湖南株洲市第四中学2027届高三上学期8月开学考试物理试题

**基本信息** 高三开学物理试卷聚焦核心知识与学科能力，以光电效应、理想气体、电磁感应等为载体，融入中国空间站“凌月”、光伏发电增透膜等真实情境，考查物理观念与科学思维。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|7题/28分|光电效应、理想气体状态方程等|第1题结合I-U图线分析光子动量与干涉条纹，考查科学推理| |多选题|3题/15分|增透膜原理、波的干涉等|第8题联系光伏技术，对比实心与空心纳米材料折射率，体现科技前沿| |实验题|2题/17分|弹簧弹力、水果电池电动势测量|第12题用数字万用表与电阻箱，通过1/U-1/R图像处理数据，注重科学探究| |解答题|3题/40分|气体实验定律、电磁感应、“打水漂”运动|第15题综合平抛、动量与能量，建模分析水对石片做功，突出问题解决能力|

高三年级8月开学考试物理 一、单选题(共7题，每题4分，共28分) 1．光电管是应用光电效应原理制成的光电转换器件，在有声电影、自动计数、自动报警等方面有着广泛的应用。现有含光电管的电路如图（a）所示，图（b）是用甲、乙、丙三束光分别照射光电管得到的I-U图线，、表示遏止电压。下列说法中正确的是 A．甲、乙、丙三束光的光子动量 B．甲光照射时比丙光照射时产生的光电子的最大初动能小 C．分别用甲光、丙光照射同一双缝干涉实验装置，甲光照射比丙光照射形成的干涉条纹间距窄 D．甲、乙是相同颜色的光，甲光束比乙光束的光强度弱 2．一定量的理想气体从状态a开始，经历等温或等压过程、、、回到原状态，其图像如图所示，其中对角线的延长线过原点O。下列判断正确的是 A．气体在a、c两状态的体积不相等 B．气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能 C．在过程中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功 D．状态a比状态b中单位面积上单位时间内分子撞击次数更少 3．如图甲所示装置是一种大型抛石机，图乙是其工作原理的简化图。将质量的石块，装在与转轴O相距的长臂末端口袋中，最初静止时长臂与水平面的夹角，发射时对短臂施力使长臂转到竖直位置时立即停止运动，石块靠惯性被水平抛出，落在水平地面上、若石块落地位置与抛出位置间的水平距离，不计空气阻力，g取10m/s2，正确的选项是    A．石块抛出后运动时间为12s B．石块被抛出瞬间的速度大小为12m/s C．石块即将落地时重力的瞬时功率为1200W D．石块落地的瞬时速度大小为16m/s 4．如图，游泳池注水后池底的射灯S发出单色光从水中射向前后表面平行的玻璃侧壁，侧壁右侧为空气，该单色光在水、玻璃、空气中的折射率分别为，则光路可能是 A． B． C． D． 5．2023年11月27日20时02分，摄影爱好者成功拍摄到中国空间站“凌月”（空间站从图中a点沿虚线到b点）的绝美画面，整个“凌月”过程持续时间为t=0.5s。将空间站绕地球的运动看作半径为r的匀速圆周运动，已知地球半径为R，地球表面处的重力加速度为g。在整个“凌月”过程中空间站运动的路程为      A． B． C． D． 6．如图所示，将半径为R的圆环固定在竖直平面内，O为圆环的圆心，BC为过圆环顶端的一条直径，现将小球以初速度v从B点正上方R处的A点沿水平方向抛出，小球落到圆环上的D点，；若将小球以初速度从A点沿相同的方向抛出时，小球的运动轨迹恰好与圆环相切，，，忽略空气阻力，所有的平抛轨迹与圆环在同一竖直平面内，则为 A． B． C． D． 7．如图所示，理想变压器为自耦变压器，原线圈接交流电源的两端，理想电压表的读数恒为，副线圈接阻值为的定值电阻和滑动变阻器R。调节自耦变压器以及滑动变阻器的滑片，当理想电压表的读数为时，电源的输入功率为P，则滑动变阻器R消耗的功率为 A． B． C． D． 二、多选题(共3题，每题5分，部分选对得3分，共15分) 8．我国光伏发电技术处于世界领先地位。为提高光伏发电效率，需要在光伏玻璃的上表面涂一层增透膜，而增透膜材料的折射率对透光率有明显影响。我国某厂家发明了空心纳米粒子增透膜（内部呈蜂窝状结构），改变了材料的折射率，显著提高了透光率。若增透膜使用折射率为的实心纳米粒子材料制成，其最小厚度为；若增透膜使用折射率为的空心纳米粒子材料制成，其最小厚度为。则 A． B． C． D． 9．多个点波源在空间也可以形成干涉图样，如图甲是利用软件模拟出某时刻三个完全相同的横波波源产生的干涉图样。图乙是三个完全相同的横波波源在均匀介质中位置，波源S1，S2，S3分别位于等边三角形的三个顶点上，且边长为2m。三个波源 时刻同时开始振动，振动方向垂直纸面，振动图像均如图丙所示。已知波的传播速度为0.25m/s，O处质点位于三角形中心，C处质点位于S2与S3连线中点。下列说法正确的是 A．位于O处的质点的振幅为6cm B．其中一列波遇到尺寸为0.8m的障碍物时，不能发生明显的衍射现象 C．t=4.5s时，C处质点与平衡位置之间的距离是 D．由于三列波在同一种介质中传播，所以三列波的频率不同时也能够发生干涉现象 10．如图所示，水平传送带以的恒定速率逆时针运转，它与两侧的水平轨道分别相切于A、B两点，物块（视为质点）以初速度从B点滑上传送带，与轨道左端的竖直固定挡板P碰撞（无机械能损失）返回到B点。已知物块与传送带、轨道间的动摩擦因数均为，且，，取。物块的初速度可能是 A． B． C． D． 三、实验题(共2题，共17分) 11．(8分)某同学采用图甲所示装置探究“弹簧弹力与伸长量的关系”，安装好实验装置，让刻度尺与弹簧平行放置，弹簧下端连有水平指针。实验时，在弹簧下端逐个加挂钩码，静止时，记下钩码个数及指针所指刻度，填入表格如下。 1 2 3 4 5 6 25.85 27.84 29.65 31.78 33.9 36.02 请回答下列问题∶ （1）表中有一个数值记录不规范，这是挂______个钩码时的读数； （2）为减小误差，采用逐差法计算弹簧伸长量。利用计算弹簧的伸长量∶，伸长量的平均值______cm； （3）实验中，每个钩码的质量均为，g取，该弹簧的劲度系数为______（结果保留3位有效数字）； （4）图乙是同学根据另一次实验数据描绘的弹簧的伸长量与弹力的关系图线，图线的段明显偏离直线，造成这种现象的主要原因是______。 12．(9分)某同学把铜片和锌片相隔约插入一个苹果中，就制成了一个水果电池。为了测量其电动势和内阻，他用到的实验器材有电阻箱（最大阻值为）、数字万用表电压挡（内阻远大于普通电压表）、开关、导线若干。实验步骤如下∶ ①将该水果电池与其余实验器材按图甲所示电路连接； ②调节电阻箱阻值，闭合开关，待示数稳定后，记录电阻箱的阻值和数字万用表的数值后立即断开开关； ③每次将电阻箱的阻值增大，重复实验，计算出相应的和，数据记录如下表所示∶ 2000 0.206 0.500 4.854 3000 0.275 0.333 3.636 4000 0.335 0.250 2.985 5000 0.380 0.200 2.632 6000 0.425 0.167 2.353 ④根据表中数据，绘制出关系图线如图乙中的直线所示。 请回答下列问题∶ （1）步骤②中立即断开开关的原因是________； （2）根据闭合电路欧姆定律，可以得到与的关系表达式为________（用、和表示）； （3）根据实验数据绘制的图线可得该水果电池的电动势为________，内阻为________（结果均保留2位有效数字）； （4）若用普通的电压表代替万用电表进行实验，得到的图线可能是图乙中的________（选填“"、“b"、“c"、“d"）。 四、解答题(共3题，共40分) 13．(10分)如图所示，高为2H的导热汽缸的底部与体积可以忽略的透明管相连，活塞在汽缸内封闭一定质量的理想气体，汽缸上端与大气相通。初始时，活塞位于汽缸中部H处，竖直细管内水银柱的高度为（式中ρ为水银的密度），水银柱的上方为一小段真空。已知大气压强为p0，活塞的横截面积为S，重力加速度为g。不计活塞的厚度、与汽缸间的摩擦，不计细管内气体的体积变化，水银柱始终未进入汽缸。 （1）求活塞的质量； （2）若在初始状态下将汽缸顶端封闭（将大气视为理想气体），然后把整个系统置于低温环境中，稳定时测得活塞距离汽缸底部的高度为 0.96H。已知初始时环境温度为T1=300K，求该低温环境的温度。 14．