河北省邯郸市2024-2025学年高三上学期开学考试物理试题（解析版）

这是一份河北省邯郸市2024-2025学年高三上学期开学考试物理试题（解析版），共22页。试卷主要包含了请将答案正确填写在答题卡上等内容，欢迎下载使用。

注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将答案正确填写在答题卡上
一、单选题（共32分，每题4分）
1. 核物理中最具有研究前景的方向之一是利用可控核聚变产生能源，已知太阳上的一种核反应为，其中的X是（ ）
A. 电子B. 中子C. 质子D. 正电子
【答案】C
【解析】
【详解】根据核反应中质量数守恒、电荷数守恒，可得该核反应方程为
即X是质子。
故选C。
2. 甲、乙两物体分别从距水平地面高8h、2h处由静止自由下落，结果两物体同时着地，重力加速度大小为g，则甲、乙两物体释放的时间差为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】根据
可得甲物体下落的时间
乙物体下落的时间
则甲、乙两物体释放时间差
故选B。
3. 如图所示描述了一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中ab的延长线过原点，则下列说法正确的是（ ）
A. 气体从状态a到b的过程，气体体积增大
B. 气体从状态b到c的过程，一定向外界放出热量
C. 气体从状态c到d的过程，外界对气体做功
D. 气体从状态d到a的过程，气体的内能减小
【答案】D
【解析】
【详解】A．气体从状态a到b的过程，图线过原点，是等容变化，气体体积不变，故A错误；
B．气体从状态b到c的过程，是等压变化，温度升高，内能增加，根据理想气体状态方程
可知体积变大，对外做功，根据热力学第一定律
可知是吸热过程，故B错误；
C．气体从状态c到d的过程，是等温变化，压强减小，根据理想气体状态方程可知体积变大，气体对外界做功，故C错误；
D．气体从状态d到a的过程，温度降低，所用内能减小，故D正确。
故选D。
4. 如图所示，在光滑绝缘水平面上，三个带电质点a、b和c分别位于边长为L的正三角形的三个顶点上，质点a、b均带正电荷且带电荷量均为q，整个系统置于水平方向的匀强电场中。已知静电力常量为k，若三个质点均处于静止状态，则下列说法正确的是（ ）
A. 质点c一定带正电荷
B. 匀强电场的电场强度大小为
C. 质点c带电荷量的绝对值为2q
D. 匀强电场的方向与ab边垂直且指向c
【答案】BC
【解析】
【详解】A．三个质点均处于静止状态，合力为零。质点a、b均带正电荷，要使质点a、b都静止，则质点c一定带负电荷，A错误；
BD．以质点c为研究对象，设质点c带电荷量为Q，则有，得，电场方向与ab边垂直且背离c，B正确，D错误；
C．以质点a为研究对象，由，得Q=2q，故C正确。
故选BC。
5. 图甲为氢原子的能级图，大量处于第3能级的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出不同频率的光，用这些光照射图乙中的光电管，有2种频率的a、b光可让光电管发生光电效应。图丙为a、b光单独照射光电管时产生的光电流I与光电管两端电压U的关系图线。下列说法正确的是（ ）
A. 光照强度减小，光电子的最大初动能也减小
B 图乙中滑片P从O向N端移动过程中，电流表示数逐渐减小
C. a光光子的能量为10.2eV
D. 光电管中金属的逸出功为2.25eV
【答案】D
【解析】
【详解】A．光电子的最大初动能与光照强度无关，与光电子频率有关，A错误；
B．滑片P从O向N端移动过程中，A板带正电，电压为正向电压，增大电压，电流先增大后不变，B错误；
C．大量处于第3能级的氢原子，跃迁时能产生3种频率的光，能发生光电效应的应该是三能级到一能级和二能级到一能级，a光的遏止电压大，光子能量高，所以a光光子的能量为
C错误；
D．因为b光的遏止电压为-7.95eV，根据公式可得
解得
