精品解析：北京市第十三中学2024-2025学年高三下学期开学考物理试卷

北京市第十三中学2024-2025学年第二学期 高三物理开学测试 本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，第Ⅰ卷第1页至第4页；第Ⅱ卷第5页至第8页，答题纸第1页至第2页。 共100分，考试时间90分钟。 请在答题纸第1页、第2页左侧密封线内书写班级、姓名、准考证号。考试结束后，将本试卷的答题纸和答题卡一并交回。 第Ⅰ卷（共42分） 一、单项选择题（本题共14小题，每小题3分，共42分） 1. 夜间由于气温降低，汽车轮胎内的气体压强变低。与白天相比，夜间轮胎内的气体（ ） A. 分子的平均动能更小 B. 单位体积内分子的个数更少 C. 所有分子的运动速率都更小 D. 分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更大 【答案】A 【解析】 【详解】AC．夜间气温低，分子的平均动能更小，但不是所有分子的运动速率都更小，故A正确、C错误； BD．由于汽车轮胎内的气体压强变低，轮胎会略微被压瘪，则单位体积内分子的个数更多，分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更小，BD错误。 故选A。 2. 氢原子从某激发态跃迁到基态，则该氢原子（ ） A. 放出光子，能量增加 B. 放出光子，能量减少 C. 吸收光子，能量增加 D. 吸收光子，能量减少 【答案】B 【解析】 【详解】氢原子从某激发态跃迁到基态，则该氢原子放出光子，且放出光子的能量等于两能级之差，能量减少。 故选B。 3. 如图所示，质量分别为2kg、1kg的物块A和物块B置于光滑水平面上，中间用一轻弹簧相连。A、B两物块在水平拉力F的作用下，一起做匀加速直线运动（A、B相对静止），弹簧在弹性限度内的最大伸长量为4cm，其劲度系数为100N/m。在弹性限度内，拉力F的最大值为（ ） A. 4N B. 6N C. 8N D. 10N 【答案】B 【解析】 【详解】当弹簧伸长量最大时，对A分析 对整体分析 解得 F=6N 故选B。 4. 一列振幅为A的简谐横波向右传播，在其传播路径上每隔选取一个质点，如图甲所示，时刻波恰传到质点1，质点1立即开始向上振动，振动的最大位移为0.1m，经过时间，所选取的号质点间第一次出现如图乙所示的波形，则下列判断正确的是（　　） A. 该波的波速为4m/s B. 时刻，质点5向下运动 C. 至内，质点1经过的路程为2.4m D. 至内，质点5运动的时间只有0.2s 【答案】A 【解析】 【详解】A．由题意可知，时刻质点1从平衡位置开始向上振动，由图可知时第一次出现图乙的波形，该过程经过了0.6s的时间，质点1已经振动了1.5个周期，所以有 解得 由题图可知，波长为 所以波速为 故A项正确； B．由题意可知，该波向右传播，由波形图可知，质点5向上运动，故B项错误； C．由题意可知，质点1从平衡位置开始运动，运动了0.6s，为1.5个周期，其振幅为0.1m。所以其路程为 故C项错误； D．质点1到质点5的距离为 该波从质点1传播到质点5需要时间为，有 解得 所以质点5运动时间为 故D项错误。 故选A。 5. 如图所示，在距地面同一高度处将三个相同的小球以相同的速率分别沿竖直向下、竖直向上、水平向右的方向抛出，不计空气阻力，比较这三个小球从抛出到落地的过程，下列说法正确的是（　　） A. 重力对每个小球做的功都各不相同 B. 每个小球落地时的速度都各不相同 C. 每个小球在空中的运动时间都各不相同 D. 每个小球落地时重力做功的瞬时功率都各不相同 【答案】C 【解析】 【详解】A．设下落高度为h，重力做功为 三个小球下落高度相同，重力对每个小球做的功相同，故A错误； B．三个小球从抛出到落地的过程，根据动能定理 可知每个小球落地时的速度大小相同，第1个球、第2个球落地时的速度方向竖直向下，第个球落地时的速度方向不是竖直向下，故每个小球落地时的速度不是各不相同，故B错误； C．小球抛出后，加速度都是g，竖直方向都做匀变速直线运动，第1个球做竖直下抛运动，有 第2个球做竖直上抛运动，有 第3个球做平抛运动，有 可得 故每个小球在空中的运动时间都各不相同，故C正确； D．小球落地时重力做功的瞬时功率 由于 故 故每个小球落地时重力做功的瞬时功率不是各不相同，故D错误。 故选C。 6. 如图所示电路中，电源电动势为，内阻为，电动机内阻为．当开关闭合，电动机正常工作时，滑动变阻器接入电路中的电阻为，电动机两端的电压为，通过电动机的电流为．电动机的输出功率等于（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】电动机消耗的总的电功率为：，其中一部分是，另一部分输出机械功率，由，解得：，故C正确，ABD错误。 