2023届高三上学期开学摸底考试物理试卷（全国卷）

2023届高三开学摸底考试物理试卷（全国卷）一、选择题：本题共8小题，每小题6分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～4题只有一项符合题目要求，第5～8题有多项符合题目要求。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.质子数与中子数互换的一对原子核称为镜像核，如与。已知的质量约为3.0160u，的质量约为3.0161u，中子质量约为1.0087u，质子质量约为1.0078u，，则与的结合能的差值约为()A.0.75MeV B.0.98MeV C.1.02MeV D.1.35MeV2.如图，一不可伸长轻绳两端各连接一质量为m的小球，初始时整个系统静置于光滑水平桌面上，两球间的距离等于绳长L。一大小为F的水平恒力作用在轻绳的中点，方向与两球连线垂直。当两球运动至二者相距时，它们加速度的大小均为()

A. B. C. D.3.在高压电场烘干机的示意图中，金属板上铺有潮湿的药材，针状电极O与之间接高压直流电源，其间的等差等势面分布如虚线所示。水分子是极性分子，可等效为棒状带电体，一端带正电，另一端带等量负电。水分子在强电场力的作用下会从潮湿的药材中加速分离出去，在鼓风机的作用下飞离电场区域从而加速干燥。图中实线是某一水分子从A点由静止开始运动的轨迹，下列说法正确的是()

A.B点的电场强度大于D点的电场强度B.B点的电势高于D点的电势C.水分子经过B点时的加速度方向与电场力方向相同D.水分子由A点运动到D点的过程中，电势能逐渐减少4.如图所示，纸面内有两根平行放置的通有同向、等大电流的长直细导线，是关于导线N对称的两点，且a点到导线M的距离大于其到导线N的距离。已知通电长直导线周围某点的磁感应强度大小与该点到长直导线的距离成反比。若空间中同时存在磁感应强度大小为B的匀强磁场，且c点的磁感应强度为零，则关于a点的磁感应强度的大小和方向，下列说法正确的是()

A.大于B，方向垂直纸面向外 B.小于B，方向垂直纸面向外C.大于B，方向垂直纸面向里 D.小于B，方向垂直纸面向里5.如图所示，小滑块质量均为m，通过一大小不计的定滑轮和轻质细线连接，Q套在光滑水平杆上，定滑轮距水平杆的高度为h，初始时Q与定滑轮之间的细线和水平杆的夹角为由静止开始运动，P在运动到最低点的过程中不会与杆碰撞，重力加速度为g，不计一切摩擦，则P由静止到运动到最低点的过程中()A.Q的速度一直在增大 B.P的速度一直在增大C.Q的最大速度为 D.当P速度最大时，杆对Q的弹力等于06.2022年2月，有科学家报告了迄今观测到的最大星系——“阿尔库俄纽斯”，它离地球30亿光年，自身横跨1630万光年的距离。星系中心有一个超大质量的黑洞，若观测到绕该黑洞做圆周运动的天体A的角速度为，到黑洞中心的距离为，天体B绕黑洞运动的周期与地球绕太阳转动的周期相同，为T。已知地球中心到太阳中心的距离为R，则下列说法正确的是()A.该黑洞质量是太阳质最的倍 B.该黑洞质量是太阳质量倍C.天体B到该黑洞中心的距离为 D.天体B到该黑洞中心的距离为7.如图所示的理想变压器中，原、副线圈匝数之比为，在间接一输出电压有效值恒定的正弦式交流电源，小灯泡均能正常发光，小灯泡正常发光时的电阻都为、额定功率都为8W，小灯泡的额定功率相同。已知电源的输出功率为36W，则下列说法正确的是()

A.小灯泡c的额定功率为10W B.小灯泡a的额定电流为0.5AC.小灯泡b的额定电压为4V D.间所加电源的输出电压有效值为24V8.如图所示，两平行倾斜导轨与两足够长的平行水平导轨平滑连接，导轨光滑且电阻不计，质量为m的金属棒b静止在水平导轨上，棒与导轨垂直。图中虚线右侧有范围足够大、方向竖直向上的匀强磁场。质量为m的金属棒a垂直放置在倾斜导轨上并由静止释放，释放位置与水平导轨的高度差为h。金属棒a进入磁场瞬间，加速度大小为，之后始终未与金属棒b发生碰撞，金属棒的电阻不可忽略，重力加速度为g，则下列说法正确的是()

