精品解析：2027届浙江名校新高考研究联盟高三上学期第一次学情诊断物理试题

Z20+名校联盟（浙江省名校新高考研究联盟）2027届高三第一次学情诊断 物理试题卷 考生须知： 1.本卷共10页，满分100分，考试时间90分钟； 2.答题前，在答题卷指定区域填写班级、姓名、座位号及准考证号并填涂相应数字； 3.所有答案必须写在答题卷上，写在试卷上无效； 4.考试结束后，只需上交答题卷。 选择题部分 一、选择题Ⅰ（本题共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确，选对的得3分，错选或不选的得0分） 1. 以下物理量属于矢量的是（ ） A. 功 B. 动量 C. 磁通量 D. 电流 【答案】B 【解析】 【详解】A．功的计算式为，只有大小，正负仅表示是动力做功还是阻力做功，运算遵循代数加减法则，属于标量，故A错误； B．动量的定义式为，既有大小也有方向，方向与速度方向一致，运算遵循平行四边形定则，属于矢量，故B正确； C．磁通量的计算式为，正负仅表示磁感线穿过平面的朝向，运算遵循代数加减法则，属于标量，故C错误； D．电流虽有约定的方向（正电荷定向移动的方向），但运算遵循代数加减法则，不满足矢量的运算规则，属于标量，故D错误。 故选B。 2. 在2026年人形机器人半程马拉松（21.0975km）比赛中，“闪电”机器人以50分26秒的成绩夺冠。其冲过终点线后，在直线赛道上做加速度不断增大的减速运动，直至停下来。下列说法正确的是（ ） A. 50分26秒指的是时刻 B. 21.0975km指的是位移 C. 减速过程中加速度方向与速度方向相反 D. 在研究机器人的跑步姿势时，可以将其视为质点 【答案】C 【解析】 【详解】A．50分26秒是机器人完成整段比赛的时间长度，对应时间轴上的一段区间，属于时间间隔，而非时刻，故A错误； B．21.0975km是机器人实际运动轨迹的长度（可能包含弯道、折返），属于路程；位移是初位置到末位置的有向线段，故B错误； C．无论加速度大小如何变化，只要物体做减速直线运动，加速度方向就一定与速度方向相反，让速度不断减小，故C正确； D．研究机器人的跑步姿势时，需要关注它肢体的动作、形态，若将其视为质点，就无法体现姿势相关的细节，因此不能看成质点，D错误。 故选C。 3. 科研人员通过创新的侧壁极化铌酸锂（SPLN）波导技术，首次在薄膜铌酸锂平台上实现了毫瓦级（4.2mW）的片上紫外光产生。如图为电场仿真结果的简化示意图，图中实线为电场线，a、b关于中心竖直线对称。下列说法正确的是（　　） A. a、b场强相同 B. c点场强大于b点场强 C. a点电势高于c点电势 D. 把电子从c点移到a点，电势能增加 【答案】D 【解析】 【详解】电场线性质：电场线疏密表示场强大小；沿电场线电势逐渐降低。 A．a、b关于中线对称，场强大小相等，但方向不同，场强是矢量，场强不相同，故A错误； B．b点电场线比c点更密集，所以，故B错误； C．顺着电场线电势降低，看电场线走向，，c电势高于a，故C错误； D．电子带负电， 从，电势降低，负电荷在电势越低位置电势能越大，所以电子电势能增加，故D正确。 故选D。 4. 一架无人机在江面上方沿水平直线匀速飞行进行物资投放测试。操作员控制无人机，沿无人机运动方向平行的方向弹出一个小包裹。站在岸边水平地面上的监测员观测该包裹在空中做直线运动落入海中。不计空气阻力，关于该过程的分析，正确的是（ ） A. 监测员看到包裹的运动轨迹与地面垂直 B. 包裹相对海面的初速度和加速度都不为零 C. 操作员弹出包裹的方向与无人机飞行方向相同 D. 包裹在下落过程中，相对无人机的水平距离保持不变 【答案】A 【解析】 【详解】A．地面参考系中，包裹仅受重力，加速度竖直向下。物体做直线运动的条件是合速度与加速度共线，包裹被水平弹出、竖直初速度为，因此水平初速度必须为，即包裹相对地面做自由落体运动，轨迹竖直向下，与地面垂直，故A正确； B．包裹相对海面初速度为，仅加速度不为零，并非初速度和加速度都不为零，故B错误； C．根据相对速度公式 水平分量为，因此，弹出方向与无人机飞行方向相反，故C错误； D．无人机水平匀速，包裹水平速度为，二者水平相对速度大小等于无人机飞行速度，下落过程相对水平距离随时间逐渐增大，故D错误。 故选A。 5. 一位宇航员在地球表面进行单摆实验，记录下摆球的振动图像如图所示，若能将该单摆装置带到火星表面（已知火星表面的重力加速度约为地球表面的倍），并让摆球从相同的最大摆角处开始摆动，下列关于火星上单摆振动图像的描述，最接近实际情况的是（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】由图可知，单摆在地球表面上摆动的周期为，振幅为，根据单摆周期公式有 该单摆装置带到火星表面，已知火星表面的重力加速度约为地球表面的倍，可得 解得单摆在火星表面上摆动的周期 摆球从相同的最大摆角处开始摆动，故单摆的振幅 则火星上单摆振动图像的描述，最接近实际情况的是B。 故选B。 6. 某新型超音速无人机在高空沿水平方向匀速巡航，其机身保持水平姿态。已知在该巡航状态下，飞机的升阻比（即垂直机身向上的升力与平行机身向后的阻力之比）恒为k，飞行器受到的重力为G。为了最大限度地节省燃料，要求发动机提供的推力F最小，该飞行器配备了推力矢量技术，可以将发动机尾喷流方向调整至与水平飞行方向成角θ（斜向后下方喷射）。则此时夹角θ应满足的关系式为（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】飞机水平匀速巡航，合力为0，受力分析如下 竖直方向：垂直机身向上的升力、推力的竖直向上分量与向下的重力平衡，即 水平方向：推力的水平向前分量与平行机身向后的阻力平衡，即 由升阻比定义得 将、代入竖直方向平衡方程，整理得 要使最小，需分母取最大值。