2025南开中学高三开学考试物理试卷 - 解析版

第14页，共15页第15页，共15页天津市南开中学高三物理学科第四次月考考试时间:60分钟本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，共100分。考试结束后，将答题卡交回。I卷(选择题共40分)一、单项选择题(共5题，每题5分，共25分)1．下列说法正确的是(

)A．卢瑟福用粒子轰击获得反冲核发现了质子B．爱因斯坦通过对黑体辐射规律的分析提出了光子说C．玻尔通过对天然放射现象的研究提出氢原子能级理论D．汤姆孙发现电子从而提出了原子的核式结构模型【答案】A【详解】A．卢瑟福用粒子轰击获得反冲核发现了质子。故A正确；B．爱因斯坦通过对光电效应现象的分析提出了光子说。故B错误；C．玻尔通过对氢光谱的成因的研究提出氢原子能级理论。故C错误；D．汤姆孙发现电子提出原子的枣糕模型，卢瑟福通过粒子的散射实验分析，提出原子的核式结构模型。故D错误。故选A。2．为了充分利用单元楼阳台的上层空间，某同学利用几根筷子和四根轻绳制作了一个悬挂式的正方形花架，如图所示。已知筷子的总质量为m，花盆(含花和泥土等)质量为M且位于花架中心，四根轻绳长度均为L，其上端固定在天花板上的同一点，正方形花架水平且到阳台天花板的竖直距离为，重力加速度为g，则每条绳上的张力大小为()A． B． C． D．【答案】B【详解】把筷子和花盆作为一个整体受力分析，受重力和四根绳子的拉力，设每条绳子拉力为F，拉力方向与竖直方向成角，几何关系可得由整体受力平衡可知，竖直方向有联立以上，解得故B正确，ACD错误。故选B。3．2023年1月21日，中国宇宙空间站的3名航天员在距地高的空间站里挂起春联、系上中国结，通过视频向祖国人民送上新春祝福。空间站的运行轨道可近似看作圆形轨道Ⅰ，椭圆轨道Ⅱ为神舟十五号载人飞船与空间站对接前的运行轨道，两轨道相切与P点，下列说法正确的是()A．载人飞船沿轨道Ⅱ过P点的加速度大于沿轨道Ⅰ过P点的加速度B．春联和中国结处于完全失重状态，不受任何力的作用C．载人飞船在P点经点火减速才能从轨道Ⅱ进入轨道ⅠD．空间站的线速度大于地球同步卫星的线速度【答案】D【详解】A．根据牛顿第二定律可得可知载人飞船沿轨道Ⅱ过P点的加速度等于沿轨道Ⅰ过P点的加速度，故A错误。B．春联和中国结处于完全失重状态，受到地球万有引力的作用，故B错误；C．神舟十五号载人飞船若要从轨道Ⅱ进入轨道Ⅰ，做离心运动，需要在P点点火加速，故C错误；D．根据万有引力提供向心力，有可得空间站的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，则空间站的线速度大于地球同步卫星的线速度，故D正确；故选D。4．如图(a)所示，线圈abcd在匀强磁场中绕MN轴匀速转动，产生一交流电。电路的路端电压随时间变化规律如图(b)所示，不计线圈电阻。则()A．0.05s时穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化最慢B．线圈从图示位置转过30°，此时产生的电动势大小为5VC．此交变电流的周期是0.2s，线圈转动的角速度是5rad/sD．图中交流电压表的示数是14.1V【答案】B【详解】A．由题图(b)可知0.05s时路端电压达到峰值，则线圈产生的感应电动势达到峰值，此时穿过线圈的磁通量为0，磁通量变化最快，故A错误；B．从图示位置开始计时，线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式可写为当线圈转过30°时，产生的感应电动势大小为故B正确；C．由题图(b)可知，此交变电流的周期为T=0.2s，线圈转动的角速度为故C错误；D．图中交流电压表的示数为交变电压的有效值，即故D错误。故选B。5．通过对光现象的深入分析可以了解光的本质规律，以下是一些光现象的示意图，图甲是劈尖干涉的装置及形成的条纹示意图，图乙是双缝干涉示意图，图丙是一束复色光进入水珠后传播光路示意图，图丁是自然光通过偏振片P、Q的实验结果。下列说法中正确的是()A．图甲中，将两平板玻璃中间的纸片拿掉一张后，条纹间距变小B．图乙中，若只增大屏到挡板间距离，两相邻亮条纹间距离将减小C．图丙中，a光在水珠中传播速度一定大于b光在水珠中传播速度D．图丁中，从图示位置转动偏振片P，光屏上亮度将逐渐变暗【答案】C【详解】A．