湖南省常德市汉寿县第一中学2024-2025学年高三下学期开学物理试题

这是一份湖南省常德市汉寿县第一中学2024-2025学年高三下学期开学物理试题，共21页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题（4x6=24分）
1．根据变速运动实验获得的位移、时间数据作出如图所示的x-t图像，可以用A、B两点之间的平均速度大致来描述P点的运动快慢。如果取更接近P点的两点，运动的图线接近于直线，表明物体在此段时间内的运动接近匀速；如果取非常接近P点的两点，则运动的图线几乎就是一条直线了，这表明可以把段的运动看成是匀速直线运动。这里主要用到的物理方法是（ ）
A．极限法B．理想模型法C．等效替代法D．控制变量法
2．如图甲所示，一物块（可视为质点）从倾角的足够长斜面上滑下，以物块的初始位置为坐标原点，沿斜面向下为x轴的正方向建立坐标系，物块运动的图像如图乙所示，重力加速度取，下列说法正确的是（ ）
A．物块的加速度为2B．物块的初速度为零
C．物块与斜面间的动摩擦因数为D．前2s内物块的平均速度为5
3．实验室里有一款电子发射器，可以在水平方向以任意角度发射电子。现在空间中存在竖直向下的匀强电场，并在一适当位置竖直放置一块很大的粒子接收屏，如图所示。若固定电子的初速度大小不变，并任意地调节发射器的角度，忽略电子重力，则打到接收屏的电子构成的几何图形是（ ）
A．V形折线B．圆或椭圆C．抛物线D．双曲线的一支
4．如图所示，充满气的篮球放在由a、b两根光滑杆组成的架子上。已知两根杆相距、其所在平面与水平面间的夹角为，篮球的半径为R、重力为G。则a杆对篮球的支持力大小为（ ）
A．B．C．D．
5．如图a所示，公园里的装饰灯在晚上通电后会发出非常漂亮的光。该装饰灯可简化为图b所示模型，该装饰灯为对红光折射率的透明材料制成的棱长为的立方体，中心有一个发红光点光源，不考虑光的二次反射，光速为，则（ ）
A．立方体某一面有光射出部分的图形是椭圆
B．若不考虑多次反射，光线从玻璃砖射出的最长时间为
C．若点光源发出的光由红光变为蓝光，表面有光射出的区域面积将增大
D．从外面看玻璃砖被照亮的总面积为
6．某同学设计了一个滑梯游戏装置，如图所示，一光滑轨道AO固定在水平桌面上，O点在桌面右侧边缘上。以O点为圆心的光滑圆弧轨道BD竖直固定在桌子的右侧，C点为圆弧轨道BD的中点。若宇航员利用该游戏装置分别在地球表面和火星表面进行模拟实验，将小球放在光滑轨道AO上某点由静止下滑，小球越过O点后飞出，落在光滑圆弧轨道BD上。忽略空气阻力，已知地球表面的重力加速度大小为g，火星的质量约为地球质量的，火星的半径约为地球半径的。在地球表面或在火星表面上，下列说法正确的是（ ）
A．若小球恰能打到C点，则击中C点时的速度方向与圆弧面垂直
B．小球释放点越低，小球落到圆弧上时动能就越小
C．根据题目的条件可以得出火星表面的重力加速度大小
D．在地球和火星进行模拟实验时，若都从光滑轨道上同一位置释放小球，则小球将落在圆弧上的同一点
二、多选题（5x4=20分）
7．2024年我国将加速稳步推进载人登月，未来中国航天员将登上月球。试想航天员用同一装置对同一单摆分别在地球和月球上做受迫振动实验，得到如图所示的共振曲线，共振频率为、。将月球视为密度均匀、半径为r的球体，引力常量为G，地球表面的重力加速度为g，不考虑星球自转的影响。下列说法正确的是（ ）
A．该单摆在月球上的共振频率为
B．月球表面的重力加速度
C．月球的质量
D．月球的密度
8．夏季来临了，一小组成员想模仿“悬浮磁列车”制造一艘电磁船，如下图是电磁船的简化原理图。MN和PQ是与电源相连的两个电极导轨，相距L，两导轨间固定放着两根导体棒1和2，相距为L，且每根导体棒的电阻为R（包括两导轨每段长度为L的电阻也为R）。该电磁船质量为m。（其他电阻、摩擦力忽略不计），整个空间存在垂直船体向下的匀强磁场，磁感应强度为B、电源电动势为E。下列说法正确的是（ ）
A．制造电磁船利用的原理是电磁感应定律
B．欲使电磁船前进，MN导轨应接电源的负极
C．增大电路的电流，可使电磁船速度增大
D．刚接通电源时电磁船的加速度为
9．如图甲所示，某科创小组将理想变压器固定在水平面上，左侧线圈（匝数匝）通过一个阻值的定值电阻，与同一水平面内足够长的光滑平行金属导轨连接，导轨间距；右侧线圈（匝数匝）与一阻值的定值电阻连成回路。线圈左侧导轨区域充满竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小。长度也为的金属杆ab在外力作用下开始运动，当速度为时开始计时，ab运动的速度与时间的图像如图乙所示（0.1s后呈余弦函数规律变化），ab运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，其他电阻不计。则（ ）
A．内，两端电势差为0
B．内，ab所受安培力逐渐减小
C．时，中电流有效值为
D．内，产生的热量为
