精品解析：天津市南开中学2026-2027学年高三上学期学情调查（一） 物理试题

南开中学2026—2027学年度第一学期学情调查（一） 高三物理试卷 考试时间：60分钟 Ⅰ卷（共40分） 本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷两部分，共100分。考试结束后，将答题卡、答题纸与作文纸一并交回。 一、单项选择题（共25分，每题5分） 1. 许多放射性元素要经过多次衰变才能达到稳定，衰变过程中既有衰变也有衰变。下列说法正确的是（　　） A. 元素发生衰变后质量数增加 B. 衰变过程中存在质量亏损 C. 低温会增大放射性元素的半衰期 D. 衰变说明原子核内存在电子 2. 下列现象属于光的衍射的是（　　） A. 雨后天空出现彩虹 B. 通过一条狭缝看日光灯观察到彩色条纹 C. 肥皂膜在日光照射下呈现彩色 D. 水中的气泡看上去特别明亮 3. 如图所示，实线表示某电场的电场线（方向未标出），虚线是一带负电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹，设M点和N点的电势分别为，粒子在M和N时加速度大小分别为，速度大小分别为，电势能分别为．下列判断正确的是 A. B. C. D. 4. 如图，用两根等长的细绳将一匀质圆柱体悬挂在竖直木板的点，将木板以底边为轴向后方缓慢转动直至水平，绳与木板之间的夹角保持不变，忽略圆柱体与木板之间的摩擦，在转动过程中（　　） A. 圆柱体对木板的压力逐渐增大 B. 圆柱体对木板的压力先增大后减小 C. 两根细绳上的拉力均先增大后减小 D. 两根细绳对圆柱体拉力的合力保持不变 5. 某人造地球卫星运行轨道与赤道共面，绕行方向与地球自转方向相同。该卫星持续发射信号，位于赤道的某观测站接收到的信号强度随时间变化的规律如图所示，T为地球自转周期。已知该卫星的运动可视为匀速圆周运动，地球质量为M，万有引力常量为G。则该卫星轨道半径为（ ） A. B. C. D. 二、多项选择题（共25分，每题5分，漏选3分） 6. 如图甲所示电路中，为标有“4V，2W”字样的小灯泡，、为两只标有“8V，6W”字样的相同灯泡，变压器为理想变压器，各电表为理想电表，当ab端接如图乙所示的交变电压时，三只灯泡均正常发光。下列说法正确的是（　　） A. 电流表的示数为1.5A B. 交变电压的最大值 C. 变压器原、副线圈的匝数之比为3∶1 D. 电压表的示数为24V 7. 采用涡轮增压技术可提高汽车发动机效率。将涡轮增压简化为以下两个过程，一定质量的理想气体首先经过绝热过程被压缩，然后经过等压过程回到初始温度，则（ ） A. 绝热过程中，气体分子平均动能增加 B. 绝热过程中，外界对气体做负功 C. 等压过程中，外界对气体做正功 D. 等压过程中，气体内能不变 8. 如图（a），倾角为的足够长斜面放置在粗糙水平面上。质量相等的小物块甲、乙同时以初速度沿斜面下滑，甲、乙与斜面的动摩擦因数分别为、，整个过程中斜面相对地面静止。甲和乙的位置x与时间t的关系曲线如图（b）所示，两条曲线均为抛物线，乙的曲线在时切线斜率为0，则（ ） A. B. 时，甲的速度大小为 C. 之前，地面对斜面的摩擦力方向向左 D. 之后，地面对斜面的摩擦力方向向左 Ⅱ卷（共60分） 三、实验题（共12分） 9. 某实验小组应用如图所示装置“探究加速度与物体受力的关系”，已知小车的质量为M，砝码及砝码盘的总质量为m，所使用的打点计时器所接的交流电的频率为50Hz。实验步骤如下： A．按图所示安装好实验装置，其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直； B．调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下匀速运动； C．挂上砝码盘，接通电源后，再放开小车，打出一条纸带，由纸带求出小车的加速度； D．改变砝码盘中砝码的质量，重复步骤C，求得小车在不同合力作用下的加速度。 