2024届河南省博爱县第一中学高三下学期第三次模拟考试物理试题（解析版）

这是一份2024届河南省博爱县第一中学高三下学期第三次模拟考试物理试题（解析版），共14页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

一、选择题：本题共5小题，每小题6分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求的。
1.如图所示的x-t图像和v-t图像中，四条图线分别表示甲、乙、丙、丁四辆车由同一地点向同一方向运动的情况，下列说法正确的是（ ）
A.在6s末，甲乙两车位于同一位置，丁车位于丙车的前方
B.0～6s内，丙、丁两车的平均速度相等
C.0～6s内，丙车的加速度始终大于丁车的加速度
D.0～6s内，甲车通过的路程大于乙车通过的路程
2.2024年1月17日22时37分，天舟七号货运飞船发射升空，顺利进入近地点200km、远地点363km的近地轨道（LEO），经转移轨道与位于离地高度400km的正圆轨道上的中国空间站完成对接，整个对接过程历时约3小时，轨道简化如图所示。下列说法正确的是（ ）
A.天舟七号的发射速度大于7.9km／s
B.天舟七号在LEO轨道的运行周期大于空间站的运行周期
C.天舟七号在转移轨道经过N点时的加速度小于空间站经过N点时的加速度
D.空间站的运行速度大于近地卫星的运行速度
3.磷脂双分子层是构成细胞膜的基本支架，分子层之间具有弹性，可近似类比成劲度系数为的轻质弹簧。细胞膜上的离子泵可以输运阴阳离子，使其均匀地分布在分子层上，其结构示意如图所示。已知无限大均匀带电薄板周围的电场为匀强电场，静电力常量为k，介质的相对介电常数为，细胞膜的面积。当内外两膜层分别带有电荷量Q和-Q时，关于两分子膜层之间距离的变化情况，下列说法正确的是（ ）
A.分子层间的距离增加了B.分子层间的距离减小了
C.分子层间的距离增加了D.分子层间的距离减小了
4.某实验兴趣小组利用等腰三棱镜研究光的折射现象，如图所示，等腰三棱镜的顶角为边的边长为，光线射到边的中点，当入射角时，光最后垂直边射出。已知光在真空中的传播速度为，不考虑光的多次反射。下列说法正确是（ ）
A.三棱镜的折射率为1.5
B.光在三棱镜中的传播时间为
C.换用频率更高的光仍以相同入射角照射到点，则光在棱镜中的传播时间一定变长
D.换用频率更高的光仍以相同入射角照射到点，则光通过三棱镜后的偏折角将减小
5.如图所示，两通电长直导线沿正方体的边和边放置，通过大小相等、方向如图中所示的恒定电流。一闭合圆形金属小线圈，初始位置圆心在A点，可沿不同方向以相同速率做匀速直线运动，运动过程中小线圈平面始终与平面平行。沿AD方向观察，不考虑地磁场影响，下列说法正确的是（ ）
A.C和D两点的磁感应强度相同
B.点的磁感应强度方向由D点指向点
C.圆形小线圈由A点向点移动时能产生顺时针方向的感应电流
D.圆形小线圈由A点向D点移动时能产生逆时针方向的感应电流
