2024届江苏省海安高级中学高三上学期第一次考试物理试题（解析版）

2024届江苏省海安高级中学高三上学期第一次考试

物理试题

一、单项选择题：共11题，每题4分，共44分，每题只有一个选项最符合题意。

1. 伽利略在《关于两门新科学的对话》中写道：“我们将木板的一头抬高，使之略呈倾斜，再让铜球由静止滚下……为了测量时间，我们把一只盛水的大容器置于高处，在容器底部焊上一根口径很细的管子，用小杯子收集每次下降时由细管流出的水，然后用极精密的天平称水的重量”，若将小球由静止滚下的距离记为L，对应时间内收集的水的质量记为m，则L与m的比例关系为

A.  B.  C.  D.

答案：B

解析：铜球做初速度为零的匀变速运动，位移L与时间t的二次方成正比，即：

L∝t2

由于水是均匀稳定的流出，水的体积和时间成正比，又：

m=ρV

所以水的质量与时间成正比，即：

m∝t

所以量筒中收集的水量可以间接的测量时间，即：t∝m，所以可得：

L∝m2

故选B．

2. 科学家利用加速器成功合成了第118号元素。很不稳定，其半衰期只有，原子核先放出个相同粒子，再经过3次衰变变成。关于上述核反应说法正确的是（　　）

A. n=3 B. 粒子是质子

C. 中含有118个中子 D. 通过增加压强的方法可以延长Og的半衰期

答案：A

解析：AB．再经过3次衰变变成，由衰变规律可知，经过3次衰变，质量数减少12，电荷数减少6，由质量数守恒和电荷数守恒可知，个相同粒子共有质量数为

电荷数为

可知X粒子为中子，且

故A正确，B错误；

C．中含有的中子数为

故C错误；

D．半衰期与压强无关，由原子核内部因素决定，故D错误。

故选A。

3. 密闭在钢瓶中的理想气体，如图所示是该气体在a、b状态时的分子速率分布图像。下面关于气体在a、b状态的叙述，正确的是（   ）

A. Ta > Tb

B. pa < pb

C. 图中状态a曲线下的面积比状态b曲线下的面积大

D. 从状态a到状态b，气体的内能减小

答案：B

解析：A．由图可知，b中速率大分子占据的比例较大，则说明b对应的平均动能较大，b对应的温度较高，故A错误；

B．由于钢瓶内气体的体积不变，而Ta < Tb，根据，可知

pa < pb

故B正确；

C．图中状态a曲线下的面积和状态b曲线下的面积相等，故C错误；

D．理想气体内能只与温度有关，而b对应的温度较高，所以在图中状态b的内能比状态a的内能大，则从状态a到状态b，气体的内能增大，故D错误。

故选B。

4. 风化蚀的产物有可能被风、流水、冰川和海浪携带而离开原位置，地理学家把这种现象叫做”搬运”．为了讨论水流的搬运作用，设水的流速为，物块的几何线度为，并作如下简化：物块的体积与成正比，水流对物块的作用力与成正比，物块受到的阻力与物块的重力成正比．已知水的流速为时,能搬运石块的重力为G．当水的流速为时，能搬运石块的重力为（    ）

A. 2G

B. 4G

C. 16G

D. 64G

答案：D

解析：不妨设

由受力平衡

可得与成正比，所以重力与成正比，带入数据，当水的流速为时，能搬运石块的重力为64G 。

故选D。

5. 如图所示，平直木板AB倾斜放置，板上的P点距A端较近，小物块与木板间的动摩擦因数由A到B逐渐减小，先让物块从A由静止开始滑到B。然后，将A着地，抬高B，使木板的倾角与前一过程相同，再让物块从B由静止开始滑到A。上述两过程相比较，下列说法中一定正确的有（　　）

A. 物块滑到底端的速度，前一过程较大

B. 物块从顶端滑到底端的时间，前一过程较长

C. 物块从顶端滑到P点的过程中因摩擦产生的热量，前一过程较少

D. 物块经过P点的动能，后一过程较小

答案：B

解析：A．先让物块从A由静止开始滑到B，又因为动摩擦因数由A到B逐渐减小，说明重力沿斜面的分量在整个过程中都大于摩擦力。也就是说无论哪边高，合力方向始终沿斜面向下。两过程合力做功相同，由动能定理知，到底时速度大小应相同，故A错误；

