内容正文:
高三年级第一次诊断性测试
物理试题
注意事项:
1.答题前,考生务必将自己的学校、班级、姓名、考生号等信息填在答题卡指定位置。
2.回答选择题时,选出每小题的答案后,用铅笔把答题卡上的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对应位置,写在本试卷上无效。
一、单项选择题:本题共8小题,每小题3分,共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 2026年1月3日,中国“人造太阳”突破密度极限,点火迎来新路径。其利用高能氘核()和氚核()发生核反应生成氦核()并释放出一个粒子X,同时释放出射线,其核反应方程为。下列说法正确的是( )
A. X粒子可通过电磁场进行约束
B. 射线来源于核外电子能级跃迁
C. 该核反应为衰变
D. 的比结合能比的比结合能大
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据核反应电荷数、质量数守恒,可计算出X的电荷数为,质量数为,即X为中子,不带电,不受电磁场的作用力,无法通过电磁场约束,故A错误;
B.射线来源于原子核内部的能级跃迁,不是核外电子能级跃迁产生的,故B错误;
C.该反应是两个轻核结合为质量更大的原子核的反应,属于核聚变,衰变是重核自发释放粒子的衰变过程,故C错误;
D.该核反应释放能量,说明生成物氦核的稳定性高于反应物氘核,原子核越稳定其比结合能越大,因此的比结合能比的比结合能大,故D正确。
故选D。
2. 光刻机是半导体芯片制造的核心设备,被称为“半导体工业皇冠上的明珠”。其镜头玻璃表面通常镀一层增透膜以减少光的反射损失,提高成像精度。已知某光刻机使用的极紫外线光在真空中的波长,增透膜的折射率,增透膜的厚度至少为( )
A. 2.5nm B. 3.5nm C. 5nm D. 7nm
【答案】A
【解析】
【详解】根据
可得光在增透膜中的波长为
为实现增透,光在增透膜上、下表面反射的两束光应发生干涉相消,根据干涉相消条件,则光程差(),最小厚度对应,代入得
故选A。
3. 伽利略研究发现小球由静止从同一点出发沿不同轨道下滑到达同一最低点,小球沿B轨道下滑用时最短,称为最速降线,如图所示,忽略一切阻力。下列说法正确的是( )
A. 小球在两条轨道终点的动量相同
B. 小球沿A轨道下滑,轨道对小球支持力的冲量为零
C. 小球下滑到最低点,沿A轨道时重力的瞬时功率大
D. 小球沿B轨道运动的切线方向加速度始终大于小球沿A轨道运动的加速度
【答案】C
【解析】
【详解】A.小球由静止从同一点出发沿不同轨道下滑到达同一最低点过程,设小球下落高度为,根据动能定理可得
解得
可知小球在两条轨道终点的速度大小相等,但方向不同;根据可知,小球在两条轨道终点的动量大小相等,方向不同,故A错误;
B.根据可知,小球沿A轨道下滑,轨道对小球支持力的冲量不为零,故B错误;
C.小球在两条轨道终点的速度大小相等,但沿A轨道时的竖直分速度较大,根据可知,小球下滑到最低点,沿A轨道时重力的瞬时功率大,故C正确;
D.根据牛顿第二定律有
可得小球沿轨道切线方向的加速度大小为
由于小球沿B轨道切线方向的倾角先大于后小于沿A轨道的倾角,则小球沿B轨道运动的切线方向加速度不是始终大于小球沿A轨道运动的加速度,故D错误。
故选C。
4. 利用相机的连拍功能,结合拍摄过程的曝光时间,可以获得运动残影来研究物体的运动。现定义:“曝光时间”Δt为每次快门开启进行拍摄的时间,“曝光间隔时间”t0为相邻两次快门执行“开启”操作的时间间隔,如图甲所示,Δt=0.02s,t0=0.1s。某同学打开相机连拍小球自由下落的影像,选取几段连续的残影,如图乙所示,若x1=2cm,g=10m/s2。通过理论计算,x3的长度为( )
A. 4cm B. 6cm C. 22cm D. 42cm
【答案】B
【解析】
【详解】设第一个曝光时间内的初速度为;根据运动学公式,第一个曝光时间内的位移
第三次曝光的初速度
第三次曝光时间内的位移
故选B。
5. 我国“天宫”空间站运行在距地面高度h的圆轨道上,轨道处存在稀薄的大气,在其影响下空间站无动力自主运行轨道高度会缓慢下降,但仍然可以认为在圆形轨道上运行。取距地球无限远处为地球引力势能零点,空间站的引力势能表示为,其中M为地球质量,m为空间站质量,r为空间站轨道半径。经过一段时间,轨道半径减小了Δr(Δr≪r)。下列说法正确的是( )
A. 遇到稀薄气体,轨道高度下降后,空间站运行速度变小
