大化高中2023-2024学年高三上学期开学考试
物理试卷
考试时间：75分钟
注意事项：
1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2.请将答案正确填写在答题卡上
第I卷（选择题）
一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分，在1-6题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的，选对得4分，选错得0分；在7-10题给出的四个选项中，有两项或两项以上是符合题目要求的，全选对的得5分，少选的得3分，多选或错选的得0分。
1. 如图所示，健身爱好者用双手抓住“飞力士棒”的握柄，晃动“飞力士棒”，“飞力士棒”就在手的晃动下振动起来。“飞力士棒”振动稳定后，振动频率取决于（ ）
A. 人晃动的幅度 B. 人晃动的频率
C. 人晃动时的力量 D. “飞力士棒”器材本身
2. 以下四幅图片是来自课本的插图，结合图片分析下列说法中正确的是（ ）
A. 图甲是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角逐渐增大到某一值后不再会有光线从面射出
B. 图乙是双缝干涉示意图，若只减小屏到挡板间距离，两相邻亮条纹间距离将增大
C. 图丙是针尖在灯光下发生现象，这种现象反映了光的干涉现象
D. 图丁是自然光通过偏振片P、Q的实验结果，右边是光屏。当P固定不动缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将一明一暗交替变化，此现象表明光波是横波
3. 如图所示，竖直放置一根上端开口，下端封闭的细玻璃管，内有两段长为的水银柱，封闭了长度均为的A、B两段空气柱，已知大气压强，环境温度保持不变。则A、B两段空气柱的压强（ ）
A.
B.
C.
D
4. 如图为某实验器材的结构示意图，金属内筒和绝热外筒间封闭了一定体积的理想气体，内筒中有水。在对水加热升温的过程中，被封闭的空气（ ）
A. 内能保持不变
B. 所有分子运动速率都增大
C. 分子势能减小
D. 分子平均动能增大
5. 如图甲所示，竖直悬挂弹簧振子在C、D两点之间做简谐运动，O点为平衡位置，振子到达D点开始计时，规定竖直向下为正方向。图乙是弹簧振子做简谐运动的图像，则（ ）
A. 弹簧振子从D点经过O点再运动到C点为一次全振动
B. 图乙中的P点时刻振子的速度方向与加速度方向都沿正方向
C. 弹簧振子的振动方程为
D. 弹簧振子在前2.5s内的路程为1m
6. 如图所示，折射率透明玻璃半圆柱体，半径为R，O点是某一截面的圆心，虚线与半圆柱体底面垂直。现有一条与距离的光线垂直底面入射，经玻璃折射后与的交点为M，图中未画出，则M到O点的距离为（ ）
A. B. C. D.
7. 关于热现象，下列说法中正确的是（ ）
A. 脱脂棉脱脂的目的在于使它从可以被水浸润变为不被水浸润，以便吸取药液
B. 烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体
C. 石墨和金刚石的物理性质不同，是由于组成它们的物质微粒排列结构不同
D. 荷叶上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用
8. 轿车的悬挂系统是由车身与轮胎间的弹簧及避震器组成的支持系统．某型号轿车的“车身一悬挂系统”的固有周期是，这辆汽车匀速通过某路口的条状减速带，如图，已知相邻两条减速带间的距离为，该车经过该减速带过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 当轿车以的速度通过减速带时，车身上下振动的频率为
B. 轿车通过减速带的速度大小不同，车身上下振动的幅度大小可能相同
C. 当轿车以的速度通过减速带时，车身上下颠簸得最剧烈
D. 轿车通过减速带的速度越大，车身上下颠簸得越剧烈
9. 如图所示，一定质量的理想气体经历了从状态A→B→C→A的过程，气体在状态A时的体积为，CA的延长线过p-T坐标系的原点O，气体的内能（k为常数），下列说法正确的是（ ）
A. 从A到B的过程，气体对外界放热