对该三角函数求极值，导数为0时分母取最大值，即 化简得 故选A。 7. 如图所示，一个水平放置的平行板电容器，其电容，在两板间有一带电量很小的粉尘恰好处于静止状态。现将该电容器与一个自感系数L=10 mH、电阻不计的电感线圈连接成LC振荡电路，并在t=0时刻闭合开关。设电路做理想LC振荡，忽略电磁辐射及粉尘运动对电路的影响。下列说法正确的是（ ） A. 该电路的振荡频率为 B. 经过半个周期，电容器内粉尘的加速度大小为 C. 当线圈中电流最大时，粉尘的加速度大小为0 D. 粉尘将以初始位置为平衡位置做简谐运动 【答案】B 【解析】 【详解】A．开关断开时，极板间粉尘恰好静止，则有 根据周期公式 振荡频率，故A错误； B．初始时，有 电场力方向向上，电容器经过半个周期后，电容器间的场强反向，电场力大小不变，方向竖直向下，由牛顿第二定律得 解得，故B正确； C．根据电容器放电过程中，带电量减小，电流增大，当电流最大时，电荷刚放完，即电容器的带电量为零，那么粉尘只受到重力，根据牛顿第二定律，则有 解得，故C错误； D．根据题意可知，一个周期内（除了充满电的某个时刻外），粉尘的合外力方向始终竖直向下，所以粉尘始终朝下极板方向做变加速直线运动，故D错误。 故选B。 8. 某同学用图甲所示的电路图来研究光电效应，用甲乙丙三束单色光分别照射同一阴极K，得到甲乙丙三条光电流I随电压U变化的关系曲线，如图乙所示，下列说法正确的是（ ） A. 将图甲中的滑动变阻器滑到最左端，光电流将为0 B. 阴极K在受到甲、丙光照射时发射的光电子初动能相同 C. 甲、乙、丙三束光分别用同一装置做单缝衍射实验，乙光对应的中央亮条纹最窄 D. 乙光和丙光的波长相差 【答案】C 【解析】 【详解】A．由于光电子有动能，当加速电压为零时，仍能进入电路，光电流将不为0，故A错误； B．光电子最大初动能有 甲和丙的遏止电压相同，说明二者照射产生的光电子最大初动能相等，但并非所有光电子的初动能都相同，光电子的初动能是介于0到最大初动能之间的多个值，故B错误； C．由图乙可知，乙光的遏止电压更大，又因为， 所以乙光的频率更高、波长更短。单缝衍射的中央亮纹宽度与光的波长正相关：波长越短，中央亮纹越窄，因此三束光中乙光对应的中央亮条纹最窄，故C正确； D．对乙光有 对丙光有 两式相减 整理有，故D错误。 故选C。 9. 我国的北斗系统主要由地球同步轨道卫星和中轨道卫星组成，若其中两卫星在同一平面内环绕地球做匀速圆周运动，且绕行方向相同，如图甲所示；两卫星之间的距离Δr随时间变化的关系如图乙所示，图中R为地球半径，地球表面重力加速度大小为g，不考虑两卫星之间的作用力，计算时。下列说法正确的是（　　） A. 中轨道卫星与静止卫星的轨道半径之比为1∶2 B. 中轨道卫星的加速度大小为 C. 图乙中的T为24小时 D. 中轨道卫星的运动周期为 【答案】D 【解析】 【详解】A．将中轨道卫星设为a，静止卫星设为b，两卫星做匀速圆周运动的半径分别为、，根据图甲和图乙可得 解得 故A错误； B．由万有引力定律及牛顿第二定律得 将代入解得中轨道卫星的加速度为 故B错误； CD．设卫星a、b的运行周期分别为、，由图乙可知每隔时间T两卫星距离最近，即每隔时间T，卫星a就比卫星b多转了一周，则有 根据开普勒第三定律有 联立解得 由于 所以 故C错误，D正确。 故选D。 10. 如图所示，在xOy水平面内，固定着间距为d的足够长光滑金属导轨N和Q，左端与一阻值为R的电阻相连，电路中串联一理想二极管D。在x≥0区域交替存在大小为、垂直导轨平面、方向相反的匀强磁场，磁场边界满足；位于x = 0处垂直导轨放置一根导体棒ab，其接入电路中的电阻也为R。现在外力作用下导体棒沿x轴正方向以速度做匀速直线运动，不计其它电阻，求（ ） A. 当导体棒运动到时，导体棒受到的安培力为 B. 当导体棒运动到时，导体棒两端电压为0 C. 当导体棒运动到时，外力做功为 D. 当导体棒运动到时，外力的冲量为 【答案】C 【解析】 【详解】A．当导体棒运动到时，导体棒切割磁场的长度 感应电动势 根据右手定则，端电势高，二极管通路，感应电流大小为 由左手定则，可得导体棒受到向左的安培力，安培力大小为 解得，故A错误； B．当导体棒运动到时，导体棒切割磁场的长度 感应电动势 根据右手定则，端电势高，二极管断路，电路没有电流，导体棒两端电压 解得，故B错误； C．导体棒从处匀速运动到的过程，感应电流为 其中感应电流最大值 电流的有效值为 根据功能关系可得外力做功 其中 导体棒从处匀速运动到的过程，二极管断路，电路没有感应电流，外力做功为零。 则导体棒从处匀速运动到的过程，外力做功 解得，故C正确； D．导体棒从处匀速运动到的过程，外力的冲量的大小等于安培力的冲量的大小，即 安培力的冲量 根据 变量代换得 解得 导体棒从处匀速运动到的过程，外力的冲量为零。 则导体棒从处匀速运动到的过程，外力的冲量为，故D错误。 故选C。 二、选择题Ⅱ（本题共3小题。在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，选错或不选得0分，共12分） 11. 如图所示四幅图都来源于教材插图，其中图甲是悬浮微粒在不同时刻在坐标纸上位置的连线，图乙展示了氧气分子在不同速率下的速率分布规律，图丙为热电偶温度计，图丁中左侧玻璃管内液体浸润管壁，关于下列说法正确的是（ ） A. 图甲中的连线是悬浮颗粒的运动轨迹 B. 图乙曲线对应的分子平均动能较大 C. 图丙灵敏电流计指针偏转越大，说明待测温度越高 D. 