2024届湖南省高三下学期5月模拟预测物理试题（原卷版+解析版）

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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符合题目要求.
1. 目前治疗癌症最先进的手段之一为“硼中子俘获疗法”，其治疗原理是先向患者体内注射含硼（Brn）药物，药物和癌细胞有很强的亲和力，并很快聚集在肿瘤细胞内，再用中子束照射肿瘤部位，当中子被肿瘤细胞中的俘获时发生核反应，产生的X粒子可以精确地杀死肿瘤细胞而不会对相邻的正常细胞产生过多影响，已知、、X粒子的结合能分别为E1、E2、E3，下列说法正确的是（ ）
A. X粒子的贯穿能力比γ射线的贯穿能力强
B. 该反应类型属于衰变
C. B核的结合能E1比核的结合能E2大
D. 该核反应释放的核能为E1-E2-E3
2. 风洞是进行空气动力学实验的常用设备。如图所示，将质量为m的小球从A点以初速度v0水平向左抛出，假设小球运动过程中受到水平向右、大小恒定的风力F，经过一段时间t，小球运动到A点正下方的B点，且。O点是轨迹的最左端，重力加速度为g。则此过程中（ ）
A. 小球速度最小时位于O点B. AB之间的距离为
C. 小球运动的时间D. 小球所受的风力F小于mg
3. 2022年6月23日，我国在西昌卫星发射中心使用“长征二号”运载火箭，采取“一箭三星”方式，成功将“遥感三十五号”02组卫星发射升空。卫星发射并进入轨道是一个复杂的过程，可将其简化为如图所示，发射同步卫星时是先将卫星发射至近地轨道，在近地轨道的A点加速后进入转移轨道，在转移轨道上的远地点加速后进入同步轨道；已知近地轨道半径为，卫星在近地轨道运行速率为，运行周期为，同步轨道半径为。则下列说法正确的是（ ）
A. 卫星在转移轨道经过点的速率可能等于
B. 卫星在转移轨道上经过点时加速度等于在同步轨道上运动时经过点的加速度
C. 卫星在近地轨道与同步轨道上运动的向心加速度大小之比为
D. 卫星在转移轨道上运动时的周期等于
4. 如图甲所示，太空舱中弹簧振子沿轴线AB自由振动，一垂直于AB的弹性长绳与振子相连，以振子的平衡位置为坐标原点O，沿绳方向为x轴，沿弹簧轴线方向为y轴，振子振动一段时间后，某时刻（t0=0）绳子的波形如图乙中实线所示，经过t1=0.2s后的波形如图乙中虚线所示，P为x=2m处的质点，Q为x=4m处的质点，则（ ）
A. 绳子上质点P、Q的起振方向相反B. 弹簧振子振动频率的最大值为1.25Hz
C. 绳子上产生的波的传播速度可能为15m/sD. t=1.0s时，质点Q的位置在y=-10cm处
5. 设想地面上方某个区域存在如图所示电场，水平虚线上方是场强大小为E1、方向竖直向下的匀强电场，下方是场强大小为E2、方向竖直向上的匀强电场，一个质量为m、电荷量为q的带正电小球从上方电场中的A点由静止释放，经过界面上B点到达下方电场中C点时速度为零，且AB=BC=h，重力加速度取g，小球从A到C的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 小球在上、下两电场中运动的加速度相同B. 小球在上、下两电场中运动的时间相同
C. 小球在A、C两点的电势能相同D. A、C两点间的电势差
6. 如图所示的水平轨道足够长，只有部分是粗糙的，其长度为，其余部分是光滑的，质量为1kg，长度为的粗细相同的匀质软绳静止在点的左侧（绳的右端在点），软绳与粗糙部分的动摩擦因数为，现用的水平向右的恒力作用在软绳上，软绳始终保持伸直状态且长度不变，重力加速度为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则在软绳运动的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 软绳先做匀加速后做匀减速运动B. 软绳左端能经过点
C. 软绳的最大动能为0.5JD. 软绳克服摩擦力做功4.0J
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. 截止2023年9月21日，我国宇航员已进行了四次太空授课，为广大青少年带来了一系列精彩的太空科普课，观看“太空水球”光学实验后，某同学用内径为R、外径为2R的环形玻璃砖模拟光在水球中的传播，将玻璃砖放置在水平面上，一束平行于水平面的单色光从A点以与AO连线成α=45°射入玻璃砖，单色光经一次折射后，恰好与玻璃砖内壁相切，从玻璃砖外壁上的B点射出（出射光线未画出），如图所示，光在真空中的速度为c，下列说法正确的是（ ）
A. 玻璃砖对该单色光的折射率n=
B. 该单色光在玻璃砖中由A到B传播的时间
C. 若增大入射角α，该单色光不一定能从玻璃砖的外壁射出
D. 若减小入射角α，该单色光经一次折射后，恰好在玻璃砖内壁发生全反射，则此时入射角α=30°
8. 如图甲所示，导线框ABCD绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的交变电动势的图像如图乙所示。线框通过可变电阻R1与理想变压器原线圈相连，变压器副线圈接入一额定电压为40V的电灯泡，当可变电阻R1=4Ω时，电灯泡恰好正常发光且电流表的示数为2A，导线框ABCD的电阻不计，电灯泡的电阻不变，电流表为理想电流表，则下列说法正确的是（ ）
A. 图甲中导线框ABCD所处位置的磁通量变化率最大
B. 变压器原线圈的输入电压的表达式为U1=sin100πt(V)
C. 变压器原、副线圈的匝数比为1：2
D. 可变电阻R1越大，则R1消耗的功率越大
9. 如图甲所示，一个体积较大不能视为质点的木箱，其质量为m=2kg，运动时空气阻力不能忽略，置于倾角为θ=37°的足够长的斜面上，它与斜面间的动摩擦因数为μ，木箱受到的空气阻力与木箱下滑的速度成正比，即f=kv（k为空气阻力与速度的比例系数且恒定），由静止释放木箱，下滑过程中的v-t图像如图乙所示，图中直线为t=0时刻速度图像的切线（sin37°=0.6，g=10m/s2），则（ ）
A. 木箱的最大加速度为4m/s2
B. 木箱与斜面的动摩擦因数μ=0.25
C. 木箱受到的最大空气阻力为5N
D. 若增加木箱的质量，木箱的最大加速度将变大
10. 如图所示，边长为2d正方形OPNQ区域中，存在沿OQ方向、大小为E的匀强电场，电场的周围分布着垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场。以O为坐标原点，OQ方向为y轴正向，OP方向为x轴正向建立直角坐标系，一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子从OP的中点A以平行于y轴正方向的某一初速度v0第一次进入电场，离开电场后从P点第二次进入电场，在电场的作用下从Q点第二次离开电场。不计粒子重力，下列说法正确的是（ ）
A. 带电粒子第二次进入电场前，在磁场中做圆周运动的半径为2.5d
B. 带电粒子第二次进入电场时速度与x轴正向的夹角为37°
C. 粒子的初速度
D. 粒子第二次进入磁场的半径为
三、非选择题：本题共5小题，共56分.
11. （1）某物理兴趣小组用如图甲所示的仪器验证机械能守恒定律。
①为了减小实验误差，实验对象应选用________（填“金属”或“塑料”）小球。
②用游标卡尺测量小球的直径，如图乙所示，则小球的直径d=________cm。
③将小球从光电门1的正上方某处由静止释放，计时器记录两个光电门的挡光时间分别为和，同时测得两个光电门之间的距离为L，小球通过光电门时的速度等于小球的直径除以挡光时间，重力加速度大小为g，若等式__________（用题中物理量表示）成立，则表明该过程中小球的机械能守恒。
12. 用以下器材尽可能准确地测量待测电阻的阻值。
A．待测电阻，阻值约为200；
B．电源E，电动势约为3.0V，内阻可忽略不计；
C．电流表，量程为0～10mA，内电阻＝20；
D．电流表，量程为0～20mA，内电阻约为≈8；
E．定值电阻，阻值＝80；
F．滑动变阻器，最大阻值为10；
G．滑动变阻器，最大阻值200；
H．单刀单掷开关S，导线若干；
（1）为了尽可能准确地测量电阻的阻值，请你设计并在图虚线框内完成实验电路图________。
（2）滑动变阻器应该选________（选填器材前面的字母代号）；在闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于_________端（选填“a”或“b”）；
（3）若某次测量中电流表的示数为，电流表的示数为，则的表达式为：______。（用题中测得物理量的符号表示）
13. 一般小汽车轮胎气压正常值为230~250kPa，某次司机师傅发车前检测轮胎气压p1=250kPa，气温t1=27°C，驱车一段时间后胎压报警器显示p2=275kPa，假设行驶过程中轮胎容积不变，且将胎内气体视为理想气体。
（1）求此时轮胎内气体温度；
（2）为避免爆胎，司机师傅对轮胎进行放气，放气过程中轮胎容积和温度均可视为不变，为使胎压恢复到p1=250kPa，求放气前后胎内气体的内能U1与U2之比。
14. 如图所示，有两根等高、光滑的半圆弧平行导轨abc和def，ad和cf等高，b、e为轨道最低点，轨道半径为r，间距为L，导轨电阻不计，右侧通过细软导线连接一个阻值为R的定值电阻（整个过程中导线不会有拉力），整个装置处在一个竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，现有一根长为L，电阻为R0的金属棒，在外力作用下以初速度v0从导轨的最高点ad沿导轨做匀速圆周运动至cf处，该过程中，求：
（1）金属棒经过最低点be处时，流过金属棒的电流方向和be两点间的电势差Ube；
（2）在整个运动过程中系统磁通量的变化量和通过电阻R的电荷量q；
（3）在整个运动过程中外力F做的功W和电阻R上产生的热量Q。
15. 幼儿园老师带领小朋友在一段平直小滑道上进行冒险者游戏。游戏时，在这段小滑道上停留着一辆平板车，质量为M，可以忽略平板车与小滑道之间的摩擦。有N名小朋友沿小滑道方向列队小跑前行，最后一个小朋友作为口令员，老师在队列外，时刻注意小朋友的安全。假设所有小朋友的质量均为m，其中M=2m。
（1）如图所示，小朋友们在平板车正后方一定距离上以相同的速度v0跑向平板车，每名小朋友在接近平板车时又相对地面以2v0的水平速度跳上车。最后的口令员小朋友却因跑步速度没有改变而恰好未追上车，试求N；
（2）接（1）问，口令员小朋友发现追不上车后其前进速度立即减小为，同时车上的小朋友开始朝着平板车前行方向一个接一个水平跳下，小朋友离开车瞬间相对平板车的速度大小同为u（未知），结果又可使口令员小朋友恰不能追上车。求跳车过程中小朋友们总共消耗掉人体中多少内能；
（3）接（2）问，若v0=2m/s，小朋友都下车后，平板车滑上水平制动滑道，此段滑道与车的动摩擦因数为μ=0.02。从制动滑道的起点开始，等间距停放相同的平板车，依次编号为1、2、3..，每辆车间距为L=0.5m，平板车碰后连接在一起（碰撞时间极短）。求当所有平板车停止时，共碰了多少辆平板车，1号平板车滑行了多长的距离（重力加速度g= 10m/s2）。