B. 空间站在高度为h处的轨道运行时,周期
C. 打开发动机让空间站重新回到原轨道,发动机至少需做功
D. 宇航员在空间站中处于完全失重状态,不受重力
【答案】C
【解析】
【详解】A.万有引力提供向心力,由
得运行速度
轨道高度下降后减小,变大,故A错误;
B.轨道半径(为地球半径),由
得周期
公式中应为轨道半径而非距地面高度,故B错误;
C.圆轨道上空间站的动能
引力势能
总机械能
从半径的低轨道回到原轨道,机械能增量
发动机做功等于机械能增量,故C正确;
D.完全失重是指万有引力全部提供向心力、视重为零,宇航员仍受重力(万有引力)作用,故D错误。
故选C。
6. 一定质量的理想气体经历a→b→c→d→a循环过程,其中a→b和c→d是等容变化,d→a是等压变化,其p—V图像如图所示。下列说法正确的是( )
A. b→c过程温度不变
B. d→a过程外界对气体做的功大于气体放出的热量
C. d→a过程气体分子单位时间撞击单位面积的次数减少
D. 经历a→b→c→d→a循环过程,系统从外界吸收热量
【答案】D
【解析】
【详解】A.温度不变,压强体积是反比关系,即
b→c过程是正比例函数关系,不是反比例函数关系,因此b→c过程温度变化,故A错误;
B.d→a过程等压变化,体积减小,外界对气体做正功
由可知该过程温度降低,因此气体内能减小,有
由可知
因此外界对气体做的功小于气体放出的热量,故B错误;
C.d→a过程为等压变化过程,由可知该过程温度降低,分子动能降低,单个分子单次撞击对压强的贡献减小,为了保证压强不变,气体分子单位时间撞击单位面积的次数增加,故C错误;
D.根据图线与坐标轴围成的面积表示做的功可知,a→b过程和c→d过程不做功,b→c过程气体对外做的功大于d→a过程外界对气体做的功,经历a→b→c→d→a循环过程,气体状态不变,则根据热力学第一定律可知整个过程气体吸收热量,故D正确。
故选D。
7. 东营向海借浪发电,发展绿色新能源。如图甲为浮桶式波浪发电灯塔,桶内的磁体通过支柱固定在暗礁上,浮桶内置线圈随波浪相对磁体沿竖直方向运动,且始终处于均匀辐射磁场中,浮桶随波浪上下运动的v-t图像如图乙。匝数N=200的线圈所在处辐射状磁场的磁感应强度B=0.2T,线圈直径,电阻。理想变压器原副线圈匝数比k=2。电流表是理想电表,下列说法正确的是( )
A. t=0.1s线圈速度最大,电流表示数最大
B. 滑片P向下滑动时,电流表示数变小
C. 当R=0.25Ω时,浮筒输出的电功率最大
D. 穿过线圈所在回路的磁通量变化率最大值为
【答案】C
【解析】
【详解】A.t=0.1s时速度最大,感应电动势瞬时值最大,但电流表测量的是有效值,与瞬时值无关,示数恒定,故A错误;
B.理想变压器副线圈电压由原线圈电压和匝数比决定,由于原线圈电压和匝数比固定,故不变,滑片P向下滑动,负载电阻R减小,则副线圈电流增大,根据可知也增大,故B错误;
C.将原线圈等效为电阻,则有
因为
联立解得
故当时,浮桶输出的电功率最大,可知此时,故C正确;
D.线圈产生的电动势最大值为
因为
联立解得磁通量变化率最大值为,故D错误。
故选C。
8. 如图所示,有一定间距的平行圆杆M、N表面粗糙,两圆杆半径r=2cm,均与水平面成30°放置,圆杆M绕中心轴逆时针旋转,圆杆N绕中心轴顺时针旋转,两杆转动的角速度大小均为,一质量为m的滑块A在两圆杆上以v=0.3m/s匀速下滑,已知滑块与圆杆间动摩擦因数为μ,重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A. 若增大两圆杆的角速度,滑块所受摩擦力会增大
B. 滑块与圆杆间动摩擦因数
C. 两圆杆对滑块的摩擦力方向与圆杆方向夹角α均为60°
D. 若增大两圆杆的角速度,滑块会减速下滑
【答案】B
【解析】
【详解】C.圆杆转动时,接触点的线速度(垂直杆轴线方向)大小为;滑块沿杆向下匀速运动,相对于杆的速度分量为。
设摩擦力方向与杆轴线方向的夹角为(摩擦力与相对速度反向,夹角等于相对速度与杆方向的夹角),则 ,即,C错误;
B.将重力正交分解,由平衡关系可得,总正压力,总摩擦力大小。
沿杆方向匀速,合力为零 ,可得,B正确;
A.增大,但总正压力不变,因此总摩擦力大小不变,A错误;
D. 增大后,增大,减小,沿杆向上的摩擦力分量,合力沿杆向下,滑块加速下滑,D错误。
故选 B。
二、多项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
