甘肃省兰州市教育集团2024-2025学年高三上学期建档考试物理试题（解析版）

这是一份甘肃省兰州市教育集团2024-2025学年高三上学期建档考试物理试题（解析版），共18页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
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，只有一个选项符合题目要求。
1. 下列说法正确的是（ ）
A. 研制核武器的钚239（）由铀239（）经过4次β衰变而产生
B. 在中子轰击下生成和的核反应前后核子总数减少
C. 20g经过两个半衰期后未衰变的铀核质量变为15g
D. 用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的危害
【答案】D
【解析】A．经过β衰变电荷数多1，质量数不变，所以钚239（）由铀239（）经过2次β衰变而产生，故A错误；
B．核反应前后，原子核的核子总数守恒，故B错误；
C．根据公式
可知，20g的经过两个半衰期后其质量变为5g，故C错误；
D．γ射线对人体细胞伤害太大，因此不能用来人体透视，在用于治疗肿瘤时要严格控制剂量，故D正确。
故选D。
2. 乘坐摩天轮观光是广大青少年喜爱的一种户外娱乐活动。如图所示，某同学乘坐摩天轮随座舱在竖直面内做匀速圆周运动。下列说法正确的是（ ）
A. 摩天轮转动过程中，该同学所受合外力为零
B. 该同学运动到最高点时，座椅对他的支持力小于其所受重力
C. 摩天轮转动一周的过程中，该同学所受重力的瞬时功率不变
D. 摩天轮转动一周的过程中，该同学所受重力的冲量为零
【答案】B
【解析】AB．摩天轮做匀速圆周运动过程中，由重力和支持力的合力提供向心力，在最高点，向心力指向下方，所以，则支持力，所以支持力小于重力，故A错误，B正确；
C．重力的瞬时功率为
摩天轮做匀速运动，竖直分速度变化，该同学所受重力的瞬时功率变化，故C错误；
D．转动一周，重力的冲量为
该同学所受重力的冲量不为零，故D错误；
故选B。
3. 以速度水平抛出一小球，经过时间t后，其位移为1m，速度方向与水平面夹角的正切值，重力加速度g取，不计空气阻力，下列选项正确的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】平抛运动过程如图所示
根据平抛运动推论有
根据几何知识有，
根据几何知识可得
，
根据平抛运动规律有
，
解得
，
故选A。
4. 阿尔法磁谱仪，又称反物质太空磁谱仪，用于探测宇宙中的反物质（由反粒子构成的物质）和暗物质，它依靠一个巨大的超导磁铁及六个超高精确度的探测器来完成搜索的使命，如图甲所示。该磁谱仪核心部分截面是圆形匀强磁场区域磁场方向垂直纸面向外，如图乙所示，a为入射窗口，各粒子从a处沿直径方向射入磁场，且入射速度相同，a、b、c、d、e、f为圆周上六等分点，若质子（）射入后从b点射出，则反氚核粒子（）射入后的出射点为（ ）
A. b点B. c点C. e点D. f点
【答案】C
【解析】质子射入磁场后从b点射出，其运动轨迹如图所示
设圆形磁场区域的半径为R，由几何关系可知，质子运动轨迹的半径r=33R
若是反氚核粒子以同样的速度射入磁场，其偏转方向与质子进入磁场时的偏转方向相反，根据粒子在磁场中做圆周运动的半径
知，反氚核粒子做圆周运动的轨迹半径是质子轨迹半径的3倍，故反氚核粒子将由e点射出。
故选C。
5. 2023年2月，我国成功发射中星26号卫星是地球静止轨道卫星，其距离地面的高度约为地球半径的6倍。已知地球自转的周期为T，引力常量为G，依据题中信息可估算出（ ）
A. 地球的质量B. 卫星的质量
C. 近地卫星的周期D. 该卫星绕行的线速度大小
【答案】C
【解析】AB．根据题意，设地球半径为，由万有引力提供向心力有
解得
