内蒙古自治区金太阳大联考2024-2025学年高三上学期开学考试物理试题（解析版）

高三物理考试本试卷满分100分，考试用时75分钟注意事项：1.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。4.本试卷主要考试内容：高考全部内容。一、选择题：本题共10小题，共46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，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。1.体操彩带由短杆和一定长度的彩带组成。运动员周期性地上下抖动短杆，彩带上形成简谐波，某一时刻彩带的形状如图所示，a、b、c为彩带上的质点，彩带重力不计，下列说法正确的是（）A.质点a此时正在向下运动B.再过半个周期，质点c向右移动半个波长C.质点b比质点a先到达波谷D.再过四分之一周期，质点c的速度达到最大【答案】C【解析】【详解】A．简谐波向右传播，根据同侧法可知，质点a此时正在向上运动，故A错误；B．质点c在平衡位置附近上下振动，不会随波迁移，故B错误；C．简谐波向右传播，根据同侧法可知，质点b此时正在向下运动，故质点b比质点a先到达波谷，故C正确；D．再过四分之一周期，质点c位于波谷，速度达到最小，故D错误。故选C2.碳14广泛应用于农业、化学、医学、生物学等领域，2024年4月20日，我国首次实现利用核电商用堆批量生产碳14同位素，标志着碳14供应的全面国产化，破解了国内碳14同位素长期依赖进口的难题。碳14能自发地发生衰变，其衰变方程为，碳14发生衰变的过程中，除检测到A射线外，还检测到了射线，下列说法正确的是（）。A.碳14衰变为氮14的过程是衰变B.A射线的电离能力弱于射线C.温度越高，碳14发生衰变的半衰期越短D.检测到了射线，说明在碳14发生衰变后氮也发生了衰变【答案】B【解析】【详解】A．根据质量数守恒和电荷数守恒可知A是电子，因此发生的是β衰变，A错误；B．电子的电离能力比射线弱，但穿透本领比射线强，B正确；C．半衰期非常稳定，不受温度、压强等环境的影响，因此温度升高，并不能改变半衰期长短，C错误；D．射线是伴随着碳14衰变过程放出的，并不是氮发生了衰变，D错误。故选B。3.反卫星技术是目前在军事航天领域的一项非常敏感且先进的技术，攻击卫星可在较近距离通过发射高能激光等武器对目标卫星进行损毁。如图所示，攻击卫星进攻前在较低的圆形轨道运行，目标卫星在较高的圆形轨道运行。下列说法正确的是（）。A.目标卫星在较高圆形轨道运行的线速度大于B.攻击卫星的加速度大于目标卫星的加速度C.攻击卫星运行的周期大于目标卫星运行的周期D.在相同时间内，目标卫星通过的弧长大于攻击卫星通过的弧长【答案】B【解析】【详解】A．当卫星轨道半径为地球半径时所得的速度为第一宇宙速度7.9km/s，第一宇宙速度卫星最大环绕速度，则目标卫星在较高的圆形轨道运行的线速度小于，故A错误；B．根据万有引力提供向心力解得由攻击卫星的轨道半径小于目标卫星的轨道半径，则攻击卫星的加速度大于目标卫星的加速度，故B正确；C．根据万有引力提供向心力解得由攻击卫星的轨道半径小于目标卫星的轨道半径，则攻击卫星运行的周期小于目标卫星运行的周期，故C错误；D．根据万有引力提供向心力解得由攻击卫星的轨道半径小于目标卫星的轨道半径，则攻击卫星线速度大于目标卫星的线速度，弧长为综上可得，在相同时间内，目标卫星通过的弧长小于攻击卫星通过的弧长，故D错误。故选B。4.如图所示，固定在绝缘水平面上的两根足够长、电阻不计的光滑平行金属导轨的间距为，左端通过导线连接一个阻值为的定值电阻R，长度也为、电阻为的金属杆垂直于导轨放置，整个装置处在磁感应强度方向竖直向下、大小为的匀强磁场中。今在杆的中点施加一个垂直于金属杆、大小为的水平拉力F，使其由静止开始运动，金属杆与导轨始终接触良好，则金属杆匀速运动时的速度大小为（）A. B. C. D.【答案】C【解析】【详解】金属杆匀速运动时，金属杆受到的安培力等于水平拉力，即金属杆切割磁感线产生的感应电动势为感应电流为联立解得故选C。5.如图所示，光滑圆弧轨道AB末端切线水平，与光滑圆弧轨道BCD在B处连接且固定，圆弧轨道BCD的半径为，圆弧轨道AB的半径未知且可调节。一可视为质点的小球从A点由静止释放，经过B点落在圆弧轨道BCD上，若小球在空中运动的时间恰好最长，空气阻力可忽略，则为（）A. B. C. D.