点睛： 7. 一束γ射线（从底部进入而没有留下痕迹）从充满在气泡室中的液态氢的一个氢原子中打出一个电子，同时γ光子自身转变成一对正、负电子对（分别称为正电子、负电子，二者速度接近），其径迹如图所示。已知匀强磁场的方向垂直照片平面向里，正、负电子质量相等，则下列说法正确的是（　　） A. 左侧螺旋轨迹为负电子运动的轨迹 B. 正电子、负电子所受洛伦兹力大小时刻相等 C. 分离瞬间，正电子速度大于负电子速度 D. 正电子、负电子的动能不断减小，而被打出的电子动能不变 【答案】C 【解析】 【详解】A．匀强磁场的方向垂直照片平面向里，根据粒子运动轨迹结合左手定则可知，左侧螺旋轨迹为正电子运动的轨迹，右侧螺旋轨迹为负电子运动的轨迹，故A错误； B．正电子、负电子所受洛伦兹力大小为 正电子、负电子速度大小不是时刻相等，则正电子、负电子所受洛伦兹力大小不是时刻相等，故B错误； C．根据洛伦兹力提供向心力有 解得 根据运动轨迹可知正电子与负电子分离瞬间，左侧正电子的轨迹半径大于右侧负电子的轨迹半径，故分离瞬间，正电子速度大于负电子速度，故C正确； D．正、负电子在气泡室运动时，根据轨迹可知运动的轨迹半径逐渐减小，则速度逐渐减小，动能逐渐减小，被打出的电子，在气泡室中克服阻力做功，动能也逐渐减小，故D错误。 故选C。 8. 磁流体发电是一项新兴技术。如图所示，平行金属板之间有一个很强的磁场，将一束含有大量正、负带电粒子的等离子体，沿图中所示方向喷入磁场。图中虚线框部分相当于发电机。把两个极板与用电器相连，下列说法不正确的是（　　） A. 用电器中的电流方向从A到B B. 若只增大带电粒子电荷量，发电机的电动势增大 C. 若只增强磁场，发电机的电动势增大 D. 若只增大喷入粒子的速度，发电机的电动势增大 【答案】B 【解析】 【详解】A．首先对等离子体进行动态分析：开始时由左手定则判断正离子所受洛伦兹力方向向上（负离子所受洛伦兹力方向向下），则正离子向上板聚集，负离子则向下板聚集，两板间产生了电势差，即金属板变为一电源，且上板为正极下板为负极，所以通过用电器的电流方向从A到B，A正确； B C D．正离子除受到向上洛伦兹力f外还受到向下的电场力F， 最终两力达到平衡，即最终等离子体将匀速通过磁场区域，则有 又 解得 U=Bdv B错误，CD正确。 选不正确的，故选B。 9. 如图所示，手机无线充电的原理与变压器相似，只不过变压器磁场的回路是铁芯，而无线充电装置磁场的回路是空气。在无线充电器底座内部的送电线圈中接入正弦交变电流，手机的受电线图中产生感应电流。下列说法正确的是（ ） A. 送电线图的电流频率大于受电线图中的感应电流频率 B. 送电线圈和受电线圈的电压之比大于线圈匝数之比 C. 受电线圈中感应电流产生的磁场恒定不变 D. 送电线圈接入直流电源也可以实现无线充电功能 【答案】B 【解析】 【详解】A．我们需要明确变压器的工作原理。在变压器中，送电线圈（原线圈）中的电流变化会在受电线圈（副线圈）中产生感应电流，且两者的电流频率是相同的。这是因为变压器的工作原理是基于电磁感应，而电磁感应中产生的感应电流的频率与引起感应的电流的频率是相同的，故A错误； B．我们需要利用变压器的变压比公式来分析。在理想变压器中，送电线圈和受电线圈的电压之比等于线圈匝数之比，即 但在实际变压器中，由于存在漏磁、线圈电阻等因素，会导致输出电压略小于理想值。因此送电线圈和受电线圈的电压之比会大于线圈匝数之比，故B正确； C．由于送电线圈中通入交变电流，根据麦克斯韦理论可知送电线圈中电流产生的磁场呈周期性变化，周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，所以受电线圈中感应电流仍是交变电流，产生的磁场也是周期性变化的，故C错误； D．若利用恒定电流，则不会导致闭合电路中的磁通量变化，从而不会产生感应电流，则不可以实现充电过程，故D错误； 故选B。 10. 如图甲所示，一轻质弹簧上端固定，下端悬挂一个体积很小的磁铁，在小磁铁正下方桌面上放置一个闭合铜制线圈。将小磁铁从初始静止的位置向下拉到某一位置后放开，小磁铁将做阻尼振动，位移x随时间t变化的示意图如图乙所示（初始静止位置为原点，向上为正方向，经t0时间，可认为振幅A衰减到0）。不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A. x＞0的那些时刻线圈对桌面的压力小于线圈的重力 B. x=0的那些时刻线圈中没有感应电流 C. 更换电阻率更大的线圈，振幅A会更快地衰减到零 D. 