

得

，，

由于该卫星轨道半径大于空间站半径，故加速度小于空间站的加速度；运行周期大于空间站的运行周期；第一宇宙速度是近地卫星的运行速度，则该卫星的运行速度小于地球的第一宇宙速度。BD错误，C正确。

故选C。

5. 在同一均匀介质中，分别位于坐标原点和处的两个波源O和P，沿y轴振动，形成了两列相向传播的简谐横波a和b，某时刻a和b分别传播到和处，波形如图所示。下列说法正确的是（    ）

A. a与b的频率之比为 B. O与P开始振动的时刻相同

C. a与b相遇后会出现干涉现象 D. O开始振动时沿y轴正方向运动

【答案】A

【解析】

【详解】A．由同一均匀介质条件可得a和b两列波在介质中传播速度相同，由图可知，a和b两列波的波长之比为

根据

可得a与b的频率之比为

故A正确；

B．因a和b两列波的波速相同，由a和b两列波分别传播到和处的时刻相同，可知O与P开始振动的时刻不相同，故B错误；

C．因a与b的频率不同，a与b相遇后不能产生干涉现象，故C错误；

D．a波刚传到处，由波形平移法可知，处的质点开始振动方向沿y轴负方向，而所有质点的开始振动方向都相同，所以O点开始振动的方向也沿y轴负方向，故D错误。

故选A。

二、多选题（每小题5分，共15分。每小题给出的四个选项中，至少有两个正确选项，全部选对得5分，选对但不全得3分，错选或多选不得分。）

6. 下列说法正确的是（    ）

A. 图甲是光电效应实验，光电效应反映了光具有粒子性

B. 图乙是汤姆孙通过粒子散射实验提出了原子的核式结构模型

C. 图丙是某金属在光的照射下，光电子最大初动能与入射光频率的关系图像，当入射光频率为时产生光电子的最大初动能为

D. 图丁中一个处于激发态的氢原子向低能级跃迁时能辐射出6种不同频率的光子

【答案】AC

【解析】

【详解】A．图甲是光电效应实验,光电效应实验证明光具有粒子性，故A正确；

B．卢瑟福通过粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，故B错误；

C．根据光电效应方程

可知光子的最大初动能与入射光的频率成一次函数关系，当时

当时

所以入射光频率为时最大初动能为

故C正确；

D．一个处于激发态的氢原子向低能级跃迁时最多能辐射出（n-1）种不同频率的光子，即3种，故D错误。

故选AC。

7. 在物理学的发展过程中，有一些科学家由于突出的贡献而被定义为物理量的单位以示纪念．下面对高中学习的物理单位及其相对应的科学家做出的贡献叙述正确的是（  ）

A. 力的单位是牛顿(N)，牛顿提出了万有引力定律

B. 自感系数的单位是法拉(F)，法拉第最早提出了电场的概念

C. 磁感应强度的单位是特斯拉(T)，特斯拉发现了电流的磁效应

D. 电流强度的单位是安培(A)，安培提出了分子电流假说

【答案】AD

【解析】

【详解】A．力的单位是牛顿(N)，牛顿提出了万有引力定律，选项A正确；

B．电容的单位是法拉(F)，法拉第最早提出了电场的概念，选项B错误；

C．磁感应强度的单位是特斯拉(T)，奥斯特发现了电流的磁效应，选项C错误；

D．电流强度的单位是安培(A)，安培提出了分子电流假说，选项D正确；

故选AD。

8. 不同波长的电磁波具有不同的特性，在科研、生产和生活中有广泛的应用。a、b两单色光在电磁波谱中的位置如图所示。下列说法正确的是（　　）

A. 若a、b光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大

B. 若a、b光分别照射同一小孔发生衍射，a光的衍射现象更明显

C. 若a、b光分别照射同一光电管发生光电效应，a光的遏止电压高

D. 若a、b光分别作为同一双缝干涉装置光源时，a光干涉条纹间距大

【答案】BD

【解析】

【详解】由图中a、b两单色光在电磁波谱中位置，判断出a光的波长大于b光的波长，a光的频率小于b光的频率。

A．若a、b光均由氢原子能级跃迁产生，根据玻尔原子理论的频率条件

可知产生a光的能级能量差小，故A错误；

B．若a、b光分别照射同一小孔发生衍射，根据发生明显衍射现象的条件，a光的衍射现象更明显，故B正确；

