北京市顺义牛栏山第一中学2026-2027学年高三上学期开学物理试题

**基本信息** 牛栏山一中高三开学物理试卷以中医拔罐、空间站变轨、激光冷却等真实情境为载体，覆盖热学、电磁学等模块，融合物理观念与科学思维，适配开学检测需求。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择题|14题/42分|热学（拔罐）、原子物理（比结合能）、光学（光纤）、天体运动（空间站变轨）|情境时代性强，如激光冷却技术关联科学前沿| |实验题|2题/18分|单摆测g、动量守恒验证|注重操作分析，如游标卡尺读数、图像误差判断| |计算题|4题/40分|电磁弹射（电容放电）、静电除尘（电场力与阻力）|综合多模块，如电磁学与力学结合，体现科学推理|

牛栏山一中2026~2027学年度第一学期高三开学 物 理 （考试时间90分钟 满分100分） 第一部分 本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。 1．拔罐是中医传统养生疗法之一，以罐为工具，将点燃的纸片放入一个小罐内，当纸片燃烧完时，迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐就会紧紧地“吸”在皮肤上，造成局部瘀血，以达到通经活络、祛风散寒等作用的疗法。封闭气体质量变化不计，可以看作理想气体。火罐“吸”到皮肤上的短时间内，下列说法正确的是（　　） A．火罐“吸”在皮肤上的主要原因是火罐内的气体稍有体积减小，温度降低，压强减小 B．火罐“吸”在皮肤上的主要原因是火罐内的气体稍有体积减小，温度升高，压强增大 C．火罐内的气体吸收热量，内能增大 D．火罐内气体分子单位时间内撞击火罐底部的次数增加 2．下列关于原子和原子核的叙述中正确的是（　　） A．原子核发生核反应时，反应前后质量守恒 B．β衰变中放出的β射线是核外电子挣脱原子核的束缚而形成的 C．天然放射现象中的α、β、γ射线都能在电场中发生偏转 D．在原子核中，比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固 3．光纤通信采用光导纤维，可简化为半径为、长为（）的圆柱形长玻璃丝。为简化可认为玻璃丝外为空气，其沿轴线的侧剖面如图所示。一束含红、绿两种颜色的复色光以入射角从轴心射入后分为、两束，两单色光在玻璃中多次全反射后从光导纤维另一端射出，已知该玻璃材料对光的折射率为，真空中的光速为。下列说法正确的是（　　） A．光为绿光，光为红光 B．该玻璃材料对光的折射率小于 C．若光恰好发生全反射，则光在该玻璃丝中的传播时间 D．若，则光以任意入射角入射均能在玻璃丝内发生全反射 4．太空碎片会对航天器带来危害。设空间站在地球附近沿逆时针方向做匀速圆周运动，如图中实线所示。为了避开碎片，空间站在点向图中箭头所指径向方向极短时间喷射气体，使空间站获得一定的反冲速度，从而实现变轨。变轨后的轨道如图中虚线所示，其半长轴大于原轨道半径。下列说法正确的是（　　） A．空间站变轨前、后在点的加速度相同 B．空间站变轨后的运动周期比变轨前的小 C．空间站变轨后在点的速度比变轨前的小 D．空间站变轨后在近地点的速度比变轨前的小 5．如图甲所示，交流发电机的矩形线圈在匀强磁场中逆时针匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间变化的规律如图乙所示。已知线圈匝数为匝，电路的总电阻为。下列说法正确的是（　　） A．图甲时刻，流经电阻上电流方向为由到 B．由图乙可知，时线圈中的感应电流改变方向 C．由图乙可知，内通过电阻的电荷量为 D．由图乙可知，线圈中产生的感应电动势瞬时值表达式为 6．如图所示，两根长度均为的轻质细线，一端分别悬挂在天花板上的和点，另一端分别系有质量均为的小球和。现让小球在竖直面内做小角度（最大摆角）的简谐运动；小球在水平面内做匀速圆周运动，且做圆周运动时，其悬线与竖直方向的夹角也为。已知重力加速度为。