江苏省镇江市2024-2025学年高三下学期开学考试物理试题（原卷版+解析版）

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考生在答题前请认真阅读本注意事项
1.本试卷包含选择题和非选择题两部分，考生答题全部答在答题卡上，答在本试卷上无效，全卷共16题，本次考试时间为75分钟，满分100分。
2.答选择题必须用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，请用橡皮擦干净后，再选涂其它答案，答非选择题必须用书写黑色字迹的0.5毫米签字笔写在答题卡上的指定位置，在其它位置答题一律无效。
一、单项选择题：共11题，每小题4分，共计44分。每小题只有一个选项最符合题意。
1. 某种微型核电池利用镅243（）的衰变进行发电，的衰变方程为：，则X表示（ ）
A. 粒子B. 质子C. 电子D. 中子
【答案】A
【解析】
【详解】由电荷数守恒得
由质量数守恒的
解得，
所以X的电荷数为2，质量数为4，X为粒子。故选A。
2. “天问一号”火星探测器成功实施制动捕获后，进入环绕火星的轨道，成为中国第一颗人造火星卫星。此任务中，探测器经历了如图所示变轨过程，轨道I为圆轨道，轨道II、轨道III为椭圆轨道，其周期分别为、、，机械能分别为、、。关于探测器，下列说法正确的是（ ）
A B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】AB．根据开普勒第三定律，轨道的半长轴越长，周期越大，故在轨道I上的周期小于在轨道II上的周期，在轨道II上的周期小于在轨道III上的周期，故AB错误；
CD．根据卫星的发射规律，同一卫星在高轨道的机械能大于在低轨道的机械能，故在轨道I上的机械能小于在轨道II上的机械能，在轨道II上的机械能小于在轨道III上的机械能，故C错误，D正确。
故选D。
3. 一只探空气球中封闭着一定质量的理想气体，在地面附近释放气球让其不断上升，随着高度升高，气球中的气体温度逐渐降低，体积逐步增大。则在气球上升的过程中（ ）
A. 气球内部的每个气体分子动能都减小
B. 气球内气体分子的数密度减小
C. 单位时间内气球单位面积上气体分子撞击次数变大
D. 气球中的气体一定吸收热量
【答案】B
【解析】
【详解】A．温度是分子平均动能的标志，温度降低分子的平均动能减小，但不是每个分子的动能都减小，故A错误；
B．随着高度升高，气球中的气体温度逐渐降低，体积逐渐增大，根据理想气体状态方程可知，气体的压强减小，而气体的质量不变，所以气球内气体分子的数密度减小，故B正确；
C．随着高度升高气球中的气体温度逐渐降低，体积逐渐增大，根据理想气体状态方程可知，气体的压强减小，而气体的质量不变，所以单位时间内气球单位面积上气体分子撞击次数变小，故C错误；
D．气球中的气体温度逐渐降低，体积逐步增大，气体的内能减小，气体对外做功，根据热力学第一定律可知，气体可能放出热量，也可能吸收热量，故D错误。
故选B。
4. 如图所示为氢原子能级图，氢原子某谱线系的某光子能量为0.97eV，该光子是氢原子从高能级跃迁到低级产生的，则此谱线系对应的低能级是（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】氢原子从高能级跃迁到低级辐射的能量
由图可知，此光子为由跃迁到能级所产生，则此谱线系对应的低能级是。
故选C。
5. 一辆汽车以不同的恒定功率在平直路面上启动，前后两次图像如图所示，设汽车行驶时所受阻力与速度的大小成正比，则第一次与第二次汽车启动时功率之比为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】汽车行驶时所受阻力与速度的大小成正比，则
当汽车匀速运动时，牵引力大小等于阻力，则
汽车的恒定功率为
则第一次与第二次汽车启动时功率之比为
故选A。
6. 两根相同的弹性导线平行放置，分别通有方向相反的电流和，且。下列图像可能正确的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】由安培定则可知方向向下的电流在方向向上的电流处磁场垂直向外，由左手定则可知受力向右；同理可知受力向左，即两导线相互排斥，由牛顿第三定律可知两力大小相等；两根相同的弹性导线形变量相同，故C正确，ABD错误。
故选C。
7. 如图所示，用两根振针以一定的频率同时击打水面可以形成稳定的干涉图样，甲、乙两图中振针击打水面的频率分别为15Hz和22Hz。其中甲图的A、B两点位于两个波、线的中垂线上，下列说法正确的是（ ）
A. 甲图中A、B两点为振动减弱点
B. 甲图中A、B两点的振动周期均为
C. 甲图中水波速度大于乙图中水波速度
D. 甲图中水波波长大于乙图中水波波长
【答案】D
【解析】
【详解】A．振动情况完全相同的两列波叠加时，到两个波源的距离差（n =0，1，2，···）
振动加强所以图甲中A、B两点位于两个波源连线的中垂线上到两个波源的距离差为0，所以甲图中A、B两点为振动加强点，故A错误；
B．A、B两点的周期都与波源振动的周期相同，即
故B错误；
C．机械波的传播速度仅由介质决定，则甲、乙两图中水波的传播速度相等，故C错误；
D．根据，，
所以甲图中水波波长大于乙图中水波波长，故D正确。
故选D。
8. 用如图1所示电路研究某元件的电流特性，图中D为电流传感器，时刻闭合开关，传感器显示的电流随时间变化的图像如图2，则该电学元件是（ ）
A. 电感线圈B. 二极管C. 电容器D. 定值电阻
【答案】C
【解析】
【详解】A．图2中电流在开关闭合后电流逐渐减小，电感线圈由于自感，所以闭合开关瞬间电流为0，然后慢慢增大，故A错误；
B．二极管正向电阻小，闭合开关后电流较大，为恒定电流；二极管反向电阻大，闭合开关后电流较小，为恒定电流；故B错误；
C．电容器在闭合开关瞬间处于充电状态，电容器上的电荷量增多，电容器两极板间电压增大，充电电流减小，当电容器两极板间电压等于电源的电动势时，充电结束，电流为0，故C正确；
D．闭合开关后，通过定值电阻的电流不变，故D错误。
故选C。
9. 如图所示，无人机悬停表演中，通过转动光源把光束投到竖直墙壁上的P点。此时光源转轴O与墙壁相距r，P点与O点之间的高度差为L，若P点沿墙壁以v匀速下降。此时光源转动的角速度为（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】将P点速度沿OP方向和垂直OP方向分解，如图
则
几何关系可知
因为
联立以上得角速度
故选D。
10. 某电场如图所示，Ox轴竖直向下，一带负电的小球从O点静止释放沿Ox轴正向运动，从O到A运动过程中，下列关于小球的机械能、动能电场的电势及电场强度E随小球运动的位移x变化的图像，可能正确的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】A．带电小球沿x轴正向运动，电场力竖直向上先增大后减小，做负功，所以小球的机械能减小，而且先减小的越来越快后减小的越来越慢，故A正确；
B．带电小球沿x轴正向运动，小球从O点静止释放沿x轴正向运动，则在点时电场力小于重力，小球下降过程中电场力先增大后减小，则小球的合力一直向下且先减小后增大，由动能定理得小球的动能一直增大且增大的先变慢后变快，故B错误；
