福建省三明第一中学2024-2025学年高三上学期开学物理试题（原卷版+解析版）

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一、单选题：（本题共6小题，每题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，每题只有一项符合题目要求，每小题3分。）
1. 如图所示为粒子散射实验的图景，图中实线表示粒子运动轨迹。关于粒子散射实验下列说法正确的是 （ ）
A. 卢瑟福在 粒子散射实验中发现了电子
B. 图中大角度偏转的粒子的电势能先减小后增大
C. 根据 粒子散射实验可以估算原子的大小
D. 绝大多数粒子沿原方向继续前进说明了带正电的原子核占据原子的空间很小
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】A．卢瑟福在 粒子散射实验中没有发现电子，A错误；
B．图中大角度偏转的粒子的电场力先做负功，后做正功，则其电势能先增大后减小，B错误；
C．根据 粒子散射实验可以估算原子核的大小，C错误；
D．绝大多数粒子沿原方向继续前进说明了带正电的原子核占据原子的空间很小，D正确。
故选D。
2. 下列四幅图涉及到的物理知识中，说法正确的是（ ）
A. 图甲中，温度
B. 图乙中，分子间引力随分子间距的增大而减小，斥力随分子间距的增大而增大
C. 图丙中、在液体表面层，分子间距离较大，分子间作用力表现为引力，因此产生表面张力
D. 图丁中，A为非晶体
【答案】C
【解析】
【详解】A．图甲中，T2温度下，气体平均动能较大，则
故A错误；
B．图乙中，分子间引力随分子间距的增大而减小，斥力随分子间距的增大而减小，故B错误；
C．图丙中、在液体表面层，分子间距离较大，分子间作用力表现为引力，因此产生表面张力，故C正确；
D．图丁中，A有固定的熔点，为晶体，故D错误。
故选C。
3. 如图所示，某次铀核裂变反应式为。反应产生的中子可能击中其它铀原子核从而引发链式反应，用分别表示、、核的质量，表示n粒子的质量，c为真空中的光速，下列说法正确的是（ ）
A. 链式反应能否发生跟铀原料的体积无关
B. 裂变产物的比结合能大于的比结合能
C. 该核反应过程中质量有所增加
D. 该核反应中放出的核能为
【答案】B
【解析】
【详解】A．链式反应能否发生跟铀原料的临界体积有关，故A错误；
B．裂变产物Ba的比结合能大于U的比结合能，从而产生质量亏损，放出能量，故B正确；
C．该核反应过程中质量有亏损，故C错误；
D．该核反应中放出的核能为，故D错误。
故选B。
4. “空气充电宝”是一种通过压缩空气实现储能的装置，可在用电低谷时储存能量、用电高峰时释放能量。“空气充电宝”某个工作过程中，一定质量理想气体的p-T图像如图所示。该过程对应的p-V图像可能是（ ）

A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】根据
可得
从a到b，气体压强不变，温度升高，则体积变大；从b到c，气体压强减小，温度降低，因c点与原点连线的斜率小于b点与原点连线的斜率，c态的体积大于b态体积。
故选B。
5. 放电影是利用光电管制成的光控继电器来实现声音的重放，而光电管就是利用光电效应的原理制成的光电元件。利用如图甲所示的实验装置探究光电效应规律，图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能与入射光频率的关系图像，则（ ）
A. 普朗克常量为
B. 该金属的逸出功为
C. 保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，电流表A的示数保持不变
D. 仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大
【答案】B
【解析】
【详解】AB．由光电效应方程
可知图线的斜率为普朗克常量，即
由图线可知该金属的逸出功为
故A错误，B正确；
C．若保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，则光子数目减小，那么电流表A的示数变小。故C错误；