10．某科技小组利用物理知识研究一款无接触驱动的游戏装置，如图所示，导轨a、b由半径为的四分之一光滑圆弧平行导轨与水平导轨组成，其右端与水平导轨c、d良好衔接，导轨a、b部分宽度为，导轨c、d部分宽度为，金属棒Р与金属棒Q上分别固定有绝缘卡通玩偶，营造出猫追老鼠的氛围，两者将随金属棒始终无翻转水平运动，金属棒Р与“猫”总质量为，金属棒Q与“老鼠”总质量为，接入导轨间的电阻大小均为，Q棒静止在c、d导轨上并被锁定，整个导轨处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为。现将Р棒从圆弧导轨圆心等高处无初速释放，经过时间Р棒到达圆弧轨道最低点，此时Р棒对导轨压力为其重力的两倍，金属棒与轨道接触良好，不考虑一切摩擦，重力加速度为g取10m/s2，则（ ）
A．从释放Р棒到运动至圆弧轨道最低点过程中通过金属棒的电荷量为0.3C
B．在Q棒一直锁定下，要使Р棒不能带“猫”进入c、d轨道，则a、b轨道水平部分长度至少为2m
C．当Р棒到达圆弧最低点时，若Q棒立即解除锁定，水平导轨均足够长，且P棒始终在ab上运动，Q棒始终在cd上运动，则两金属棒运动稳定时速度大小分别为m/s，m/s
D．Р棒在导轨ab的水平部分运动过程，两者运动状态第一次稳定后，Р棒进入cd导轨时，若此时距Q棒1m，则此后两者将会相碰
三、实验题
11．（6分）为了验证机械能守恒定律，某同学选用了如图甲所示的实验装置。重力加速度大小为g。
(1)将气垫导轨固定在水平桌面上，在导轨上装上两个光电门1、2，测得两光电门间的距离为L，将遮光片固定在滑块上，用天平测量出滑块及遮光片（以下称为滑块）的总质量M，用游标卡尺测出遮光片的宽度，如图乙所示，则遮光片的宽度d= mm。
(2)调整气垫导轨水平时，可将滑块放置在气垫导轨上，打开气源，轻推滑块，若滑块做 （填“匀速”“匀加速”或“匀减速”）直线运动，则说明导轨水平。绕过导轨左端定滑轮的细线，一端连接一质量为m的砝码，另一端连在滑块上，先将滑块固定在气垫导轨右侧；调节定滑轮的高度，使连接滑块的细线与气垫导轨平行。
(3)释放滑块，滑块上的遮光片通过光电门1、2时的遮光时间分别为t1、t2，若mgL= （用题中所给的物理量符号表示），则说明系统机械能守恒。
12．（8分）某同学想运用如图甲所示的实验电路，测量未知电阻Rx的阻值，电流表A的内阻和电源（内阻忽略不计）的电动势，实验过程中电流表的读数始终符合实验要求。
①为了测量未知电阻Rx的阻值，他在闭合开关之前应该将两个电阻箱的阻值调至 （填“最大”或“最小”），然后闭合开关K1，将开关K2拨至1位置，调节R2使电流表A有明显读数I0；接着将开关K2拨至2位置。保持R2不变，调节R1，当调节R1=34.2Ω时，电流表A读数仍为I0，则该未知电阻的阻值Rx= Ω。
②为了测量电流表A的内阻RA和电源（内阻忽略不计）的电动势E，他将R1的阻值调到R1=1.5Ω，R2调到最大，将开关K2调至2位置，闭合开关K1；然后多次调节R2，并在表格中记录下了各次R2的阻值和对应电流表A的读数I；最后根据记录的数据，他画出了如图乙所示的图像；利用图像中的数据可求得，电流表A的内阻RA= Ω，电源（内阻忽略不计）的电动势E= V。
四、解答题
13．（12分）图所示为一列简谐横波在两个不同时刻的波形，虚线为实线所示的横波在t = 0.5s后的波形图线。
(1)若质点的振动周期T与t的关系为T < t < 3T，则在t内波向前传播的距离x为多少？
(2)若波速为v = 1.8m/s，则波向哪个方向传播？
14．（14分）如图，边长为L的正方形区域及矩形区域内均存在电场强度大小为E、方向竖直向下且与边平行的匀强电场，右边有一半径为且与相切的圆形区域，切点为的中点，该圆形区域与区域内均存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场。一带电粒子从b点斜向上射入电场后沿图中曲线运动，经边的中点进入区域，并沿直线通过该区域后进入圆形区域。所有区域均在纸面内，粒子始终在该纸面内运动，不计粒子重力。求：
(1)粒子沿直线通过区域时的速度大小；
(2)粒子的电荷量与质量之比；
(3)粒子射出圆形区域时速度方向与进入圆形区域时速度方向的夹角。
15．（16分）如图为某挑战项目的示意图，其中弹射装置由弹射器和物块组成，质量分别为和。弹射装置被挑战者从滑道平台起点由静止释放，从滑道点冲出，当到达最高点时，挑战者启动弹射器在极短时间将物块沿水平方向射出，且刚好水平进入右侧静置于光滑水平地面的质量为的组合平台。如果弹射器落到下方宽度为的缓冲保护区，且物块能到达右侧光滑圆弧轨道，也不从组合平台左侧脱离，则视为挑战成功。已知平台点离地高为，点与点的水平距离与高度均为，装置到最高点时速度，平台上表面的水平长度，其与物块的动摩擦因数，为重力加速度。弹射器和物块均可视为质点，不计空气阻力。求；
(1)弹射装置在滑道上运动过程中，克服滑道阻力所做的功；
(2)若弹射器射出物块后能落到缓冲保护区内，则在点弹射器对物块的冲量最大值；
(3)若要挑战成功，弹射器射出物块的速度大小应满足的条件。
参考答案：
1．A【详解】如果取非常接近P点的两点，即这两点之间的时间间隔趋近于零，即，则运动的图线几乎就是一条直线了，这表明可以把段的运动看成是匀速直线运动。这里主要用到的物理方法是极限法。
故选A。
2．C【详解】AB．由运动学公式
整理可得
由图乙可知

