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2025-2026学年高三开学考物理试卷（培优班）
一．选择题（1-8为单选，每题4分，9-12为多选每题6分共56分）
1．如图是著名科普博主“不刷题的吴姥姥”带领同学们做实验的情景。有顶角不同的圆锥放在桌面上，同学们发现顶角为的圆锥，无论多大的力都不能按图示那样拿起，设手与圆锥体间的动摩擦因数为，则角度与满足的关系是（　　）
A． B． C． D．
2. 三个点电荷的电场线和等势线如图所示，其中的d，e与e，f两点间的距离相等，则（　　）
A. a点电势高于b点电势
B. a、c两点的电场强度相同
C. d、f间电势差为d、e间电势差的两倍
D. 从a到b与从f到b，电场力对电子做功相等
3．人工智能技术正加速与实体场景深度融合，一无人快递配送车在测试时，以恒定的加速度由静止匀加速启动，达到额定功率后保持恒定功率行驶至最大速度，该过程的图像用图线①表示。若以加速度由静止匀加速启动，其他条件不变，其图像用图线②表示，两次测试过程中配送车所受阻力相同且恒定，则下列图像中可能正确的是（　　）
A． B．
C． D．
4．如图所示，ab、ac为竖直平面内两根固定的光滑细杆，a、b两点恰为外接圆的最高点和最低点，两个带孔小球甲、乙分别从a处由静止沿两细杆滑到下端b、c时，动能恰好相等，下列说法正确的是（　　）
A．两小球的质量相等
B．两小球下滑的时间不相等
C．此过程中两小球所受重力的平均功率不相等
D．两小球在细杆下端bc时重力的瞬时功率相等
5．某减噪装置结构如图所示，当外界声音通过时引起装置的共振从而吸收声波达到减噪效果。已知其固有频率表达式为（SI制），其中为薄板单位面积的质量，L为空气层的厚度， k为常数。经测试发现它对频率为200Hz的声音减噪效果最强，若外界声波频率由200 Hz变为300Hz，则（　　）
A．该装置振动频率仍为200Hz B．常数k的单位是
C．适当增大L，可以获得更好减噪效果 D．适当调小，可以获得更好减噪效果
6．如图所示，两个倾角相同的斜面固定在水平面上，斜面底端紧靠在一起，将小球从左侧斜面上的A点垂直左侧斜面斜向上抛出，小球恰落到右侧斜面上与A点等高的B点。已知斜面的倾角均为θ，A、B两点到水平面的高度均为h，重力加速度为g，不计空气阻力，则小球从A点抛出时的速率为（ ）
A． B． C． D．
7．如图1所示，面积均为S的正对平行金属板A、B构成电容器，充电后与电源断开，A板带正电荷，板间距为。现将厚度为、面积为S的铜板置于A、B正中间，铜板上表面用表示，下表面用表示，如图2所示。设空气的相对介电常数，静电力常量为，则下列说法不正确的是（　　）
A．图1中板间电场强度大小
B．1、2两图中A、B板间电压之比为
C．图2中铜板内部场强处处为0
D．铜板下表面的感应电荷在铜板中心处产生的场强大小为
8. 如图1所示，两波源和分别位于与处，以为边界，两侧为不同的均匀介质。时两波源同时开始振动，其振动图像相同，如图2所示。时与两处的质点开始振动。不考虑反射波的影响，则（　　）
A. 时两列波开始相遇
B. 在间波的波长为0.6m
C. 两列波叠加稳定后，处的质点振动减弱
D. 两列波叠加稳定后，在间共有7个加强点
9．质量为M的光滑半圆形凹槽静止在光滑水平地面上，在凹槽左侧与圆心等高处由静止释放一质量为m、可视为质点的小球，小球相对地面运动的轨迹为半个椭圆，如图甲中虚线所示。运动过程中小球的动能随时间变化图像如图乙所示，已知椭圆半长轴与半短轴之比为。下列说法正确的是（　　）
A．半圆形凹槽与小球组成的系统动量不守恒
B．小球质量与凹槽质量之比
C．时刻，小球受到凹槽的支持力方向与速度垂直
D．时刻，小球受到凹槽的支持力大于小球的重力
10．电偶极子由两个点电荷＋q和－q组成，它们之间的距离为l（l很小），总质量为m。如图所示，空间中某区域内存在一电场，其分布为E（x） = αx2。先令一电偶极子朝着x方向，并使其中点位于x = x0处，再静止释放。（ ）
A．α的单位是V/m3
B．电偶极子受到的合力F = 2αqlx0
C．电偶极子静止释放后的运动可看作简谐运动的一部分
D．电偶极子的电势能Ep = －αqlx02
11．“水往低处流”是一种自然现象，同一滴水在水面的不同位置具有相同的重力势能，即水面是等势面。通常稳定状态下的水面为水平面，但将一桶水绕竖直固定中心轴以恒定的角速度ω转动，稳定时水面呈凹状，如图所示。这一现象依然可用势能来解释：以桶为参考系，桶中的水还多受到一个“力”，同时水还将具有一个与该“力”对应的“势能”。为便于研究，在过桶竖直轴线的平面上，以水面最低处为坐标原点O、以竖直向上为y轴正方向、以水平向右为x轴正方向建立xOy直角坐标系，质量为m的小水滴（可视为质点）在这个坐标系下，因该“力”具有的“势能”可表示为。该“势能”与小水滴的重力势能之和为其总势能，水会向总势能更低的地方流动，稳定时水面上相同质量的水将具有相同的总势能。下列说法正确的是（　　）
A．若增大桶转动的角速度ω，则稳定时，凹液面的最低点位置应下降
B．稳定转动时桶中水面的纵截面为双曲线的一部分
C．小水滴距离y轴越远，该“势能”越小
D．与该“势能”对应的“力”的大小随x的增加而减小
12. 月球有类似于地球的南北两极和纬度。如图所示，月球半径为R，表面重力加速度为，不考虑月球自转。从月球北极正上方水平发射一物体，要求落在纬度的M处，其运动轨迹为椭圆的一部分。假设月球质量集中在球心O点，如果物体沿椭圆运动的周期最短，则（　　）
A. 发射点离月面的高度
B. 物体沿椭圆运动的周期为
C. 此椭圆两焦点之间的距离为
D. 若水平发射的速度为v，发射高度为h，则物体落到M处的速度
二．实验填空题（每空2分共10分）
13. 在用单摆测重力加速度的实验中，
（1）如图1所示，可在单摆悬点处安装力传感器，也可在摆球的平衡位置处安装光电门。甲同学利用力传感器，获得传感器读取的力与时间的关系图像，如图2所示，则单摆的周期为___________s（结果保留3位有效数字）。乙同学利用光电门，从小钢球第1次遮光开始计时，记下第n次遮光的时刻t，则单摆的周期为___________；
（2）丙同学发现小钢球已变形，为减小测量误差，他改变摆线长度l，测出对应的周期T，作出相应的关系图线，如图3所示。由此算出图线的斜率k和截距b，则重力加速度___________，小钢球重心到摆线下端的高度差___________；（结果均用k、b表示）
（3）丁同学用3D打印技术制作了一个圆心角等于、半径已知的圆弧槽，如图4所示。他让小钢球在槽中运动，测出其运动周期，算出重力加速度为。若周期测量无误，则获得的重力加速度明显偏离实际值的最主要原因是___________。
三.计算题（共34分）
14．（12分）如图所示的离心装置中，光滑水平轻杆固定在竖直转轴的点，小圆环和轻质弹簧套在轻杆上，长为的细线和弹簧两端分别固定于和，质量为的小球固定在细线的中点，装置静止时，细线与竖直方向的夹角为，现将装置由静止缓慢加速转动，当细线与竖直方向的夹角增大到时，细线的拉力恰好减小到零，此时弹簧弹力的大小是静止时的两倍，重力加速度为，取，求：
(1)装置静止时，细线的张力大小；
(2)当细线与竖直方向的夹角为时，该装置转动的角速度；
(3)小圆环A的质量。
15．（12分）某兴趣小组在研究物体在水面上运动时所受阻力的课题时，做了如图所示的实验。图中ABCD为一个充水的水池，水池左侧有四分之一光滑圆弧轨道。一质量的小物块从圆弧轨道的最上端静止释放，小物块运动至轨道底端时，恰好以水平速度冲上停靠在水池左侧木板的上表面。已知木板质量，长度，小物块与木板上表面间的动摩擦因数，圆弧轨道的半径，重力加速度g取，小物块可视为质点，木板一直漂浮在水面，忽略小物块冲上木板后木板在竖直方向上的运动。
(1)求小物块运动至轨道最底端时，轨道对其支持力的大小；
(2)若木板在水面上运动时水的阻力忽略不计，则小物块与木板达到共速时（木板尚未到达水池右端），求小物块与木板左端的距离；
(3)若木板在水面上运动时，水对木板的阻力f与木板的速度v成正比，即，其中。最终木板恰好运动至水池右端速度减为零，且小物块也处在木板的右端，求水池的长度和整个过程中木板的最大速度。
16．（10分）风洞是用来模拟物体周围气体流动情况并可量度气流对物体作用效果的实验设备。取重力加速度为。
（1）在一次检验飞机性能的试验中，风洞管道竖直截面图如图所示，管道中有水平向右的气流，是飞机模型的截面，轻绳拉住模型，当模型在气流中保持静止时，轻绳恰好水平，已知气流对模型的作用力垂直于模型截面，模型截面与水平面夹角为。求剪断轻绳的瞬间，模型加速度的大小；
（2）为测定某火箭的力学性能，采用了缩比模型进行风洞试验，即将与火箭材料相同的火箭模型放入风洞并固定，如图所示。试验时，空气由管道1流入管道2，空气与模型截面垂直作用，模型单位面积所能承受的最大作用力为，假设空气分子与模型作用后其定向运动速度（气体流速）减为零；
①为研究问题方便，设空气分子的平均质量为，气流稳定时，管道2中空气分子的数密度为。为使模型不被破坏，求管道2中空气与模型截面作用前可允许的最大流速；
②若质量为的火箭竖直升空，其与空气垂直作用的等效面积为，在火箭速度达到后，发动机对火箭做功的功率保持不变，火箭继续加速．此后火箭上升高度、所用时间为时，速度达到最大，此时其所受空气阻力为其所能承受最大作用力的一半。忽略火箭质量的变化，求火箭在上述上升高度的过程中，空气阻力对火箭做的功。
2025-2026学年高三开学考物理试卷（培优班）参考答案
1【答案】B
【详解】把锥体等效成斜面，设手施加上的力为，则可等效成斜面上的物体受力情况，拿不起来时，说明其沿锥面的摩擦力小于等于其下滑分力，则有
解得
B正确。
故选B。
2【答案】D
【解析】
【详解】A．电场线从高等势面指向低等势面，即电场线从图中的正电荷指向负电荷，因此b点所在的等势面高于a点所在的等势面，A错误；
B．a、c两点电场强度方向不同，电场强度不同，B错误；
C．从d→e→f电场强度逐渐减小，间距相等，结合可知，则，C错误；
D．a点与f点在同一等势面上，a、b两点和f、b两点的电势差相等，根据电场力做功可知从a到b与从f到b，电场力对电子做功相等，D正确。
故选D。
3【答案】C
【详解】无人快递配送车匀加速阶段，根据牛顿第二定律
可知，加速度大，则牵引力大；设额定功率为P，匀加速达到的最大速度为，最终速度为，则
因为第二次加速度大，则第二次牵引力大，所以第二次匀加速达到的最大速度小；前后两次阻力不变，则最终速度相同。
故选C。
4【答案】D
【详解】A．小球甲、乙分别从a处由静止沿两细杆滑到下端b、c时，动能恰好相等，由动能定理，则有
由于，则有，A错误；
B．如图所示，设C点到ab的垂直距离为x，ac的倾斜角为θ，对甲则有
对乙则有
解得
则有
B错误；
C．重力做功为
两小球的重力做功相等，时间相等，则有
因此两小球所受重力的平均功率相等，C错误；
D．两小球都做匀加速直线运动，对甲则有
因为
则有
可得
在b点甲的瞬时功率
在c点乙的瞬时功率
则有
D正确。
故选D。
5【答案】D
【详解】A．若外界声波频率由200 Hz变为300 Hz，则系统振动频率为300 Hz，故A错误；
B．由，可得
单位是， 单位是，L单位是m，则k单位是，故B错误；
CD．为获得更好减噪效果，可以使固有频率增加；根据固有频率为可知，可仅减小L的大小或仅换用更小的薄板，故C错误，D正确。
故选D。
6【答案】A
【详解】小球以初速度做斜抛运动，如图
由几何关系得
小球从A点到B点水平方向做匀速直线运动，可得
竖直方向做匀变速直线运动，则
解得
由平抛运动规律得
由几何关系得
故选A。
7【答案】B
【详解】A．根据题意知
平行板电容器的电容
电容的定义式
匀强电场
各式联立得，故A正确；
B．插入铜板后相当于两个电容器串联，设每个电容器电容为C
则
串联总电容
插入铜板前电容器电容
由得，故B错误；
C．铜板置于A、B正中间处于静电平衡状态，由处于静电平衡状态导体的特点可知，铜板内部场强处处为0，故C正确；
D．由A项分析可知，平行金属板A、B正中心处的电场强度
铜板内部场强处处为0，铜板中心处
由此得铜板上下表面感应电荷在铜板中心处产生的场强，方向竖直向上
由场强叠加原理得铜板下表面的感应电荷在铜板中心处产生的场强
负号表示方向竖直向上，故D正确；
故选B。
8【答案】C
【解析】
【详解】A．波在左侧的波速
右侧的波速
从0.1s开始，再经过时间相遇
所以
选项A错误；
B．在间波的波长为
选项B错误；
C．左侧波传到时用时间为
此时右侧波在该质点已经振动
即此时刻左侧波在该点的振动在平衡位置向上运动，右侧波在该点的振动也在平衡位置向下振动，可知该点的振动减弱，选项C正确；
D．当右侧波传到x=6m位置时用时间为0.1s=5T，即此时x=6m处质点从平衡位置向上振动；此时x=0处的波源S1也在平衡位置向上振动，即振动方向相同，可知在内到x=0和x=6m两点的路程差为波长整数倍时振动加强，波在该区间内的波长
可知
即
x=3+0.4n
其中n取0、±1、±2、±3、±4、±5、±6、±7
则共有15个振动加强点，选项D错误。
故选C。
9【答案】AD
【详解】A．小球向下运动过程中，在竖直方向的分加速度方向先向下后向上，小球先处于失重后处于超重状态，可知，半圆形凹槽与小球组成的系统所受外力的合力不为0，即半圆形凹槽与小球组成的系统动量不守恒，故A正确；
B．令凹槽半径为R，根据图中所示半个椭圆可知，半长轴为R，则半短轴为，短轴为，即小球在水平方向的分位移
半圆形凹槽与小球组成的系统在水平方向动量守恒，则有
其中
解得
故B错误；
C．根据图乙的对称性可知，时刻小球位于凹槽最低点，则时刻小球位于释放点与凹槽最低点之间的某一位置，小球相对地面运动的轨迹为半个椭圆，轨迹的最低点即为凹槽的最低点，时刻小球受到凹槽的支持力方向指向凹槽圆心，速度方向沿半椭圆轨迹切线方向，可知，时刻，小球受到凹槽的支持力方向与速度方向不垂直，故C错误；
D．结合上述可知，时刻小球位于凹槽最低点，小球相对于凹槽做圆周运动，小球在最低点相对于凹槽的速度方向水平向右，由于小球小球相对于凹槽做圆周运动，则小球在最低点沿半径方向的合力提供向心力，此时加速度方向竖直向上，则时刻，小球受到凹槽的支持力大于小球的重力，故D正确。
故选AD。
10【答案】AB
【详解】A．由电场强度的单位是V/m，由于E（x） = αx2，所以α的单位是
故A正确；
B．电偶极子受到的合力
故B正确；
C．电偶极子所受合力方向沿x轴正方向，静止释放后一直向x轴正方向运动，合力方向与位移方向同向，故C错误；
D．两个电荷放在一起电势能为零，相当于把其中一个移开了距离l，qU就是变化的电势能，即电偶极子的电势能，为
Ep = qU = qEl = αqlx02
而实际不是匀强电场，故电偶极子的电势能不等于 αqlx02，故D错误。
故选AB。
11【答案】AC
【详解】C．由知，距离y轴越远，该“势能”越小，故C正确；
D．设与该“势能”对应的“力”为F，则有
解得
故该“势能”对应的“力”的大小随x的增加而增大，故D错误；
B．由于整个水面上质量相等的小水滴的总势能相等，在O点处小水滴的总势能为零，则一个小水滴在该水面上任何位置的重力势能和该“势能”的和均为零，即
解得
因此稳定转动时，桶中水面的纵截面为抛物线的一部分，故B错误；
A．由知，若增大桶的角速度ω，则抛物线会变扁，故稳定时凹液面的最低点位置下降，故A正确。
故选AC。
12【答案】BC
【解析】
【详解】根据题意可知椭圆轨道的一个焦点为，设椭圆的另外一个焦点为，如图所示
设椭圆的半长轴为，焦距为，根据椭圆知识可知
根据开普勒第三定律可知如果物体沿椭圆运动的周期最短，则椭圆的半长轴最小，根据几何关系可知当垂直于时，半长轴最小，如图所示
由几何关系有
解得
C．根据几何关系可得椭圆的焦距，故C正确；
A．根据几何关系可得发射点离月面的高度，故A错误；
B．设物体绕月球表面做匀速圆周运动时的周期为，则由重力提供向心力得
结合开普勒第三定律
联立可得物体沿椭圆运动的周期为，故B正确；
D．由引力势能公式
结合万有引力公式
结合机械能守恒定律有
联立可得，故D错误。
故选BC。
13【答案】（1） ①. 1.31 ②.
（2） ①. ②.
（3）见解析
【解析】
【小问1详解】
[1]单摆摆动过程中，在最低点绳子的拉力最大，相邻两次拉力最大的时间间隔为半个周期。从图2可知，从起始值到终止值经历的时间间隔
则有
解得
[2]由题可得
解得周期为
【小问2详解】
[1][2]设小钢球重心到摆线下端的高度差为，则摆长为
根据单摆周期公式有
可得
变形得
可得图像的斜率为
解得
[2]当时，则有
解得小钢球重心到摆线下端的高度差
【小问3详解】
小钢球有具体形状和大小，不能将其看作质点，其质心的运动轨迹半径与圆弧槽半径有偏差，导致计算时所用 “摆长” 不准确。
14【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】（1）装置静止时，
解得细线的张力大小
（2）根据牛顿第二定律
解得
（3）开始静止时弹簧的弹力
当AB拉力恰好减小到零时
其中
解得
15【答案】(1)
(2)
(3)，
【详解】（1）由动能定理可得
小物块运动至轨道最底端时，由圆周运动公式可得
联立解得
（2）由动量守恒定律可得
由能量守恒可得
小物块与木板左端的距离
（3）对小物块和木板组成的整体，由动量定理可得
整理得
水池的长度
对木板受力分析可得
当时，木板的速度最大，最大速度
16【答案】（1）；（2）①；②
【详解】（1）飞机模型静止时，受力情况如图所示．绳对模型的拉力与气流对模型的作用力及模型所受重力的合力相等，即
剪断轻绳后
依据牛顿第二定律有
解得飞机的加速度
（2）①设模型与空气垂直作用的等效面积为，当管道2中流速为时，依据动量定理，在时间内
解得
②火箭达到最大速度时
受空气作用力
依据平衡条件，发动机推力
依据功率公式有
则
对火箭由速度到最大速度的过程，依据动能定理有
解得

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