黑龙江省哈尔滨市第九中学校2023-2024学年高三下学期开学考试物理试题含答案解析

哈九中2024届高三学年下学期开学考试物理试卷一、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，有错选的得0分。1.下列关于原子物理知识说法正确的是（）A.如图1为氢原子的能级结构图，当氢原子从基态跃迁到激发态时，放出能量B.如图2中重核裂变产生的中子能使核裂变反应连续的进行，称为链式反应，其中一种核裂变反应方程为C.如图3为光电效应中光电子最大初动能与入射光频率的关系图线，图线的斜率为普朗克常量hD.核反应方程中，X是质子2.如图1所示，野营三脚架由三根对称分布的轻质细杆构成（忽略细杆重力），炊具与食物的总质量为m，各杆与水平地面的夹角均为。盛取食物时，用光滑铁钩缓慢拉动吊绳使炊具偏离火堆，如图2所示。重力加速度为g，下列说法正确的是（）A.拉动吊绳过程中，铁钩对吊绳的作用力沿水平方向B.拉动吊绳过程中，吊绳上的拉力大小变大C.烹煮食物时，细杆对地面的作用力大小均为D.烹煮食物时，三根细杆受到地面的摩擦力方向相同3.如图所示，理想变压器原线圈输入电压，副线圈电路中为定值电阻，R是滑动变阻器，和是理想交流电压表，示数分别用和表示。和是理想交流电流表，示数分别用和表示。下列说法正确的是（）A.和分别为原副线圈两端电压的瞬时值B.和与变压器的原副线圈匝数成正比C.滑片P向下滑动过程中，变小，变大D.滑片P向下滑动过程中，不变，变大4.在正方体ABCD—EFGH中，O点为ABCD面中心，在顶点B、D处分别固定等量的异种点电荷和，如图所示，则下列说法正确的是（）A.A、C两点场强相同，电势不等B.O点电势高于G点电势C.将试探电荷从F点沿直线移到H点，电场力做正功D.在O点的电势能大于在H点的电势能5.如图所示为一列简谐横波在时刻的波形图，M为介质中的一个质点，该波沿x轴负方向传播，则下列说法正确的是（）A.在时刻，质点M向上振动B.简谐横波的波长为6mC.在时，质点M的速度方向与加速度方向相反D.经过，质点M通过的路程为10cm6.假设宇宙中有一双星系统由质量分别为m和M的A、B两颗星体组成。这两颗星绕它们连线上的某一点在二者万有引力作用下做匀速圆周运动，如图所示，A、B两颗星的距离为L，引力常量为G，则（）A.A星体做匀速圆周运动的周期大于B星体做匀速圆周运动的周期B.若，则C.A星体做圆周运动的周期为D.B星体做圆周运动周期为7.2023年9月29日，在杭州亚运会田径项目女子铅球决赛中，中国选手巩立姣夺得金牌，获得亚运会三连冠。现把铅球的运动简化为如图所示模型，铅球抛出时离地的高度，铅球落地点到抛出点的水平距离，铅球抛出时的速度和水平方向的夹角，已知铅球的质量为，不计空气阻力，，，，，，则（）A.小球运动到最高点时速度为零B.小球抛出时速度约为C.小球在空中运动的时间约为D.小球落地前任意相等时间内速度的变化量不相等8.如图所示，等腰直角三角形区域内（包含边界）有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小为，在的中点处有一粒子源，沿与平行的方向发射速率不同，质量为，电荷量为的带负电粒子，已知这些粒子都能从边离开区域，，不计粒子重力及粒子间的相互作用。下列说法正确的是（）A.速度的最大值为 B.速度的最大值为C.在磁场中运动的最长时间为 D.在磁场中运动的最长时间为9.