二、选择题：本题共3小题，每题6分，共18分。每小题有多项符合题目的要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分。
6.如图，两长度均为L的相同轻质细杆用铰链A、B、C相连，质量可忽略的铰链A固定在地面上，铰链B和C质量不可忽略，均为m，铰链A、B、C均可视为质点。起始位置两细杆竖直，如图虚线所示，铰链A和C彼此靠近。t=0时铰链C在水平外力的作用下从静止开始做初速度为零，加速度大小为的匀加速直线运动（g为重力加速度），到t=t1时AB和BC间的夹角变为120°，如图实线所示。若两个轻质细杆始终在同一竖直面内运动，所有摩擦均不计，下列说法正确的是（ ）
A.t=t1时重力对B做功的瞬时功率为
B.t=t1时重力对B做功的瞬时功率为
C.从t=0到t=t1时间内，力F做的功为
D.t=t1时连接AB的细杆中的弹力大小为
7.设想在赤道上建造如图甲所示的“太空电梯”，宇航员可通过竖直的电梯直通太空站。图乙中r为宇航员到地心的距离，R为地球半径，曲线A为地球引力对宇航员产生的加速度大小与r的关系；直线B为宇航员由于地球自转而产生的向心加速度大小与r的关系。关于相对地面静止在不同高度的宇航员，下列说法正确的有（ ）
A.随着r增大，宇航员的线速度增大
B.图中r0为地球同步卫星的轨道半径
C.宇航员在r=R处的线速度等于第一宇宙速度
D.随着r增大，宇航员感受到“重力”也增大
8.图示为某一种减震垫，上面布满了圆柱状薄膜气泡，每个气泡内均充满一定质量的理想气体。当平板状物品平放在气泡上时，气泡被压缩。假设在压缩过程中，气泡内气体温度保持不变。下列说法正确的是（ ）
A.压缩后气泡内气体的压强变大B.压缩过程气泡内气体对外做正功
C.压缩过程气泡内气体吸收热量D.压缩过程气泡内气体的内能不变
三、非选择题：本题共5小题，共62分。
9.（6分）冰墩墩小巧玲珑可爱，某同学用如图所示装置确定冰墩墩重心位置，实验如下：
将冰墩墩用不可伸长的长长的细线固定在竖直平面内的O点，O点有拉力传感器，将拉力传感器与计算机相连接。（重力加速度为g）
（1）先让冰墩墩做小角度摆动，计算机显示曲线如图甲所示，冰墩墩的周期为 ；
（2）将宽度为d的遮光条固定在冰墩墩的下方，当冰墩墩静止时，在冰墩墩下方的遮光条处安装有光电门（图中未画出），将冰墩墩拉起到不同位置由静止释放，测出遮光条经过光电门的挡光时间。
（3）改变冰墩墩释放的位置，测得多组力传感器的示数F和挡光时间，画出图像，如图乙所示。已知该图线的斜率为k，纵截距为c，则冰墩墩的质量为 ，冰墩墩的重心位置到悬挂点O的距离为 。
10.（12分）实验小组用如图1所示装置来验证两个小球在斜槽末端碰撞时的动量守恒。A、B为两个直径相同的小球，质量分别为、，且。实验时，接球板水平放置，让入射球A多次从斜轨上E点静止释放，平均落点为；再把被碰小球B静放在水平轨道末端，再将入射小球A，从斜轨上某一位置静止释放，与小球B相撞，并多次重复，分别记录两个小球碰后的平均落点、。
(1)为了确认两个小球的直径相同，实验小组用游标卡尺对它们进行了测量，下面四幅图分别是四次测量情景，其中最佳的操作是______。
A.B.
C.D.
(2)关于该实验的要求，说法正确的是______。
A.斜槽末端必须是水平的 B.斜槽轨道必须是光滑的
C.必须测出斜槽末端的高度 D.放上小球B后，A球必须仍从E点释放
(3)图1中O点为斜槽末端在接球板上的投影点，实验中，测出、、的长度分别为、、，若两球碰撞时动量守恒，则满足的表达式为（用题中给定的物理量表示）。
(4)图3中，仅改变接球板的放置，把接球板竖放在斜槽末端的右侧，O点为碰前B球球心在接球板上的投影点。使小球A仍从斜槽上E点由静止释放，重复上述操作，在接球板上得到三个落点、、，测出、、长度分别为、、，若两球碰撞时动量守恒，则满足的表达式为（用题中给定的物理量表示）。
(5)如图4所示。再一次仅改变接球板的放置，让接球板的一端紧靠在斜槽末端，使小球A仍从斜槽上E点由静止释放，重复第一次实验操作，在接球板上得到三个落点、、，其中O点为斜槽末端与接球板的接触点，测出、、长度分别为、、，若两球碰撞时动量守恒，则满足的表达式为（用题中给定的物理量表示）。
11.（10分）某校科技组利用图甲所示装置研究过山车运动项目中所遵循的物理规律，图中Q为水平弹射装置，AB为倾角的倾斜轨道，取A点为坐标原点建立平面直角坐标系，水平向左为x轴正方向，竖直向上为y轴正方向，Q可在坐标平面内移动，BC为水平轨道，为竖直圆轨道，为足够长倾斜轨道，各轨道均平滑连接。已知滑块质量为m，圆轨道半径为R，倾斜轨道AB长为，滑块与倾斜轨道AB间动摩擦因数随滑块与A点距离l的变化关系如图乙所示。BC长为2R，滑块与BC间动摩擦因数，其余各段轨道均光滑。弹射装置弹出的滑块均能无碰撞从A点切入倾斜轨道AB，滑块可视为质点。求：
（1）弹出点的纵坐标y与横坐标x之间应满足的函数关系式；
（2）弹出点的横坐标x为多大时，滑块从A点切入后恰好过最高点D。（结果可用根号表示）
12.（14分）图甲为某品牌共享单车第一代产品，单车的内部有一个小型发电机，通过骑行者的骑行踩踏，不断地给单车里的蓄电池充电，蓄电池再给智能锁供电。单车内小型发电机发电原理可简化为图乙所示，矩形线圈abcd的面积为，共有匝，线圈总电阻为，线圈处于磁感应强度大小为的匀强磁场中，可绕与磁场方向垂直的固定对称轴转动，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路阻值为电阻连接，不计交流电流表的内阻。在外力作用下线圈以的转速绕轴匀速转动，求：
（1）从图乙中位置开始计时，线圈产生电动势的瞬时值表达式；
（2）线圈从图示位置转过90°的过程中通过电阻R的电荷量；
（3）外力对线圈做功的功率。
13.（20分）冰壶是冬奥会的热门项目，其中包含着大量的物理规律。冰壶比赛场地如图所示，投掷线AB到圆垒区圆心O的距离为，圆垒区半径为。运动员可以用毛刷擦冰壶运行前方的冰面以减小减速时的摩擦力。若不擦冰时，冰壶与冰面的动摩擦因数为，擦冰面后动摩擦因数减小至。在某次训练中，运动员推着冰壶从起滑架出发，到达投掷线中点时立即将冰壶以一定的速度向O点推出，推出冰壶后运动员静止（推出过程忽略所受的摩擦力），若不用毛刷擦冰面，冰壶向前滑行25m速度即减为0。已知运动员的质量，所有冰壶的质量均为，冰壶可看作质点，g取，壶之间碰撞的机械能损失忽略不计。求：
（1）运动员刚将冰壶从手中推出时冰壶的速度；
（2）将冰壶从手中推出过程中运动员对冰壶所做的功W；
（3）在圆垒圆心位置有对方的冰壶，如果在碰撞前运动员用毛刷擦冰面的长度为18m，通过计算判断擦冰面之后能否将对方冰壶撞出圆垒区。
参考答案
一、选择题：本题共5小题，每小题6分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求的。
1.【答案】A
【解析】A.由甲图可知，6s末甲乙两车位于同一位置，而v-t图线与横轴所围区域的面积表示物体发生的位移，由乙图可知，0～6s内，丁的位移大于丙的位移，所以6s末丁车位于丙车的前方，A正确；
B.0～6s内，丁的位移大于丙的位移，所以丙车的平均速度小于丁车的平均速度，B错误；
C.v-t图线切线的斜率表示物体运动的加速度，则0～6s内，丙车的加速度增大，丁车的加速度减小，丙车的加速度先大于丁车的加速度，后小于丁车的加速度，在某一时刻两车加速度相等，C错误；
D.0～6s内，甲车通过的路程等于乙车通过的路程，D错误。选A。
2.【答案】A
【解析】A.天舟七号绕地球运动，发射速度需大于7.9km／s，A正确；
B.根据开普勒第三定律可知，天舟七号在LEO轨道的运行周期小于空间站的运行周期，B错误；
C.根据万有引力提供向心力有，解得，则天舟七号在转移轨道经过N点时的加速度等于空间站经过N点时的加速度，C错误；
D.根据万有引力提供向心力有，解得，则空间站的运行速度小于近地卫星的运行速度，D错误；选A。
3.【答案】B
【解析】内外两膜层分别带有电荷量Q和-Q时，两膜层之间电场力为引力，在该引力作用下，分子层之间的距离减小，令距离减小量为，分子层之间具有弹性，可近似类比成劲度系数为的轻质弹簧，由于无限大均匀带电薄板周围的电场为匀强电场，细胞膜的面积，则膜层周围的电场也可近似看为匀强电场，令电场强度为E，可知单独一个极板产生的场强为，则有，根据电容的表达式有，，根据电场强度与电势差的关系有，结合上述解得，即分子层间的距离减小了。选B。
4.【答案】C
【解析】AB.作出光路图，根据几何关系有折射角根据解得光在棱镜镜中的传播距离为，传播速度，而，解得错误，错误；
CD.由于频率越大，折射率越大，若换用频率更高的光仍以相同入射角照射到点，则可知折射角将减小，光线将向底边偏折的程度越高，偏折角越大，根据几何关系可知光的传播距离变大，而根据可知，同时传播速度变小，因此可知光在棱镜中的传播时间一定变长，C正确，D错误，选C。
5.【答案】D
【解析】A.根据右手螺旋定则，知边导线产生的磁感应强度为、和边导线产生的磁感应强度为、，在C和D两点产生的磁场方向如图所示
根据矢量的合成，知C和D两点的合磁场大小相等，方向不同，A错误；
B.根据右手螺旋定则，知边导线在点产生的磁场方向由，边导线在点产生的磁场方向由，根据矢量的合成，得点的磁感应强度方向由点指向D点，B错误；
C.圆形小线圈由A点向点移动时，因为小线圈平面始终与AA′B′B平面平行，磁通量不变，无感应电流产生，C错误；
D.圆形小线圈由A点向D点移动时，磁通量减小，根据楞次定律得感应电流磁场方向垂直纸面向外，产生逆时针方向的感应电流，D正确。选D。
二、选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多项符合题目的要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分。
6.【答案】BC
【解析】AB.t=t1时C的位移为，根据匀变速直线运动的规律，有，解得B绕A做圆周运动，根据运动的合成与分解如图
，解得，重力对B做功的瞬时功率为，A错误，B正确；
C.根据功能关系有，解得，C正确；
D.B绕A做圆周运动，对B进行受力分析，如图
B所受合力沿AB杆指向A，设AB杆对B的弹力沿AB杆指向B，根据受力分析，有，解得，根据牛顿第二定律，有，解得，即AB杆对B的弹力大小为，方向沿AB杆指向A，D错误。选BC。
7.【答案】AB
【解析】A.相对地面静止在不同高度的宇航员，地球自转角速度不变，根据 可知宇航员的线速度随着r的增大而增大，故A正确；
