湖南省株洲市2026-2027学年高三上学期开学学情物理自测卷（人教版）

**基本信息** 高三开学学情自测卷，以海盗船、智能物流机器人等真实情境为载体，覆盖力学、电磁学等核心知识，通过实验探究与综合应用考查物理观念和科学思维。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择题|10题43分|超重失重、衰变、光的折射、运动学|海盗船情境考查运动状态分析，智能物流机器人v-t图像分析运动性质| |非选择题|5题57分|实验（油膜法、弹簧弹力）、气体实验定律、磁场运动、动量能量|手机测弹簧劲度系数体现科学探究，温度报警器结合气体定律考查能量观念，磁场综合题需模型建构与科学推理|

湖南省株洲市2026-2027学年高三秋季期开学学情自测卷 物理试题 考试时间：75分钟； 分值：100分 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在本试卷和答题卡上． 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上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．写在本试卷上无效． 3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回． 第一部分（选择题 共43分） 1、 选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1．海盗船（如图所示）是游乐园里一种经典的摆动设施，乘客坐上去可以体验像在海浪里颠簸一样的刺激。某乘客坐在海盗船的中间位置，随海盗船一起在竖直平面内自由摆动，摆动过程中乘客会（     ） A．一直处于失重状态 B．一直处于超重状态 C．既不失重也不超重 D．既有失重也有超重 2．稀土矿中有天然放射性核素钍系和铀系，已知经历一系列衰变后，最终衰变为，在这个过程中将不断出现新的原子核，其中包括（     ） A． B． C． D． 3．将折射率为的半圆柱形透明材料中间部分替换为折射率为的新型透明材料。有一束光平行于底面由点射入、点射出，其中也平行于底面。已知、为半圆弧的六等分点，、为半圆弧的四等分点，，，。则下列说法正确的是（     ） A． B． C． D． 4．深圳高级中学趣味运动会上有一种“夹球”游戏，甲、乙两名同学夹皮球完成各种动作。其过程可以简化为如图所示，假设两名同学对皮球的压力均在同一竖直面内，不计摩擦。现甲同学静止保持身体站直（竖直），乙同学背部倾斜且其与竖直方向的夹角缓慢增大，而皮球始终保持静止，在此过程中（　　） A．甲对皮球的压力大于乙对皮球的压力 B．乙对皮球的压力减小 C．甲、乙对皮球的合力增大 D．甲对皮球的压力增大 5．杂技演员每隔相等时间竖直向上抛出一小球（不计一切阻力，小球间互不影响，重力加速度为g），若每个小球抛出时的初速度大小都是，他一共有4个小球，要想使节目连续不断表演下去，在他的手中总要有1个小球停留，则每个小球在手中停留的时间为（　　） A． B． C． D． 6．随着科技的进步，部分物流公司开始用智能物流机器人送货，如图甲所示。若机器人沿轴正方向做直线运动，通过坐标原点时开始计时，其图像如图乙所示，则（    ） A．机器人做匀加速直线运动 B．机器人的加速度大小为 C．机器人的初速度大小为 D．机器人内的位移大小为 7．模拟失重环境的实验舱，通过电磁弹射从地面由静止开始加速后竖直向上射出，上升到最高点后回落，再通过电磁制动使其停在地面。实验舱运动过程中，受到的空气阻力f的大小随速率增大而增大，f随时间t的变化如图所示（向上为正）。下列说法正确的是（　　） A．从到，实验舱处于电磁弹射过程 B．从到，实验舱加速度大小减小 C．从到，实验舱内物体处于失重状态 D．时刻，实验舱达到最高点 二、选择题：本题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有多项是符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分 8．