广东省汕头市潮南区2024-2025学年高三上学期摸底考试物理试题(原卷版+解析版)
展开本试卷分选择题和非选择题两部分,满分100分,考试时间为75分钟。
注意事项:
1.答题前,考生务必用黑色字迹的钢笔或签字笔将自己姓名、考号、座位号等相关信息填写在答题卡指定区域内。
2.选择题每小题选出答案后,把答案填涂在答题卡指定区域内,不能答在试卷上。
3.非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答,答案必须写在答题卡各题目指定区域内的相应位置上;如需改动,先划掉原来的答案,然后再写上新的答案;不准使用铅笔和涂改液,不按以上要求作答的答案无效。
4.考生必须保持答题卡的整洁。
第一部分 选择题(共46分)
一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求)
1. 风力发电将成为我国实现“双碳”目标的重要途径之一,风力发电风车通过风轮机带动发电机转子转动实现发电。图乙为交流发电机示意图,矩形线圈ABCD绕垂直于匀强磁场的轴沿逆时针方向匀速转动,发电机的电动势随时间变化规律为,外电路接有阻值的定值电阻,线圈电阻不计,下列说法正确的是( )
A. 电流变化的周期为0.01s
B. 线圈在图示位置时,产生的电动势为30V
C. 线圈在图示位置时,磁通量最大
D. 电流表的示数为3A
【答案】B
【解析】
【详解】A.由可知
解得电流变化的周期为
故A错误;
BC.线圈在图示位置时,穿过线圈的磁通量为0,磁通量的变化率最大,产生的电动势最大,为30V,故B正确,C错误;
D.电动势有效值为
则电流表的示数为
故D错误
故选B。
2. 月球储藏了大量可控核聚变理想燃料氦(),我国探测器已成功着陆月面并带回月壤供科学家研究,地球实验室中完成可控核聚变是靠温度和压力的共同作用完成的,某可控核聚变装置内发生的核反应方程为,下列说法正确的是( )
A. 该反应属于衰变
B. Y是质子
C. 该反应中生成物的总质量大于反应物的总质量
D. 该反应中反应物的结合能之和大于生成物的结合能之和
【答案】B
【解析】
【详解】A.该反应属于核聚变,故A错误;
B.根据核反应前后质量数和电荷数守恒可知,Y的质量数为1,电荷数为1,则Y为质子,故B正确;
C.核聚变过程发生质量亏损,释放核能,该反应中生成物的总质量小于反应物的总质量,故C错误;
D.轻核聚变过程,生成物结合能大于反应物的结合能,故D错误。
故选B。
3. 渔船上的声呐利用超声波来探测远方鱼群的方位,某渔船发出的一列超声波在时的波动图像如图甲所示,图乙为处的质点P的振动图像。则( )
A. 这列波沿x轴负方向传播B. 超声波的传播速度为1.5m/s
C. 时,质点P的位移为-5mD. 0~2s时间内,质点P经过的路程为4m
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据P点的振动图像可知,t=0时刻该质点在平衡位置向上振动,结合波形图可知,这列波沿x轴正方向传播,选项A错误;
B.超声波的传播速度为
选项B错误;
C.在
时,质点P的位移为0,选项C错误;
D.因
可知0~2s时间内,质点P经过的路程为
选项D正确。
故选D。
4. 如图甲所示,一条南北走向的小路,路口设有出入道闸,每侧道闸金属杆长L,当有车辆通过时杆会从水平位置以角速度匀速转动直到竖起。此处地磁场方向如图乙所示,B为地磁场总量,为地磁场水平分量,、、分别为地磁场在x、y、z三个方向上的分量大小。则杆在转动升起的过程中,以下说法正确的是( )
A. 刚升起时,东侧道闸产生的电动势由东指向西,大小为
B. 刚升起时,西侧道闸产生的电动势由西指向东,大小为
C. 刚升起时,两侧道闸产生的电动势都是由东指向西,大小为
D. 刚升起时,两侧道闸产生的电动势都是由东指向西,大小为
【答案】D
【解析】
【详解】由于小路沿南北方向,则金属杆转动过程切割磁场分量,则金属杆两端电势差的大小为
由于方向由南指向北,根据右手定则可知,刚升起时,西侧道闸产生的电动势由东指向西。
故选D。
5. 汽车的自动泊车系统持续发展,现有更先进的“全自动泊车”。如图所示为某次电动汽车自动泊车全景示意图。汽车按图示路线(半径为6m的圆弧与长为5m的直线构成)顺利停车,用时40s。汽车与地面间的动摩擦因数为0.3(最大静摩擦力等于滑动摩擦力),重力加速度,汽车可视为质点,下列说法正确的是( )
A. 汽车在转弯过程中做匀变速曲线运动
B. 汽车在转弯过程中的最大允许速度约为18km/h
C. 汽车泊车的平均速度约为1.13km/h
D. 汽车在泊车过程中受到的摩擦力总是与运动方向相反
【答案】C
【解析】
【详解】A.汽车在转弯过程中受到的摩擦力方向在时刻变化,所以不是匀变速曲线运动,故A错误;
B.汽车转弯过程中靠静摩擦力提供向心力,又因最大静摩擦力等于滑动摩擦力,有
代入数据解得
故B错误;
C.汽车泊车过程的位移大小为
则汽车泊车的平均速度约为
故C正确;
D.汽车在泊车过程中摩擦力不仅要改变汽车的速度大小,还要改变汽车的速度方向,所以摩擦力的方向不是与总与运动方向相反,会有一段过程与速度成钝角(大于90°,小于180°),故D错误。
故选C。
6. DUV光刻机是一种使用深紫外(DEEP ULTRAVIOLET,DUV)光源进行曝光的设备。深紫外线具有较短的波长和较高的能量。它通常指的是波长在200纳米到300纳米之间的紫外线。浸没式光刻能降低制程,在镜头与晶圆曝光区域之间,充满对深紫外光折射率为1.44的液体,从而实现在液体中波长变短,实现较短的制程。则与没加入液体相比,下列说法正确的是( )
A. 深紫外线进入液体后传播速度变大
B. 传播相等的距离,深紫外线在液体中所需的时间不变
C. 深紫外线光子的能量进入液体不变
D. 深紫外线在液体中更容易发生衍射,能提高分辨率
【答案】C
【解析】
【详解】A.光在真空中传播速度c大于在介质中传播速度v,深紫外线进入液体后传播速度变小,故A错误;
B.设传播L距离,在真空中的时间
在液体中所需时间
故B错误;
C.深紫外线进入液体频率不变,根据可知光子能量不变,故C正确;
D.深紫外线进入液体频率不变,传播速度变小,波长变短,更不容易发生明显衍射,故D错误。
故选C。
7. 将一小球斜向上抛出,不计空气阻力。下列小球运动过程中水平方向位移的大小x、竖直方向位移的大小y、动能、重力瞬时功率大小P、与时间t之间关系的图像,可能正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】小球做斜抛运动,则
,,
A.根据
故A正确;
B.根据
故B错误;
C.根据
故C错误;
D.根据
故D错误。
故选A。
二、多项选择题(本题共3小题,每题6分,共18分。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错或不答的得0分)
8. 电子透镜是通过静电场来使电子束聚焦装置。电子透镜两极间的电场线分布如图中带箭头的实线。现有一电子仅在电场力作用下从M运动到N,运动轨迹如图虚线所示。则下列说法正确的是( )
A. 电子在M点的加速度最大
B. P点的电势高于M点的电势
C. 从M点到N点电子的动能先增大后减小
D. 从M点到N点电子的电势能一直减小
【答案】BD
【解析】
【详解】A.电场线的疏密程度反映电场的强弱,由图可知M点的电场线比P点的稀疏,电场强度比P点的小,电场力比P点的小,加速度比P点的小,故A错误;
B.沿电场线的方向电势降低,则P点的电势高于M点的电势,故B正确;
CD.电场方向沿电场线的切线方向,可知电场力一直做正功,电子的动能一直增加,电势能一直减小,故C错误,D正确。
故选BD。