B．做出两物体的v-t图像

分析可知第一个过程加速度在增大，故斜率增大，第二个过程加速度减小，故斜率变小，由于倾角一样大，根据能量守恒，末速度是一样大的，还有就是路程一样大，图象中的面积就要相等，所以第一个过程的时间长，故B正确；
C．摩擦产生的热量

Q=W=fs

由于无法确定f做功多少，无法判断两种情况下产生热量的多少，故C错误；

D．物块从A由静止开始滑到P时，摩擦力较大，故合力较小，距离较短；物块从B由静止开始滑到P时，摩擦力较小，故合力较大，距离较长。所以由动能定理，物块从A由静止开始滑到P时合力做功较少，P点时动能较小；由B到P时合力做功较多，P点时动能较大，即前一次速度较小，动能较小，故D错误。

故选B。

6. 一小孩独自玩耍，他手中有实心小球可视为质点。现在他以仰角为将小球以初速度为投向前方一堵竖直墙，小球与墙面斜向右下方碰撞后正好弹回小孩手中，下列说法正确的是（　　）

A. 小球弹回的水平速度和竖直速度大小均不变

B. 小球弹回的水平速度不变，竖直速度变大

C. 小球速率不变，适当增大仰角再次从A抛出可能击中B点

D. 小球速率不变，适当减小仰角再次从A抛出可能击中B点

答案：D

解析：AB．假设没有竖直墙，由对称性可画出B点以后轨迹，可见弹回A的轨迹相对于B点以后的轨迹，竖直高度相同，水平位移较大。若水平速度不变，则飞行时间应变长，即小球的竖直速度应变小，故AB错误；

C．小球速率不变，适当增大仰角再次抛出，相比第一次的轨迹，其水平方向更扁，即与墙碰撞点将在B点的正下方，故C错误；

D．适当减小仰角再次抛出，其轨迹水平方向更平坦，小球可能在上升过程中击中B点，故D正确。

故选D。

7. 电影《流浪地球2》中的太空电梯令人震撼。太空电梯的结构设计如右图所示，地球半径约，太空电梯空间站位于离地面约的地球同步轨道上，其上方约高度有平衡锤，空间站上、下方均用缆绳分别连接地面和平衡锤，运载仓与缆绳间的作用力可忽略。下列说法正确的是（　　）

A. 运载仓由地面上升至空间站的过程中始终处于失重状态

B. 连接空间站的上、下两根缆绳对空间站的拉力大小相等

C. 平衡锤、空间站的加速度与地球表面重力加速度的大小关系为

D. 若平衡锤下方的缆绳突然断裂，则平衡锤将做近心运动跌落至地球表面

答案：B

解析：A．根据“太空电梯”结构可知

运载仓由地面上升至空间站的过程中，角速度不变，线速度逐渐增大，运载仓不是始终处于失重状态，故A错误；

B．由于太空电梯空间站处于地球同步轨道上，可知地球对它的万有引力刚好提供其绕地球做匀速圆周运动所需的向心力，则连接空间站的上、下两根缆绳对空间站的拉力大小相等，方向相反，故B正确；

C．对于太空电梯空间站，地球对它的万有引力刚好提供向心力，则有

又

可得

根据

，

可得

联立可知平衡锤、空间站的加速度与地球表面重力加速度的大小关系为

故C错误；

D．根据题意可知，若平衡锤下方的缆绳突然断裂，平衡锤与地球之间的万有引力将不足以提供平衡锤做圆周运动所需的向心力，因此平衡锤将做离心运动，故D错误。

故选B。

8. 如图所示，将质量为m的小球用橡皮筋悬挂在竖直墙的O点，小球静止在M点，N为O点正下方一点，ON间的距离等于橡皮筋原长，在N点固定一铁钉，铁钉位于橡皮筋右侧。现对小球施加拉力F，使小球沿以MN为直径的圆弧缓慢向N运动，P为圆弧上的点，角PNM为60°。橡皮筋始终在弹性限度内，不计一切摩擦，重力加速度为g，则（　　）

