江西省宜春市丰城中学2024-2025学年高三上学期开学物理试题

试卷更新日期：2024-09-15 类型：开学考试

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一、选择题（1-7题为单选题，每题4分，8-10题为多选题，每题6分，共46分。）

1. 2023年山东省荣成市石岛湾高温气冷堆核电站正式投入商运，标志着我国第四代核电技术达到世界领先水平。电站以气体为冷却剂，由热中子引发链式反应，关于该电站的核反应下列说法正确的是（　　）

A、核反应方程为： ${}_{92}^{238}U \to {}_{90}^{234}T h+ {}_{2}^{4}H e$ B、任意大小的铀块都可以发生链式反应 C、热中子的速度与热运动的速度相当时最适于引发核裂变 D、链式反应的速度由慢化剂的多少来控制

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2. 在南昌西站，一旅客在站台8号车厢候车线处候车。若列车每节车厢的长度（不计相邻车厢的间隙）均为25m，列车进站的运动可视为匀减速直线运动，则第6节车厢经过旅客用时 $10 (\sqrt{2} - 1) s$ 列车停下时旅客刚好在8号车厢门口，如图所示。列车的加速度大小为（　　）

A、0.5m/s² B、0.75m/s² C、1m/s² D、2m/s²

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3. 同一“探测卫星”分别围绕某星球和地球多次做圆周运动。“探测卫星”在圆周运动中的周期二次方T²与轨道半径三次方r³的关系图像如图所示，其中P表示“探测卫星”绕该星球运动的关系图像，Q表示“探测卫星”绕地球运动的关系图像，“探测卫星”在该星球近表面和地球近表面运动时均满足T²=c，图中c、m、n已知，则（　　）

A、该星球和地球的密度之比为m：n B、该星球和地球的密度之比为n：m C、该星球和地球的第一宇宙速度之比为 $\sqrt[3]{m} : \sqrt[3]{n}$ D、该星球和地球的第一宇宙速度之比为 $\sqrt[3]{n} : \sqrt[3]{m}$

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4. 如图所示，两个半径均为R的光滑圆轨道a、b并排固定在竖直平面内，在轨道最低点放置一根质量为m的铜棒，棒长为L，所在空间有平行于圆轨道平面水平向右的匀强磁场，给铜棒通以从C到D的恒定电流I的同时给铜棒一大小为 $\sqrt{g R}$ 的水平初速度，已知磁感应强度大小 $B = \frac{2 m g}{I L}$ （g为重力加速度），以下说法正确的是（　　）

A、铜棒获得初速度时对每条轨道的压力为mg B、铜棒获得初速度时对每条轨道的压力为0 C、从轨道最低点到最高点的过程中，铜棒机械能增加2mgR D、从轨道最低点到最高点的过程中，铜棒所受合力做功为0

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5. 如图所示，直流电源与一平行板电容器、理想二极管 $（$ 正向电阻为零可以视为短路，反向电阻无穷大可以视为断路 $）$ 连接，二极管一端接地。闭合开关，电路稳定后，一带电油滴位于电容器中的P点且处于静止状态。下列说法正确的是（　　）

A、将平行板电容器下极板向下移动，则P点的电势不变 B、将平行板电容器上极板向上移动，则P点的电势不变 C、减小极板间的正对面积，带电油滴会向上移动 D、无论哪个极板向上移动还是向下移动，带电油滴都不可能向下运动

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6. 图甲为平行放置的带等量异种电荷的绝缘环，一不计重力的带正电粒子以初速度 $v_{0}$ 从远离两环的地方（可看成无穷远）沿两环轴线飞向圆环，恰好可以穿越两环。已知两环轴线上的电势分布如图乙所示，若仅将带电粒子的初速度改为 $2 v_{0}$ ，其他条件不变，则带电粒子飞过两环过程中的最小速度与最大速度之比为（）

A、 $\sqrt{2}$ B、 $\sqrt{3}$ C、2 D、 $\frac{\sqrt{15}}{5}$

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7. 如图所示，一轻质光滑定滑轮固定在倾斜木板上，质量分别为m和2m的物块A、B，通过不可伸长的轻绳跨过滑轮连接，A、B间的接触面和轻绳均与木板平行。A与B间、B与木板间的动摩擦因数均为μ，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当木板与水平面的夹角为45°时，物块A、B刚好要滑动，则μ的值为（　　）

A、 $\frac{1}{3}$ B、 $\frac{1}{4}$ C、 $\frac{1}{5}$ D、 $\frac{1}{6}$

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8. 如图所示，直角三角形abc区域内（不包括三角形边界）存在磁感应强度大小为B、方向垂直三角形所在平面向外的匀强磁场， $∠ a = 30 °$ ， $a c = L$ ， C为ac的中点，D为bc的中点，C点处的粒子源可沿平行cb的方向射入速度大小不同的正、负电子（不计电子所受的重力）。电子的比荷为k，不考虑电子间的作用。下列说法正确的是（　　）

A、可能有正电子从a点射出磁场 B、负电子在磁场中运动的最长时间为 $\frac{π}{k B}$ C、从D点射出磁场的负电子的速度大小为 $\frac{k B L}{3}$ D、从ab边射出磁场的正电子在磁场中运动的最长时间为 $\frac{2 π}{3 k B}$

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9. 如图所示，足够长的木板置于光滑水平面上，倾角 $θ$ = 53°的斜劈放在木板上，一平行于斜面的细绳一端系在斜劈顶，另一端拴接一可视为质点的小球，已知木板、斜劈、小球质量均为1 kg，斜劈与木板之间的动摩擦因数为μ，重力加速度g=10m/s² ，现对木板施加一水平向右的拉力F，下列说法正确的是（　　）

A、若μ=0.2，当F=4N时，木板相对斜劈向右滑动 B、若μ=0.5，不论F多大，小球均能和斜劈保持相对静止 C、若μ=0.8，当F=22.5N时，小球对斜劈的压力为0 D、若μ=0.8，当F=26 N时，细绳对小球的拉力为 $2 \sqrt{41} N$

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10. 如图所示，足够长的光滑平行金属导轨间距为 $L$ ，固定在竖直平面内，两根导轨上端用导线连接一个电容器，电容器的电容为 $C$ ，导轨处于磁感应强度为 $B$ 的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直。现将质量为 $m$ 、长度也为 $L$ 的金属棒 $a b$ 紧贴导轨由静止释放，金属棒沿着导轨下滑过程中始终保持水平且与导轨接触良好，已知重力加速度为 $g$ ，金属导轨和金属棒电阻均不计，则当金属棒运动稳定后，有（　　）

A、金属棒做匀加速运动，加速度大小为 $\frac{m g}{m + C B^{2} L^{2}}$ B、金属棒受到的安培力大小为 $\frac{m C B^{2} L^{2}}{m + C B^{2} L^{2}}$ C、通过金属棒的电流大小为 $\frac{C B L m g}{m + C B^{2} L^{2}}$ D、电容器电荷量保持不变

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二、实验题（共2小题，每空2分，共16分）

11. 某中学实验小组为探究加速度与合力的关系，设计了如图甲所示的实验装置。主要实验步骤如下：
①按图甲安装实验器材：质量为m的重物用轻绳挂在定滑轮上，重物与纸带相连，动滑轮右侧的轻绳上端与固定于天花板的力传感器相连，可以测量绳上的拉力大小，钩码和动滑轮的总质量为M，图中各段轻绳互相平行且沿竖直方向；
②接通打点计时器的电源，释放钩码，带动重物上升，在纸带上打出一系列点，记录此时传感器的读数F；
③改变钩码的质量，多次重复实验步骤②，利用纸带计算重物的加速度a，得到多组a、F数据。
请回答以下问题：

(1)、已知打点计时器的打点周期为0.02 s，某次实验所得纸带如图乙所示，A、B、C、D、E各点之间各有4个点未标出，则重物的加速度大小为 $a =$ ${m/s}^{2}$ （结果保留三位有效数字）。

(2)、实验得到重物的加速度大小a与力传感器示数F的关系如图丙所示，图像的斜率为k、纵截距为－b（b＞0），则重物质量m＝，当M＝3m时，重物的加速度大小为a＝。（本问结果均用k、b表示）

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12. 某同学设计了如图甲所示的电路，用来测量水果电池的电动势E和内阻r，以及一未知电阻Rₓ的阻值，图中电流表内阻极小，可忽略。实验过程如下：
i.断开开关 $S_{1} ，$ 闭合开关 $S_{2} ，$ 改变电阻箱R阻值，记录不同阻值对应的电流表示数；
ii.将开关 $S_{1} 、 S_{2}$ 都闭合，改变电阻箱R阻值，再记录不同阻值对应的电流表示数；
iii.根据步骤 i、ii记录的数据，作出对应的 $\frac{1}{I} - R$ 的图线，如图乙所示，A、B两条倾斜直线的纵截距均为b，斜率分别为 $k_{1} 、 k_{2} 。$
根据以上实验步骤及数据，回答下列问题：

(1)、根据步骤ii中记录的数据，作出的 $\frac{1}{I} - R$ 图线是图乙中的（填“A”、“B”）；

(2)、根据图乙中图线的斜率和截距，可以表示出电源电动势 $E =_{}$ ，电源内阻 $r =$ ，电阻 $R_{x}$ = （用 $k_{1} 、 k_{2}$ 和b表示）

(3)、若电流表内阻较大不可忽略，图线A、B的截距（选填“相同”、“不同”），内阻r测量值（选填“偏大”、 “偏小”、 “不变”）。

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三、计算题（共3小题，38分）

13. 一高压舱内气体的压强为1.2个大气压，温度为17℃，密度为1.46kg/m³。
（1）升高气体温度并释放出舱内部分气体以保持压强不变，求气体温度升至27℃时高压舱内气体的密度（保留三位有效数字）；
（2）保持第（1）问升温后的温度27℃不变，再向体积为高压舱体积 $\frac{1}{9}$ 的真空瓶中释放气体，要使舱内压强低于1.0个大气压，至少要几个瓶子？

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14. 今年小明一家到云南自驾旅行。行驶在大理一段限速80km/h的笔直公路上，发现前方正亮着红灯。为了获得良好的乘车体验，小明爸爸先匀减速刹车到车速降为 $v = 5 m / s$ 时匀速，当与前车有合适的距离时做减速运动到停止。小明打开全景天窗发现他前面还停着9辆轿车。假设每辆轿车长均为 $l = 4.8 m$ ，两车间隔均为 $d_{1} = 1 m$ ，每个司机的反应时间均为 $Δ T = 0.7 s$ 。为了安全，前车启动后当两车间隔为 $d_{2} = 2 m$ 时，后车作出反应，然后以 $a_{1} = 2 m / s^{2}$ 的加速度匀加速启动，若遇紧急情况可以 $a_{2} = 5 m / s^{2}$ 的加速度刹车。
（1）若小明爸爸开始匀减速刹车后第一个 $T = 2 s$ 内的位移为 $x_{1} = 38 m$ ，第二个 $T = 2 s$ 内的位移为 $x_{2} = 26 m$ ，则开始匀减速刹车的加速度a为多少？
（2）当绿灯亮起时经多长时间小明所在的车可启动？
（3）绿灯的时间间隔为 $T_{0} = 20 s$ ，不考虑黄灯时间；通过计算小明所在的车能否通过信号灯？若不能，则小明车前面还有多少辆车？

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15. 如图，在xOy坐标系中有三个区域，圆形区域Ⅰ分别与x轴和y轴相切于P点和S点。半圆形区域Ⅱ的半径是区域Ⅰ半径的2倍。区域Ⅰ、Ⅱ的圆心 $O_{1}, O_{2}$ 连线与x轴平行，半圆与圆相切于Q点，QF垂直于x轴，半圆的直径MN所在的直线右侧为区域Ⅲ。区域Ⅰ、Ⅱ分别有磁感应强度大小为B、 $\frac{B}{2}$ 的匀强磁场，磁场方向均垂直纸面向外。区域Ⅰ下方有一粒子源和加速电场组成的发射器，可将质量为m、电荷量为q的粒子由电场加速到 $v_{0}$ 。改变发射器的位置，使带电粒子在OF范围内都沿着y轴正方向以相同的速度 $v_{0}$ 沿纸面射入区域Ⅰ。已知某粒子从P点射入区域Ⅰ，并从Q点射入区域Ⅱ（不计粒子的重力和粒子之间的影响）
（1）求加速电场两板间的电压U和区域Ⅰ的半径R；
（2）在能射入区域Ⅲ的粒子中，某粒子在区域Ⅱ中运动的时间最短，求该粒子在区域Ⅰ和区域Ⅱ中运动的总时间t；
（3）在区域Ⅲ加入匀强磁场和匀强电场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，电场强度的大小 $E = B v_{0}$ ，方向沿x轴正方向。此后，粒子源中某粒子经区域Ⅰ、Ⅱ射入区域Ⅲ，进入区域Ⅲ时速度方向与y轴负方向的夹角成74°角。当粒子动能最大时，求粒子的速度大小及所在的位置到y轴的距离 $(sin 37 ° = \frac{3}{5} ， sin 53 ° = \frac{4}{5})$ 。

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