可知，卫星的质量消掉不可求，地球半径未知，则地球的质量不可求，故AB不符合题意；
C．根据题意，设近地卫星的周期为，由开普勒第三定律有
解得
可知，近地卫星周期可求，故C符合题意；
D．根据题意，由公式可得，该卫星绕行的线速度大小
由于地球半径未知，则该卫星绕行的线速度大小不可求，故D错误。
故选C。
6. 某简谐横波波源的振动图像如图1所示，该波源的振动形式在介质中传播，某时刻的完整波形如图2所示，其中P、Q是介质中的两个质点，该波的波源位于图2中坐标原点处，下列说法正确的是（ ）
A. 该波的周期为0.1s
B. 再经过0.4s，图2中质点Q处于波谷
C. 图2中质点Q第一次处于波谷时，波源处于波峰位置
D. 从到质点Q开始振动，质点P运动的路程为0.3m
【答案】C
【解析】A．由图1可知该波的周期为0.2s，故A错误；
B．由图2可知该波的波长为，波速为
经过，波传播的距离为
由图2根据波形平移法可知，再经过0.4s，图2中质点Q处于平衡位置，故B错误；
C．根据波形平移法可知，再经过
质点Q第一次处于波谷，波源从图示时刻再经过个周期，波源处于波峰，故C正确；
D．由题图可知波形图对应的时刻为，由波形平移法可知，在经过质点Q开始振动，由于
则从到质点Q开始振动，质点P运动的路程为
故D错误。故选C。
7. 如图所示，发电机线圈所处的磁场可视为匀强磁场，从图示位置开始绕轴OO'逆时针方向匀速转动。线圈阻值为R，通过电刷与外电路连接，理想变压器原线圈与副线圈匝数比为1：2，定值电阻 滑动变阻器R₂最大阻值为8R，开始滑片P位于最上端，忽略电流表及线路电阻，下列说法中正确的是（ ）
A. 线圈经过图示位置时，电流表的示数为零
B. 仅将滑片P向下滑动，电流表的示数将减小
C. 仅将滑片P向下滑动，发电机的输出功率将减小
D. 仅将滑片P向下滑动，电阻 消耗的功率将减小
【答案】C
【解析】A．电流表的示数为交流电的有效值，则线圈经过图示位置时，电流表的示数不为零，选项Ａ错误；
B．变压器等效电阻
仅将滑片P向下滑动，则R2减小，则R等效减小，则R1和R等效并联后的电阻减小，因线圈电动势一定，则电流表的示数将变大，选项B错误；
C．将线圈产生的电动势为电源，其电阻R为电源内阻，将R1和R等效并联看做是外电路，开始时R等效=2R，此时R1和R等效并联电阻为R等于电源内阻R，则开始时发电机输出功率最大，则仅将滑片P向下滑动，R等效减小，外电阻逐渐远离电源内阻，可知发电机的输出功率将变小，选项C正确；
D．将R1和R并联后的电阻（）等效为电源内阻，将R等效看做是外电路，仅将滑片P向下滑动，则外电阻从2R逐渐减小，则外电路消耗的功率先增加后减小，即电阻 消耗的功率先增加后减小，选项D错误。
故选C。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 将一电荷量为+Q的小球放在不带电的金属球附近，所形成的电场线分布如图所示，金属球表面的电势处处相等．a、b为电场中的两点，则
A. a点的电场强度比b点的大
B. a点的电势比b点的高
C. 检验电荷-q在a点的电势能比在b点的大
D. 将检验电荷-q从a点移到b点的过程中，电场力做负功
【答案】ABD
【解析】A项：电场线越密集的地方电场强度就越大，从上图中可以看出a处的电场线比b处的电场线密集，所以a点的场强大于b点的场强，故A项正确；
B项：a点所在的电场线从Q出发到不带电的金属球终止,所以a点的电势高于金属球的电势,而b点所在处的电场线从金属球发出到无穷远,所以金属球的电势高于b点的电势,即a点的电势比b点的高.故B正确;
C项：电势越高的地方,负电荷具有的电势能越小,即负电荷在a点的电势能较b点小,故C错误;
D项：由上知,-q在a点的电势能较b点小,则把-q电荷从电势能小的a点移动到电势能大的b点,电势能增大,电场力做负功.所以D选项是正确的.
综上所述：本题答案为：ABD
9. 边长为L的正方形单匝线框abcd放置在如图所示的匀强磁场中，磁感应强度为B，线框总电阻为r，若线框从图示位置开始以角速度ω绕ab轴匀速转动，则下列说法正确的是（ ）
A. 线框产生的感应电动势最大值是
B. 线框产生感应电动势有效值是
C. 线框所在平面和磁场的方向垂直时，回路电流最大
D. 线框所在平面和磁场的方向平行时，回路电流最大
【答案】AD
【解析】AB．线框产生的感应电动势最大值为
则线框产生的感应电动势有效值为
故A正确，B错误；
C．线框所在平面和磁场的方向垂直时，穿过线框的磁通量最大，但磁通量变化率最小，感应电动势最小，回路电流最小，故C错误；
D．线框所在平面和磁场的方向平行时，穿过线框的磁通量为0，但磁通量变化率最大，感应电动势最大，回路电流最大，故D正确。
故选AD。
10. 如图所示，在平面的第一、二象限内有垂直坐标平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，在第三、四象限范围内有沿x轴正方向的匀强电场，在坐标原点O有一个粒子源可以向x轴上方以不同速率向各个方向发射质量为m、电荷量为q的带正电粒子，x轴上的P点坐标为，y轴上的Q点坐标为。不计粒子的重力及粒子之间的相互作用。下列说法中正确的是（ ）
A. 所有经过P点的粒子最小速度为
B. 若以最小速率经过P点的粒子又恰好能过Q点，则电场强度大小为
C. 沿不同方向进入匀强磁场的粒子要经过P点，速度大小一定不同
D. 所有经过P点的粒子在匀强电场中运动的时间均相同
【答案】AD
【解析】A．粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力得
解得
当OP为粒子运动轨迹的直径时
圆周运动半径最小，粒子经过P点时速度最小，可得
故A正确；
B．粒子以最小速率经过P点时，在磁场中的轨迹恰好为半个圆周，到达P点时速度方向垂直于x轴，由P点到Q点做类平抛运动。沿y轴负方向做匀速直线运动，则有
沿x轴正方向做匀加速直线运动，则有
由牛顿第二定律得
解得电场强度
故B错误；
C．经过P点圆弧轨迹均以PO为弦，如图1所示
经过O、P两点的半径相等的圆O1与圆O2，粒子可以分别沿这两个等大的圆在磁场中的圆弧部分做圆周运动经过P点，由于运动半径相等，故粒子速度大小相同，故C错误；
D．设沿不同方向进入磁场的粒子，经过P点的速度方向与x轴夹角为，如图2所示
由几何关系得
同理由，可得
在P点垂直电场方向的分速度为
可见为定值。
粒子穿过电场过程沿y轴负方向做匀速直线运动，则有
因vy为定值，故所有经过P点的粒子在匀强电场中运动的时间均相同，故D正确。故选AD。
三、实验题：本题共2小题，其中第11小题5分，第12小题10分，共15分。
11. 为探究物体所受合力不变时，加速度a与质量M的关系，某同学设计了一个实验：如图甲所示，设沙和沙桶的总质量为m，改变小车（含砝码）的质量M，研究小车的加速度a和质量M之间的关系。在平衡了摩擦力之后，打点计时器打出的某一条纸带如图乙所示，已知打点计时器所用的交流电源的频率为f，重力加速度为g，试解答下列问题：
（1）该实验中小车所受的合力F________（选填“大于”“等于”或“小于”）沙和沙桶的总重力mg。
（2）该实验可用图像法处理数据，应作a－________（选填“M”或“”）图像进行分析研究（已知m≪M）。
（3）如图乙，相邻计数点间的距离在纸带上已标出，相邻两计数点间均有4个点未画出，则打相邻两计数点的时间间隔T=________。利用纸带上的数据计算可得小车的加速度a=________。（用题中已知物理量的符号表示）
【答案】（1）小于 （2）
（3）
【解析】【小问1详解】
平衡了小车的摩擦力之后，设绳子的拉力为F，由
和
解得
显然
【小问2详解】
处理实验数据时，可以把沙和沙桶所受的总重力当作小车所受的合力。用图像法处理数据研究a、M之间的关系，最好要作线性图像，因为，故由
可得
当F恒定时，a和理论上是线性关系，故应作的图像。
【小问3详解】
[1]因为交流电源的频率为f，故打点计时器打点的时间间隔
相邻两计数点间均有4个点，故打相邻两计数点的时间间隔
[2]根据纸带数据求加速度时，为了减少误差，充分利用已有数据，应该采用逐差法求解加速度，则
12. 如图1所示为某多用电表的欧姆挡“×10”挡内部电路示意图。表头G满偏电流10mA、内阻10Ω，电源的电动势设计值为1.50V。
（1）该多用电表的A表笔应为_______（填“红”或“黑”）表笔。
（2）由于长时间未使用，该多用表内部电源电动势发生了变化，但仍可欧姆调零。为了测得其内部电源的电动势，实验步骤如下：