D．根据光电效应方程可知，最大初动能与入射光的频率有关，与光的强度无关。仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能不变，故D错误。
故选B。
6. 如图为氢原子的能级图。大量氢原子处于n=3的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为2.29eV的金属钠。下列说法正确的是（ ）
A. 逸出光电子的最大初动能为10.80eV
B. n=3跃迁到n=1放出的光子动量最大
C. 有3种频率的光子能使金属钠产生光电效应
D. 用0.85eV的光子照射，氢原子跃迁到n=4激发态
【答案】B
【解析】
【详解】A．从n=3跃迁到n=1放出的光电子能量最大，根据
可得此时最大初动能为
故A错误；
B．根据
又因为从n=3跃迁到n=1放出的光子能量最大，故可知动量最大，故B正确；
C．大量氢原子从n=3的激发态跃迁基态能放出种频率的光子，其中从n=3跃迁到n=2放出的光子能量为
不能使金属钠产生光电效应，其他两种均可以，故C错误；
D．由于从n=3跃迁到n=4能级需要吸收的光子能量为
所以用0.85eV的光子照射，不能使氢原子跃迁到n=4激发态，故D错误。
故选B。
二、双项选择题：（本题共4小题，每题6分，共24分。每题有两个选项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）
7. 下列说法正确的是（ ）
A. 冰箱能使热量从低温物体传递到高温物体，因此不遵循热力学第二定律
B. 空调工作时消耗的电能比室内温度降低所放出的热量要多
C. 自发的热传导是不可逆的
D. 不可能通过给物体加热而使它运动起来，因为这违背热力学第一定律
【答案】BC
【解析】
【详解】A．冰箱能使热量从低温物体传递到高温物体，但要消耗电能，因此遵循热力学第二定律，故A错误；
B．空调工作时消耗电能大于室内温度降低所放出的热量，故B正确；
C．一切与热现象有关的宏观过程都是不可逆的，故C正确；
D．不可能通过给物体加热而使它运动起来，因为其违背热力学第二定律，故D错误。
故选BC。
8. 如图所示，容器A和容器B分别盛有氢气和氧气，用一段水平细玻璃管相通，管内有一段水银柱将两种气体隔开，当氢气温度为0 ℃， 氧气温度是20 ℃时，水银柱静止。下列说法正确的是（ ）
A. 两气体均升高温度20℃时，水银柱向右边移动
B. 两气体均升高温度20℃时，水银柱向左边移动
C. 如果将容器在竖直平面内缓慢逆时针转动90°，保持各自温度不变（水银全部在细管中），现让温度都升高10℃，则水银柱向下移动
D. 如果将容器在竖直平面内缓慢逆时针转动90°，保持各自温度不变（水银全部在细管中），现让温度都升高10℃，则水银柱向上移动
【答案】AD
【解析】
【详解】AB.假设两个容器体积不变，根据查理定律
可知两气体均升高温度20℃时，氢气压强的增加量
氧气压强的增加量
可知两气体均升高温度20℃时，氢气压强的增加量大于氧气压强的增加量，所以水银柱向右边移动，故A正确，B错误；
CD．如果将容器在竖直平面内缓慢逆时针转动90°，稳定时氢气的压强大于氧气，假设两个容器体积不变，根据查理定律
现让温度都升高10℃，氢气压强的增加量
氧气压强的增加量
初始时氢气的压强大于氧气，可知两气体均升高温度10℃时，氢气压强的增加量大于氧气压强的增加量，所以水银柱向上边移动，故D正确，C错误。
故选AD。
9. 一定质量的理想气体，初始温度为，压强为。经等容过程，该气体吸收的热量后温度上升；若经等压过程，需要吸收的热量才能使气体温度上升。下列说法正确的是（ ）
A. 初始状态下，气体的体积为B. 等压过程中，气体对外做功
C. 等压过程中，气体体积增加了原体积的D. 两个过程中，气体的内能增加量都为
【答案】AD
【解析】
【详解】C．令理想气体的初始状态的压强，体积和温度分别为
等容过程为状态二
等压过程为状态三
由理想气体状态方程可得
解得
体积增加了原来的，C错误；
D．等容过程中气体做功为零，由热力学第一定律
两个过程的初末温度相同即内能变化相同，因此内能增加都为，D正确；
AB．等压过程内能增加了，吸收热量为，由热力学第一定律可知气体对外做功为，即做功的大小为
解得
A正确B错误；
故选AD。
