2024届江苏省扬州市高三下学期三模物理试题

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考生在答题前请认真阅读本注意事项
1．本试卷包含选择题和非选择题两部分．考生答题全部答在答题卡上，答在本试卷上无效．全卷共16题，本次考试时间为75分钟，满分100分．
2．答选择题必须用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑．如需改动，请用橡皮擦干净后，再选涂其它答案．答非选择题必须用书写黑色字迹的0.5毫米签字笔写在答题卡上的指定位置，在其它位置答题一律无效．
3．如需作图，必须用2B铅笔绘、写清楚，线条、符号等须加黑、加粗．
一、单项选择题：共11小题，每小题4分，计44分．每小题只有一个选项最符合题意．
1．呼气实验可用于检测胃部有无感染幽门螺杆菌，通过检测呼吸呼出的CO2是否具有放射性即可诊断。已知发生衰变的半衰期为5730年，衰变方程为。下列说法正确的是（ ）
A．X为
B．射线比射线的穿透能力弱
C．衰变产生的是核外电子被电离产生的
D．一般服下药物15分钟后再检测，是为了避免由于的衰变而明显降低检测准确性
【答案】B
【详解】A．根据核反应前后，质量数和电荷数守恒，可以得到X为，故A错误；
B．三种射线穿透能力依次是
故B正确；
C．衰变释放的电子是原子的核内一个中子转化为质子和一个电子，来自原子核内部，故C错误；
D．的半衰期为5730年，15分钟几乎不影响。服药15分钟后再检测，是为了使药里面的充分消化分解，释放到呼吸系统，提高检测准确性，故D错误。
故选B。
2．某同学在平静的水面上进行实验。如图所示，水面上三点O、a、b在同一直线上，。在时开始周期性向下敲击O处水面，所激发的水面波可以认为是正弦横波；时，a处开始振动，时，b处第二次到达波峰，下列判断正确的是（ ）
A．波的周期为1.6sB．波的波长为0.56m
C．波速为0.25m/sD．时刻a处位于平衡位置
【答案】D
【详解】C．波速为
故C错误；
A．波到达b点时间为
时，b处第二次到达波峰，有
解得
故A错误；
B．波长为
故B错误；
D．时，a处振动
a处位于平衡位置，故D正确。
故选D。
3．如图所示，两根通电导线、沿垂直纸面的方向放置，导线、中通有电流、，电流的方向图中未画出，点为两导线垂直纸面连线的中点，、两点关于点对称，、两点关于点对称，将一段通有垂直纸面向外的电流的直导线放在点时所受的磁场力为零，放在点时所受的磁场力水平向右，则下列说法正确的是（ ）
A．中的电流方向向外、中的电流方向向里
B．
C．通电直导线垂直纸面放在点时所受的磁场力为零
D．通电直导线垂直纸面放在、两点时所受的磁场力相同
【答案】A
【详解】AB．因为一段通有垂直纸面向外的电流的直导线放在c点时所受的磁场力为零，则c点处的磁感应强度为零，即P、Q导线在c点产生的磁场等大反向，则P、Q导线的电流反向，又因为Qc大于Pc，所以Q中的电流大于P中的电流；通有垂直纸面向外的电流的直导线放在d点时所受的磁场力水平向右，根据左手定则，d点处的磁感应强度方向向下，又因为Pd大于Qd，且Q中的电流大于P中的电流，所以Q在d点处的磁感应强度向下，P在d点处的磁感应强度向上，根据安培定则，Q的电流方向向里，P的电流方向向外，故B错误，A正确；
C．因为Q中的电流大于P中的电流，PO等于OQ，则O点处的磁场竖直向上，则通电直导线垂直纸面放在O点时所受的磁场力不为零，故C错误；
D．根据对称关系可知，a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向不同，则通电直导线垂直纸面放在a、b两点时所受的磁场力大小相等，方向不同，故D错误。
故选A。
4．一列简谐横波在水平绳上沿x轴传播，在时刻的波形如图所示，绳上质点P的平衡位置为。从该时刻开始计时，P点的振动位移随时间t变化关系为。该简谐横波的波速为 （ ）
A．20m/sB．40m/sC．60m/sD．80m/s
【答案】A
【详解】由图可知简谐波的波长为
P点的振动位移随时间t变化关系为，则振动周期为
故该波的波速为
故选Ａ。
5．用图示的实验装置来“探究压强不变时气体体积与温度的关系”。往杯中加入适量的热水，使注射器内的空气柱位于水面之下，每隔几分钟，记录气体体积和此时温度计的示数；用表示水降低的摄氏温度，用表示注射器内气体体积的改变量。根据测量数据作出的图线是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】A
【详解】压强不变时，有
可得
可见当气体压强不变时，体积变化与温度的变化的关系是成正比的。
故选A。
6．如图所示，假设沿地球直径凿通一条隧道，把一小球从地面S点静止释放，小球在隧道内的运动可视为简谐振动。已知地球半径为R，小球经过O点时开始计时，由O向S运动，经时间第1次过P点（P点图中未标出），再经时间又过该点。则（ ）
A．小球振动的周期为B．O到P的距离为
C．小球第3次过P点所需的时间为D．由S到O的运动过程中小球受力逐渐增大
【答案】B
【详解】A.小球经过O点时开始计时，由O向S运动，经t0时间第1次过P点，再经2t0时间又过该点，说明小球从O到P的时间为t0，从P到最大位移处的时间为t0，小球从最大位移处再回到P点的时间为t0，则小球振动的周期为
T = 4(t0+ t0) =8t0
故A错误;；
B.设O到P的距离为x，由简谐运动的对称性可得
x=Asin
又
A= R
则得
故B正确；
C.小球第3次过P点所需的时间为
t=6t0
故C错误；
D.由S到O的运动过程中小球做简谐运动，位移逐渐减小，根据简谐运动的特征
分析可知加速度逐渐减小，由牛顿第二定律知小球受力逐渐减小，故D错误。
故选B。
7．在“研究温度不变时气体压强跟体积关系”的实验时，推动活塞，注射器内空气体积减小，多次测量得到注射器内气体的图线，如图实线是一条双曲线，虚线为实验所得图线。环境温度保持不变，发现实验所得图线与玻意耳定律明显不符，造成这一现象的可能原因是（ ）
A．实验时用手握住注射器B．实验时缓慢推动活塞
C．注射器没有保持水平D．推动活塞过程中有气体泄漏
【答案】A
【详解】由图像的特点可知压缩气体过程中p与V的乘积增大，所以造成这一现象的原因可能是实验时用手握住注射器或实验时迅速推动活塞，导致温度升高。
故选A。
8．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
【答案】B
【详解】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。
故选B。
9．通过手机内电容式加速度传感器可以实现运动步数的测量，传感器原理如图所示，电容器的M极板固定，与弹簧相连的N极板只能按图中标识的“前后”方向运动。则当手机（ ）
A．匀速运动时，电流表示数为零，电容器M极板带负电
B．由静止突然向前加速时，电容器的电容增大
C．由静止突然向前加速时，流过电流表的电流由b向a
D．保持向前匀减速运动时，电流表示数变小
【答案】C
【详解】A．匀速运动时，N极板相对M极板的位置不变，电容器的电容不变，则电容器带电量不变，电路中没有电流，电流表示数为零，电容器M极板与电源正极相连，带正电，故A错误；
BC．由静止突然向前加速时，因为惯性，N极板相对M极板向后运动，两极板间距变大，根据
可知电容器的电容减小，根据
可知电容器带电量减小，则电容器放电，流过电流表的电流由b向a，故B错误，C正确；
D．保持向前匀减速运动时，加速度恒定不变，N极板受力不变，则弹簧形变量不变，N极板相对M极板的位置不变，则电容器的电容不变，电容器带电量不变，电路中无电流，电流表示数不变，为零，故D错误。
故选C。
10．原子处于磁场中，某些能级会发生劈裂。某种原子能级劈裂前后的部分能级图如图所示，相应能级跃迁放出的光子分别设为①②③④。若用光①照射某金属表面时能发生光电效应，且逸出光电子的最大初动能为Ek，则（ ）
A．②光子的频率大于④光子的频率
B．①光子的动量与③光子的动量大小相等
C．用②照射该金属一定能发生光电效应
D．用④照射该金属逸出光电子的最大初动能小于Ek
【答案】B
【详解】A．由图可知，②光子的能量小于④光子的能量，根据
可知②光子的频率小于④光子的频率，故A错误；
B．由图可知①光子的能量等于③光子的能量，则①光子的频率等于③光子的频率，①光子的波长等于③光子的波长，根据
可知①光子的动量与③光子的动量大小相等，故B正确；
C．由图可知②光子的能量小于①光子的能量，则用②照射该金属不一定能发生光电效应，故C错误；
D．根据光电效应方程
由于④光子的能量大于①光子的能量，则用④照射该金属逸出光电子的最大初动能大于Ek，故D错误。
故选B。
11．如图所示，阳光垂直照射到斜面上，在斜面顶端把一小球水平抛出，小球刚好落在木板底端。B点是运动过程中距离斜面的最远处，A点是小球在阳光照射下小球经过B点的投影点。不计空气阻力，则（ ）
A．小球在斜面上的投影做匀速运动
B．OA与AC长度之比为
C．若D点在B点的正下方，则OD与DC长度相等
D．减小小球平抛的速度，小球可能垂直落到斜面上
【答案】C
【详解】AB．将小球的运动分解为沿斜面和垂直斜面两个分运动，可知小球沿斜面方向做初速度为，加速度为的匀加速直线运动，则小球在斜面上的投影做匀加速直线运动；小球垂直斜面方向做初速度为，加速度为的匀减速直线运动，B点是运动过程中距离斜面的最远处，则此时小球垂直斜面方向的分速度刚好为0，根据对称性可知，O到B与B到C的时间相等，均为
则有
可得
则有
故AB错误；
C．将小球的运动分解为水平方向的匀速运动和竖直方向的自由落体运动，则小球从O到B有
小球从O到C有
若D点在B点的正下方，则有
可知D点是OC的中点，则OD与DC长度相等，故C正确；
D．若小球垂直落到斜面上，则小球水平方向的分速度与小球从斜面顶端抛出的初速度方向相反，而小球在水平方向做匀速运动，小球的水平速度方向不可能反向，则减小小球平抛的速度，小球不可能垂直落到斜面上，故D错误。
故选C。
二、非选择题：共5小题，计56分．其中第13题~第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位.
12．某探究小组利用半导体薄膜压力传感器等元件设计了一个测量微小压力的装置，其电路如图（a）所示，为电阻箱，为半导体薄膜压力传感器，间连接电压传感器（内阻无穷大）．

（1）先用欧姆表“”挡粗测的阻值，示数如图（b）所示，对应的读数是 ;
（2）适当调节，使电压传感器示数为0，此时，的阻值为 （用表示）；
（3）依次将的标准砝码加载到压力传感器上（压力传感器上所受压力大小等于砝码重力大小），读出电压传感器示数，所测数据如下表所示：
根据表中数据在图（c）上描点，绘制关系图线 ；

（4）完成前面三步的实验工作后，该测量微小压力的装置即可投入使用．在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力，电压传感器示数为，则大小是 （重力加速度取，保留2位有效数字）；
（5）若在步骤（4）中换用非理想毫伏表测量间电压，在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力，此时非理想毫伏表读数为，则 （填“>”“=”或“<”）．
【答案】 1000#1000.0 1.7×10-2 >
【详解】（1）[1]欧姆表读数为10×100Ω=1000Ω
（2）[2]当电压传感器读数为零时，CD两点电势相等，即
即
解得
（3）[3]绘出U-m图像如图

（4）[4]由图像可知，当电压传感器的读数为200mV时，所放物体质量为1.75g，则
（5）[5]可将CD以外的电路等效为新的电源，电动势E＇，内阻r＇，CD两点电压看做路端电压，因为换用非理想电压传感器时内阻不是无穷大，此时电压传感器读数
当读数为U＇=200mV时，实际CD间断路（接理想电压传感器时）时的电压等于E＇大于200mV，则此时压力传感器的读数F1>F0。
13．波长的伦琴射线使金箔发射光电子，电子在磁感应强度为的匀强磁场区域内做最大半径为的匀速圆周运动，已知，，，试求：
（1）光电子的最大初动能；
（2）金属的逸出功；
（3）该电子的物质波的波长。
【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）电子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力为洛伦兹力，有
解得
电子的最大初动能为

（2）入射光子的能量为
根据爱因斯坦光电效应方程得金属的逸出功为
（3）物质波的波长为
14．如图甲所示，两根足够长的平行光滑金属导轨ab、cd被固定在水平面上，导轨间距L＝0.6m，两导轨的左端用导线连接电阻R＝10Ω，质量m=1kg、电阻r＝2Ω的金属棒垂直于导轨静止在ef处并锁定；导轨及导线电阻均不计。整个装置处在竖直向下的磁场中，be＝0.2m，磁感应强度随时间的变化如图乙所示。0.2s后金属棒解除锁定并同时给金属棒水平向右的初速度v0=6m/s，求：
（1）0.1~0.2s内R上产生的焦耳热；
（2）从t＝0.2s后的整个过程中通过R的电荷量。

【答案】（1）；（2）10.0C
【详解】（1）在0.1~0.2s内，befc闭合回路中产生的感应电动势为
由闭合电路欧姆定律，可得电路中的电流
由焦耳定律，可得0.1~0.2s内R上产生的焦耳热为
（2）0.2s后，金属棒以水平向右的初速度v0=6m/s做减速直线运动到静止，金属棒只受安培力作用，由动量定理可得
又有
解得
流经金属棒的电荷量即为流经电阻R的电荷量。
15．如图所示的水平地面上有a、b、O三点。将一条轨道固定在竖直平面内，粗糙的ab段水平，bcde段光滑，cde是以O为圆心，R为半径的一段圆弧，可视为质点的物块A和B紧靠在一起，中间夹有少量炸药，静止于b处，A的质量是B的2倍。某时刻炸药爆炸，两物块突然分离，分别向左、右沿轨道运动。B到最高点d时速度沿水平方向，此时轨道对B的支持力大小等于B所受重力的，A与ab段的动摩擦因数为μ，重力加速度g，求：
（1）物块B在d点的速度大小；
（2）物块A滑行的距离s；
（3）物块B从脱离轨道后到落到水平地面所用的时间。

【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）设物块A和B的质量分别为mA和mB
解得
（2）设A、B分开时的速度分别为v1、v2，系统动量守恒
B由位置b运动到d的过程中，机械能守恒
A在滑行过程中，由动能定理
联立得
（3）设物块脱离轨道时速度为v，FN= 0
向心力公式
而

解得
脱离轨道时离地面的高度
离轨道时后做向下斜抛运动
竖直方向
解得
16．如图甲所示，A板附近的放射源连续放出质量为m、电量为的粒子，从静止开始经极板A、B间电场加速后，沿中心线方向进入平行极板C、D，当C、D板间未加电压时，粒子通过两板的时间为。当C、D间加上图乙所示电压时，粒子均能从C、D极板右侧飞出，打在距C、D板右端距离等于该板长的荧光屏上，荧光屏与中心线垂直。已知A、B板间电压为，极板C、D间距为d，不计粒子的重力及相互间的作用。求：
（1）C、D板的长度L；
（2）若MNPQ区域无磁场，粒子从C、D板间通过，打在荧光屏上的粒子束的亮线的宽度；
（3）若MNPQ区域存在水平宽度为L，竖直宽度足够大的匀强磁场，磁感应强度为，粒子从C、D板间通过，打在荧光屏上的粒子束的亮线的宽度。

【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）根据动能定理和运动学公式有
解得
（2）①粒子的侧向位移最大，应让粒子从0、、……等时刻进入偏转电场，在这种情况下，粒子在偏转电场中先做类平抛运动，后做匀速运动，其加速度为
由运动学规律可得
粒子从电场出射后仍做匀速直线运动，故可得粒子打在荧光屏上距离中心线的最大距离为
解得
②粒子的侧向位移最小，应让粒子从、……等时刻进入偏转电场，在这种情况下，粒子打在荧光屏上距离中心线的最小距离为
解得
则打在荧光屏上的粒子束的宽度为
（3）设粒子从偏转电场中射出时的偏向角为，所以粒子在磁场中运动半径应为
又
解得
所以粒子垂直打在荧光屏上，由于各个时刻从偏转电场中出来的粒子速度大小相同，方向也相同，因此粒子进入磁场后的半径也相同。由于粒子从偏转电场中出来时的最大侧向位移和最小侧向位移的差值与无磁场时打在荧光屏上的粒子束宽度相同，则为
所以有磁场时打在荧光屏上的粒子束的宽度也为
次数
1
2
3
4
5
6
砝码质量
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
电压
0
57
115
168
220
280