C．沿着电场线方向电势减小，所以沿x轴正向电势降低，故C错误；
D．电场线的疏密程度反映电场强度，由图可知，沿x轴正向电场先增大后减小，但始终不为零，故D错误。
故选A。
11. 如图所示，光滑水平地面上有一斜面体Q，斜面上放置物块P。初始时用外力保持物块P和斜面体Q静止，撤去外力后，P沿斜面体Q下滑，已知P、Q之间存在摩擦，则在P下滑过程中，下列说法正确的是（ ）
A. Q对P的作用力方向竖直向上
B. P对Q做功小于Q对P做功
C. P的机械能变化量等于Q对P摩擦力所做的功
D. Q动量的变化量等于P对Q的作用力的冲量
【答案】B
【解析】
【详解】A．当P处于静止状态时，Q对P的作用力方向竖直向上，与P的重力等大、反向，当P沿斜面加速下滑时，Q对P的作用力方向斜向左上方，故A错误；
B．由于P、Q之间存在摩擦，所以系统机械能不守恒，且P对Q做功小于Q对P做功，故B正确；
C．根据功能关系可知，P的机械能变化量等于Q对P摩擦力、支持力所做的总功，故C错误；
D．Q动量的变化量等于Q所受合外力的冲量，故D错误。
故选B。
二、非选择题：共5题，共56分。其中第13题~第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. 小明同学进行“灯泡电阻与通过电流的关系”的实验研究，小明设计的电路如图1所示，实验器材选择如下：
灯泡L（3.2V，0.24A）
电源E（电动势4.0V，内阻不计）
电流表（量程200mA，内阻）
电流表（量程500mA，内阻）
定值电阻（阻值）
滑动变阻器 （最大阻值）
开关S和若干导线。
（1）小明连接的电路如图2所示，其中有一根导线连接错误，请在错误的连线上画“×”，并在图上作出正确的连接线______。
（2）在开关闭合之前，滑动变阻器的滑片应调整到最______端（选填“左”或“右”）。
（3）某次实验时，电流表的示数如图3所示，其读数为______mA
（4）在实验中，通过改变滑动变阻器的阻值，得到了多组数据，若表读数为，表读数为，则可求出灯丝阻值______。（用题中所给物理量的字母表示）
（5）小明用测量数据在灯泡电阻R与通过电流I的图像中描点，如图4所示，小明猜想电阻与电流成线性关系，根据此猜想，由图像可知灯泡电压为零时灯泡的电阻为______。
【答案】（1） （2）右
（3）231##232##233##234##235##236##237##238##239
（4）
（5）1.0
【解析】
小问1详解】
从电路图中可以看出电流表测量并联电路的电流，不测干路中的电流，所以错误的连线及改正的电路如下图
【小问2详解】
在开关闭合之前，滑动变阻器滑片应调整到使电流表中电流最小，避免损坏电流表，所以滑动变阻器的滑片应调整到最右端。
【小问3详解】
电流表的量程500mA，从图中可读出电流表的读数为235mA，由于最后一位是估读，所以读数在231-239mA之间即可。
【小问4详解】
根据电路图及欧姆定律，可得
【小问5详解】
灯泡两端电压为0 时，通过灯泡的电流也为0，从图中可以读出，电流为0时，电阻为
13. 如图。所示为某个在真空中的透镜的截面图，半圆弧的圆心为O，半径为R，为矩形，长度为R。一束平行单色光垂直于边射向透镜，已知光在真空中的传播速度为c，光在该透镜中的传播速度为，不考虑反射光线。求：
（1）该透镜的折射率n；
（2）能从半圆弧上射出的光线中在透镜中传播的最短时间。
【答案】（1）
（2）
【解析】
【小问1详解】
根据
代入数据解得该透镜的折射率
【小问2详解】
如图所示
光线刚好发生全发射，则有
解得
根据几何关系，可得光线在透镜中的光程
则从半圆弧上射出的光线中在透镜中传播的最短时间为
14. 如图所示，磁感应强度B为0.2T的匀强磁场水平向右，粗细均匀的金属导体制成的矩形单匝线框在匀强磁场中绕着与磁感应强度垂直的边匀速转动，角速度为。已知边长为0.5m，边长为0.2m，线框电阻为。求：
（1）线框转动到如图的位置时，线框中感应电动势大小和边感应电流的方向；
（2）线框转过90°过程中，线框中通过的电量和产生的电热。
【答案】（1），边感应电流的方向为
（2），
【解析】
【小问1详解】
当线框转到与磁感线平行时，线框中的感应电动势最大，有
根据右手定则可判断出，边感应电流的方向为由。
【小问2详解】
线框转过90°过程中，线框中通过的电量，,
联立可得
解得
感应电动势的有效值为
线框转过90°所用时间为
线框中产生的电热为
15. 如图所示，光滑水平面上有一个薄木板AB，在B端正上方高度的屋顶O点悬挂一根长度不可伸长的轻绳。一只质量的猫，从木板A端走到木板上的C点（图上未标出）时，稍作停顿后奋力跃起，刚好在运动的最高点抓住轻绳的P点，随之向右端荡出。木板质量、长度，小猫可看成质点，不计一切能量损失，重力加速度g取。
（1）若木板固定在水平面上，距离为0.4m，求猫跳起时的初速度大小及方向；
（2）在（1）问情况下，求猫在轻绳上荡到最高点时的加速度大小；
（3）若木板不固定在水平面上，起跳点C为B端，求猫跳起过程中所消耗的能量。
【答案】（1），与水平方向夹角为
（2）
（3）
【解析】
【小问1详解】
将猫的运动反向看成平抛运动，则在竖直方向有
解得
在水平方向有
解得
又竖直方向的速度为
故猫跳起时的初速度大小
设猫跳起时的初速度方向与水平方向的夹角为，根据几何关系有
解得
即猫跳起时初速度方向与水平方向夹角为。
【小问2详解】
设猫在轻绳上荡到最高点时，绳与竖直方向的夹角为，根据机械能守恒
解得
沿切线方向，根据牛顿第二定律有
解得
【小问3详解】
由题意可知，设猫从A端走到B端时，猫和木板相对地面的位移大小分别为和，则由水平方向动量守恒得
根据几何关系可得
联立解得
根据
解得
猫跳起的初速度为
根据水平方向动量守恒
解得
则猫跳起过程中所消耗的能量
16. 如图甲所示，位于坐标原点O的粒子源持续向右发射出质量为m、带电量为的带电粒子，初速度均为v。在粒子源右侧y轴到之间存在沿y轴正方向的匀强电场，匀强电场场强随时间t的变化规律如图乙所示。在区域存在着垂直纸面向外的匀强磁场1，在区域存在着垂直纸面向里的匀强磁场2，处是粒子探测器，时刻发射的粒子恰好不能进入磁场2，时刻发射的粒子出磁场1时其速度沿x轴正方向，忽略粒子的重力，粒子相互间的作用力和其他阻力，粒子打到探测器后立刻被吸收，粒子在电场中运动的时间远小于周期T，两磁场磁感应强度大小相等。
（1）求磁场磁感应强度B的大小；
（2）求电场强度的大小；
（3）求探测器能被粒子打到的长度及粒子在磁场中运动的时间范围。
【答案】（1）
（2）
（3），
【解析】
【小问1详解】
由于粒子在电场中运动的时间远小于周期T，故时刻发射的粒子以速度v沿x轴进入磁场1，依据题意有
圆周半径为
根据牛顿第二定律
解得
【小问2详解】
设时刻发射的粒子以速度进入磁场1，进入时与水平方向的夹角为，如图
粒子在电场中运动的时间为
由运动的合成与分解，有
由牛顿第二定律，有
即
由几何关系，有
解得
即
故
解得
沿电场方向，由牛顿第二定律，有
解得
【小问3详解】
如图
由轨迹分析可知，发射的粒子打到探测器的最下端，距离x轴的距离为
发射的粒子打到探测器的最上端，距离x轴的距离为
解得
故探测器能被粒子打到的长度
粒子打到探测器最下端运动时间最长，打到最上端运动时间最短；最长时间为
最短时间为
故粒子在磁场中运动的时间范围为