当抽去一张纸片后，劈形空气薄膜的劈尖角(上、下表面所夹的角)变小，相同的厚度差对应的水平距离变大，故相邻的亮条纹或暗条纹间距变大，故A错误；B．根据双缝干涉条纹间距公式图乙中，若只增大屏到挡板间距离，两相邻亮条纹间距离将增大，故B错误；C．复色光射入水珠，b光偏折程度较大，b光的折射率较大，根据可知a光在水珠中传播速度一定大于b光在水珠中传播速度，故C正确；D．光是横波，图丁中，从图示位置转动偏振片P，光屏上亮度将逐渐变亮，故D错误。故选C。二、多项选择题(共3题，每题5分，共15分)6．容器内密闭一定质量的理想气体，从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的p—V图像如图所示，下列说法正确的是()A．气体处于状态B时的热力学温度是A状态时的3倍B．从状态B变化到状态C，气体的内能不变C．从状态B变化到状态C，单位时间容器壁单位面积上碰撞的分子数减少D．从状态A变化到状态B的过程气体放热【答案】AC【详解】A．根据理想气体状态方程有结合图像中的数据解得即气体处于状态B时的热力学温度是A状态时的3倍，故A正确；B．从状态B变化到状态C，根据理想气体状态方程有结合图像中的数据解得可知，从状态B变化到状态C，气体温度降低，气体内能减小，故B错误；C．从状态B变化到状态C，气体体积不变，气体分布的密集程度不变，结合上述可知，气体温度降低，分子运动的平均速率减小，则单位时间容器壁单位面积上碰撞的分子数减少，故C正确；D．从状态A变化到状态B的过程，体积增大，气体对外做功，结合上述可知，气体温度升高，气体内能增大，根据热力学第一定律可知，从状态A变化到状态B的过程气体吸热，且吸收的热量大于气体对外做功的大小，故D错误。故选AC。7．杜甫在《曲江》中写到：“穿花蛱蝶深深见，点水蜻蜓款款飞。”平静水面上的S处，“蜻蜓点水”时形成一列水波向四周传播(可视为简谐波)，A、B、C三点与S在同一条直线上。某时刻A在波谷且与水平面的高度差为H，B、C在不同的波峰上，其波形如图中虚线所示。已知波速为v，A、B在水平方向的距离为a。则下列说法正确的是()A．水波通过尺寸为1.5a的障碍物能发生明显衍射B．到达第一个波峰的时刻，C比A滞后C．经过的时间，质点B、C之间的距离为14aD．从图示时刻开始计时，A点的振动方程是【答案】ABD【详解】A．根据题意，由图可知，水波的波长为则水波通过尺寸为1.5a的障碍物能发生明显衍射，故A正确；B．根据题意，由图可知，点距离振源的距离为A点距离振源的距离为则到达第一个波峰的时刻，C比A滞后故B正确；C．质点不能随波逐流，则质点B、C之间的距离为保持不变，故C错误；D．根据题意可知，质点振动的振幅为，圆频率为质点从负最大位移处开始振动，则A点的振动方程是故D正确。故选ABD。8．在电场方向水平向右的匀强电场中，一带电小球从A点竖直向上抛出，其运动的轨迹如图所示，小球运动的轨迹上A、B两点在同一水平线上，M为轨迹的最高点，小球抛出时的动能为8J，在M点的动能为6J，不计空气的阻力，则下列判断正确的是()A．小球两段水平位移x₁与x₂之比为1：3B．小球所受电场力与重力之比3：4C．小球从A点运动到B点的过程中最小动能为6JD．小球落到B点时的动能为32J【答案】AD【详解】A．将小球的运动沿水平和竖直方向正交分解，水平分运动为初速度为零的匀加速直线运动。竖直分运动为竖直上抛运动，所以从到和从到点所用时间相等。对于初速度为零的匀加速直线运动，在连续相等的时间间隔内位移之比为，则小球水平位移与的比值为，故A正确；B．由上分析知，从到所用时间为，竖直方向有其中水平方向有其中联立有故B错误；D．设物体在动能为，水平分速度为，竖直分速度为，由竖直方向运动对称性知对于水平分运动运用动能定理得又因为所以解得故故D正确；C．小球受力如图所示小球受到的合外力为重力和电场力的合力，为恒力，在点时，合力与速度之间的夹角为钝角，在点时，合力与速度之间的夹角为锐角，即合力先做负功后做正功，小球的动能先减小后增大，小球从到的过程，合力一直做正功，动能一直增大。则小球从运动到的过程中最小动能一定小于，故C错误。故选AD。II卷(共60分)三、实验题(共2小题，共12分)9．(1)如下图所示为频闪摄影方法拍摄的研究物体做平抛运动规律的照片，图中B、C为两个同时由同一点出发的小球。为B球以速度被水平抛出后的运动轨迹，为C球自由下落的运动轨迹，通过分析上述两条轨迹可得出结论(2)①在用描点法做“研究平抛运动”的实验时，如下图让小球多次沿同一轨道运动，通过描点画出小球做平抛运动的轨迹，为了能较准确的描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，你认为正确的选项有。A．通过调节，使斜槽的末端保持水平B．每次必须从同一位置由静止释放小球C．记录小球经过不同高度的位置时，每次必须严格地等距离下降D．将球经过不同高度的位置记录在纸上后取下纸，用直尺将点连成折线②某次实验画出小球运动的轨迹如下图中曲线，A、B、C是曲线上的三个点的位置，A点为坐标原点，得到如图所示坐标。取，A到B的时间s，小球做平抛运动的初速度。【答案】(1)平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动(2)AB0.102.0【详解】(1)由于两个小球同时由同一点出发，根据图像可知，两球始终位于同一高度，根据解得则可得出的结论是平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动。(2)①A．为了确保小球飞出的速度方向沿水平，实验时需要通过调节，使斜槽的末端保持水平，故A正确；B．为了确保小球飞出的速度大小一定，实验时需要每次必须从同一位置由静止释放小球，故B正确；C．记录小球经过不同高度的位置时，只需要记录的位置占据坐标纸的大部分空间，并不需要每次严格地等距离下降，故C错误；D．描绘轨迹时，应将球经过不同高度的位置记录在纸上后取下纸，舍去偏差过大的点，将其余点用平滑曲线连接起来，故D错误。故选AB。②[1]平抛运动竖直方向做自由落体运动，在竖直方向有根据图像可知解得[2]平抛运动水平方向做匀速直线运动，则有10．某兴趣小组为测量某干电池的电动势和内阻，所用器材如下：A．电压表(量程0~0.6V，内阻为15kΩ)B．定值电阻电阻C．定值电阻电阻D．电流表(量程0~0.6A，内阻约为0.5Ω)E．滑动变阻器(阻值50Ω)F．待测废旧干电池G．开关一个及导线若干(1)根据所给器材，要求读数尽可能准确，在方框中画出电路图，并在图中标出所用器材的符号。(2)测量后得到如图所示的电压表与电流表示数关系图像如图所示，由图像可知，干电池的电动势为V，内电阻为Ω(结果均保留3位有效数字)。【答案】(1)见解析(2)1.441.08【详解】(1)由于干电池的电动势约为，可知电压表量程太小，所以将电压表与定值电阻串联改装成量程为的电压表；由于干电池的内阻较小，远小于电压表的内阻，所以电流表采用相对于电池外接法，则电路图如图所示(2)[1][2]当电压表示数为，可知外电压为，由于电压表的分流几乎可以忽略不计，根据闭合电路欧姆定律可得可得如图所示可知图像的纵轴截距为解得电动势为可知图像的斜率绝对值为解得内阻为四、计算题(共3小题，11题14分，12题16分，13题18分，共48分)11．如图所示，竖直平面内的曲面轨道，最低点的切线沿水平方向，且与一位于同一竖直平面内、半径的光滑半圆形轨道平滑连接。现有一质量的滑块(可视为质点)，从轨道上的A点由静止开始下滑，过点后恰好能通过圆形轨道的最高点。已知A点到点的高度，g取，空气阻力忽略不计。求：(1)滑块通过点时的速度大小；(2)滑块通过圆形轨道点时受到的支持力的大小；(3)滑块从A点滑到点的过程中，克服摩擦力所做的功。

【答案】(1)3m/s；(2)6N；(3)2.75J【详解】(1)由于恰好能通过圆形轨道的最高点，根据牛顿定律有解得(2)滑块从B点运动到C点过程，根据动能定理有滑块在B点，根据牛顿定律有解得(3)滑块从A点滑到点的过程中，根据动能定理有结合上述解得12．如图甲所示，水平金属导轨与倾角的倾斜金属导轨相接于处，两导轨宽度均为，电阻不计。竖直向上的匀强磁场分布在水平导轨部分，其磁感应强度随时间按图乙所示的规律变化，倾斜导轨部分存在垂直于斜面向上的匀强磁场，磁感应强度为，导体棒、质量均为，电阻均为，分别垂直于导轨固定在水平和倾斜导轨上，时刻与的间距也为，时刻，对棒解除固定，并施以水平向右的恒力，经过一段时间后，对棒解除固定，恰好不下滑。已知重力加速度为，两棒与导轨始终接触良好，不计一切阻力。求：(1)时间内流过棒的电流的大小；(2)棒解除固定时，棒运动的速度的大小；(3)若从时刻起，到棒解除固定时，恒力做的功为，求这段时间内导体棒产生的焦耳热。【答案】(1)；(2)；(3)【详解】(1)时间内，根据法拉第电磁感应定律可得，根据欧姆定律可得解得(2)对导体棒cd在解除固定时受力分析，，联立解得(3)导体棒ab在轨道运动的过程，根据能量守恒定律，可得解得13．将一