高三物理
说明：本试卷满分 100 分，考试时间 75 分钟。答案写在答题卡上，交卷时只交答题卡。
一、单项选择题：本题共 7 小题，每小题 4 分，共 28 分。在每小题给出的四个选项中，只有
一项是符合题目要求的。
1．对下列四幅图涉及的相关物理知识的描述正确的是（ ）
A．图甲为布朗运动产生原因的示意图，颗粒越大，布朗运动越明显
B．从图乙可知当分子间的距离小于 r0 时，分子间距变小，分子势能变大
C．图丙所示的液体表面层，分子之间只存在相互作用的引力
D．图丁中为第一类永动机的其中一种设计方案，其不违背热力学第一定律，但违背了热力学第二定律
2．历经 7 年水下考古调查勘探，长江口二号古船于 2022 年 11 月 21 日露出水面，时隔 150 多年重见天日。
科学家团队对古船中稻壳进行了碳十四测年，验证出了长江口二号古船的“年龄”。已知植物存活期间，因其
新陈代谢等生命活动，其体内 14 C 的含量不变，生命活动结束后， 14 C 能自发进行 衰变成为 14 N,14 C 的比
例持续减少，下列说法正确的是（ ）
A． 14 C 发生一次 衰变，它的中子数减少一个，质子数增加一个
B． 14 C 衰变为 14 N 的过程中，电荷数守恒，质量也守恒
C．经过一个半衰期，10 个 14 C 放射性元素原子核会剩余 5 个没有发生衰变
D． 2g14C 经过两个半衰期就会全部发生衰变
3．如图所示，弹簧振子在 B、C 间做简谐振动， O 为平衡位置， BO OC 5cm ，若振子从 B 第一次运
动到O 的时间是 0.5s，则下列说法正确的是（ ）
A．振幅是 10cm B．振动周期是 1s
C．经过一次全振动，振子通过的路程是 10cm D．从 B 开始经过 3s，振子通过的路程是 30cm
4．气闸舱是载人航天器中供航天员进入太空或由太空返回时所使用的气密性装置，其原理图如图所示，座舱
A 与气闸舱 B 之间装有阀门 K，座舱 A 中充满空气，气闸舱 B 内为真空．航天员从太空返回气闸舱时，打开
阀门 K，A 中的气体进入 B 中，最终达到平衡。假设此过程中系统与外界没有热交换，舱内气体可视为理想
气体，则（ ）
A．气体体积膨胀，对外做功，内能减小
B．B 中气体可自发地全部退回到 A 中
C．在自由膨胀过程中，所有气体分子的运动方向相同
D．气体分子单位时间内与 A 舱壁单位面积上的碰撞次数将减少
5．1932 年，考克饶夫和瓦尔顿用质子加速器进行人工核蜕变实验，验证了质能关系的正确性。在实验中，
锂原子核俘获一个质子后成为不稳定的铍原子核，随后又蜕变为两个原子核，核反应方程为
7 1 A 1 7
3 Li 1 H Z Be 2X 。 已 知 1 H、3Li、X 的 质 量 分 别 为 m1 1.00728u 、
m2 7.01601u、m3 4.00151u ，光在真空中的传播速度为 c ，则在该核反应中（ ）
2
A．质量亏损 m 4.02178u B．释放的核能 E m1 m2 2m3 c
C．铍原子核内的中子数是 5 D．X 表示的是気原子核
6．如图，一束光从真空中沿半径射入半球形玻璃砖，在 O 点分为两束单色光 a、b 。单色光 a、b 在真空中
的波长分别为 a、b ，该玻璃对单色光 a、b 的折射率分别为 na、nb ,O 为玻璃砖球心。则下列说法正确的是
（ ）
A． a b ,na nb B． a b ,na nb C． a b ,na nb D． a b ,na nb
7．某汽车的四冲程内燃机利用米勒循环进行工作，米勒循环不仅能够抑制发动机爆震，还能降低氮氧化物的
排放。如图所示为一定质量的理想气体所经历的米勒循环，该循环过程按 abcde 方向进行，可视为由两个绝
热过程 ab、cd，两个等容过程 bc、de 和一个等压过程 ae 组成。对该气体研究，下列说法正确的是（ ）
A．在 ab 的过程中，活塞对气体做的功全部用于增加内能
B．在状态 a 和 c 时气体分子的平均动能可能相等
C．在 bc 的过程中，单位时间内撞击气缸壁的分子数不变
D．在一次循环过程中气体吸收的热量小于放出的热量
二、多项选择题：（本题共 3 小题，每小题 5 分，共 15 分。在每小题给出的四个选项中，有
多项符合题目要求，全部选对的得 5 分，选对但不全的得 3 分，有选错的得 0 分。）
8．关于光现象，下列说法正确的是（ ）
A．图 a 中一束白光通过三棱镜形成彩色光带是光的干涉现象
B．图 b 中光照射不透明的圆盘，在圆盘的阴影中心出现了一个亮斑是光的衍射现象
C．图 c 中肥皂膜上出现彩色条纹是光的干涉现象
D．图 d 中佩戴特殊眼镜观看立体电影利用了光的偏振现象
9．“地震预警”是指在地震发生以后，抢在地震波传播到受灾地区前，向受灾地区提前几秒至数十秒发出警
报，通知目标区域从而实现预警。科研机构对波的特性展开研究，如图甲所示为研究过程中简谐波 t 0 时刻
的波形图，M 是此波上的一个质点，平衡位置处于 4m 处，图乙为质点 M 的振动图像，则（ ）
A．该列波的传播方向沿 x 轴正向传播 B．该列波的传播速度为 2m/s
C．质点 M 在 7s 内通过的路程为 280cm D．质点 M 在 2s 内沿 x 轴运动了 8m
10．某种光伏电池的工作原理如图所示。半径为 R 的透明导电的球壳为阳极 A，球形感光材料为阴极 K，电
压表为理想电压表。现用动量为 p 的黄光照射 K 极，K 极能发射出最大初动能为 Ek 的光电子。已知电子电
荷量为 e ，光速为 c ，普朗克常量为 h ，忽略光电子重力及之间的相互作用。下列说法正确的是（ ）
p
A．入射光子的波长为
h
B．阴极感光材料的逸出功为 cp Ek
C．若仅增大入射光强度，电压表的示数将增大
E
D．若用紫光照射 K 极，电压表的最大示数将大于 k
e
三、实验题，本题共 2 小题，共 15 分。把答案填在答题卡的横线上或按题目要求作答。
11．（6 分）某实验小组要测量一半圆形玻璃砖的折射率。他们先在平铺的白纸上画出半圆形玻璃砖的直径
ab 和圆心 O，过 O 点画法线，并画出一条入射光线 cO，cO 与法线的夹角为 30。将半圆形玻璃砖沿着直
径
放好，紧贴 b 点放置与法线平行的光屏，如图 1 所示。现用一红色激光笔沿着 cO 方向射入一束光，在光屏
上的 P 点出现一个光斑。用刻度尺测出玻璃砖的半径为 R，OP 1.5R 。
图 1 图 2
（1）玻璃砖的折射率 n ______；（结果用分数表示）
（2）若实验过程中，实验小组的同学不小心将玻璃砖向左下方平移，但入射光线仍能通过玻璃砖的圆心，如
图 2 所示。在光屏上出现一个光斑，小组同学将此光斑仍记作 P 点，并在白纸上连接 O、P 两点作为出射光
线，则此时测得的折射率______（选填“大于”“等于”或“小于”）真实值。
12．（9 分）某班级探究气体等温变化的规律，采用如图所示的装置进行实验。他们将注射器、压强传感器、
数据采集器和计算机逐一连接，在注射器内用活塞封闭一定质量的气体。实验中由注射器的刻度可以读出气
体的体积 V；计算机屏幕上可以显示由压强传感器测得的压强 p，从而获得气体不同体积时的压强数值。根
据获得的数据，做出相应图像。分析得出结论。
（1）关于该实验下列说法正确的是______。
A．在柱塞与注射器壁间涂上润滑油，目的是为了减小摩擦
B．为方便推拉柱塞，应用手握住注射器，且推拉柱塞缓慢
C．必须测出注射器内封闭气体的质量
D．封闭气体的压强和体积单位可以不用国际单位表示
1
（2）某同学测得多组压强 和体积V 的数据后，在 p 坐标平面上描点作图，因压缩气体过程中注射器
V
漏气，则作出的图线应为下图中______（选填“ a ”或“ b ”）。
1
（3）实验中某同学在操作规范、不漏气的前提下，测得多组压强 p 和体积V 的数据并作出V 图线，由
p
于未计入注射器与压强传感器之间软管内的气体体积，作出的图像可能为______；
A． B． C． D．
四、解答题，本题共 3 小题，满分 42 分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步
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．（11 分）我国第一台空间莱曼阿尔法太阳望远镜可探测氢原子谱线。测得其中某条谱线是从 n 2 能级向
基态跃迁产生的，氢原子能级图如图所示。求：
（1）该条谱线对应的光子能量；
（2）要使处于 n 2 激发态的氢原子刚好电离，求需要吸收的能量。
14．（14 分）一三棱柱工件，由透明玻璃材料制成。如图所示，其截面 ABC 为直角三角形， ACB 30
，现在有一条光线沿着截面从 AC 边上的O 点以 45的入射角射入工件折射后到达 BC 边的中点并发生了全
反射后垂直于 AB 边射出。已知光在空气中的传播速度为 c 。
（1）求透明玻璃材料的折射率；
（2）若 BC 3a ，求光线在玻璃材料内传播的时间。
15．（17 分）如图，两个侧壁绝热、顶部和底部都导热的相同气缸直立放置，气缸底部和顶部均有细管连
通，顶部的细管带有阀门 K，两气缸的横截面积均为 S，容积均为V0 ，气缸中各有一个绝热活塞，左侧活塞
质量是右侧的 1.5 倍。开始时 K 关闭，两活塞下方和右活塞上方均充有气体（可视为理想气体），活塞下方气
V
体压强为 p ，左活塞在气缸正中间，其上方为真空，右活塞上方气体体积为 0 。现使气缸底与一热源接
0 4
7
触，热源温度恒为 T ，平衡后左活塞升至气缸某一位置；然后打开 K，经过一段时间，重新达到平衡。已
5 0
知外界温度为T0 ，不计活塞体积及与气缸壁间的摩擦。求：
（1）开始时右活塞上方气体压强 p ；
（2）接触恒温热源后且未打开 K 之前，左活塞上升的高度 H ；
（3）打开阀门 K 后，重新达到平衡时左气缸中活塞上方气体的体积Vx 。
兰州一中 2024-2025学年高三年级诊断考试答案
高三物理
一、单项选择题：本题共 7 小题，每小题 4 分，共 28 分。在每小题给出的四个选项中，只有
一项是符合题目要求的。
1．B 2．A 3．D 4．D 5．B 6．C 7．A
二、多项选择题：（本题共 3 小题，每小题 5 分，共 15 分。在每小题给出的四个选项中，有
多项符合题目要求，全部选对的得 5 分，选对但不全的得 3 分，有选错的得 0 分。）
8．BCD 9．BC 10．BD
三、实验题，本题共 2 小题，共 15 分。把答案填在答题卡的横线上或按题目要求作答。
4
11．（6 分）（1） （2）大于
3
12．（9 分）（1）D （2）b （3）B
四、解答题，本题共 3 小题，满分 42 分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步
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．（11 分）【答案】（1）10.2eV；（2）大于或等于 3.40eV
【详解】（1）根据波尔理论的跃迁规律，该条谱线对应的光子能量 hv E2 E1
解得 hv 10.2eV
（2）处于 n 2 激发态的氢原子的电离能为 E电 E2 3.40eV
可知，要使处于 n 2 激发态的氢原子电离，需要吸收的能量大于或等于 3.40eV。
14．（14 分）
5 2a
【答案】（1） 2 （2）
4c
【详解】（1）光路图如图所示
DE 光线垂直 AB 射出，所以 EDB ODC 30 ，折射角 r 30 ，
sin 45
所以 n 2
sin 30
1 1 1 3a
（ 2） 由 几 何 关 系 可 知 ， OD cos30 CD CB ， 所 以 OD a ， DE BD cos30 ， 因 为
2 4 2 4
c c 2c OD DE 5 2a
n ，所以 v ， t
v n 2 v 4c
15．（17 分）
1 V 1
【答案】（1） p p ；（2） H 0 ；（3）V V
3 0 2S x 2 0
【详解】（1）对左侧活塞，由平衡得 p0S 1.5mg
对右侧活塞，由平衡得 pS mg p0S
1
解得 p p
3 0
3 1 3 1
V0 V0 V0 V0 HS
（2）打开 k 前，下部分气体由等压变化得 4 2 4 2
T 7
0 T
5 0
V
解得 H 0
2S
（ 3） 打 开 k 后，设上部分气体压强为 p1 ， 下 部 分 气 体 压 强 为 p2 ，对上部分气体，由等温变化得
1
p V pV
4 0 1 1
对下部分气体，由于左侧上部分压强变大，则左侧活塞下降，右侧活塞上升，直到顶端，此时下部分气体的
1.5mg
压强 p p p p
2 1 S 1 0
7
由等温变化 p V p 2V V
0 4 0 2 0 1
V
解得V 0
1 2
此时右侧活塞运动到气缸的顶部，所以左气缸中活塞上方气体的体积Vx
1
V V V
x 1 2 0