B.当 时，引力加速度正好等于宇航员做圆周运动的向心加速度，即万有引力提供做圆周运动的向心力，所以宇航员相当于卫星，此时宇航员的角速度跟地球的自转角速度一致，可以看作是地球的同步卫星，即 为地球同步卫星的轨道半径，故B正确；
C.宇航员在 处是在地面上，除了受到万有引力还受到地面的支持力，线速度远小于第一宇宙速度，故C错误；
D.宇航员乘坐太空舱在“太空电梯”的某位置时，由牛顿第二定律可得

其中 为太空舱对宇航员的支持力，宇航员感受的“重力”为

其中： 为地球引力对宇航员产生的加速度大小， 为地球自转而产生的向心加速度大小，由图可知：在 时， 随着r增大而减小，宇航员感受的“重力”随r的增大而减小，故D错误。
故选AB。
8.【答案】AD
【解析】A.由理想气体状态方程可知压缩过程中气泡内气体温度保持不变，体积变小，则气泡内气体的压强变大，A正确；
B.压缩过程气泡内气体对外做负功，B错误；
CD.压缩过程中气泡内气体温度保持不变，则，体积变小，则，由热力学第一定律可知，压缩过程气泡内气体放出热量，C错误，D正确。选AD。
三、非选择题：本题共5小题，共62分。
9.（6分）【答案】；；
【解析】（1）[1]根据图甲，冰墩墩的周期为
（3）[2][3]遮光条经过光电门的速度，根据牛顿第二定律，联立得，可知，c=mg，得冰墩墩的质量为，冰墩墩的重心位置到悬挂点O的距离为
10.（12分）【答案】(1)C，(2)AD，(3)，(4)，(5)
【解析】（1）游标卡尺测量小球的直径，应将小球卡在外爪的刀口上。选A。
（2）ABD.为使小球A运动至轨道末端的速度相同，方向水平，放上小球B后，A球必须仍从E点释放，末端必须水平，安装的斜槽轨道不需要光滑，AD正确，B错误；
C.小球从斜槽末端飞出后，做平抛运动，竖直方向上，小球下落的高度相等，则小球在空中运动的时间相等，小球水平位移之比等于小球速度之比，实验不需要测出斜槽末端距地面的高度，C错误。选AD。
（3）小球从斜槽末端飞出后，做平抛运动，竖直方向上，小球下落的高度相等，则小球在空中运动的时间相等，设为，碰撞前小球A的速度为，碰撞后小球A、小球B的速度分别为，，两球碰撞前后的总动量守恒有，整理得
（4）设的距离为，小球做平抛运动，碰撞前小球A有，，碰撞后小球A、小球B有，，，，两球碰撞前后的总动量守恒有，整理得
（5）设斜面的倾角为，小球做平抛运动，有，，解得，则碰撞前小球A的速度为，碰撞后小球A、小球B的速度分别为，，两球碰撞前后的总动量守恒有，整理得
11.（10分）【答案】（1）；（2）
【解析】（1）由平抛运动可知，，而根据入射速度沿着斜面向下可得，解得
（2）滑块恰好通过最高点，满足，由于动摩擦因数与成线性关系，过程摩擦力做功可用平均力来求解，从到圆轨道最高点，由动能定理得，又，联立解得，
12.（14分）【答案】（1）；（2）；（3）0.9W
【解析】（1）线圈产生的最大感应电动势为，其中，线圈从垂直中性面位置开始转动，电动势的瞬时表达式为
（2）线圈从图示位置转过90°的过程中，感应电动势的平均值，感应电流的平均值为，解得通过电阻R的电量
（3）电动势的有效值为，电流的有效值为，电路的热功率为，由能量的转化关系，可知外力对线圈做功的功率为
13.（20分）【答案】（1）；（2）；（3）能将对方冰壶碰出圆垒区
【解析】（1）若不刷冰面，冰壶滑行过程中由动能定理有，式中，可得
（2）冰壶被推出过程，由动量守恒定律有，由动能定理可得将冰壶从手中推出过程中运动员对冰壶所做的功，可得
（3）推出后冰壶在冰面滑行过程，根据动能定理有，冰壶碰撞过程由动量守恒定律和机械能守恒定律有，，被碰冰球的滑行过程由动能定理有，联立以上各式解得，可知，能将对方冰壶碰出圆垒区。