如图所示，质量为的物体A，其下端拴接一固定在水平地面上的轻质弹簧，弹簧的劲度系数，物体A的上端通过不可伸长的细线跨过两个光滑的小定滑轮连接中间有孔的小球B，小球B套在倾角的光滑直杆上，D为杆的底端，与固定杆的夹角也是，细线水平，此时细线的拉力是。小球B的质量，C是杆上一点且与杆垂直，，重力加速度g取。现由静止释放小球B，下列说法正确的是（）A.物体A、B系统的机械能不守恒B.小球B第一次运动到C点时的动能为7.2JC.小球B第一次运动到C点时细线对B做的功为10JD.小球B第一次运动到D点时A的动能为零10.如图，质量均为5m、电阻均为R的导体棒a、b，通过长为l的绝缘轻杆连接形成“工”字形工件，工件开始时锁定在宽为l的竖直导轨上，导轨下方接有内阻为R的电流表。“工”字形工件以初速度下落，下落l后进入宽为、磁感应强度大小为B、方向垂直导轨向里的匀强磁场，棒b第一次穿过磁场时速度减少了一半，之后经过t时间工件穿过磁场，继续下落一段距离（大于l）与EF发生弹性碰撞，之后工件与EF反复弹性碰撞，最终恰好不进入磁场。已知重力加速度为g，工件始终与导轨接触良好，不计一切阻力和导轨电阻，下列说法正确的是（）A.b棒刚进磁场时的速度为B.工件运动过程中电流表的最大示数为C.整个过程中回路产生的焦耳热为D.工件第一次穿过磁场时电流表有示数的时间为二、非选择题：本题共5小题，共54分。11.在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上（如图甲），并选用缝间距为d的双缝屏。从仪器注明的规格可知，毛玻璃屏与双缝屏间的距离为L，接通电源使光源正常工作，发出白光。（1）分划板刻线在某条明条纹位置时游标卡尺如图丙所示，则其读数为_________mm。（2）如图甲所示组装仪器时，a处应固定_________（填“单缝”或“双缝”）（3）若取下红色滤光片，其他实验条件不变，则在目镜中，_________。A.观察不到干涉条纹B.可观察到明暗相间的白条纹C.可观察到彩色条纹（4）若实验中在像屏上得到的干涉图样如图乙，毛玻璃屏上的分划板刻线在图乙中A、B位置时，游标尺的读数分别为、（），则入射的单色光波长的计算表达式为_________。12.物理兴趣小组想探究某种热敏电阻的阻值随温度的变化。（1）兴趣小组测出某种热敏电阻图像如图1所示，那么他们选用的应该是下图______电路（填“甲”或“乙”），由图可知，热敏电阻的阻值随温度的升高而______（填“增大”或“减小”）；（2）小马同学用一个内部电源电动势为3V、中值电阻为100Ω的欧姆表（已调零）接在上述热敏电阻（伏安特性曲线如图1所示）两端，测量其阻值，如图2所示，则测量值为______（结果保留3位有效数字）。13.某天，强强同学在上学途中沿平直人行道以速度向公交站台走去，发现质量为的公交车正以速度从身旁的平直公路同向匀速驶过，此时他们距站台的距离。为了乘上该公交车去学校，他开始尽全力加速向前跑去，其最大加速度为，能达到的最大速度。假设公交车在行驶到距站台处开始刹车，刚好到站台停下，强强上车后公交车再启动向前开去。（不计车长）求：（1）若公交车刹车过程视为匀减速运动，求其所受阻力的大小；（2）公交车刚停下时，强强距站台至少还有多远。14.如图所示，在大气压强为、室温为的实验室中，一高度、底面积、侧壁及底面厚度不计的圆柱体气缸竖直放置在地面上，内有一质量、厚度的活塞，气缸侧壁顶部和正中间分别有一个大小不计的微动开关P、Q，可以感知活塞是否与其接触，以制成传感器。初始时活塞底部距离气缸底部20cm，不计活塞与气缸侧壁间的摩擦，g取。