9. 如图所示,一均匀带正电圆环处于水平面内,其圆心为O。一带电小球从圆环正上方的A点由静止释放,能到达与A点关于O点对称的A’点,已知AO间距离为h,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A. A和A’处电场强度相同
B. 小球在A’点的速度为
C. 从A到O过程中,小球的加速度一定逐渐减小
D. 从A到A’过程中,小球的动能与电势能之和逐渐增加
【答案】BD
【解析】
【详解】A.电场强度是矢量,点的电场方向向上,点的电场方向向下,电场等大反向,因此电场强度不同,A错误;
B.A和关于对称,电势相等,因此小球在两点电势能相等,从到电场力总做功为0。由动能定理
解得,B正确;
C.均匀带正电圆环轴线上,场强从向外(远离的方向)先增大后减小,若在场强最大值点外侧,从到场强先增大后减小到0
若小球带负电,电场力向下,加速度,加速度先增大后减小;
若小球带正电,电场力向上,加速度,加速度先减小后增大; 因此加速度不是一定逐渐减小,C错误。
D.根据能量守恒,变形得。
从到小球一直下落,重力势能逐渐减小,因此动能与电势能之和逐渐增加,D正确。
故选 BD。
10. 如图沿x轴传播的机械波,振幅A=2cm,某时刻部分波形如图。此时A、B位移分别为1cm和。此后A比B提前1.5s回到平衡位置。下列说法正确的是( )
A. 波向左传播
B. 波速为2cm/s
C. 再经3.5s,点A处于平衡位置
D. 再经7.0s,平衡位置为10cm处D的位移为2cm
【答案】BC
【解析】
【详解】A.此后A比B提前1.5s回到平衡位置,说明此时A向y轴负方向运动,由同侧法可知波向右传播,故A错误;
B.振幅A=2cm,某时刻部分波形如图,此时A、B位移分别为1cm和,可得
解得波长
此后A比B提前1.5s回到平衡位置,有
解得周期
波速为,故B正确;
C.,所以再经3.5s,点A处于平衡位置向y轴正方向运动,故C正确;
D.再经7.0s,波向右传播
平衡位置为10cm处D的位移与t=0时-4cm处的质点位移相同,,所以t=0时-4cm处的质点位移为-2cm,故再经7.0s,平衡位置为10cm处D的位移为-2cm,故D错误;
故选BC。
11. 如图所示,竖直平面内三个点A、B、C构成边长为L的正三角形,AC沿竖直方向,小球从A点以某一速度抛出,经三角形几何中心O点到达B点。不计阻力,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A. 小球从A点到B点的时间为
B. 小球最小速度为
C. 小球初速度与水平方向夹角正切值
D. 小球初速度大小为
【答案】BD
【解析】
【详解】A.设小球经过的最高点为,如图所示
由运动对称性可知与、的水平距离相等,由几何关系可知、的竖直距离
、的水平距离
代入数据得
小球在水平方向做匀速直线运动,可知由到,由到、与所用时间相等,设时间为,竖直方向上,由匀变速直线运动规律可知、的竖直距离
小球由到做平抛运动,有,
代入数据得,
小球由到可看作由到的平抛运动,小球在点竖直方向的速度
小球从点到点的时间为,故A错误;
B.小球在点速度最小,即,故B正确;
C.小球初速度与水平方向夹角正切值,故C错误;
D.小球初速度大小
代入数据得,故D正确。
故选BD。
12. 如图,在空间直角坐标系中有一长方体ABCD-A'B'C'D',AD长度为2.5m,AB长度大于3m,AA'长度为0.6m,OA=0.1m。空间内存在匀强电场(方向未知)和沿y轴正方向的匀强磁场,电场强度大小E=2N/C,磁感应强度大小B=1T。一电荷量q=+5×10-2C、质量m=5g的微粒在t=0时刻从O点以初速度沿着x轴正方向射入该区域,已知重力加速度为g=10m/s2,,下列说法中正确的是( )
A. 若仅撤去匀强电场,微粒将沿x轴做匀速直线运动
B. 若匀强电场方向沿z轴负方向,时微粒恰好从BB'C'C面射出,则AB长度为
C. 若匀强电场方向沿y轴正方向,微粒射出长方体区域的坐标为(0.5m,2.5m,0)
D. 若匀强电场方向与x轴垂直,斜向上与y轴正方向夹角成30°,微粒射出长方体区域的坐标为(0.1m,0.25m,0.1m)
【答案】AC
【解析】
【详解】A.若仅撤去匀强电场,重力大小为
洛伦兹力大小
根据左手定则洛伦兹力方向竖直向上,故其与重力平衡, 微粒将沿x轴做匀速直线运动,故A正确;
B.若匀强电场方向沿z轴负方向,因电场力与重力的合力大小为
