湖北省襄阳市第五中学2024-2025学年高三入学考试物理试卷

这是一份湖北省襄阳市第五中学2024-2025学年高三入学考试物理试卷，共18页。试卷主要包含了选择题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。

1．2023年山东省荣成市石岛湾高温气冷堆核电站正式投入商运，标志着我国第四代核电技术达到世界领先水平。电站以气体为冷却剂，由热中子引发链式反应，关于该电站的核反应下列说法正确的是（ ）
A．核反应方程为：
B．任意大小的铀块都可以发生链式反应
C．热中子的速度与热运动的速度相当时最适于引发核裂变
D．链式反应的速度由慢化剂的多少来控制
2．如图所示，某次足球比赛中，运动员用头将足球从离地面高度为2h处的O点斜向下顶出，足球从地面P点弹起后水平经过距离地面高度为2h的Q点。已知P点到O点和Q点的水平距离分别为s和2s，足球触地弹起前后水平速度不变。重力加速度为g，忽略空气阻力，则足球从O点顶出时的速度大小为（ ）
A．B．C．D．
3．研究光电效应规律的电路图如图甲所示，某同学分别用a、b、c三束单色光照射光电管得到的光电流I与光电管两端电压U的关系如图乙所示。已知a、c两条图线与横轴的交点重合。下列说法正确的是（ ）
A．用a光照射时，单位时间内逸出的光电子数最多
B．用a光照射时，逸出光电子的最大初动能最大
C．该光电管用a光、b光照射时截止频率不同
D．若b光照射某金属发生光电效应，则a光照射该金属也一定发生光电效应
4．如图所示，理想变压器a、b两端接入一内阻不计的稳压电源，电阻，，电压表、电流表均为理想电表，原线圈匝数匝，副线圈匝数通过滑动触头P可调。当P向上滑动时，电压表示数变化量的绝对值为，电流表示数变化量的绝对值为，下列说法正确的是（ ）
A．电流表示数减小
B．变大
C．电阻R上消耗的功率一定变大
D．当匝时，变压器的输出功率最大
5．同一“探测卫星”分别围绕某星球和地球多次做圆周运动。“探测卫星”在圆周运动中的周期二次方与轨道半径三次方的关系图像如图所示，其中P表示“探测卫星”绕该星球运动的关系图像，Q表示“探测卫星”绕地球运动的关系图像，“探测卫星”在该星球近表面和地球近表面运动时均满足，图中c、m、n已知，则（ ）
A．该星球和地球的密度之比为
B．该星球和地球的密度之比为
C．该星球和地球的第一宇宙速度之比为
D．该星球和地球的第一宇宙速度之比为
6．如图甲所示，质量的物块静置在粗糙的水平地面上，物块与地面间的动摩擦因数。从时刻开始对物块施加一个与水平方向成角的拉力F，其变化情况如图乙所示。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度，，则物块在时的速度大小为（ ）
A．2.5m/sB．8.0m/sC．9.0m/sD．12.5m/s
7．如图所示，一倾角为的光滑斜面固定在水平地面上，底端固定一轻质弹簧。将质量为m的物块（可视为质点）从斜面上由静止释放，物块在A点与弹簧接触，在B点时速度最大，在C点时，弹簧被压缩至最短。已知，弹簧弹性势能为，其中x是弹簧形变量，k为弹簧劲度系数。则下列说法正确的是（ ）
A．物块在A点时的动能为
B．物块在A点时的动能为
C．物块从A点到B和从B到C所用时间之比为
D．物块从A点到B和从B到C所用时间之比为
8．如图所示，图甲为一简谐横波在时的波形图，P是平衡位置在处的质点，Q是平衡位置在处的质点，图乙为质点Q的振动图像。下列说法正确的是（ ）
A．这列波沿x轴负方向传播
B．当这列波遇到尺寸超过8m的障碍物时不能发生衍射现象
C．到，P点通过的路程为20cm
D．时，P点的加速度方向与y轴正方向相同
9．一束单色光从空气中与某种材料表面成角入射，每次反射的光能量为入射光能量的k倍。已知这束光在某界面处恰好发生全反射，这束光进入材料中的能量为入射光能量的倍。设空气中的光速为c，下列说法正确的是（ ）
A．该材料折射率为
B．该材料折射率为
C．光在该材料中的传播速度为
D．光从空气进入该材料，光的频率变小
10．如图所示，间距为的两平行长直金属导轨水平放置，导轨所在空间存在方向竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场。长度均为的金属杆ab、cd垂直导轨放置，初始时两金属杆相距为，金属杆ab沿导轨向右运动的速度大小为，金属杆cd速度为零且受到平行导轨向右、大小为F的恒力作用。已知金属杆与导轨接触良好且整个过程中始终与导轨垂直，在金属杆ab、cd的整个运动过程中，两金属杆间的最小距离为，重力加速度大小为g，两金属杆的质量均为m，电阻均为R，金属杆与导轨间的动摩擦因数均为，金属导轨电阻不计，下列说法正确的是（ ）
A．金属杆cd运动过程中的最大加速度为
B．从金属杆cd开始运动到两金属杆间距离最小的时间为
C．金属杆ab运动过程中的最小速度为
D．金属杆cd的最终速度为
二、实验题
11．某中学实验小组为探究加速度与合力的关系，设计了如图甲所示的实验装置。主要实验步骤如下：
①按图甲安装实验器材：质量为m的重物用轻绳挂在定滑轮上，重物与纸带相连，动滑轮右侧的轻绳上端与固定于天花板的力传感器相连，可以测量绳上的拉力大小，钩码和动滑轮的总质量为M，图中各段轻绳互相平行且沿竖直方向；
②接通打点计时器的电源，释放钩码，带动重物上升，在纸带上打出一系列点，记录此时传感器的读数F；
③改变钩码的质量，多次重复实验步骤②，利用纸带计算重物的加速度a，得到多组a、F数据。
请回答以下问题：
（1）已知打点计时器的打点周期为0.02s，某次实验所得纸带如图乙所示，A、B、C、D、E各点之间各有4个点未标出，则重物的加速度大小为________（结果保留三位有效数字）。
（2）实验得到重物的加速度大小a与力传感器示数F的关系如图丙所示，图像的斜率为k、纵截距为，则重物质量________，当时，重物的加速度大小为________。（本问结果均用k、b表示）
12．某同学欲测量某电热丝的电阻率。
图（a） 图（b） 图（c）
（1）用多用电表粗测该电热丝的电阻值：多用电表选择开关旋至“”挡，并进行欧姆调零，将红、黑表笔连接到电热丝两端，多用电表指针位置如图（a）所示，此时读数为________。
（2）用螺旋测微器测量电热丝不同位置的直径，某次测量的示数如图（b）所示，该读数为________mm。多次测量后，得到直径的平均值恰好与d相等。
（3）为精确测量该电热丝的电阻，设计了如图（c）所示的实验电路图。现有实验器材：
电池组E，电动势为15V，内阻忽略不计；
电压表V（量程为3V，内阻为）；
电流表A（量程为12mA，内阻比较小）；
定值电阻（阻值可选用3kΩ和9kΩ）；
滑动变阻器R，最大阻值为；
开关、导线若干。
①要求电热丝两端的电压可在0~12V的范围内连续可调，应选用阻值为________（填“”或“”）的定值电阻；
②闭合开关S，调节滑动变阻器R，使电压表V和电流表A的示数尽量大些，读出此时电压表V和电流表A的示数分别为U、I，则该电热丝电阻的表达式为________（用U、I、、表示，不得直接用数值表示）；
③多次测量得到电热丝的电阻的平均值，计算得出电热丝的电阻率。
三、解答题
13．一高压舱内气体的压强为1.2个大气压，温度为，密度为。
（1）升高气体温度并释放出舱内部分气体以保持压强不变，求气体温度升至时高压舱内气体的密度（保留三位有效数字）；
（2）保持第（1）问升温后的温度不变，再向体积为高压舱体积的真空瓶中释放气体，要使舱内压强低于1.0个大气压，至少要几个瓶子？
14．如图所示，借助电动机和斜面将质量为20kg的货物用最短的时间从斜面底端拉到斜面顶端。货物依次经历匀加速、变加速、匀速、匀减速四个阶段，到达顶端时速度刚好为零。已知电动机的额定功率为1200W、绳子的最大拉力为300N，绳子与斜面平行，斜面长度为34.2m，倾角，货物与斜面的摩擦因数为，减速阶段加速度大小不超过，g取。求：
（1）减速阶段电动机的牵引力T；
（2）货物运动总时间t。
15．如图甲的空间直角坐标系Oxyz中，存在沿y轴正方向的匀强磁场，其内有一边长为L的立方体区域。现有质量为m、电荷量为q的带正电粒子（不计重力），以初速度从a点沿x轴正方向进入立方体区域，恰好从b点射出。
（1）求该匀强磁场的磁感应强度B的大小；
（2）若在该区域加一个沿y轴负方向的匀强电场，让粒子仍从a点以初速度沿x轴正方向进入该区域，为使粒子从点射出。求匀强电场的电场强度的大小；
（3）若在该区域加上方向沿x轴负方向的匀强电场，电场强度大小为，该粒子仍从a点沿x轴正方向以初速度射入立方体区域，求粒子射出立方体区域时与a点的距离s；
（4）若撤去原来的电场和磁场，在该区域加方向沿x轴负方向的磁场和沿y轴正方向的磁场，磁感应强度、的大小随时间t周期性变化的规律如图乙所示。时刻，粒子仍从a点以初速度沿x轴正方向进入该区域，要使粒子从平面离开此区域，且速度方向与z轴正方向的夹角为，，，求磁感应强度的可能取值。
参考答案：
1．C
【详解】A．核电站的核反应方程为
A错误；
B．铀核裂变时，只有达到临界体积的铀块才能发生链式反应，B错误；
C．中子速度小，与铀核作用时间长，此时核反应的概率大，因此热中子的速度与热运动的速度相当时最适于引发核裂变，C正确；
D．链式反应的速度由控制棒插入深度的多少来控制，D错误。
故选C。
2．C
【详解】根据抛体运动规律可知，足球从P到Q所用时间为
由题意可知足球从O到P和从P到Q的水平速度相同，则足球从O到P所用时间为
设足球在O点顶出时的竖直分速度大小为，根据抛体运动规律有
解得
足球在O点顶出时的水平分速度大小为
根据速度的合成可得足球从O点顶出时的速度大小为
故选C。
3．A
【详解】A．由图乙可知，a光照射时对应的饱和电流最大，则用a光照射时，单位时间内逸出的光电子数最多，故A正确；
B．根据由图乙可知，b光照射时对应的遏止电压最大，所以用b光照射时，逸出光电子的最大初动能最大，故B错误；
C．截止频率只由光电管（金属）自身决定，所以该光电管用a光、b光照射时截止频率相同，故C错误；
D．根据由于b光照射时对应的遏止电压大于a光照射时对应的遏止电压，则b光的频率大于a光的频率，若b光照射某金属发生光电效应，则a光照射该金属不一定发生光电效应，故D错误。
故选A。
4．D
【详解】A．ab两端的输入电压为U，设变压器原线圈两端的电压为，电流为，副线圈两端的电压为，电流为，则有
又根据
可得
根据
联立得，
则当时，此时电流表示数最大，故P向上滑动时，副线圈匝数增加，电流表不一定变小，故A错误；
B．根据闭合电路欧姆定律
可得
故B错误；
C．电阻R上消耗的功率为
同理，故P向上滑动时，副线圈匝数增加，P不一定变大，故C错误；
D．将变压器与负载等效为一个电阻，则等效电阻的阻值为
将电阻r与a、b两端电源等效为一个新的电源，r为等效电源的内阻，则变压器的输出功率为该等效电源的输出功率，则有
当时，功率最大，则
故D正确，
故选D。
5．C
【详解】AB．由图像可得，P、Q两条直线的函数关系式分别为，
当探测卫星在该星球近表面运动时，轨道半径为星球半径，此时
联立可得
当探测卫星在地球近表面运动时，轨道半径为地球半径，此时
联立可得
设“探测卫星”质量为m，星球质量为，地球质量为，当“探测卫星”在该星球近表面做圆周运动时，有
当“探测卫星”在地球近表面做圆周运动时，有
联立上面两式可得，
所以星球密度为
地球密度为
所以
故AB错误；
CD．根据万有引力提供向心力有
可得
所以星球第一宇宙速度为
地球第一宇宙速度为
所以两速度之比为
故C正确，D错误。
故选C。
6．D
【详解】设当物块开始运动时，拉力大小为，有
解得
由图可知
可知时物块开始运动，内，根据动量定理可得
其中
物块受到的摩擦力为
可得
解得物块在时的速度大小为
故选D。
7．B
【详解】AB．从A到C，根据能量守恒
解得块在A点时的动能
故A错误，B正确；
CD．物块在B点时速度最大，有
得
物块开始压缩弹簧后，到分离前做简谐振动，物块合力为0的位置（速度最大位置）为平衡位置，则物块做简谐运动的振幅为
从物块开始压缩弹簧（A点）到平衡位置（B点）所用时间为
从B到C所用时间为
则
故CD错误。
故选B。
8．AD
【详解】A．由乙图可知，周期为0.4s，0.2s时，Q质点向下振动，根据同侧法可得，波向x轴负方向传播，故A正确；
B．由甲图可知这列波的波长为8m，所以，遇到尺寸超过8m的障碍物时能发生衍射现象，但不明显，故B错误；
C．在甲图中，由P质点的坐标，可知P质点偏离平衡位个周期，0.3s时是在此图的基础上再振周期，为要跨越平衡位置，所以P质点通过的路程大于20cm，故C错误；
D．该波的波速为
从到，波传播的距离为
则根据波形平移法知，0.3s时P质点到达最低点，加速度方向与y轴正方向相同，故D正确。
故选AD。
9．BC
【详解】AB．这束光最终进入材料的能量为入射光能量的倍，说明经过两次反射进入材料后会发生全反射，光路图如图所示
设折射率为n，在B点的折射角为，则全反射角为，根据折射定律知
联立解得
故A错误，故B正确；