增加线圈的匝数，t0会减小，线圈产生的内能不变 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据“来拒去留”，则x＞0的那些时刻，当磁铁远离线圈向上运动时，磁铁对线圈有向上的作用力，此时线圈对桌面的压力小于线圈的重力；当磁铁靠近线圈向下运动时，磁铁对线圈有向下的作用力，此时线圈对桌面的压力大于线圈的重力，选项A错误； B．x=0的那些时刻磁铁的速度最大，则穿过线圈的磁通量变化率最大，则线圈中有感应电流，选项B错误； C．更换电阻率更大的线圈，线圈中产生的感应电流会变小，线圈中产生的感应电流的磁场变弱，对磁铁的“阻碍”作用变弱，则振幅A会更慢慢地衰减到零，选项C错误； D．增加线圈的匝数，线圈中产生的感应电动势变大，感应电流变大，机械能很快就转化为内能，则t0会减小，由于开始时线圈的机械能不变，则线圈产生的内能不变，选项D正确。 故选D。 11. 如图所示，在真空中固定两个等量负点电荷、，它们关于轴上的点对称。在坐标原点由静止释放一个电荷量为的点电荷，不计重力及一切阻力。规定点的电势为，以轴正方向作为电场强度的正方向，则轴上的电势、电场强度，点电荷的动能和电势能随位置的变化曲线，可能正确的是（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据等量负点电荷电场分布特点可知，在P点左侧电场强度的方向是沿x轴正方向，在P点右侧电场强度的方向是沿x轴负方向，沿电场线方向电势逐渐降低，所以从O到P点的电势是从零逐渐降低，从P向右电势是逐渐升高的，一直运动到O关于P的对称点电势为零，故A错误； B．在等量负电荷连线中点的电场强度为零，即P点的电场强度为零，从P点向左右两侧到无限远处，电场强度都是先增大后减小到零，故B正确； C．正电荷在P点左侧受电场力方向向右，电场力对正电荷做正功，动能增大，到P点动能最大，过了P点继续向右，受到向左的电场力，做减速运动，一直运动到O关于P点的对称点速度减为零，然后再向左运动，所以正电荷的动能在P点最大，在P点左右两侧对称，故C错误； D．因为规定原点O的电势为零，OP之间的电势小于零，所以正电荷在电场中运动时的电势能都小于零，且因为P点的电势最低，所以正电荷在P点具有的电势能最小，故D错误。 故选B。 12. 生产流水线上常要对产品计数。图1是利用光敏电阻自动计数的示意图，是一台发光强度可调的发光仪器，是接收处理光信号的仪器，核心元件为光敏电阻，特性曲线如图2所示。计数电路用来分析定值电阻两端的电压变化，当大于预设值时可以实现相应的计数功能。光敏电阻始终会受到流水线中环境光强的影响。下列说法正确的是（ ） A. 仅减小的发光强度，计数过程中将增大 B. 仅减小环境光强，计数过程中将减小 C. 仅增大环境光强，适当降低可以保证计数装置正常运行 D. 仅增大环境光强，不会影响装置的正常运行 【答案】C 【解析】 【详解】对电阻R，根据欧姆定律可得 设电源的电动势为E，内阻为r，则电路中的电流为 所以，当RG变化明显时，电流的变化量ΔI增大，则计数过程中ΔU将增大。 A．仅减小A的发光强度，则光敏电阻RG受到光照时的电阻减小，即光敏电阻RG的阻值变化量减小，所以计数过程中ΔU将减小，故A错误； B．仅减小环境光强，则光敏电阻RG未受到光照时的电阻减小，则光敏电阻RG的阻值变化量增大，所以计数过程中ΔU将增大，故B错误； CD．仅增大环境光强，则光敏电阻RG未受到光照时的电阻增大，则光敏电阻RG的阻值变化量减小，所以计数过程中ΔU将减小，若ΔU减小到小于UH则即装置不能正常运行，此时适当降低UH可以保证计数装置正常运行，故C正确，D错误。 故选C。 13. 如图所示为竖直放置的离心轨道，其中圆轨道半径为r，最低点为A、最高点为B，小球从斜轨道上无初速释放，可模拟游乐园的“翻滚过山车”。某实验小组同学通过改变释放小球距圆轨道底端的高度h多次实验，发现有时小球能通过B点，有时在到达B点前就脱离轨道。他们结合观察和分析提出了一些猜想，请运用物理知识分析其中正确的是（不考虑摩擦力等阻力的影响，小球视为质点，重力加速度大小记为g）（　　） A. 若h<2.5r，小球在到达B点前脱离轨道做自由落体运动 B. 若h>2.5r，小球对A点和B点都有压力，且h越高，压力之差也越大 C. 若h<2.5r，小球在到达B点前脱离了轨道，脱轨前瞬间在指向圆轨道中心方向的加速度比g小 D 若h>2.5r，小球能通过B点且对B点没有压力 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】A．因为小球在这样的一个圆轨道上运行，到达最高点的速度，根据机械能守恒规律可知 解得 h≥2.5r； 若h<2.5r，则小球不会到达最高点B，而在到达B点前脱离轨道，脱离轨道时，小球是有一定速度的，故它不会做自由落体运动，选项A错误； B．