下列说法正确的是（　　） A．两小球所受细线的拉力大小均保持不变 B．小球A的运动周期大于小球B的运动周期 C．小球A在最低点时的向心加速度的大小等于小球B的向心加速度的大小 D．将小球的角速度略微增大，其悬线与竖直方向的夹角将减小 7．在断电自感现象的研究中，几位同学手拉手与一节电动势为的干电池、导线、开关、一个有铁芯的多匝线圈按如图所示方式连接，断开开关时人会有触电的感觉。已知人体的电阻比线圈的电阻大得多。下列说法正确的是（　　） A．闭合开关瞬间，人也会有被电击的感觉 B．断开开关瞬间，线圈中的电流突然增大 C．断开开关瞬间，流过人的电流方向为由 D．断开开关瞬间，流过人的电流大于流过线圈的电流 8．蹦床运动中，体重为60kg的运动员在时刚好落到蹦床上，对蹦床作用力大小F与时间t的关系如图所示。假设运动过程中运动员身体始终保持竖直，在其不与蹦床接触时蹦床水平。忽略空气阻力，重力加速度大小取。下列说法正确的是（　　） A．时，运动员的机械能最大 B．时，运动员的加速度大小为0 C．时，运动员恰好运动到最大高度处 D．运动员每次与蹦床接触到离开过程中对蹦床的平均作用力大小为4600N 9．在x轴的和两处分别固定两个点电荷、，图中曲线是两电荷间的电势与位置x之间的关系图像，图线的最低点在处。现在处由静止释放一个质量为m、电荷量为q的正点电荷，该电荷只在电场力作用下运动，取无穷远处电势为零。下列说法正确的是（　　） A．、可能都是负电荷 B．两固定电荷电量之比为 C．点电荷q可能运动到处 D．点电荷q运动到处加速度为零 10．如图，倾角为45°的斜坡，斜坡高度为h，斜坡底端A点正上方有B和C两点，B点和斜坡等高。甲战斗机以水平速度v1飞到C点时释放炸弹，准确命中斜坡上的一点P，CP的连线垂直于坡面；乙战斗机以水平速度v2飞到B点时释放炸弹，也准确命中斜坡上的同一点P，速度方向恰好垂直斜坡。已知两颗炸弹质量相同，则（　　） A．C点距离A点的高度为h B．甲释放的炸弹和乙释放的炸弹在空中的飞行时间比为：1 C．v1：v2：1 D．重力对甲战斗机释放的炸弹和乙战斗机释放的炸弹做功之比为：1 11．激光由于其单色性好、亮度高、方向性好等特点，在科技前沿的许多领域有着广泛的应用。按照近代光的粒子说，光由光子组成，光子可以简单地理解为具有动量和能量的微粒。激光冷却和原子捕获技术在科学上意义重大。 2022年11月22日，由中国科学院精密测量院研制的空间冷原子干涉仪成功抵达中国空间站，进行相关科学探索。冷原子干涉仪核心技术之一是激光冷却技术，其原理是利用激光产生的阻力使原子降速从而降低原子温度。根据多普勒效应，当原子迎着光束的方向运动时，其接收到的光的频率会升高，当原子接收到的光的频率等于该原子的固有频率时，原子吸收光子的概率最大。如图所示，现有某原子以速度沿x轴正方向运动，两束完全相同的激光，沿x轴从相反的方向对该原子进行照射。结合所学知识，下列说法正确的是（　　） A．若原子吸收了激光束A中的光子，其速度将减小 B．为使原子减速，所用激光的频率应小于原子的固有频率 C．激光频率一定时，原子质量越大，激光制冷的效果越好 D．激光制冷技术只能使特定速率的原子减速，而其余原子的速率保持不变 12．如图所示为一种获得高能粒子的装置原理图，环形管内存在垂直于纸面、磁感应强度大小可调的匀强磁场（环形管的宽度非常小），质量为m、电荷量为q的带正电粒子可在环中做半径为R的圆周运动。A、B为两块中心开有小孔且小孔距离很近的平行极板，原来电势均为零，每当带电粒子经过A板刚进入A、B之间时，A板电势升高到+U，B板电势仍保持为零，粒子在两板间的电场中得到加速，每当粒子离开B板时，A板电势又降为零，粒子在电场中一次一次地加速使得动能不断增大，而在环形区域内，通过调节磁感应强度大小可使粒子运行半径R不变。已知极板间距远小于R，则下列说法正确的是（　　） A．环形区域内匀强磁场的磁场方向垂直于纸面向里 B．粒子从A板小孔处由静止开始在电场力作用下加速，绕行N圈后回到A板时获得的总动能为2NqU C．