图丁玻璃管内液体浸润管壁是因为附着层内分子间距小于液体内部分子间距，分子力表现为斥力 【答案】BD 【解析】 【详解】A．图甲是布朗运动，连线是不同时刻微粒位置的连线，不是运动轨迹，两点之间微粒运动无规则，故A错误； B．分子速率分布：温度越高，曲线峰值向速率大的方向移动、曲线更宽矮。峰值靠右，温度更高，分子平均动能更大，故B正确； C．热电偶温度计：偏转大小取决于两个接点的温度差。若待测温度低于室温，温差大指针偏转也大，待测温度不一定高，故C错误； D．浸润：附着层内分子间距小于液体内部分子间距，附着层分子力表现为斥力，液面沿管壁扩展，故D正确。 故选BD。 12. 如图甲所示，由两个半圆形的细管道拼接成一个半径为r的环形管道，管道内是空气。声源在入口前发出单一频率声波，波从入口进入管道后分成两列强度不同的声波，分别沿上、下两半圆形细管道传播到出口并在该处汇合，出口处安装探测器，用于检测声波强度。最初，出口与入口恰好在水平直径的两端，此时探测器探测到声波强度为600个单位。现保持入口位置和入射声波强度不变，将出口端绕圆心顺时针转动，当转过的圆心角为α时，如图乙所示，探测器接收到的声波强度第一次达到最弱，强度为150个单位。已知声波在管内传播波速大小为v，声波强度与声波振幅平方成正比，不计管道传播能量损耗，下列说法正确的是（ ） A. 两列声波频率均为 B. 两列声波的振幅之比为1∶2 C. 若，在整个管道中可检测到6个声波强度最弱的位置 D. 若增大声波频率，旋转出口管道时检测到声波强度最强的位置的个数将增加 【答案】ACD 【解析】 【详解】A．探测器接收到的声波强度第一次达到最弱时 解得 由，可得，故A正确； B．设两列声波的振幅分别为、，出口与入口恰好在水平直径的两端，此时探测器探测到声波强度是加强的，探测器接收到的声波强度第一次达到最弱，由声波强度与声波振幅平方成正比，可得 解得或 所以两列声波的振幅之比为，故B错误； C．若，则 干涉减弱满足（为旋转弧度，，n为非负整数） 代入得 解得 满足的n取值为n=0，1，2，3，4，5 所以若，在整个管道中可检测到6个声波强度最弱的位置，故C正确； D．由可知波长减小，干涉加强满足， 即 若增大声波频率，则n增大，旋转出口管道时检测到声波强度最强的位置的个数将增加，故D正确。 故选ACD。 13. 在光导纤维模型中，存在一种特殊的渐变型介质，其折射率呈径向分布，能够使在内部传播的光线产生自聚焦特性。小明同学尝试利用力学模型进行类比，以直观地研究光线的传播路径：即用粒子在势场中的运动轨迹模拟光线的传播路径。具体如下：将光线的传播路径看作是质量为“1”kg的实物粒子在特殊场中运动的轨迹。粒子在该场中的势能为，满足其势能加动能总量守恒且恒为0.（提示：该场中粒子在x轴上的分运动是匀速直线运动）。现在研究具体问题：圆柱形的光纤如图所示，折射率沿径向分布的函数为，，其中为光纤中央轴上（即r=0处）的折射率。沿中央轴设置x坐标，光线从原点O射出，与x轴夹角为较小，若从O点出射的是半顶角为小角度的细圆锥形光束，（简谐运动，当，），则出现自聚焦的x坐标可能值为（ ） A. 2.5 cm B. 5 cm C. 7.5 cm D. 30 cm 【答案】BD 【解析】 【详解】AC．在点势能为，由能量守恒得 解得 由题给，势能可写为 随变化的势能项与简谐运动模型的弹性势能同形，因此 径向运动从开始，简谐运动每经过半个周期回到轴线，因此第次回到轴线的时刻为 其中。沿轴无力，分运动为匀速直线运动，焦点坐标满足 代入前述，及题给 整理得 当时，，且，所以 A、C给出的和分别对应和，不满足为正整数，故AC错误； BD．前述序列中和均为正整数，对应焦点坐标分别为和，故BD正确。 故选BD。 非选择题部分 三、非选择题（本题共5小题，共58分） 14. 某同学利用气垫导轨与光电门探究滑块（装有遮光条）质量不变时，滑块的加速度a和合外力F的关系。实验装置如图甲所示，气垫导轨带有刻度尺。导轨上滑块的总质量已测为M，重力加速度为g。 （1）实验前，用游标卡尺测出遮光条宽度，读数如图乙所示，则遮光条的宽度d=______cm； （2）实验时： a.测出滑块上遮光条到光电门的距离L，以及两者的高度差H。接通气源，释放滑块，记录滑块通过光电门时遮光条遮光时间t。则滑块加速度的测量式a=______，滑块所受合外力的测量式F=______（均用题中给出的物理量符号表示）； b.保持滑块上遮光条到光电门的距离L不变，改变高度差H，多次重复步骤a，得到多组H与t的数值； c.如数据处理结果显示H与t的关系符合______，则可得出实验结论：滑块（装有遮光条）质量不变时，滑块的加速度a和所受合外力F成正比； A. B. C. D. d.______（填“可以”或“不可以”）利用本实验装置探究滑块（装有遮光条）所受合外力F不变时，滑块的加速度a和滑块质量M的关系。 【答案】（1）0.52 （2） ①. ②. ③. B ④. 不可以 【解析】 【小问1详解】 根据图示可知，游标卡尺精度为0.1mm，游标零刻度线超过主尺示数为5mm，游标尺上第2个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以读数为 【小问2详解】 [1]滑块速度 根据运动学知识 联立解得 [2]根据几何关系，斜面夹角正弦 由受力分析可知合力 联立可得 [3]根据牛顿第二定律可知 可得，则 若H与成反比，则说明滑块（装有遮光条）质量不变时，滑块的加速度a和所受合外力F成正比，故ACD错误、B正确。 故选B。 [4] 本实验装置，由 当质量变化时，合力随之发生变化，不能保持不变，因此，不可以利用本实验装置探究加速度a和滑块质量M的关系。 15. 