【物理】辽宁省七校协作体2024-2025学年高三上学期开学试题（解析版）

这是一份【物理】辽宁省七校协作体2024-2025学年高三上学期开学试题（解析版），共16页。
一．选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每题4分；第题有多项符合题目要求，每题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1. 根据海水中的盐分高低可将海水分成不同密度的区域，当潜艇从海水高密度区域驶入低密度区域，浮力顿减，称之为“掉深”。如图甲所示，我国南海舰队某潜艇在高密度海水区域沿水平方向缓慢航行．时，该潜艇“掉深”，随后采取措施自救脱险，在0~50s内潜艇竖直方向的图像如图乙所示（设竖直向下为正方向）。不计水的粘滞阻力，则（ ）

A. 潜艇在时下沉到最低点
B. 潜艇竖直向下的最大位移为750m
C. 潜艇在“掉深”和自救时的加速度大小之比为
D. 潜艇在0~20s内处于超重状态
【答案】B
【解析】A．在50s内先向下加速后向下减速，则潜艇向下到达最大深度，故A错误；
B．由图像可知潜艇竖直向下的最大位移为
故B正确；
C．潜艇在“掉深”时向下加速，则由图像可知加速度大小为
在自救时加速度大小为
所以加速度大小之比为
故C错误；
D．潜艇在0~20s内向下加速，加速度向下，处于失重状态，故D错误。故选B。
2. 一束单色光穿过两块两面平行的玻璃砖，出射光线与入射光线的位置关系可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】BC．一束单色光穿过两块玻璃砖，分别经过两次从空气中射入到玻璃，和两次从玻璃射入空气的折射，且两块玻璃砖的两面都是平行的，根据折射定律可知，最后的出射光线与最初的入射光线平行，BC错误。
AD．光由空气斜射进入玻璃砖，折射光线、入射光线在空气和玻璃砖两种介质中，折射角小于入射角；当光再由玻璃砖斜射进入空气时，折射角大于入射角，故最后的出射光线应该位于最初的入射光线延长线的左侧，A正确D错误。故选A。
3. 某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由汽缸和活塞组成．开箱时，密闭于汽缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图所示．在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间相互作用，则缸内气体( )
A. 对外做正功，分子的平均动能减小
B 对外做正功，内能增大
C. 对外做负功，分子的平均动能增大
D. 对外做负功，内能减小
【答案】A
【解析】根据热力学第一定律公式△U=W+Q，公式中△U表示系统内能的增加量，W表示外界对系统做的功，Q表示系统吸收的热量，题中气体膨胀对外界做功，即气体对外界做负功，故W＜0，气体与外界无热交换，故Q=0，从而判断出气体内能的变化，也就得到分子的平均动能的变化情况．密闭于汽缸内的压缩气体膨胀对外做正功，即外界对气体做负功，因而W＜0，缸内气体与外界无热交换说明Q=0，忽略气体分子间相互作用，说明内能是所有分子动能的总和．根据热力学第一定律△U=W+Q，可知内能增加量△U＜0，故内能减小，分子平均动能减小，温度降低．所以只有A正确；
故选A．
点评：热力学第一定律的公式△U=W+Q中，△U表示系统内能的增加量，W表示外界对系统做的功，当系统对外界做功时，W取负值，Q表示系统吸收的热量，当系统放出热量时，Q取负值．
4. 某同学利用图甲所示的电路图研究光电效应，他先后用三种不同的光进行实验，得到图乙的结果，其中横轴为电压表的测量值，纵轴为电流表的测量值。下列说法正确的是（ ）
A. 测量遏止电压时开关应接bB. 通过电流表的电流是由c到d
C. 光线3的频率最低D. 光线3照射阴极单位时间发射的光电子数最少
【答案】D
【解析】A．由于电子从K极发射，测量遏止电压时，K极应与电源的正极连接，A错误；
B．电子从K到A，电流方向与电子运动的方向相反，因此通过电流表的电流是由d到c，B错误；
C．由图乙可知，光线3照射到金属时，光电子的遏止电压最大，即电子的最大初动能Ek最大，根据光电效应方程
可知光线3的频率最高，C错误；
D．由图乙可知，光线3照射到金属上时，饱和电流最小，因此单位时间发射的光电子数最少，D正确。
故选D。
5. 在“用单摆测定重力加速度”的实验中，用力传感器测得摆线的拉力大小F随时间t变化的图像如图所示，已知单摆的摆长为l，则重力加速度g为（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】小球在竖直平面内做单摆运动，在最低点绳子的拉力和重力的合力提供向心力，此时拉力最大，半个周期后再次最大，所以此时开始计时，第二次拉力最大时对应的时间即为一个周期，根据图像可知：单摆的周期为
根据周期公式得
所以
故选D。
6. 图 甲所示为氢原子能级，图乙为氢原子的光谱。已知谱线 a 是氢原子从 n=4 的能级跃迁到 n=2 的能级时的辐射光，则谱线 b 是氢原子（ ）
A. 从 n=3 的能级跃迁到 n=2 的能级时的辐射光
B. 从 n=5 的能级跃迁到 n=2 的能级时的辐射光
C. 从 n=4 的能级跃迁到 n=3 的能级时的辐射光
D. 从 n=2 的能级跃迁到 n=1 的能级时的辐射光
【答案】B
【解析】氢原子从高能级向低能级跃迁，能量以光子的形式向外辐射，根据
可知两种谱线的频率大小关系为
所以两种光子的能量关系为
根据题意可知
因为和时邻近的谱线，所以只有从n=5的能级跃迁到n=2的能级时，辐射的光子能量大于光的光子能量且与光的光子能量最接近，ACD错误，B正确。
故选B。
7. 一根粗细均匀同种材质的轻绳，右端固定在墙上，手握着绳左端O点将绳水平拉直。时刻，用力上下振动O点，产生一列向右传播的绳波，经过的时间，绳上的波形如图所示。若绳波为简谐波，绳子足够长，以O为原点沿绳子方向建立x轴，则时，绳上各个质点中速度方向竖直向上的区间为（ ）

A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】根据题意可知该绳波的波长为
传播了4个波长的距离，故周期为
则该绳波的波速为
时，绳波传播的距离为
波形如图所示

则质点速度竖直向上的区间为
，
B正确，ACD错误。
故选B。
8. 利用如图甲所示的装置可以测量待测圆柱形金属丝与标准圆柱形金属丝的直径差，T1、T2是标准平面玻璃，A0为标准金属丝，直径为，A为待测金属丝，直径为D。用波长为的单色光垂直照射玻璃表面，干涉条纹如图乙所示，相邻亮条纹的间距为。则（ ）
A. D与相差越大，越大B. 轻压T1的右端，若变小，有
C. 相邻亮条纹对应的空气薄膜厚度差为D. 图乙可能是D与相等时产生的条纹
【答案】B
【解析】A．设标准平面玻璃之间的夹角为θ，由题设条件，则有
由空气薄膜干涉条件，则有
即为
由此可知D与相差越大，θ越大，越小，A错误；
B．轻压T1的右端，若变小，由可知，θ变大，因为压的是右侧，说明右侧直径小，即有，B正确；
C．相邻亮条纹对应的空气薄膜厚度差为光程差，并不是空气薄膜厚度差，C错误；
D．当D=D0时，光程差相等，则不产生干涉条纹，故D错误。
故选B。
9. 核聚变发电有望提供人类需要的丰富清洁能源，氢核聚变可以简化为如下过程，4个氢核（）聚变生成氦核（），并放出2个和2个中微子，同时伴随着光子的产生，光子照射到逸出功为的金属上，逸出光电子的最大初动能为。其中中微子的性质十分特别，在实验中很难探测，1953年，莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用中微子与水中的反应，产生中子和正电子，间接地证实了中微子的存在。已知光电子的质量为，光速为，普朗克常量为。下列说法正确的是（ ）
A. 中微子的质量数为0，电荷数为1
B. 为电子
C. 光子的波长为
D. 光电子的德布罗意波波长为
【答案】C
【解析】A．中微子与水中的反应，产生中子和正电子，由核反应过程的质量数守恒和电荷数守恒，可知中微子的质量数为0，电荷数为0，故A错误；
B．4个氢核（）聚变生成氦核（），并放出2个和2个中微子，核反应方程为
由核反应过程的质量数守恒和电荷数守恒可知X的质量数为0，电荷数为1，则X为正电子，故B错误；
C．光子照射到逸出功为的金属上，逸出光电子的最大初动能为，由光电效应方程得
解得光子的波长为
故C正确；
D．因为动量，所以光电子的德布罗意波波长为
故D错误；
故选C。
10. 如图所示，x轴上、处有两个振动周期均为、振幅均为的相同的波源、，时刻同时开始竖直向下振动，产生波长均为沿x轴传播的简谐横波。P、M、Q分别是x轴上、和的三个点，下列说法正确的是（ ）
A. 时P、M、Q三点均已振动
B. 后M点的位移始终是
C. 后P点的位移始终是0
D. 时Q点的振动方向竖直向下
【答案】CD
【解析】A．波速为
在6s内两列波传播了6m，则此时PQ两质点已振动，但是M点还未振动，A错误；
B．因M点到两个振源的距离相等，则M是振动加强点，振幅为2cm，但不是位移始终为2cm，B错误；
C．P点到两振源的距离只差为6m，为半波长的3倍，则该点为振动减弱点，振幅为零，即10.0s后P点的位移始终为零，C正确；
D．S1波源的振动传到Q点的时间为，则10.5s时Q点由S1引起的振动为竖直向下；S2波源的振动传到Q点的时间为，则10.5s时Q点由S2引起的振动已经振动了7s，此时在最高点，速度为零，则10.5s时刻Q点的振动速度为竖直向下，D正确。
故选CD。
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 在双缝干涉测量波长的实验中，实验装置如图（甲）所示，用测量头来测量亮纹中心的距离。测量头由分划板、目镜、手轮等构成。某次实验中，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻线对准亮纹的中心（如图（乙）所示），记下此时手轮上的读数为，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的读数为。
(1)已知单缝与双缝的距离，双缝与屏的距离，单缝宽，双缝间距为，写出计算波长的表达式，___________（用、、、、、表示）。求得所测单色光波长为___________。
(2)若增大双缝的间距，其他条件保持不变，则得到的干涉条纹间距将___________（填“变大”“不变”或“变小”）；
(3)若改用频率较高的单色光照射，其他条件保持不变，则得到的干涉条纹间距将___________（填“变大”“不变”或“变小”）。
【答案】(1) 600 (2)变小 (3) 变小
【解析】 (1)[1][2]由
得
代入数据得
(2)[3] 由
可知，当双缝间距增大，波长不变时，可知干涉条纹间距变小。
(3)[4] 当改用频率较高的单色光照射时，由
可知，波长减小，由
可知，干涉条纹间距将减小。
12. （1）下列说法中正确的是___________；
A．布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的无规则运动
B．气体温度升高，每个气体分子运动的速率都增加
C．一定量的100℃水变成100℃水蒸气，其分子势能增加
D．只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低
（2）用油膜法估测分子直径的实验步骤如下：
A．向浅盘中倒入适量的水，并向水面均匀地撒入痱子粉
B．将1mL纯油酸加入酒精中，得到2×103mL的油酸酒精溶液
C．把玻璃板放在方格纸上，计算出薄膜的面积S
D．将配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下50滴溶液的体积
E．把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油膜的轮廓
F．按照得到的数据，估算出油酸分子的直径
①上述步骤中，正确的顺序是___________（填步骤前的字母）；
②如图所示为描出的油膜轮廓，坐标纸中正方形小方格的边长为20mm，油膜的面积约为___________m2；
③已知50滴溶液的体积为2mL，估算油酸分子的直径约为___________m（保留两位有效数字）。
【答案】（1）ACD##ADC##CAD##CDA##DAC##DCA （2）BDAECF 0.022
【解析】（1）[1]A．布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的无规则运动，故A正确；
B．温度反映分子热运动的剧烈程度，气体的温度升高，气体分子的平均速率增加，但并不是每个气体分子运动的速率都增加，故B错误；
C．一定量的100℃水变成100℃水蒸气，其温度不变，分子的平均动能不变，但该过程是汽化现象，需要吸热，则分子的内能增加，所以其分子势能必定增加，故C正确；
D．温度是分子热运动的平均动能的标志，所以减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低，故D正确。
故选ACD。
（2）[2]上述步骤中，正确的顺序是BDAECF。
[3]根据描出的油膜轮廓，小于半格的舍弃，大于半格的算一格，共有55格，坐标纸中正方形小方格的边长为20mm，则油膜的面积约为
[4]一滴油酸酒精溶液中含有油酸的体积为
则油酸分子的直径约为
13. 如图所示，光滑圆柱体的质量为m，置于倾角θ=53°、质量均为M的两个斜面体上。两斜面体与水平地面间的动摩擦因数均为μ=0.4，求：
（1）每个斜面体对地面压力的大小N；
（2）为了不让斜面体出现滑动，的最大值。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）对整体受力分析，根据平衡条件有
解得地面对每个斜面体的支持力为
根据牛顿第三定律得，每个斜面体对地面的压力大小为
（2）对其中一个斜面体受力分析，如图所示
当斜面体恰好不发生滑动时，根据平衡条件有
对圆柱体
联立上式，代入数据解得
14. 如图所示，绝热汽缸固定在水平地面上，距离缸底处有面积为的绝热活塞封闭一定质量的理想气体，活塞可沿汽缸无摩擦滑动且不漏气。靠近汽缸开口端有物块P，P活塞用水平轻弹簧相连，此时弹簧恰为原长。汽缸内气体温度为，压强与外界大气压强相同，均为。已知物块的质量，与汽缸内壁的动摩擦因数，可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，弹簧的劲度系数，弹簧的形变始终在弹性限度内，取重力加速度。对缸内气体缓慢加热，当物块刚要滑动时，求：
（1）活塞移动的距离；
（2）汽缸内气体的温度。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）物块刚要滑动时，设弹簧的压缩量为，可得
所以活塞移动的距离为
（2）设物块刚要滑动时，汽缸内气体的压强为，对活塞，根据受力平衡可得
解得
初始时，汽缸内气体的体积为
物块刚要滑动时，汽缸内气体的体积为
设物块刚要滑动时，汽缸内气体的温度为，根据理想气体状态方程可得
联立解得
15. 某半径为r的类地行星表面有一单色点光源P，其发出的各方向的光经过厚度为、折射率的均匀行星大气层射向太空。取包含P和行星中心O的某一截面如图所示，设此截面内，一卫星探测器在半径为的轨道上绕行星做匀速圆周运动。忽略行星表面对光的反射。求：
（1）从P点发出的光入射到大气外表面处时，发生全反射的临界角；
（2）大气外表面发光区域在截面上形成的弧长；
（3）卫星探测器运行时，只能在轨道某些部分观测到光，则这部分轨道弧长。
【答案】(1)30°；(2)；(3)
【解析】 (1)从P点发出的光入射到大气外表面处时，发生全反射的临界角满足
解得
(2)当P点发出的光线在大气外表面恰好发生全反射时，光路如图所示
由正弦定理可得
解得
故从P点射出的光线在大气外表面恰好发生全反射时光线PB与OP延长线的夹角为45°，在大气外表面发光区域对应的圆心角为
故发光区域在截面上形成的弧长为
(3)如图所示，临界光线从B点射向卫星轨道上的C点，在直角中，由几何关系可得
解得
即轨道上能观测到光的部分对应的圆心角为60°，对应的轨道弧长为