湖南省长沙市望城区第六中学2024-2025学年高三上学期开学考试物理试题（解析版）

2024年下学期望城区第六中学高三入学考试物理本试卷共6页。全卷满分100分，考试时间75分钟。注意事项：1.答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在本试卷和答题卡上。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的答案标号涂黑，如有改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案；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。一、单选题1.在湖面上方竖直上抛一小铁球，小铁球上升到最高点后自由下落，穿过湖水并陷入湖底的淤泥中。不计空气阻力，假设小铁球落入水中和淤泥中由于受到阻力而做匀减速运动，且淤泥中减速更快。取向上为正方向，则下列能正确反映小铁球速度与时间关系的图象是（）A. B. C. D.【答案】A【解析】【详解】由于取向上为正方向，可知小球速度先是正值且减小，当速度减小为零后，变成负值且增大，入水后速度为负值且减小，当陷入湖底的淤泥中，减速时的加速度更大，即图象的斜率更大，对比可知，A选项的速度与时间关系图象符合题意。故选A。2.如图所示，在正点电荷形成电场中有A,B两点的电势，分别用EA,EB表示A,B两点的电场强度，则（）A. B.C. D.【答案】A【解析】【详解】由电场线的疏密可知，A点处电场线较密，电场强度较大，所以EA＞EB，沿着电场线，电势是降低的，所以A点所在等势面的电势高于B点所在等势面的电势，故．A．．故A符合题意．B．．故B不符合题意．C．．故C不符合题意．D．．故D不符合题意．3.在匀强磁场中有一带正电的粒子甲做匀速圆周运动，当它运动到M点时，突然向与原运动相反的方向放出一个不带电的粒子乙，形成一个新的粒子丙。如图所示，用实线表示粒子甲运动的轨迹，虚线表示粒子丙运动的轨迹。若不计粒子所受重力及空气阻力的影响，则粒子甲和粒子丙运动的轨迹可能是A. B. C. D.【答案】B【解析】【详解】根据可得轨道半径再由动量守恒可知，放出粒子乙后，新粒子丙动量大于粒子甲的，故轨道半径变大，所以B正确，A、C、D错误。故选B。4.“轨道康复者”是“垃圾”卫星的救星，被称为“太空110”，它可在太空中给“垃圾”卫星补充能源，延长卫星的使用寿命，若“轨道康复者”在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动，经过时间t，其沿圆周运动转过的角度为θ，引力常量为G，将地球视为球体，已知半径为R的球体的体积，则地球的密度为A. B. C. D.【答案】D【解析】【详解】经过时间t，其沿圆周运动转过的角度为θ，则角速度，根据万有引力提供向心力，，地球的密度，联立解得：，故ABC错误，D正确．故选：D5.如图所示，一矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直磁场的轴OO′以的角速度匀速转动，矩形线圈的匝数为N匝，面积为S，电阻为。矩形线圈通过电刷与一理想变压器的原线圈相连，变压器的副线圈接有两只电阻均为的相同灯泡L1和L2，变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，若开关S断开时L1正常发光，此时电流表示数为0.1A，则（）A.若从图示位置开始计时，线框中感应电动势的瞬时值为NBSsintB.若开关S闭合，则矩形线圈输出功率将变小C.若开关S闭合，电流表示数将变小D.灯泡L1的额定功率为2W【答案】D【解析】【分析】【详解】A．若线圈从图示位置——垂直中性面。开始计时，则感应电动势的瞬时值为e=Umcosωt=NBSωcosωt故A错误。B．若开关S闭合，输出电压不变，输出端电阻变小，根据欧姆定律故输出电流增加，根据则输入电流也增加，电流表示数将增大。根据可知，输入功率也增加，故BC错误；D．S断开时，L1正常发光，根据代入数据求得：通过灯泡L1的电流故其额定功率为故D正确故选D。6.电影《流浪地球》讲述的是面对太阳快速老化膨胀的灾难，人类制定了“流浪地球”计划，这首先需要使自转角速度大小为的地球停止自转，再将地球推移出太阳系到达距离太阳最近的恒星（比邻星）。为了使地球停止自转，设想的方案就是在地球赤道上均匀地安装N台“喷气”发动机，如下图所示（N较大，图中只画出了4个）。假设每台发动机均能沿赤道的切线方向提供大小恒为F的推力，该推力可阻碍地球的自转。已知描述地球转动的动力学方程与描述质点运动的牛顿第二定律方程F=ma具有相似性，为，其中M为外力的总力矩，即外力与对应力臂乘积的总和，其值为NFR；I为地球相对地轴的转动惯量；β为单位时间内地球的角速度的改变量。将地球看成质量分布均匀的球体，下列说法中正确的是（）A.在与F=ma的类比中，与质量m对应的物理量是转动惯量I，其物理意义是反映改变地球绕地轴转动情况的难易程度B.β的单位为rad/sC.地球自转刹车过程中，赤道表面附近的重力加速度逐渐变小D.地球停止自转后，赤道附近比两极点附近的重力加速度大【答案】A【解析】【详解】A．在M=Iβ与F=ma的类比中，与转动惯量I对应的物理量是m，其物理意义是反映改变地球绕地轴转动情况的难易程度，A正确；B．根据得代入单位运算可知其单位为，故B错误；C．地球自转刹车过程中，赤道表面附近的重力加速度逐渐变大，故C错误；D．地球停止自转后，赤道附近和两极点附近的重力加速度大小相等，故D错误。故选A。7.如图所示，轻质弹簧一端系在墙上，另一端系在三根长度相同的轻绳上，轻绳的下端各系质量与电荷量均相同的带正电小球，且三个小球均处于静止状态，已知重力加速度为g。四种情形下每个小球受到的电场力大小与轻绳长度、小球质量、小球电荷量的关系如表所示，以下说法正确的是（）情形轻绳长度小球质量小球电荷量小球受到的电场力大小1Lm①22Lm②3L2m③4Lm④A.②中电荷量为①中电荷量的倍B.③中电荷量为②中电荷量的倍C.④中电荷量为③中电荷量的倍D.情形④下弹簧的伸长量最大【答案】C【解析】【详解】由于三个小球质量和电荷量均相等，由对称性可知，三个小球必构成等边三角形，且每个小球受到的电场力相等，设绳的拉力为T，与竖直方向夹角为，两小球之间的距离为r、一个小球受到另外两个小球的电场力的合力为，对其中一个小球受力分析可得解得由几何关系可知，整理得A．对比①和②可知，并应用上式可得解得故电荷量之间的关系为故A错误；B．由③可知，解得故故B错误；C．由④可知解得故故C正确；D．以三个小球为整体可知，小球受到的弹力应该等于其重力，故小球质量越大，弹簧弹力越大，故情形③下弹簧的伸长量最大，故D错误；故选C。二、多选题8.如图所示，光滑水平面上存在有界匀强磁场，磁感应强度为，质量为、边长为的正方形线框斜向穿进磁场，当刚进入磁场时，线框的速度为，方向与磁场边界成，若线框的总电阻为，则（）A.线框穿进磁场过程中，框中电流的方向为B.刚进入磁场时线框中感应电流为C.刚进入磁场时线框所受安培力大小为D.此进两端电压为【答案】CD【解析】【详解】线框进入磁场的过程中穿过线框的磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流的磁场的方向向外，则感应电流的方向为ABCD方向，故A错误；AC刚进入磁场时CD边切割磁感线，AD边不切割磁感线，所以产生的感应电动势，则线框中感应电流为，此时CD两端电压，即路端电压为，故B错误，D正确；AC刚进入磁场时线框的CD边产生的安培力与v的方向相反，AD边受到的安培力的方向垂直于AD向下，它们的大小都是，由几何关系可以看出，AD边与CD边受到的安培力的方向相互垂直，所以AC刚进入磁场时线框所受安培力为AD边与CD边受到的安培力的矢量合，即，故C正确。故选CD。9.将压瘪的乒乓球（未漏气）浸泡在热水中，一段时间后乒乓球便恢复原状，乒乓球内部气体（视为理想气体）经历了由A→B→C的变化过程，V—T图像如图所示，T为热力学温度，已知理想气体的内能与热力学温度成正比，则下列结论正确的是（）A.状态A、B的压强大小相等B.从状态B到状态C，气体内能不变C.A→B→C过程，球内气体对外所做的功小于气体从外界吸收的热量D.在状态A与状态C时乒乓球内气体压强之比为1：2【答案】CD【解析】【详解】A．在图像中，过原点的倾斜的直线为等压变化，由题图可知，状态A、B两点不在过原点的同一直线上，因此状态A、B的压强大小不相等，A错误；B．从状态B到状态C，气体的温度升高，则气体内能增大，B错误；C．A→B→C过程，球内气体的体积增大，球内气体对外做功，即，气体的温度升高，球内气体的内能增大，即，由热力学第一定律可知，，即球内气体从外界吸收热量，可知球内气体对外所做的功小于气体从外界吸收的热量，C正确；D．气体在状态A到状态C时，由理想气体状态方程可得解得即在状态A与状态C时乒乓球内气体压强之比为1：2，D正确。故选CD。10.如图所示，斜面体abc静止于粗糙水平地面上，物块m1、m2均沿斜面匀速下滑，已知m1>m2，θ1<θ2，下列说法中正确是A.地面对斜面体的摩擦力水平向右B.地面对斜面体没有摩擦力C.所给条件不足，不能判断摩擦力方向D.斜面体ab面和ac面的动摩擦因数不同【答案】BD【解析】【详解】物块m1、m2和斜面体均处于平衡状态，故三个物体的合力为零；对三个物体整体分析，受重力和地面的支持力，不受地面摩擦力，否则不能平衡，故AC错误，B正确；物体m1受重力、支持力和滑动摩擦力，故平衡条件，有：m1gsinθ1-f1=0，N1-mgcosθ1=0，其中：f1=μ1N1，联立解得：μ1=tanθ1，同理分析物体物体m2有，μ2=tanθ2，故斜面体ab面和ac面的动摩擦因数不同，故D正确；故选BD.点睛：本题考查平衡问题，关键是正确的选取研究对象，采用整体法和隔离法，根据平衡条件列式求解．11.如图所示，两个等量异种点电荷、固定在同一条水平线上，电荷量分别为和。是水平放置的足够长的光滑绝缘细杆，细杆上套着一个中间穿孔的小球，其质量为，电荷量为（可视为试探电荷，不影响电场的分布）。现将小球从点电荷的正下方点由静止释放，到达点电荷的正下方点时，速度为，为的中点。则（）A.小球从至先做加速运动，后做减速运动B.小球运动至点时速度为C.小球最终可能返回至点D.小球在整个运动过程中的最终速度为【答案】BD【解析】【分析】【详解】A．根据等量异种点电荷的电场线分布，可知，两点电荷连线的中垂面是等势面，电势为0，正点电荷附近电势大于0，负点电荷附近电势小于0，根据对称关系可得其中，所以小球从C到D运动过程中，只有电场力做功，且由于电势降低，所以电势能减小，电场力做正功，小球在做加速运动，所以A错误；B．小球由C到D，由动能定理得则由C到O，由动能定理可得所以B正确；C．小球在运动过程中，只有电场力做功，所以动能和电势能之和为定值，根据等量异种电荷的电场特点知道，O点右边的电势小于零，虽然过了D点，电场力对小球要做负功，但D点与右边无穷远处的电势差小于CD之间的电势差，所以克服电场力做的功小于从C到D电场力做的功，所以小球速度不可能为零，会一直向右运动下去，不会返回，故C错误；D．小球从O到无穷远处，电场力做功为0，由能量守恒可知，动能变化量也是0，即无穷远处的速度为所以D正确。故选：BD。三、实验题12.在“用传感器观察电容器的充放电过程”实验中，按图甲所示连接电路。电源电动势为，内阻可以忽略。单刀双掷开关S先跟2相接，某时刻开关改接1，一段时间后，把开关再改接2，实验中使用了电流传感器来采集电流随时间的变化情况。（1）开关S改接2后，电容器进行的是________（填“充电”或“放电”）过程，此过程中流经电阻R上的电流方向________（填“自上而下”或“自下而上”）。实验得到的图像如图乙所示，如果不改变电路其他参数，只减小电阻R的阻值，则此过程的曲线与坐标轴所围成的面积将________（填“减小”“不变”或“增大”）；（2）若实验中测得该电容器在整个放电过程中释放的电荷量，则该电容器的电容为________，放电过程中电容器的电容将________（填“减小”“不变”或“增大”）。【答案】①.放电②.自下而上③.不变④.215⑤.不变【解析】【详解】（1）[1]当开关接2时，电容器相当于电源，进行的是放电过程。[2]开关接1时，电源给电容器充电，电容器上极板接正极，充电完成，上极板带正电，下极板带负电；可知开关接2时，电容器相当于电源，上极板相当于电源的正极，故流经电阻R上的电流自下而上。[3]曲线与坐标轴所围成的面积为电容器充电完成后所带电荷量，只减小电阻，并不能改变电容器的充好电时的电荷量，故此过程的曲线与坐标轴所围成的面积将不变。（2）[4]根据电容器电容的定义解得[5]电容器的电容由其本身特性决定，与所带电荷量和电压无关，故放电过程中电容器的电容不变。13.在“测定金属的电阻率”的实验中，用螺旋测微器测量丝直径时的刻度位置如图所示，用米尺测量金属丝的长度，金属丝的电阻大约为，先用伏安法测出金属丝的电阻，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率。（1）从图中读出金属丝的直径为______；（2）在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测的电阻丝外，还有如下共选择的实验器材：A．直流电源：电动势约6V，内阻B．电流表A1：量程，内阻C．电流表A2：量程，内阻D．电压表V：量程，内阻E、变阻箱值电阻，最大值F、滑动变阻器：最大阻值G、滑动变阻器：最大阻值H、开关、导线等在可供选择的器材中，应该选用的电表是______（填写序号），应该选用的其他器材是______（填写序号）；（3）根据所选的器材，画出实验电路图______；（4）若根据伏安法测出电阻丝的电阻为，则这种金属材料的电阻率为____（保留二位有效数字）；（5）测量过程中严格按照操作程序进行，但的测量值比真实值略微偏小，具体原因是______。【答案】①.0.483mm②.B、C③.A、E、F④.⑤.2.0⑥.见解析【解析】【详解】（1）[1]由图示螺旋测微器可知，固定刻度读数0；可动刻度读数故螺旋测微器读数为：。（2）[2][3]电阻大约为，则最大电流为则电流表选择B；由于最大电压为6V，故电压表量程过大，则用电流表A2与变阻箱值电阻串联改装成电压表，故电流表选用B、C，应该选用的其他器材是A、E、F。（3）[4]由于滑动变阻器阻值大于待测电阻，故滑动变阻器用限流式接法如图所示（4）[5]根据电阻定律可以得到带入数据整理可以得到（5）[6]由于电流表A2分流作用，使通过的电流的真实值小于测量值，故使电阻的测量值偏小。四、解答题14.如图所示，在竖直平面内的直角坐标系中，一个质量为的质点在外力的作用下，从坐标原点由静止沿直线斜向下运动，直线与轴负方向成角（），已知重力加速度为g。（1）至少为多大？（2）若，试定性分析质点机械能的变化情况。【答案】（1）；（2）增大【解析】【详解】（1）质点做直线运动，则垂直于运动方向的合力为0，令F与ON夹角为，则有解得当时，有（2）若，对质点分析可知，力F方向沿x轴正方向，可知F对质点做正功，根据可知质点机械能增大。15.如图，固定的直杆与水平地面成37°角，段粗糙，段光滑，长度。质量的小环套在直杆上，在与直杆成角的恒力作用下，从杆的底端由静止开始运动，当小环到达B时撤去，此后小环飞离直杆，落地时的动能。（不计空气阻力，，，取）（1）求小环运动到B时的速度大小。（2）若夹角，小环在杆段运动时，受到恒定的（摩擦）阻力，求的大小。（3）设直杆段的长度。若夹角，小环在段运动时，受到（摩擦）阻力的大小与直杆对小环的弹力的大小成正比，即，其中，且小环飞离轨道后，落地时的动能不大于，求的取值范围。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）根据题意可知，小环从点到落地的过程中，只有重力做功，机械能守恒，由机械能守恒定律有解得（2）若夹角，对小球受力分析，由牛顿第二定律有由运动学公式有解得联立解得（3）根据题意，设小环运动到点的速度为，在段运动时的加速度为，若小环落地动能等于，则由上述分析可知则由牛顿第二定律