粒子在绕行的整个过程中，A板电势变化的周期不变 D．粒子绕行第N圈时，环形区域内匀强磁场的磁感应强度为 13．如图所示为某环境监控电路简图，R1、R2均为可变电阻，M、N两元件中有一个是光敏电阻，另一个是热敏电阻。已知热敏电阻阻值随温度升高而减小，光敏电阻阻值随光照增强而减小。忽略光照对环境温度的影响。报警器1两端电压大于某值时报警，报警器2上通过的电流大于某值时报警。闭合开关后，两报警器1、2均未报警。不计报警器对电路的影响。下列说法正确的是（　　） A．仅温度升高，若只有报警器1报警，则M为热敏电阻 B．仅光照增强，若只有报警器2报警，则N为光敏电阻 C．仅增大R1的阻值，报警器1、2可能都报警 D．仅增大R2的阻值，报警器1、2可能都报警 14．现代分析技术中，可利用电子束探测材料成分。其基本原理是：高能电子入射材料时，可能与材料中原子内层电子发生非弹性碰撞，从而将自身的一部分能量转移给内层电子使其电离。在此过程中，入射电子会损失特征能量，其大小等于该内层电子的电离能（即恰好使该电子脱离原子核束缚所需的最小能量）。不同元素的值不同，因此通过测定并与已知数据库比对，即可分析材料的元素组成。该技术称为电子能量损失谱分析。现用一束初动能为的电子垂直入射到某薄片样品表面。已知样品中某种原子的最内层（K层）电子电离能为，电子质量为。忽略其他次要过程。关于这一分析技术及其原理，下列说法错误的是（　　） A．实验中测得的特征能量，其大小主要取决于发生电离的元素种类 B．若入射电子的动能小于，则不能探测到与该原子层电子对应的特征能量 C．此方法要求样品足够薄，主要是为了避免入射电子发生多次散射，导致无法区分出来自特定原子的特征能量 D．若用相同动能的质子（质量为，）代替电子入射，则更容易测得使该原子层电子电离的特征能量 第二部分 二、本题共2小题，共18分。把答案填在答题纸相应的横线上。 15．（8分）物理实验一般涉及实验目的、实验原理、实验操作和实验分析等。 (1)下列实验操作，正确的是______（填选项前的字母）。 A．双缝干涉实验中想增加从目镜中观察到的条纹个数，可以将单缝向双缝靠近 B．探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系时，使用多用电表的交流电压挡测电压 C．某同学实验测得油酸分子直径数据偏大，可能是因为用注射器和量筒测体积溶液滴数时多记录了几滴 (2)某同学利用单摆测量重力加速度的大小。 ①用游标卡尺测量摆球的直径，如图所示，测出的小球直径为______cm； ②测得多组摆长L及对应的周期T，作出图像如图所示，利用图线的斜率计算重力加速度，计算结果在误差允许的范围内与当地的重力加速度相等，图线没有过原点的原因可能是______。 A．测周期时多计了一个周期    B．测周期时少计了一个周期 C．直接将摆线长作为摆长    D．将摆线长加上摆球直径作为摆长 (3)“探究影响感应电流方向的因素”的实验示意图如图所示：灵敏电流计和线圈组成闭合回路，通过“插入”“拔出”条形磁铁，使线圈中产生感应电流。记录实验过程中的相关信息，分析得出楞次定律。下列说法正确的是（   ） A．实验时必须保持磁铁运动的速率不变 B．该实验需要知道线圈的绕向 C．该实验需要记录磁铁的运动方向 D．该实验需要判断电流计指针偏转方向与通入电流方向的关系 16．（10分）某实验小组想用多种方式验证动量守恒定律。 (1)如图所示，让两个小球在斜槽末端碰撞来验证动量守恒定律.图中的O点为小球抛出点在记录纸上的垂直投影。实验时，先使A球多次从斜轨上位置P释放。然后，把半径相同的B球静置于轨道末端，再将A球从斜轨上释放，与B球相碰后两球均落在水平地面上，多次重复上述A球与B球相碰的过程，分别找到碰后落点的平均位置分别为D和F。用刻度尺测量出水平射程、、。测得A球的质量为，B球的质量为。 ①实验中，通过测量小球做平抛运动的水平射程来代替小球碰撞前后的速度。必须满足的条件有______； A．两球的质量必须相等 B．轨道末端必须水平 C．同一组实验中，入射小球必须从同一位置由静止释放 D．轨道倾斜部分必须光滑 ②在实验误差允许范围内，若满足关系式______（用所测物理量的字母表示），则可以认为两球碰撞前后的动量守恒；若满足关系式______（用所测物理量的字母表示），则可以认为两球发生的是弹性碰撞。 (2)如图小李同学利用另一套装置做了一个新实验，选取两个体积相同、质量不等的小球（大于），先让质量为的小球从轨道顶部由静止释放，由轨道末端的O点飞出并落在斜面上。再把质量为的小球放在O点，让小球仍从原位置由静止释放，与小球碰后两小球均落在斜面上，分别记录M、P、N三个落点的位置距离O点的长度分别为、、。在实验误差允许的范围内，若满足关系式______，则可认为两球碰撞过程中动量守恒（用题目中的物理量表示）。 仅改变小球的质量（两小球质量关系仍符合题干条件），其他条件均不变，将小球多次从轨道顶部由静止释放，与不同质量的小球相碰，以为横坐标、为纵坐标作出图像，若该碰撞为弹性碰撞，则下列图像正确的是______。 A．    B．   C． 三、本题共4小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。把解答过程填在答题纸相应的空白处。 17.（9分）电磁弹射是航空母舰上舰载机的一种起飞方式，是航空母舰的核心技术之一。某学习小组设计了一个简易的电容式电磁弹射装置，如图甲所示，在竖直向下的匀强磁场中，两根相距为L平行金属导轨水平放置，左端接电容为C的电容器，一导体棒MN放置在导轨右侧，与导轨垂直且接触良好。单刀双掷开关S先接1，经过足够长的时间后，再把开关S接到2，导体棒向右离开导轨后水平射出。已知匀强磁场的磁感应强度大小为B，导体棒的质量为m，接入电路部分的电阻为R，电源的电动势为E。不计导轨电阻及导体棒与导轨间的摩擦。 (1)将开关S接1给电容器充电，在图乙所示的坐标系中画出电容器两极板电压u与电荷量q变化关系的图像；并求出经过足够长的时间后电容器极板的电荷量Q和电容器储存的电能； (2)求开关S接2的瞬间导体棒的加速度大小a； (3)若某次试验导体棒弹射出去后电容器两端的电压减为初始值的，求导体棒离开导轨时的速度大小v。 18.（9分）如图所示，把一个质量的小钢球用细线悬挂起来，就构成一个摆。悬点O距地面的高度，摆长。将摆球拉至摆线与竖直方向成37°角的位置，由静止释放，忽略空气阻力，g取，。 (1)求小球运动到最低点时细线受到的拉力F的大小。 (2)若小球运动到最低点时细线断了，小球沿水平方向抛出，求它做平抛运动水平位移x的大小。 19．（10分）导体切割磁感线的运动可以从宏观和微观两个角度来认识。 如图1所示为固定于水平面的U形平行金属框处于竖直向下磁感应强度为B的匀强磁场中，平行导轨间距为L。间接有电阻R，导体棒在与其垂直的水平恒力的作用下，在导线框上以速度v做匀速运动，恒力方向与速度v相同，始终与导线框形成闭合电路，已知电阻为r，其长度恰好等于平行轨道间距，忽略摩擦阻力、空气阻力和导线框的电阻。已知电子电量为e（绝对值），电路稳定后电子在导体棒中沿导体棒做匀速直线运动。 (1) 通过公式推导验证：在时间内，水平恒力对导体棒所做的功W等于金属框总电路中产生的焦耳热Q； (2) 经典物理学认为，金属的电阻源于定向运动的自由电子和金属离子（即金属原子失去电子后的剩余部分）的碰撞。在此基础上，求出导线中金属离子对一个自由电子沿导线长度方向的平均作用力的表达式。 (3) 实际上，由于电子沿导线方向运动，电子所受洛伦兹力并不沿着导体棒方向，洛伦兹力在垂直于导体棒方向也有分力。而另一方面，通电导体在磁场中也会在的左右两侧产生霍尔电压，相应对电子产生霍尔电场力。将导体棒放大如图2，其宽为d、厚为h，已知单位体积内的自由电子数为n，求。 20．（12分）静电除尘先使空气中的灰尘带一定的电荷，后利用静电场使带电灰尘运动到指定区域进行收集。 (1)现对一个半径为R的圆桶内部区域除尘。一根沿圆桶轴线的细导线作为电极，电极外套一个半径为的圆桶保护管，其轴线与直导线重合。紧贴圆桶内壁加一个薄金属桶作为另一电极，在两电极间加上恒定的电压使得筒壁处电场强度的大小为。已知沿圆桶半径方向电场强度大小为，式中r为所研究的点与直导线的距离。 若设每个灰尘质量相同，电荷量均为，其所受空气阻力与其速度大小成正比（k为大于0的已知常量）。由于灰尘较小，其受电场力作用在空气中达到匀速运动的时间及通过的位移可忽略不计。不计灰尘颗粒之间的作用力及灰尘所受重力。 ①试通过计算，带电灰尘颗粒从保护管外壁运动到桶壁的过程中，其瞬时速度大小v与r之间的关系； ②请你借鉴教科书中由图像下的面积求位移的方法，画出随r变化的图像，根据图像求出带电灰尘颗粒从保护管外壁运动到桶壁的时间。 (2)空气分子先电离，尘埃吸附电子而带电，使分子或原子电离需要一定条件。不同于氢原子，多电子原子核，内、外层电子都可能被激发而产生光电效应。内层电子离原子核更近，电离能更大，如果要激发内层电子，需要更大能量。如图1，一束高能电子将某原子内层（如K层）的一个电子击出，形成一个空穴。随后，较外层（如L层）的一个电子跃迁至该空穴，并释放出能量，该能量可能以X光子的形式射出，也可能立即将另一核外电子（如L层或M层的电子）电离，该电子称为俄歇电子： 现用电子动能的电子束轰击某原子，成功激发KLM俄歇过程（即初始空穴为K层、跃迁电子来自L层、逸出电子来自M层）和KLL俄歇过程（逸出电子来自L层）。已知该原子K层的电离能，L层的电离能，已知电子的电荷量，电子质量，光速，普朗克常量。请回答：（计算结果保留一位有效数字） ①求射出的X光子的波长； ②某同学利用如图2示磁场测量俄歇电子动能；俄歇电子从原点O垂直y轴和磁场方向进入匀强磁场，在和处被探测到，通过测得的俄歇电子的动能，求原子M层的电离能。 答 案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 A D C A C B C D D B 11 12 13 14 B D D D 15．(1)B (2) 1.96 C (3)BCD 16．(1) BC 或者 (2) C 17．（1）根据 可得 可知电容器两极板电压u与电荷量q为正比列函数，变化关系的图像如图所示 根据电容的定义 得 电容器储存的电能为图像与横轴所围三角形面积，即可得 （2）开关S接2的瞬间，金属棒中电流 安培力大小 加速度大小 （3）根据动量定理 电容器两端的电压减为初始值的过程中，通过导体棒的电荷量 所以 得 18．（1）小球从释放到最低点过程，根据机械能守恒有 解得 小球在最低点有 联立解得 根据牛顿第三定律可知。 （2）若小球运动到最低点时细线断了，小球沿水平方向抛出，则竖直方向有 水平方向有 联立解得 19．（1）导体切割磁感线，产生的动生电动势为 根据闭合电路欧姆定律可得感应电流为 所以 外力做功为 产生的焦耳热为 所以 （2）电子在平均阻力、电场力和洛伦兹力的作用下做匀速直线运动，所以沿导线长度方向 受力如图，其中电场力 洛伦兹力沿杆方向的分力 电子在导体中沿导体棒做匀速直线运动，可得碰撞阻力 （3）设沿导体棒方向电子运动速度为，有 而 联立解得 在垂直于杆方向有   解得 20．（1）①设在距直导线为r处的场强大小为E，则有 解得 设灰尘颗粒运动到与直导线距离为r时的速度为v，则有 解得； ②以r为横轴，以为纵轴，作出的图像如图所示在r到微小距离内，电场强度可视为相同，其速度v可视为相同，对应于的一段的图线下的面积为小矩形的面积等于灰尘微粒通过的时间 总时间t等于从到R一段的图线下的面积 （2）①因X光子是电子从L层跃迁到K层时释放，则光子的能量为 则由 解得 ②电子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力 俄歇电子的动能为（d表示直径） 设KLL俄歇电子的动能为；KLM俄歇电子的动能为，则有 KLL俄歇电子：K层空穴由L层电子填充，释放的能量为，并传递给L层另一个电子使其逸出，又消耗，则KLL俄歇电子的动能为 同理可得，KLM俄歇电子的动能为 解得 学科网（北京）股份有限公司 $