由配速法知,把看作沿x轴正方向,和x轴负方向两速度的合速度。因速度对应的洛伦兹力与电场力和重力的合力平衡,故其中一个分运动可看作沿x轴正方向以做匀速直线运动,另一个分运动是以速率,在xoz平面做匀速圆周运动,周期
半径
经时间, 又
故微粒沿x轴正方向
则AB长度为,故B错误;
C.若匀强电场方向沿y轴正方向,则洛伦兹力与重力平衡,微粒沿x轴正方向做匀速直线运动,同时沿y轴正方向做初速度为零的匀加速直线运动,且
沿y轴正方向,若微粒恰好从BB'C'C面射出
沿x轴正方向
微粒射出长方体区域的坐标为(0.5m,2.5m,0),故C正确;
D.若匀强电场方向与x轴垂直,斜向上与y轴正方向夹角成30°,重力与电场力在z轴方向上的分力平衡,即
则粒子在y方向做匀加速直线运动,牛顿第二定律
解得
粒子在垂直于y轴所在的面上做匀速圆周运动,半径
粒子做螺旋状的曲线运动,即在y轴上做匀加速直线运动,垂直于y轴方向上做匀速圆周运动。可知粒子将从ABCD面射出。
半径可知粒子运动将离开此区域。
y坐标为,故D错误。
故选AC。
三、非选择题:本题共6小题,共60分
13. 智能手机的“陀螺仪”功能可以记录手机转动的角速度,某兴趣小组设计了如图甲所示的实验装置,将长为的手机放置在转台上,长为且不可伸长的细线与转台平行,一端连接手机,另一端连到固定在转轴上的力传感器上。手机静止时,细线处于伸直状态,力传感器示数为零。实验中手机随转台匀速转动,多次改变角速度,并记录数据。以力传感器的示数为纵轴,为横轴,拟合出图像,如图乙所示。手机可看作质量分布均匀的长方体,,不计空气阻力。
(1)利用米尺测量细线的长度,如图甲所示,________
(2)图乙图像不过坐标原点的原因是________
(3)由乙图计算出手机的质量m和手机与转台的动摩擦因数,则________,________。(结果均保留2位有效数字)
【答案】(1)21.80
(2)手机与桌面存在摩擦力
(3) ①. 0.20 ②. 0.30
【解析】
【小问1详解】
刻度尺的最小刻度为1mm,则细线的长度L=22.00cm-0.20cm=21.80cm;
【小问2详解】
根据可得
可知图乙图像不过坐标原点的原因是手机与桌面存在摩擦力。
【小问3详解】
[1][2]由,结合图像可知斜率
解得m=0.20kg
截距
可得
14. 某学习小组想利用霍尔元件(载流子为电子)和灵敏电流计改装一个磁感应强度测量计。实验电路如图所示,匀强磁场垂直于元件的前后工作面,工作电源通过左右侧面为霍尔元件提供电流,记录不同磁感应强度对应的灵敏电流计示数。灵敏电流计(0-1mA,内阻),已知电流从左侧流入灵敏电流计时,指针向左偏转。
(1)霍尔元件单位体积中自由电子的个数为,电子电荷量为,元件三个棱长分别为、、(如图所示),电流表示数为,当磁感应强度为时,灵敏电流计(内阻)示数,不计霍尔元件电阻,则与的关系式为________(结果用题中字母表示)
(2)按图示操作时,灵敏电流计指针向_______偏转(填“左”或“右”)
(3)磁感应强度测量计灵敏度可用表示,实验中要使灵敏度增大,可将滑动变阻器R的触头P向_______滑动(填“左”或“右”)
(4)若将磁感应强度计的量程扩为原来的10倍,可在灵敏电流计上_______联(填“串”或“并”)一个R=_______的电阻。
【答案】(1)
(2)左 (3)左
(4) ①. 串 ②. 2700
【解析】
【小问1详解】
霍尔效应平衡时,电子洛伦兹力与电场力平衡:
工作电流
得电子定向移动速率
代入平衡式得霍尔电压
不计霍尔元件电阻,
整理得
【小问2详解】
工作电流向左,电子运动方向向右,根据左手定则(电子带负电),电子向霍尔元件下表面偏转,下表面带负电,上表面带正电,
因此电流从灵敏电流计左侧流入,故灵敏电流计指针向左偏转。
【小问3详解】
由,得灵敏度
要增大灵敏度,需增大工作电流,需减小滑动变阻器接入电阻,因此触头向滑动。
【小问4详解】
[1]要将量程扩大为原来的10倍,需要给灵敏电流计串联分压电阻:
[2]原量程对应的霍尔电压。
量程扩大 10 倍后,最大霍尔电压,此时灵敏电流计仍满偏(),设需串联分压电阻为R,
解得
15. 鲍恩芬德镜是一种屋脊棱镜,它本质上是一个直角棱镜,经常被放置在望远镜的目镜端。该棱镜截面图是顶角为的等腰直角三角形,直角边长为L,折射率为,其BC面涂有一层反光物质。一束平行激光从AB界面入射,入射角,从D点入射的光线进入介质棱镜后,经过BC中点反射后从AC界面折射出去。已知真空中光速为c.
(1)求从D点入射的光线在棱镜中传播的时间t;
(2)从AB边靠近B的一点入射的光线经BC反射至AB面,求第一次出射光线与入射光线的夹角。
【答案】(1)
(2)90°
【解析】
【小问1详解】
光路如图
设在AB面折射角为α,由折射定律
得
即α=30°
在△BDE中,由正弦定理
解得
介质中光速
则传播时间
【小问2详解】
光路图如图
由几何关系知,在AB面上入射角度为60°,由
得
则在AB面上发生全反射。设AC面上入射角为i,折射角为β,由几何关系得i=30°
由折射定律
得β=60°
根据几何关系,出射光线与入射光线的夹角为90°。
16. 在校园科技节中,东营市某学生自制的水火箭一飞冲天。如图所示,水火箭由两个导热良好,容积的可乐瓶组装而成。中间通过单向导气管相连(打气时气体由下向上导通)。地面处大气压,地面温度。发射前向每个可乐瓶内装入的水,通过打气筒向瓶内多次打入压强为的空气,每次打入的体积,使两个可乐瓶内压强达到,同时两瓶子体积均膨胀20%(在此时刻之后可乐瓶的体积不再变化),解除锁定,水火箭竖直上升到某处时第一级脱落,第二级继续上升,当可乐瓶内部的水恰好全部喷出时,第二级水火箭上升到压强为、温度为、距离地面200米的高度。求:
(1)起飞前打气的次数;
(2)上升到200米处时,第二级火箭内排出的气体与剩余气体质量的比值。
【答案】(1)125 (2)
【解析】
【小问1详解】
打气前两瓶内气体压强,气体体积
打气后两瓶内气体压强,气体体积
对瓶内及充入气体,根据理想气体状态方程有
解得次
【小问2详解】
二级火箭内打完气后的气体在上升200m的过程中,根据理想气体状态方程有
解得,二级火箭内的气体在上升到200m高处时对应的体积为
所以瓶内剩余气体的体积为
排出的气体的体积为
排出气体的质量与剩余气体的质量之比
17. 如图甲所示,线圈A匝数匝,所围面积,电阻。A中有面积的匀强磁场区域,磁感应强度的变化如图乙所示。时刻,磁场方向垂直于线圈平面向下。宽度的足够长的光滑金属轨道(电阻不计)MN、PO与水平面夹角,通过开关S与A相连,两轨间存在的竖直向上的匀强磁场。另有相同的水平金属轨道NH、OC通过位于O、N处一小段光滑的绝缘件与MN、PO平滑连接(如图),在轨道左端CH间接一电阻。水平轨道间存在的竖直向上的磁场,磁感应强度沿x轴按照(单位为T)分布,沿y轴均匀分布。现将长度为L、质量为、电阻为的导体棒ab垂直放于MN、PO上。闭合开关S,棒ab沿轨道由静止向下运动,达最大速度后越过绝缘件继续运动。求:
(1)刚闭合开关S时导体棒ab的加速度大小
(2)导体棒ab的最大速度大小
(3)金属棒在水平轨道上运动的位移大小。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
线圈A感应电动势
闭合开关S后电流
对导体棒有
联立解得
【小问2详解】
导体棒到达最大速度时有
由闭合电路欧姆定律
而总电动势
其中
联立解得
【小问3详解】
导体棒速度为时
规定向左为正方向,根据动量定理可得
其中
解得
18. 半径为、质量为的四分之一光滑圆弧槽静止在光滑水平面上,圆弧槽末端与水平面相切。圆弧槽左侧有一质量为、倾角为的光滑斜面处于静止且末端与水平面平滑接触,斜面总长度。连接轻弹簧的质量为的A物块锁定在斜面上P处,P距离斜面顶端Q的距离,轻弹簧处于原长且末端刚好处于斜面底端,弹簧劲度系数。现将一质量的物块B从圆弧槽的顶端静止释放,物块B从圆弧槽末端滑到水平面上,一段时间后冲上斜面。当弹簧被压缩到最短时物块B被锁定在斜面上,同时物块A被解除锁定。当弹簧恢复原长时,A与弹簧断开连接,最终A从斜面顶端飞出。忽略各接触面的摩擦,不考虑物块的大小,圆弧槽和斜面均不固定,,弹簧弹性势能表达式,x为形变量。求:
(1)物块B滑到圆弧槽底端时,物块B和圆弧槽的速度及圆弧槽的位移
(2)当弹簧被压缩到最短时,弹簧的压缩量
(3)物块A从斜面顶端飞出时,物块A和斜面的速度大小
(4)物块A落地时距离斜面左端的水平距离。
【答案】(1),,
(2)
(3),0.8m/s
(4)
【解析】
【小问1详解】
物块下滑到底端过程
水平动量守恒
机械能守恒
解得,
由水平动量守恒(人船模型)即
又
