2024届陕西省咸阳市高三上学期高考分科调研模拟测试 物理试题（三）（含解析）

这是一份2024届陕西省咸阳市高三上学期高考分科调研模拟测试 物理试题（三）（含解析），共15页。试卷主要包含了选择题的作答，非选择题的作答，选考题的作答等内容，欢迎下载使用。
1.本卷满分100分，考试时间90分钟。答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4.选考题的作答：先把所选题目的题号在答题卡上指定的位置用2B铅笔涂黑。答案写在答题卡上对应的答题区域内，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
5.考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。
一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分.在每小题给出的四个选项中，第1~6题只有一项符合题目要求，第7~10题有多项符合题目要求.全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分.
1.如图甲所示为α粒子散射实验装置的剖面图，图中铅盒内的放射性元素钋（P）所放出的α粒子由铅盒上的小孔射出，形成一束很细的粒子束打到金箔上.α粒子束能穿过很薄的金箔打到荧光屏上，并产生闪光，这些闪光可以通过显微镜观察；α粒子穿越金箔前后运动方向之间的夹角θ称为散射角，如图乙所示，荧光屏和显微镜可一起绕金箔沿圆周转动，以便观察α粒子穿过金箔后散射角的变化情况.下列说法正确的是（ ）
A.整个装置可以不放在抽成真空的容器中
B.α粒子散射实验的结果表明，少数α粒子穿过金箔后，散射角很小（平均为2°~3°），几乎沿原方向前进
C.α粒子散射实验中观察到的个别α粒子甲乙被反弹回来，就像“一颗炮弹射向一张薄纸会反弹回来”，这种现象可用“枣糕模型”来解释
D.原子的核式结构模型有些类似太阳系，原子核犹如太阳，电子犹如行星，可称为原子的“行星模型”
2.如图所示，直角三角形abc的∠a=37°、∠b=53°，d点是ab的中点，e是ab延长线上的一点，a、b两点之间的距离为5L，电流分别为4I、3I的无限长通电直导线分别放置在a点和b点，电流方向垂直三角形abc所在的平面分别向外、向里；已知通有电流i的长直导线在距其r处产生的磁感应强度大小为（其中k常量），下列说法正确的是（ ）
A.a点的电流在c点产生的磁场的方向由c指向b
B.d点的磁感应强度大小为
C.若e点的磁感应强度为0，则b、e两点之间的距离为9L
D.c点的磁感应强度大小为
3.如图所示，光滑的圆环穿过一根细线，细线悬挂在竖直的车厢壁上，小车在水平面上向右运动时，圆环与小车相对静止，细线的倾斜部分1与竖直方向的夹角为α，倾斜部分2与竖直方向的夹角为β.已知，，重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是（ ）
A.小车可能向右做匀加速直线运动
B.细线的倾斜部分1与倾斜部分2对圆环的拉力大小一定相等
C.夹角α必须大于夹角β
D.若α=37°、β=53°，则小车的加速度为50m/s2
4.一物体做直线运动，0时刻处在坐标原点处，运动过程中的v2-x图像如图所示，一段过程中纵轴的变化量为m，对应的横轴变化量为n，且这个过程对应的时间长为Δt，这段过程的中间时刻与0时刻的时间间隔为2.5Δt，则0时刻物体的速度为（ ）
A. B.C.D.
5.如图所示的弹簧振子，物块A的质量为m，弹簧的劲度系数为k，弹簧振子振动的周期为；让A在光滑的水平面上做往复运动，A在运动过程中的最大速度为v0，当A的速度最大时，把另一个质量为m的物块B轻轻的放在A上，两者合二为一立即达到共同速度.下列说法正确的是（ ）
A.物块B未放置到A上之前，A由最左端运动到最右端需要的时间为
B.放上B后，整体第一次运动到弹性势能最大处，需要的运动时间为
C.两物块合二为一后，弹簧的最大弹性势能为
D.物块B放置到A上，在两者达到共同速度的短暂过程，A对B的冲量为
6.让宇航员不坐火箭就能上天，“流浪地球2”中的太空电梯何日能实现，如图所示，假若质量为m的宇航员乘坐这种赤道上的“太空升降机”上升到距离地面高度h处而停止在电梯内.已知地球的半径为R，表面的重力加速度为g，自转周期为T，引力常量为G，假若同步卫星距离地面的高度为H，下列说法正确的是（ ）
A.宇航员在“太空升降机”中处于静止状态时，实际是绕着地球在公转
B.当 ，宇航员受到的支持力为
C.当，万有引力大于宇航员做圆周运动的向心力
D.当，宇航员受到向下的压力为
7.如图所示，交流电源输出电压最大值为的正弦交流电，通过变压器的副线圈向5只标有“12V 1.2A”的并联灯泡供电，变压器原线圈所串接灯泡L的额定电压为40V，原线圈的匝数为900匝.若电路接通后，灯泡都恰好正常发光，则下列说法正确的是（ ）
A.交流电源电压的有效值为200V
B.变压器副线圈的匝数为180
C.原线圈电路中灯泡L的额定电流为36A
D.交流电源的输出功率为120W
8.如图所示的坐标系，x轴水平向右，质量为m=0.5kg的小球从坐标原点O处，以初速度斜向右上方抛出，同时受到斜向右上方恒定的风力的作用，风力与的夹角为30°，风力与x轴正方向的夹角为30°，重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是（ ）
A.小球的加速度大小为10m/s2
B.加速度与初速度的夹角为60°
C.小球做类斜抛运动
D.当小球运动到x轴上的P点（图中未标出），则小球在P点的横坐标为
9.如图所示，光滑斜面倾角分别为α、β，，两小物体用细线相连，绕过光滑小滑轮静止放在斜面上，两边细线分别与斜面平行，P和Q高度相同.现在把细线剪断，则下列说法正确的是（ ）
A.从开始到落地，P和Q的运动时间相同
B.从开始到落地，重力做功相同
C.从开始到落地，重力做功的平均功率相同
D.P和Q运动到同一高度时重力做功的功率总相同
10.如图所示，电容为C、带电量为的平行板电容器水平放置，两板之间的距离为d，下板接地，一带电量为q的带正电小球（视为质点）恰好静止在两板的中央P点，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A.上板的电势为
B.小球的质量为
C.若让电容器的带电量突然增加，且小球运动到上板时速度为，则
D.若把下板向下平移，则P点与下板之间的电势差为
二、非选择题：共60分.第11~14题为必考题，每个试题考生都必须作答，第15~16题为选考题，考生根据要求作答.
（一）必考题：共45分.
11.（6分）某实验小组用拉力传感器、细线、小球、刻度尺设计如图甲所示的装置来做验证动能定理的实验，在天花板上固定一个拉力传感器A，传感器连接轻质细线，细线的下端连接一个小球1（半径远小于细线的长度），将小球1拉到某点B由静止释放，然后运动到最低点C，用刻度尺测得B、C之间的竖直高度为h，细线的长度为L，用天平测得小球1的质量为m，重力加速度为g，回答下列问题：
（1）当小球到达C点时，拉力传感器的示数为F，则表达式________成立时，动能定理得到验证；
（2）改变细线的长度L，改变小球释放点的位置B，但保持B、C之间的竖直高度为定值（此定值与h不同），换上另一小球2（质量与m不同）多次做实验，做出关系图像（F是小球2运动到最甲乙低点时传感器的示数）如图乙所示，若图像的斜率为k，纵轴的截距为b，则小球2的质量为________，B、C之间的竖直高度为________.
12.（9分）某实验小组为了将量程为、内阻的电流表改装成可测量电阻的欧姆表，进行了如下实验操作：
（1）将电流表、标识不清的电源、变阻箱、导线等组装成多用电表，电路图如图甲所示，该多用电表的表盘如图乙所示，下排刻度均匀，上排刻度线对应的数值还没有及时标出.
（2）将红、黑表笔短接，调节R的阻值使电表指针满偏；
（3）该实验小组在实验室找到了一个阻值为150Ω的定值电阻，将多用电表的红、黑表笔与该定值电阻相连，发现多用电表的指针指在电表刻度盘的中央C处，则C处刻度线的标注值应为________Ω，电源的电动势为________V.
（4）用待测电阻接入两表笔之间，表盘的指针指在图乙所示的位置，则可知待测电阻的阻值约为________Ω.（结果保留三位有效数字）
（5）实验小组再拿来另一块内阻未知的电流表，将两表笔分别触碰电流表的两接线柱，其中________（填“红”或“黑”）表笔接电流表的负接线柱，若该电流表的示数为I=7.5mA，则内阻未知的电流表的电阻为________Ω.
13.（12分）如图所示，间距为L的两光滑平行金属导轨竖直放置，在导轨的上端连接阻值为R的电阻，边长均为L的Ⅰ、Ⅱ两个正方形区域内存在垂直导轨平面向里的匀强磁场，Ⅰ的下边界与Ⅱ的上边界之间的距离也为L.一电阻不计、质量为m的导体棒与导轨垂直放置，从距离Ⅰ的上边界间距为L处由静止释放，导体棒在经过两个磁场区域的过程中均做匀速运动，导体棒下滑过程中始终与导轨垂直且与导轨接触良好，重力加速度大小为g.求：
（1）Ⅰ、Ⅱ两个区域的匀强磁场的磁感应强度之比；
（2）导体棒在经过两个磁场区域的过程中，流过电阻R的总电荷.
14.（18分）如图所示，在平面直角坐标系中，第一象限内y轴与直线x=L之间存在垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，第四象限内y轴与直线x=L之间存在方向垂直纸面向外、磁感应强度为的匀强磁场；在直线x=L的右侧存在沿y轴正方向的有界匀强电场，在电场的右侧存在方向垂直纸面向外、磁感应强度为B的有界匀强磁场，电场、磁场左右边界的间距相等.质量为m、电荷量为q的带正电粒子甲从y轴上的a点以沿着y轴负方向的速度射入磁场，到达x轴上的c点时速度沿x轴的正方向，c点的坐标为；带电量为3q的带正电粒子乙从y轴上的b点以沿着y轴正方向的速度射入磁场，到达c点时以沿x轴的正方向的速度与甲相碰；碰撞后甲、乙立即组成整体进入电场，甲从a到c的运动时间是乙从b到c的运动时间的2倍，整体从p点离开电场进入磁场，最后从e点以平行x方向的速度离开磁场，整体在p点的速度与电场线的夹角为37°.不计两粒子的重力以及粒子间的相互作用力，碰撞过程无电量损失，sin37°=0.6、cs37°=0.8，求：
（1）乙的质量以及整体在c点时的共同速度；
（2）整体从p到e运动轨迹的半径；
（3）电场的电场强度.
（二）选考题：共15分.请考生从2道题中任选一题作答.如果多做，则按所做的第一题计分.
15.[选修3-3]（15分）
（1）（5分）真空胎没有内胎，直接在轮胎和轮圈之间封闭着空气，轮胎鼓起时轮胎内表面形成一定的压力，提高了对破口的自封能力，不会像自行车轮胎那样瞬间漏气，从而提高了车辆行驶的安全性.如图所示的真空胎，胎内充入一定质量的理想空气，把电动车开到室外，胎内的温度降低，假设此过程胎内气体的体积不变，下列说法正确的是________.（填正确答案标号.选对1个得3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.胎内气体的分子密集程度减小
B.气体的内能减小，向外界放出热量
C.气体的内能增加，从外界吸收热量
D.分子的平均动能减小，气体的压强减小
E.速率大区间的分子数减少，分子平均速率减小
（2）（10分）一定质量的理想气体，从状态A开始，先后经历B、C两个状态又回到状态A，压强p与体积V的关系图像如图所示，AC是双曲线，AB是与纵轴垂直的直线，BC是与横轴垂直的直线，已知气体在B、C状态的热力学温度分别为、，图中阴影部分的面积为S，图像的坐标值均为已知量，求：
①气体在状态A的体积；
②气体从状态A到状态B对外做的功；
③整个过程中气体吸收的热量与放出的热量之差.
6.[选修3-4]（15分）
（1）（5分）如图所示为一列横波在不同时刻的波形.1~19为介质中间隔相等的质点，下列说法错误的是________.（填正确答案标号.选对1个得3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.机械波在均匀介质中沿传播方向不一定匀速传播，其传播速度即波速可能增大
B.质点3与质点15的振动情况有时一致，有时不一致
C.周期和波长分别描述了机械波在时间和空间上的周期性
D.在一列波中，如果两个质点的振动情况总是相同的，则这两个质点平衡位置间的距离为半个波长的整数倍
E.在一列波中，如果两个质点的振动情况总是相同的，则这两个质点平衡位置间的距离为一个波长的整数倍
（2）（10分）如图所示，三棱镜的截面为直角三角形，其中∠B=90°，某种颜色的细光束PD与AC边平行，从AB的中点D点射入三棱镜，折射光线到达AC边的E点，B、C两点之间的距离为L，A、E两点之间的距离为1.5L，∠A=∠DEA，光在真空中的传播速度为c，求：
①三棱镜对此单色光的折射率；
②光线从D点传播到E点需要的时间.
物理（三）
1.D 整个装置一定要放在抽成真空的容器中，若不放在真空中进行，α粒子会使空气发生电离，选项A错误；α粒子散射实验的结果表明，绝大多数α粒子穿过金箔后，散射角很小（平均为2°∼3°），几乎沿原方向前进，少数α粒子的散射角较大，极少数α粒子的散射角超过90°，个别α粒子甚至被反弹回来，选项B错误；α粒子散射实验中观察到的个别α粒子被反弹回来，就像“一颗炮弹射向一张薄纸会反弹回来”，这种现象可用“原子的核式结构模型”来解释，选项C错误；原子的核式结构模型有些类似太阳系，原子核犹如太阳，电子犹如行星，所以也被称为原子的“行星模型”，选项D正确.
2.D 由右手螺旋定则可得a点的电流在c点产生的磁场的方向由b指向c，选项A错误；d点的磁感应强度大小为，选项B错误；设b、e两点之间的距离为，若e点的磁感应强度为0，则有，解得，选项C错误；a点的电流在c点产生的磁感应强度为，b点的电流在c点产生的磁感应强度为，由右手螺旋定则可得、互相垂直，则c点的磁感应强度大小为，选项D正确.
3.B 对圆环进行受力分析，结合整体的加速度在水平方向，可得圆环的合力一定水平向左，则圆环与小车的加速度一定水平向左，小车一定向右做匀减速直线运动，选项A错误；对于同一根线，细线的倾斜部分1与倾斜部分2对圆环的拉力大小一定相等，选项B正确；设圆环的质量为m，细线的拉力为T，对圆环受力分析，把细线的倾斜部分1与倾斜部分2对圆环的拉力分别沿水平方向、竖直方向分解，圆环在水平面内向右做匀减速直线运动，则竖直方向受力平衡，，近一步可得，即，，选项C错误；在水平方向由牛顿第二定律可得，结合α=37°、β=53°，，综合解得，选项D错误.
4.A 对于匀变速直线运动，由可得图像的斜率为，由图像可得，可得物体的加速度为，由题意可得一段过程的位移为n，对应的时间为，则这段过程的平均速度为，对于匀变速直线运动，中点时刻的瞬时速度等于全程的平均速度，则这段过程中点时刻的瞬时速度为，由匀变速度直线运动的速度时间关系可得，综合解得，选项A正确.
5.B 由简谐振动的规律可得A由最左端运动到最右端需要的时间为半个周期，由弹簧振子的振动周期可得这段时间为，选项A错误；同理，放上B后，整体第一此运动到弹性势能最大处，需要的运动时间为四分之一周期，可得这段时间为，选项B正确；两物块合二为一，由动量守恒定律可得，最大动能为，由机械能守恒定律可得最大的弹性势能为，综合可得、，选项C错误；物块B放置到A上，在两者达到共同速度的短暂过程，由动量定理可得，A对B的冲量为，选项D错误.
6.B 宇航员在“太空升降机”中处于静止状态时，实际是随着地球在自转，选项A错误；由可得，当，对宇航员进行受力分析， 由圆周运动的规律可得，
综合解得宇航员受到的支持力为选项B正确；当时， ，万有引力正好等于宇航员做圆周运动的向心力，选项C错误；当，由综合解得，选项D错误.
7.BD 由题意可得交流电源电压的有效值为U=100V，选项A错误；由题意可得原线圈的端电压为，副线圈的端电压为，由变压器的原理可得， 结合 ，综合解得，选项B正确；由题意可得副线圈的电流为，由变压器的原理可知， 综合解得 ，，选项C错误；交流电源的输出功率为，选项D正确.
8.AD 由题意可知，风力与重力的夹角为120°，风力与重力等大，则合力与重力等大，由几何关系，合力与初速度垂直，则小球的加速度a=10m/s2，与初速度的夹角为90°，选项A正确，B错误；由于a与垂直，则小球做类平抛运动，选项C错误；设P点的横坐标为x，把x分别沿着和垂直分解，则有、，由类平抛运动的规律可得、，综合解得、，选项D正确.
9.CD 应用位移公式可知小物体P运动时间长，选项A错误；两物体静止，有，因为，所以P和Q质量不同，从开始到落地两物体下落高度相同，重力做功不同，选项B错误；应用动能定理可知高度相同时速度v大小相同，重力做功的功率、相同，选项D正确；两物体开始和落地时速度大小都相同，平均速度大小相同，重力做功平均功率相同，选项C正确.
10.CD 、， 综合可得 、，选项A错误；由、、综合可得，选项B错误；设小球向上的加速度为a，由、，综合解得，结合、、、综合解得，则有，选项C正确；分析可得P点与下板之间的电势差为，由 、、， 综合可得 ， 若把下板向下平移，则两板之间的电场强度不变，P点与下极板之间的距离比原来增加，则P点与下极板之间的电势差是原来的2倍，则有，选项D正确.
11.（1） （2） （3）
解析：（1）小球在最低点，由向心力公式可得， 假设动能定理成立， 则有 ， 综合解得 ；
（2） 由 可得 ， 结合图乙可得 ，图像的斜率，综合解得，.
12.（3）150（2分）1.5（2分）（4）67.4（2分）（5）红（1分）50（2分）
解析：（3）将多用电表的红黑表笔与阻值为150Ω的定值电阻连接，指针指在C处，对应的阻值就是150Ω，则C处刻度线的标注值应为150Ω，由闭合电路欧姆定律可得、，综合解得，；
（4）图乙的读数为， 由闭合电路欧姆定律可得 ，综合解得；
（5）待测电流表的电流要从负接线柱流出，从电源的负极流入，则红表笔接电流表的负接线柱，由闭合电路欧姆定律可得，结合，，综合解得.
13.解：（1）设导体棒在Ⅰ、Ⅱ两个区域匀速运动的速度分别、.
由自由落体运动规律可得，
解得，
由，，，
综合可得
设Ⅰ、Ⅱ两个区域的匀强磁场的磁感应强度分别为、.
依题意有，
综合解得、
比较可得
（2）由，，，
综合可得
导体棒分别在Ⅰ、Ⅱ两个区域中运动，流过电阻R的电荷分别为，
综合可得流过电阻R的总电荷为
14.解：（1）设乙的质量为，甲、乙在磁场中运动的周期分别为
、
由几何关系可得甲、乙在磁场中运动的速度偏转角均为
甲从a到c的运动时间与乙从b到c的运动时间分别为、，甲从a到c的运动时间是乙从b到c的运动时间的2倍，则有
综合解得：
设甲、乙两粒子在磁场中的速度大小分别为、，由几何关系可得
甲、乙在磁场中做匀速圆周运动的半径均为L
由洛伦兹力充当向心力可得，
甲、乙在c点发生碰撞，由动量守恒定律可得
综合解得
（2）整体的质量为2m，带电量为4q，从c到p做类平抛运动，把整体在p点的速度为分别沿x、y轴分解，则有，
设整体从p到e运动轨迹的半径为R，由洛伦兹力充当向心力可得
综合解得，，
（3）过p、e分别做速度的垂线，设电场、磁场左右边界的间距均为d，由几何关系可得
设整体c到p的运动时间为t，匀强电场的强度为E.
由类平抛运动的规律可得，
综合解得
15.（1）BDE 因为胎内气体的体积不变，所以胎内气体的分子密集程度不变，选项A错误；气体温度降低，气体内能减小，气体的体积不变，则没有做功，根据热力学第一定律有，，则，气体向外界放出热量，选项B正确，C错误；真空胎体积不变，温度降低，根据查理定律可知气体压强减小，选项D正确；根据气体分子速率分布规律可知当温度降低时速率大的分子比例减少，则速率大区间的分子数减少，分子平均速率减小，选项E错误.
（2）解：①AC是双曲线，气体从C到A做等温变化，则分子的平均动能不变（1分）
气体在状态C的温度为，则在状态A的温度也为
设气体在状态A的体积为，气体从A到B，由等压变化规律可得
解得
②直线AB与横轴所围成的面积为
由功的定义可得气体对外界做的功等于p-V关系图像与横轴所围成的面积，气体从状态A到状态B对外做的功为
③设双曲线AC与横轴所围成的面积，则气体从C到A的过程中外界对气体做的功为，由题意可得
设整个过程中气体吸收的热量为，放出的热量为，由热力学第一定律可得
一个循环，综合解得
16.（1）ABD 机械波在均匀介质中沿传播方向一定匀速传播，其传播速度即波速是定值，选项A错误；质点3与质点15之间的距离正好等于一个波长，振动情况始终完全一致，选项B错误；周期和波长分别描述了机械波在时间和空间上的周期性，选项C正确；在一列波中，如果两个质点的振动情况总是相同的，则这两个质点平衡位置间的距离为一个波长的整数倍，选项D错误，E正确.
（2）解：①作光路图如图所示
由几何关系得，，
，
综合解得：入射角为，折射角为
可得三棱镜对此单色光的折射率为
②由折射率的定义可得
光线从D点传播E点需要的时间为，其中
综合解得