河北省保定市部分高中2024-2025学年高三上学期开学物理试题（解析版）

高级中学名校试卷PAGEPAGE12025届高三年级开学考试物理试题共100分。考试时间75分钟。本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。第Ⅰ卷（选择题共46分）注意事项：1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。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。一、单项选择题（本题共7个小题，每个小题4分，共28分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）。1.静止的碳（）在匀强磁场中发生α衰变，衰变后的α粒子与新核X均做匀速圆周运动。若、α、X的比结合能分别为、、，光速为c，下列说法正确的是（）A.这种核反应的方程式为B.衰变刚结束时，α粒子与新核X的动量等大同向C.α粒子与新核X匀速圆周运动的周期之比为4：5D.这种核反应的质量亏损为〖答案〗C〖解析〗A．根据核反应质量数和电荷数守恒，这种核反应的方程式为故A错误；B．衰变前总动量为0，由动量守恒定律可知衰变刚结束时，α粒子与新核X的动量等大反向，故B错误；C．衰变α粒子与新核X在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力运动周期为故α粒子与新核X匀速圆周运动的周期之比为故C正确；D．根据质能方程解得这种核反应的质量亏损为故D错误。故选C。2.甲、乙两物体以相同的初动量在水平面上做匀减速直线运动，直到停止，其动量随时间变化的图像如图所示，已知甲、乙两物体与地面间的动摩擦因数相同，则在此过程中（）A.甲、乙两物体的质量之比为2∶1B.甲、乙两物体的质量之比为1∶2C.甲、乙两物体受到的摩擦力做功之比为2∶1D.甲、乙两物体受到的摩擦力做功之比为1∶1〖答案〗A〖解析〗AB．根据动量定理整理得图像斜率的绝对值为甲、乙两物体质量之比为故A正确，B错误；CD．根据能量守恒，甲、乙两物体受到的摩擦力做功为甲、乙两物体受到的摩擦力做功之比为故CD错误。故选A。3.某同学使用轻弹簧、直尺钢球等制作了一个“竖直加速度测量仪”。如图所示，弹簧上端固定，在弹簧旁沿弹簧长度方向固定一直尺。不挂钢球时，弹簧下端指针位于直尺20cm刻度处；下端悬挂钢球，静止时指针位于直尺40cm刻度处。将直尺不同刻度对应的加速度标在直尺上，就可用此装置直接测量竖直方向的加速度。取竖直向上为正方向，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（）A.30cm刻度对应的加速度为-0.5g B.40cm刻度对应的加速度为gC.50cm刻度对应的加速度为2g D.各刻度对应加速度的值是不均匀的〖答案〗A〖解析〗由题知，不挂钢球时，弹簧下端指针位于直尺20cm刻度处，则弹簧的原长l0=0.2m；下端悬挂钢球，静止时指针位于直尺40cm刻度处，则根据受力平衡有mg=k(l-l0)可计算出k=A．由分析可知，在30cm刻度时，有F弹-mg=ma（取竖直向上为正方向）代入数据有a=-0.5gA正确；B．由分析可知，在40cm刻度时，有mg=F弹则40cm刻度对应的加速度为0，B错误；C．由分析可知，在50cm刻度时，有F弹-mg=ma（取竖直向上为正方向）代入数据有a=0.5gC错误；D．设刻度对应值为x，结合分析可知，x=（取竖直向上为正方向）经过计算有a=(x>0.2)或a=(x<0.2)根据以上分析，加速度a与刻度对应值为x成线性关系，则各刻度对应加速度的值是均匀的，D错误。故选A。4.为了研究某种透明新材料的光学性质，将其压制成半圆柱形，如图甲所示。一束激光由真空沿半圆柱体的径向与其底面过O的法线成角射入，CD为光学传感器，可以探测光的强度，从AB面反射回来的光强随角变化的情况如图乙所示。现在将这种新材料制成的一根光导纤维束弯成半圆形，暴露于空气中（假设空气中的折射率与真空相同），设半圆形外半径为R，光导纤维束的半径为r。则下列说法正确的是（）（，）A.该新材料的折射率B.该新材料的折射率C.图甲中若减小入射角，则反射光线和折射光线之间的夹角也将变小D.用同种激光垂直于光导纤维束端面EF射入，如图丙，若该束激光不从光导纤维束侧面外泄，则弯成的半圆形半径R与纤维束半径r应满足的关系为〖答案〗D〖解析〗AB．由题图乙知，当时发生全反射，则有故选项AB错误；C．图甲中若减小入射角，根据反射定律和折射定律可知反射角和折射角都减小，则反射光线和折射光线之间的夹角也将变大，故选项C错误；D．激光不从光导纤维束侧面外泄的临界条件是入射光在外侧面处发生全反射，临界光路如图所示，可得：解得所以该束激光不从光导纤维束侧面外泄，则弯成的半圆形半径与纤维束半径应满足的关系为故选项D正确。故选D。5.我国空间站组合体在2022年9月30日由两舱“一”字构型转变为两舱“L”字构型。”中国空间站”在距地面高400km左右的轨道上做匀速圆周运动，在此高度上有非常稀薄的大气，因气体阻力的影响，轨道高度1个月大概下降2km，空间站安装有发动机，可对轨道进行周期性修正。假设中国空间站正常运行轨道高度为h，经过一段时间t，轨道高度下降了，在这一过程中其机械能损失为ΔE。已知引力常量为G，地球质量为M，地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，空间站质量为。规定距地球无限远处为地球引力零势能点，地球附近物体的引力势能可表示为，其中M为地球质量，m为物体质量，r为物体到地心距离。则下列说法中正确的是（）A.“中国空间站”正常在轨道上做圆周运动的向心加速度大小为B.“中国空间站”正常在轨道上做圆周运动的线速度大小为C."中国空间站”正常在轨做圆周运动的周期为D.“中国空间站”轨道高度下降Δh时的机械能损失〖答案〗D〖解析〗A．“中国空间站”在轨道上做匀速圆周运动,根据牛顿第二定律有物体绕地球表面运行，根据牛顿第二定律有联立解得“中国空间站”正常在轨道上做圆周运动的向心加速度大小为故A错误；B．根据向心加速度公式“中国空间站”正常在轨道上做圆周运动的线速度大小为故B错误；C．根据牛顿第二定律有"中国空间站”正常在轨做圆周运动的周期为故C错误；D．根据牛顿第二定律有"中国空间站”正常在轨做圆周运动的速度为轨道距地面高度为h时，空间站的动能为轨道距地面高度为h时，空间站的势能为轨道距地面高度为h时，空间站的机械能为同理轨道距地面高度为时，空间站的机械能为“中国空间站”轨道高度下降Δh时的机械能损失为故D正确。故选D。6.如图所示为某小型发电站高压输电示意图。发电机输出功率恒定，升、降压变压器均为理想变压器。在输电线路的起始端接入A、B两个互感器（均为理想器材），两互感器原、副线圈的匝数比分别为200：1和1：20，电压表的示数为220V，电流表的示数为4A，输电线路总电阻r=20Ω，则下列说法正确的是（）A.互感器A是电流互感器，互感器B是电压互感器B.线路上损耗的功率为320WC.发电机输出的电功率为3520kWD.用户使用的用电设备增多，降压变压器输出电压U4大小不变〖答案〗C〖解析〗A．互感器A并联在零火线上，所以是电压互感器，互感器B串联在电路中，是电流互感器，故A错误；B．电流表的示数为4A，互感器原、副线圈的匝数比1：20，则线路上电流I=80A，线路上损耗的功率故B错误；C．电压表的示数为220V，匝数比为200：1，所以输送电压U=44000V，功率P=UI=3520kW则发电机输出的电功率3520kW，故C正确；D．用户使用的用电设备增多，用户回路电流变大，则输送电流变大，损失电压变大，降压变压器输入电压U3变小，降压变压器输出电压U4变小，故D错误。故选C。7.如图甲为简谐横波在t=0.025s时的波形图，A、B、C、P是介质中的四个质点，已知B、P两质点平衡位置之间的距离为14m，图乙为质点C的振动图像，下列说法正确的是（）A.该波沿x轴负方向传播B.质点C的平衡位置位于x=6m处C.从t=0.025s开始，质点B比质点C早回到平衡位置D.P点的振动方程〖答案〗C〖解析〗A．由C点的振动图像可知，在t=0.025s时质点C沿y轴正向运动，结合波形图可知，该波沿x轴正方向传播，选项A错误；B．由波形图可知因yB=5cm，由数学知识可知，B点的平衡位置距离A点的平衡位置，则BP之间的平衡位置间距为解得在t=0.025s时质点C离开平衡位置的位移为则质点C的平衡位置位于处，选项B错误；C．从t=0.025s开始，质点B回到平衡位置时经过的时间为质点C回到平衡位置时经过的时间为质点B比质点C早回到平衡位置的时间为选项C正确；D．因可知P点的振动方程在t=0.025s时刻P点位移y=-10cm，可得解得则P点的振动方程为选项D错误。故选C。二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）8.有研究表明，当兴奋情绪传播时，在人体的体表可以测出与之对应的电势变化。某一瞬间人体表面的电势分布图如图所示，图中实线为等差等势面，标在等势面上的数值分别表示该等势面的电势，、、、为等势面上的点，、为两电荷连线上对称的两点，、为两电荷连线中垂线上对称的两点。该电场可等效为两等最异种电荷产生的电场、下列说法正确的是（）A.、两点的电场强度相同B.点的电势大于点的电势C.将带正电的试探电荷从点移到点，其电势能增加D.负电荷在点的电势能小于在点的电势能〖答案〗AC〖解析〗A．该电势分布图可等效为等量异种电荷产生的，、为两电荷连线上对称的两点，所以、两点的电场强度大小、方向相同，故A正确；B．、两点在等量异种电荷连线的中垂线上，该中垂线为一等势线，则点的电势等于点的电势，故B错误；C．正电荷在电势高的地方电势能大，所以将带正电的试探电荷从点移到点，其电势能增加，故C正确；D．负电荷在电势低的地方电势能大，所以负电荷在点的电势能大于在点的电势能，故D错误。故选AC。9.某实验小组探究影响感应电流的因素实验装置俯视图如图所示，装置置于绝缘水平面上，两线圈绕在同一铁心上，线圈连接电源和电键。光滑金属杆置于与线圈连接的两水平导轨上，其间有竖直向下的匀强磁场，导电性良好。则（）A.开关闭合瞬间，通过金属杆的感应电流方向为左B.开关闭合后，金属杆匀速靠近线圈C.开关断开瞬间，通过金属杆的感应电流方向为左D.开关断开后，金属杆减速远离线圈〖答案〗CD〖解析〗A．开关闭合瞬间，线圈的磁通量增大，根据右手螺旋定则和楞次定律可知，通过金属杆的感应电流方向为右，A错误；B．开关闭合瞬间，金属杆受到安培力，根据左手定则，金属杆靠近线圈运动，开关闭合后，线圈的电流恒定，磁通量不变，但金属杆运动时切割磁感线，金属杆受到安培力朝远离线圈方向，故金属杆减速靠近线圈，B错误；C．开关断开瞬间，线圈的磁通量减小，根据右手螺旋定则和楞次定律可知，通过金属杆的感应电流方向为左，C正确；D．开关断开瞬间，金属杆受到安培力，根据左手定则，金属杆远离线圈运动，开关断开后，线圈的电流为0，磁通量为0，但金属杆运动时切割磁感线，金属杆受到安培力朝指向线圈方向，故金属杆减速远离线圈，D正确。故选CD。10.如图1所示，“飓风飞椅”是集旋转、升降、变倾角等多种运动形式于一体的大型飞行塔类游艺机。现对其中的甲、乙、丙、丁四位游客进行分析，他们的质量分别为m1、m2、m3、m4，对应的绳长分别为l1、l2、l3、l4，绳子与竖直方向的夹角分别为θ1、θ2、θ3、θ4，如图2、图3所示，已知l3＜l1=l2＜l4，m4＜m1=m2＜m3。当“飓风飞椅”保持某一角速度水平面转动时，下列说法正确的有（）A.图2中，甲、乙两位游客所受合力相同B.图3中，θ3＜θ4C.四位游客的加速度大小相等D.四位游客的重力均不做功〖答案〗BD〖解析〗A．游客随“飓风飞椅”做匀速圆周运动，甲、乙两位游客所受合力指向圆心，由图2可知，合力方向肯定不同，即甲、乙两位游客所受合力不相同，A错误；B．由圆锥摆模型得游客所受合力得设圆盘的半径为r0，则有由于甲、乙、丙、丁四位游客的角速度和周期相等，则有由于l3＜l4得θ3＜θ4B正确；C．游客随“飓风飞椅”做匀速圆周运动的向心力为由牛顿第二定律可知a=gtanθ由于θ角不都相等，所以加速度大小不都相等，C错误；D．四位游客在水平面内做匀速圆周运动，重力均不做功，D正确。故选BD。第Ⅱ卷（非选择题共54分）三、实验题（每空2分，共16分）11.某同学准备测量一金属丝的电阻率，可使用的器材仅有两个滑动变阻器、（最大阻值均为10Ω）、量程为0.6A的电流表、电阻箱R（最大阻值为999.9Ω）、电源E（电动势约为3V）、开关、。待测金属丝长度为20cm。该同学设计了如图一所示的测量金属丝电阻的原理图，然后用螺旋测微器测量金属丝的直径d，如图二所示。（1）螺旋测微器读数，金属丝的直径d=__________mm。（2）闭合开关，将电阻箱置于4.8Ω，将的滑片移到适当位置，再反复调节的滑片，最终使得开关在闭合前后电流表的示数不变，这说明闭合前后开关两端的电势差_____（填“为零”或“不为零”）（3）将电阻丝与电阻箱位置互换，其他条件不变，发现电阻箱的阻值置于7.5Ω时，接通前后电流表的示数也不变，则金属丝的电阻=_______Ω（结果保留两位有效数字）。（4）根据以上信息，该金属丝的电阻率ρ=__________（结果保留3位有效数字）。〖答案〗（1）0.314##0.315##0.316（2）为零（3）6.0（4）######〖解析〗【小问1详析】金属丝的直径【小问2详析】开关在闭合前后电流表的示数不变，说明电路结构没有变化，总电阻没有变化，故开关两端的电势差为零。【小问3详析】根据电桥平衡可得，其中，解得金属丝的电阻为【小问4详析】根据电阻定律又联立解得金属丝的电阻率12.“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验步骤如下：A.将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓中的方格数（正方形小方格的边长为2cm），求油膜面积S（如图所示）B.将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在盘上，用彩笔将薄膜的形状画在玻璃板上C.向浅盘中装入约2cm深的水，并撒上痱子粉或细石膏粉D.用所学公式求出油膜厚度，即油酸分子的直径E.在1mL纯油酸中加入酒精，至油酸酒精溶液总体积为1000mLF.用注射器或滴管将配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，测得60滴溶液体积为1mL（1）上述实验步骤的合理顺序是：E________（2）根据上述数据，每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是______mL；（保留2位有效数字）（3）根据上述数据及图中的面积，估测出油酸分子的直径是______m；（保留2位有效数字）（4）关于本实验下列说法正确的有（）A.选用油酸酒精溶液而不是纯油酸，目的是让油酸尽可能散开，形成单分子油膜B.若油酸没有充分散开，油酸分子直径的计算结果将偏小C.计算油膜面积时舍去了所有不足一格方格，油酸分子直径的计算结果将偏大D.在向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液时，滴数少记了几滴，油酸分子直径的计算结果将偏小E.结束实验时，需要将水从浅盘的一角倒出，在这个角的边缘会遗留少许油酸。为了保持浅盘的清洁，不影响下次使用，可以用适量清水清洗，并用脱脂棉擦去〖答案〗（1）FCBAD（2）（3）（4）AC〖解析〗小问1详析】上述实验步骤的合理顺序是：在1mL纯油酸中加入酒精，至油酸酒精溶液总体积为1000mL，用注射器或滴管将配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，测得60滴溶液体积为1mL，向浅盘中装入约2cm深的水，并撒上痱子粉或细石膏粉，将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在盘上，用彩笔将薄膜的形状画在玻璃板上，将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓中的方格数（正方形小方格的边长为2cm），求油膜面积S，用所学公式求出油膜厚度，即油酸分子的直径。故上述实验步骤的合理顺序是EFCBAD。【小问2详析】每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是【小问3详析】估算油膜面积以超过半格以一格计算，小于半格就舍去的原则，估算出60格，则油酸薄膜面积为油酸分子的直径是【小问4详析】A．计算时利用的是纯油酸的体积，酒精的作用是更易于油酸平铺成单层薄膜，自身溶于水或挥发掉，使测量结果更精确，所以选用油酸酒精溶液而不是纯油酸，目的是让油酸尽可能散开，形成单分子油膜，故A正确；B．计算油酸分子直径的公式是，V是纯油酸的体积，S是油膜的面积。水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分散开，则测量的面积S偏小，导致结果计算偏大，故B错误；C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，S将偏小，故得到的分子直径将偏大，故C正确；D．计算时把向量筒中滴入1mL油脂酒精溶液时，滴数少数了几滴，浓度升高，则d偏大，故D错误；E．油酸不溶于水，应用酒精清洗，故E错误。故选AC。四、计算题（共38分，需要写出必要的文字说明和解题过程，只写出结果，没有过程不能得分）13.如图所示，正三角形ABC为玻璃薄板，以正三角形ABC的几何中心O点为圆心挖出一圆孔，现将一点光源放置在O点处，该光源向各方向发光均匀且发射波长为的红光，CH为AB边的中垂线。已知正三角形ABC玻璃薄板对红光的折射率为，光在真空中的传播速度为c，，，求：（i）红光在正三角形ABC玻璃薄板中传播时的波长；（ii）在射到AB边的光子中能直接从AB边射出和不能直接从AB边射出的光子个数比（不考虑多次反射）。〖答案〗（i）；（ii）〖解析〗（i）设红光在玻璃介质中的波速为，波长为，由波速公式、折射率和波速关系可得解得（ii）如图所示设点为光线在区域恰好发生全反射的点，设玻璃介质的临界角为，由临界角公式可得解得易得对于玻璃砖上的段，由几何关系可得出段区域的入射角大于临界角，发生全反射无光线射出，区域对应光线的入射角小于临界角，由于各方向发光均匀，则辐射区域光子数目与辐射角成正比，对区域，设能够射出的光子数为，不能射出的为，可得由于段和段对称，故在射到边的光子能直接从边射出和不能直接从边射出的光子个数比为。14.如图甲所示为车站使用的水平传送装置的示意图。绷紧的传送带长度，以的恒定速率运行，传送带的水平部分AB距离水平地面的高度。现有一行李箱（可视为质点）质量，以的水平初速度从A端滑上传送带，被传送到B端时没有被及时取下，行李箱从B端水平抛出，行李箱与传送带间的动摩擦因数，不计空气阻力，重力加速度g取。试分析求解：（1）行李箱从传送带上A端运动到B端所需要的时间t；（2）行李箱从B端水平抛出到落地点的水平距离x；（3）若传送带的速度v可在之间调节，仍以的水平初速度从A端滑上传送带，且行李箱滑到B端均能水平抛出。请在图乙中作出行李箱从B端水平抛出到落地点的水平距离x与传送带速度v的关系图像。（要求写出作图数据的分析过程）〖答案〗（1）；（2）；（3）见〖解析〗〖解析〗（1）依题意，行李箱刚滑上传送带时，做匀加速直线运动，由牛顿第二定律可得设行李箱速度达到时的位移为x1，则有解得即行李箱在传动带上能加速达到传送带的速度6.0m/s，设其加速时间为t1，则有解