解得
【小问2详解】
物块冲上斜面,至弹簧压缩量最大时,、和斜面共速,速度为
水平方向动量守恒
系统能量守恒
联立解得。
【小问3详解】
解法一
设物块A从斜面顶端Q飞出时,A的对地速度水平、竖直速度分别为和,斜面速度
水平动量守恒
系统能量守恒
相对运动关系
联立解得,,
则A的速度
解法二
设A从斜面顶端Q飞出时其相对斜面速度为,斜面对地速度为
水平方向动量守恒
系统能量守恒
联立解得,
则A的速度
【小问4详解】
物块A离开斜面后斜抛运动
竖直方向
水平方向
联立解得
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学科网(北京)股份有限公司
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高三年级第一次诊断性测试
物理试题
注意事项:
1.答题前,考生务必将自己的学校、班级、姓名、考生号等信息填在答题卡指定位置。
2.回答选择题时,选出每小题的答案后,用铅笔把答题卡上的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对应位置,写在本试卷上无效。
一、单项选择题:本题共8小题,每小题3分,共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 2026年1月3日,中国“人造太阳”突破密度极限,点火迎来新路径。其利用高能氘核()和氚核()发生核反应生成氦核()并释放出一个粒子X,同时释放出射线,其核反应方程为。下列说法正确的是( )
A. X粒子可通过电磁场进行约束
B. 射线来源于核外电子能级跃迁
C. 该核反应为衰变
D. 的比结合能比的比结合能大
2. 光刻机是半导体芯片制造的核心设备,被称为“半导体工业皇冠上的明珠”。其镜头玻璃表面通常镀一层增透膜以减少光的反射损失,提高成像精度。已知某光刻机使用的极紫外线光在真空中的波长,增透膜的折射率,增透膜的厚度至少为( )
A. 2.5nm B. 3.5nm C. 5nm D. 7nm
3. 伽利略研究发现小球由静止从同一点出发沿不同轨道下滑到达同一最低点,小球沿B轨道下滑用时最短,称为最速降线,如图所示,忽略一切阻力。下列说法正确的是( )
A. 小球在两条轨道终点的动量相同
B. 小球沿A轨道下滑,轨道对小球支持力的冲量为零
C. 小球下滑到最低点,沿A轨道时重力的瞬时功率大
D. 小球沿B轨道运动的切线方向加速度始终大于小球沿A轨道运动的加速度
4. 利用相机的连拍功能,结合拍摄过程的曝光时间,可以获得运动残影来研究物体的运动。现定义:“曝光时间”Δt为每次快门开启进行拍摄的时间,“曝光间隔时间”t0为相邻两次快门执行“开启”操作的时间间隔,如图甲所示,Δt=0.02s,t0=0.1s。某同学打开相机连拍小球自由下落的影像,选取几段连续的残影,如图乙所示,若x1=2cm,g=10m/s2。通过理论计算,x3的长度为( )
A. 4cm B. 6cm C. 22cm D. 42cm
5. 我国“天宫”空间站运行在距地面高度h的圆轨道上,轨道处存在稀薄的大气,在其影响下空间站无动力自主运行轨道高度会缓慢下降,但仍然可以认为在圆形轨道上运行。取距地球无限远处为地球引力势能零点,空间站的引力势能表示为,其中M为地球质量,m为空间站质量,r为空间站轨道半径。经过一段时间,轨道半径减小了Δr(Δr≪r)。下列说法正确的是( )
A. 遇到稀薄气体,轨道高度下降后,空间站运行速度变小
B. 空间站在高度为h处的轨道运行时,周期
C. 打开发动机让空间站重新回到原轨道,发动机至少需做功
D. 宇航员在空间站中处于完全失重状态,不受重力
6. 一定质量的理想气体经历a→b→c→d→a循环过程,其中a→b和c→d是等容变化,d→a是等压变化,其p—V图像如图所示。下列说法正确的是( )
A. b→c过程温度不变
B. d→a过程外界对气体做的功大于气体放出的热量
C. d→a过程气体分子单位时间撞击单位面积的次数减少
D. 经历a→b→c→d→a循环过程,系统从外界吸收热量
7. 东营向海借浪发电,发展绿色新能源。如图甲为浮桶式波浪发电灯塔,桶内的磁体通过支柱固定在暗礁上,浮桶内置线圈随波浪相对磁体沿竖直方向运动,且始终处于均匀辐射磁场中,浮桶随波浪上下运动的v-t图像如图乙。匝数N=200的线圈所在处辐射状磁场的磁感应强度B=0.2T,线圈直径,电阻。理想变压器原副线圈匝数比k=2。电流表是理想电表,下列说法正确的是( )
A. t=0.1s线圈速度最大,电流表示数最大
B. 滑片P向下滑动时,电流表示数变小
C. 当R=0.25Ω时,浮筒输出的电功率最大
D. 穿过线圈所在回路的磁通量变化率最大值为
8. 如图所示,有一定间距的平行圆杆M、N表面粗糙,两圆杆半径r=2cm,均与水平面成30°放置,圆杆M绕中心轴逆时针旋转,圆杆N绕中心轴顺时针旋转,两杆转动的角速度大小均为,一质量为m的滑块A在两圆杆上以v=0.3m/s匀速下滑,已知滑块与圆杆间动摩擦因数为μ,重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A. 若增大两圆杆的角速度,滑块所受摩擦力会增大
B. 滑块与圆杆间动摩擦因数
C. 两圆杆对滑块的摩擦力方向与圆杆方向夹角α均为60°
D. 若增大两圆杆的角速度,滑块会减速下滑
二、多项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
9. 如图所示,一均匀带正电圆环处于水平面内,其圆心为O。一带电小球从圆环正上方的A点由静止释放,能到达与A点关于O点对称的A’点,已知AO间距离为h,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A. A和A’处电场强度相同
B. 小球在A’点的速度为
C. 从A到O过程中,小球的加速度一定逐渐减小
D. 从A到A’过程中,小球的动能与电势能之和逐渐增加
10. 如图沿x轴传播的机械波,振幅A=2cm,某时刻部分波形如图。此时A、B位移分别为1cm和。此后A比B提前1.5s回到平衡位置。下列说法正确的是( )
A. 波向左传播
B. 波速为2cm/s
C. 再经3.5s,点A处于平衡位置
D. 再经7.0s,平衡位置为10cm处D的位移为2cm
11. 如图所示,竖直平面内三个点A、B、C构成边长为L的正三角形,AC沿竖直方向,小球从A点以某一速度抛出,经三角形几何中心O点到达B点。不计阻力,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A. 小球从A点到B点的时间为
B. 小球最小速度为
C. 小球初速度与水平方向夹角正切值
D. 小球初速度大小为
12. 如图,在空间直角坐标系中有一长方体ABCD-A'B'C'D',AD长度为2.5m,AB长度大于3m,AA'长度为0.6m,OA=0.1m。空间内存在匀强电场(方向未知)和沿y轴正方向的匀强磁场,电场强度大小E=2N/C,磁感应强度大小B=1T。一电荷量q=+5×10-2C、质量m=5g的微粒在t=0时刻从O点以初速度沿着x轴正方向射入该区域,已知重力加速度为g=10m/s2,,下列说法中正确的是( )
A. 若仅撤去匀强电场,微粒将沿x轴做匀速直线运动
B. 若匀强电场方向沿z轴负方向,时微粒恰好从BB'C'C面射出,则AB长度为
C. 若匀强电场方向沿y轴正方向,微粒射出长方体区域的坐标为(0.5m,2.5m,0)
D. 若匀强电场方向与x轴垂直,斜向上与y轴正方向夹角成30°,微粒射出长方体区域的坐标为(0.1m,0.25m,0.1m)
三、非选择题:本题共6小题,共60分
13. 智能手机的“陀螺仪”功能可以记录手机转动的角速度,某兴趣小组设计了如图甲所示的实验装置,将长为的手机放置在转台上,长为且不可伸长的细线与转台平行,一端连接手机,另一端连到固定在转轴上的力传感器上。手机静止时,细线处于伸直状态,力传感器示数为零。实验中手机随转台匀速转动,多次改变角速度,并记录数据。以力传感器的示数为纵轴,为横轴,拟合出图像,如图乙所示。手机可看作质量分布均匀的长方体,,不计空气阻力。
(1)利用米尺测量细线的长度,如图甲所示,________
(2)图乙图像不过坐标原点的原因是________
(3)由乙图计算出手机的质量m和手机与转台的动摩擦因数,则________,________。(结果均保留2位有效数字)
14. 某学习小组想利用霍尔元件(载流子为电子)和灵敏电流计改装一个磁感应强度测量计。实验电路如图所示,匀强磁场垂直于元件的前后工作面,工作电源通过左右侧面为霍尔元件提供电流,记录不同磁感应强度对应的灵敏电流计示数。灵敏电流计(0-1mA,内阻),已知电流从左侧流入灵敏电流计时,指针向左偏转。
(1)霍尔元件单位体积中自由电子的个数为,电子电荷量为,元件三个棱长分别为、、(如图所示),电流表示数为,当磁感应强度为时,灵敏电流计(内阻)示数,不计霍尔元件电阻,则与的关系式为________(结果用题中字母表示)
(2)按图示操作时,灵敏电流计指针向_______偏转(填“左”或“右”)
(3)磁感应强度测量计灵敏度可用表示,实验中要使灵敏度增大,可将滑动变阻器R的触头P向_______滑动(填“左”或“右”)
(4)若将磁感应强度计的量程扩为原来的10倍,可在灵敏电流计上_______联(填“串”或“并”)一个R=_______的电阻。
15. 鲍恩芬德镜是一种屋脊棱镜,它本质上是一个直角棱镜,经常被放置在望远镜的目镜端。该棱镜截面图是顶角为的等腰直角三角形,直角边长为L,折射率为,其BC面涂有一层反光物质。一束平行激光从AB界面入射,入射角,从D点入射的光线进入介质棱镜后,经过BC中点反射后从AC界面折射出去。已知真空中光速为c.
(1)求从D点入射的光线在棱镜中传播的时间t;
(2)从AB边靠近B的一点入射的光线经BC反射至AB面,求第一次出射光线与入射光线的夹角。
16. 在校园科技节中,东营市某学生自制的水火箭一飞冲天。如图所示,水火箭由两个导热良好,容积的可乐瓶组装而成。中间通过单向导气管相连(打气时气体由下向上导通)。地面处大气压,地面温度。发射前向每个可乐瓶内装入的水,通过打气筒向瓶内多次打入压强为的空气,每次打入的体积,使两个可乐瓶内压强达到,同时两瓶子体积均膨胀20%(在此时刻之后可乐瓶的体积不再变化),解除锁定,水火箭竖直上升到某处时第一级脱落,第二级继续上升,当可乐瓶内部的水恰好全部喷出时,第二级水火箭上升到压强为、温度为、距离地面200米的高度。求:
(1)起飞前打气的次数;
(2)上升到200米处时,第二级火箭内排出的气体与剩余气体质量的比值。
17. 如图甲所示,线圈A匝数匝,所围面积,电阻。A中有面积的匀强磁场区域,磁感应强度的变化如图乙所示。时刻,磁场方向垂直于线圈平面向下。宽度的足够长的光滑金属轨道(电阻不计)MN、PO与水平面夹角,通过开关S与A相连,两轨间存在的竖直向上的匀强磁场。另有相同的水平金属轨道NH、OC通过位于O、N处一小段光滑的绝缘件与MN、PO平滑连接(如图),在轨道左端CH间接一电阻。水平轨道间存在的竖直向上的磁场,磁感应强度沿x轴按照(单位为T)分布,沿y轴均匀分布。现将长度为L、质量为、电阻为的导体棒ab垂直放于MN、PO上。闭合开关S,棒ab沿轨道由静止向下运动,达最大速度后越过绝缘件继续运动。求:
(1)刚闭合开关S时导体棒ab的加速度大小
(2)导体棒ab的最大速度大小
(3)金属棒在水平轨道上运动的位移大小。
18. 半径为、质量为的四分之一光滑圆弧槽静止在光滑水平面上,圆弧槽末端与水平面相切。圆弧槽左侧有一质量为、倾角为的光滑斜面处于静止且末端与水平面平滑接触,斜面总长度。连接轻弹簧的质量为的A物块锁定在斜面上P处,P距离斜面顶端Q的距离,轻弹簧处于原长且末端刚好处于斜面底端,弹簧劲度系数。现将一质量的物块B从圆弧槽的顶端静止释放,物块B从圆弧槽末端滑到水平面上,一段时间后冲上斜面。当弹簧被压缩到最短时物块B被锁定在斜面上,同时物块A被解除锁定。当弹簧恢复原长时,A与弹簧断开连接,最终A从斜面顶端飞出。忽略各接触面的摩擦,不考虑物块的大小,圆弧槽和斜面均不固定,,弹簧弹性势能表达式,x为形变量。求:
(1)物块B滑到圆弧槽底端时,物块B和圆弧槽的速度及圆弧槽的位移
(2)当弹簧被压缩到最短时,弹簧的压缩量
(3)物块A从斜面顶端飞出时,物块A和斜面的速度大小
(4)物块A落地时距离斜面左端的水平距离。
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