某实验小组为测量一定值电阻的阻值，设计了如下实验： （1）用多用电表粗测的阻值。当用电阻“×10”挡时，指针静止时位置如图甲所示，其读数为________Ω。 （2）为了更精确地测量的电阻，实验室还提供了下列器材： A.电压表（量程为，内阻为）； B.电流表（量程为，内阻约为）； C.电流表（量程为，内阻约为）； D.滑动变阻器（最大阻值为）； E.电阻箱（最大阻值）； F.电源（电动势、内阻不计）、开关，导线若干。 为实现两端电压为时，电压表满偏，则的阻值应调为________Ω； （3）实验时，通过调整测量方法尽可能减小测量方案中系统误差，设计的电路图如图乙所示，其中电流表选用________（填写“”或“”）； （4）某次测量时，电压表与电流表的示数分别为U、I，则待测电阻的阻值________（均用已知物理量的字母表示）。 【答案】（1）70 （2）5000.0 （3） （4） 【解析】 【小问1详解】 电阻挡×10，指针指7， 【小问2详解】 电压表量程，内阻，要让总电压 电压表满偏电流 串联分压 得 【小问3详解】 待测电阻约，最大总电压3V，最大电流 量程0~0.6A量程太大读数误差大，选（0~100mA） 【小问4详解】 电压表，电压表支路电流 电压表与电阻箱支路总电压 电流表总电流，流过的电流 得 16. 某同学利用激光测量半圆柱体玻璃砖的折射率，具体步骤如下： ①平铺白纸，用铅笔画两条互相垂直的直线和，交点为。将半圆柱体玻璃砖的平直边紧贴，并使其圆心位于点，画出玻璃砖的半圆弧轮廓线，如图甲所示。 ②将一细激光束沿方向以某一入射角射入玻璃砖，记录折射光线与半圆弧的交点。 ③拿走玻璃砖，标记光线与半圆弧的交点。 ④分别过、作的垂线、，、是垂足，并用毫米刻度尺分别测量、的长度和。 ⑤改变入射角，重复步骤②③④，得到多组x和y的数据。根据这些数据作出图像，如图乙所示。 （1）关于该实验，下列说法正确的是 （多选，填标号）。 A. 激光的平行度好，比用插针法测量更有利于减小误差 B. 选择圆心点作为入射点，是因为此处的折射现象最明显 C. 若描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃砖的实际半径，则折射率的测量结果偏大 D. 保持激光束的位置和方向不变，将玻璃砖向上平移适当距离，可使光线恰好从玻璃砖底部平行于入射光线出射 （2）根据图像，可得玻璃砖的折射率为______。（结果保留两位有效数字） 【答案】（1）AD （2） 【解析】 【小问1详解】 A．激光平行度好，光束细，入射点和光路的定位精度远高于插针法，能减小实验误差，故A正确； B．选择作为入射点，是因为光线从点进入玻璃砖后，在半圆弧面的入射方向始终沿半径（即垂直于圆弧界面），因此在圆弧面不会发生折射，简化了光路测量，并非此处折射现象最明显，故B错误； C．设玻璃砖实际半径为，描画的偏大半径为，真实光路图及测量光路图如图所示 根据几何关系可知， 则折射率的测量值为 故描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃砖的实际半径，则折射率的测量结果无误差，故C错误； D．保持激光方向不变，将玻璃砖向上平移后，做出光路图如图所示 当折射光线到达半圆弧面最低点时，由于出射界面切线与入射界面平行，故最终出射光线与原入射光线平行，实现从玻璃砖底部平行出射，故D正确。 故选AD。 【小问2详解】 由上述分析可知，入射角及折射角的正弦值分别满足， 故玻璃砖的折射率 即图像的斜率等于玻璃砖的折射率。 从图乙取直线上两点计算斜率，可得斜率约为 即折射率为。 17. 差压阀在汽车空气悬挂系统中用来控制气体进行单向流动。如图所示，A、B两个导热良好的汽缸通过差压阀连接，A内轻质活塞的上方与大气连通，B内气体体积不变。当A内气体压强减去B内气体压强大于∆p时差压阀打开，A内气体缓慢进入B中；当该差值小于或等于∆p时差压阀关闭。当环境温度时，A内气体体积，B内气体压强（为大气压强），已知，，A、B内的气体可视为理想气体，忽略活塞与汽缸间的摩擦、差压阀与连接管内的气体体积。当环境温度降到时： （1）通过计算说明这时气缸内差压阀处于“开启”或“关闭”状态； （2）A气缸内气体分子平均动能______，B气缸内气体分子撞击单位面积器壁的平均作用力______（均填“变小”或“变大”或“不变”） （3）A内气体内能变化量的大小为100J，此过程A内气体吸热还是放热？这个热量Q是多少？ 【答案】（1）关闭 （2） ①. 变小 ②. 变小 （3）放热，500J 【解析】 【小问1详解】 由于活塞为轻质活塞，则A气缸内的气体压强。对B气缸，由查理定律得 解得 显然，没有压强差，则气缸内差压阀处于“关闭”状态。 【小问2详解】 [1]A气缸内气体分子的温度降低，则平均动能减小。 [2]B气缸内气体分子压强减小，则气体分子撞击单位面积器壁的平均作用力减小。 【小问3详解】 对A气缸，由盖—吕萨克定律得 解得 外界对气体做功 由热力学第一定律得 解得，气体放热了500J。 18. 我国嫦娥五号带回的月壤样本中含有丰富的氦-3，这是一种清洁、高效的核聚变燃料。某学习小组通过查资料得知通过机械破碎月壤，会释放包含氦-3和氦-4等混合气体，再经气体释放、纯化、离子化等处理后可用如图甲质谱仪装置分离氦-3和氦-4，分析其原理时可简化为图乙。离子源释放出氦-3和氦-4原子核（初速度忽略不计），经直线加速器加速后由通道入口的中缝MN垂直磁场进入半圆环形磁场区域，该通道的内、外表面是半径分别为R和3R的半圆环，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于半圆环平面向外。正对着通道出口处有收集板，能记录粒子从出口射出时的位置及数量。已知当加速电压为时，氦-3原子核恰好击中收集板的正中间位置。设氦-3的质量为m，氦-4的质量近似为，符号分别为、，电荷量都为q，氘核的符号为，不计粒子重力及相互作用。求： （1）氘核和氦-3发生聚变反应会产生氦-4，该反应的优点是不会产生高能中子而损伤反应堆材料，请写出该核反应方程。 （2）计算氦-3和氦-4原子核打到离子收集板上的位置间的距离。 （3）若加速器的电压在到之间波动，为保证在电压波动范围内氦-3和氦-4在收集板上的落点范围不重叠，求应满足的条件；并判断该条件下两种原子核能否全部从通道出口射出，只需回答“能”或“不能”。 【答案】（1） （2） （3），能 【解析】 【小问1详解】 根据质量数守恒和电荷数守恒，氘核与氦-3聚变生成氦-4和一个质子，核反应方程为： 【小问2详解】 粒子在电场中加速： 在磁场中做圆周运动 得 联立得轨迹半径公式： 对于氦-3（质量m），已知当时， 对于氦-4（质量），代入公式得： 两者打在收集板上的位置分别为4R和，因此间距为： 【小问3详解】 设则加速电压的波动范围为 当加速电压为U时，氦-3原子核的轨道半径为 由（2）可知则 由于电压在到之间波动， 氦-3的最大轨道半径为 氦-4的最小轨道半径为 在收集板上的落点范围不重叠，应满足 即求得 判断：能 说明：当时，氦-3的轨道半径约在1.85R~2.14R之间，氦-4的轨道半径约在2.14R~2.47R之间，均位于通道中部，故均能从通道出口射出。 19. 图甲是物流仓储自动化分拣传输工作区的示意图，矩形区域ABEF为可调速的传送带，矩形区域BCDE为固定的分拣滑台；传送带和分拣台在同一平面内，与水平面夹角都为θ=37°。固定挡板与ACDF面垂直并交于水平面内的ABC。已知AB长，BC长，小货箱运动至P点（BC的中点）时完成检测并暂时停留，检测结果由控制系统记录。C点设有翻板，符合要求的小货箱由C点滑出并进入下一环节；不符合要求的小货箱到达C点时，翻板打开使其落下而被分拣出来。现共有100个小货箱，图乙是其中一小货箱运动的侧视图，对小货箱依次标号1、2、3……先调节传送带速度为，1号货箱从A点滑上传送带，恰好停在P点，再调节传送带速度为，2号货箱从A点滑上传送带，在P点与1号货箱碰撞（碰撞时间极短），碰后2号货箱停止在P点，1号货箱沿分拣滑台继续运动，并在C点根据检测结果完成分流。后续小货箱均重复2号货箱的运动和分拣过程。已知小货箱质量均为m=1kg，滑入传送带和到达C点时的速度均为，小货箱与传送带、分拣滑台间动摩擦因数均为，与固定挡板间动摩擦因数。小货箱尺寸忽略不计且运动过程中与挡板间弹力视为不变。 重力加速度g近似取，，。 （1）求小货箱在分拣滑台上滑行时，分拣滑台表面对小货箱的弹力、固定挡板对小货箱的弹力的大小； （2）求小货箱在分拣滑台上滑行的加速度的大小，及传送带速度、的大小； （3）当100号货箱到达P点并完成检测时，本次传送带输送任务结束。求要完成此次分拣传输任务，相比传送带空载运行，发动机因输送小货箱需多做多少功？ 【答案】（1）， （2），， （3） 【解析】 【小问1详解】 小货箱滑上分拣台滑行时，分拣台、挡板对小货箱的弹力分别为， 【小问2详解】 小货箱在分拣台上，由牛顿第二定律得 解得 设小货箱1从B点滑上分拣台时的速度为，恰好停在P点，则 解得 设小货箱1在传送带上加速，且加速度大小为，由牛顿第二定律得 得 加速距离 可知小货箱1在传送带上先加速，后匀速，故传送带速度 2与1在P点碰撞过程动量守恒，碰后2停止，有 即碰撞过程交换速度，相当于小货箱从B点匀减速直线运动至C点时，速度恰为。故 解得 2在传送带上加速距离 可知小货箱2在传送带上先加速后匀速，故传送带速度 【小问3详解】 方法一：传送带速度调为，小货箱1加速时间 与传送带的相对位移 故传送带传输1，多做的功 传送带调速为，小货箱滑上传送带加速时间 与传送带的相对位移 故传送带传输2，发动机多做功 全部完成100个小货箱的分拣传输，发动机需要多做功 解得 方法二：对传送带做功分析，传送带维持匀速需要额外施加一个力，大小等于工件与传送带的摩擦。第一个货箱，加速过程有， 加速过程工件的位移 传送带的位移，剩余一起匀速的位移。多做的功 第2号货箱到第100个货箱，加速过程有， 加速过程工件的位移 传送带的位移，剩余一起匀速的位移。多做的功 总共多做的功 代入数据，解得 20. 高速磁悬浮列车的技术有多种，某实验小组对其中的超导电动磁悬浮技术的悬浮原理和常导电磁悬浮技术的制动原理进行探究。超导电动磁悬浮列车的悬浮原理：如图甲、图乙所示，列车侧面安装有低温超导磁体，分析原理时可等效为条形永磁铁。在轨道两侧对称安装了“8”字形结构的悬浮线圈，线圈由上下两个完全相同的矩形线框在交叉点P串联反接而成，超导磁体的磁场方向始终垂直于“8”字线圈。 （1）当列车低速时，此时磁场中心轴线与“8”字形线圈P点等高，判断线圈有无感应电流，并说出判断依据？ （2）当列车高速运行且辅助轮收起时，列车向下偏移，磁场中心轴线低于P点如图丙，回答下列问题： ①“8”字形线圈对磁铁竖直方向的力F是向上还是向下？ ②列车速度越大，F越大还是越小？ （3）常导电磁悬浮列车利用长定子直线同步电机产生的移动磁场进行制动，将其简化为如图丁所示模型：轨道两侧连续分布着宽度均为L的匀强磁场区域，相邻区域的磁场方向相反，磁感应强度大小均为B。一质量为m、有效切割边长L、电阻R的正方形导线框abcd等效为列车，线框平面和磁场垂直，ad、bc边始终平行于磁场边界。初始时线框以向右匀速运动，制动时整个磁场区域以速度向左匀速运动，线框经时间t减到零。已知线框所受的阻力f=kv，比例系数k近似取，求减速过程中线框运动的距离x和克服阻力f做的功。