距地面高5m的水平直轨道上两点相距2m，在点用细线悬挂一小球，离地高度为，如图。小车始终以的速度沿轨道匀速运动，经过点时将随车携带的小球由轨道高度自由卸下，小车运动至点时细线被轧断，最后两球同时落地。不计空气阻力，取重力加速度的大小。可求得球落地时间及等于（　　） A． B． C． D． 9．如图所示，小车以速度v匀速向右运动，通过滑轮拖动物体A上升，不计滑轮摩擦和绳子质量，当绳子与水平面的夹角为θ时，下列说法正确的是（　　） A．物体A的速度大小为vsinθ B．物体A的速度大小为vcosθ C．物体A处于失重状态 D．物体A处于超重状态 10．如图所示，倾角为的光滑斜面固定在水平面上，轻质弹簧一端与固定在斜面上的挡板相连，另一端与物块B拴接，物块A紧挨着物块B，两物块相对斜面静止。现对A施加沿斜面向上的拉力F，使A、B一起沿斜面做加速度大小为的匀加速直线运动直到A、B分离。已知A、B的质量分别为、m，重力加速度为g，。则从开始施加拉力F到A、B分离，关于弹簧弹力f、拉力F、A和B间弹力FN的大小与A、B的位移x的关系图像正确的是（　　） A． B． C． D． 第二部分（非选择题 共57分） 三、非选择题：本大题共5题，共57分。 11．物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。 (1)在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，以下说法正确的是____________ A．图示油膜形状是由于撒粉太少引起的 B．按图示油膜面积进行计算，测得油酸分子直径偏大 C．油酸酒精溶液放置长时间后使用，测得油酸分子直径偏大 (2)某同学用向心力演示仪探究向心力与质量、角速度、半径的关系，其中各球的大小均相等。 在探究向心力大小与质量的关系时，需要先将传动皮带调至变速塔轮的第____________层（选填“一”、“二”、“三”），再选择图____________进行实验（选填“甲”、“乙”、“丙”）。 (3)在右图所示实验中，一节新的干电池与额定电压1.5V的小灯泡串联接入电路，A、B、C、D、E、F表示相应接线柱。闭合开关后发现小灯泡不发光。该同学检查接线均良好。保持开关闭合，用多用电表2.5V直流电压挡进行检测。下列说法正确的是________ A．将多用电表红、黑表笔分别接触A、B，若电压表几乎无读数，说明灯泡或灯泡座可能出现短路故障 B．将多用电表红、黑表笔分别接触C、D，若电压表几乎无读数，说明开关出现断路故障 C．将多用电表红、黑表笔分别接触E、F，若电压表读数接近1.5V，说明灯泡和灯泡座可能接触不良 (4)在做“探究感应电流产生的条件”实验中，线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端连接到电流表上，把线圈A放在线圈B的里面。某同学在实验中发现，开关闭合瞬间，电流表指针向左偏转。对下列实验操作过程，说法正确的是____________ A．电路稳定后，将线圈A向上拔出，电流表指针向右偏转 B．开关闭合后，滑动变阻器的滑片P加速向右滑，电表的指针向右偏转 C．开关闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速向右滑动，会使电表的指针静止在中央零刻度 12．手机在物理实验中有重要的应用。某学习小组利用手机进行“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验。已知当地重力加速度。实验过程如下： （a）将弹簧的左端固定在水平桌面上，右端与细绳相连，细绳跨过固定在桌面边缘的光滑定滑轮后，系一手机，手机重心和细绳在同一竖直线上，如图甲所示。 （b）手机的下方悬挂一质量为的钩码，待平衡后，利用手机软件中的“定位”功能测量手机竖直方向上相对不挂钩码时的位移。 （c）增加手机下方的相同钩码数量，作出钩码数量与手机在竖直方向上位移的关系图像，如图乙所示。则： (1)关于该实验，下列说法正确的是___________。 