C．光在该材料中的传播速度为
故C正确；
D．光从空气进入该材料，光的频率不变，故D错误。
故选BC。
10．AD
【详解】对金属杆ab、cd的运动过程分析如下：
①初始ab向右运动，cd速度为零，两者间距开始减小，回路中磁通量先开始减小，根据楞次定律可知回路中的感应电流方向先是顺时针的，ab受到的安培力与滑动摩擦力均先向左，ab先向右做减速运动，设其速度大小为。cd受到的安培力先向右，而滑动摩擦力向左，因动摩擦因数为
可知滑动摩擦力小于F，故cd先向右做加速运动，设其速度大小为。回路中的感应电动势为
因先减小，故感应电动势、感应电流、两金属杆所受安培力均减小。故ab先向右做加速度减小的减速运动，cd先向右做加速度减小的加速运动。
②当时，感应电动势、安培力均为零，由于存在滑动摩擦力，ab继续减速，但cd继续加速（因），导致，两者间距开始增大，回路中磁通量先开始增大，根据楞次定律可知回路中的感应电流方向变为逆时针，ab受到的安培力反向，方向向右，与滑动摩擦力方向相反；cd受到的安培力也反向，方向向左，与滑动摩擦力同向。此后的回路中的感应电动势为
因增大，故感应电动势、感应电流、两金属杆所受安培力均由零逐渐增大，对ab有
对cd有
可见ab、cd的加速度均减小，故ab继续向右做加速度减小的减速运动，cd向右做加速度减小的加速运动。
③当安培力增加到等于滑动摩擦力，即：时，ab的加速度为零，此时对于cd有
（因），即：cd的加速度为零，可见两者加速度同时减小到零，此后、若保持不变，则恒定，感应电动势、感应电流、两金属杆所受安培力均保持不变，两者加速度可保持为零，故两者终极状态为匀速直线运动。终极状态有
A．由上述分析，可知金属杆cd运动过程中的加速度一直减小到零，则初始其加速度最大。
初始电动势为
安培力为
根据牛顿第二定律得
结合，
解得
故A正确；
B．由上述①②的分析可知当时两者的间距离最小，以水平向右为正方向，根据动量定理得：
对ab有
对cd有 ④
两式相加，再结合可得
又有，
可得
代入④式可得所求的时间为
故B错误；
C．由B选项可知时，金属杆ab的速度，而由②的分析可知此后ab继续做减速运动，故运动过程中金属杆ab的最小速度小于，故C错误；
D．设ab、cd的最终速度分别为、，由③的分析有
其中
解得
从两者速度时到终极状态的过程，以水平向右为正方向，根据动量定理得：
对ab有
对cd有
两式相加可得
联立解得
故D正确。
故选AD。
11．（1）1.72
（2）
【详解】（1）两点的时间为
根据逐差公式
故填1.72；
（2）[1]对重物由牛顿第二定律得
解得
已知图像的斜率为k，得
解得
截距绝对值
故填
[2]由图可知，钩码的加速度为重物的2倍，则
对重物有
当时，联立解得重物的加速度大小为
故填。
12．（1）1500
（2）0.641
（3）
【详解】（1）多用电表选择开关旋至“”挡，指针指向15刻度，则读数为。
（2）螺旋测微器的精确度为，读数为
（3）[1]实验要求电热丝两端的电压可在0~12V的范围内连续可调，需要将电压表改装成量程至少为12V的电压表，则
即定值电阻选用。
[2]根据欧姆定律有
解得
13．（1）；（2）2个
【详解】（1）因为体积相同所以密度之比为质量之比，因为压强、体积不变，所以质量之比为温度反比，即
代入数据解得
（2）向第一个瓶子释放气体时，有
解得
向第n个瓶子释放气体后，压强为
所以至少需要2个。
14．（1）100N；（2）7s
【详解】（1）减速阶段，根据牛顿第二定律有
解得
（2）货物在第一阶段做匀加速上升过程，根据牛顿第二定律可得
解得
当功率达到额定功率时，设货物的速度为，则有
此过程所用时间和上滑的距离分别为，
货物以最大速度匀速时，有
货物最后以最大加速度做匀减速运动的时间和上滑的距离分别为
因此，从电动机达到额定功率到货物即将减速，上滑的距离为
设重物从结束匀加速运动到开始做匀减速运动所用时间为，
该过程根据动能定理可得
解得
所以总时间为
15．（1）；（2）；（3）；（4）
【详解】（1）由几何关系得，
解得
（2）y轴负方向，
平行xOz平面
联立得
（3）使用配速法：粒子在水平面内的运动俯视图如图所示
将初速度分解为沿z轴负方向的
和与z轴正方向夹角为的
粒子做沿x负方向，速度大小为的匀速直线运动
粒子在abcd平面内做匀速圆周运动
联立得
（4）粒子运动的俯视图如图所示
可知