A. 在P点橡皮筋弹力大小为

B. 在P点时拉力F大小为

C. 小球在M向N运动过程中拉力F的方向始终跟橡皮筋垂直

D. 小球在M向N运动的过程中拉力F先变大后变小

答案：C

解析：A．设圆的半径为R，则，ON为橡皮筋的原长，设劲度系数为k，开始时小球二力平衡有

可得

当小球到达P点时，由几何知识可得

则橡皮筋的弹力为

故A错误；

B．小球与N的连线与竖直方向夹角为，小球受力分析如下图

此时橡皮筋的伸长量为

橡皮筋的弹力为

对小球，设此时拉力F与水平方向的夹角为，根据平衡条件可得在水平方向

在竖直方向

联立解得

故当时

故B错误；

C．由B选项可知

根据几何知识可知拉力F的方向始终与橡皮筋的弹力方向垂直，即与橡皮筋垂直，故C正确；

D．由B选项分析可知

小球在M向N运动的过程中，逐渐增大，因此拉力F逐渐增大，故D错误。

故选C。

9. 如图所示，足够长的倾斜传送带以速度u逆时针方向匀速转动，相同的滑块A、B由一段不计质量的细线连接，A处于传送带上、B处于光滑水平面上，细线刚好伸直。初始时刻A、B的速度均为0，当A与传送带速度相同时，B恰好滑上传送带（B由水平面滑上传送带时速度大小不变）。不计传送带与细线间的摩擦力，A、B可视为质点，与传送带的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，以下有关滑块A的速度—时间图像（v—t图）中，可能不正确的是（　　）

A.    B.  

C.    D.  

答案：D

解析：C．设滑块A、B质量均为m，传送带的倾角为，A的初速度为0，所以刚开始A做匀加速运动，由于A、B是连接体，根据牛顿第二定律可知

当A与传送带速度相同时，B恰好滑上传送带上，也与传送带共速，速度均为u，共速后对A、B整体进行分析，若

即

由于与传送带的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，A、B将匀速下滑，因此整个过程A先加速运动后匀速运动，故C正确；

ABD．共速后对A、B整体进行分析，若

即

A、B将沿着传送带向下做加速运动，根据牛顿第二定律可得

若

则有

即

A一直以加速度a做加速运动，速度—时间图像为一条连续的斜线。若

结合C选项分析则有

则A开始以加速度a做加速运动，然后以加速度做加速运动。若

则有

A开始以加速度a做加速运动，然后以加速度做加速运动。由于B滑上传送带时，A、B运动状态相同，且传送带足够长，因此加速度不会再发生变化，故AB正确，D错误。

本题选错误项，故选D

10. 如图所示，在竖直平面内建立如图所示的直角坐标系，y轴沿竖直光滑杆，x轴沿光滑水平面，现有长为L=2r的轻杆，上端与套在竖直光滑杆上质量为m的小环B通过轻质铰链相连，下端和中点各固定一个质量均为m的小球A和P，初始轻杆竖直静止放置，小球A在水平面上。某时刻受到扰动，小球A沿x轴正方向运动，环B沿竖直光滑杆向下运动，轻杆与x轴负方向夹角为，已知重力加速度为g。从开始到B刚要落地这个过程，下列说法不正确的是（　　）

A. 小球P的运动轨迹是圆的一部分

B. 当时，环和两球速度大小的关系式为

C. 环B刚要接触水平面时的速度大小为

D. 轻杆对P球不做功

答案：D

解析：A．设P的坐标为，则B的坐标为，A的坐标为，由于轻杆从长度为L，根据数学知识可得

即

即小球P的运动轨迹是以O为原型，r为半径的圆的一部分，故A正确；

B．当时，杆不可伸长，小球A、P和环B沿杆方向的分速度大小相等，如下图

故

即

故B正确；

C．当B下降很小一段距离时，P下降的距离为，运动时间相同，故该段时间内B竖直方向的速度为P竖直方向速度的两倍。由于杆不可伸长，因此环B刚要接触水平面时小球A的速度为零，小球P的水平速度为零，仅小球P和环B有竖直方向的速度，设为和，则

根据机械能守恒定律有

联合解得

故C正确；

D．整个过程小球P动能的增量为

小球P重力势能的减少量为

动能的增量小于重力势能的减少量，则杆对小球P做的总功为负功，故D错误。

本题选错误项，故选D。

11. 光电效应中，原子的内、外层电子都可能被激发而产生光电效应。多电子原子核外电子的分布可以分为若干壳层，由内到位依次是1s、2s、2p…．相比于外层电子，内层电子离原子核更近，电离能更大，如果要激发内层电子，需要更大能量的高能粒子流或者高能光子。实验中用能量为20keV的高能光子照射某原子，致使1s能级上的一个电子被击出，该能级中出现一个空穴（如图甲），来自2s能级上的电子跃迁到1s能级填充空穴，相应地将能量转移给2p能级上的电子，使这个电子脱离原子束缚跑到真空中去，这个电子被称为俄歇电子。已知该元素1s、2s和2p能级电子的电离能分别为5.60keV、0.70keV和0.58keV，假设2p能级上电子的初动能为0，那么成为俄歇电子后其动能为（    ）

A. 4.32keV B. 13.70keV C. 13.82keV D. 13.12keV

答案：A

解析：根据光电效应的知识可知，高能光子（抵消1s电离能后）剩下的能量被第一个电子以动能的形式带走。故俄歇电子的总能量来自于2s上的电子掉落到1s上所释放的能量，则有

则成为俄歇电子后其动能为

故选A。

二、非选择题：共5题，共60分，其中第12~16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。

12. 用下列器材测量小车质量M。小车，一端带有定滑轮的平直轨道，垫块，细线，打点计时器，纸带，频率为50Hz的交流电源，直尺，6个槽码，每个槽码的质量均为m=10g。

（1）完成下列实验步骤中的填空：

①按图甲安装好实验器材，跨过定滑轮的细线一端连接在小车上，另一端悬挂着6个槽码。改变轨道的倾角，用手轻拨小车，直到打点计时器在纸带上打出一系列______的点，表明小车沿倾斜轨道匀速下滑；

②保持轨道倾角不变，取下1个槽码（即细线下端悬挂5个槽码），让小车拖着纸带沿轨道下滑，根据纸带上打的点迹测出加速度a；

③依次减少细线下端悬挂的槽码数量，重复步骤②；

④以取下槽码的总个数的倒数为横坐标，为纵坐标，在坐标纸上作出关系图线。

（2）已知重力加速度大小，以下计算结果均保留三位有效数字，请完成下列填空：

①下列说法错误的是______；

A.接通电源后，再将小车从靠近打点计时器处释放

B.小车下滑时，位于定滑轮和小车之间细线应始终跟倾斜轨道保持平行

C.实验中必须保证细线下端悬挂槽码的质量远小于小车

D.若细线下端悬挂着2个槽码，则小车在下滑过程中受到的合外力大小为4mg

②某次实验获得如图乙所示的纸带，相邻计数点间均有4个点未画出，则在打“5”点时小车的速度大小______，加速度大小；

③写出随变化的关系式______（用M，m，g，a，n表示）；

④测得关系图线的斜率为，则小车质量______。

答案：    ①. 等间距    ②. CD##DC    ③. 0.723    ④.     ⑤. 0.185

解析：（1）[1]改变轨道的倾角，用手轻拨小车，直到打点计时器在纸带上打出一系列等间距的点，表明小车沿倾斜轨道匀速下滑；

（2）[2]A．接通电源后，再将小车从靠近打点计时器处释放，A正确；

B．小车下滑时，为了保证小车所受合力不变，保证实验的准确性，位于定滑轮和小车之间的细线应始终跟倾斜轨道保持平行，B正确；

C．因为减少的槽码的重力等于系统的合力，且每个槽码的质量已知道，故选择小车和悬挂的所有槽码为研究对象，则实验中不必保证细线下端悬挂槽码的质量远小于小车的质量，故C错误；

D．若细线下端悬挂着2个槽码，小车加速下滑，槽码加速上升，槽码超重，故细线对小车的拉力大于2个槽码的重力，所以小车下滑过程中受到的合外力小于4mg，故D错误。

本题选错误项，故选CD；

[3]相邻计数点间均有4个点未画出，可知

根据图乙，点5是点4、6的中间时刻，则在打“5”点时小车的速度大小为

[4]以小车和悬挂的所有槽码为研究对象，则有

整理得

[5]由[4]中分析可知关系图线斜率

而m=10g，，代入解得

13. 为了测量一些形状不规则而又不便浸入液体的固体体积，可用如下图所示装置。操作步骤和实验数据如下:

a.打开阀门K、使管A、容器C、容器B和大气相通。上下移动D，使左侧水银面到达刻度n的位置；

b.关闭K，向上举D，使左侧水银面达到刻度m的位置。这时测得两管水银面高度差为19.0cm；

c.打开K，把被测固体放入C中，上下移动D，使左侧水银面重新到达位置n，然后关闭K；

d.向上举D，使左侧水银面重新到达刻度m处，这时测得两管水银面高度差为38.0cm。

已知容器C和管A的总体积为1000cm3，外界大气压强为，保持不变，此时环境温度为300K。求：

（1）容器B的体积；

（2）被测固体的体积。

答案：（1）；（2）

解析：（1）未放固体时，根据玻意耳定律有

由题意可知

代入解得

（2）放入固体后，设固体体积为，根据玻意耳定律有

由题意可知

解得

14. 激光器发光功率为P，所发射的一束水平平行光束在空气中的波长为λ，光束的横截面积为S，垂直射到放在光滑水平面上的理想黑色物体的竖直表面上，光被完全吸收，光束的照射时间为t，物体的质量为m，光子的动量，空气中光速为c，求：

（1）物体在t时间内接受到的光子数目；

（2）物体获得的速率和增加的内能。

答案：（1）；（2），

解析：（1）由

，

得

（2）光子与物体系统动量守恒有

，

得

系统能量守恒有

得

15. 如图所示，倾角为，腰长为的光滑等腰三角形斜面固定在水平面上，一长为的轻质绸带跨过斜面的顶端对称铺放在斜面的两侧，绸带与斜面间无摩擦。现将质量分别为、的小物块同时轻放在斜面两侧的绸带的中点上．两物块与绸带间的动摩擦因数相等，且最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等．（，，）问：

（1）若物块M、m与绸带不发生相对滑动，它们共同运动的加速度大小为多少？且此时M、m与绸带间摩擦力的大小为多少？

（2）改变动摩擦因数，物块M或m将与绸带发生相对滑动，则满足什么条件？并说明一下出现物块与绸带相对滑动时，绸带的运动情况？

（3）若，m物块从释放到斜面底端用时为多少？

答案：（1）1.2m/s2，7.2N；（2）时，m将与绸带出现相对滑动，而绸带与M一起运动；（3）

【分析】

解析：（1）M、m加速度大小相等，可以看作一个整体，设加速度为a，根据牛顿第二定律有

解得

隔离M，设M与绸带间的静摩擦为f，根据牛顿第二定律有

解得

由于不计绸带质量，M、m与绸带间的摩擦力大小相等，都为7.2N

（2）由于最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，所以M、m与绸带间的最大静摩擦力分别为，，二者动摩擦因数相等，显然>，所以当μ减小时，首先发生相对滑动的是m,当m与绸带出现相对滑动时，M与绸带间不会出现相对滑动，绸带将随着M一起运动。令

<7.2

可得

当动摩擦因数小于0.9时，m将与绸带出现相对滑动，而绸带与M一起运动

（3）设M与绸带一起运动的加速度为a1，根据牛顿第二定律有

设m加速度为a2，根据牛顿第二定律有

当时

结果表明，M带着绸带一起向下加速运动，而m相对斜面静止，m处于右侧绸带的中点，所以M与绸带一起运动2m时，m将离开绸带沿斜面下滑，设这段时间为t1

所以

m在斜面上下滑的加速度为

M刚离开绸带滑上斜面时速度为零，距斜面底端的距离为3m，设m滑到斜面底端用时为t2

m物块从释放到斜面底端用时为

16. 一转动装置如图所示，四根轻杆OA、OC、AB和CB与两小球以及一小环通过铰链连接，轻杆长均为l，球和环的质量均为m，O端固定在竖直的轻质转轴上，套在转轴上的轻质弹簧连接在O与小环之间，原长为L，装置静止时，弹簧长为，转动该装置并缓慢增大转速，小环缓慢上升．弹簧始终在弹性限度内，忽略一切摩擦和空气阻力，重力加速度为g，求

（1）弹簧的劲度系数k；

（2）AB杆中弹力为零时，装置转动的角速度；

（3）弹簧长度从缓慢缩短为的过程中，外界对转动装置所做的功W．

答案：（1）；（2）；（3）

解析：（1）装置静止时，设OA、AB杆中的弹力分别为F1、T1，OA杆与转轴的夹角为θ1

小环受到弹簧的弹力

小环受力平衡

F弹1=mg+2T1cosθ1

小球受力平衡

F1cosθ1+T1cosθ1=mg

F1sinθ1=T1sinθ1

解得

（2）设OA、AB杆中的弹力分别为F2、T2，OA杆与转轴的夹角为θ2

小环受到弹簧的弹力

F弹2=k（x-L）

小环受力平衡

F弹2=mg

解得

对小球

F2cosθ2=mg

且

解得

（3）弹簧长度为时，设OA、AB杆中的弹力分别为F3、T3，OA杆与弹簧的夹角为θ3

小环受到弹簧的弹力

小环受力平衡

2T3cosθ3=mg+F弹3

且

对小球

F3cosθ3=T3cosθ3+mg

解得

整个过程弹簧弹性势能变化为零，则弹力做的功为零，由动能定理：

解得