A．本实验无需测量弹簧的原长 B．手机下方所挂钩码不宜过多，以免超出弹簧的弹性限度 C．用图像法处理数据时，能够有效减小该实验的系统误差 (2)由图乙可知，在弹簧弹性限度内，弹簧弹力与弹簧形变量成__________（选填“正比”或“反比”），测得弹簧的劲度系数为_______。 13．某款温度报警器的结构简图如图所示，竖直放置且导热良好的圆柱形容器内用横截面积、质量的活塞（厚度不计）密封一定质量的理想气体。初始时，环境温度、活塞与容器底的距离，当环境温度升高到时，活塞缓慢上升恰好到达容器内的卡口处，触发报警器。已知该过程中，气体内能增加了，大气压强，重力加速度大小取，不计一切摩擦，求： (1)触发报警器的温度； (2)该过程中，容器内气体从环境中吸收的热量。 14．在如图所示的平面直角坐标系中，以轴为边界，边界左侧区域存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为；边界右侧区域有一圆形有界匀强磁场，圆心在点C（R，0）、半径为，磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里。一束质量为、电荷量为的粒子，以相同的速率沿轴正方向平行射入右侧圆形磁场。已知所有粒子经过圆形磁场后，恰好全部汇聚于坐标原点，并从点射入左侧磁场。在左侧磁场中，放置一块垂直于轴的无限长光滑挡板，挡板位于处（图中未画出）。粒子与挡板发生弹性碰撞，碰撞前后沿挡板的速度分量不变、垂直挡板的速度分量反向，碰撞时间极短。粒子重力及粒子间相互作用可忽略。 (1)求粒子的速率； (2)从点射入左侧磁场的粒子，在点的速度方向与轴正方向的夹角[0°，180°]。求挡板上被粒子打中区域的长度； (3)将挡板移动到位置处，某粒子射入左侧磁场后，与挡板发生一次碰撞后，恰好能返回点，并立即进入右侧圆形磁场。 （i）求该粒子射入左侧磁场时速度方向与轴正方向的夹角的余弦值； （ii）求该粒子在磁场中运动的总时间。 15．如图所示，半径为的光滑四分之一圆弧槽A和足够长的木板B拴连在一起放在光滑的水平面上。木板B上表面粗糙，右端紧贴竖直墙壁，距离A顶端上方处有一小物块C由静止释放后恰好无碰撞地进入圆弧槽内，C滑到圆弧槽最低点时A、B分开，随即C滑到B上。当B、C恰好不相对运动时，B刚好与竖直墙壁碰撞。B与竖直墙壁的碰撞为弹性碰撞，已知A的质量为、B的质量为、C的质量为，C没有从B上脱离，求： (1)C滑到圆弧槽最低点时的速度大小； (2)B、C间的动摩擦因数； (3)B与墙壁第一次碰后运动的总路程（保留两位有效数字）及B与C相对滑动的总时间。 答案第1页（共2页） 答案第1页（共2页） 学科网（北京）股份有限公司 $ 湖南省株洲市2026-2027学年高三秋季期开学学情自测卷 物理试题（解析版） 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D A D B B B B AD BD BC 1．D 【详解】乘客在摆动至最低点时，具有竖直向上的向心加速度 根据牛顿第二定律 解得支持力 ，此时乘客处于超重状态； 乘客在摆动至最高点时，速度为零，向心加速度为零，但具有沿切线向下的切向加速度，该加速度有竖直向下的分量，根据牛顿第二定律可知支持力小于重力，此时乘客处于失重状态，则乘客既有失重也有超重。 故选D。 2．A 【详解】A．由α、β衰变的质量数和电荷数变化规律，目标核素的质量数和电荷数分别满足， 对，由质量数方程得 再由电荷数方程得 两种衰变次数均为非负整数，因此该核素可以出现在衰变链中，故A正确； B．对，由质量数方程得 α衰变次数必须为整数，故B错误； C．对，由质量数方程得 α衰变次数必须为整数，故C错误； D．对，由质量数方程得 α衰变次数必须为整数，故D错误。 故选A。 3．D 【详解】AB．由题意，、为半圆弧的六等分点，、为四等分点。半圆圆心角为，则每等份角度分别为：六等分：，故 四等分：，故 由此可得 光线在点发生折射：入射光线平行于底面，法线为半径。由几何关系（内错角相等），入射角。折射光线沿传播。 