2023-2024学年湖北省孝感市重点高中教科研协作体高三年级上册开学考试物理试题（解析版）

2023年湖北省高三9月起点考试

高三物理试卷

试卷满分：100分

注意事项：

1.答题前，先将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号填写在试卷和答题卡上，并将准

考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。

2.选择题的作答：每小题选出K答案1后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的R答案》

标号涂黑。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。

3.非选择题的作答：用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿

纸和答题卡上的非答题区域均无效。

一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第

1~7题只有一项符合题目要求，第8~10题有多项符合题目要求。每小题全部选对的得4

分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

1.核电站发电原理是核裂变反应所释放的能量通过热力产生电能.铀235是核电站的主要

核燃料，核反应堆在工作时，铀235既发生裂变，也发生衰变.铀235裂变方程为：

5

置U+[n——>X+^Kr+3；）n,衰变方程为：^U——>Y+；He,则下列说法正确的

A,衰变产生的新核Y不再具有放射性

B.露u的比结合能小于的比结合能

C.衰变过程是通过吸收裂变过程释放的能量进行的

D.反应堆中镉棒插入深一些将会加快核反应速度

R答案XB

工解析2A.根据电荷数守恒和质量数守恒，Y原子核中含有的电荷数为92-2=90,大于

80,是具有放射性的，故A错误;

B.裂变反应放出核能，生成物更加稳定，则肾U的比结合能小于：，Kr的比结合能，选项

B正确；

C.衰变过程也是释放能量的，选项C错误；

D.要使裂变反应更激烈一些，应使控制棒插入浅一些，让它少吸收一些中子，链式反应

的速度就会快一些，故D错误。故选B。

2.农历正月十五是元宵节，也被称为花灯节，赏花灯、猜灯谜是该节日的传统活动。如图

所示，用轻绳对称挂起四个相同的花灯，其中轻绳8c水平，轻绳。4、与水平方向夹

角分别为仇和打，下列关系式正确的是（）

A.tanq=2tanWB.sin^2sin^2C.小鬻……箫

K答案DA

K解析』ABD.以8结点为对象受力分析如下图

%

根据平衡条件有tan%=箸

1BC

以绳AB和结点A、B整体为对象受力分析如下图

TOA

根据平衡条件有

tag返

TBC

可得

tanq=2tan02

一2mg

1BC~.

tan。n］

故A正确，BD错误；

C.根据ABD选项分析，由平衡条件有

T「2mg

0AsinG

故C错误。故选A。

3.如图所示，4个相同钢球甲、乙、丙、丁，它们自同一高度6〃处从各自的四分之一光滑

圆弧轨道上滑下，其出口速度水平向右，出口端所在高度分别为5A46、3/?、2山则落地

点距O点最远的钢球是（）

A.甲B.乙C.丙D.T

K答案2C

K解析》设光滑圆弧轨道的半径为R,则钢球从最高点滑到圆弧轨道最低点过程中由动能

定理有

12

mgR=—mv

钢球从轨道最低点飞出后在空中做平抛运动，有

6〃-R=；g产

x=vt

综合解得

X=7-4R2+24〃R=J-4（R-3〃）+36*

可知当光滑圆弧轨道的半径R满足

R=3h

钢球落地点距。点最远，此时出口端离地高度为3人为丙球。

故选C。

4.如图所示，有一个长为12cm线光源AB,其表面可以朝各个方向发光，现将AB封装

在一个半球形透明介质的底部，48中点与球心。重合。半球形介质的折射率为1.5,为使

AB发出的所有光都能射出球面，不考虑二次反射，则球半径R至少为（）

A.3小cmB.6后cmC.9cmD.18cm

R答案》C

（解析U如图所示

在半球面上任选一点P,根据几何关系可知，若此时线状光源B点发出的光能够射出P

点，则线状光源其他点发出的光也一定能够射出P点，所以只要8点发出的所有光线能够

射出球面，则光源发出的所有光均能射出球面，在△OPB中，根据正弦定理有

OB0P

sintzsin0

解得

sin«=—sin0=-sin6>

OPR

当6=90时，sin。有最大值

6

sina=——

R

为使光线一定能从P点射出，根据全反射应有sina<-=—

n1.5

所以

7?>9cm

故选Co

5.先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电，第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变

化，如图甲所示；第二次灯泡两端的电压变化规律如图乙所示。若甲、乙图中的Uo、丁所

A.第一次，灯泡两端的电压有效值是乎,

B.第一次，灯泡两端的电压有效值是必

2

C.第二次，灯泡两端的电压有效值是必

D.第二次，灯泡两端的电压有效值是在

20

R答案》A

R解析》AB.第一次，灯泡两端的电压有效值为

故A正确，B错误；

CD.第二次，设灯泡两端电压有效值为S,则

解得

故CD错误。

故选Ao

6.一列简谐横波某时刻波形如图甲所示。由该时刻开始计时，质点L的振动情况如图乙所

示。下列说法正确的是（）

A.该横波沿x轴负方向传播

B.质点N该时刻向y轴负方向运动

C.质点心经半个周期将沿x轴正方向移动到N点

D.该时刻质点K与例的速度、加速度都相同

K答案』B

K解析』A.结合波形图和质点心的振动图像可知，该时刻质点L在平衡位置向上振动，

可知该横波沿x轴正方向传播，选项A错误；

B.由于该横波沿x轴正方向传播，根据“同侧法”，可知质点N该时刻向y轴负方向运

动，选项B正确；

C.质点只能在自己平衡位置附近振动，而不随波迁移，选项C错误；

D.该时刻质点K与M的速度均为零、加速度大小相同，方向相反，选项D错误。

故选B

7.如图所示，一长度为R的轻绳一端系一质量为机的小球，另一端固定在倾角6=30。的

光滑斜面上。点，小球在斜面上绕。点做半径为R的圆周运动，A、8分别是圆周运动轨

迹的最低点和最高点，若小球通过8点时轻绳拉力大小等于机g,重力加速度为g,则小

球通过4点时，轻绳拉力大小为（）

A.2mgB.4mgC.6mgD.7mg

K答案DB

工解析2在B点，根据牛顿第二定律得/〃g+〃zgsin30-m

R

从8点到A点，根据动能定理得

mg21?sin30=^mv'~-^mv1

在A点，根据牛顿第二定律得

T-mgsin30=m~

解得

T-4mg

故选Bo

8.如图所示为发射某卫星的情景图，该卫星发射后，先在椭圆轨道I上运动，卫星在椭圆

轨道I的近地点A的加速度为4，线速度为％,A点到地心的距离为R，远地点B到地心

的距离为3R,卫星在椭圆轨道的远地点B变轨进入圆轨道H,卫星质量为加，则下列判

断正确的是()

轨道H

轨道1二'\

A.卫星在轨道II上运行的加速度大小为14

B.卫星在轨道n上运行的线速度大小为』巫

3

C.卫星在轨道II上运行周期为在轨道I上运行周期的3括倍

D.卫星从轨道I变轨到轨道n发动机需要做的功为里述-皿

618

K答案2BD

K解析》A.设卫星在轨道I［上的加速度为％,线速度为匕，由丝丝=机。得

r

R?1

a,=----a=一期

(3R)2Q9

故A错误;

B.设卫星在轨道n上的线速度为甘，由

解得

故B正确；

C.由开普勒第三定律有

T；_(3R)3

邛一(2一)3

解得

7；_376

彳=丁

故C错误；

D.设卫星在椭圆轨道远地点的速度为叭则%R=ux3R

解得V=-V

3o

卫星从轨道I变轨到轨道II发动机需要做功为

...1212maR"瑞

W--mv：——mv0

212-61T

故D正确。故选BD。

9.甲、乙两质点在r=0时刻从同一位置沿同一直线运动，它们运动的u-f图像如图所

A.0~3s内，甲的平均速度大小比乙的小B.f=3s时，甲的加速度为零

C.0~5s内，乙的位移为l()mD,，=5s时，甲、乙相距15m

K答案2CD

K解析XA.由图知，0〜3s内，甲的平均速度大小为3m/s,乙的平均速度大小为

2m/s,故A错误；

B.甲的加速度始终为2m/s2，故B错误；

C.0〜5s内，乙质点的图像面积为10,位移为l()m,故C正确；

D.甲质点先向负方向后向正方方向运动，总位移为-5m,乙质点为10m,所以相距

15m,故D正确；。

故选CD。

10.如图所示，两根足够长相互平行、间距d=0.20m的竖直导轨，下端连接阻值

火=0.5()。的电阻。一根阻值也为0.5()。、质量加=1.0xl02kg的导体棒"搁置在等高

的挡条上。在竖直导轨间的区域仅有垂直纸面的匀强磁场3=0.50T(图中未画出)。撤去

挡条，棒开始下滑，经，=0.25s后下降了〃=0.29m。假设棒始终与导轨垂直，且与导轨

接触良好，不计一切摩擦阻力和导轨电阻，重力加速度取lOm/s?。下列说法正确的是

A.导体棒能获得的最大速度为20m/s

B.导体棒能获得的最大速度为10m/s

C.t=0.25s时间内通过导体棒的电量为2.9xlO-2C

D.f=0.25s导体棒的速度为2.21m/s

K答案XBCD

K解析』AB.导体棒获得最大速度时，导体棒受力平衡，有

mg=七=Bld

解得

Z=1A

又由

E=Bdvm

1=旦

2R

解得

%=10m/s

故A错误，B正确；

C.在下落0.29m的过程中有

L卜①

E=-----

△t

2R

q=It

­△①

可知。=彳『

有

△①=0.2x0.29x0.5Wb=0.029Wb

解得

(/=2.9X10-2C

故C正确:

D.由动量定理得（〃?g-8%"=〃2n

通过导体棒的电量为夕=万=竺

B2hd2

解得v=gt-

2Rm

联立解得u=2.21m/s

故D正确。故选BCD。

二、非选择题：本题共5小题，共60分。

11.在“验证机械能守恒定律”实验中，小王用如图1所示的装置，让重物从静止开始下

落，打出一条清晰的纸带，其中的一部分如图2所示。。点是打下的第一个点，A、8、C

和。为另外4个连续打下的点。

，衿

n照打点器-纸带

口仁个目夹子

图1

・0..（＜•/.B,C,D

平叫啊叫删啊叫111|叫心1111/1卜1|111141|11叩I叫1卜1叫1111|1111代网卜1/1|叫I甲II叫叫I叩11|1叩11『啊|11,

01cm2319202122232425262728293031323334

图2

①为了减小实验误差，对体积和形状相同的重物，实验时选择密度大的理由是

②已知交流电频率为50Hz,重物质量为200g,当地重力加速度g=9.80m/s2,则从。

点到C点，重物的重力势能变化量的绝对值,Ep卜J、C点的动能线c=

J（计算结果均保留3位有效数字）。比较E"与|八综|的大小，出现这一结果

的原因可能是o

A.工作电压偏高B.存在空气阻力和摩擦力C.接通电源前释放了纸带

R答案H①阻力与重力之比更小（或其它合理解释）②0.5470.588C

R解析』①⑴在验证机械能守恒实验时阻力越小越好，因此密度大的阻力与重力之比更

小

②⑵由图中可知OC之间的距离为X"=27.90cm,因此机械能的减少量为

|AEp|=mgxoc=0.2x9.8x0.2790J=0.547J

⑶匀变速运动时间中点的速度等于这段时间的平均速度，因此

XfiD0.330-0.233

m/s=2.425m/s

IT-2x0.02

因此动能的增加量为

E=-mv2=-x0.2x2.425x2.425J=0.588J

kC22

⑷工作电压偏高不会影响实验的误差，存在摩擦力会使重力势能的减少量大于动能的增加

量，只有提前释放了纸带，纸带的初速度不为零，下落到同一位置的速度偏大才会导致动

能的增加量大于重力势能的减少量。

12.小明同学想要设计一个既能测量电源电动势和内阻，又能测量定值电阻阻值的电路。

他用了以下的实验器材中的一部分，设计出了图（«）的电路图。

a、电流表Ai（量程0.6A,内阻很小）；电流表A2（量程300HA,内阻力=1000。）；

b、滑动变阻器R（0-20Q）

以两个定值电阻（Ri=1000C,T?2=9000Q）

d、待测电阻Rx

e、待测电源E（电动势约为3V,内阻约为2。）

卜开关和导线若干

⑴根据实验要求，与电流表A2串联的定值电阻为；（填%”或“R2”）

（2）小明先用该电路测量电源电动势和内阻，将滑动变阻器滑片移至最右端，闭合开关

Si,调节滑动变阻器，分别记录电流表Ai、A2的读数人、/2,得/1与〃的关系如图（b）

所示。根据图线可得电源电动势E=V,电源内阻尸。；（计算结

果均保留两位有效数字）

（3）小明再用该电路测量定值电阻R、的阻值，进行了以下操作：

①闭合开关Si、S2,调节滑动变阻器到适当阻值，记录此时电流表Ai示数/“，电流表A2

示数加

②断开开关S2,保持滑动变阻器阻值不变，记录此时电流表Ai示数小电流表A2示数

Id,后断开Si；

③根据上述数据可知计算定值电阻尺的表达式为;若忽略偶然误差，则用该

方法测得的阻值与其真实值相比。(填“偏大”“偏小”或"相等”)

R答案W(1)/?2(2)3.02.1(3)(y-y)(M+/?2)相等

K解析》(1)口］由于电源电压为3V,应将A2改装成量程为3V的电压表，因此串联的电

阻

3V

-1000Q=9000Q

300X10-6A

因此与此串联。

(2)［2］理论上，当人为零时，加在改装电压表两端的电压就是电动势，电源电动势

E=I2(R2+rA)=300x10-6(1000+9000)V=3.0V

［3］根据闭合电路欧姆定律，可知

E=I2(rA+&)+(/1+/2)r

由于

,2<<A

上式简化为

I=_(JA±R2)I+E

rr

由图像可知

rA+R2_0.58

r-(300-180)x1(T6

代入数据可得r=2.1。

(3)[4]滑动变阻器接入电路的阻值

R(%+A?)

1\—

待测电阻的阻值&='，"；&)-R=(｝一?)(心+&)

⑶由于电流表Al的内阻并入到滑动变阻中，不会对测量结果产生误差，因此测量值等于

真实值。

13.水平玻璃细管A与竖直玻璃管8、C底部连通，组成如图所示结构，各部分玻璃管内

径相同。B管上端封有长20cm的理想气体，C管上端开口并与大气相通，此时两管左、

右两侧水银面恰好相平，水银面距玻璃管底部为25cm。水平细管A内用小活塞封有长度

10cm的理想气体。已知外界大气压强为75cmHg,忽略环境温度的变化。现将活塞缓慢

向左拉，使B管内气体的气柱长度为25cm,求:

(1)此时B中气体的压强：

(2)A管中理想气体的气柱长度。

K答案1(1)PB2=60cmHg；(2)LA2-12.5cm

K解析》(1)设玻璃管截面积为S,对B气体,初状态压强为75cmHg,体积为

20cmxS,末状态体积为25cmxS,根据理想气体状态方程有

75x2()xS=PB、x25x5

解得

PB2=60cmHg

(2)活塞被缓慢的左拉的过程中，A中气体做等温变化，初状态：

=(75+25)cmHg=100cmHg,体积为匕।=10cm*S,末态：

幺2=(42+25-5)cmHg=80cmHg,体积VA2=LA2S,根据玻意耳定律有

PA匕1=P.2匕2

解得

12.5cm

LA2=

14.如图所示，半径为R的光滑半圆形轨道ABC在竖直平面内，与水平轨道C。相切于

。点，Z)端有一被锁定的轻质压缩弹簧，弹簧左端连接在固定的挡板上，弹簧右端。到

。点的距离为2R。质量为根可视为质点的滑块从轨道上的P点由静止滑下，刚好能运动

到Q点，并能触发弹簧解除锁定，然后滑块被弹回且刚好能通过圆轨道的最高点A,已知

(1)求滑块第一次滑至圆形轨道最低点C时对轨道的压力。

(2)求滑块与水平轨道间的动摩擦因数〃。

(3)求弹簧被锁定时具有的弹性势能。

(4)若滑块被弹回时，滑块不脱离轨道，则弹簧被锁定时具有的弹性势能应满足什么条

件？

K答案D⑴&=2/〃g,方向竖直向下；⑵0.25；(3)Ep=3mgR；(4)

1.5mgR<Ep<3mgR

K解析》(1)设滑块第一次滑至。点时速度为％,圆轨道C点对滑块的支持力为

由P到C的过程

2

^mgR=^mvc

滑块在C点有

F-mg=m^~

NK

解得FN=2mg

由牛顿第三定律可知滑块对轨道C点的压力大小

F'N'=2mg

方向竖直向下；

(2)对P到。再到。的过程，根据动能定理有机gR(l—cos60。)—2〃“冰=0

解得

4=0.25

(3)滑块刚好能通过圆轨道的最高点A,根据牛顿第二定律得

m2-m-^―

R

19

Q到C再到A的过程Ep=—mvA~+2mgR+2〃mgR

解得弹性势能Ep=3mgR

(4)滑块不脱离轨道，有两种情况，一种是(3)中的情况，弹性势能大于等于

另一种是滑块向右运动到最高点高度为R,此时根据能量守恒定律有

耳=mgR+2jLimgR=1.5mgR

所以，弹簧的弹性势能应大于等于3根gH或小于等于1.5mgE,即

1.5mgR<Ep<3mgR

15.如图(a)所示的xOy平面处于变化的匀强电场和匀强磁场中，电场强度E和磁感应强度

B随时间做周期性变化的图象如图(b)所示，y轴正方向为E的正方向，垂直于纸面向里为

3的正方向.1=0时刻，带负电粒子尸(重力不计)由原点。以速度即沿y轴正方向射出，

它恰能沿一定轨道做周期性运动.如、员和加为已知量，图(b)中常=不，在0〜ro时间

4)腐

2%2%.01

内粒子P