【答案】B【解析】【详解】若小球在空中运动的时间最长，此时小球落在C点，根据平抛运动规律有小球从A点由静止释放到B点，根据动能定理有联立解得故选B。6.如图甲所示，O点为均匀带电圆环的圆心，在圆环轴线上离O点x处的电场强度大小如图乙所示。将一质量为m、电荷量为q的带电粒子从处由静止释放，带电粒子仅受电场力作用。下列说法正确的是（）。A.若粒子带负电，则粒子向右运动B.若粒子带正电，则粒子运动过程中的最大加速度大于C.根据题图可知，轴线上处的电势最大D.处与处的电势差小于【答案】D【解析】【详解】A．若粒子带负电，粒子受到的电场力向左，则粒子向左运动，故A错误；B．带电粒子从处由静止释放，若粒子带正电，粒子向右运动，则粒子刚开始运动时，粒子受到的电场力最大，加速度最大，粒子运动过程中的最大加速度约为故B错误；C．根据沿电场线电势降低，轴线上处的电势最大，故C错误；D．图像与坐标轴围成的面积表示电势差，若处与处的电势均匀减小，则处与处的电势差实际图线与坐标轴围成的面积小于处与处的电势均匀减小时图线与坐标轴围成的面积，故处与处的电势差小于，故D正确。故选D。7.图为一玻璃圆柱体，其横截面半径为。在圆柱体中心轴线上距左端面处有一点光源A，点光源可向各个方向发射单色光，其中从圆柱体左端面中央半径为的圆面内射入的光线，恰好都不能从圆柱体侧面射出，则玻璃对该单色光的折射率为（）。A B. C. D.【答案】A【解析】【详解】光路图如图所示设中央半径为，在圆柱体中心轴线上距左端面，光线AB从圆柱体左端面射入，在圆柱体侧面发生全反射，由几何关系得由折射定律得全反射的临界条件联立解得故选A。8.光电效应和康普顿效应深入地揭示了光的粒子性一面。前者表明光子具有能量，后者表明光子除了具有能量之外还有动量，光子的能量E与动量p之间的关系是，其中c是光速。光子的能量E与动量p和光的频率、光的波长均有关系，下列说法正确的是（）。A.E与成正比 B.p与成反比C.E与的比值为普朗克常量h D.p与的比值为普朗克常量h【答案】BC【解析】【详解】B．光子的动量故p与成反比，故B正确；A．光子的能量故E与成反比，故A错误；C．光子的能量得故E与的比值为普朗克常量h，故C正确；D．由光子的动量得故p与的乘积为普朗克常量h，故D错误。故选BC。9.自耦变压器在高铁技术中被广泛应用，如图所示，一理想自耦变压器线圈AB绕在一个圆环形闭合铁芯上，左端输入正弦交流电压，当滑动触头P处于如图所示的位置时，原线圈与副线圈的匝数比为3:1，闭合开关S1、S2时，两灯泡均正常发光。已知灯泡L2的电阻，定值电阻，若L1、L2的额定电压均为72V，则下列说法正确的是（）。A.灯泡L1正常发光时的电流为3AB.灯泡L1正常发光时的功率为144WC.仅将触头P沿逆时针方向转动少许，L1一定变亮D.左端输入的正弦交流电压的有效值为216V【答案】BC【解析】【详解】AB．副线圈的电流为原线圈的电流为灯泡L1正常发光时的电流为灯泡L1正常发光时的功率为A错误，B正确；C．仅将触头P沿逆时针方向转动少许，副线圈的匝数增加，副线圈两端电压增大，副线圈的电流增大，原线圈的电流增大，L1一定变亮，C正确；D．L2正常发光，副线圈两端电压是72V，则左端输入的正弦交流电压的有效值为D错误。故选BC。10.如图甲所示，物块A、B中间用轻弹簧相连，放置在足够长的斜面上，初始时弹簧处于原长L，A、B恰好静止。物块C以速度沿斜面匀速下滑并与B发生弹性碰撞，从碰后瞬间开始计时，A和B的位置随时间变化的图像如图乙中的曲线a、b所示，时刻a、b的纵坐标分别为、，此时两条曲线的纵坐标差值最小。A、B和C为完全相同的物块，它们的质量均为m，斜面的倾角为，假定最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（）A.C与B碰后瞬间，A加速度大小为B.时刻A、B的速度大小均为C.时间内，因摩擦产生的热量为D.从开始计时到弹簧第一次恢复原长的过程中，因摩擦产生的热量为【答案】BD【解析】【详解】A．当C与B碰后瞬间，弹簧仍处于原长L，弹簧弹力不发生突变，A物体处于静止状态，A的加速度为0，故A错误；B．由题知B和C可视为质点，质量均为m，物块B、C碰撞过程中动量守恒，两球碰撞后交换了速度，故C与B碰后瞬间，B的速度为，由题知物块C以速度沿斜面匀速下滑并与B发生弹性碰撞，且A、B和C质量均为m，则说明物块A、B运动过程中相当所受外力合力为零，在物块B获得速度后开始压缩弹簧，由于弹簧弹力作用，物块B的速度减小，物块A的速度增加，当弹簧压缩到最短时物块A、B拥有共同速度，即时刻，根据动量守恒有解得时刻A、B的速度大小均为故B正确；C．时间内，摩擦力做功等于重力势能减小量，因摩擦产生的热量为故C错误；D．物块A、B共速后，物块A的速度继续增加，物块B的速度继续减小，弹簧逐渐伸长，当物块A的速度达到，物块B的速度减为0时，弹簧处于原长，在整个过程中摩擦力做功等于重力势能减小量，由对称性知，物块B沿斜面位移等于物块A沿斜面位移为故从开始计时到弹簧第一次恢复原长的过程中，因摩擦产生的热量为故D正确。故选BD。二、非选择题：本题共5小题，共54分。11.某同学在进行毫安表改装的实验时，需要知道毫安表的满偏电流和内阻。该同学设计的实验电路如图所示，图中为标准毫安表（已校准），为待测毫安表（的量程略大于的量程），为滑动变阻器，为电阻箱。（1）将和的阻值均调至最大后合上开关，调节使的指针满偏，记下此时的示数，接着合上开关，反复调节和的阻值，使的示数仍为，的指针偏转到满刻度的一半，记下此时的最终示数（记为r），则毫安表的内阻为__________。（用题中涉及的物理量符号表示）（2）若要将改装成量程为的电流表，则在两端并联的电阻与的内阻的比值为__________。（3）仅从实验设计原理上看，用上述方法测得的内阻的测量值与真实值相比__________（填“偏大”“偏小”或“相等”）。【答案】（1）（2）（3）相等【解析】【小问1详解】合上开关，调节使的指针满偏，此时的示数，则G2的满偏电流为合上开关，使的示数仍为，的指针偏转到满刻度的一半，则通过的电流为所以的内阻为【小问2详解】若要将改装成量程为电流表，由与并联，则解得【小问3详解】调节、，的示数，电流达到半偏时，两并联支路电流相等，则电阻相等；仅从实验设计原理上看，用上述方法测得的内阻的测量值与真实值相等。12.钟同学欲利用一固定光滑圆弧面测定重力加速度，圆弧面如图甲所示，图中虚线为圆弧面最低处，圆弧面半径约为，该同学取一小铁球进行实验。（1）用游标卡尺测量小铁球的直径，示数如图乙所示，则小铁球的直径__________cm。（2）钟同学将小铁球从槽中虚线左侧接近虚线处由静止释放，则小铁球的运动可等效为一单摆。当小铁球第一次经过虚线处开始用秒表计时，并计数为1，当计数为60时，所用的时间为t，则等效单摆的周期__________。（3）更换半径不同的金属球进行实验，正确操作，根据实验记录的数据，绘制的图像如图丙所示，图中图线的横、纵截距均已标出，则当地的重力加速度__________，圆弧面的半径__________。【答案】（1）1.66（2）（3）①.②.【解析】【小问1详解】根据游标卡尺读数规则故填1.56；【小问2详解】根据题意可知，当计数为60时，小铁球完成个周期，所用的时间为t，则等效单摆的周期为【小问3详解】[1]根据题意摆长为由单摆周期公式得联立解得斜率为解得[2]纵截距为解得13.如图甲所示，质量、横截面积的活塞在汽缸内封闭了一定质量的理想气体，初始时汽缸水平放置，活塞平衡时，活塞到缸底的距离，汽缸内气体的热力学温度为。现将汽缸竖直放置，同时接通电热丝加热气体，一段时间后停止加热，最终活塞平衡时活塞到缸底的距离仍为，如图乙所示。大气压强始终为，重力加速度大小，不计活塞与汽缸间的摩擦。（1）求最终封闭气体的热力学温度；（2）已知封闭理想气体的内能U与热力学温度T的关系为（已知），求封闭气体从初始到最终的过程中吸收的热量Q。【答案】（1）（2）【解析】【小问1详解】汽缸竖直放置，封闭气体的压强为根据理想气体状态方程解得【小问2详解】假设封闭气体先做等温变化，再做等压变化，则解得封闭气体从初始到最终的过程中，外界对气体做功为根据热力学第一定律可得且解得封闭气体从初始到最终的过程中吸收的热量14.如图所示，在xOy平面的第一象限内存在沿y轴正方向的匀强电场，在第二象限内充满方向垂直xOy平面向里、磁感应强度大小B=0.8T的匀强磁场。一质量m=3×10-5kg、电荷量q=1.5×10-3C的带负电微粒从x轴上的P点射入第二象限时，速度方向与x轴负方向的夹角α=37°，之后恰好垂直y轴进入第一象限，再经一段时间从第一象限射出，此时速度方向与x轴正方向的夹角β=60°，已知O、P间距离L=1.2m，不计粒子受到的重力，取sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：（1）微粒从第一象限射出时的速度大小v；（2）匀强电场的电场强度大小E。【答案】（1）160m/s（2