C．在分别照射同一光电管发生光电效应时，根据爱因斯坦光电效应方程

可知a光的遏止电压低，故C错误；

D．a、b光分别作为同一双缝干涉装置光源时，相邻两条亮纹或暗纹的中心间距

可知a光的干涉条纹间距大，故D正确。

故选BD。

三、实验题（每小题2分，共16分）

9. 如图所示，甲同学用半径相同的A、B两球的碰撞可以验证“动量守恒定律”。实验时先让质量为的A球从斜槽轨道上某一固定位置S由静止开始滚下，从轨道末端抛出，落到位于水平地面的复写纸上，在下面的白纸上留下痕迹。重复上述操作10次，得到10个落点痕迹，P为落点的平均位置。再把质量为的B球放在斜槽轨道末端，让A球仍从位置S由静止滚下，与B球碰撞后，分别在白纸上留下各自的落点痕迹，重复操作10次，M、N分别为落点的平均位置。

（1）实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的。但是，可以通过仅测量______间接地解决这个问题。

A．小球开始释放高度h

B．小球抛出点距地面的高度H

C．小球做平抛运动的射程OM、OP、ON

（2）以下提供的测量工具中，本实验必须使用的是______。

A．刻度尺    B．天平    C．游标卡尺    D．秒表

（3）关于本实验，下列说法正确的是______。

A．斜槽轨道必须光滑

B．斜槽轨道末端必须水平

C．入射球每次必须从同一位置由静止释放

D．实验过程中，白纸、复写纸都可以移动

（4）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为弹性碰撞。（用已知量和（1）中测得的物理量表示）

【答案】    ①. C    ②. AB##BA    ③. BC##BC    ④.

【解析】

【详解】（1）[1]小球碰撞后做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，且小球下落的高度相同，则小球的运动时间相同，水平方向做匀速直线运动，小球做平抛运动的射程之比为小球的水平速度之比。故可以通过仅测量小球做平抛运动的射程OM、OP、ON间接地解决这个问题。

故选C。

（2）[2]实验验证动量守恒需使用天平测量小球的质量，刻度尺量取小球做平抛运动的射程，不需要测量小球直径以及运动时间，故不需要游标卡尺和秒表。

故选AB。

（3）[3] AC．为保证小球做平抛运动的初速度相同，入射球每次必须从同一位置由静止释放，斜槽轨道不需要光滑，故A错误，C正确；

B．为保证小球做平抛运动的初速度水平，斜槽轨道末端必须水平，故B正确；

D．实验过程中，白纸不可以移动，故D错误。

故选BC。

（4）[4]根据碰撞动量守恒有

设运动时间为，水平方向有

，，

根据能量守恒有

整理得

10. 某同学要测定一圆柱形导体材料的电阻率。

（1）他先用螺旋测微器测量该材料的直径，测量结果如图甲所示，则该导体材料的直径_________mm。

（2）该同学接着用欧姆表粗测该圆柱体的电阻，他进行了如下操作：

他先用“×10”挡时发现指针偏转角度过大，他应该换用___________（填“×1”或“×100”）挡，换挡重新调零后再进行测量，指针静止时位置如图乙所示，则该圆柱体的电阻为___________Ω。

（3）为了进一步准确测量该圆柱体的电阻，实验室用伏安法测量金属丝的电阻，实验中除开关、若干导线之外还提供∶电流表A（量程0~0.6A，内阻约0.1Ω）；电压表V（量程0~3V，内阻约3kΩ）；滑动变阻器R（0~15Ω）；电源E（电动势为3.0V，内阻不计）。

根据所选用的实验器材，应选用以下哪个电路图进行实验？_________（填“甲”或“乙”）

（4）若通过测量可知，金属丝接入电路的长度为，直径为，通过金属丝的电流为，金属丝两端的电压为，由此可计算得出金属丝的电阻率___________。（用题目所给字母表示）

【答案】    ①. 2.935##2.934##2.936    ②. ×1    ③. 5##5.0    ④. 甲    ⑤.

【解析】

【详解】（1）[1]螺旋测微器的精确值为，由图甲可知该导体材料的直径为

（2）[2][3]用“×10”挡时发现指针偏转角度过大，说明待测电阻阻值较小，应换用“×1” 挡，换挡重新调零后再进行测量，指针静止时位置如图乙所示，则该圆柱体的电阻为

（3）[4]由于待测电阻约为，根据

可知电流表应采用外接法，应选用甲电路图进行实验

（4）[5]若通过测量可知，金属丝接入电路的长度为，直径为，通过金属丝的电流为，金属丝两端的电压为；根据电阻定律可得

又

，

联立可得金属丝的电阻率为

四、解答题（本题共3小题，11题12分，12题13分，13题19分，共44分）

11. 如图所示，小物块A、B的质量均为m = 0.10 kg，B静止在轨道水平段的末端。A以水平速度v0与B碰撞，碰后两物块粘在一起水平抛出。抛出点距离水平地面的竖直高度为h = 0.45 m，两物块落地点距离轨道末端的水平距离为s = 0.30 m，取重力加速度g = 10 m/s2。求：

（1）两物块在空中运动的时间t；

（2）两物块碰前A的速度v0的大小；

（3）两物块碰撞过程中损失的机械能。

【答案】（1）0.30 s；（2）；（3）

【解析】

【分析】

【详解】（1）竖直方向为自由落体运动，由

得

t = 0.30 s

（2）设A、B碰后速度，水平方向为匀速运动，由

得

根据动量守恒定律，由

得

（3）两物体碰撞过程中损失的机械能

得

12. 如图所示，在平面直角坐标系的第Ⅰ象限内有一垂直纸面向里的圆形匀强磁场区域，与、轴分别相切于、两点，第Ⅱ象限内有沿轴负方向的匀强电场。一个质量为、电荷量为的带正电粒子从点沿轴正方向以射入磁场，经点射入电场，最后从轴上离点的距离为的点射出，不计粒子的重力。求：

（1）匀强磁场磁感应强度的大小；

（2）匀强电场场强的大小；

（3）粒子在磁场和电场中运动的总时间。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）带正电粒子在磁场中只受洛伦兹力而做匀速圆周运动，其轨迹如右图所示

由几何关系知粒子圆周轨迹半径为

r=L

由洛伦兹力提供向心力可得

解得

（2）粒子由C点沿-x方向进入电场，在电场中做类平抛运动，沿-x方向做匀速直线运动，有

2L=v0t2

沿-y方向做初速度为零的匀加速直线运动，有

粒子在电场中的加速度为

解得

，

（3）由几何关系得，粒子在磁场中转过的圆心角为

粒子在磁场中圆周运动的周期为

则磁场中运动的时间为

联立解得

粒子在磁场和电场中运动的总时间为

13. 随着超导材料性能不断提高和完善，科学家们正在积极开展高温超导应用技术的研究，其中诞生了一个重要领域的研究应用——高温超导磁悬浮列车技术。作为革命性的技术创造，高温超导磁悬浮列车技术在我国已有相关研究最新进展。图（甲）是磁悬浮实验车与轨道示意图，图（乙）是固定在车底部金属框（车厢与金属框绝缘）与轨道上运动磁场的示意图。水平地面上有两根很长的平行直导轨和，导轨间有竖直（垂直纸面）方向等间距的匀强磁场和，二者方向相反。车底部金属框的边宽度与磁场间隔相等，当匀强磁场和同时以恒定速度沿导轨方向向右运动时，金属框会受到磁场力，带动实验车沿导轨运动。设金属框垂直导轨的边长、总电阻，实验车与线框的总质量，磁场，磁场运动速度，已知悬浮状态下，实验车运动时受到恒定的阻力。

（1）设时刻，实验车的速度为零，求金属框的受到磁场力F的大小和方向；

（2）求实验车的最大速率；

（3）实验车以最大速度做匀速运动时，为维持实验车运动，求外界在单位时间内需提供总能量E。

【答案】（1），方向水平向右；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）设

当实验车的速度为零时，线框相对于磁场的速度大小为，线框中左右两边都切割磁感线，产生感应电动势，则有

根据闭合电路欧姆定律

安培力为

所以此时金属框受到的磁场力的大小

代入数值解得

根据楞次定律可判断磁场力方向水平向右。  

（2）实验车最大速率为时

则此时线框所受的磁场力大小为

所以实验车的最大速率为

（3）实验车以最大速度做匀速运动时，克服阻力的功率为

此时线框受到的安培力等于阻力，则当实验车以速度匀速运动时，金属框中感应电流

金属框中的热功率为

所以外界在单位时间内需提供的总能量为