若h>2.5r，小球对A点和B点都有压力，设压力分别为FA和FB，则 同理可得 对AB两点而言，根据动能定理可知 以上三式结合可得 FA-FB=6mg 说明小球对两点的压力之差是不变的，与h无关，选项B错误； C．脱轨前瞬间它受重力的作用，而该重力是竖直向下的，并不指向轨道的中心，所以此时在指向圆轨道中心方向的力是重力的一个分力，自然该分力就比重力小，所以此时的向心加速度一定比重力加速度g小，选项C正确； D．若h>2.5r，小球能通过B点，且轨道对B点有向下的压力，选项D错误。 故选C。 14. 如图所示，台球桌上一光滑木楔紧靠桌边放置，第①次击球和第②次击球分别使台球沿平行于桌边和垂直于桌边的方向与木楔碰撞，速度大小均为v0。碰撞后，木楔沿桌边运动，速度大小用V表示，台球平行于桌边和垂直于桌边的速度大小分别用vx和vy表示。已知木楔质量为M，台球质量为m，木楔的倾角用θ表示。不考虑碰撞过程的能量损失，则（　　） A 第①种情况碰后V可能大于 B. 若满足，第①种情况，即碰后台球速度方向垂直于桌边 C. 第②种情况碰后V可能大于 D. 若满足，第②种情况，即碰后台球速度方向平行于桌边 【答案】B 【解析】 【详解】A．第①种情况平行于桌边方向，系统满足动量守恒，则有 根据系统能量守恒可得 若，联立解得 可知第①种情况碰后V不可能大于，故A错误； B．第①种情况若，平行于桌边方向，系统满足动量守恒，则有 根据系统能量守恒可得 设斜面对小球的平均弹力为，以小球为对象，平行于桌边方向根据动量定理可得 垂直于桌边方向根据动量定理可得 可得 联立可得 故B正确； C．第②种情况平行于桌边方向，系统满足动量守恒，则有 根据系统能量守恒可得 若，联立解得 可知第②种情况碰后V不可能大于，故C错误； D．第②种情况，平行于桌边方向，系统满足动量守恒，则有 根据统能量守恒可得 设斜面对小球的平均弹力为，以小球为对象，平行于桌边方向根据动量定理可得 垂直于桌边方向根据动量定理可得 可得 联立可得 故D错误。 故选B。 第II卷（共58分） 二、实验题（共18分） 15. 如图甲所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面和，O为直线AO与的交点。在直线OA上竖直地插上、两枚大头针。 （1）该同学接下来要完成的必要步骤有________。 A．插上大头针，使挡住和的像 B．插上大头针，使仅挡住的像 C．插上大头针，使挡住和、的像 D．插上大头针，使仅挡住 （2）过、作直线交于，过作垂直于的直线，连接，测量图甲中角和的大小。则玻璃砖的折射率________。 （3）如图乙所示，该同学在实验中将玻璃砖界面和的间距画得过窄。若其他操作正确，则折射率的测量值________（选填“大于”“小于”或“等于”）准确值。 【答案】 ①. AC##CA ②. ③. 大于 【解析】 【详解】（1）[1]该同学接下来要完成的必要步骤有：插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像；插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像。 故选AC。 （2）[2]玻璃的折射率 （3）[3]将玻璃砖界面aa′和bb′的间距画得过窄但仍平行，而其他操作正确，导致α角偏小，根据 可知折射率的测量值将偏大。 16. 为了测量某一未知电阻Rx阻值，某实验小组找来以下器材：电压表（0～3V，内阻约3kΩ）、电流表（0～0.6A，内阻约0.5Ω）、滑动变阻器（0～15Ω，2A）、电源（E=3V，内阻很小）、开关与导线，并采用如图甲所示的电路图做实验． ①请按图甲所示的电路图将图乙中实物连线图补齐___________； ②图乙中，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片P置于______端（选填“a”、“b”）． ③闭合开关，缓慢调节滑动变阻器，得到多组电压表与电流表的读数，根据实验数据在 坐标系中描出坐标点，请你完成U-I图线_________； ④根据U-I图可得，该未知电阻的阻值Rx=______．（保留两位有效数字） ⑤由于实验中使用的电表不是理想电表，会对实验结果造成一定的影响，则该小组同学实验测出的电阻值______Rx的真实值（填“＞”、“＜”或“=”）． ⑥利用现有的仪器，为了更加精确地测量这个电阻的阻值，请你给该实验小组提出建议并说明理由______． 【答案】 ①. ②. a ③. ④. Rx=5.0Ω ⑤. ＞ ⑥. 由于待测电阻相对较小，所以建议电流表外接 【解析】 【分析】①根据实验电路图连接实物电路图； ②闭合开关前，滑片应置于最大阻值处，根据电路图确定滑片的位置； ③将描出点连接起来； ④根据图象由欧姆定律求出电阻阻值； ⑤根据电路图与欧姆定律分析实验误差； ⑥根据待测电阻阻值与电表内阻的关系确定电流表的接法，从而改进实验． 