B. 从B到C的过程，气体分子的平均动能减小，但某些分子的平均速率可能增大
C. 在状态C时，气体内能是在状态A时的2倍
D. 从C到A的过程，单位时间内撞击到容器壁单位面积上的分子数增多
10. 如图甲所示，一列机械波沿直线传播，、为传播直线上两质点，，、两点的振动情况如图乙所示。已知波长，下列说法中正确的是（ ）
A. 波速可能是 B. 波长可能是6m
C. 波速可能是 D. 波长可能是m
第II卷（非选择题）
二、实验题：本题共2小题，共16分。
11. 用插针法测定透明半圆柱形玻璃砖的折射率，O为玻璃砖的圆心，使入射光线与玻璃砖的平面端垂直．下面的四个图中，P1、P2、P3、P4是四个同学插针的结果：
①在这四个图中，肯定错误是____________．
②在这四个图中，可以比较准确测出折射率的是________．
③在较准确的图中，画出光路图，标出要测量的角度（入射角θ1、折射角θ2），写出计算玻璃折射率的公式是______．
12. 在做“探究单摆周期与摆长的关系”的实验时
（1）为了减小测量周期的误差，摆球应在经过最______填“高”或“低”点的位置时开始计时，并计数为1，摆球每次通过该位置时计数加1。当计数为63时，所用的时间为t秒，则单摆周期为______秒。
（2）实验时某同学测得的g值偏大，其原因可能是______
A.实验室的海拔太高
B.摆球太重
C.测出n次全振动时间为t，误作为（n+1）次全振动时间进行计算
（3）有两位同学分别在北京和厦门两地较准确地探究了“单摆的周期T与摆长L的关系”，并由计算机绘制了图像(如图甲所示)。北京的同学所测实验结果对应的图线是______（填“A”或“B”）。另外，在厦门做探究的同学还利用计算机绘制了a、b两种单摆的振动图像如图乙所示，由图可知，a、b两单摆的摆长之比=______。
三、解答题：本题共3小题，共36分
13. 如图所示，深度为h、导热性能极好的汽缸，开口竖直向上固定在水平面上。现用一横截面积为S、质量为m的导热的活塞，从汽缸开口处将一定质量的理想气体封闭在汽缸内，活塞缓慢下降至距离汽缸底部某一高度处静止。已知活塞与缸内壁密切且光滑接触、不漏气，外界环境的热力学温度为，大气压强为，汽缸和活塞的厚度均可忽略不计，重力加速度为g。求：
（1）活塞静止时封闭气体的压强；
（2）若活塞静止时距离汽缸底部0.8h，大气压强不变、外界环境温度缓慢升高，当活塞恰好上升至汽缸顶端时，外界热力学温度为多少？
14. 如图，在空气中有一直角棱镜，∠A=30°，一束单色光从边中点射入棱镜，入射角为45°，在边发生全反射后垂直于边射出，已知，光在真空中的速度为c。求：
（1）直角棱镜的折射率；
（2）光在棱镜中传播的时间。
15. 图甲为某波源的振动图像，图乙是该波源产生的横波在时刻的波动图像，波动图像中的O点表示波源，P、Q是介质中的两点。求：
（1）这列波的波速；
（2）质点Q开始振动所需要的时间和Q点的起振方向；
（3）质点Q第一次到达平衡位置且向上运动时，质点P通过的路程。
大化高中2023-2024学年高三上学期开学考试
物理试卷 答案解析
考试时间：75分钟
注意事项：
1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2.请将答案正确填写在答题卡上
第I卷（选择题）
一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分，在1-6题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的，选对得4分，选错得0分；在7-10题给出的四个选项中，有两项或两项以上是符合题目要求的，全选对的得5分，少选的得3分，多选或错选的得0分。
1. 如图所示，健身爱好者用双手抓住“飞力士棒”的握柄，晃动“飞力士棒”，“飞力士棒”就在手的晃动下振动起来。“飞力士棒”振动稳定后，振动频率取决于（ ）
A. 人晃动幅度 B. 人晃动的频率
C. 人晃动时的力量 D. “飞力士棒”器材本身
【答案】B
【解析】
【详解】A．“飞力士棒”在健身爱好者作用下做受迫振动，其振动频率取决于健身爱好者的晃动频率，与晃动的振幅无关，故A错误；
B．“飞力士棒”在健身爱好者作用下做受迫振动，其振动频率取决于健身爱好者的晃动频率，故B正确；
C．“飞力士棒”在健身爱好者作用下做受迫振动，其振动频率取决于健身爱好者的晃动频率，与晃动的力量无关，故C错误；
D．“飞力士棒”在健身爱好者作用下做受迫振动，其振动频率取决于健身爱好者的晃动频率，与器材本身无关，故D错误；
故选B。
2. 以下四幅图片是来自课本的插图，结合图片分析下列说法中正确的是（ ）
A. 图甲是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角逐渐增大到某一值后不再会有光线从面射出
B. 图乙是双缝干涉示意图，若只减小屏到挡板间距离，两相邻亮条纹间距离将增大
C. 图丙是针尖在灯光下发生的现象，这种现象反映了光的干涉现象
D. 图丁是自然光通过偏振片P、Q的实验结果，右边是光屏。当P固定不动缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将一明一暗交替变化，此现象表明光波是横波
【答案】D
【解析】
【详解】A．图甲中，根据几何关系可知上表面的折射角等于下表面的入射角，根据光路的可逆性，无论怎么增大入射角，下表面的入射角不会达到临界角，光线都会从面射出，故A错误；
B．图乙中，根据双缝干涉相邻条纹间距公式
可知只减小屏到挡板间距离，两相邻亮条纹间距离将减小，故B错误；
C．图丙是针尖的衍射现象图片，故C错误；
D．只有横波才能产生偏振现象，所以光的偏振现象表明光是一种横波，故D正确。
故选D。
3. 如图所示，竖直放置一根上端开口，下端封闭的细玻璃管，内有两段长为的水银柱，封闭了长度均为的A、B两段空气柱，已知大气压强，环境温度保持不变。则A、B两段空气柱的压强（ ）
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】
【详解】AB．因为环境温度保持不变，对A段空气柱有
故A错误，B正确；
CD．对B段空气柱有
故CD错误；
故选B。
4. 如图为某实验器材的结构示意图，金属内筒和绝热外筒间封闭了一定体积的理想气体，内筒中有水。在对水加热升温的过程中，被封闭的空气（ ）
A. 内能保持不变
B. 所有分子运动速率都增大
C. 分子势能减小
D. 分子平均动能增大
【答案】D
【解析】
【详解】AD．水加热升温使空气温度升高，故封闭空气的内能增大，气体分子的平均动能增大，A错误，D正确；
C．分子间距离不变，故分子间分子势能不变，C错误；
B．由于温度是分子平均动能的标志是一个统计规律，温度升高时并不是所有分子的动能都增大，有少数分子动能可能减小，故不是所有分子运动速率都增大，B错误。
故选D。
5. 如图甲所示，竖直悬挂弹簧振子在C、D两点之间做简谐运动，O点为平衡位置，振子到达D点开始计时，规定竖直向下为正方向。图乙是弹簧振子做简谐运动的图像，则（ ）
A. 弹簧振子从D点经过O点再运动到C点为一次全振动
B. 图乙中的P点时刻振子的速度方向与加速度方向都沿正方向
C. 弹簧振子的振动方程为
D. 弹簧振子在前2.5s内的路程为1m
【答案】D
【解析】
【详解】A．弹簧振子从D点经过O点再运动到C点为次全振动，故A错误；
B．图乙中的P点时刻振子的速度方向为负方向，加速度方向沿正方向，故B错误；
C．由图乙知周期为T=1s，弹簧振子的振幅为A=0.1m，则
规定竖直向下为正方向，振子到达D点开始计时，t=0时刻位移为0.1m，可知初相为，则弹簧振子的振动方程为
故C错误；
D．弹簧振子在前2.5s内的路程为
故D正确。
故选D。
6. 如图所示，折射率的透明玻璃半圆柱体，半径为R，O点是某一截面的圆心，虚线与半圆柱体底面垂直。现有一条与距离的光线垂直底面入射，经玻璃折射后与的交点为M，图中未画出，则M到O点的距离为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】光路图如图所示
由几何关系知在B点的入射角为
α=30°
根据折射定律有
解得
θ=45°
可知
β=135°
r=15°
根据正弦定理有
解得
故选A。
7. 关于热现象，下列说法中正确的是（ ）
A. 脱脂棉脱脂的目的在于使它从可以被水浸润变为不被水浸润，以便吸取药液
B. 烧热针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体
C. 石墨和金刚石的物理性质不同，是由于组成它们的物质微粒排列结构不同
D. 荷叶上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用
【答案】CD
【解析】
【详解】A．未脱脂的棉花对水不浸润因而不吸水，脱脂后可以被水浸润，方便吸取药液，故A错误；
B．烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，由于云母片导热的各向异性，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明云母片是晶体，故B错误；
C．石墨和金刚石的物理性质不同，是由于组成它们的物质微粒排列结构不同，故C正确；
D．荷叶上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用形成的，故D正确。
故选CD。
8. 轿车的悬挂系统是由车身与轮胎间的弹簧及避震器组成的支持系统．某型号轿车的“车身一悬挂系统”的固有周期是，这辆汽车匀速通过某路口的条状减速带，如图，已知相邻两条减速带间的距离为，该车经过该减速带过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 当轿车以的速度通过减速带时，车身上下振动的频率为
B. 轿车通过减速带的速度大小不同，车身上下振动的幅度大小可能相同
C. 当轿车以的速度通过减速带时，车身上下颠簸得最剧烈
D. 轿车通过减速带的速度越大，车身上下颠簸得越剧烈
【答案】BC
【解析】
【详解】A．当轿车以的速度通过减速带时，车身上下振动的周期为
则车身上下振动的频率为
故A错误；
BD．车身上下振动的频率与车身系统的固有频率越接近，车身上下振动的幅度越大，所以当轿车通过减速带的速度大小不同时，车身上下振动的幅度大小可能相同。故B正确；D错误；
C．当轿车以的速度通过减速带时，车身上下振动的频率为
车身系统的固有频率为
此时
所以车身发生共振，颠簸得最剧烈。故C正确。
故选BC。
9. 如图所示，一定质量的理想气体经历了从状态A→B→C→A的过程，气体在状态A时的体积为，CA的延长线过p-T坐标系的原点O，气体的内能（k为常数），下列说法正确的是（ ）
A. 从A到B的过程，气体对外界放热
B. 从B到C的过程，气体分子的平均动能减小，但某些分子的平均速率可能增大
C. 在状态C时，气体的内能是在状态A时的2倍
D. 从C到A的过程，单位时间内撞击到容器壁单位面积上的分子数增多
【答案】BC
【解析】
【详解】A．从A到B的过程，气体压强不变而温度升高，则内能增大，据理想气体状态方程可知，体积增大对外做功，由热力学第一定律可知，气体从外界吸收热量，A错误；
B．从B到C的过程，气体温度降低，气体分子的平均动能减小，但某些分子的平均速率可能增大，B正确；
C．由于气体的内能满足
状态C的温度是状态A的两倍，则在状态C时，气体的内能是在状态A时的2倍，C正确；
D．从C到A的过程，据理想气体状态方程可得
故气体的体积不变，在压强减小时，单位时间内撞击到容器壁单位面积上的分子数减少，D错误。
故选BC。
10. 如图甲所示，一列机械波沿直线传播，、为传播直线上两质点，，、两点的振动情况如图乙所示。已知波长，下列说法中正确的是（ ）
A. 波速可能是 B. 波长可能是6m
C. 波速可能是 D. 波长可能是m
【答案】AD
【解析】
【详解】由图知，周期为
在时刻，a点位于波谷，b点经过平衡位置向y轴正方向振动。
若波的传播方向向右，且，则有
可得波长为
则波速为
若波的传播方向向左，且，则有
可得波长为
则波速为
故选AD。
第II卷（非选择题）
二、实验题：本题共2小题，共16分。
11. 用插针法测定透明半圆柱形玻璃砖折射率，O为玻璃砖的圆心，使入射光线与玻璃砖的平面端垂直．下面的四个图中，P1、P2、P3、P4是四个同学插针的结果：
①在这四个图中，肯定错误的是____________．
②在这四个图中，可以比较准确测出折射率的是________．
③在较准确的图中，画出光路图，标出要测量的角度（入射角θ1、折射角θ2），写出计算玻璃折射率的公式是______．
【答案】 ①. AB ②. D ③.
【解析】
【详解】解：①[1]A．光线从玻璃斜射向空气时，折射角不可能小于入射角，故A错误，符合题意；
B．光线从玻璃垂直射向空气时，折射角等于入射角，光线不折射，故B错误，符合题意；
CD．光线从玻璃斜射向空气时，折射角大于入射角，故CD正确，不符合题意。
故选AB。
②[2]要比较准确地测定折射率，折射角不能太大，也不能太小；图C中，光线从玻璃斜射向空气时，入射角度过小，故比较准确地测定折射率的是D图。
③[3]作出光路图，如图所示，由折射定律可知
12. 在做“探究单摆周期与摆长的关系”的实验时
（1）为了减小测量周期的误差，摆球应在经过最______填“高”或“低”点的位置时开始计时，并计数为1，摆球每次通过该位置时计数加1。当计数为63时，所用的时间为t秒，则单摆周期为______秒。
（2）实验时某同学测得的g值偏大，其原因可能是______
A.实验室的海拔太高
B.摆球太重
C.测出n次全振动时间t，误作为（n+1）次全振动时间进行计算
（3）有两位同学分别在北京和厦门两地较准确地探究了“单摆的周期T与摆长L的关系”，并由计算机绘制了图像(如图甲所示)。北京的同学所测实验结果对应的图线是______（填“A”或“B”）。另外，在厦门做探究的同学还利用计算机绘制了a、b两种单摆的振动图像如图乙所示，由图可知，a、b两单摆的摆长之比=______。
【答案】 ①. 低 ②. ③. C ④. B ⑤.
【解析】
【详解】（1）[1][2]为了减小测量周期的误差，摆球应在经过最低点的位置时开始计时，并计数为1，摆球每次通过该位置时计数加1，当计数为63时，所用的时间为t秒，则单摆周期为
（2）[3]A．海拔越高，g值越小，A错误；
B．摆球的质量越重，误差越小，测量结果越准确，不会导致测得的g值偏大，B错误；
C．根据单摆周期公式
可得，重力加速度为
测出n此全振动的时间为t，误作为次全振动时间进行计算，则周期偏小，测得的重力加速度g偏大，C正确。
故选C。
（3）[4]根据单摆周期公式
可得
知图像斜率为
即斜率越大，则重力加速度越小，因为厦门当地的重力加速度小于北京，去北大的同学所测实验结果对应的图线的斜率小，则北京的同学所测实验结果对应的图线是B。
[5]由振动图线知，两单摆的周期之比为
根据单摆周期公式
可知，单摆的摆长为
即，两单摆的摆长之比为
三、解答题：本题共3小题，共36分
13. 如图所示，深度为h、导热性能极好的汽缸，开口竖直向上固定在水平面上。现用一横截面积为S、质量为m的导热的活塞，从汽缸开口处将一定质量的理想气体封闭在汽缸内，活塞缓慢下降至距离汽缸底部某一高度处静止。已知活塞与缸内壁密切且光滑接触、不漏气，外界环境的热力学温度为，大气压强为，汽缸和活塞的厚度均可忽略不计，重力加速度为g。求：
（1）活塞静止时封闭气体的压强；
（2）若活塞静止时距离汽缸底部0.8h，大气压强不变、外界环境温度缓慢升高，当活塞恰好上升至汽缸顶端时，外界热力学温度为多少？
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）对活塞，根据共点力平衡条件有
解得
（2）活塞过程中，封闭气体处于等压变化，根据盖—吕萨克定律可知
解得
14. 如图，在空气中有一直角棱镜，∠A=30°，一束单色光从边中点射入棱镜，入射角为45°，在边发生全反射后垂直于边射出，已知，光在真空中的速度为c。求：
（1）直角棱镜的折射率；
（2）光在棱镜中传播的时间。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）光路图如下图所示
由几何关系可得
α=θ=60°，γ=30°
由折射率公式有
解得
（2）由折射率与速度的关系
解得
为等腰三角形，则
则有
15. 图甲为某波源的振动图像，图乙是该波源产生的横波在时刻的波动图像，波动图像中的O点表示波源，P、Q是介质中的两点。求：
（1）这列波的波速；
（2）质点Q开始振动所需要的时间和Q点的起振方向；
（3）质点Q第一次到达平衡位置且向上运动时，质点P通过的路程。
【答案】（1）；（2）5s，沿y轴负方向；（3）0.7m
【解析】
【分析】
【详解】（1）由题图可知，波源起振方向沿y轴负方向T=2s、
则波速
（2）质点Q开始振动所需要的时间
Q点的起振方向与波源起振方向相同，沿y轴负方向。
（3）波由质点P传到质点Q经历时间
质点P已经振动时间
P共振动时间
质点P通过的路程