解得
所以物块在斜面上做初速度为的匀加速直线运动，AB错误；
C．由牛顿第二定律得
解得
C正确；
D．第2末的速度为
那么前2s内的平均速度为
D错误。
故选C。
3．C
【详解】设电子源距离接收屏的距离为d，电子出射的方向与电子源到屏的垂线之间的夹角为θ，电子的出射速度为v0，则电子到达屏的时间为
电子水平方向做匀速运动，则
竖直方向做匀加速运动，设加速度为a，则
消掉θ可得
故打到接收屏的电子构成的几何图形是抛物线。
故选C。
4．C
【详解】画出篮球的受力分析如图所示，两根杆相距
根据勾股定理，两力之间的夹角为，与方向如图所示，与的合力竖直向上，与重力等大反向，可知a杆对篮球的支持力大小为
故选C。
5．B
【详解】A．当从O点射出的光线射到侧面上的入射角等于临界角时发生全反射，可知立方体某一面有光射出部分的图形是圆形，选项A错误；
B．考虑射到侧面上一条发生全反射的光线，临界角
则
联立解得光线从玻璃砖射出的最长时间为
选项B正确；
C．若点光源发出的光由红光变为蓝光，因蓝光折射率大于红光，可知蓝光临界角小于红光，根据
表面有光射出的区域半径减小，即面积将减小，选项C错误；
D．每一侧面被照亮的半径
面积为
从外面看玻璃砖被照亮的总面积为
选项D错误。
故选B。
6．D
【详解】A．若小球恰能打到C点，则飞出后的水平位移与竖直位移相等，设此时速度方向与水平方向的夹角为，由平抛运动规律可知
由几何关系可知速度方向与圆弧面不垂直，A错误；
B．小球释放点越低，则飞出时的速度越小，落点越低飞出后重力做功越多，小球落到圆弧上时动能不一定越小，B错误；
C．在星球表面重力等于万有引力可得
火星的质量约为地球质量的，火星的半径约为地球半径的，可得
C错误；
D．小球在光滑轨道AO上运动的过程中，由动能定理得
飞出后小球做平抛运动
解得
可知落点的位置与加速度无关，故在地球和火星进行模拟实验时，若都从光滑轨道上同一位置释放小球，则小球将落在圆弧上的同一点，D正确；
故选D。
7．BD
【详解】AB．根据单摆周期公式可得
可得
由于月球的重力加速度小于地球的重力加速度，所以该单摆在月球上的共振频率为；设月球表面的重力加速度为，则有
，
可得月球表面的重力加速度为
故A错误，B正确；
CD．物体在月球表面上，有
解得月球质量为
根据
可得月球的密度为
故C错误，D正确。
故选BD。
8．CD
【详解】A．制造电磁船利用的原理是电流在磁场中受力（即安培力），故A错误；
B．当MN接负极时，导体棒的电流方向由PQ指向MN，根据左手定则，导体棒受到的安培力指向船尾方向，故电磁船后退，故B错误；
C．根据安培力公式，电流增大，安培力增大，加速度增大，即速度可增大，故C正确；
D．可画出简化电路图如图：
则
导体棒1：