10. 如图所示，分别用a、b两束单色光照射阴极K均可产生光电流。调节滑片P，当光电流恰好减小到零时，对应的电压表示数分别为，已知，下列说法正确的是（ ）
A. a光的光照强度比b光的光照强度要弱
B. a光子动量小于b光子动量
C. 经过同一双缝干涉装置得到的图样，a光条纹间距小
D. 若a、b两束单色光都从同一玻璃砖射向空气，a光发生全反射的临界角大
【答案】BD
【解析】
【详解】根据题意可知，a的截止电压小于b的遏止电压，根据动能定理结合爱因斯坦光电效应方程可知
可得
νa＜νb
λa＞λb
A．根据已知条件只能判断两者的频率关系，无法判断光束的强弱关系，故A错误；
B．a的频率小，则波长大，根据
可知，a光子的动量小于b光子的动量，故B正确；
C．根据双缝干涉条纹间距公式
因为a光的波长大于b光的波长，所以经过同一双缝干涉装置得到的图样，a光条纹间距大，故C错误；
D．光的频率越大，折射率越大，根据临界角公式
可知若a、b两束单色光都从同一玻璃砖射向空气，a光发生全反射的临界角大，故D正确。
故选BD。
三、填空、实验题（本题共4小题，共23分。第11、12题每空1分；13、14题每空2分）
11. 如图所示，一静电计与锌板相连，用一紫外线灯照射锌板，关灯后，静电计指针保持一定偏角。完成下列填空：
（1）紫外线照射锌板，_________能量被电子吸收（选填“光子”“光电子”或“光球”）。
（2）静电计带_________；锌板带_________（选填“负电荷”或“正电荷”）。
（3）用一带少量负电荷的金属小球与锌板接触，静电计指针偏角将_________（选填“增大”“减小”或“不变”）。
（4）使静电计指针不偏转，再用相同强度的黄光灯照射锌板，静电计指针无偏转。那么，若改用光照强度更大的红光灯照射锌板，可观察到静电计指针_________（选填“有”“无”或“可能”）偏转。
【答案】（1）光子 （2） ① 正电荷 ②. 正电荷
（3）减小 （4）无
【解析】
【小问1详解】
紫外线照射锌板，光子能量被电子吸收。
【小问2详解】
[1][2] 紫外线照射锌板，锌板有电子逸出，锌板带正电荷，静电计带正电荷。
【小问3详解】
用一带少量负电荷的金属小球与锌板接触，由于电荷的中和，静电计指针偏角将减小。
【小问4详解】
红光的频率比黄光小，黄光不发生光电效应，红光也不会发生光电效应，则静电计指针不偏转。
12. 若已知大气压强为p0，图中各装置均处于静止状态。
（1）已知液体密度均为ρ，重力加速度为g，求各被封闭气体的压强。

（2）如图中两个汽缸质量均为M，内部横截面积均为S，两个活塞的质量均为m，左边的汽缸静止在水平面上，右边的活塞和汽缸竖直悬挂在天花板下。两个汽缸内分别封闭有一定质量的空气A、B，重力加速度为g，活塞与缸壁之间无摩擦，求封闭气体A、B的压强各多大？
【答案】（1）甲：p0－ρgh；乙：p0－ρgh；丙：p0－ρgh；丁：p0＋ρgh1；戊：pa＝p0＋ρg(h2－h1－h3)，pb＝p0＋ρg(h2－h1)；（2）pA＝p0＋，pB＝p0－
【解析】
【详解】（1）题图甲中，以高为h的液柱为研究对象，由平衡条件有
pAS＋ρghS＝p0S
所以
pA＝p0－ρgh
题图乙中，以B液面为研究对象，由平衡条件有
pAS＋ρghS＝p0S
所以
pA＝p0－ρgh
题图丙中，以B液面为研究对象，由平衡条件有
pAS＋ρghsin 60°·S＝p0S
所以
pA＝p0－ρgh
题图丁中，以A液面为研究对象，由平衡条件有
pAS＝p0S＋ρgh1S
所以
pA＝p0＋ρgh1
题图戊中，从开口端开始计算，右端大气压强为p0，同种液体同一水平面上的压强相同，所以b气柱的压强为
pb＝p0＋ρg(h2－h1)
故a气柱的压强为
pa＝pb－ρgh3＝p0＋ρg(h2－h1－h3)
（2）题图甲中选活塞为研究对象，受力分析如图所示：
由平衡条件知
pAS＝p0S＋mg
解得
pA＝p0＋
题图乙中选汽缸为研究对象，受力分析如图所示：
由平衡条件知
p0S＝pBS＋Mg
解得
pB＝p0－
13. 如图为氢原子的能级图。一群处于能级的氢原子，自发跃迁到低能级的过程中最多能辐射出______种频率不同的光子，其中从的能级直接跃迁到的能级，辐射出的光子能量为______。
【答案】 ①. 6 ②. 2.55
【解析】
【详解】[1]这群氢原子自发跃迁时能发出光子频率的种类为
即能辐射出6种不同频率的光子。
[2]从的能级直接跃迁到的能级，辐射出的光子能量为
14. 一个静止的钚核自发衰变成一个铀核和粒子，并释放出一定的能量，其衰变方程为：。
（1）钚核的质量为239.0522u，铀核的质量为235.0439u，X核的质量为4.0026u，已知1u相当于931MeV，则该衰变过程放出的能量是_________MeV；（结果保留三位有效数字）
（2）若静止的钚核处在匀强磁场中，释放的粒子和铀核均能在磁场中做匀速圆周运动，则粒子和铀核在磁场中做匀速圆周运动的半径之比_________。
（3）若钚核衰变释放的能量全部转变为铀核和粒子的动能，则粒子与铀核的动能之比是_________。
【答案】（1）5.31
（2）46：1 （3）235：4
【解析】
【小问1详解】
钚核衰变过程中的质量亏损
根据爱因斯坦质能方程，得出衰变过程中放出的能量
【小问2详解】
由可知
小问3详解】
钚核衰变成铀核和X核，根据动量守恒定律，两者动量大小相等，根据
解得X核和铀核的动能之比
四、计算题（本题共3小题，共29分。）解题要求：（1）写出必要的文字说明、依据的主要公式或变形公式；（2）代入数据；（3）凡有数字运算的题目，运算结果要写明单位。
15. 如图所示在绝热汽缸内，有一绝热轻质活塞封闭一定质量的气体，开始时内气体温度为27℃，封闭气柱长，活塞横截面积，现通过汽缸底部电阻丝给气体加一段时间。此过程中气体吸热，稳定后气体温度变为127℃。已知大气压强等于，求：
（1）加热后活塞到汽缸底端的距离；
（2）此过程中气体对外界做的功；
（3）此过程中气体内能增量。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【分析】
【详解】（1）气体发生等压变化，根据
解得
（2）此过程中气体对外做功
（3）根据热力学第一定律
可得内能增量
16. 如图甲、乙，是某一强力吸盘挂钩，其结构原理如图丙、丁所示。使用时，按住锁扣把吸盘紧压在墙上(如图甲和丙)，空腔内气体压强仍与外界大气压强相等。然后再扳下锁扣(如图乙和丁)，让锁扣通过细杆把吸盘向外拉起，空腔体积增大，从而使吸盘紧紧吸在墙上。已知吸盘挂钩的质量m=0.02kg，外界大气压强p0=1×105Pa，丙图空腔体积为V0=1.5cm3，丁图空腔体积为V1=2.0cm3，如图戊，空腔与墙面的正对面积为S1=8cm2，吸盘与墙面接触的圆环面积S2=8cm2，吸盘与墙面间的动摩擦因数，最大静摩擦力可视为等于滑动摩擦力。吸盘空腔内气体可视为理想气体，忽略操作时温度的变化，全过程盘盖和吸盘之间的空隙始终与外界连通。
（1）扳下锁扣过程中空腔内气体吸热还是放热？
（2）求板下锁扣后空腔内气体的压强p1；
（3）若挂钩挂上重物时恰好不脱落，求所挂重物的质量M。
【答案】（1）吸热；（2）7.5×104Pa；（3）4.98kg
【解析】
【详解】（1）整个过程中，温度不变，空腔内气体内能不变，扳下锁扣过程中外力对空腔内气体做负功，根据热力学第一定律，空腔内气体吸热。
（2）根据玻意耳定律
代入数据解得
p1=7.5×104Pa
（3）若挂钩挂上重物时恰好不脱落，对挂钩受力分析
挂钩对墙面的压力
联立代入数据得
M=4.98kg
17. 如图所示为某同学设计的过压保护装置。长度为L的竖直放置的绝热汽缸与面积为S的绝热活塞封闭一定质量的理想气体，汽缸的顶端装有卡环，底端装有泄压阀，当压强小于等于2p0，泄压阀保持密闭，当压强大于2p0，就会自动排出部分气体，以保持缸内压强2p0不变。初始时，活塞距离缸底的距离为汽缸长度的，封闭气体的温度为T0，大气压强为p0，活塞的重力为0.2p0S，当温度缓慢升高到T1时，活塞运动到卡环处。若活塞厚度可忽略，不计活塞与汽缸间的摩擦。求：
（1）T1；
（2）当温度缓慢升至3T0，从泄压阀排出气体在压强为p0、温度为T0时的体积。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）温度由升高到的过程中，气体做等压变化
解得
（2）初态时封闭气体的压强。设排出的气体在2、3时的体积为V，在温度由升高到3的过程中，由理想气体状态方程得
设排出的气体在、时的体积为
解得