(14分)如图所示（俯视图），光滑绝缘水平面上有一边长的正方形单匝导体线框abcd，线框质量，总电阻。线框的右侧有两块条形区域的匀强磁场依次排列，条形区域的宽度也均为，长度足够长，磁场的边界与线框的bc边平行。区域Ⅰ磁场的磁感应强度为，方向竖直向下，区域Ⅱ磁场的磁感应强度为，方向也竖直向下。给线框一水平向右的初速度，初速度方向与bc边垂直，则 （1）若线框向右的初速度，求线框bc边刚进区域Ⅰ时，线框的加速度大小； （2）若线框bc边能穿过区域Ⅰ，则线框bc边穿过区域Ⅰ的过程中，线框受到安培力的冲量； （3）要使线框能完全穿过整个磁场区域，至少给线框多大的初速度。 15．(16分)将扁平的小石片在手上呈水平放置后用力飞出，石片遇到水面后并不会直接沉入水中，而是擦着水面滑行一小段距离后再弹起飞行，跳跃数次后沉入水中，即称为“打水漂”。如图所示，小明在岸边离水面高度h0=1.8m处，将一质量m=20g的小石片以初速度v0=8m/s水平飞出，小石片在水面上滑行时受到的水平阻力恒为f=0.5N，若小石片每次均接触水面Δt=0.04s后弹起，弹起时竖直方向的速度与此时沿水面滑行的速度之比为常数k=0.75。小石片在水面上弹跳数次后沿水面的速度减为零，此后以a=2.0m/s2的恒定加速度沿竖直方向沉入水深h=1m的河底。取重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力。求： （1）小石片第一次与水面接触前水平方向的位移x； （2）小石片从开始抛出到沉入河底前瞬间的整个过程中，水对小石片做的功W； （3）小石片最后一次弹起在空中飞行的时间t。 学科网（北京）股份有限公司 高三年级8月开学考试物理答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B B C B A A D BC AC BCD 1．B 【详解】A．根据光电效应方程 再根据动能定理 联立可得 利用图像遏止电压的值可知 而光子动量 因此光子动量之间的关系为，所以A错误； B．光电效应中 利用图像遏止电压的值可知，所以B正确； C．光的双缝干涉实验中，相邻干涉条纹的宽度为 由 又 得 所以分别用甲光、丙光照射同一双缝干涉实验装置，甲光形成的干涉条纹间距比丙光的宽，所以C错误； D．由题图可知，甲光和乙光频率相同，但是甲光比乙光的饱和电流大，即甲光的光强大于乙光，所以D错误。 故选B。 2．B 【详解】A．由图示图像可知，对角线的延长线过原点O，气体从c到a过程压强与热力学温度成正比，由理想气体状态方程可知，气体体积不变，即a、c两状态体积相等，A错误； B．一定量的理想气体内能由温度决定，由图示图像可知，气体在状态a时的温度比在状态c时的温度高，因此气体在状态a时的内能大于在状态c时的内能，B正确； C．由图示图像可知，从d到a过程气体的压强不变而温度升高，由理想气体状态方程可知，气体的体积增大，气体对外界做功，，气体温度升高，内能增大，，由热力学第一定律 可知气体从外界吸收热量，且吸收的热量大于气体对外界做的功，C错误； D．由图可得状态a和状态b的温度相同，则分子的平均动能相等，由于状态b的压强小于状态a的压强且体积大密度小，所以状态b比状态a中单位面积上单位时间内分子撞击次数少，D错误。 故选B。 3．C 【详解】A．石块被抛出时，做平抛运动，竖直方向的高度 则石块在空中运动的时间为，故A错误； BD．石块水平方向速度为，则 解得 石块落地时，竖直方向速度为 则落地瞬间速度为，故BD错误； C．块即将落地时重力的瞬时功率为，故C正确。 故选C。 4．B 【详解】A.依题意得，光线在水玻璃界面不会发生全反射，在玻璃空气界面可能会发生全反射，故A错误； B.由A选项知光线在玻璃空气界面可能会发生全 反射，故B正确； CD.假设水玻璃界面入射角为，折射角为，玻璃空气界面折射角为，那么由折射定律得，那么，故CD错误。 故选B。 5．A 【详解】根据 又 联立解得空间站运行速度 因此这段时间空间站运动的路程为 故选A。 6．A 【详解】将小球以初速度v从B点正上方R处的A点沿水平方向抛出，小球落到圆环上的D点，根据平抛运动规律可知， 解得 将小球以初速度从A点沿相同的方向抛出时，小球的运动轨迹恰好与圆环相切，设此时速度与水平方向夹角为，则，， 联立解得，所以 故选A。 7．D 【详解】当初级电压为U1时，电压表的读数为，可知此时R0和R两端的电压之和为U1-U2，则此时次级电流为 变阻器R消耗的功率为 故选D 。 8．BC 【详解】AB．空心纳米粒子增透膜（内部呈蜂窝状结构），改变了材料的折射率，显著提高了透光率，故，故B正确，A错误； CD．增透膜的厚度只使反射的光干涉相消，但薄膜的厚度不宜过大，只需使其厚度为光在膜中波长的，使光在增透膜的前、后两个表面上的反射光互相抵消。光从真空进入某种介质后，其波长会发生变化，若光在真空中波长为，在增透膜中的波长为λ，由折射率与光速的光系和光速与波长及频率的关系得 得 解得增透膜厚度 则， 则，故C正确，D错误。 故选BC。 9．AC 【详解】A．O处质点位于三角形中心，该点到三个波源的间距相等，可知，该点为振动加强点，则该点振幅为，故A正确； B．根据图丙可知，周期为4s，根据波速表达式有 解得 根据发生明显衍射的条件可知，其中一列波遇到尺寸为0.8m 的障碍物时，能发生明显的衍射现象，故B错误； C．根据几何关系可知 则波源S1的振动传播到C所需要时间 表明t=4.5s时，波源S1的振动还没有传播到C点。由于C处质点位于S2与S3连线中点，则波源S2与S3的振动传播到C所需要时间均为 表明t=4.5s时，波源S2与S3的振动传播到了C点，由于 ，C点为振动加强点，表明C点4.5s时刻的位移为波源S2与S3在时刻振动形式的叠加，图丙的振动方程为 当时间为时，解得 则t=4.5s时，C处质点与平衡位置之间的距离是，故C正确； D．根据干涉的条件可知，机械波要发生干涉，波的频率必须相等，即三列波的频率不同时不能够发生干涉现象，故D错误。 故选AC。 10．BCD 【详解】从A点到返回B点的过程中，假设B点的速度刚好为零，则根据动能定理可得 解得 假设物块从B点全程加速到A点，根据动能定理可得 解得 故选BCD。 11． 5 6.12 24.0 所挂钩码过多，导致弹簧超过了弹性限度 【详解】（1）[1]根据表格中数据可知，刻度尺的精度为0.1cm，读数时，若单位为cm，则需要保留两位小数，可知，表中有一个数值记录不规范，这是挂5个钩码时的读数. （2）[2]伸长量的平均值 （3）[3]结合上述，采用逐差法计算弹簧伸长量。计算弹簧的伸长量是利用表达式 可知，该伸长量对应的弹力等于三个钩码的重力，根据胡克定律有 结合上述解得 （4）[4]图线的段明显偏离直线，造成这种现象的主要原因是所挂钩码过多，导致弹簧超过了弹性限度。 12． 步骤②中立即断开开关的原因是防止长时间通电，导致水果电池内阻和电动势发生变化 a 【详解】（1）[1]略； （2）[2]在闭合电路中，由闭合电路欧姆定律有 解得 （3）[3][4]则可知图像b的截距 图像斜率 由图b可知，， 所以，， （4）[5]若用普通的电压表代替万用电表进行实验，由于电压表内阻不是无穷大，会导致测量结果存在误差，由闭合回路欧姆定律有 得 可见图线斜率不变，但截距变化，所以得到图线可能是图乙中的a。 13．（1）；（2）208K 【详解】（1）设封闭气体的压强为p，对活塞由平衡条件有 用水银柱表达气体的压强p=ρgh 联立解得活塞的质量 （2）对活塞上方、下方气体，由理想气体状态方程分别有 对活塞有 解得，T2=208K 14．（1）；（2），方向水平向左；（3） 【详解】（1）线框bc边刚进区域Ⅰ时，感应电动势为 电流为 线框的加速度大小为 （2）线框bc边穿过区域Ⅰ的过程中，线框受到安培力的冲量为 其中 解得，方向水平向左。 （3）要使线框能完全穿过整个磁场区域，根据动量定理 其中， 解得线框初速度至少为 15．（1）4.8m；（2）-1.16J；（3）0.15s 【详解】（1）小石片做平抛运动，则， 联立解得 （2）小石片沉入河底时，有 从开始抛出到沉入河底前瞬间的整个过程，由动能定理得 解得 （3）小石片在水面上滑行时加速度为 每次滑行的水平速度减少量为 所以次 即小石片在水面上滑行了8次，空中弹起后飞行了7次； 第n次弹起时的水平速度 竖直速度为 空中飞行时间为 可得第n次弹起后在空中飞行的时间为（最后一次弹起，第七次） 所以小石片最后一次弹起在空中飞行的时间为 学科网（北京）股份有限公司 $