导体棒2：

则导体棒1和导体棒2的安培力分别为
故D正确；
故选CD。
9．ACD
【详解】A．内，导体棒速度不变，根据可知，感应电动势恒定，变压器不工作，两端电势差为0，故A正确；
B．内，感应电动势增大，则感应电流增大，根据可知，ab所受安培力逐渐增大，故B错误；
C．根据
可知电动势符合正弦式变化，则有效值为
设原线圈电压为，电流为，副线圈电压为，电流为，则
，
其中
解得
A，A
故C正确；
D．根据焦耳定律可知
J
故D正确；
故选ACD。
10．BC
【详解】A．从释放P捧到运动至圆弧轨道最低点过程中通过金属棒的电荷量
故A错误；
B．导体棒P到达圆弧导轨最低点时速度为，由牛顿第二定律有
且
解得
在Q棒一直锁定下，P棒将减速到停，由动量定理
为平均电流，由
为平均感应电动势，联立可得
解得
故B正确；
C．解除锁定后，P棒做减速运动，，Q棒做加速运动，两棒最终均做匀速运动，回路中电流为零，设两棒最终速度分别为和，由于
即
由动量定理对P棒有
对Q棒有
得
故C正确；
D．P棒在导轨ab的水平部分运动过程两者运动状态第一次稳定后速度小于Q棒，上到cd轨道后虽然加速，但距离还会加大，最后速度相等，不可能碰上，故D错误。
故选BC。
11．(1)4.55
(2)匀速
(3)
【详解】（1）由游标卡尺的读数规则可知，遮光片的宽度
（2）若滑块做匀速直线运动，则说明导轨水平。
（3）若系统机械能守恒，则有
12． 最大 34.2 0.5 4
【详解】①[1]为了保证电路中用电器的安全，应该在闭合开关之前应该将两个电阻箱的阻值调至最大，使电路中的电流较小，不会烧掉用电器；
[2]由于两次电路中电流相等，说明两次电路中的总电阻也相等，故
②[3][4]根据闭合电路欧姆定律可知
解得
结合斜率和截距可得
13．(1)见解析
(2)波沿x轴正方向传播
【详解】（1）设波沿x轴正方向传播，根据图像可知，时间t内波的传播距离为
（n=0，1，2，3…）
其中
波传播的速度
根据题意有
T < t < 3T
解得
n=1，2
解得
或
设波沿x轴负方向传播，根据图像可知，时间t内波的传播距离为
（n=0，1，2，3…）
波传播的速度
根据题意有
T < t < 3T
解得
n=1，2
解得
或
（2）若波速为v = 1.8m/s，根据
解得波传播的距离
结合上述可知，波沿x轴正方向传播。
14．(1)
(2)
(3)
【详解】（1）带电粒子在区域做直线运动，则有电场力与洛伦兹力平衡，可知粒子带正电，经边的中点速度水平向右，设粒子到达边的中点速度大小为，带电荷量为，质量为，由平衡条件则有
解得
（2）粒子从b点到边的中点的运动，可逆向看做从边的中点到b点的类平抛运动，设运动时间为，加速度大小为，由牛顿第二定律可得
由类平抛运动规律可得
联立解得粒子的电荷量与质量之比
（3）粒子从中点射出到圆形区域做匀圆周运动，设粒子的运动半径为，由洛伦兹力提供向心力可得
解得
粒子在磁场中运动轨迹图如图所示，由图可知，粒子沿半径方向射入，又沿半径方向射出，设粒子射出圆形区域时速度方向与进入圆形区域时速度方向的夹角为，由几何关系可知
可得
则有
15．(1)
(2)
(3)
【详解】（1）由到动能定理

解得
（2）弹射器射出物块后，其速度大小为，向后平抛落入缓冲区，则
水平
竖直
得
由射出物块时弹射器受到水平冲量
则最大值

由弹射器射出物块的冲量
（3）若物块恰能进入圆弧，由动量守恒

由能量守恒
得

若物块恰能返回至装置点，由动量守恒
由能量守恒
得
即物块的速度满足

考虑弹射器的安全，物块的速度需要满足

综合知挑战成功需要满足
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
A
C
C
C
B
D
BD
CD
ACD
BC