（1）若缓慢升高气缸内气体温度，求活塞刚好接触微动开关P时气缸内气体温度；（2）若第（1）问过程中，气缸内气体从外界吸收热量，气体内能变化量为多少？（3）保持温度不变，在活塞上缓慢施加压力以触发开关Q可制成压力传感器，若Q到活塞底部的距离为5cm时，则可检测的压力大小是多少？15.如图，带电量为q=+2×10-3C、质量为m=1kg的小球B静置于光滑的水平绝缘板右端，板的右侧空间有范围足够大的、方向水平向左、电场强度E=103N/C的匀强电场。与B球形状相同、质量为3kg的绝缘不带电小球A以初速度v0=10m/s向B运动，两球发生弹性碰撞后均逆着电场的方向进入电场，在电场中两球又发生多次弹性碰撞，已知每次碰撞时间极短，小球B的电量始终不变，取重力加速度g=10m/s2。求：（1）第一次碰撞后瞬间两小球的速度大小；（2）第一次碰撞后又经过多少时间两小球第二次相碰；（3）第二次碰撞前和碰撞后瞬间小球B的动能。哈九中2024届高三学年下学期开学考试物理试卷一、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，有错选的得0分。1.下列关于原子物理知识说法正确的是（）A.如图1为氢原子的能级结构图，当氢原子从基态跃迁到激发态时，放出能量B.如图2中重核裂变产生的中子能使核裂变反应连续的进行，称为链式反应，其中一种核裂变反应方程为C.如图3为光电效应中光电子最大初动能与入射光频率的关系图线，图线的斜率为普朗克常量hD.核反应方程中，X是质子【答案】C【解析】【详解】A．当氢原子从基态跃迁到激发态时，吸收能量。A错误；B．铀核裂变反应方程为B错误；C．根据爱因斯坦光电效应方程可知该图线的斜率表示普朗克常量，不同频率的光照射同种金属发生光电效应时，图线的斜率相同。C正确；D．核反应方程中，X是。D错误；故选C。2.如图1所示，野营三脚架由三根对称分布的轻质细杆构成（忽略细杆重力），炊具与食物的总质量为m，各杆与水平地面的夹角均为。盛取食物时，用光滑铁钩缓慢拉动吊绳使炊具偏离火堆，如图2所示。重力加速度为g，下列说法正确的是（）A.拉动吊绳过程中，铁钩对吊绳的作用力沿水平方向B.拉动吊绳过程中，吊绳上的拉力大小变大C.烹煮食物时，细杆对地面的作用力大小均为D.烹煮食物时，三根细杆受到地面的摩擦力方向相同【答案】C【解析】【详解】B．用光滑铁钩拉动吊绳过程中，炊具与食物受力平衡，吊绳的拉力等于炊具与食物的重力，故大小不变，故B错误；A．拉动吊绳过程中，绳子的节点受到竖直向下的绳子拉力、斜向上的的绳子拉力，以及铁钩对吊绳的作用力，在拉动吊绳过程中，斜向上的的绳子拉力的方向改变，根据共点力平衡可知铁钩对吊绳的作用力沿竖直绳子与倾斜绳子拉力的对角线，因此铁钩对吊绳的作用力方向斜向下且不断变化，故A错误；C．设细杆的弹力为F，在竖直方向根据共点力平衡有解得则烹煮食物时，细杆对地面的作用力大小均为，故C正确；D．在水平方向上根据受力平衡可知烹煮食物时，各杆受到地面的摩擦力方向不相同，互成夹角，故D错误。故选C。3.如图所示，理想变压器原线圈输入电压，副线圈电路中为定值电阻，R是滑动变阻器，和是理想交流电压表，示数分别用和表示。和是理想交流电流表，示数分别用和表示。下列说法正确的是（）A.和分别为原副线圈两端电压的瞬时值B.和与变压器的原副线圈匝数成正比C.滑片P向下滑动过程中，变小，变大D.滑片P向下滑动过程中，不变，变大【答案】D【解析】【详解】A．交流电压表测量的是有效值，故和分别为原副线圈两端电压的有效值，故A错误；B．根据可知和与变压器的原副线圈匝数成反比，故B错误；CD．滑片P向下滑动过程中，滑动变阻器接入电路的电阻减小，原线圈两端电压不变，根据理想变压器原副线圈电压与线圈匝数的关系，可知副线圈两端电压不变，则副线圈总电流增大，根据理想变压器原副线圈电流与线圈匝数的关系，原线圈总电流增大，故C错误，D正确。故选D。4.在正方体ABCD—EFGH中，O点为ABCD面中心，在顶点B、D处分别固定等量的异种点电荷和，如图所示，则下列说法正确的是（）A.A、C两点场强相同，电势不等B.O点电势高于G点电势C.将试探电荷从F点沿直线移到H点，电场力做正功D.在O点的电势能大于在H点的电势能【答案】D【解析】【详解】A．根据等量异种电荷电场线的分布情况可知，A点与C点的场强大小相等，方向相同，都平行于BD，AC是一条等势线，A、C点电势相等，故A错误；B．ACGE平面是一个等势面，O点电势等于G点电势，故B错误；C．F点电势高于H点电势，将试探电荷从F点沿直线移到H点，电势能增大，所以电场力做负功，故C错误；D．O点电势高于H点电势，在O点的电势能大于在H点的电势能，故D正确。故选D。5.如图所示为一列简谐横波在时刻的波形图，M为介质中的一个质点，该波沿x轴负方向传播，则下列说法正确的是（）A.在时刻，质点M向上振动B.简谐横波的波长为6mC.在时，质点M的速度方向与加速度方向相反D.经过，质点M通过的路程为10cm【答案】C【解析】【详解】A．根据机械波的传播方向可知，t=0时刻，质点M向下振动，故A错误；B．由图可知，简谐横波的波长为4m，故B错误；C．在时质点M到达平衡位置下方，此时正在向y轴负方向振动，而加速度的方向指向平衡位置，即沿y轴正方向，故质点M的速度方向与加速度方向相反，故C正确；D．经过一个周期质点M通过的路程为8cm，又因为质点向平衡位置运动时速度越来越大，故自题图所示时刻在时间内通过的路程大于振幅2cm，故经过T，质点M通过的路程大于10cm，故D错误。故选C。6.假设宇宙中有一双星系统由质量分别为m和M的A、B两颗星体组成。这两颗星绕它们连线上的某一点在二者万有引力作用下做匀速圆周运动，如图所示，A、B两颗星的距离为L，引力常量为G，则（）A.A星体做匀速圆周运动的周期大于B星体做匀速圆周运动的周期B.若，则C.A星体做圆周运动的周期为D.B星体做圆周运动的周期为【答案】C【解析】【详解】A．双星系统中两颗星体角速度相同，根据故A星体做匀速圆周运动的周期等于B星体做匀速圆周运动的周期，故A错误；B．设A、B两颗星体的轨道半径为、，根据万有引力提供向心力有可得若，即则故B错误；CD．根据万有引力提供向心力有可得，即根据几何关系有联立解得A、B星体做圆周运动的周期为故C正确，D错误。故选C。7.2023年9月29日，在杭州亚运会田径项目女子铅球决赛中，中国选手巩立姣夺得金牌，获得亚运会三连冠。现把铅球的运动简化为如图所示模型，铅球抛出时离地的高度，铅球落地点到抛出点的水平距离，铅球抛出时的速度和水平方向的夹角，已知铅球的质量为，不计空气阻力，，，，，，则（）A.小球运动到最高点时速度零B.小球抛出时的速度约为C.小球在空中运动的时间约为D.小球落地前任意相等时间内速度的变化量不相等【答案】B【解析】【详解】A．小球运动到最高点时竖直方向速度为零，水平方向速度不为零，故A错误；BC．小球水平方向做匀速直线运动，有小球竖直方向做竖直上抛运动，有解得，故B正确，C错误；D．小球落地前任意相等时间内速度的变化量为故小球落地前任意相等时间内速度的变化量相等，故D错误。故选B。8.如图所示，等腰直角三角形区域内（包含边界）有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小为，在的中点处有一粒子源，沿与平行的方向发射速率不同，质量为，电荷量为的带负电粒子，已知这些粒子都能从边离开区域，，不计粒子重力及粒子间的相互作用。下列说法正确的是（）A.速度的最大值为 B.速度的最大值为C.在磁场中运动的最长时间为 D.在磁场中运动的最长时间为【答案】AD【解析】【详解】粒子从ab边离开磁场时的临界运动轨迹如图所示AB．设粒子最大轨迹半径为，由图中几何关系可得解得根据洛伦兹力提供向心力可得可得速度的最大值为故A正确，B错误；CD．由图可知粒子在磁场中运动轨迹对应的最大圆心角为，则粒子在磁场中运动的最长时间为故C错误，D正确。故选AD。9.如图所示，质量为的物体A，其下端拴接一固定在水平地面上的轻质弹簧，弹簧的劲度系数，物体A的上端通过不可伸长的细线跨过两个光滑的小定滑轮连接中间有孔的小球B，小球B套在倾角的光滑直杆上，D为杆的底端，与固定杆的夹角也是，细线水平，此时细线的拉力是。小球B的质量，C是杆上一点且与杆垂直，，重力加速度g取。现由静止释放小球B，下列说法正确的是（）A.物体A、B系统的机械能不守恒B.小球B第一次运动到C点时的动能为7.2JC.小球B第一次运动到C点时细线对B做的功为10JD.小球B第一次运动到D点时A的动能为零【答案】AC【解析】【详解】A．物块A与小球B组成的系统除了受到重力以外，弹簧弹力对A做功，即其它力所做功不为零，则物块A与小球B组成的系统机械能不守恒，故A正确；B．小球B第一次运动到C点时，物块A下降的高度为小球B下降的高度为未释放小球B时，设弹簧的形变量为，对物块A有解得此时弹簧被拉伸，当小球B第一次运动到C点时此时弹簧被压缩，故此时弹簧的弹性势能与未释放小球B时相等，A、B和弹簧组成的系统机械能守恒，有由于小球B在C点时，细线与小球B速度方向垂直，可知解得小球B的动能为故B错误；C．小球B从释放第一次运动到C点，对小球B，根据动能定理可得解得故C正确；D．由几何知识可得故小球B第一次运动到D点，细线物块A回到初始位置，设此时小球B的速度为，物块A的速度为，则小球B下降高度为整个过程根据动能定理可得则A的动能为故D错误。故选AC。10.如图，质量均为5m、电阻均为R的导体棒a、b，通过长为l的绝缘轻杆连接形成“工”字形工件，工件开始时锁定在宽为l的竖直导轨上，导轨下方接有内阻为R的电流表。“工”字形工件以初速度下落，下落l后进入宽为、磁感应强度大小为B、方向垂直导轨向里的匀强磁场，棒b第一次穿过磁场时速度减少了一半，之后经过t时间工件穿过磁场，继续下落一段距离（大于l）与EF发生弹性碰撞，之后工件与EF反复弹性碰撞，最终恰好不进入磁场。已知重力加速度为g，工件始终与导轨接触良好，不计一切阻力和导轨电阻，下列说法正确的是（）A.b棒刚进磁场时的速度为B.工件运动过程中电流表的最大示数为C.整个过程中回路产生的焦耳热为D.工件第一次穿过磁场时电流表有示数的时间为【答案】ABD【解析】【详解】A．b棒刚进磁场时，根据动能定理解得b棒刚进磁场时的速度为故A正确；B．b棒刚进磁场时，电流表的示数最大，感应电动势为总电阻为总电流为工件运动过程中电流表的最大示数为故B正确；C．工件与EF反复弹性碰撞，最终恰好不进入磁场时，a棒位移磁场的下边缘，根据动能定理有解得整个过程中回路产生的焦耳热为故C错误；D．棒b第一次穿过磁场时速度减少了一半，则根据动量定理其中解得工件继续下落后，棒a进入磁场，此过程不受安培力，设下落的时间为，则有解得工件第一次穿过磁场时电流表有示数的时间为故D正确。故选ABD。二、非选择题：本题共5小题，共54分。11.在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上（如图甲），并选用缝间距为d的双缝屏。从仪器注明的规格可知，毛玻璃屏与双缝屏间的距离为L，接通电源使光源正常工作，发出白光。（1）分划板刻线在某条明条纹位置时游标卡尺如图丙所示，则其读数为_________mm。（2）如图甲所示组装仪器时，a处应固定_________（填“单缝”或“双缝”）。（3）若取下红色滤光片，其他实验条件不变，则在目镜中，_________。A.观察不到干涉条纹B.可观察到明暗相间的白条纹C.可观察到彩色条纹（4）若实验中在像屏上得到的干涉图样如图乙，毛玻璃屏上的分划板刻线在图乙中A、B位置时，游标尺的读数分别为、（），则入射的单色光波长的计算表达式为_________。【答案】①.31.10②.单缝③.C④.【解析】【详解】（1）[1]此游标卡尺精度值为0.05mm，读数等于可动刻度读数与游标尺读数之和，则有x=31mm+0.05mm×2=31.10mm（2）[2]该实验为双缝干涉实验，组装仪器时，图甲中a为单缝，b为双缝；（3）[3]若取下红色滤光片，则出现白光干涉，白光的干涉图样为彩色条纹，故AB错误，C正确。故选C。（4）[4]由图乙可知根据可得12.物理兴趣小组想探究某种热敏电阻阻值随温度的变化。（1）兴趣小组测出某种热敏电阻的图像如图1所示，那么他们选用的应该是下图______电路（填“甲”或“乙”），由图可知，热敏电阻的阻值随温度的升高而______（填“增大”或“减小”）；（2）小马同学用一个内部电源电动势为3V、中值电阻为100Ω的欧姆表（已调零）接在上述热敏电阻（伏安特性曲线如图1所示）两端，测量其阻值，如图2所示，则测量值为______（结果保留3位有效数字）。【答案】①.乙②.减小③.400【解析】【详解】（1）[1]描绘热敏电阻的伏安特性曲线，要求电压从0开始调节，故选择分压电路乙；[2]图像上各点与坐标原点连线的斜率表示该状态的电阻的倒数，由图1可知，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。（2）[3]设热敏电阻两端电压为U、通过热敏电阻的电流为I，根据闭合电路欧姆定律有代入数据得作出图线如图所示图线交点表示此时热敏电阻的电压为2.4V、电流为6mA，故其电阻为13.某天，强强同学在上学途中沿平直人行道以的速度向公交站台走去，发现质量为的公交车正以速度从身旁的平直公路同向匀速驶过，此时他们距站台的距离。为了乘上该公交车去学校，他开始尽全力加速向前跑去，其最大加速度为，能达到的最大速度。假设公交车在行驶到距站台处开始刹车，刚好到站台停下，强强上车后公交车再启动向前开去。（不计车长）求：（1）若公交车刹车过程视为匀减速运动，求其所受阻力的大小；（2）公交车刚停下时，强强距站台至少还有多远。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）由得公交车的加速度大小阻力为（2）公交车从相遇处到开始刹车所用时间刹车过程所用时间公交车从相遇到停下所用时间强强以最大加速度达到最大速度用时间通过的位移匀速运动的时间匀速运动的位移强强距站台至少还有14.如图所示，在大气压强为、室温为的实验室中，一高度、底面积、侧壁及底面厚度不计的圆柱体气缸竖直放置在地面上，内有一质量、厚度的活塞，气缸侧壁顶部和正中间分别有一个大小不计的微动开关P、Q，可以感知活塞