（最终答案用m、、k、t表示） 【答案】（1）无，“8”字线圈在P点串联反接的，上下两个矩形线框产生的感应电动势大小一样，方向相反，回路总的感应电动势为0 （2）F方向向上，当列车速度越大，F越大 （3）， 【解析】 【小问1详解】 “8”字线圈在P点串联反接的，这意味着，当计算穿过整个线圈的总磁通量时，穿过上、下两个线框的磁通量方向相反，总磁通量为0，由于对称性，上下两个线框磁通量变化率相等，则上下两个矩形线框产生的感应电动势大小一样，方向相反，回路总的感应电动势为0，故线圈无感应电流。 【小问2详解】 ①当列车高速运行且辅助轮收起时，列车向下偏移，磁场中心轴线低于P点，穿过上下两个线框的磁通量不相等，呈现上小下大，当列车水平运动时，导致“8”字线框磁通量变化，根据楞次定律可知，引起它的原因是“列车向下偏移”，所以竖直方向上线圈要给磁铁一个向上的力，试图把列车推回到上下对称的位置，阻碍磁通量变化，故F方向向上； ②列车运动时，速度越大，导致“8”字线框磁通量变化率增大，产生感应电流增大，故所受安培力增大，同时竖直方向力F越大。 【小问3详解】 设某时刻线框速度为，则线框感应电动势为 闭合电路欧姆定律有 由动量定理 代入， 可得 解得 由动能定理可得 联立上述可得 即 令 可得 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ Z20+名校联盟（浙江省名校新高考研究联盟）2027届高三第一次学情诊断 物理试题卷 考生须知： 1.本卷共10页，满分100分，考试时间90分钟； 2.答题前，在答题卷指定区域填写班级、姓名、座位号及准考证号并填涂相应数字； 3.所有答案必须写在答题卷上，写在试卷上无效； 4.考试结束后，只需上交答题卷。 选择题部分 一、选择题Ⅰ（本题共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确，选对的得3分，错选或不选的得0分） 1. 以下物理量属于矢量的是（ ） A. 功 B. 动量 C. 磁通量 D. 电流 2. 在2026年人形机器人半程马拉松（21.0975km）比赛中，“闪电”机器人以50分26秒的成绩夺冠。其冲过终点线后，在直线赛道上做加速度不断增大的减速运动，直至停下来。下列说法正确的是（ ） A. 50分26秒指的是时刻 B. 21.0975km指的是位移 C. 减速过程中加速度方向与速度方向相反 D. 在研究机器人的跑步姿势时，可以将其视为质点 3. 科研人员通过创新的侧壁极化铌酸锂（SPLN）波导技术，首次在薄膜铌酸锂平台上实现了毫瓦级（4.2mW）的片上紫外光产生。如图为电场仿真结果的简化示意图，图中实线为电场线，a、b关于中心竖直线对称。下列说法正确的是（　　） A. a、b场强相同 B. c点场强大于b点场强 C. a点电势高于c点电势 D. 把电子从c点移到a点，电势能增加 4. 一架无人机在江面上方沿水平直线匀速飞行进行物资投放测试。操作员控制无人机，沿无人机运动方向平行的方向弹出一个小包裹。站在岸边水平地面上的监测员观测该包裹在空中做直线运动落入海中。不计空气阻力，关于该过程的分析，正确的是（ ） A. 监测员看到包裹的运动轨迹与地面垂直 B. 包裹相对海面的初速度和加速度都不为零 C. 操作员弹出包裹的方向与无人机飞行方向相同 D. 包裹在下落过程中，相对无人机的水平距离保持不变 5. 一位宇航员在地球表面进行单摆实验，记录下摆球的振动图像如图所示，若能将该单摆装置带到火星表面（已知火星表面的重力加速度约为地球表面的倍），并让摆球从相同的最大摆角处开始摆动，下列关于火星上单摆振动图像的描述，最接近实际情况的是（ ） A. B. C. D. 6. 某新型超音速无人机在高空沿水平方向匀速巡航，其机身保持水平姿态。已知在该巡航状态下，飞机的升阻比（即垂直机身向上的升力与平行机身向后的阻力之比）恒为k，飞行器受到的重力为G。为了最大限度地节省燃料，要求发动机提供的推力F最小，该飞行器配备了推力矢量技术，可以将发动机尾喷流方向调整至与水平飞行方向成角θ（斜向后下方喷射）。则此时夹角θ应满足的关系式为（ ） A. B. C. D. 7. 如图所示，一个水平放置的平行板电容器，其电容，在两板间有一带电量很小的粉尘恰好处于静止状态。现将该电容器与一个自感系数L=10 mH、电阻不计的电感线圈连接成LC振荡电路，并在t=0时刻闭合开关。设电路做理想LC振荡，忽略电磁辐射及粉尘运动对电路的影响。下列说法正确的是（ ） A. 该电路的振荡频率为 B. 经过半个周期，电容器内粉尘的加速度大小为 C. 当线圈中电流最大时，粉尘的加速度大小为0 D. 粉尘将以初始位置为平衡位置做简谐运动 8. 某同学用图甲所示的电路图来研究光电效应，用甲乙丙三束单色光分别照射同一阴极K，得到甲乙丙三条光电流I随电压U变化的关系曲线，如图乙所示，下列说法正确的是（ ） A. 将图甲中的滑动变阻器滑到最左端，光电流将为0 B. 阴极K在受到甲、丙光照射时发射的光电子初动能相同 C. 甲、乙、丙三束光分别用同一装置做单缝衍射实验，乙光对应的中央亮条纹最窄 D. 乙光和丙光的波长相差 9. 我国的北斗系统主要由地球同步轨道卫星和中轨道卫星组成，若其中两卫星在同一平面内环绕地球做匀速圆周运动，且绕行方向相同，如图甲所示；两卫星之间的距离Δr随时间变化的关系如图乙所示，图中R为地球半径，地球表面重力加速度大小为g，不考虑两卫星之间的作用力，计算时。下列说法正确的是（　　） A. 中轨道卫星与静止卫星的轨道半径之比为1∶2 B. 中轨道卫星的加速度大小为 C. 图乙中的T为24小时 D. 中轨道卫星的运动周期为 10. 如图所示，在xOy水平面内，固定着间距为d的足够长光滑金属导轨N和Q，左端与一阻值为R的电阻相连，电路中串联一理想二极管D。在x≥0区域交替存在大小为、垂直导轨平面、方向相反的匀强磁场，磁场边界满足；位于x = 0处垂直导轨放置一根导体棒ab，其接入电路中的电阻也为R。现在外力作用下导体棒沿x轴正方向以速度做匀速直线运动，不计其它电阻，求（ ） A. 当导体棒运动到时，导体棒受到的安培力为 B. 当导体棒运动到时，导体棒两端电压为0 C. 当导体棒运动到时，外力做功为 D. 当导体棒运动到时，外力的冲量为 二、选择题Ⅱ（本题共3小题。在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，选错或不选得0分，共12分） 11. 如图所示四幅图都来源于教材插图，其中图甲是悬浮微粒在不同时刻在坐标纸上位置的连线，图乙展示了氧气分子在不同速率下的速率分布规律，图丙为热电偶温度计，图丁中左侧玻璃管内液体浸润管壁，关于下列说法正确的是（ ） A. 图甲中的连线是悬浮颗粒的运动轨迹 B. 图乙曲线对应的分子平均动能较大 C. 图丙灵敏电流计指针偏转越大，说明待测温度越高 D. 图丁玻璃管内液体浸润管壁是因为附着层内分子间距小于液体内部分子间距，分子力表现为斥力 12. 如图甲所示，由两个半圆形的细管道拼接成一个半径为r的环形管道，管道内是空气。声源在入口前发出单一频率声波，波从入口进入管道后分成两列强度不同的声波，分别沿上、下两半圆形细管道传播到出口并在该处汇合，出口处安装探测器，用于检测声波强度。最初，出口与入口恰好在水平直径的两端，此时探测器探测到声波强度为600个单位。现保持入口位置和入射声波强度不变，将出口端绕圆心顺时针转动，当转过的圆心角为α时，如图乙所示，探测器接收到的声波强度第一次达到最弱，强度为150个单位。已知声波在管内传播波速大小为v，声波强度与声波振幅平方成正比，不计管道传播能量损耗，下列说法正确的是（ ） A. 两列声波频率均为 B. 两列声波的振幅之比为1∶2 C. 若，在整个管道中可检测到6个声波强度最弱的位置 D. 若增大声波频率，旋转出口管道时检测到声波强度最强的位置的个数将增加 13. 在光导纤维模型中，存在一种特殊的渐变型介质，其折射率呈径向分布，能够使在内部传播的光线产生自聚焦特性。小明同学尝试利用力学模型进行类比，以直观地研究光线的传播路径：即用粒子在势场中的运动轨迹模拟光线的传播路径。具体如下：将光线的传播路径看作是质量为“1”kg的实物粒子在特殊场中运动的轨迹。粒子在该场中的势能为，满足其势能加动能总量守恒且恒为0.（提示：该场中粒子在x轴上的分运动是匀速直线运动）。现在研究具体问题：圆柱形的光纤如图所示，折射率沿径向分布的函数为，，其中为光纤中央轴上（即r=0处）的折射率。沿中央轴设置x坐标，光线从原点O射出，与x轴夹角为较小，若从O点出射的是半顶角为小角度的细圆锥形光束，（简谐运动，当，），则出现自聚焦的x坐标可能值为（ ） A. 2.5 cm B. 5 cm C. 7.5 cm D. 30 cm 非选择题部分 三、非选择题（本题共5小题，共58分） 14. 某同学利用气垫导轨与光电门探究滑块（装有遮光条）质量不变时，滑块的加速度a和合外力F的关系。实验装置如图甲所示，气垫导轨带有刻度尺。导轨上滑块的总质量已测为M，重力加速度为g。 （1）实验前，用游标卡尺测出遮光条宽度，读数如图乙所示，则遮光条的宽度d=______cm； （2）实验时： a.测出滑块上遮光条到光电门的距离L，以及两者的高度差H。接通气源，释放滑块，记录滑块通过光电门时遮光条遮光时间t。则滑块加速度的测量式a=______，滑块所受合外力的测量式F=______（均用题中给出的物理量符号表示）； b.保持滑块上遮光条到光电门的距离L不变，改变高度差H，多次重复步骤a，得到多组H与t的数值； c.如数据处理结果显示H与t的关系符合______，则可得出实验结论：滑块（装有遮光条）质量不变时，滑块的加速度a和所受合外力F成正比； A. B. C. D. d.______（填“可以”或“不可以”）利用本实验装置探究滑块（装有遮光条）所受合外力F不变时，滑块的加速度a和滑块质量M的关系。 15. 某实验小组为测量一定值电阻的阻值，设计了如下实验： （1）用多用电表粗测的阻值。当用电阻“×10”挡时，指针静止时位置如图甲所示，其读数为________Ω。 （2）为了更精确地测量的电阻，实验室还提供了下列器材： A.电压表（量程为，内阻为）； B.电流表（量程为，内阻约为）； C.电流表（量程为，内阻约为）； D.滑动变阻器（最大阻值为）； E.电阻箱（最大阻值）； F.电源（电动势、内阻不计）、开关，导线若干。 为实现两端电压为时，电压表满偏，则的阻值应调为________Ω； （3）实验时，通过调整测量方法尽可能减小测量方案中系统误差，设计的电路图如图乙所示，其中电流表选用________（填写“”或“”）； （4）某次测量时，电压表与电流表的示数分别为U、I，则待测电阻的阻值________（均用已知物理量的字母表示）。 16. 某同学利用激光测量半圆柱体玻璃砖的折射率，具体步骤如下： ①平铺白纸，用铅笔画两条互相垂直的直线和，交点为。将半圆柱体玻璃砖的平直边紧贴，并使其圆心位于点，画出玻璃砖的半圆弧轮廓线，如图甲所示。 ②将一细激光束沿方向以某一入射角射入玻璃砖，记录折射光线与半圆弧的交点。 ③拿走玻璃砖，标记光线与半圆弧的交点。 ④分别过、作的垂线、，、是垂足，并用毫米刻度尺分别测量、的长度和。 ⑤改变入射角，重复步骤②③④，得到多组x和y的数据。根据这些数据作出图像，如图乙所示。 （1）关于该实验，下列说法正确的是 （多选，填标号）。 A. 激光的平行度好，比用插针法测量更有利于减小误差 B. 选择圆心点作为入射点，是因为此处的折射现象最明显 C. 若描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃砖的实际半径，则折射率的测量结果偏大 D. 保持激光束的位置和方向不变，将玻璃砖向上平移适当距离，可使光线恰好从玻璃砖底部平行于入射光线出射 （2）根据图像，可得玻璃砖的折射率为______。（结果保留两位有效数字） 17. 差压阀在汽车空气悬挂系统中用来控制气体进行单向流动。如图所示，A、B两个导热良好的汽缸通过差压阀连接，A内轻质活塞的上方与大气连通，B内气体体积不变。当A内气体压强减去B内气体压强大于∆p时差压阀打开，A内气体缓慢进入B中；当该差值小于或等于∆p时差压阀关闭。当环境温度时，A内气体体积，B内气体压强（为大气压强），已知，，A、B内的气体可视为理想气体，忽略活塞与汽缸间的摩擦、差压阀与连接管内的气体体积。当环境温度降到时： （1）通过计算说明这时气缸内差压阀处于“开启”或“关闭”状态； （2）A气缸内气体分子平均动能______，B气缸内气体分子撞击单位面积器壁的平均作用力______（均填“变小”或“变大”或“不变”） （3）A内气体内能变化量的大小为100J，此过程A内气体吸热还是放热？这个热量Q是多少？ 18. 我国嫦娥五号带回的月壤样本中含有丰富的氦-3，这是一种清洁、高效的核聚变燃料。某学习小组通过查资料得知通过机械破碎月壤，会释放包含氦-3和氦-4等混合气体，再经气体释放、纯化、离子化等处理后可用如图甲质谱仪装置分离氦-3和氦-4，分析其原理时可简化为图乙。离子源释放出氦-3和氦-4原子核（初速度忽略不计），经直线加速器加速后由通道入口的中缝MN垂直磁场进入半圆环形磁场区域，该通道的内、外表面是半径分别为R和3R的半圆环，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于半圆环平面向外。正对着通道出口处有收集板，能记录粒子从出口射出时的位置及数量。已知当加速电压为时，氦-3原子核恰好击中收集板的正中间位置。设氦-3的质量为m，氦-4的质量近似为，符号分别为、，电荷量都为q，氘核的符号为，不计粒子重力及相互作用。求： （1）氘核和氦-3发生聚变反应会产生氦-4，该反应的优点是不会产生高能中子而损伤反应堆材料，请写出该核反应方程。 （2）计算氦-3和氦-4原子核打到离子收集板上的位置间的距离。 （3）若加速器的电压在到之间波动，为保证在电压波动范围内氦-3和氦-4在收集板上的落点范围不重叠，求应满足的条件；并判断该条件下两种原子核能否全部从通道出口射出，只需回答“能”或“不能”。 19. 图甲是物流仓储自动化分拣传输工作区的示意图，矩形区域ABEF为可调速的传送带，矩形区域BCDE为固定的分拣滑台；传送带和分拣台在同一平面内，与水平面夹角都为θ=37°。固定挡板与ACDF面垂直并交于水平面内的ABC。已知AB长，BC长，小货箱运动至P点（BC的中点）时完成检测并暂时停留，检测结果由控制系统记录。C点设有翻板，符合要求的小货箱由C点滑出并进入下一环节；不符合要求的小货箱到达C点时，翻板打开使其落下而被分拣出来。现共有100个小货箱，图乙是其中一小货箱运动的侧视图，对小货箱依次标号1、2、3……先调节传送带速度为，1号货箱从A点滑上传送带，恰好停在P点，再调节传送带速度为，2号货箱从A点滑上传送带，在P点与1号货箱碰撞（碰撞时间极短），碰后2号货箱停止在P点，1号货箱沿分拣滑台继续运动，并在C点根据检测结果完成分流。后续小货箱均重复2号货箱的运动和分拣过程。已知小货箱质量均为m=1kg，滑入传送带和到达C点时的速度均为，小货箱与传送带、分拣滑台间动摩擦因数均为，与固定挡板间动摩擦因数。小货箱尺寸忽略不计且运动过程中与挡板间弹力视为不变。 重力加速度g近似取，，。 （1）求小货箱在分拣滑台上滑行时，分拣滑台表面对小货箱的弹力、固定挡板对小货箱的弹力的大小； （2）求小货箱在分拣滑台上滑行的加速度的大小，及传送带速度、的大小； （3）当100号货箱到达P点并完成检测时，本次传送带输送任务结束。求要完成此次分拣传输任务，相比传送带空载运行，发动机因输送小货箱需多做多少功？ 20. 高速磁悬浮列车的技术有多种，某实验小组对其中的超导电动磁悬浮技术的悬浮原理和常导电磁悬浮技术的制动原理进行探究。超导电动磁悬浮列车的悬浮原理：如图甲、图乙所示，列车侧面安装有低温超导磁体，分析原理时可等效为条形永磁铁。在轨道两侧对称安装了“8”字形结构的悬浮线圈，线圈由上下两个完全相同的矩形线框在交叉点P串联反接而成，超导磁体的磁场方向始终垂直于“8”字线圈。 （1）当列车低速时，此时磁场中心轴线与“8”字形线圈P点等高，判断线圈有无感应电流，并说出判断依据？ （2）当列车高速运行且辅助轮收起时，列车向下偏移，磁场中心轴线低于P点如图丙，回答下列问题： ①“8”字形线圈对磁铁竖直方向的力F是向上还是向下？ ②列车速度越大，F越大还是越小？ （3）常导电磁悬浮列车利用长定子直线同步电机产生的移动磁场进行制动，将其简化为如图丁所示模型：轨道两侧连续分布着宽度均为L的匀强磁场区域，相邻区域的磁场方向相反，磁感应强度大小均为B。一质量为m、有效切割边长L、电阻R的正方形导线框abcd等效为列车，线框平面和磁场垂直，ad、bc边始终平行于磁场边界。初始时线框以向右匀速运动，制动时整个磁场区域以速度向左匀速运动，线框经时间t减到零。已知线框所受的阻力f=kv，比例系数k近似取，求减速过程中线框运动的距离x和克服阻力f做的功。（最终答案用m、、k、t表示） 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $