广州市黄广中学2023届高三下学期3月全真模拟考试2 物理（解析版）

这是一份广州市黄广中学2023届高三下学期3月全真模拟考试2 物理（解析版），共18页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
1．2021年10月，我国发射了首颗用于太阳Hɑ波段光谱成像探测的试验卫星“羲和号”，标志着中国将正式进入“探日时代”。该卫星轨道为圆轨道，通过地球南北两极上方，离地高度517公里，如图所示，则该卫星（ ）
A．运行周期可能小于1小时
B．发射速度可能大于第二宇宙速度
C．运行速度可能小于地球同步卫星的运行速度
D．运行的轨道平面与地球同步卫星的轨道平面垂直
【答案】D
【详解】A．卫星绕地球做匀速圆周运动，轨道处于地球表面时的运行周期最小，大约为
可知该卫星运行周期不可能小于1小时，A错误；
B．卫星绕地球做匀速圆周运动的发射速度应大于等于第一宇宙速度，小于第二宇宙速度，B错误；
C．根据万有引力提供向心力可得
解得
由于该卫星的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，故该卫星运行速度一定大于地球同步卫星的运行速度，C错误；
D．该卫星轨道通过地球南北两极上方，说明该卫星运行的轨道平面与赤道平面垂直，而地球同步卫星的轨道平面与赤道平面共面，故该卫星运行的轨道平面与地球同步卫星的轨道平面垂直，D正确；
故选D。
2．如图所示，转笔深受广大中学生的喜爱，其中也包含了许多的物理知识。小李同学是转笔高手，能让笔绕其手上的某一点O做匀速圆周运动，下列叙述正确的是（ ）
A．笔杆上各点的线速度方向沿着笔杆指向O点
B．除了O点，笔杆上不同点的角速度大小是不一样的
C．笔杆上各点的线速度大小与到O点的距离成反比
D．笔杆上的点离O点越近，做圆周运动的向心加速度越小
【答案】D
【详解】A．笔杆上各点的线速度方向垂直于笔杆，沿运动轨迹的切线方向，A错误；
B．除了O点，笔杆上不同点的角速度大小相同，B错误；
C．根据
可知笔杆上各点的线速度大小与到O点的距离r成正比，C错误；
D．根据
可知笔杆上的点离O点越近，做圆周运动的向心加速度越小，D正确。
故选D。
3．如图，装备了“全力自动刹车”安全系统的汽车，当车速v满足3.6km/h≤v≤36km/h、且与前方行人之间的距离接近安全距离时，如果司机未采取制动措施，系统就会立即启动“全力自动刹车”，使汽车避免与行人相撞。若该车在不同路况下“全力自动刹车”的加速度取值范围是4~6m/s2，则该系统设置的安全距离约为（ ）
A．0.08mB．1.25mC．8.33 mD．12.5m
【答案】D
【详解】由题意知，车速3.6km/h≤v≤36km/h即，系统立即启动“全力自动刹车”的加速度大小约为4~6m/s2，最后末速度减为0，由推导公式可得
故ABC错误，D正确。
故选D。
4．一光滑绝缘的正方体固定在水平面内。导体棒可绕过其中点的转轴在正方体的上表面内自由转动，导体棒固定在正方体的下底面。开始时两棒相互垂直并静止，两棒中点连线在正方体的中轴线上。现对两棒同时通有图示（A到B、D到C）方向的电流。下列说法中正确的是（ ）
A．通电后棒仍将保持静止B．通电后棒将要顺时针转动（俯视）
C．通电后棒将要逆时针转动（俯视）D．通电瞬间线段间存在磁感应强度为零的位置
【答案】B
【详解】ABC．从正视方向研究导体棒电流产生的磁场分布，如图所示
可知导体棒电流在端有垂直棒向上的分磁场，根据左手定则可知端受到垂直于纸面向外的安培力，端向外转动，导体棒电流在端有垂直棒向下的分磁场，根据左手定则可知端受到垂直于纸面向里的安培力，端向里转动，故俯视看导体棒将要顺时针转动，B正确，AC错误；
D．根据安培定则可知通电瞬间导体棒电流和导体棒电流在线段间产生的磁场方向相互垂直，故通电瞬间线段间不存在磁感应强度为零的位置，D错误；
故选B。
5．中国运动员谷爱凌在北京冬奥会中获得“自由式滑雪女子U型场地技巧”金牌。图示为U型场地技巧比赛示意图，不计空气阻力且把其视为质点，则谷爱凌在空中运动过程（ ）
A．可能处于超重状态
B．速度、加速度均可能为零
C．速度改变量的方向总是竖直向下
D．只要有速度，重力的功率就不可能为零
【答案】C
【详解】AB．谷爱凌在空中运动过程只受重力作用，加速度一直为重力加速度，处于完全失重状态，AB错误；
C．由于谷爱凌在空中运动过程的加速度为，根据
可知速度改变量的方向与重力加速度方向相同，即速度改变量的方向总是竖直向下，C正确；
D．若谷爱凌在空中运动到最高点的速度处于水平方向时，由于速度方向与重力方向垂直，重力的功率为零，D错误；
故选C。
6．如图所示，一蜘蛛将网织成两个正方形ABCD、abcd，其边长分别为2L、L，现在a、b、c、B四个位置分别放置一个点电荷，发现b处的点电荷所受电场力恰好为零，若仅将b处的点电荷Q沿bd方向移至d处，则（ ）
A．a、c两处点电荷对点电荷Q的合力可能先增大后减小
B．a、c两处点电荷对点电荷Q的合力可能先减小后增大
C．a、c两处点电荷对点电荷Q的合力一定先做正功，后做负功
D．a、c两处点电荷对点电荷Q的合力一定先做负功，后做正功
【答案】B
【详解】AB．当点电荷Q在O点时，a、c两处点电荷对点电荷Q的合力为零，当场强最大值在b之外时，则将b处的点电荷Q沿bd方向移至d处时，a、c两处点电荷对点电荷Q的合力先减小后增大，如果场强最大值在b之间，合力先变大后变小在变大在变小，则选项A错误，B正确；
CD．在a、b、c、B四个位置分别放置一个点电荷，发现b处的点电荷所受电场力恰好为零，可知a、c、B三个位置分别放置的点电荷一定是同种电荷，但是不能确定电荷的正负；仅将b处的点电荷Q沿bd方向移至d处，若点电荷Q与另外三个电荷带同性电荷，则点电荷Q从O到d时电场力做正功；若点电荷Q与另外三个电荷带异性电荷，则点电荷Q从O到d时电场力做负功，选项CD错误。
故选B。
7．某人在钓鱼时所用的鱼漂由一横截面积为S的均匀塑料直管制成，如图所示，O为鱼漂的中点，A、B两点到O点的距离均为鱼漂总长的，鱼钩、鱼饵、渔线和鱼漂在水中平衡时，O点恰好与水面平齐。某次由于鱼咬钩将鱼漂竖直向下拉至A点与水面平齐后由静止释放，不计鱼钩、鱼饵和渔线的体积，不计水的阻力，则下列说法正确的是（ ）
A．在鱼漂上升的过程中，其加速度一直减小
B．鱼漂在上升到最高点的过程中加速度一直增大
C．鱼漂上升到最高点时，B点恰好在水面上
D．AO的中点经过水面时，鱼漂的速度最大
【答案】C
【详解】AB．在鱼漂上升的过程中，受浮力和恒定的重力，浮力大小与鱼漂进入水面的深度成正比，则鱼漂上升时先向上加速，后向上减速，速度先增大后减小，而加速度先向上减小，后向下增大，故AB错误；
CD．O为鱼漂的中点，鱼钩、鱼饵、渔线和鱼漂在水中平衡时，O点恰好与水面平齐，根据运动的对称性可知鱼漂为AOB间振动，故O点经过水面时速度最大，鱼漂上升到最高点时，B点恰好在水面上，故C正确，D错误；
故选C。
二、多选题(共18分)
8．在一次海上消防救援过程中，消防船启动了多个喷水口进行灭火。喷水口所处高度和口径都相同，出水轨迹如图甲所示。其中两支喷水枪喷出水A、B轨迹在同一竖直面内且最高点高度相同，如图乙所示，不计空气阻力，则下列说法正确的是（ ）
A．水A在空中运动时间较长
B．水A在最高点的速度较大
C．水落到海面时A的速度比B的速度小
D．相同时间内水枪对A做功比水枪对B做功多
【答案】BD
【详解】A．因为两支喷水枪喷出水A、B轨迹在同一竖直面内且最高点高度相同，根据竖直上抛运动的对称性，可知水A、B在空中运动时间相等，故A错误；
B．因为水A、B最高点高度相同，所以他们下落时间相等，又因为A的水平位移大，故水A在最高点的速度较大，故B正确；
C．因为水A、B最高点高度相同，从最高点到落到海面过程由动能定理知
所以水落到海面时的速度为
又因为A在最高点的速度较大，所以水落到海面时A的速度比B的速度大，故C错误；
D．因为不计空气阻力，所以水枪喷出水后水的机械能守恒，因为A在最高点的速度较大，A在最高点的动能较大，故相同时间内水枪对A做功比水枪对B做功多，故D正确。
故选BD。
9．电阻R接在20V的恒压电源上时，消耗的电功率为P；若将R接在如图所示理想变压器的副线圈电路中时，R消耗的电功率为。已知电路中电阻R0的阻值是R的4倍，a、b两端接在（V）的交流电源上，此变压器（ ）
A．副线圈输出电压的频率为100Hz
B．副线圈输出电压的有效值为10V
C．原、副线圈的匝数之比为2︰1
D．原、副线圈的电流之比为1︰4
【答案】BC
【详解】A．变压器不改变交变电流的频率，由题可知，交流电压的频率为
故A错误；
B．由题意可得
解得
故B正确；
C．电源的有效值为
设原、副线圈的匝数之比为n，则原、副线圈的电流之比为则R0两端电压为，根据原、副线圈电压比等匝数比即
解得
故C正确；
D．由原、副线圈中的电流之比等匝数反比可知，原、副线圈的电流之比为1：2，故D错误。
故选BC。
10．如图所示，绝缘粗糙细直杆abc在b处弯折为a角，水平bc段足够长，在虚线AB的右侧区域存在垂直纸面向里的匀强磁场，一带电圆环（可视为点电荷）从倾斜ab段某处由静止释放，忽略圆环经过弯折处的能量损失且圆环在运动过程中所带电荷量保持不变。下列关于圆环速度v随时间t的变化图像可能正确的是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】ACD
【详解】设带电圆环的质量为，绝缘粗糙细直杆的动摩擦因数为，当带电圆环从倾角为角的倾斜绝缘细直杆上下滑时，设其获得的加速度大小为，由牛顿第二定律可得
解得
由此可知在带电圆环下滑到倾斜绝缘细直杆的最下端的过程中，做初速度为零的匀加速直线运动，反映在图像上则为过圆点的倾斜直线。而当带电圆环进入虚线AB右侧的匀强磁场中后，若圆环带正电，则要受到竖直向上的洛伦兹力，而当洛伦兹力等于其重力时，圆环所受合外力为零，在磁场中将做匀速直线运动，图像为一条平行于时间轴的直线；若洛伦兹力大于重力，则由牛顿第二定律可得
可知小环将做加速度减小的减速运动，而随着速度的减小洛伦兹力也随之减小，当洛伦兹力减小到与重力大小相等时，小环将做匀速直线运动；若洛伦兹力小于重力，则由牛顿第二定律有
可知小环做减速运动，随着速度的减小，洛伦兹力减小，加速度增大，因此可知小环做加速度增大的减速运动，直至速度减为零；若小环带负电，所受洛伦兹力竖直向下，由牛顿第二定律可得
可知小环做减速运动，随着速度的减小洛伦兹力减小，加速度减小，小环做加速度减小的减速运动，直至速度减为零。
故选ACD。
三、实验题(共16分)
11．小明同学利用如图甲所示的实验装置测定当地的重力加速度。
（1）对于该实验，下列措施中对减小实验误差有利的是________．
A．精确测量出重物的质量 B．将电磁打点计时器换成电火花计时器
C．选用质量和密度较大的重物 D．释放重物前，重物离打点计时器下端远些
（2）该同学实验时将打点计时器接到频率为的交流电源上，得到一条点迹清晰的纸带，打出的部分计数点如图乙所示（每相邻两个计数点间还有4个点未画出）。其中、，则打点计时器在打C点时重物的速度______，重力加速度_______。（结果均保留3位有效数字）
【答案】 BC 1.85 9.75（每空2分）
【详解】（1）[1]A．本实验研究运动学规律，不需要测量重物的质量，故A不符合题意；
B．将电磁打点计时器换成电火花计时器，可以减小纸带所受阻力，有利于减小实验误差，故B符合题意；
C．选用质量和密度较大的重物，可以减小空气阻力对重物下落的影响，有利于减小实验误差，故C符合题意；
D．由于重物下落速度较快，且运动距离有限，打出的纸带长度也有限，为了能在长度有限的纸带上尽可能多地获取间距适当的数据点，实验时应将重物靠近打点计时器释放，故D不符合题意。
故选BC。
（2）[2]打点计时器在打C点时重物的速度为
[3]根据逐差法可得重力加速度为
12．两同学为测定一段粗细均匀、电阻率较小的电阻丝的电阻率，采用了如图甲所示的电路进行测量。
实验步骤如下：
a．用螺旋测微器在电阻丝上的三个不同位置测出电阻丝直径，求出平均值；
b．调节电阻丝上的导电夹的位置，用毫米刻度尺测量并记录导电夹到电阻丝右端的长度；闭合开关，记录电压表示数、电流表示数；
c．改变电阻丝上的导电夹的位置，重复步骤，记录多组、、的值。
（1）若螺旋测微器某次测量结果如图乙所示，其示数为________。
（2）若选用某组、值，用算出电阻丝连入电路的电阻，则计算值与真实值相比________。（选填“偏小”、“相等”或“偏大”）
（3）根据多组测量得到的实验数据绘出图像如图丙所示，若图线斜率为，则电阻丝的电阻率________（用已知或测量出的物理量的符号表示）；电流表内阻对电阻率的测量________（选填“有”或“没有”）影响。
（4）用记录的数据绘制出图像如图丁所示，由图像可知电源的内阻________。（结果保留两位有效数字）
【答案】 （均给分） 偏大 没有 （每空2分）
【详解】（1）[1]根据图乙的螺旋测微器可知，其示数为
（2）[2]由图甲电路图可知，电压表测量的是和电流表的电压，电流表测量的是流过的电流，若用算出电阻丝连入电路的电阻，则计算值与真实值相比偏大。
（3）[3][4]根据电阻的决定式可知，电阻丝连入电路的电阻
设电流表内阻为，根据欧姆定律可知
根据图丙图像可知
解得
电流表内阻对电阻率的测量没有影响。
（4）[5]根据闭合回路的欧姆定律可知
由图丁的图像可知，电源的内阻
四、解答题(共38分)
13．094型战略核潜艇（如图甲）是目前我国服役中最先进的核动力潜艇，是中国拥有三位一体核战略的保障，也是国之利器。如果游轮上处于O点的人刚好看到潜艇在其正前方的水下缓慢通过，将人和潜艇均视为质点，如图乙所示，此时人到水面的高度，潜艇的水下深度。水的折射率为，，，求此时潜艇与人的水平距离。
【答案】（满分9分）
【详解】如图所示
根据折射定律可得
（2分）
解得
即
（2分）
由图中几何关系可得此时潜艇与人的水平距离为
（方程3分，结果2分）
14．如图所示，绝缘水平面上的区域宽度为d，一带正电、电量为，质量为的小滑块以的初速度从点水平进入该区域，滑块运动至距离点为的点时速度变为，从此刻起在区域内加上一个水平向左的匀强电场，小滑块受到的电场力等于滑动摩擦力的倍。
（1）求区域内所加匀强电场的电场强度;
（2）判断滑块能否从点离开区域？若能，求出离开时的速度大小。
【答案】（1）；（2）能从点离开，
（1）小滑块从到的过程，根据动能定理可得
（3分）
（1分）
由题意可知
（1分）
（1分）
（2）小滑块从点后受到的合力大小为
假设小滑块可以从运动到，该过程克服合力做功为
（2分）
故滑块可以从点离开区域，根据动能定理可得
（3分）
（1分）
15．如图所示，在正交坐标系空间中，竖直向下，为y轴上的一点。相距0.5m的两平行抛物线状光滑轨道OP、通过长度不计的光滑绝缘材料在P、处与平行倾斜粗糙直轨道PQ、平滑相接，其中抛物线状轨道OP的方程为，间用导线连接的定值电阻，倾斜轨道足够长，间用导线连接的电容器。电容器最初不带电。抛物线状轨道区域存在方向竖直向下、磁感应强度的匀强磁场，倾斜直轨道区域存在与导轨垂直向上、磁感应强度的匀强磁场。一质量为0.5kg，长为0.5m的金属导体棒在恒定外力F作用下从y轴开始以初速度沿抛物线状轨道做加速度方向竖直向下、大小为的加速运动，导体棒到达连接处后立即撤去该外力F。已知金属导体棒与轨道始终接触良好，金属棒与倾斜直轨道间的动摩擦因数，P点纵坐标，金属棒电阻为1Ω，其他电阻忽略不计，金属捧在运动过程中始终与y轴平行，不计空气阻力，重力加速度g取。求：
（1）金属棒初速度的大小；
（2）外力F的大小和金属捧在抛物线状光滑轨道运动过程中产生的焦耳热；
（3）电容器最终的电荷量。
【答案】（1）；（2），；（3）（满分17分）
（1）（4分）由题意可知，金属棒做类平抛运动，加速度为，则有
（1分）
（1分）
解得
（1分）
轨迹方程为
联立解得
（1分）
（2）（7分）由金属棒运动性质可知，金属棒有效切割速度不变，由法拉第电磁感应定律可得
（1分）
由闭合电路欧姆定律可得
（1分）
又
（1分）
联立解得
（1分）
由
解得金属棒在抛体状轨道上运动的时间为
（1分）
由焦耳定律可得
（1分）
解得
（1分）
（3）（6分）金属棒运动到连接处时，金属棒的竖直分速度为
金属棒运动到连接处时的速度为
（1分）
斜面倾角满足
可得
（1分）（判断出重力沿斜面向下的分力等于滑动摩擦力给2分）
金属棒滑上斜面后，由动量定理可得
（1分）（方程中可以没有重力和摩擦力得冲量）
又
（1分）
由电路特点和电容定义可得
（1分）
联立解得
（1分）（其他方法算出结果请酌情给分）