①将选择开关旋至欧姆“×10”挡位，红、黑表笔短接进行欧姆调零；
②将一电阻箱串联在两表笔间，实验电路如图2所示，为使测量过程指针偏转范围尽量大些，电阻箱应选用_______（填字母序号）；
A．最大阻值99.99Ω B．最大阻值999.9Ω
③调节电阻箱的阻值，当多用表的指针如图3所示时，通过表头G的电流为_______mA；
④连续调节电阻箱的阻值，记录多组电阻箱阻值R和通过毫安表的电流I，作出图像如图4所示，则现在的电源电动势E=_______V。
（3）用该欧姆表测得一定值电阻的阻值为300Ω，如果操作无误，不考虑偶然误差的情况下，则该定值电阻的实际阻值为_______Ω。
【答案】（1）红 （2） B 6.0 1.4 （3）280
【解析】【小问1详解】
电流从红表笔流入，黑表笔流出，所以该多用电表的A表笔应为红表笔。
【小问2详解】
[1]为使测量过程指针偏转范围尽量大些，电阻箱应选用阻值较大，即回路中电阻变化范围较大，则电流变化范围大。
故选B。
[2]电流表的每一小格为0.2mA，所以通过表头G的电流为6.0mA；
[3]根据闭合电路欧姆定律可得
所以
结合图像可得
【小问3详解】
当电源的电动势为1.5V时，有
当电动势为1.4V时，有
联立解得
四、计算题：本题共3小题，其中第13小题10分，第14小题14分，第15小题18分，共42分。
13. 在驻波声场作用下，水中小气泡周围液体的压强会发生周期性变化，使小气泡周期性膨胀和收缩，气泡内气体可视为质量不变的理想气体，其膨胀和收缩过程可简化为如图所示的图像，气泡内气体先从压强为、体积为、温度为的状态A等温膨胀到体积为、压强为的状态B，然后从状态B绝热收缩到体积为、压强为、温度为的状态C，B到C过程中外界对气体做功为W，已知、、、W。求：
（1）与；
（2）B到C过程，气泡内气体内能的变化量。
【答案】（1）；；（2）
【解析】（1）由题可知，根据玻意耳定律可得
解得
根据理想气体状态方程可知
解得
（2）根据热力学第一定律可知
其中，故气体内能增加
14. 如图所示，足够长的光滑平行金属导轨、固定在水平面上，间距为，间接阻值为的定值电阻，质量为的金属棒垂直导轨放置，导轨和金属棒电阻不计，整个装置处于方向垂直导轨平面向下、磁感应强度大小为的匀强磁场中。现给金属棒一个水平外力使金属棒从静止开始向右匀加速运动，速度达到时水平外力大小为该时刻安培力大小的2倍，运动过程中金属棒始终垂直导轨且与导轨接触良好。求：
（1）在速度从零增加到时间内金属棒的加速度大小；
（2）在速度从零增加到时间内流过定值电阻的电荷量。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）金属棒切割磁感线产生的电动势为
电路中的电流为
金属棒受到的安培力
根据牛顿第二定律
得
因为速度达到时水平外力大小为该时刻安培力大小的2倍，联立解得
（2）通过电阻的电荷量为
根据法拉第电磁感应定律
电流为
又因为是一定值，金属棒做匀变速直线运动
联立解得在内流过定值电阻的电荷量
15. 如图所示，长木板B的质量为，静止放在粗糙的水平地面上，质量为的物块C（可视为质点）放在长木板的最右端。一个质量为的物块A从距离长木板B左侧处，以速度向着长木板运动。一段时间后物块A与长木板B发生弹性正碰（时间极短），之后三者发生相对运动，整个过程物块C始终在长木板上。已知物块A及长木板与地面间的动摩擦因数均为，物块C与长木板间的动摩擦因数，物块C与长木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2，求：
(1)碰后瞬间物块A和长木板B的速度；
(2)长木板B的最小长度；
(3)物块A离长木板左侧的最终距离。
【答案】(1)物块A的速度3m/s、方向向左，长木板B的速度6m/s、方向向右；(2)3m；(3)10.5m
【解析】(1)设物块A与木板B碰前的速度为v，由动能定理得
解得
A与B发生弹性碰撞，假设碰撞后的瞬间速度分别为v1、v2，由动量守恒定律得
由机械能守恒定律得
联立解得
，
碰后物块A的速度大小为3m/s、方向向左，长木板B的速度大小为6m/s、方向向右；
(2)碰撞后B减速运动，C加速运动，B、C达到共同速度之前，由牛顿运动定律，对木板B有
对物块C
设从碰撞后到两者达到共同速度经历的时间为t，则
木板B的最小长度
(3)B、C达到共同速度之后，因
二者一起减速至停下，设加速度大小为a3，由牛顿运动定律得
整个过程B运动的位移为
A与B碰撞后，A做减速运动的加速度大小也为a3，位移为
物块A离长木板B左侧的最终距离为