9. 嫦娥六号探测器在落到月球表面过程中先悬停,利用激光三维扫描技术选定好着陆点,然后开始缓慢竖直下降,距月面h高度时发动机关闭,以自由落体方式到达月面,测得探测器下落时间为t,已知月球半径为R,万有引力常量为G,忽略关闭发动机时探测器的速度,则( )
A. 月球表面重力加速度为B. 月球质量为
C. 月球表面的第一宇宙速度为D. 月球绕地球周期为
【答案】AC
【解析】
【详解】A.根据
解得
A正确;
B.根据黄金代换式
解得
B错误;
C.根据牛顿第二定律得
解得
C正确;
D.无法求出月球绕地球周期,D错误。
故选AC。
10. 如图(a)所示,可视为质点的a、b两球通过轻绳连接跨过光滑轻质定滑轮,a球在外力作用下静止在地面,b球悬空。取地面为重力势能的零势能面,从t=0时静止释放a球,到b球落地前的过程中,a、b两球的重力势能随时间t的变化关系如图(b),a始终没有与定滑轮相碰,忽略空气阻力,重力加速度g取10m/s2。则( )
A. a、b两球质量之比为1∶3
B. b球落地时的动能为3J
C. t=0.3s时,a球离地的高度为0.225m
D. 当b球的重力势能与动能相等时,b球距地面的高度为0.1m
【答案】ACD
【解析】
【详解】A.由图可知从释放到b落地,有
A正确;
B.系统机械能守恒,有
b球落地时的动能
解得
B错误;
C.系统牛顿第二定律,有
解得
当时,a离地面高度
C正确;
D.由图可知时,有
即
得释放时b离地
当时,对b由动能定理有
,
解得
D正确。
故选ACD。
第二部分 非选择题(54分)
三、实验题:本题共2小题,共16分。答案必须写在答题卡各题目指定区域内。
11. 某校举办科技节活动,一位同学设计了可以测量水平面上运动物体加速度的简易装置,如图所示。将一端系有摆球的细线悬于小车内O点,细线和摆球后面有一个半圆形的刻度盘。当小球与小车在水平面上保持相对静止时,根据悬绳与竖直方向的夹角,便可得到小车此时的加速度。
(1)为了制作加速度计的刻度盘,需要测量当地的重力加速度,该同学利用单摆进行测量,若已知单摆摆线长为l,周期为T,用游标卡尺测量小球直径,示数如图甲所示,则摆球的直径______mm。则计算当地重力加速度的表达式为______。(用题中符号作答)
(2)该加速度测量仪的刻度______(填“均匀”或“不均匀”)
(3)为了检验(1)中计算的重力加速度是否有较大误差而影响该加速度计的精度,该同学让重锤做自由落体运动,利用打点计时器(使用的电源频率为50Hz)打出的纸带测量当地的重力加速度。实验中得到一条较理想的纸带,如下图所示。在纸带上取7个连续计时点。根据数据求出重力加速度大小为______。(保留三位有效数字)
【答案】(1) ①. 21.25 ②.
(2)不均匀 (3)9.78
【解析】
【小问1详解】
[1][2]摆球的直径
根据单摆周期公式
计算当地重力加速度的表达式为
【小问2详解】
由受力分析,结合牛顿第二定律,得
得
可知该加速度测量仪的刻度不均匀。
【小问3详解】
相邻两计时点间的时间间隔,根据逐差法,重力加速度大小为
代入数据得
12. 某物理兴趣小组欲利用压力传感器制作成“苹果自动分拣装置”。
(1)已知某型号的压力传感器RN,在不同压力下,其阻值约为十几千欧~几十千欧之间。为了精确测量传感器在不同压力下的阻值,实验室提供了以下器材:
电源E(电动势为3V、内阻未知)
电流表A₁(量程250μA、内阻约为50Ω)
电流表 A₂(量程10mA、内阻约为5Ω)
电压表 V₁(量程3V、内阻约为3kΩ)
电压表 V₂(量程15V、内阻约为15kΩ)
滑动变阻器R₁(阻值0~10Ω、额定电流为2A)
滑动变阻器R₂(阻值0~1000Ω、额定电流为0.5A)
①为了尽可能提高测量的准确性,电流表应选___________,电压表应选___________,滑动变阻器应选___________。(填写器材名称代号)