【详解】解：①根据电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示； ②由图示电路图可知，闭合开关前，滑片应置于a端，此时滑动变阻器接入电路的阻值最大； ③将偏离较远的点舍掉，连成直线如图： ④由图示U-I图象可知，待测电阻阻值； ⑤由电路图可知，电流表采用内接法，由于电流表的分压作用，所测电压偏大，由欧姆定律可知，电阻测量值大于真实值． ⑥由于，，因为，则电流表应采用外接法，即电流表采用外接法可以减小实验误差． 【点睛】本题考查了连接实物电路图、实验注意事项、作图象、求电阻阻值、实验误差分析，根据题意确定滑动变阻器与电流表接法是正确连接实物电路图的关键；要掌握描点法作图的方法． 三、论述、计算题（共40分）解题要求：写出必要的文字说明、方程式、演算步骤和答案。 17. 如图所示，交流发电机的矩形金属线圈处于磁感应强度的匀强磁场中，其边长，匝数（图中只画出1匝），线圈的总电阻，线圈可绕垂直于磁场且过和边中点的转轴以角速度匀速转动。线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值的定值电阻连接。电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。 （1）求线圈中感应电动势的最大值； （2）从线圈平面与磁场方向平行位置开始计时，写出线圈中感应电流随时间变化的关系式； （3）求线圈转动过程中，电阻上的发热功率。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 线圈产生感应电动势的最大值 解得 【小问2详解】 根据闭合电路欧姆定律可知，线圈中感应电流的最大值 从线圈平面与磁场方向平行位置开始计时，线圈中感应电流瞬时值 解得 【小问3详解】 通过电阻的电流的有效值 电阻上产生的发热功率 得 18. 生活中常用高压水枪清洗汽车，当高速水流射向物体，会对物体表面产生冲击力，从而实现洗去污垢的效果。图为利用水枪喷水洗车的简化示意图。已知水枪喷水口的横截面积为，水的密度为，不计流体内部的黏滞力。假设水流垂直打到车身表面后不反弹，测得水枪管口单位时间内喷出水流体积为。 （1）求水枪喷水口喷出水流的速度大小； （2）高压水枪通过动力装置将水由静止加速喷出，求喷水时动力装置的输出功率至少有多大； （3）清洗车身时，汽车静止不动，忽略水流喷出后在竖直方向的运动。计算水流对车身表面的平均作用力的大小。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 水枪管口单位时间内喷出水流体积为，则有 解得水流的速度大小为 【小问2详解】 高压水枪通过动力装置将水由静止加速喷出，将内的水喷出，将电能转化为水的动能，有 解得动力装置的输出功率为 【小问3详解】 以水运动方向为正方向，在与车身碰撞过程，对时间内的水，在水平方向由动量定理可得 解得 根据牛顿第三定律可知，汽车受到水平平均冲击力为 19. 利用物理模型对问题进行分析，是重要的科学思维方法。 （1）某质量为m的行星绕太阳运动的轨迹为椭圆，在近日点速度为v1，在远日点速度为v2。求从近日点到远日点过程中太阳对行星所做的功W； （2）设行星与恒星的距离为r，请根据开普勒第三定律（）及向心力相关知识，证明恒星对行星的作用力F与r的平方成反比； （3）宇宙中某恒星质量是太阳质量的2倍，单位时间内向外辐射的能量是太阳的16倍。设想地球“流浪”后绕此恒星公转，且在新公转轨道上的温度与“流浪”前一样。地球绕太阳公转的周期为T1，绕此恒星公转的周期为T2，求。 【答案】（1）；（2）见解析；（3） 【解析】 【详解】（1）根据动能定理有 （2）设行星绕恒星做匀速圆周运动，行星的质量为m，运动半径为r，运动速度大小为v。恒星对行星的作用力F提供向心力，则 运动周期 根据开普勒第三定律，k为常量，得 即恒星对行星的作用力F与r的平方成反比。 （3）假定恒星的能量辐射各向均匀，地球绕恒星做半径为r的圆周运动，恒星单位时间内向外辐射的能量为P0。以恒星为球心，以r为半径的球面上，单位面积单位时间接受到的辐射能量 设地球绕太阳公转半径为r1在新轨道上公转半径为r2。地球在新公转轨道上的温度与“流浪”前一样，必须满足P不变，由于恒星单位时间内向外辐射的能量是太阳的16倍，得 r2 = 4r1 设恒星质量为M，地球在轨道上运行周期为T，万有引力提供向心力，有 解得 由于恒星质量是太阳质量的2倍，得 20. 在现代科学和技术设备中，常利用电场改变或控制带电粒子的运动。已知电子质量为，电荷量为，忽略电子所受重力和电子间相互作用。 （1）如图1所示，电子由静止开始经过电压为的电场加速后，射入电压为的偏转电场，偏转电场为匀强电场。