D正确。
故选D。
6. 有一透明材料制成的空心球体，内径是R，外径是2R，其过球心的某截面（纸面内）如图所示，一束单色光（纸面内）从外球面上A点射入，光线与AO直线所成夹角，经折射后恰好与内球面相切，已知光速为c。下列说法正确的是（ ）

A. 单色光在材料中的折射率为
B. 单色光在该材料中的传播时间为
C. 只要A点射入的单色光与AO直线的夹角i大于，就一定能够在内球面发生全反射
D. 单色光在该材料内球面恰好发生全反射时，从A点射入的光线与AO直线的夹角
【答案】D
【解析】
【详解】A．在点时，由题意可知，入射角为，则由几何关系有
由折射定律得
故A错误；
B．该束单色光在该透明材料中的传播速度为
单色光在该材料中的传播时间为
代入数据解得
故B错误；
C．光束从点入射，与直线的夹角大于时，折射光线不再打在内球面上，因此不会在内球面发生全反射，故C错误；
D．光束从点入射，入射角为时光束经折射到达内球面的点，如图

恰好发生全反射，由于
由正弦定理得
解得
由折射定律得
解得
故D正确。
故选D。
7. 离子推进器又称离子发动机，其原理是先将气态物质电离，并在强电场作用下将离子加速喷出，通过反作用力推动卫星进行姿态调整或者轨道转移任务。如图所示，卫星绕地球做匀速圆周运动，开启离子推进器，向运动的相反方向喷出高速离子，使卫星获取动力。卫星轨道在任意很小时间内均可视为圆轨道。卫星的质量可看做不变，其引力势能公式为，其中r为卫星到地心的距离，下列说法正确的是（ ）
A. 卫星做半径为r的匀速圆周运动时，机械能为
B. 卫星的轨道半径越来越小
C. 卫星的动能越来越大
D. 卫星获得动力，它的速度越来越大
【答案】A
【解析】
【详解】A．卫星做圆周运动时
动能为
引力势能为
机械能为
故A正确；
B．反冲力对卫星做正功，机械能增加，卫星离心，进入更高轨道r变大，故B错误；
C．每一圈仍可以看作圆周运动，动能为
r变大，动能变小，故C错误；
D．根据
解得
可知r变大，速度越来越小，故D错误。
故选A。
8. 如图所示，在粗糙的水平面上有一质量为0.5kg的物块Q，Q的正上方0.6m处有一悬点O，一根长为0.6m的轻绳一端固定在O点，另一端拴接一质量为1kg的小球将绳伸直并将P拉到偏离水平方向30°静止释放，P运动到最低点与Q发生正碰后，Q向左滑动1.5m停下。已知Q与地面的动摩擦因数，g取。则（ ）
A. P第一次到达最低点的速度为
B. P第一次到达最低点时绳的拉力为40N
C. P、Q碰撞过程中损失的机械能为
D. P碰后能上升的最大高度为0.1m
【答案】C
【解析】
【详解】A．设小球P的质量是m，物块Q的质量为M，由题意可知小球P到点的过程中做自由落体运动，如图
由运动学公式
解得
从到最低点，由动能定理
解得，P第一次到达最低点的速度为
故A错误；
B．在最低点，对小球P受力分析，由牛顿第二定律
解得，P第一次到达最低点时绳的拉力为
故B错误；
CD．碰后对Q由动能定理
解得
小球P与物块Q碰撞的过程中，由动量守恒定律
解得，P碰后的速度为
则碰后对P由动能定理
P碰后能上升的最大高度为
碰撞过程中，由能量守恒定律
解得P、Q碰撞过程中损失的机械能为
故C正确，D错误。
故选C。
二、多选题（共18分，每题6分，漏选少选得3分，有错选不选不得分）
9. O点为波源，形成的简谐横波同时沿x轴正方向和负方向传播。当O点振动0.6s时，沿x轴正方向的波传到x=6m处的点P，此时波形如图所示。下列说法正确的是（ ）

A. 波源的起振方向沿y轴正方向
B. 平衡位置在和处的两质点间的距离为半个波长，两质点振动方向始终相同
C. 在0~0.6s内，平衡位置在的质点运动总路程为5m
D. 从图示时刻开始计时，处的质点，简谐运动的表达式为
【答案】BD
【解析】
【详解】A．根据同侧法，可知，质点P的起振方向沿y轴负方向，由于质点起振方向与波源的起振方向相同，可知波源的起振方向沿y轴负方向，故A错误；
B．根据图像可知，波长为4m，和处的两质点间的距离为2m，可知间距为半个波长，由于和处的两质点在波源两侧，距离波源间距相等，均为四分之一波长，根据图像可知，两质点振动方向始终相同，故B正确；
C．波在介质中传播的速度
周期为
则波传播到平衡位置在的质点经历的时间
可知，在0~0.6s内，平衡位置在的质点运动的时间
可知，平衡位置在的质点运动总路程为
故C错误；
D． 一个完整规则的振动方程为
从图示时刻开始计时，处的质点，由于其起始点位移为负值，根据题干中的波形图平移可知，从图示时刻开始计时，处的质点第一次到达平衡位置的时间为
可知，将上述完整规则的振动方程的波形向左平移
便可得到处质点的振动方程，则其简谐运动的表达式为
结合相关数据解得
故D正确。
故选BD。
10. 如图（a）所示，“L”形木板静止于粗糙水平地面上，质量为滑块以的初速度滑上木板，时与木板相撞并粘在一起。两者运动的图像如图（b）所示。重力加速度大小取，则（ ）
A. 的质量为
B. 地面与木板之间的动摩擦因数为0.1
C. 由于碰撞系统损失的机械能为
D. 时木板速度恰好为零
【答案】AC
【解析】
【详解】A．两者碰撞时，取滑块P的速度方向为正方向，设P的质量为m=1kg，Q的质量为M，由系统动量守恒定律得
根据v-t图像可知，v1=3m/s，v2=1m/s，v3=2m/s，代入上式解得
故A正确；
B．设P与Q之间的动摩擦因数为μ1，Q与地面之间的动摩擦因数为μ2，根据v-t图像可知，0-2s内P与Q的加速度分别为aP=1.5m/s2，aQ=0.5m/s2，对P、Q分别受力分析，由牛顿第二定律得
联立解得
故B错误；
C．由于碰撞系统损失的机械能为
代入数据解得
故C正确；
D．对碰撞后整体受力分析，由动量定理得
代入数据解得
因此木板速度恰好为零的时刻为
故D错误；
故选AC。
11. 在平面内有一传动装置，如图所示传送带上在O点处固定一竖直光滑绝缘细杆，细杆可与传送带一起随着传动装置水平移动，两个小球a、b套在杆上，小球a质量m，电量为；小球b质量，不带电。初始时a球在杆的最靠近O端，且a、b球相距L。现让传动装置以向右匀速运动，整个装置位于垂直纸面向外的磁感应强度为B的匀强磁场中。a、b球发生的碰撞均为弹性碰撞，且碰撞过程中电荷量不发生转移，设光滑绝缘细杆足够长，磁场区域足够大，不计a、b俩球的重力，下列说法正确的是（ ）
A. 小球a、b第一次碰撞前，小球a沿杆方向的速度为
B. 小球a、b第一次碰撞前，洛伦兹力对a球做功为
C. 小球a、b第一次碰撞后，沿杆方向的速度分别为、
D. 小球a、b第一次碰撞后至第二次碰前经历的时间为
【答案】AC
【解析】
【详解】A．设a球做加速运动的加速度大小为a，则有
设第一次碰前a沿杆方向的分速度为v，则有
联立解得
故A正确；
B．a球受到的洛伦兹力与a球速度垂直，洛伦兹力对a球不做功，故B错误；
C．设a和b碰撞后沿杆方向的分速度为、，根据动量守恒定律和机械能守值定律可得
解得
，
故C正确；
D．设物块a、b第一次碰后再经过时间发生第二次碰撞，有
解得
故D错误
故选AC。
三、实验题（共14分，请在答题卡上作答）
12. 小明同学用气垫导轨装置验证动量守恒定律，如图所示。其中、为两个光电门，它们与数字计时器相连。两个滑块A、B（包含挡光片）质量分别为、，当它们通过光电门时，计时器可测得挡光片挡光的时间。
（1）在正确操作的情况下，先调节气垫导轨水平，单独将A放在的右侧，然后向左轻推一下A，直到它通过光电门的时间________（填“大于”、“等于”、“小于”）它通过光电门的时间；
（2）将B静置于两光电门之间，A置于光电门右侧，用手轻推一下A，使其向左运动，与B发生碰撞，观察到滑块A两次通过光电门记录的挡光时间分别为、，滑块B通过光电门记录的挡光时间为，已知两挡光片宽度相同，若、、、、在误差允许范围内满足________（写出关系式，用、、、、表示）则可验证动量守恒定律；若、、在误差允许范围内还满足另一个关系式________（用、、表示）则说明A、B发生的是弹性碰撞。
【答案】 ①. 等于 ②. ③.
【解析】
【详解】（1）[1]在正确操作的情况下，先调节气垫导轨水平，单独将A放在的右侧，然后向左轻推一下A，直到它通过光电门的时间等于它通过光电门的时间。
（2）[2]滑块A两次经过光电门的速度大小近似等于滑块经过光电门时的平均速度，分别为
，
滑块B经过光电门的速度为
以向左为正方向，根据动量守恒可得
整理得
[3]若为弹性碰撞，根据机械能守恒可得
结合动量守恒定律
联立可得
则有
13. 某学习小组测定某电池的电动势与内阻，已知其电动势约为十几伏，内阻约为几欧姆，实验室中提供以下器材：
A．量程为、内阻未知的电流表；
B．电阻箱；
C．定值电阻；
D．滑动变阻器；
E．滑动变阻器；
F．开关2只，导线若干。
先用如图所示甲的电路来测定电流表G内阻。实验步骤与如下：
①按图甲连接好电路，断开，将滑动变阻器的滑片调至图中端所对应的位置；
②闭合，调节，使电流表满偏；
③保持不变，再闭合，调节电阻箱电阻，使电流表的读数为；
④调节电阻箱时，干路上电流可视为几乎不变，即可测定电流表内阻的大小。
（1）为确保实验仪器安全，滑动变阻器应该选取________（选填“”或“”）；而实际干路上电流会发生变化，故测得的电流表内阻比真实值________（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）
（2）按图乙连接电路，闭合开关，多次调节电阻箱的阻值，记录每次电阻箱的阻值及对应的电流表的示数。作出图像如图丙所示，处理数据得到斜率大小为0.2，纵轴截距为8，则求得电池的电动势为________V，内阻为________（结果均保留两位有效数字）。
【答案】 ①. ②. 偏小 ③. 15 ④. 6.7
【解析】
【详解】（1）[1]由于电池的电动势约为十几伏，电流表量程为，可知电路最小电阻应大于，滑动变阻器为限流接法，为确保实验仪器安全，滑动变阻器应该选取。
[2]由于接入电阻箱，导致干路上电流变大，当电流表示数为5mA，则流过变阻箱的电流大于5mA，则电流表内阻真实值大于，故测得的电流表内阻比真实值偏小。
（2）[3][4]由实验步骤三、四可知流过电阻箱R1的电流与流过电流表的电流相等，电阻箱与电流表并联，由并联电路特点可知，电流表内阻等于电阻箱接入电路的阻值
如图乙所示电路图可知，由闭合电路欧姆定律得
由与并联可知
联立解得
可知图像的斜率为
解得电源电动势为
图像的纵轴截距为
解得内阻为
四、解答题（共3道题目，需在答题卡上作答）
14. 如图所示，导热良好的固定直立圆筒内用面积，质量的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。圆筒与温度300K的热源接触，平衡时圆筒内气体处于状态A，其体积。缓慢推动活塞使气体达到状态B，此时体积。固定活塞，升高热源温度，气体达到状态C，此时压强。已知从状态A到状态C，气体从外界吸收热量；从状态B到状态C。气体内能增加；大气压。
（1）求气体在状态C的温度；
（2）求气体从状态A到状态B过程中外界对系统做的功W。

【答案】（1）350K；（2）11J
【解析】
【详解】（1）气体在A状态时，根据平衡条件有
气体从状态A到状态B的过程中发生等温变化，根据波意耳定律有
气体从状态B到状态C发生等容变化，根据查理定律有
其中
联立以上各式解得
（2）由于从状态A到状态B气体发生等温变化，即气体温度不变，因此
而从状态A到状态C，根据热力学第一定律有
由于状态B到状态C气体发生等容变化，即气体体积不变，则可知
因此可得
而
联立解得
15. 如图所示为一处于竖直平面内的实验探究装置示意图，该装置由光滑圆弧轨道AB、长度为L1＝2m的固定粗糙水平直轨道BC及两半径均为R1＝0.4m的固定四分之一光滑细圆管DEF组成，其中圆弧轨道的B、D端与水平轨道相切且平滑连接。紧靠F处有一质量为M＝0.3kg的小车静止在光滑水平地面上，小车的上表面由长为L2＝1.5m的水平面GH和半径为R2＝0.5m的四分之一的光滑圆弧面HI组成，GH与F等高且相切。现有一质量为m＝0.1kg的滑块（可视为质点）从圆弧轨道AB上距B点高度为h＝0.8m处自由下滑，滑块与糙水平直轨道BC及小车上表面GH间的动摩擦因数均为，不计其它阻力，取。求
（1）滑块运动到圆弧轨道上的F点时，细圆管道受到滑块的作用力；
（2）滑块在小车上运动过程中离上表面GH的最大高度；
（3）若释放的高度，试分析滑块最终在小车上表面GH上滑行的路程s与高度h的关系。
【答案】（1）6N，方向向下；（2）0.3m；（3）当时，；当时；当时；
【解析】
【详解】（1）根据动能定理
代入数据得
根据牛顿第二定律
得细圆管道对滑块的作用力
根据牛顿第三定律，细圆管道受到滑块的作用力
方向向下。
（2）根据动量定理
得
根据能量守恒
滑块在小车上运动过程中离上表面GH的最大高度
（3）经过计算可知，当释放的高度时，滑块刚好能到达半径为R2＝0.5m的四分之一的光滑圆弧的最高点，若释放的高度，根据动能定理
根据动量定理
根据能量守恒
得

当时，
当时，
当时，滑块从小车左侧滑落，
16. 如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ间距L=0.5m，其电阻不计。导轨平面与水平面夹角，N、Q两端和M、P两端分别接有的电阻。一金属棒ab垂直导轨放置，ab两端与导轨始终接触良好，已知棒ab的质量m=0.2kg，电阻，整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B=1T。棒ab在平行于导轨向上的恒定拉力F作用下，以初速度v0=0.5m/s沿导轨向上开始运动。能达到的最大速度v=2m/s，重力加速度取g=10m/s2。
（1）判断流经棒ab中电流的方向，并求棒的速度最大时的Uab；
（2）求该过程中拉力的大小；
（3）若棒ab从开始运动到的过程中两个电阻R上产生的总焦耳热，求此过程中棒ab的位移大小；
（4）在棒ab的位移大小为的过程，流过NQ间电阻R的电荷量。

【答案】（1）a→b，-0.75V；（2）1.5N；（3）0.96m；（4）0.25C
【解析】
【详解】（1）根据右手定则，流经棒ab中电流的方向a→b，棒的速度最大时感应电动势为
则
（2）棒速度最大时，根据平衡关系得
得
（3）由功能关系
根据
得
得
（4）根据
得
则流过NQ间电阻R的电荷量为