②选出最合理的实验电路___________。
A. B.
C. D.
(2)某物理兴趣小组通过多次实验测得传感器的阻值RN随压力 F变化的关系图像如图甲所示,并利用该压力传感器设计了如图乙所示的“苹果自动分拣装置”。该装置能把大小不同的苹果,按一定质量标准自动分拣为大苹果和小苹果。装置中托盘置于压力传感器, 上,托盘重力不计,苹果经过托盘时对RN产生压力。初始状态衔铁水平,当R0两端电压( 时可激励放大电路使电磁铁工作,吸动衔铁,并保持一段时间,确保苹果在衔铁上运动时电磁铁保持吸合状态。已知电源电动势 E=6V,内阻不计,重力加速度取
若要将质量大于等于200g和质量小于200g的苹果分拣开,应将R0的阻值调为___________(保留3位有效数字),此时质量小于200g的苹果将通过___________(选填“上通道”、“下通道”)。
【答案】(1) ①. A₁ ②. V₁ ③. R₁ ④. D
(2) ①. 12.0(11.5~12.5均可) ②. 上通道
【解析】
【小问1详解】
[1][2][3]电动势为3V,则电压表选择V1;电路中可能达到的最大电流数量级为
则电流表选择A1;滑动变阻器要接成分压电路,则应该选择阻值较小的R₁;
[4]因Rx远大于RA,可知采用电流表内接;滑动变阻器用分压电路,则电路图选择D;
【小问2详解】
当200g的苹果通过压敏电阻时压力为F=0.2×10N=2N,此时RN=24kΩ,则此时R0两端电压
解得
R0=12.0kΩ
质量小于200g的苹果通过压敏电阻时压力较小,压敏电阻阻值较大,R0电压小于2V,不能激励放大电路使电磁铁工作吸动衔铁,则小于200g的苹果将通过上通道。
三、计算题:本题共3小题,共38分。解答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。
13. 呼吸道合胞病毒(Respiratry syncytial virus,RSV)属于副黏病毒科的肺病毒属,主要引起支气管炎、肺炎、鼻炎等呼吸道感染。该病毒对热敏感,60℃时10分钟就可以灭活。如图所示,绝热汽缸被轻质绝热活塞分隔为A、B两部分,A内封闭有一定质量的混有呼吸道合胞病毒的空气(可看作理想气体),其温度为,阀门K处于打开状态,活塞恰好处于汽缸中部,。已知活塞和汽缸间无摩擦且不漏气,求:
(1)若对A内气体缓慢加热,当活塞与底部的距离为时,保持10分钟能否对呼吸道合胞病毒灭活?
(2)若关闭阀门K,电热丝通电一段时间使A内气体吸收了的热量,稳定后A内气体的内能增加了,则此过程B内气体的内能增加量是多少?
【答案】(1),所以可以灭活;(2)
【解析】
【详解】(1)设活塞横截面积为,则对内气体初始状态有,,末状态有,,阀门打开,加热过程A内气体做等压变化,由盖—吕萨克定律得
由以上各式可得
由于,所以可以灭活。
(2)阀门K闭合,由于系统绝热,A内气体膨胀对B内气体做功,由热力学第一定律有
代入数据得
对B内气体,由于系统绝热,无热交换,则此过程内气体的内能增加量为
14. 如图甲所示,物块A、B的质量分别是mA=4.0kg和mB=3.0kg,用轻弹簧栓接相连放在光滑的水平地面上,物块B右侧与竖直墙相接触。另有一物块C从t=0时以一定速度向右运动,在t=4s时与物块A相碰,并立即与A粘在一起不再分开。物块C的图像如图乙所示。求:
(1)物块C的质量mC;
(2)弹簧对物块A、C的弹力在4s到12s的时间内冲量I的大小和方向。
【答案】(1);(2)大小,方向向左
【解析】
【详解】(1)由图知,C与A碰前速度为,碰后速度为,C与A碰撞过程根据动量守恒可得
解得物块C的质量
(2)由图知,12s末A和C的速度为,4s到12s的时间内,根据动量定理可知,弹簧对物块A、C的冲量为
解得
可知冲量大小为,方向向左。
15. 如图所示,xOy坐标系中内存在圆形有界匀强磁场,圆心在A点、半径为R,磁感应强度为B、方向垂直纸面向外;在x>R的区域存在沿y轴负方向的匀强电场,x轴上有无限长的收集板。原点O处有一离子源,它可向各个方向发射速率相同的同种离子。沿y轴正方向发射的离子经磁场从P点射出后,在电场中落到收集板上的Q点。已知离子质量为m、带电量为,P、Q两点坐标分别为、,离子重力不计,落到收集板后不反弹,求:
(1)离子的发射速率;
(2)匀强电场的电场强度大小;
(3)沿与y轴正方向均成30°角发射的离子1、离子2落到收集板上的间隔距离。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【详解】(1)根据题意作出离子的运动轨迹
离子在磁场中做匀速圆周运动
根据几何关系有
解得
(2)P→Q离子做类平抛运动,则
加速度为
解得
(3)对离子1有
解得
对离子2有
解得
离子1、离子2落到收集板上的间隔距离为
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