已知，，偏转电场两极板的间距，长。求电子在射出偏转电场时，垂直于板面方向偏移的距离。 （2）利用电场可实现对电子束的聚焦。聚焦装置可简化为以下模型：电子被加速电压加速后，以相同的速度平行于轴线（轴）运动到开有小圆孔的金属片附近，在右侧阳极（图上未标出）和金属片之间形成的静电场中进行聚焦。金属片附近的电场如图2所示，其中实线表示电场线，虚线表示等势线，为了研究离轴很近的电子束在电场中的偏转情况，以轴为轴线构建一个圆柱体。该圆柱体的左、右底面半径均为，右侧底面处的电场为匀强电场，场强为，左侧底面处的电场可视为匀强电场，场强为。圆柱体右侧电场可忽略不计。 a．类比磁通量的定义，在静电场中，也可定义电通量。请写出穿过圆柱体右侧底面的电通量； b．在静电场中，通过任意一个闭合面的电通量，与该面所包围的所有电荷量的代数和成正比。求从圆柱体侧面穿出的电通量； c．由于电子速度很大，在穿越电场空间时，可认为电子在方向速度保持不变。在圆柱体内，电子在极短的时间内获得了径向（垂直轴方向）速度，沿径向偏转的距离可忽略不计，请证明这些电子从圆柱体右侧面出射后都汇聚于同一点。 【答案】（1） （2）a．；b．；c．见解析 【解析】 【小问1详解】 电子在加速电场中被加速，根据动能定理可得 偏转电场中沿场强方向 其中 垂直场强方向 可得 代入数据可得 【小问2详解】 a．根据题意可知，电通量 b．因为“柱体”内部没有电荷，所以穿过圆柱面的电通量为零，假设传入柱面的电通量为负，穿出柱面的电通最为正，则 可得 c．以进入圆柱面内的任意一个电子为研究对象，该电子到轴线的距离，水平方向上该电子做匀速直线运动；在半径方向上做加速直线运动，考虑到径向位移很小，故可视为电子沿一个半径为的圆柱面运动。有 考虑到， 代入可得 径向位移可忽略 因为 所以可得 出射速度偏转角的正切值 所以从柱面右侧面到电子与锥线交点的距离满足 与电子入射半径无关。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 北京市第十三中学2024-2025学年第二学期 高三物理开学测试 本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，第Ⅰ卷第1页至第4页；第Ⅱ卷第5页至第8页，答题纸第1页至第2页。 共100分，考试时间90分钟。 请在答题纸第1页、第2页左侧密封线内书写班级、姓名、准考证号。考试结束后，将本试卷的答题纸和答题卡一并交回。 第Ⅰ卷（共42分） 一、单项选择题（本题共14小题，每小题3分，共42分） 1. 夜间由于气温降低，汽车轮胎内的气体压强变低。与白天相比，夜间轮胎内的气体（ ） A. 分子的平均动能更小 B. 单位体积内分子的个数更少 C. 所有分子的运动速率都更小 D. 分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更大 2. 氢原子从某激发态跃迁到基态，则该氢原子（ ） A. 放出光子，能量增加 B. 放出光子，能量减少 C 吸收光子，能量增加 D. 吸收光子，能量减少 3. 如图所示，质量分别为2kg、1kg的物块A和物块B置于光滑水平面上，中间用一轻弹簧相连。A、B两物块在水平拉力F的作用下，一起做匀加速直线运动（A、B相对静止），弹簧在弹性限度内的最大伸长量为4cm，其劲度系数为100N/m。在弹性限度内，拉力F的最大值为（ ） A. 4N B. 6N C. 8N D. 10N 4. 一列振幅为A的简谐横波向右传播，在其传播路径上每隔选取一个质点，如图甲所示，时刻波恰传到质点1，质点1立即开始向上振动，振动的最大位移为0.1m，经过时间，所选取的号质点间第一次出现如图乙所示的波形，则下列判断正确的是（　　） A. 该波的波速为4m/s B. 时刻，质点5向下运动 C. 至内，质点1经过的路程为2.4m D. 至内，质点5运动的时间只有0.2s 5. 如图所示，在距地面同一高度处将三个相同的小球以相同的速率分别沿竖直向下、竖直向上、水平向右的方向抛出，不计空气阻力，比较这三个小球从抛出到落地的过程，下列说法正确的是（　　） A. 重力对每个小球做的功都各不相同 B. 每个小球落地时的速度都各不相同 C. 每个小球在空中的运动时间都各不相同 D. 每个小球落地时重力做功的瞬时功率都各不相同 6. 如图所示电路中，电源电动势为，内阻为，电动机内阻为．当开关闭合，电动机正常工作时，滑动变阻器接入电路中的电阻为，电动机两端的电压为，通过电动机的电流为．电动机的输出功率等于（ ） A. B. C. D. 7. 一束γ射线（从底部进入而没有留下痕迹）从充满在气泡室中的液态氢的一个氢原子中打出一个电子，同时γ光子自身转变成一对正、负电子对（分别称为正电子、负电子，二者速度接近），其径迹如图所示。已知匀强磁场的方向垂直照片平面向里，正、负电子质量相等，则下列说法正确的是（　　） A. 左侧螺旋轨迹为负电子运动的轨迹 B. 正电子、负电子所受洛伦兹力大小时刻相等 C. 分离瞬间，正电子速度大于负电子速度 D. 正电子、负电子的动能不断减小，而被打出的电子动能不变 8. 磁流体发电是一项新兴技术。如图所示，平行金属板之间有一个很强的磁场，将一束含有大量正、负带电粒子的等离子体，沿图中所示方向喷入磁场。图中虚线框部分相当于发电机。把两个极板与用电器相连，下列说法不正确的是（　　） A. 用电器中的电流方向从A到B B. 若只增大带电粒子电荷量，发电机的电动势增大 C. 若只增强磁场，发电机的电动势增大 D. 若只增大喷入粒子的速度，发电机的电动势增大 9. 如图所示，手机无线充电的原理与变压器相似，只不过变压器磁场的回路是铁芯，而无线充电装置磁场的回路是空气。在无线充电器底座内部的送电线圈中接入正弦交变电流，手机的受电线图中产生感应电流。下列说法正确的是（ ） A. 送电线图电流频率大于受电线图中的感应电流频率 B. 送电线圈和受电线圈的电压之比大于线圈匝数之比 C. 受电线圈中感应电流产生的磁场恒定不变 D. 送电线圈接入直流电源也可以实现无线充电功能 10. 如图甲所示，一轻质弹簧上端固定，下端悬挂一个体积很小的磁铁，在小磁铁正下方桌面上放置一个闭合铜制线圈。将小磁铁从初始静止的位置向下拉到某一位置后放开，小磁铁将做阻尼振动，位移x随时间t变化的示意图如图乙所示（初始静止位置为原点，向上为正方向，经t0时间，可认为振幅A衰减到0）。不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A. x＞0的那些时刻线圈对桌面的压力小于线圈的重力 B. x=0的那些时刻线圈中没有感应电流 C. 更换电阻率更大的线圈，振幅A会更快地衰减到零 D. 增加线圈的匝数，t0会减小，线圈产生的内能不变 11. 如图所示，在真空中固定两个等量负点电荷、，它们关于轴上的点对称。在坐标原点由静止释放一个电荷量为的点电荷，不计重力及一切阻力。规定点的电势为，以轴正方向作为电场强度的正方向，则轴上的电势、电场强度，点电荷的动能和电势能随位置的变化曲线，可能正确的是（ ） A. B. C. D. 12. 生产流水线上常要对产品计数。图1是利用光敏电阻自动计数的示意图，是一台发光强度可调的发光仪器，是接收处理光信号的仪器，核心元件为光敏电阻，特性曲线如图2所示。计数电路用来分析定值电阻两端的电压变化，当大于预设值时可以实现相应的计数功能。光敏电阻始终会受到流水线中环境光强的影响。下列说法正确的是（ ） A. 仅减小的发光强度，计数过程中将增大 B. 仅减小环境光强，计数过程中将减小 C. 仅增大环境光强，适当降低可以保证计数装置正常运行 D. 仅增大环境光强，不会影响装置的正常运行 13. 如图所示为竖直放置的离心轨道，其中圆轨道半径为r，最低点为A、最高点为B，小球从斜轨道上无初速释放，可模拟游乐园的“翻滚过山车”。某实验小组同学通过改变释放小球距圆轨道底端的高度h多次实验，发现有时小球能通过B点，有时在到达B点前就脱离轨道。他们结合观察和分析提出了一些猜想，请运用物理知识分析其中正确的是（不考虑摩擦力等阻力的影响，小球视为质点，重力加速度大小记为g）（　　） A. 若h<2.5r，小球在到达B点前脱离轨道做自由落体运动 B. 若h>2.5r，小球对A点和B点都有压力，且h越高，压力之差也越大 C. 若h<2.5r，小球在到达B点前脱离了轨道，脱轨前瞬间在指向圆轨道中心方向的加速度比g小 D. 若h>2.5r，小球能通过B点且对B点没有压力 14. 如图所示，台球桌上一光滑木楔紧靠桌边放置，第①次击球和第②次击球分别使台球沿平行于桌边和垂直于桌边的方向与木楔碰撞，速度大小均为v0。碰撞后，木楔沿桌边运动，速度大小用V表示，台球平行于桌边和垂直于桌边的速度大小分别用vx和vy表示。已知木楔质量为M，台球质量为m，木楔的倾角用θ表示。不考虑碰撞过程的能量损失，则（　　） A. 第①种情况碰后V可能大于 B. 若满足，第①种情况，即碰后台球速度方向垂直于桌边 C. 第②种情况碰后V可能大于 D. 若满足，第②种情况，即碰后台球速度方向平行于桌边 第II卷（共58分） 二、实验题（共18分） 15. 如图甲所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面和，O为直线AO与的交点。在直线OA上竖直地插上、两枚大头针。 （1）该同学接下来要完成的必要步骤有________。 A．插上大头针，使挡住和的像 B．插上大头针，使仅挡住的像 C．插上大头针，使挡住和、像 D．插上大头针，使仅挡住 （2）过、作直线交于，过作垂直于的直线，连接，测量图甲中角和的大小。则玻璃砖的折射率________。 （3）如图乙所示，该同学在实验中将玻璃砖界面和的间距画得过窄。若其他操作正确，则折射率的测量值________（选填“大于”“小于”或“等于”）准确值。 16. 为了测量某一未知电阻Rx的阻值，某实验小组找来以下器材：电压表（0～3V，内阻约3kΩ）、电流表（0～0.6A，内阻约0.5Ω）、滑动变阻器（0～15Ω，2A）、电源（E=3V，内阻很小）、开关与导线，并采用如图甲所示的电路图做实验． ①请按图甲所示的电路图将图乙中实物连线图补齐___________； ②图乙中，闭合开关前，应将滑动变阻器滑片P置于______端（选填“a”、“b”）． ③闭合开关，缓慢调节滑动变阻器，得到多组电压表与电流表读数，根据实验数据在 坐标系中描出坐标点，请你完成U-I图线_________； ④根据U-I图可得，该未知电阻的阻值Rx=______．（保留两位有效数字） ⑤由于实验中使用的电表不是理想电表，会对实验结果造成一定的影响，则该小组同学实验测出的电阻值______Rx的真实值（填“＞”、“＜”或“=”）． ⑥利用现有的仪器，为了更加精确地测量这个电阻的阻值，请你给该实验小组提出建议并说明理由______． 三、论述、计算题（共40分）解题要求：写出必要的文字说明、方程式、演算步骤和答案。 17. 如图所示，交流发电机的矩形金属线圈处于磁感应强度的匀强磁场中，其边长，匝数（图中只画出1匝），线圈的总电阻，线圈可绕垂直于磁场且过和边中点的转轴以角速度匀速转动。线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值的定值电阻连接。电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。 （1）求线圈中感应电动势的最大值； （2）从线圈平面与磁场方向平行位置开始计时，写出线圈中感应电流随时间变化的关系式； （3）求线圈转动过程中，电阻上的发热功率。 18. 生活中常用高压水枪清洗汽车，当高速水流射向物体，会对物体表面产生冲击力，从而实现洗去污垢的效果。图为利用水枪喷水洗车的简化示意图。已知水枪喷水口的横截面积为，水的密度为，不计流体内部的黏滞力。假设水流垂直打到车身表面后不反弹，测得水枪管口单位时间内喷出水流体积为。 （1）求水枪喷水口喷出水流的速度大小； （2）高压水枪通过动力装置将水由静止加速喷出，求喷水时动力装置的输出功率至少有多大； （3）清洗车身时，汽车静止不动，忽略水流喷出后在竖直方向的运动。计算水流对车身表面的平均作用力的大小。 19. 利用物理模型对问题进行分析，是重要的科学思维方法。 （1）某质量为m的行星绕太阳运动的轨迹为椭圆，在近日点速度为v1，在远日点速度为v2。求从近日点到远日点过程中太阳对行星所做的功W； （2）设行星与恒星的距离为r，请根据开普勒第三定律（）及向心力相关知识，证明恒星对行星的作用力F与r的平方成反比； （3）宇宙中某恒星质量是太阳质量的2倍，单位时间内向外辐射的能量是太阳的16倍。设想地球“流浪”后绕此恒星公转，且在新公转轨道上的温度与“流浪”前一样。地球绕太阳公转的周期为T1，绕此恒星公转的周期为T2，求。 20. 在现代科学和技术设备中，常利用电场改变或控制带电粒子的运动。已知电子质量为，电荷量为，忽略电子所受重力和电子间相互作用。 （1）如图1所示，电子由静止开始经过电压为的电场加速后，射入电压为的偏转电场，偏转电场为匀强电场。已知，，偏转电场两极板的间距，长。求电子在射出偏转电场时，垂直于板面方向偏移的距离。 （2）利用电场可实现对电子束的聚焦。聚焦装置可简化为以下模型：电子被加速电压加速后，以相同的速度平行于轴线（轴）运动到开有小圆孔的金属片附近，在右侧阳极（图上未标出）和金属片之间形成的静电场中进行聚焦。金属片附近的电场如图2所示，其中实线表示电场线，虚线表示等势线，为了研究离轴很近的电子束在电场中的偏转情况，以轴为轴线构建一个圆柱体。该圆柱体的左、右底面半径均为，右侧底面处的电场为匀强电场，场强为，左侧底面处的电场可视为匀强电场，场强为。圆柱体右侧电场可忽略不计。 a．类比磁通量的定义，在静电场中，也可定义电通量。请写出穿过圆柱体右侧底面的电通量； b．在静电场中，通过任意一个闭合面的电通量，与该面所包围的所有电荷量的代数和成正比。求从圆柱体侧面穿出的电通量； c．由于电子速度很大，在穿越电场空间时，可认为电子在方向速度保持不变。在圆柱体内，电子在极短的时间内获得了径向（垂直轴方向）速度，沿径向偏转的距离可忽略不计，请证明这些电子从圆柱体右侧面出射后都汇聚于同一点。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $