2024届湖南省长郡中学等名校教育联盟高三下学期入学摸底考试物理试题 （解析版）

这是一份2024届湖南省长郡中学等名校教育联盟高三下学期入学摸底考试物理试题 （解析版），共23页。
注意事项：
1.答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在本试卷和答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应的答案标号涂黑，如有改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案；回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题：本题共6小题，每小题4分，共24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. 人工心脏（心脏起搏器）的使用寿命可以达到20年以上，其内部能量来源是放射性同位素钚的衰变产生的热量，再通过温差电现象转化为电能，钚的半衰期为86.4年，以二氧化钚的形式封装在能够防腐蚀和辐射的合金壳体内。钚的衰变方程为，下列说法正确的是（ ）
A. 衰变方程中的为质子
B. 衰变方程中的为粒子
C. 经过86.4年，二氧化钚的质量将变为原有质量的一半
D. 衰变过程中产生的X粒子有较强的穿透能力
【答案】B
【解析】
【详解】ABD．由核反应方程质量数守恒和核电荷数守恒可得,中
，
可知，为粒子，具有很强的电离能力，但穿透能力弱，故AD错误，B正确；
C．经过一个半衰期，钚原子核的质量变为原来的一半而并非二氧化钚的质量，故C错误。
故选B。
2. 如图所示为一条由2n个铁环组成的铁链，其两端等高地悬挂在竖直的铁桩上，铁环从左到右依次编号为。在重力作用下自然下垂形成一条曲线，曲线两端点的切线与竖直方向的夹角均为，第n个和第个铁环水平穿连，每个铁环质量相等，均为m，关于铁环之间的弹力，下列说法正确的是（ ）
A. 每个铁环受上方铁环的弹力比受下方铁环的弹力小
B. 第1个和第2n个铁环受到铁桩的弹力等于nmg
C. 第n个和第个铁环之间的弹力为mg
D. 第个和第n个铁环之间的弹力为
【答案】D
【解析】
【详解】A.对单个铁环受力分析,如图所示
可知越小，上方铁环施加的弹力越大，故A错误；
B.对整条铁链受力分析，如图所示
可得
故B错误；
C.对半条铁链受力分析，如图所示
可得
故C错误；
D.对第个铁环受力分析，如图所示
可得
故D正确。
故选D
3. 如图所示为我国研发的世界上发电功率最大的海上风力发电机，其叶轮扫风面积为，若空气的密度约为，其风能转化率为30%，在风速为时，其发电功率约为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】根据题意，以风力发电机扫风面积为底，长为的空气柱体为研究对象，根据能量守恒定律可得
故选B。
4. 如图所示，三个同心圆是正点电荷Q周围的三个等势面，A、B、C分别是这三个等势面上的点。已知这三个圆的半径关系为，一不计重力的点电荷q从无穷远处开始沿轨迹A→B→C→D运动，D为轨迹上离点电荷Q最近的位置，关于点电荷q的运动，下列说法正确的是（ ）
A. 点电荷q带正电，运动过程中受到的电场力与运动方向相反
B. 点电荷q在各点的加速度大小关系是
C. 点电荷q在A→B→C的过程中动能变化量的绝对值
D. 点电荷q在各点的电势能大小关系是
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据题意，由粒子做曲线运动时合力指向曲线弯曲的内测，如图
可知，各点处所受的电场力指向轨迹内侧，且指向场源电荷，所以，带负电，故A错误；
B．根据可知，越小，电场力越大，加速度越大，则有
故B错误；
C．由公式可知，由于
则有
可知，点电荷q在A→B→C的过程中
则
故C错误；
D．根据电场力与运动轨迹的关系，点电荷从运动的过程中，电场力一直做正功，电势能一直减小，所以
故D正确。
故选D。
5. 某同学制作了一个简易的稳压装置，原理如图甲所示，通过调节的值，使不管并联多少个灯泡，灯泡都能以额定电压工作。已知变压器原副线圈的匝数比为5∶1，副线圈上每个灯泡的额定电压为，正常工作时电阻为，ab端输入如图乙所示交流电，下列说法正确的是（ ）
A. 保持不变，增加闭合开关的数量，灯泡两端的电压增大
B. 只闭合，使得灯泡正常发光，需要调节电阻为20Ω
C. 闭合n个开关，要使灯泡都正常发光，需要调节电阻为
D. 闭合的开关越多，交流电的效率越高
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据乙图可知
增加并联奵泡的数量，负载电阻减小，变压器输出功率将增加，输入功率也随之增加
增大，的电压
增大，变压器的输入电压
减小，则
减小，故A错误；
BC．闭合n个开关，要使灯泡都正常发光，则有
，
可得
，
又因为
所以
则只闭合，使得灯泡正常发光，需要调节电阻为，故B错误，C正确；
D．根据题意，结合上述分析可知，交流电的效率
故D错误。
故选C。
6. 均匀介质中一波源在坐标原点O从时刻开始垂直于水平面向上做简谐振动，其产生的机械波可以在水平面内沿各个方向传播。时刻波源产生的第一个波峰和第一个波谷位置如图所示，实线为该时刻波峰所在位置，虚线为该时刻波谷所在位置。分别在A、B、C、D、E、F、G点对质点进行标记，下列说法正确的是（ ）
A. 时B、F处的质点速度垂直于水平面向上
B. 时B、F处的质点速度垂直于水平面向下
C. 时C、E处的质点速度垂直于水平面向上
D. 时C、E处的质点速度垂直于水平面向下
【答案】C
【解析】
【详解】AB．根据题意，由波的图像可得
又有机械波的周期为
可以推得波源正位于波峰位置，而前方波已经出现了一个波峰和波谷，所以波源已经振动了，此时距离点
质点刚开始向上振动，距离点均为
所以均没有开始振动，故AB错误；
CD．再经过1个周期，时。第一个波峰和波谷的位置如外层的实线和虚线，如图所示
距离点均为
所以处质点已经开始向上运动但没有达到波峰，故C正确，D错误。
故选C。
二、选择题：本题共4小题，每小题5分，共20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。
7. 光由介质1进入介质2时会在分界面上发生折射，折射满足折射定律，，称为相对折射率，为介质1的折射率，为介质2的折射率。如图所示，为了营造灯光效果，某舞台将两块厚度分别为和的面积较大的有机玻璃平板上下紧贴平铺在舞台的水平地面上，上方为介质1，下方为介质2，舞台地面上中央有一大小可以忽略的点光源S，两玻璃板对点光源S发出的色光折射率分别为和。已知，下列说法正确的是（ ）
A. 经过两玻璃分界面发生全反射的光照射到地面上的点距S最近为10cm
B. S发出的光线与竖直法线的夹角大于时，光线不能从介质1的上表面射出
C. 介质1的上表面将会形成一个面积为的光斑
D. 刚好从介质1的上表面射出的光线在两玻璃板中传播的总时间为
【答案】BC
【解析】
【详解】A．在介质1、2分界面发生全反射的临界光线的全反射角
经过两玻璃分界面发生全反射的光照射到地面上的点距S最近为
故A错误；
B．在介质1的上表面发生全反射的临界光线的全反射角
解得
此光线在由介质1进入介质2的分界面上的入射角满足
解得
则
故B正确；
C．由几何关系可得，亮斑的半径
则光斑的面积为
故C正确；
D．光在介质中运动的总时间
故D错误。
故选BC。
8. 嫦娥五号着陆器返回地球时采用了一种全新的半弹道跳跃式再入返回技术进行着陆，其运动轨迹如图所示，着陆器通过精准控制进入角度，由A处第一次以接近第二宇宙速度11.2km/s进入大气层，通过大气层的升力沿A→B的滑翔段从B处穿出大气层，接下来只在地球引力作用下沿B→E→C轨迹运动，E为离地表高度最高的点，然后从C处第二次进入大气层，并与空气作用接近地球表面，临近着陆时在空气阻力和减速装置的共同作用下成功实现软着陆。已知大气层边缘空气稀薄，靠近地表空气稠密，下列说法正确的是（ ）
A. 嫦娥五号在B处的速度大小等于C处的速度大小
B. 嫦娥五号在A处的速度大小等于B处的速度大小
C. B→E→C段的轨迹是椭圆的一部分，此过程中着陆器处于完全失重状态
D. C→D段嫦娥五号处于超重状态
【答案】AC
【解析】
【详解】A．根据题意可知，段没有空气阻力做功，机械能守恒，而处引力势能相等，所以动能也相等，故A正确；
B．根据题意可知，段因为克服阻力做功，动能减小，所以在A处的速度大小大于B处的速度大小，故B错误；
C．根据题意可知，段只受引力作用，嫦娥五号的轨迹是椭圆的一部分，此过程中着陆器处于完全失重状态，故C正确；
D．根据题意可知，段嫦娥五号先加速后减速，所以先失重后超重，故D错误。
故选AC。
9. 如图所示，有一内表面光滑，外表面粗糙的圆环A，半径为R，通过硬杆固定在N处，整个装置处于竖直平面内。一质量为m，直径略大于圆环A横截面直径的粗糙小环B套在圆环A上。MN为圆环A水平方向的直径，PQ为竖直方向的直径。通过外力先使B静止于M处，先后两次突然给予B一个大小相等、方向分别为竖直向上和竖直向下的瞬时冲量，并在两次给予冲量前的瞬间撤去外力。B随即分别沿M→P→N路径和沿M→Q→N路径运动，若瞬时冲量的大小为I，下列说法正确的是（ ）
A. B沿M→P→N路径运动到N点时速度大小等于沿M→Q→N路径运动到N点时速度大小
B. B沿M→P→N路径运动到N点所需的时间大于沿M→Q→N路径运动到N点所需的时间
C. 若时，B沿M→P→N路径运动到P点时A对B的弹力为
D. 若时，B沿M→P→N路径运动到P点时A对B的弹力为
【答案】BC
【解析】
【详解】A．根据题意，若B沿路径运动到点，环A对B的弹力指向圆心，弹力由A下部分圆弧的内表面提供，不受摩擦力,，则有
若B沿路径运动到点时，满足
环A对B的弹力指向圆心，弹力由A上部分圆弧的内表面提供，也不受摩擦力，此时需满足
即
到点时的速度也为
但如果
环A给B的弹力将先由内表面提供再由外表面提供，当弹力由外表面提供时，由于需要克服摩擦力做功，到达的速度
故A错误；
B．若B沿路径运动到点时，即使满足
由运动图像可得
若
克服摩擦力做功使得变得更大，所以
恒成立，故B正确；
CD．根据题意可知，当
，
由牛顿第二定律可得
解得
当
需要克服摩擦力做功，B的速度将小于
此时
故C正确，D错误。
故选BC。
10. 如图所示，某公司研制了一种专门用于高塔、悬崖等垂直运输场景的无动力运输装置，其左侧为一足够高的竖直铁架，铁架上每隔安装一对强磁体，每个强磁体的高度也为L，强磁体产生的磁场可以认为是匀强磁场，磁感应强度为。一质量为线圈阻尼装置通过一轻质缆绳绕过定滑轮与一载物平台相连，载物平台质量为，被输送的物体放置在载物平台内，阻尼装置内有一边长为L，匝数匝，电阻的正方形线圈，系统工作时，线圈平面始终与磁场垂直，系统允许的最大速度为，忽略缆绳质量和空气、摩擦阻力，忽略磁场的边缘效应，g取，则（ ）
A. 系统工作时物体先做匀加速直线再做匀速直线运动
B. 载物平台向下运输物体时的物体最大质量比向上运输物体时的物体最小质量大40kg
C. 将重为30kg的物体放在平台上，系统刚释放时的加速度为
D. 将重为30kg的物体放在平台上，物体由静止上升到100m高时（系统已平衡）线圈内产生的焦耳热为9955J
【答案】BD
【解析】
【详解】A．根据题意可知，线圈始终有一边在切割磁感线，令系统速度大小为v，线圈产生的感应电动势为
线圈中的感应电流为
令被输送的物体的质量为m，对整个系统，当物体向下加速运动时，线圈向上加速运动，根据牛顿第二定律有
解得
可知，v增大，减小，当加速度减为0时，开始做匀速运动，所以系统做加速度减小的加速运动然后做匀速运动，故A错误；
B．结合上述可知，物体向下运动达到平衡时，加速度为0，则有
解得
物体向上运动达到平衡时，线圈向下运动，加速度为0，根据平衡条件有
解得
则有
故B正确；
C．当时，系统刚释放时，速度为零，安培力为零，由牛顿第二定律可得
解得
故C错误；
D．当，由于
可知物体将向上运动，当系统平衡时有
解得
根据能量守恒定律有
解得
故D正确。
故选BD。
三、非选择题：本题共5小题，共56分。
11. 如下图所示，该装置可以验证动量守恒定律。某实验小组将一倾斜轨道和一水平轨道平滑地组合在一起，小车A与小车B在水平轨道上发生碰撞，碰撞时间极短，碰后小车A不会返回，小车A和小车B不会粘在一起，两小车相碰的一面各安装有一大小可以忽略的金属弹片，实验步骤如下：
①取下水平轨道上的小车B，让A从H高处静止释放，待小车在水平轨道上静止时，记录小车A上带弹片的端面的位置，垂直轨道划线并记录为P点。
②在水平轨道前端某处划线并记录为O点，将小车B带弹片的端面与O对齐，并使其静止。
③将小车A仍然从H高处静止释放，与小车B在O处碰撞后，两车相继静止，记录小车A、B带弹片的两个端面的位置并划线，分别记录为M点和N点。
（1）若要验证动量守恒，需要测量的物理量有______（填标号）。
A．两小车的质量 B.OM、OP、ON的距离
C.小车运动的时间 D.小车与轨道的动摩擦因数
（2）若测得OP间的距离为，，OM间的距离为，ON间的距离为、，若两车碰撞满足动量守恒，则两车质量和的关系式为______。
（3）若水平轨道略有倾斜，（2）中的关系式______（填“是”或“否”）仍然成立。
【答案】 ①. AB##BA ②. ③. 是
【解析】
【详解】（1）[1]小车碰撞过程时间极短，若满足动量守恒，有
而根据小车水平轨道上做匀减速直至静止
，
可知，正比于，整理可得
可知，需要测量两小车的质量及测量的距离。
故选AB。
（2）[2]由（1）分析可得，若两车碰撞满足动量守恒，则有
（3）[3]若水平轨道略微倾斜，则有
仍是个定值，仍然正比于成立，可知，（2）中的关系式仍然成立。
12. 实验室有一多用电表A长时间未使用，学习探究小组对该多用电表的功能进行检测：
①调节机械调零螺母，使多用电表指针指在左端的零刻度线上；
②将选择开关分别旋转至直流100mA挡和直流10V挡，并使用标准电流表和电压表对多用电表的直流电流挡和直流电压挡进行测量，测得同一电流流经多用电表的直流电流挡和标准电流表时，两电表示数相同；测得同一电压加在多用电表的直流电压挡和标准电压表两端时，两电表示数也相同；
③为测试欧姆挡是否能正常使用，使用电阻箱对欧姆挡进行检测。将多用电表的选择开关调到欧姆挡挡位，将红黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使得指针满偏。
（1）将开关，电阻箱，毫安表（内阻为1Ω）串联起来接到多用电表的红黑表笔两端，请在图甲中完成作图连线。（ ）
（2）调节电阻箱电阻为24Ω，多用电表指针如图乙所示，欧姆挡读数为______Ω；发现测量结果比真实值偏大，可能的原因是______。该挡位中值电阻实际应为______Ω。
（3）在步骤②中，毫安表的指针如图丙所示，其读数为______mA。则多用电表欧姆挡内部电源电动势为______V。
【答案】 ①. ②. 40 ③. 内部电源的电动势减小使得欧姆调零后中值电阻减小 ④. 100 ⑤. 66 ⑥. 8.25
【解析】
【详解】（1）[1]红表笔与欧姆表内电源负极相连，所以需要将毫安表负接线柱与红表笔相连，如图所示
（2）[2]由图乙可知，欧姆挡读数为
[3]发现测量结果比真实值偏大，可能的原因是内部电源的电动势减小使得欧姆调零后中值电阻减小。
[4]此时从万用表直流电流挡来看，指针指在满偏电流的处，根据闭合电路欧姆定律
，
两式联立可得，
解得
[5][6]由图丙可知，毫安表的分度值为，偏转了33格，故读作。此时，根据闭合电路欧姆定律
13. 如图所示，爆米花机是一种对谷物进行膨化加工的装置，主体为一导热良好的钢制罐体，罐体的容积为，两端分别焊接了支撑轴和摇柄。在1atm（标准大气压）p0的气压，的干燥环境下打开阀门向罐体内放入的谷物，关闭阀门，将支撑轴和摇柄架设在火炉的支架上进行旋转加热，谷物内部分水分汽化成高压水蒸气与罐内空气形成混合气体。当罐内混合气体温度为、压强达6atm时，打开阀门，因为外部压强突然变小，巨大的压强差使得谷物迅速膨胀，从而达到膨化的效果。忽略谷物间隙气体的体积和在罐体内加热过程中谷物体积的变化。已知绝对零度为。求：
（1）从开始加热到压强变为6atm时，罐体内水蒸气的分压强；
（2）打开阀门后的混合气体迅速膨胀对外做功使得谷物全部喷出，当混合气体温度为，罐体内剩余混合气体质量占原有混合气体质量的百分比。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）对原有空气，根据查理定律
其中
，
可得
此时水蒸气的分压强为
（2）设罐体的体积为，对混合气体分析，根据理想气体状态方程
其中
可得
则有
14. 如图所示，空间内有一Oxy坐标系，第一象限内有一等腰直角三角形OPQ，其内分布有一垂直于Oxy平面向外且磁感应强度为的匀强磁场，P、Q分别位于y轴和x轴上，，第一象限其余部分为沿y轴负方向的匀强电场，第四象限另有一垂直于Oxy平面向外且磁感应强度为的圆形匀强磁场，圆形磁场与x轴相切于Q点（圆形磁场区域未画出）。某时刻从坐标原点O以某一初速度沿y轴正方向射入一带电量为q，质量为m的带正电的粒子，经过越过分界线PQ进入电场区域，并从Q点进入第四象限内的圆形磁场区域，若粒子所受重力不计，求：
（1）粒子在O点的初速度大小；
（2）第一象限内电场强度E大小；
（3）若粒子在第四象限内经过圆形磁场偏转后能垂直击中y轴负半轴上的点，求圆形磁场半径以及粒子从y轴上射出点的位置坐标。

【答案】（1）；（2）；（3），
【解析】
【详解】（1）粒子在磁场中做匀速圆周运动，则有
，
解得
根据题意有
可知，粒子在中的轨迹为四分之一圆弧，根据几何关系有
结合上述解得
（2）粒子在电场中做类平拖运动，根据类平拋运动的规律有
，
结合上述解得
（3）粒子在Q点，令速度为v，速度与水平方向夹角为，根据类平抛运动规律有
，，
解得
，
则有
，
则粒子在圆形磁场中做运动，由洛伦兹力提供向心力，则有
结合上述解得
作出粒子运动轨迹如图所示
根据几何关系可知，磁场的半径和粒子在磁场中做圆周运动的半径相等，即有
根据几何关系可知，粒子在磁场中沿轴方向运动位移满足
解得
所以从轴射出点的坐标为。
15. 如图所示，质量为的长木板静止放在光滑的水平地面上，一可视为质点且质量为m的刚性滑块从离水平地面高度处以的速度水平抛出。已知滑块每次撞击木板反弹后的竖直方向分速度与反弹前竖直分速度的比值，滑块与木板撞击过程时间极短，撞击过程滑块与木板之间的弹力远大于滑块受到的重力，在此过程中滑块与木板之间产生摩擦力，动摩擦因数，滑块始终在木板正上方运动，忽略空气阻力，g取。求：
（1）滑块和木板的最终速度v；
（2）滑块第一次反弹后的瞬间，滑块和木板沿水平方向的速度分别为多少；
（3）整个过程中滑块相对于木板在水平方向位移。
【答案】（1），；（2），；（3）
【解析】
【详解】（1）根据题意可知，水平方向动量守恒，最终滑块和木板水平方向速度相同，由动量守恒定律有
解得
（2）第一次碰撞的过程中：滑块第一次与木板碰撞前竖直分速度为
水平方向，对滑块
对木板
竖直方向对滑块
联立可得
（3）第二次碰撞后，水平方向对滑块
对木板
竖直方向对滑块
联立可得
同理可以推理得
此时，与题总不相符合，因此在第三次碰撞的过程中滑块和木板已经共速
所以