湖南省衡阳市衡阳县第一中学2024-2024学年高三上学期开学考试物理试卷（解析版）

这是一份湖南省衡阳市衡阳县第一中学2024-2024学年高三上学期开学考试物理试卷（解析版），共17页。试卷主要包含了选择题的作答，非选择题的作答，9km/s等内容，欢迎下载使用。

注意事项：
1.答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4.考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。
第Ⅰ卷（选择题）
一、选择题：本题共10小题，共46分。第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，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. 能量守恒定律是自然界最普遍的规律之一。以下不能体现能量守恒定律的是（ ）
A. 楞次定律B. 动量守恒定律
C. 闭合电路欧姆定律D. 热力学第一定律
【答案】B
【解析】
【详解】A．楞次定律的实质机械能向电能转化的过程，是能量守恒定律在电磁现象中的具体表现，故A错误；
B．动量守恒定律不能体现能量守恒，故B错误；
C．由闭合电路的欧姆定律
可得
即电源的总功率等于输出功率与内阻功率之和，直接体现了能量守恒，故C错误；
D．热力学第一定律是描述做功与热传递改变物体的内能之间的关系，则能体现能量守恒定律，故D错误。
故选B。
2. 2024年2月初，湖南省多地出现冻雨天气，路面、桥面结冰导致行车过程刹车时不能及时停住的事故时有发生。小刚分析，直线行车时刹车将车轮抱死但不能短距离停车是因为车身较轻，摩擦力不大导致，若行车时车上多乘坐几个人，刹车时速度相同，轮胎及路面等其他条件相同的前提下，车轮抱死刹车直线滑行距离与空载时对比（ ）
A. 多坐乘客时，摩擦力大，刹车距离更短
B. 空载时惯性小，刹车距离更短
C. 空载和满载乘客时刹车距离相同
D. 由于乘载的重量具体值未知，无法判断
【答案】C
【解析】
【详解】根据题意，由牛顿第二定律有
由运动学公式有
可得
在、一定的情况下一定，与重量无关。
故选C。
3. 2024年1月5日，我国“快舟一号”运载火箭在酒泉卫星发射中心点火升空，以“一箭四星”方式。将“天目一号”掩星探测星座星送入预定轨道（轨道近似为圆轨道，高度在之间）。我国的第一颗卫星“东方红一号”于1970年4月24日在酒泉卫星发射中心由长征一号运载火箭送入工作轨道（近地点距地球表面的距离441km、远地点距地球表面的距离2368km）。已知地球的半径为6400km，下列说法正确的是（ ）
A. “东方红一号”卫星运动的周期小于“天目一号”卫星运动的周期
B. “东方红一号”卫星的加速度大小可能等于“天目一号”卫星的加速度大小
C. “东方红一号”卫星的运行速度可能大于7.9km/s
D. “天目一号”卫星从发射到进入预定轨道的整个过程均处于失重状态
【答案】B
【解析】
【详解】A．“东方红一号”卫星半长轴为
“天目一号”卫星的半径为
所以“天目一号”卫星的半径小于“东方红一号”卫星半长轴，根据开普勒第三定律
可知，“东方红一号”卫星运动的周期大于“天目一号”卫星运动的周期，故A项错误；
B．由于
解得
“东方红一号”卫星到地心的距离有可能等于“天目一号”卫星到地心的距离，则两者加速度大小可能相等，故B项正确；
C．7.9km/s是人造地球卫星的最大运行速度，则“东方红一号”卫星的运行速度一定小于7.9km/s，故C项错误；
D．“天目一号”卫星在加速升空阶段加速度的方向向上，所以加速升空阶段处于超重状态，卫星进入预定轨道后围绕地球做匀速圆周运动，卫星的加速度等于重力加速度，处于失重状态，故D项错误。
故选B。
4. 2024年4月3日花莲发生规模7.2的地震，台北101大楼仅有轻微晃动，这是由于92楼到87楼间设有以多条钢缆悬挂重量660公吨的球形质量块，并以阻尼器与楼板连接所构成的减振系统。原理为：可将前述减振系统视为有效摆长约为的单摆式减振系统（示意图如图1），并设计其振动频率为接近大楼主结构的固有频率。当风力或地震使大楼以主结构的固有频率振动时，振动能量便能有效地转移到朝相反方向移动的球形质量块，使得阻尼器伸缩以吸收大楼的振动能量，如图2所示。估算101大楼主结构以固有频率的周期约为（可将减振系统视为理想单摆，且取重力加速度来估算）（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】由题可知101大楼主结构以固有频率振动的周期和有效摆长约为12.1m的单摆式减振系统的周期相等，则有
故选C。
5. 如图所示，匀强磁场垂直于水平面向上，折成“L”形的金属棒ACD固定在磁场中的绝缘水平面内，金属棒a（与CD平行）、b（与AC平行）均放在绝缘的水平面上，与ACD围成一个矩形回路，给金属棒a、b施加外力，让a、b两金属棒从图示位置沿图示方向分别以、的速率匀速平移，已知四根金属杆完全相同且足够长，围成矩形周长保持不变，则在两金属棒匀速运动（a到CD前）的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. B. 回路中感应电流沿顺时针方向
C. 回路中的电流先变小后变大D. b受到的安培力总是和方向相反
【答案】C
【解析】
【详解】A．要保证围成矩形周长保持不变，根据几何关系可知，一定有，A错误；
B．回路的面积先变大后变小，根据楞次定律可知，回路中感应电流先沿顺时针方向后沿逆时针方向，B错误；
C．当所围面积为正方形时，回路中感应电流为零，因此回路中的电流先变小后变大，C正确；
D．当回路中电流沿逆时针方向时，受到的安培力和方向相同，D错误；
故选C。
6. 如图所示，空间存在水平向右匀强电场，场强大小为E，以O为圆心、r为半径的圆与竖直平面内的坐标轴的交点分别为a、b、c、d，用绝缘杆固定一个质量为m、电荷量的可视为质点的带正电小球，将小球放到O点．如果把一个电荷量为的电荷A固定在圆弧上某点e，则绝缘杆对小球的作用力恰好为零，静电力常量为k，下列说法正确的是（ ）
A. 电荷A在圆弧ab的中点处
B. 电荷A的电荷量
C. 未放置电荷A时，a、d两点的场强大小相等
D. 未放置电荷A时，a、d两点间的电势差为
【答案】D
【解析】
【详解】A．由小球受力平衡可知，受到竖直向下的重力，水平向右的电场力，此二力相等大小均为，则合力为，由cd间的中点处指向O，试探电荷对小球为吸引力，则其在圆弧上cd间的中点处，A错误；
B．由平衡条件可知
可得
B错误；
C．匀强电场在处场强均水平向右，处正电荷在两点产生的场强大小相等，方向不同，合场强不相等，C错误；
D．处正电荷在两点产生的电势相等，匀强电场在处电势比在处电势低，D正确。
故选 D。
7. 氢原子能级图如图所示，大量处于的激发态氢原子向低能级跃迁时，会辐射出不同频率的光，用这些光照射金属锡，已知金属锡的逸出功为，关于这些辐射出的光，下列说法正确的是（ ）
A. 跃迁中有6种不同频率的光
B. 只有1种频率的光能使锡发生光电效应
C. 对同一种介质，a光的临界角小于b光的临界角
D. 用同一装置进行双缝实验，a光干涉条纹的宽度大于b光干涉条纹的宽度
【答案】C
【解析】
【详解】A．跃迁中共可以释放光的种类数为
故A项错误；
B．由光电效应可知，若要使锡发生光电效应，则光子的能量应该大于逸出功，则跃迁中释放的3种光的能量分别为
所以有两种光可以使锡发生光电效应，故B项错误；
C．由于光子的能量为
由之前的分析可是a光的能量大于b光的能量，所以a光的频率大于b光的频率。即a光的折射率大于b光的折射率，由于临界角有
所以b光的临界角大于a光的临界角，故C项正确；
D．由于a光的频率大，所以a光的波长小，干涉的条纹间距为
所以a光的条纹间距小，故D项错误。
故选C。
8. 摩天轮是生活中常见的娱乐设施，一般都做匀速圆周运动。如图所示，合肥茶广场的摩天轮位于楼顶，是一座标志性建筑，最高处可以俯瞰整个合肥经济技术开发区。已知该摩天轮的直径为120m，转动一圈需要12min。下列说法正确的（ ）
A. 游客做圆周运动的向心力始终由重力和支持力的合力提供
B. 游客所受重力的功率保持不变
C. 游客乘坐摩天轮的过程中机械能不守恒
D. 质量为60kg游客需要供的向心力大小约为
【答案】CD
【解析】
【详解】A．摩天轮做匀速圆周运动，可知，游客也在做匀速圆周运动，游客只受重力和支持力则不可能做匀速圆周运动，说明游客还受到摩擦力的作用，故A错误；
B．根据瞬时功率的表达式有
由于游客线速度的方向与重力方向之间的夹角不断发生变化，可知，游客所受重力的功率在改变，故B错误；
C．游客乘坐摩天轮的过程中，速度大小不变，即游客的动能不变，游客的高度不断发生变化，则游客的重力势能不断发生变化，即游客的机械能不断发生变化，可知，游客的机械能不守恒，故C正确；
D．质量为60kg的游客、半径，需要供的向心力大小约为
故D正确。
故选CD。
9. 如图所示，在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场中，固定一内部真空且内壁光滑的圆柱形薄壁绝缘管道，其轴线与磁场垂直，管道横截面半径为a，长度为l（）。带电粒子束持续以某一速度v沿轴线进入管道，粒子在磁场力作用下经过一段圆弧运动垂直打到管壁上，与管壁发生弹性碰撞，多次碰撞后从另一端射出。已知单位时间进入管道的粒子数为n，粒子电荷量为+q，不计粒子的重力、粒子间的相互作用，下列说法正确的是（ ）
A. 粒子在磁场中运动的圆弧半径为a
B. 粒子的质量为
C. 管道内的等效电流为nq
D. 粒子束对管道的平均作用力大小为Bql
【答案】AC
【解析】
【详解】AB．带正电的粒子沿轴线射入，然后垂直打到管壁上，可知粒子运动的圆弧半径为
R=a
由合力提供向心力
解得粒子质量为
故A正确，B错误；
C．根据电流的定义式
故C正确；
D．粒子束对管道的平均作用力大小等于等效电流受到的安培力
F=BIl=nqBl
故D错误。
故选AC。
10. 近年来我国生产的多款智能手机都有加速度传感器，用手托着手机，迅速向下运动，然后停止，手机APP记录的加速度a随时间t变化的图像如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A. t2时刻手机在最低点B. t3时刻手机压力最大
C. 从t1到t3这段时间手受的压力先减小后增大D. 从t1到t3这段时间手机所受合力冲量为零
【答案】BD
【解析】
【详解】B．根据牛顿第二定律，手机加速度向上并且加速度最大时，手给手机的作用力最大，即t3时刻手受到的压力最大，故B正确；
A．手机停止时，位置最低，根据图像与t轴围成面积表示速度可知t4时刻手机在最低点，故A错误；
C．从t1到t2时间段，加速度向下，根据牛顿第二定律可得
加速度逐渐变小，可知手对手机支持力变大，t2到t3时间段，加速度向上，根据牛顿第二定律可得
加速度逐渐变大，则手对手机的支持力逐渐变大，可知从t1到t3这段时间手对手机支持力一直变大，根据牛顿第三定律可知手受的压力一直增大，故C错误；
D．从t1到t3这段时间图像与t轴围成面积为零，可知从t1到t3这段时间手机的速度变化量为零，动量的变化量为零，根据动量定理可得所受合力冲量为零，故D正确。
故选BD。
第Ⅱ卷（非选择题）
二、非选择题：本题共5小题，共54分。按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
11. 某小组设计如图甲所示的装置进行“测量重力加速度”的实验。长为l的光滑轻质细杆AO可绕O点在竖直平面内转动，一小球套在杆上可沿杆运动，B是杆的中点，AC是以O为圆心的圆弧，在B的正下方C处装有光电门（与数字计时器相连）。将细杆抬至水平，将小球置于B处，释放细杆让其转动，小球近似做自由落体运动，测出小球通过光电门的时间t，可求出重力加速度。
（1）用游标卡尺测量小球直径d，刻度如图乙所示，则_________cm。
（2）根据该方案，重力加速度的表达式为_________。A端转动至C处时细杆的角速度大小为_________。（均用字母l、d、t表示）
【答案】（1）
（2） ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
由图可知，游标卡尺的读数为
【小问2详解】
[1]小球运动到C点时的速度大小为
根据动能定理
解得
[2]小球运动到C点时，对速度分解，如图所示
设沿圆弧切线方向分速度为，则
则细杆的角速度为
解得
12. 某实验小组利用如图甲所示的电路图，测量电压表的内阻RV和电流表的内阻RA．已知定值电阻的阻值为R0，闭合开关后，调节滑动变阻器以及电阻箱的接入阻值R，电压表、电流表的示数分别为U、I，多测几组U、I、R的对应数据，根据所得的数据描绘出的关系图线如图乙所示（图中a、b均已知）。
（1）根据图甲，用笔画线代替导线，补全图丙中的实物图__________。
（2）闭合开关之前，滑动变阻器的滑片应置于滑动变阻器的__________（填“左”或“右”）端，关系图线的表达式为__________（用RV、RA、R0、U、I表示）。
（3）由图乙可知，__________，__________（用R0、a、b表示）。
【答案】（1） （2） ①. 左 ②.
（3） ①. b ②.
【解析】
【小问1详解】
由电路图可知，连接的实物图如图所示
【小问2详解】
[1]为防止烧坏电表，电表两端的电压应从零开始，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于滑动变阻器的最左端，电阻箱的接入阻值应达最大值。
[2] 根据闭合电路的欧姆定律
整理得
【小问3详解】
[3]图像的纵截距为
可得
[4]图像的斜率为
解得
13. 如图为传统制作爆米花所用的压力锅，制作时先把玉米放入锅中，用锅盖封闭，然后放在火上加热，当压强达到一定值时突然打开锅盖，渗入玉米内的高压空气使玉米膨化而成为喷香可口的爆米花。已知压力锅装入一定量的玉米粒后气体容积为，锅内初始热力学温度为310K，大气压强为，当锅内压强达到时，就可以打开盖子，制成爆米花了。设在加热过程中放入锅内的玉米体积不发生变化，不考虑少量气体进入玉米内引起的锅内空气密度的变化。
（1）当锅内空气压强达到时，求锅内空气的热力学温度；
（2）若打开盖子前、后瞬间锅内气体温度不变，求打开盖子前后瞬间锅内气体密度的比值。
【答案】（1）；（2）4
【解析】
【详解】（1）当锅内空气压强达到时，根据查理定律有
解得
（2）设打开盖子后瞬间，原来锅内总气体的体积为，根据玻意耳定律有
设打开盖子后气体密度为，由于打开盖子前后瞬间气体质量一定，则有
解得
14. 如图甲所示，倾角为θ=60°斜面放在光滑水平面上，一光滑小物块（可视为质点）放在斜面上，小物块由静止滑到斜面底端时斜面的位移为x，斜面的位移与小物块在斜面上释放的位置有关，设小物块由静止释放的位置距离斜面底端的距离为l，则x-l图像如图乙所示，已知小物块质量为m，斜面质量为M，重力加速度为g。
（1）求斜面的质量与小物块的质量的关系；
（2）若小物块滑到斜面底端时竖直方向速度满足vy=vM，求小物块下滑到斜面底端过程中，斜面所受合力的冲量（结果用l表示）。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）根据题意整个系统水平方向动量守恒，设小物块水平方向位移为xm，则
联立解得
根据图乙可知图像的斜率为
解得
（2）对整个系统，由机械能守恒定律得
水平方向动量守恒，则
又因为
联立解得
由动量定理得，斜面所受合力的冲量为
15. 如图所示，在xOy平面直角坐标系的第Ⅱ象限有沿y轴正方向的匀强电场，电场强度为E，将一群电子从第Ⅱ象限内的不同位置以初速度沿x轴正方向射出，发现这些电子均能经过坐标原点O．电子通过O点后进入第Ⅳ象限内的匀强磁场区域，磁场方向垂直坐标平面向里，磁感应强度大小为B，这些电子经过磁场偏转后都再次到达y轴．已知电子电量为e，质量为m，求：
（1）这群电子从第Ⅱ象限内射出时的位置坐标满足的方程；
（2）第Ⅳ象限内匀强磁场区域的最小面积；
（3）若在第Ⅲ象限所在的立体空间内充满沿y轴正方向的匀强磁场（图中未画出），磁感应强度大小也为B，求电子在这个区域运动时离y轴的最远距离。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）设电子射出的位置坐标为，电子做类平抛运动，有在轴方向
在轴方向
联立解得
（2）设电子经过点时速度方向与轴负向的夹角为，速度大小为，电子沿轴移动的距离为，则有
可见所有电子经过磁场偏转后都经过轴同一位置，如图所示
则磁场区域的最小面积为
其中
解得
（3）在第Ⅲ象限所在的立体空间内，电子沿轴做匀速运动，垂直轴方向做匀速圆周运动，运动半个周期时离轴最远，最远距离为