在中，已知，且点位于上（由图示及点条件可知），故 因为，为等腰三角形，所以 折射角即为折射光线与法线的夹角，故 根据折射定律（空气折射率近似为1） 代入和 得，故AB错误。 CD．光线在点从介质射入介质。界面为，法线垂直于。与水平底面的夹角为，故法线与水平方向的夹角为（指向右上方）。入射光线的方向：在点，法线指向右下方（与水平夹角）。入射光线水平向右。折射光线偏向法线，折射角为。故与水平方向的夹角为（指向右下方）。入射角为入射光线与法线的夹角：（注意方向，法线右上，光线右下，夹角为）。 折射光线平行于底面，即水平向右。 折射角为折射光线与法线的夹角： 根据题目给出的折射公式 得，故C错误，D正确。 故选D。 4．B 【详解】C．夹角缓慢增大的过程，皮球处于动态平衡，根据平衡条件可得，甲、乙对皮球的合力始终等于皮球的重力，保持不变，C错误； ABD．以皮球为对象，受力分析如图所示 根据平衡条件可得， 可得 可知甲对皮球的压力小于乙对皮球的压力；夹角缓慢增大，则甲对皮球的压力减小，乙对皮球的压力减小，AD错误，B正确。 故选B。 5．B 【详解】每个小球上升的时间都是 设两球抛出的时间间隔为，根据竖直上抛运动的对称性可知，当手刚接住一个小球时，空中有3个小球，一个刚上升，有一个在上升，一个在下降，共3个时间间隔，所以球在手中停留的时间为空中总时间的三分之一 故选B。 6．B 【详解】ABC．匀变速直线运动位移公式 变形得 由图像可知，斜率 纵轴截距 解得 ，由于初速度方向为正，加速度为负，机器人做匀减速直线运动，故AC错误，B正确； D．机器人速度减为零所需的时间 因为 ，所以机器人在 内一直运动。 内的位移大小为 ，故D错误。 故选B。 7．B 【详解】A．间，f向下，先增大后减小，可知此时速度方向向上，先增大后减小，故实验舱先处于弹射过程后做竖直上抛运动；故A错误； B．由于受到的空气阻力f的大小随速率增大而增大则f—t图的形状与v—t图的形状是一模一样的，则实验舱加速度大小在减小，故B正确； C．间，f向上，先增大后减小，可知此时速度方向向下，先增大后减小，先向下加速后向下减速，加速度先向下后向上，先失重后超重，故C错误； D．根据前面分析可知时刻速度方向改变，从向上变成向下运动，故时刻到达最高点，故D错误。 故选B。 8．AD 【详解】题意知水平直轨道距离地面高度，AB间距，分析可知两球在竖直方向均做自由落体运动，由自由落体运动规律有， 又因为A到B时间 由于两球同时落地，则有 联立以上解得， 故选AD。 9．BD 【详解】AB．物体A的速度等于车速沿绳方向的分量，则，故A错误，B正确； CD．由于车向右运动过程中θ不断减小，cosθ不断增大，车速不变，则物体A的速度不断增大，即物体向上做加速运动，加速度向上，物体A处于超重状态，故C错误，D正确。 故选BD。 10．BC 【详解】A．施加拉力之前，设弹簧压缩量为，此时弹力最大，对A、B整体受力平衡，根据平衡条件有 施加拉力瞬间A、B开始向上一起做加速度大小为的匀加速直线运动，设A、B相对于起始位置的位移为，弹簧弹力 即与成线性关系，A、B分离时，A、B间弹力 此时弹簧弹力满足 得，故A错误； B．对A、B整体，根据牛顿第二定律有 得 与成线性关系，时， A、B分离时 得，故B正确； CD．对B，根据牛顿第二定律有 得 与成线性关系，时， A、B分离时，故C正确，D错误； 故选BC。 11．(1)B (2) 一 丙 (3)AC (4)AB 【详解】（1）A．图示油膜形状出现这种尖角，是痱子粉撒太多太厚，阻碍油膜向外扩散，油膜分子展不开，如果撒粉太少油膜会铺得很开，边界模糊，不会出现这种放射状尖角。故A错误； B．油膜被痱子粉挡住，测量的面积比真实应铺开的面积偏小。根据体积公式可得油酸分子直径 测量体积不变，测量的面积偏小，算出来的就偏大。故B正确； C．油酸酒精溶液放置长时间后使用，酒精挥发，实际浓度变大， 一滴溶液里面真实纯油酸体积比我们计算用的体积更大，测量油膜的面积会更大。 但我们计算时仍然用原来的浓度，算 出的体积偏小， 算出来的就偏小。故C错误； 故选B。 （2）[1]探究向心力大小和质量的关系，必须控制角速度、转动半径相同，改变质量。第一层塔轮的左右两轮半径都是，半径相等。两轮皮带传动，边缘的线速度相等，根据 可知两个转盘角速度相等，故需要先将传动皮带调至变速塔轮的第一层。 [2]探究向心力大小和质量的关系，还需要控制转动半径相同，改变小球质量，需要不同质量的小球，丙图一边钢球，一边铝球，质量不同，两球转动半径相等。故选择图丙进行实验。 （3）A．将多用电表红、黑表笔分别接触A、B，若电压表几乎无读数，电压几乎为 0，说明A、B之外的外电路存在短路，故灯泡或灯泡座可能出现短路故障，故A正确； B．将多用电表红、黑表笔分别接触C、D，若电压表几乎无读数，说明C、D之间被短路，故开关可能出现短路故障，如果开关出现断路，电压表读数应该接近电源电动势，故B错误； C．将多用电表红、黑表笔分别接触E、F，若电压表读数接近电源电动势，说明E、F之间出现断路，说明灯泡和灯泡座可能接触不良，故C正确。 故选AC。 （4）A．开关闭合瞬间，线圈A的电流增大，穿过线圈B的磁通量增加，线圈B中产生感应电流使电流表指针向左偏转；电路稳定后，将线圈A向上拔出，穿过线圈B的磁通量减小，线圈B中产生感应电流使电流表指针向右偏转，故A正确； B．开关闭合后，滑动变阻器的滑片P加速向右滑，接入电路的电阻增加，线圈A的电流减小，穿过线圈B的磁通量减小，电流表的指针向右偏转，故B正确； C．开关闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速向右滑动，接入电路的电阻增加快慢不变，线圈A的电流减小快慢不变，穿过线圈B的磁通量减小快慢不变，电流表的指针向右偏转角度不变，则电表的指针静止在向右偏转的某一位置，不是中央零刻度，故C错误。 故选AB。 12．(1)AB (2) 正比 50 【详解】（1）A．根据胡克定律则，可知本实验无需测量弹簧的原长，A正确； B．手机下方所挂钩码不宜过多，以免超出弹簧的弹性限度，B正确； C．用图像法处理数据时，能够有效减小该实验的偶然误差，C错误。 故选AB。 （2）[1][2]由图乙可知，，而，可知在弹簧弹性限度内，弹簧弹力与弹簧形变量成正比，测得弹簧的劲度系数为 13．(1)330K (2)150J 【详解】（1）活塞缓慢上升，气体的压强不变，根据盖-吕萨克定律有 解得 （2）初始时，根据平衡条件有 外界对气体做功 根据热力学第一定律有 联立解得 14．(1) (2) (3)（i），（ii） 【详解】（1）粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力。由洛伦兹力大小公式与向心力公式，且题设会聚几何给出轨道半径 联立得 解得 （2）由小问1可知粒子在左侧磁场中的轨道半径也为。粒子轨道均经过点，挡板为直线。被击中区域的上下端点对应轨道与挡板相切的临界情形。 设临界轨道圆心为，由且圆心到挡板的距离为 整理得 再由 整理得 因此挡板上被粒子击中的区域长度为 （3）(i)设、，并令作几何计算。入射轨道圆心为。挡板位于，设首次碰撞点为，记碰撞处圆心角对应的正弦为，则、，且。 碰撞时竖直挡板使速度的分量反向，反射后轨道圆心为。粒子反射后返回，等价于，故。结合，得（另一解为掠过挡板的退化情形）。再由，得，所以碰撞点为，且。 所以。 (ii)粒子在每段匀强磁场中均做速率为、半径为的匀速圆周运动，角速度为 令。入射弧和反射弧的圆心角均为；返回后进入右侧圆形磁场的圆弧圆心角为。因此总圆心角为 因此总时间为 15．(1) (2) (3)， 【详解】（1）物块C从下落到运动到A的最低点，A、B、C构成的系统水平方向动量守恒。设C滑到圆弧槽最低点时的速度为，选向右为正方向，有 根据机械能守恒有 联立解得， （2）C从进入圆弧到滑到最低点的过程中有 可得 根据几何关系有 解得A、B一起运动的位移为 C滑到B上后A、B分离，B、C组成的系统，由动量守恒得 解得 对B，由动能定理得 解得B、C之间的动摩擦因数 （3）B与墙第一次碰后到第一次共速，有 解得 同理B与墙第2次碰后到第2次共速，有 解得 综上，B第一次与墙壁碰后运动的总路程 又 代入解得 分析可知，B、C最终均静止，故B、C相对滑动的时间 学科网（北京）股份有限公司 $