A.金属棒a沿斜导轨下滑过程中机械能守恒B.金属棒a进入磁场后，组成的系统机械能守恒C.整个过程两金属棒产生的焦耳热之和为D.金属棒a的加速度大小为时，棒a的速度为三、非选择题：本卷包括必考题和选考题两部分。第9～12题为必考题，每个试题考生都必须作答。第13～14题为选考题，考生根据要求作答。（一）必考题（4题，共47分）9.（8分）某学生用图1所示的实验装置测量当地的重力加速度。重锤从高处由静止开始下落，重锤拖着的纸带通过打点计时器，打出了一系列的点。

（1）打出的纸带如图2所示，选取纸带上连续的五个计时点，测量点间的距离为，点间的距离为，若相邻两点的时间间隔为T，则打C点时重锤的速度大小为________。

（2）根据纸带，先分别测量出各点到O点的距离h（其中点为E点后连续打出的点，图中未画出），再计算打出各点时重锤下落的速度v和，绘制出图像，如图3所示。实验时，由于操作失误，先释放纸带，后接通打点计时器，根据图像可知打O点时重锤的速度大小为______m/s，测得当地的重力加速度大小为_______；请简述操作失误对测量结果的影响：___________（结果保留2位有效数字）

10.（7分）某实验小组将锌片和铜片插入一个西红柿中，用电压表测得铜片和锌片间的电压约为0.3V，然后将同样的10个西红柿电池串联成电池组，与一个标称为“3V1W”的小灯泡相连，小灯泡不发光，测得小灯泡两端的电压为0.3V。该小组同学利用电压传感器（内阻较大）、定值电阻、电阻箱等实验器材测量10个西红柿电池串联成的电池组的电动势E和内阻r，电路图如图甲所示。实验时多次改变电阻箱的阻值，记录外电路的总电阻R和对应的电压传感器的示数U，利用采集到的数据作出的图象如图乙所示。

（1）用电池组给小灯泡供电，小灯泡不亮的原因可能是_________。

（2）根据图乙可知，每个西红柿电池的平均电动势__________V，每个西红柿电池的平均内阻_______Ω。（结果均保留三位有效数字）

（3）在调节电阻箱的过程中，的最大值如图乙中所示，则定值电阻的阻值为_________Ω。（4）若实际情况中通过电压传感器的电流不能忽略，则测得电池组的电动势的值________（选填“大于”“小于”或“等于”）电池组电动势的真实值。

11.（12分）如图所示，水平虚线的上方存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的水平匀强磁场。一宽为L、长为、质量为m、电阻为R的闭合矩形导线框在竖直向上的拉力F作用下从图示位置由静止开始竖直向上做匀加速直线运动，当运动位移为L时线框的速度大小为v，此时撤去拉力，再经时间t线框到达最高处（边尚未进入磁场）。已知重力加速度大小为g。求

（1）撤去拉力前瞬间拉力的大小；（2）撤去拉力后的时间t内，线框中产生的总焦耳热Q。12.（20分）如图所示，所对圆心角为、半径为的光滑圆弧槽固定在水平面上，左侧放置一上表面水平且与圆弧槽圆心等高的桌子，质量为的物块乙放在桌子的右边缘，质量为的物块甲从距桌面右边缘处以一定的初速度向右运动，两物块发生弹性碰撞，碰后瞬间立即撤走桌子，经过一段时间，物块乙刚好沿切线方向无碰撞地由B点进入圆弧槽，最后乙沿轨道与距离圆弧槽最低点处的弹性挡板发生碰撞，已知物块甲与桌子间、物块乙与水平轨道间的动摩擦因数均为，重力加速度，忽略空气阻力，两物块均可视为质点。求：

（1）物块甲的初速度大小。（2）通过计算说明物块乙能否由B点离开圆弧槽，若不能，求物块乙最终静止时到D点的距离；若能，求物块乙第一次与第二次经过C点时对圆弧槽压力之比。（二）选考题：共15分。请考生从给出的2道物理题中任选一道作答。如果多做，则每学科按所做的第一题计分。13.【物理——选修3-3】（15分）（1）（5分）一定质量的理想气体从状态a开始，经三个过程后回到初始状态a，其图像如图所示。已知气体在状态a时的体积为的延长线过点。下列说法正确的是___________。（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分）

A.气体在状态b时的体积为B.过程中，外界对气体做功C.过程中，气体向外界放热D.过程中，单位时间内容器壁单位面积上受到气体分子撞击的次数增加E.过程中，气体的体积增大（2）（10分）某学习小组利用所学的气体知识测量一大块冰糖的体积。如图所示，一竖直放置的导热性能良好的圆柱形汽缸体积为，活塞与汽缸壁间密封良好且无摩擦。第一次，将活塞从汽缸上沿处轻轻释放，经过足够长时间，活塞下降了高度；第二次，把冰糖放在汽缸内，再次将活塞从汽缸上沿处轻轻释放，经过足够长时间，活塞下降了高度；实验过程中大气压强保持不变，环境温度的变化可忽略不计，活塞不接触冰糖。

（i）求冰糖的体积V；

（ii）若第二次操作时，活塞下降后等待时间过短，就测出活塞下降的高度，则对冰糖体积的测量结果会产生什么影响？

14.【物理——选修3-4】（15分）（1）（5分）如图所示，为一透明正方体的横截面图，N为边的中点，Q点在边上，正方形边长为。现有两细束平行光分别从Q点和N点沿纸面与边成角射入透明体中，两束光线经折射后恰好均从C点射出，取，则透明体对光线的折射率之比为________，光线在透明体中传播的时间之比为________。

（2）（10分）如图所示，两点为沿x轴正方向传播的简谐横波中的两质点，两质点的横坐标分别为。已知在时，质点P的位移为4cm，质点Q位于正向最大位移处；在时，质点P第一次回到平衡位置；在时，质点Q第一次回到平衡位置。该波的波长。求

（i）波的传播速度和波长；

（ii）质点P的振动方程。

答案以及解析1.答案：A解析：中包含两个质子和一个中子，质子和中子在结合成过程中亏损的质量为，在结合成过程中亏损的质量为，故二者的结合能之差为，A正确。2.答案：A解析：当两球运动至二者相距时，二者连线与轻绳之间夹角的余弦值。设此时轻绳中拉力大小为，对轻绳的中点受力分析得，又轻绳质量近似为0，解得。对质量为m的小球，由牛顿第二定律有，解得，选项A正确。3.答案：D解析：A.根据等势面的疏密反映电场强度的强弱知B点的电场强度小于D点的电场强度，错误。

B.由题图可知，O点为正极，根据电场中过某点的电场线和等势面相互垂直，可作出该电场的电场线，如图所示，再根据沿电场线方向电势逐渐降低知B点的电势低于D点的电势，错误。

C.水分子在非匀强电场中受到电场力和风力的共同作用，根据牛顿第二定律知，加速度方向与合外力方向相同，与电场力方向不同，错误。

D.水分子由A点运动到D点的过程中，电场力一直做正功，电势能逐渐减少，正确。

4.答案：A解析：设导线M在c点产生的磁场的磁感应强度大小为，导线N在c点产生的磁场的磁感应强度大小为，由安培定则可知，两导线独立在c点产生的磁场的方向均垂直纸面向里，又因为c点的磁感应强度为零，故匀强磁场的方向为垂直纸面向外，大小为。设导线M在a点产生的磁场的磁感应强度大小为，导线N在a点产生的磁场的磁感应强度大小为，由题给条件知，由安培定则可知，导线M在a点产生的磁场的方向垂直纸面向里，导线N在a点产生的磁场的方向垂直纸面向外，故两导线在a点产生的合磁场方向垂直纸面向外，大小为，故a点的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向外，故A正确，B、C、D错误。5.答案：AC解析：P运动到最低点时，Q的速度最大，P的速度为零，组成的系统机械能守恒，有，故Q的最大速度为，C正确；P下落到最低点过程中，P先加速后减速，Q的速度一直在增大，A正确，B错误；当P速度最大时，细线上的拉力等于，滑轮右侧细线与竖直方向的夹角大于0°小于90°，对Q受力分析，Q在细线拉力作用下加速度不为0，杆对Q的弹力小于但不为0，D错误。6.答案：BC解析：设该黑洞的质量为，对天体A，有，对天体由开普勒第三定律有，解得，C正确，D错误；对天体A，由万有引力提供向心力有，对地球，有，解得，A错误，B正确。7.答案：AC解析：设原线圈的输入功率为P，则有，联立解得，A正确；小灯泡b消耗的功率为，解得，灯泡c的额定电流为，小灯泡b的额定电流为，由变压器原、副线圈的电流关系有，则，B错误，C正确；电源的输出功率为，解得，D错误。8.答案：ACD解析：金属棒a沿斜导轨下滑过程中只有重力对金属棒a做功，机械能守恒，A正确；金属棒a进入磁场后，回路中的磁通量发生变化，有感应电流，会产生热量，组成的系统机械能不守恒，B错误；金属棒a进入磁场后组成的系统动量守恒，最终有，对金属棒a由动能定理可得，解得，整个过程两金属棒产生的焦耳热之和为，C正确；由和可得，金属棒a进入磁场时的加速度最大，为，金属棒a进入磁场后，加速度等于最大加速度的一半时，设金属棒a的速度为的速度为，有，可得，由动量守恒可得，则，即金属棒a进入磁场后，加速度等于最大加速度的一半时，棒a的速度大小为，D正确。9.答案：（1）（2）2.0；9.6；见解析解析：（1）根据运动学公式可知，打C点时重锤的速度大小为。（2）根据，可得，根据题中图像可知，，解得，解得；用到的是图像的斜率，这次操作失误不影响测量结果。10.答案：（1）见解析（2）0.286；2.50（3）12.5（4）小于解析：（1）由题意知，西红柿电池组的内阻较大，接灯泡时路端电压较小，故灯泡不亮；（2）根据闭合电路欧姆定律，有，化简得，结合题图乙可知，解得，所以每个西红柿电池的平均电动势，平均内阻；（3）根据可知，当的值最大时，即最大，此时电阻箱的电阻为零，解得。（4）如果考虑电压传感器的内阻的影响，由，得，可知此时图线的纵截距表示，所以小于。11.答案：（1）（2）解析：（1）设线框做匀加速直线运动的加速度大小为a，由运动学公式有

①

设线框的位移为L时，切割磁感线产生的感应电动势为E，回路中的电流为I，线框受到的安培力大小为，则

②

③

④

此时对线框，根据牛顿第二定律有

⑤

联立解得⑥

（2）设撤去拉力后的时间t内，线框上升的高度为h，所受安培力的平均值为，线框的平均速度为，对该过程，由动量定理有

⑦

根据②③④，同理可知⑧

由运动学公式有

⑨

对该过程，由能量守恒定律有

⑩

联立以上各式解得12.答案：（1）（2）见解析解析：（1）物块乙碰撞后做平抛运动，由几何关系可知两点的高度差为

物块乙由A到B的运动时间为

设物块乙离开桌面瞬间的速度为，落在B点时竖直分速度为，在B点的速度为，竖直方向有

如图所示，由运动的合成与分解知识可知，

设碰前瞬间物块甲的速度为，碰后瞬间速度为，物块甲和物块乙碰撞过程动量守恒、机械能守恒，则有

解得

物块甲从开始运动到碰前瞬间的过程，由动能定理得

解得

（2）假设物块乙能从B点离开圆弧槽，设物块乙再次过B点时速度为v。由功能关系得

解得

显然物块乙能从圆弧槽的B点离开，设物块乙第一次、第二次经过C点的速度分别为，

则有

又有、

解得13.答案：（1）ACD（2）（i）（ii）测出的冰糖体积比真实值偏大解析：（1）将摄氏温度转换为热力学温度，并根据数学知识可将题中的图像转换为图像，如图所示。

A.过程为等温过程，由玻意耳定律有，解得，正确。

B.过程，气体的体积增大，气体对外界做功，错误。

C.这程为等压过程，由盖-吕萨克定律有，由于气体温度降低，体积减