根据以上实验过程，回答以下问题： （1）实验中砝码和砝码盘的质量______（填“需要”或“不需要”）远小于小车的质量。 （2）实验中打出的一条纸带如图所示，由该纸带可求得小车的加速度为______。（结果保留2位有效数字） （3）对于上述实验，下列说法正确的是________。 A．小车的加速度与砝码盘的加速度大小相等 B．实验过程中砝码盘处于超重状态 C．与小车相连的轻绳与长木板一定要平行 D．弹簧测力计的读数应为砝码和砝码盘总重力的一半 （4）由本实验得到的数据作出小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系图象，与本实验相图符合的是_________。 A．B．C．D． 10. 实验室有一卷铜导线，某同学想通过实验测定其实际长度。 （1）该同学首先用螺旋测微器测得导线直径如图a所示，则其大小为___________mm； （2）根据铜导线的长度，他估计其电阻大约有5Ω，随后他设计了一个实验，较为准确地测定了这卷铜导线的电阻，实验室有以下器材供选择： A．电池组（6V，内阻约1Ω） B．电流表（0 ~ 3A，内阻约0.01Ω） C．电流表（0 ~ 0.6A，内阻约0.2Ω） D．电压表（0 ~ 3V，内阻约4kΩ） E．电压表（0 ~ 15V，内阻约15kΩ） F．滑动变阻器（0 ~ 20Ω，允许最大电流1A） G．滑动变阻器（0 ~ 2000Ω，允许最大电流0.3A） H．保护电阻R0 = 3Ω I．开关、导线若干 ①除了选项A、H和I外，电流表应选用_______，电压表应选用________，滑动变阻器应选用_________；（填写器材前的编号） ②为了使测量结果尽量准确，且从零开始多测几组数据，该同学设计了图b所示电路，其中保护电阻R0与铜导线串联，请用笔画线完成剩余部分的连接____________。 ③通过上述实验，设测出的铜导线电阻为R，查询资料知道铜的电阻率为ρ，若用d表示铜导线的直径，请写出计算铜导线长度的表达式L = ________________． 四、计算题（共48分） 11. 如图，在坐标系所在的平面内，第一象限内有垂直纸面向外的匀强磁场，第二象限内有沿轴负向的匀强电场，场强大小为。一质量为、电荷量为（）的带电粒子从轴上的点以速度沿与轴正方向成角的方向射入磁场，恰好垂直于轴射出磁场进入电场，不计粒子重力，求： （1）第一象限匀强磁场的磁感应强度的大小； （2）粒子从点射入到第三次到达轴的时间。 12. 如图所示，从点以的水平速度抛出一质量的小物块（可视为质点），当物块运动至点时，恰好沿切线方向进入固定在地面上的光滑圆弧轨道，其中轨道端切线水平，小物块通过半径光滑圆弧轨道后滑上与点等高、静止在粗糙水平面的长木板M上，已知长木板的质量，物块与长木板之间的动摩擦因数，长木板与地面间的动摩擦因数，与竖直方向间的夹角，取，，。求： （1）A、B两点竖直高度； （2）小物块滑到点时，对圆弧轨道点的压力； （3）若木板足够长，小物块滑上木板后运动的时间。 13. 某小组制作了一储能器，其两端电压与其储存的电荷量间的函数关系近似为（为常量）。将该储能器接入如图所示电路，、、为固定的三个触点。两足够长的平行金属导轨固定于水平面上，电阻不计，间距为。导轨间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为。质量为的导体棒垂直导轨放置，接入电路的阻值为。电源电动势为，内阻不计。定值电阻阻值为。时刻开关S与连接，直到导体棒做匀速运动，再于时刻切换开关与或连接。运动过程中导体棒与导轨始终垂直且接触良好，忽略摩擦。 （1）求时刻导体棒加速度的大小； （2）若时刻开关与连接，储能器接入电路前电压为0，当储能器电压为时（此时电路中电流不为0），求导体棒速度的大小； （3）若时刻开关与连接，求从时刻起到导体棒静止的过程中，导体棒上产生的焦耳热。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 南开中学2026—2027学年度第一学期学情调查（一） 高三物理试卷 考试时间：60分钟 Ⅰ卷（共40分） 本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷两部分，共100分。考试结束后，将答题卡、答题纸与作文纸一并交回。 一、单项选择题（共25分，每题5分） 1. 许多放射性元素要经过多次衰变才能达到稳定，衰变过程中既有衰变也有衰变。下列说法正确的是（　　） A. 元素发生衰变后质量数增加 B. 衰变过程中存在质量亏损 C. 低温会增大放射性元素的半衰期 D. 衰变说明原子核内存在电子 【答案】B 【解析】 【详解】A．α衰变会释放出氦核（质量数4），母核质量数减少4，故A错误； B．衰变释放能量，根据质能方程，总质量减少（质量亏损），故B正确； C．半衰期由核内部结构决定，与温度无关，故C错误； D．β衰变的电子是中子转化为质子时产生的，并非核内原有电子，故D错误。 故选B。 2. 下列现象属于光的衍射的是（　　） A. 雨后天空出现彩虹 B. 通过一条狭缝看日光灯观察到彩色条纹 C. 肥皂膜在日光照射下呈现彩色 D. 水中的气泡看上去特别明亮 【答案】B 【解析】 【详解】A．雨后彩虹是阳光在雨滴中发生折射、反射和色散形成的，属于光的色散现象，故A不符合题意； B．通过狭缝观察日光灯出现彩色条纹，是光绕过狭缝边缘产生的衍射现象，故B符合题意； C．肥皂膜彩色条纹是光在薄膜前后表面反射后发生干涉形成的，属于薄膜干涉，故C不符合题意； D．水中气泡明亮是由于光从水进入气泡时发生全反射，使得更多光线进入人眼，故D不符合题意。 故选B。 3. 如图所示，实线表示某电场的电场线（方向未标出），虚线是一带负电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹，设M点和N点的电势分别为，粒子在M和N时加速度大小分别为，速度大小分别为，电势能分别为．下列判断正确的是 A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】试题分析：将粒子的运动分情况讨论：从M运动到N；从N运动到M，根据电场的性质依次判断； 电场线越密，电场强度越大，同一个粒子受到的电场力越大，根据牛顿第二定律可知其加速度越大，故有；若粒子从M运动到N点，则根据带电粒子所受电场力指向轨迹弯曲的内侧，可知在某点的电场力方向和速度方向如图所示，故电场力做负功，电势能增大，动能减小，即，负电荷在低电势处电势能大，故； 若粒子从N运动到M，则根据带电粒子所受电场力指向轨迹弯曲的内侧，可知在某点的电场力方向和速度方向如图所示，故电场力做正功，电势能减小，动能增大，即，负电荷在低电势处电势能大，故； 综上所述，D正确； 【点睛】考查了带电粒子在非匀强电场中的运动；本题的突破口是根据粒子做曲线运动时受到的合力指向轨迹的内侧，从而判断出电场力方向与速度方向的夹角关系，进而判断出电场力做功情况． 4. 如图，用两根等长的细绳将一匀质圆柱体悬挂在竖直木板的点，将木板以底边为轴向后方缓慢转动直至水平，绳与木板之间的夹角保持不变，忽略圆柱体与木板之间的摩擦，在转动过程中（　　） A. 圆柱体对木板的压力逐渐增大 B. 圆柱体对木板的压力先增大后减小 C. 两根细绳上的拉力均先增大后减小 D. 两根细绳对圆柱体拉力的合力保持不变 【答案】B 【解析】 【详解】AB．设两绳子对圆柱体的拉力的合力为，木板对圆柱体的支持力为，绳子与木板夹角为，从右向左看如图所示 在矢量三角形中，根据正弦定理 在木板以直线为轴向后方缓慢转动直至水平过程中，不变，从逐渐减小到0，又 且 可知 则 可知从锐角逐渐增大到钝角，根据 由于不断减小，可知不断减小，先增大后减小，可知先增大后减小，结合牛顿第三定律可知，圆柱体对木板的压力先增大后减小，故A错误、B正确； CD．设两绳子之间的夹角为，绳子拉力为，则 可得 不变，逐渐减小，可知绳子拉力不断减小，故CD错误。 故选B。 5. 某人造地球卫星运行轨道与赤道共面，绕行方向与地球自转方向相同。该卫星持续发射信号，位于赤道的某观测站接收到的信号强度随时间变化的规律如图所示，T为地球自转周期。已知该卫星的运动可视为匀速圆周运动，地球质量为M，万有引力常量为G。则该卫星轨道半径为（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】设卫星转动的周期为，根据题意可得 可得 根据万有引力提供向心力 可得 代入 可得 故选A。 二、多项选择题（共25分，每题5分，漏选3分） 6. 如图甲所示电路中，为标有“4V，2W”字样的小灯泡，、为两只标有“8V，6W”字样的相同灯泡，变压器为理想变压器，各电表为理想电表，当ab端接如图乙所示的交变电压时，三只灯泡均正常发光。下列说法正确的是（　　） A. 电流表的示数为1.5A B. 交变电压的最大值 C. 变压器原、副线圈的匝数之比为3∶1 D. 电压表的示数为24V 【答案】ACD 【解析】 【详解】A．、的额定电流为 所以电流表的示数为 故A正确； C．通过原线圈的电流等于L1的额定电流，为 所以变压器原、副线圈的匝数之比为 故C正确； D．副线圈两端电压等于L2和L3的额定电压，为 所以电压表的示数，即原线圈两端电压为 故D正确； B．根据闭合电路欧姆定律可得 解得 故B错误。 故选ACD。 7. 采用涡轮增压技术可提高汽车发动机效率。将涡轮增压简化为以下两个过程，一定质量的理想气体首先经过绝热过程被压缩，然后经过等压过程回到初始温度，则（ ） A. 绝热过程中，气体分子平均动能增加 B. 绝热过程中，外界对气体做负功 C. 等压过程中，外界对气体做正功 D. 等压过程中，气体内能不变 【答案】AC 【解析】 【详解】AB．一定质量的理想气体经过绝热过程被压缩，可知气体体积减小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律可知，气体内能增加，则气体温度升高，气体分子平均动能增加，故A正确，B错误； CD．一定质量的理想气体经过等压过程回到初始温度，可知气体温度降低，气体内能减少；根据 可知气体体积减小，外界对气体做正功，故C正确，D错误。 故选AC。 8. 如图（a），倾角为的足够长斜面放置在粗糙水平面上。质量相等的小物块甲、乙同时以初速度沿斜面下滑，甲、乙与斜面的动摩擦因数分别为、，整个过程中斜面相对地面静止。甲和乙的位置x与时间t的关系曲线如图（b）所示，两条曲线均为抛物线，乙的曲线在时切线斜率为0，则（ ） A. B. 时，甲的速度大小为 C. 之前，地面对斜面的摩擦力方向向左 D. 之后，地面对斜面的摩擦力方向向左 【答案】AD 【解析】 【详解】B．位置与时间的图像的斜率表示速度，甲乙两个物块的曲线均为抛物线，则甲物体做匀加速运动，乙物体做匀减速运动，在时间内甲乙的位移可得 可得时刻甲物体的速度为，B错误； A．甲物体的加速度大小为 乙物体的加速度大小为 由牛顿第二定律可得甲物体 同理可得乙物体 联立可得，A正确 C．设斜面的质量为，取水平向左为正方向，由系统牛顿第二定理可得 则之前，地面和斜面之间摩擦力为零，C错误； D．之后，乙物体保持静止，甲物体继续沿斜面向下加速，由系统牛顿第二定律可得 即地面对斜面的摩擦力向左，D正确。 故选AD。 Ⅱ卷（共60分） 三、实验题（共12分） 9. 某实验小组应用如图所示装置“探究加速度与物体受力的关系”，已知小车的质量为M，砝码及砝码盘的总质量为m，所使用的打点计时器所接的交流电的频率为50Hz。实验步骤如下： A．按图所示安装好实验装置，其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直； B．调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下匀速运动； C．挂上砝码盘，接通电源后，再放开小车，打出一条纸带，由纸带求出小车的加速度； D．改变砝码盘中砝码的质量，重复步骤C，求得小车在不同合力作用下的加速度。 根据以上实验过程，回答以下问题： （1）实验中砝码和砝码盘的质量______（填“需要”或“不需要”）远小于小车的质量。 （2）实验中打出的一条纸带如图所示，由该纸带可求得小车的加速度为______。（结果保留2位有效数字） （3）对于上述实验，下列说法正确的是________。 A．小车的加速度与砝码盘的加速度大小相等 B．实验过程中砝码盘处于超重状态 C．与小车相连的轻绳与长木板一定要平行 D．弹簧测力计的读数应为砝码和砝码盘总重力的一半 （4）由本实验得到的数据作出小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系图象，与本实验相图符合的是_________。 A．B．C．D． 【答案】 ①. 不需要 ②. 0.16 ③. C ④. A 【解析】 【详解】（1）[1] 小车所受拉力可以由测力计测出，实验不需要控制砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量。 （2）[2] 由图示纸带可知，相邻两个计数点之间的时间间隔 相邻两个计数点之间的位移之差 由可知加速度 （3）[3]A．由图可知，小车的加速度是砝码盘的加速度大小的2倍，故A错误； B．实验过程中，砝码盘向下加速运动，处于失重状态，故B错误； C．小车相连的轻绳与长木板一定要平行，保证拉力沿着木板方向，故C正确； D．实验过程中，砝码向下加速运动，处于失重状态，故弹簧测力计的读数小于砝码和砝码盘总重力的一半，故D错误。 故选C。 （4）[4] 由题意可知，小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系应该是成正比，即为过原点的一条倾斜直线，故A正确，BCD错误。 故选A。 10. 实验室有一卷铜导线，某同学想通过实验测定其实际长度。 （1）该同学首先用螺旋测微器测得导线直径如图a所示，则其大小为___________mm； （2）根据铜导线的长度，他估计其电阻大约有5Ω，随后他设计了一个实验，较为准确地测定了这卷铜导线的电阻，实验室有以下器材供选择： A．电池组（6V，内阻约1Ω） B．电流表（0 ~ 3A，内阻约0.01Ω） C．电流表（0 ~ 0.6A，内阻约0.2Ω） D．电压表（0 ~ 3V，内阻约4kΩ） E．电压表（0 ~ 15V，内阻约15kΩ） F．滑动变阻器（0 ~ 20Ω，允许最大电流1A） G．滑动变阻器（0 ~ 2000Ω，允许最大电流0.3A） H．保护电阻R0 = 3Ω I．开关、导线若干 ①除了选项A、H和I外，电流表应选用_______，电压表应选用________，滑动变阻器应选用_________；（填写器材前的编号） ②为了使测量结果尽量准确，且从零开始多测几组数据，该同学设计了图b所示电路，其中保护电阻R0与铜导线串联，请用笔画线完成剩余部分的连接____________。 ③通过上述实验，设测出的铜导线电阻为R，查询资料知道铜的电阻率为ρ，若用d表示铜导线的直径，请写出计算铜导线长度的表达式L = ________________． 【答案】 ①. 0.230mm ②. C ③. D ④. F ⑤. ⑥. 【解析】 【详解】（1）[1]导线直径大小为 （2）①[3]电源电动势为6V，为了使电压表指针有较大偏转，电压表应该选择D。 [2]电路中最大电流约为 电流表应选用C； [4]根据最大电流0.6A，滑动变阻器应选F； ②[5]为了从零开始多测几组数据，滑动变阻器采用分压接法；又因为 采用电流表外接法，电路如图所示 ③[6]根据电阻定律 整理可以得到 四、计算题（共48分） 11. 如图，在坐标系所在的平面内，第一象限内有垂直纸面向外的匀强磁场，第二象限内有沿轴负向的匀强电场，场强大小为。一质量为、电荷量为（）的带电粒子从轴上的点以速度沿与轴正方向成角的方向射入磁场，恰好垂直于轴射出磁场进入电场，不计粒子重力，求： （1）第一象限匀强磁场的磁感应强度的大小； （2）粒子从点射入到第三次到达轴的时间。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 粒子在磁场中的运动情况如图所示 由几何关系得 根据洛伦兹力提供向心力，则有 解得 【小问2详解】 粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为 粒子第一次在磁场中运动时间 粒子从轴进入电场至速度为过程中，则有 由速度公式 解得 粒子第二次到达轴后向上偏转，经半个周期第三次到达轴，时间为 粒子从点射入到第三次到达轴的时间 联立解得 12. 如图所示，从点以的水平速度抛出一质量的小物块（可视为质点），当物块运动至点时，恰好沿切线方向进入固定在地面上的光滑圆弧轨道，其中轨道端切线水平，小物块通过半径光滑圆弧轨道后滑上与点等高、静止在粗糙水平面的长木板M上，已知长木板的质量，物块与长木板之间的动摩擦因数，长木板与地面间的动摩擦因数，与竖直方向间的夹角，取，，。求： （1）A、B两点竖直高度； （2）小物块滑到点时，对圆弧轨道点的压力； （3）若木板足够长，小物块滑上木板后运动的时间。 【答案】（1） （2），方向竖直向下 （3） 【解析】 【小问1详解】 当物块运动至点时，恰好沿切线方向进入固定在地面上的光滑圆弧轨道，与竖直方向间的夹角，则可得物块运动至点时速度与水平方向的夹角为 从点至为平抛运动，则由平抛运动规律得，， 代入数据联立得， 【小问2详解】 小物块滑到点时，由动能定理得 对小物块在点进行受力分析得 代入数据解得小物块在点速度 小物块在点受到圆弧轨道对其支持力 由牛顿第三定律得小物块滑到点时，对圆弧轨道点的压力大小为，方向竖直向下。 【小问3详解】 小物块刚滑上木板后，对长木板与小物块进行分析，小物块向右做减速运动，长木板向右做加速运动，两者间为动摩擦力，小物块加速度满足 长木板加速度满足 代入数据解得，方向向左，，方向向右。 第一阶段为小物块速度减小到与长木板速度相同，设此时速度为，得 解得， 由上述可知，该题为小物块带着长木板运动，长木板速度一定不会大于小物块速度，故当小物块速度减小到与长木板速度相同后，两者间摩擦力变为静摩擦力，此后小物块与长木板一同向右做减速运动，得两者共同加速度满足 解得，方向向左 直到减速到零停止运动，得 代入数据解得 则总的运动时间 13. 某小组制作了一储能器，其两端电压与其储存的电荷量间的函数关系近似为（为常量）。将该储能器接入如图所示电路，、、为固定的三个触点。两足够长的平行金属导轨固定于水平面上，电阻不计，间距为。导轨间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为。质量为的导体棒垂直导轨放置，接入电路的阻值为。电源电动势为，内阻不计。定值电阻阻值为。时刻开关S与连接，直到导体棒做匀速运动，再于时刻切换开关与或连接。运动过程中导体棒与导轨始终垂直且接触良好，忽略摩擦。 （1）求时刻导体棒加速度的大小； （2）若时刻开关与连接，储能器接入电路前电压为0，当储能器电压为时（此时电路中电流不为0），求导体棒速度的大小； （3）若时刻开关与连接，求从时刻起到导体棒静止的过程中，导体棒上产生的焦耳热。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 时刻开关S与连接，流过导体棒的电流 导体棒所受的安培力 根据牛顿第二定律 联立可得 【小问2详解】 当导体棒匀速运动时，导体棒产生的电动势等于电源电动势，设此时导体棒速度为，即 当储能器电压为时（此时电路中电流不为0），对导体棒根据动量定理有 又 可得 根据题意 联立可得 【小问3详解】 从过程对导体棒，根据动量定理 又 可得 导体棒上产生的焦耳热 可得 从时刻到导体棒静止过程中，根据能量守恒定律可知电路中产生的焦耳热为 导体棒产生的焦耳热为 可得 从时刻起到导体棒静止的过程中，导体棒上产生的焦耳热 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $