2021届江苏省无锡江阴市高三（上）开学考试物理试题（解析版）

江阴市 2020 年暑假作业开学检测 高三物理 注意事项及说明：本卷满分 100 分，考试时间 90 分钟．答案请写在答题卡上的指定位置，在 其它位置作答一律无效． 一、单项选择题：本题共 8 小题，每小题 3 分，共计 24 分。每小题只有一个选项符合题意。 1. 下列说法正确的是（　　） A. 伽利略通过“理想实验”得出“力是维持物体运动的原因” B. 爱因斯坦首先提出“能量子”假说 C. 牛顿发现万有引力定律的同时测出了引力常量 D. 伽利略首先建立了平均速度、瞬时速度、加速度以及能量的概念 【答案】D 【解析】 【详解】A．伽利略通过“理想实验”得出“力不是维持物体运动的原因”，选项 A 错误； B．普朗克首先提出“能量子”假说，选项 B 错误； C．牛顿发现万有引力定律，卡文迪许测出了引力常量，选项 C 错误； D．伽利略首先建立了平均速度、瞬时速度、加速度以及能量的概念，选项 D 正确。 故选 D。 2. 某气体的摩尔质量为 M，分子质量为 若 1 摩尔该气体的体积为 ，密度为 ，则该气体单位体积分 子数为 阿伏伽德罗常数为 　　 A. B. C. D. 【答案】ABC 【解析】 根据题意，气体单位体积分子数是指单位体积气体分子的数量，选项 A 中 NA 是指每摩尔该气体含有的气体 分子数量，Vm 是指每摩尔该气体的体积，两者相除刚好得到单位体积该气体含有的分子数量，选项 A 正确； 选项 B 中，摩尔质量 M 与分子质量 m 相除刚好得到每摩尔该气体含有的气体分子数，即为 NA，此时就与 选项 A 相同了，故选项 B 正确；选项 C 中，气体摩尔质量与其他密度相除刚好得到气体的摩尔体积 Vm， 所以选项 C 正确、D 错误． 【学科网考点定位】阿伏伽德罗常数、物质的量 .m mV ρ ( )(AN ) A m N V m M mV AN M ρ AN m ρ【方法技巧】首先通过阿伏伽德罗常数和摩尔体积相比可以得到气体单位体积内的分子数，再通过选项结 论反推，反推过程中要注意各物理量的意义． 3. 明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载：“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一面五色”，表明白 光通过多棱晶体折射会发生色散现象。如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光 a、b，下列 说法正确的是（　　） A. 若增大入射角 i，则 b 光先消失 B. 在该三棱镜中 a 光波长小于 b 光 C. a 光能发生偏振现象，b 光不能发生 D. 若 a、b 光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则 a 光的遏止电压低 【答案】D 【解析】 【详解】A．设折射角为 α，在右界面的入射角为 β，如图所示： 根据几何关系有 根据折射定律： ，增大入射角 i，折射角 α 增大，β 减小，而 β 增大才能使 b 光发生全反射，故 A 错误； B．由光路图可知，a 光的折射率小于 b 光的折射率（ ），则 a 光的波长大于 b 光的波长（ ）， 故 B 错误； C．光是一种横波，横波有偏振现象，纵波没有，有无偏振现象与光的频率无关，故 C 错误． D．根据光电效应方程和遏止电压的概念可知：最大初动能 ，再根据动能定理： Aα β+ = sin sin in α= a bn n< a b λ λ> k 0E h W= −ν，即遏止电压 ，可知入射光的频率越大，需要的遏止电压越大， ， 则 a 光的频率小于 b 光的频率（ ），a 光的遏止电压小于 b 光的遏止电压，故 D 正确。 故选 D。 【点睛】本题考查 知识点较多，涉及光的折射、全反射、光电效应方程、折射率与波长的关系、横波和 纵波的概念等，解决本题的关键是能通过光路图判断出两种光的折射率的关系，并能熟练利用几何关系． 4. 将一小球竖直向上抛出，小球在运动过程中所受到的空气阻力不可忽略．a 为小球运动轨迹上的一点， 小球上升和下降经过 a 点时的动能分别为 Ek1 和 Ek2．从抛出开始到小球第一次经过 a 点时重力所做的功为 W1，从抛出开始到小球第二次经过 a 点时重力所做的功为 W2．下列选项正确的是（　　） A Ek1=Ek2，W1=W2 B. Ek1＞Ek2，W1=W2 C. Ek1＜Ek2，W1＜W2 D. Ek1＞Ek2，W1＜W2 【答案】B 【解析】 从抛出开始到第一次经过 a 点和抛出开始第二次经过 a 点，上升的高度相等，因重力做功只与初末位置有 关，故重力做功相等，即 W1=W2．对两次经过 a 点的过程根据动能定理得，-Wf=Ek2-Ek1，可知 Ek1＞Ek2， 故 B 正确，ACD 错误． 5. 下列说法正确的是（　　） A. 根据天然放射现象，卢瑟福提出了原子的核式结构 B. 一个氢原子从 n＝3 能级跃迁到 n＝2 能级，该氢原子放出光子，能量减少 C. 铀( U)经多次 α、β 衰变形成稳定的铅( Pb)的过程中，有 8 个中子转变成质子 D. 机场、车站等地进行安全检查时，能轻而易举地窥见箱内物品，利用了 α 射线较强 穿透能力 【答案】B 【解析】 【详解】A. 根据 α 粒子散射实验的结论，卢瑟福提出了原子的核式结构理论，选项 A 错误； B. 一个氢原子从 n＝3 能级跃迁到 n＝2 能级，该氢原子放出光子，能量减少，选项 B 正确； C. 铀( U)经多次 α、β 衰变形成稳定的铅( Pb)的过程中，因为发生了 6 次 β 衰变，可知有 6 个中子转变 成质子，选项 C 错误； D. 机场、车站等地进行安全检查时，利用的是 x 射线，选项 D 错误。 的 . 的 c k0eU E− = − 0 c WhU e e ν= − a bn n< a b ν ν< 238 92 206 82 238 92 206 82故选 B。 6. 氢原子能级示意图如图所示．光子能量在 1.63 eV~3.10 eV 的光为可见光．要使处于基态（n=1）的氢原 子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为 A. 12.09 eV B. 10.20 eV C. 1.89 eV D. 1.5l eV 【答案】A 【解析】 【详解】由题意可知，基态（n=1）氢原子被激发后，至少被激发到 n=3 能级后，跃迁才可能产生能量在 1.63eV~3.10eV 的可见光．故 ．故本题选 A． 7. 宇航员王亚平在“天宮 1 号”飞船内进行了我国首次太空授课，演示了一些完全失重状态下的物理现象．若 飞船质量为 m，距地面高度为 h，地球质量为 M，半径为 R，引力常量为 G，则飞船所在处的重力加速度大 小为（　　） A. 0 B. C. D. 【答案】B 【解析】 对飞船受力分析知，所受到的万有引力提供匀速圆周运动的向心力，等于飞船所在位置的重力，即 ，可得飞船的重力加速度为 ，故选 B． 【考点定位】万有引力定律的应用． 8. 如图所示，乒乓球的发球器安装在水平桌面上，竖直转轴 OO′距桌面的高度为 h，发射器 O′A 部分长度 也为 h．打开开关后，可将乒乓球从 A 点以初速度 v0 水平发射出去，其中 ，设发射出 的所有乒乓球都能落到桌面上，乒乓球自身尺寸及空气阻力不计．若使该发球器绕转轴 OO′在 90°角的范围 内来回缓慢水平转动，持续发射足够长时间后，乒乓球第一次与桌面相碰区域的最大面积 S 是 1.51 ( 13.60)eV 12.09eVE∆ = − − − = 2( ) GM R h+ 2( ) GMm R h+ 2 GM h 2( ) MmG mgR h =+ 2= ( ) GMg R h+ 02 2 2gh v gh≤ ≤A. 2πh2 B. 3πh2 C. 4πh2 D. 8πh2 【答案】C 【解析】 【详解】平抛运动的时间 ；当速度最大时水平位移 ，当速度最 小时水平位移 ，故圆环的半径为 3h≤r≤5h；乒乓球第一次与桌面相碰区域的 最大面积 S＝ π[（5h）2﹣（3h）2]＝4πh2，故 ABD 错误、C 正确． 二、多项选择题：本题共 4 小题，每小题 4 分，共计 16 分．每小题有多个选项符合题意。全 部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，错选或不答的得 0 分。 9. 关于分子动理论，下列说法正确的是（　　） A. 气体扩散的快慢与温度有关 B. 布朗运动是液体分子的无规则运动 C. 分子间同时存在着引力和斥力 D. 分子间的引力总是随分子间距增大而增大 【答案】AC 【解析】 【详解】A．气体扩散的快慢与温度有关，温度越高，分子运动越剧烈，扩散越快，选项 A 正确； B．布朗运动是悬浮在液体表面的固体颗粒的无规则运动，是液体分子无规则运动的具体表现，选项 B 错误； C．分子间同时存在着引力和斥力，选项 C 正确； D．分子间的引力总是随分子间距增大而减小，选项 D 错误。 故选 AC。 10. 货车和客车在平直公路上同一车道行驶，客车在前，货车在后，突然出现紧急情况，两车同时刹车，刚 开始刹车时两车相距 20m，刹车过程中两车的 v-t 图像如图所示，则下列判断正确的是（　　） 2ht g = 22 2 4max max hx v t gh hg × ×＝ ＝ ＝ min min 22 2hx v t gh hg ×＝ ＝ ＝ 1 4A. 两车刹车时客车 加速度比货车大 B. 在 t=5s 时刻两车相距最近 C. 两车会在客车停止之后发生追尾事故 D. 两车相距最近的距离为 7.5m 【答案】AD 【解析】 【详解】A．v-t 图象的斜率表示加速度，根据图像可得 因此两车刹车时客车的加速度比货车大，选项 A 正确； B．因为客车在前，货车在后，且在 5s 之前，客车的速度大于货车的速度，在 5s 之后，客车的速度小于货 车的速度，所以在 5s 时，两车相距最远，选项 B 错误； CD．根据图象可知，客车运动的总位移为 15s 内货车的位移为 则甲乙相距 故两车没有发生追尾，此时货车在客车后 7.5m 处. 选项 C 错误，D 正确。 故选 AD。 11. 如图所示，三条绳子的一端都系在细直杆顶端，另一端都固定在水平地面上，将杆竖直紧压在地面上， 若三条绳长度不同，下列说法正确的有（　　） 的 2 220- m/s =-2m/s10a =客 2 215- m/s =-1m/s15a =货 1= 10 20m 100m2x × × =客 1 15 15m 112.5m2x = × × =货 20m-12.5m 7.5m=A. 三条绳中的张力都相等 B. 杆对地面的压力大于自身重力 C. 绳子对杆的拉力在水平方向的合力为零 D. 绳子拉力的合力与杆的重力是一对平衡力 【答案】BC 【解析】 试题分析：由于三力长度不同，故说明三力与竖直方向的夹角不相同，由于杆保持静止，故在水平方向三 力水平分力的合力应为零，故三力的大小不可能相等；A 错、C 对；由于三力在竖直方向有分力，杆在竖直 方向合力为零，故杆对地面的压力大于重力，B 对；由于杆受绳的拉力、重力及支持力；故绳拉在竖直方 向分力与重力的合力等于支持力；故 D 错． 考点：共点力的平衡条件及应用． 12. 一列简谐橫波沿 轴正方向传播，已知 时的波形如图所示，波上有 P、Q 两点，其纵坐标分别为 下列说法中正确的是 A. P 点的振动形式传到 Q 点需要 B. P、Q 在振动的过程中的任一时刻，位移的大小总相同 C. 在 内，P 点通过的路程为 20cm D. 经过 ，Q 点回到平衡位置 【答案】AB 【解析】 【详解】由图看出,P、Q 两点平衡位置间的距离等于半个波长,因简谐波传播过程中,在一个周期内传播一个 x 0t = 2cm 2cmP Qy y= = −， ， 2 T 5 4 T 3 8 T波长,所以振动形式从 P 传到 Q 需要半个周期 ,故 A 正确；P、Q 的振动情况总是相反,所以在振动过程中, 它们的位移大小总是相等,故 B 正确；若图示时刻 P 在平衡位置或最大位移处,在 内,P 点通过的路程为: ,而实际上图示时刻,P 点不在平衡位置或最大位移处, 在 内，P 点通过的路程 不等于 20cm，故 C 错误；图示时刻,Q 点向下运动,速度减小,所以从图示位置运动到波谷的时间大于 ,再从 波谷运动到平衡位置的时间为 ,所以经过 ,Q 点没有回到平衡位置.故 D 错误.故选 AB 三、非选择题：本题共 6 小题，共计 60 分。解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的 演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13. 小妮同学利用如图甲所示的实验装置验证系统机械能守恒。A、B 是两个质量均为 m 的相同小球，O 为 穿过轻杆的固定转轴，C 为固定在支架上的光电门，初始时杆处于水平状态，重力加速度为 g。实验步骤如 下∶ (1)用游标卡尺测得小球 B 的直径 d 如图乙所示，则 d=______mm； (2)用毫米刻度尺测得 AO 长为 l， BO 长为 2l； (3)由静止释放两小球，当小球 B 通过光电门时，测得光线被小球挡住的时间为 t，则在杆由水平转至竖直 的过程中两小球组成的系统增加的动能 Ek=___， 减少的重力势能 Ep=____ （用 m、g、l、d、 t 表 示）。 (4)若在误差允许的范围内 Ek= Ep，则小球 A、B 组成的系统机械能守恒。 【答案】 (1). 12.40 (2). (3). mgl 【解析】 【详解】(1)[1]游标卡尺的主尺读数为 12mm，游标读数为 则游标卡尺的最终读数为 2 T 5 4 T 5 5 4cm 20cmS A= = × = 5 4 T 8 T 4 T 3 8 T ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ 2 2 5 8∆ md t 0.05 8mm 0.40mm× =(3)[2]小球 B 通过光电门的瞬时速度 A、B 转动的半径之比为 1：2，A、B 的角速度相等，根据 知 A、B 的速度之比为 1：2，所以 A 的 瞬时速度 系统动能增加量 [3]系统重力势能的减小量 14. 在观察光的双缝干涉现象的实验中： (1)将激光束照在如图所示的双缝上，在光屏上观察到的现象是选项图中的 （ ） (2)保持双缝到光屏的距离不变，换用间隙更小的双缝，在光屏上观察到的条纹宽度将________；保持双缝 间隙不变，减小双缝到光屏的距离，在光屏上观察到的条纹宽度将________(均选填“变宽”、“变窄”或“不 变”)． 【答案】 (1). A (2). 变宽 (3). 变窄 【解析】 【详解】（1）光照在双缝上出现的是双缝干涉现象，而双缝干涉图象中间是亮条纹，两侧是明暗相间的等 间距对称的干涉条纹，所以 A 是正确． （2）根据双缝干涉条纹间距公式 ，其中 L 表示双缝到荧光屏之间的间距，d 为两条双缝之间的距 离，换用间隙更小的双缝 d 减小，条纹间距将会变宽；保持双缝间隙不变，减小光屏到双缝的距离，则条 纹间距将会变窄． 15. 用速度大小为 v 的中子轰击静止的锂核( Li)，发生核反应后生成氚核和 α 粒子，生成的氚核速度方向 12 0.40mm 12.40mmd = + = B dv t = ∆ v rω= 2 2 B A v dv t = = ∆ 2 2 2 2 5 8 1 1 2 2k A B mdE mv mv t ∆ + = ∆= 2pE mg l mgl mgl∆ = − = Lx d λ∆ = 6 3与中子的初速度方向相反，氚核与 α 粒子的速度之比为 7∶8，中子的质量为 m，质子的质量可近似看做 m， 光速为 c. (1)写出核反应方程. (2)求氚核与 α 粒子的速度大小. (3)若核反应过程中放出的核能全部转化为 α 粒子和氚核的动能，求出质量亏损. 【答案】(1) n＋ Li→ H＋ He(2) v　 v　(3) 【解析】 【详解】(1)由题意可知，核反应方程为： n＋ Li→ H＋ He (2)设中子的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：mv＝－3mv1＋4mv2 由题意得：v1∶v2＝7∶8 解得：v1＝ v，v2＝ v. (3)氚核和 α 粒子的动能之和为：Ek＝ ×3mv12＋ ×4mv22＝ mv2 释放的核能为：ΔE＝Ek－Ekn＝ mv2－ mv2＝ mv2 由爱因斯坦质能方程得，质量亏损为：Δm＝ 16. 2022 年将在我国举办第二十四届冬奥会，跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一。某滑道示意图如下， 长直助滑道 AB 与弯曲滑道 BC 平滑衔接，滑道 BC 高 h=10m，C 是半径 R=20m 圆弧的最低点，质量 m=60kg 的运动员从 A 处由静止开始匀加速下滑，加速度 ，到达 B 点时速度 vB=30 m/s。取重力加速度 g=10 m/s2。 (1)求长直助滑道 AB 的长度 L； (2)求运动员在 AB 段所受合外力的冲量的 I 大小； (3)若不计 BC 段的阻力，画出运动员经过 C 点时的受力图，并求其所受支持力 FN 的大小。 1 0 6 3 3 1 4 2 7 11 8 11 2 2 141 121 mv c 1 0 6 3 3 1 4 2 7 11 8 11 1 2 1 2 403 242 403 242 1 2 141 121 2 2 2 141 121 E mv c c ∆ = 24.5 m/sa =【答案】(1) ；(2) ；(3) ，3 900 N 【解析】 【详解】1）已知 AB 段的初末速度，则利用运动学公式可以求解斜面的长度，即 可解得 (2)根据动量定理可知合外力的冲量等于动量的该变量所以 (3)小球在最低点的受力如图所示 由牛顿第二定律可得 从 B 运动到 C 由动能定理可知 解得 100m 1800 N s⋅ 2 2 0 2Bv v aL− = 2 2 0 100m2 Bv vL a −= = 0 1800N sBI mv= − = ⋅ 2 CvN mg m R − = 2 21 1 2 2C Bmgh mv mv= −【点睛】本题考查了动能定理和圆周运动，会利用动能定理求解最低点的速度，并利用牛顿第二定律求解 最低点受到的支持力大小。 17. 如图甲所示，一导热气缸开口向上竖直放置，气缸深度为 L，现将质量为 M 的倒“工”字形绝热活塞从 气缸的开口处缓慢放入气缸中，活塞与气缸内壁无缝隙不漏气，最终活塞顶部横杠卡在气缸口上，如图乙 所示。已知活塞下端的横截面积为 S，外界环境的绝对温度恒为 T0，大气压强为 p0，重力加速度大小为 g， 不计活塞与气缸的摩擦，倒“工”字形绝热活塞高度为 ，求： （1）此时刻气缸内气体的压强 p1； （2）现给气缸外部套上绝热泡沫材料(未画出)且通过电热丝缓慢加热封闭气体，欲使活塞顶部横杠恰好与 气缸开口脱离，则此时缸内气体的温度 T2。 【答案】（1） ；（2） 【解析】 【详解】（1）气缸在未放入活塞时，缸内气体的压强等于大气压 ，体积 放入活塞后封闭气体的体积 根据玻意耳定律有 解得 （2）在活塞未动过程中，对封闭气体加热发生等容变化，根据查理定律有 3900NN = 4 L 1 0 4 3p p= 0 0 2 0 3( ) 4 Mgp TST p + = 0p 0V LS= 1 3 4V LS= 0 1 3 4p LS p LS= ⋅ 1 0 4 3p p=对活塞，设活塞上端横杆刚开始离开气缸时气缸中气压为 p2，则有 联立解得 18. 如图所示，以 、 为端点的 1/4 光滑圆弧轨道固定于竖直平面，一长滑板静止在光滑水平地面上，左 端紧靠 点，上表面所在平面与圆弧轨道相切于 点．离滑板右端 处有一竖直固定的挡板 ，一物 块从 点由静止开始沿轨道滑下，经 滑上滑板．已知物块可视为质点，质量为 ，滑板质量 ， 圆弧轨道半径为 ，物块与滑板间的动摩擦因数为 ，重力加速度为 ．滑板与挡板 和 端的碰 撞没有机械能损失． （1）求物块滑到 点的速度 大小： （2）求滑板与挡板 碰撞前瞬间物块的速度 大小； （3）要使物块始终留在滑板上，求滑板长度最小值 ． 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【详解】（1）对物块由 到 过程中，根据机械能守恒定律有： 解得： （2）设滑板与 碰撞前，物块与滑板具有共同速度 ，取向右为正，对物块与滑板购成的系统，由动量守 恒定律有： 1 2 0 2 =p p T T 2 0p S p S Mg= + 0 0 2 0 3( ) 4 Mgp TST p + = A B B B 0 4L R= P A A m 2mM = R 0.5µ = g P B B 0v P 1v L 2gR 3 24 gR 71 36 R A B 2 0 1 2mgR mv= 0 2v gR= P 1v 0 ( )mv m M v= +设此过程滑板运动的位移为 ，对滑板由动能定理得： 联立解得： 假设不成立，滑板与挡板 碰撞前瞬间未达到共速设碰前瞬间滑块速度为 ，由动能定理得： 可得 滑板撞 前加速度为： 得： 该过程运动时间为： 滑板撞 前物块加速度为： 得： 滑板撞 前瞬间物块速度为： （3）由于滑板与挡板的碰撞没有机械能损失，所以滑板与挡板 碰撞后速度 大小不变，方向向左．此后 滑板作匀减速运动，物块先向右减速，再向左加速运动． 设两者第二次具有共同速度 ，取向左为正，根据动能量守恒有： 解得： 为 s 21 02mgs Mvµ = − 0 4 9 4 R Rs L= > = P 2v 2 2 1 04 2 Rmg Mvµ = − 2 8 gRv = P Mmg Maµ = 4M ga = 2 2 M v Rt a g = = P mmg maµ = 2m ga = P 1 0 3 24mv v a t gR= − = P 1v 3v 2 1 3( )Mv mv m M v− + = + 3 2 12 gRv =设此时滑板离 的距离为 ，由动能定理： 解得： 全程物块和滑板对地位移分别为： 因此滑板长度最小值即相对位移为： P s′ 2 2 3 2 1 1 2 2mgs Mv Mvµ ′− = − 9 2Rs′ = ( ) 2 0 1 0 22 m vS Ra −= =− 2 1 2 1 4 9 36S R R R= − = 1 2 71 36L S S R= − =