四川省成都市第七中学2024届高三下学期5月模拟考试物理试卷（Word版附解析）

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二、选择题：本题共8小题，每小题6分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第14~18题只有一项符合题目要求，第19~21题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1. 一交变电流的电压随时间变化的规律如图所示，周期为T，其电压的有效值（ ）

A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】交流电的有效值是根据等效思想确定的，若同一阻值为的电阻接在恒压稳流的直流电路中在交流电的一个周期内产生的热量与接在交流电路中在一个周期内产生的热量相同，则认为该直流电的电压为交流电电压的有效值，该直流电路中通过电阻的电流为交流电电流的有效值，则根据等效思想有
解得
故选C。
2. 如图所示，小李同学在练习对墙垫排球。她斜向上垫出排球，球垂直撞在墙上后反弹落地，落地点正好在发球点正下方。若不计球的旋转及空气阻力，则上述过程中此排球（ ）
A. 撞击墙壁过程没有机械能损失
B. 刚落地时动能和刚垫出时动能可能相等
C. 在空中上升过程和下降过程的时间相等
D. 刚落地时水平速度比刚垫出时水平速度大
【答案】B
【解析】
【详解】A．若反弹的速度大小与碰撞墙时的速度大小相等，则球原路返回，根据题图信息可知，球与墙碰撞过程中有能量损失，故A错误；
B．虽然碰撞过程中有能量损失，但反弹后下落的高度大，从开始抛出到落地过程中重力做正功，如果整个过程中重力做的功等于球与墙碰撞过程中损失的能量，则球落地时和抛出时的动能相等，故B正确；
C．斜抛运动的上升过程可以看作平抛运动的逆运动，根据
可得
由于两种情况下竖直方向运动的高度不同，则运动时间不相等，反弹后运动的时间长，故C错误；
D．斜抛运动上升过程可以看作平抛运动的逆运动，水平方向做匀速直线运动，上升或下落相同高度时，所用的时间相同，根据
可知，返回到抛出点的水平位置时，返回时的水平位移小，说明水平初速度小，所以球落地时的水平速度比抛出时的水平速度小，故D错误；
故选B。
3. 下列四幅图中：图甲是氢原子的能级示意图；图乙胶囊中装的是钴，其半衰期约为5.272年；图丙瓶中装的是碘；图丁是、、三种射线在垂直于纸面向里的磁场中的偏转情况。下列说法正确的是（ ）
A. 图甲中，基态的氢原子吸收能量为13.25eV的光子可以跃迁到能级
B. 图乙中，经过15.816年的时间，原子核中有87.5g已经发生了衰变
C. 图丙中，发生衰变的方程为，发生的是衰变
D. 图丁中，射线的速度最快、射线的电离作用最强、射线的穿透能力最强
【答案】B
【解析】
【详解】A．光子的能量需等于两能级间的能量差，才能被氢原子吸收，发生跃迁，故基态的氢原子不能吸收能量为的光子跃迁到能级，A项错误；
B．根据半衰期的定义可知，经过15.816年的时间，剩下的原子核的质量为
故原子核中有87.5g已经发生了衰变，B项正确；
C．根据质量数和电荷数守恒可得
因此Y为，发生的是衰变，C项错误；
D．、、三种射线中，射线的速度最快、射线的电离作用最强、射线的穿透能力最强，故D项错误。
故选B。
4. 国产新型磁悬浮列车甲、乙（都可视为质点）分别处于两条平行直轨道上。开始时（），乙车在前，甲车在后，两车间距为，在时甲车先启动，时乙车再启动，两车启动后都是先做匀加速运动，后做匀速运动，两车运动的图像如图所示。下列说法正确的是（ ）

A. 在两车加速过程中，甲车的加速度大于乙车的加速度
B. 无论取何值，甲、乙两车一定在7s末相遇
C. 若，则两车间距离最小为30m
D. 在内，甲车的平均速度大于乙车的平均速度
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据图象的斜率表示加速度，知两车加速过程的加速度分别为
，
所以甲车的加速度大小比乙车的加速度小，故A项错误；
B．由图像可知，在第7s末，两车的速度相等，而图像与t轴的面积表示位移，所以从开始到7s，甲车通过的路程为
乙车通过的路程为
两车路程之差为
所以只有在时，甲、乙两车7s末才相遇，故B项错误；
C．由之前的分析可知，当两车速度相等时间距最小，所以在时两车间间距最小，则间距为
即此时甲车已经追上乙车。则两车距离最近出现在7s之前，即两车在同一位置时，所以两车间距最近为0，故C项错误；
D．从甲车运动开始计时到7s末，甲车平均速度，
乙车的平均速度为
甲车的平均速度大于乙车的平均速度，故D项正确。
故选D。
5. 如图所示，有4042个质量均为的小球（可视为质点），将它们用长度相等的轻绳依次连接，再将其左端固定在天花板上，右端施加一水平力使全部小球静止。已知连接天花板的轻绳与水平方向的夹角为，设第2021个小球和第2022个小球之间的轻绳的弹力大小是4042个小球的总重力的倍，则值为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】以4042个小球组成的整体为研究对象，分析受力情况，如图1所示，根据平衡条件得
再以2022个到4042个小球共2021个小球组成的整体为研究对象，分析受力情况，如图2所示，则有
所以
故B正确，ACD错误。
故选B。
6. 中国科学院高能物理研究所公布：在某高海拔观测站，成功捕获了来自天鹅座万年前发出的信号。若在天鹅座处有一质量均匀分布的球形“类地球”行星，其密度为ρ，半径为R，自转周期为T0，公转周期为T，引力常量为G。则下列说法正确的是（ ）
A. 该“类地球”行星表面两极的重力加速度大小为
B. 该“类地球”行星的同步卫星运行速率为
C. 该“类地球”行星的同步卫星轨道半径为
D. 在该“类地球”行星表面附近做匀速圆周运动的卫星的运行速率为
【答案】AD
【解析】
【详解】A．设行星表面物体质量为，该“类地球”行星表面两极的重力加速度大小为
其中
解得
A正确；
B．设该“类地球”行星的同步卫星运动轨道半径为，则运行速率为
B错误；
C．设行星的同步卫星质量为，由万有引力提供向心力，可得
该“类地球”行星的同步卫星轨道半径为
C错误；
D．在该“类地球”行星表面附近做匀速圆周运动的卫星，设其质量为，由万有引力提供向心力，可得
解得
D正确。
故选AD。
7. 如图（a）所示，“L”形木板静止于粗糙水平地面上，质量为的滑块以的初速度滑上木板，时与木板相撞并粘在一起。两者运动的图像如图（b）所示。重力加速度大小取，则（ ）
A. 的质量为
B. 地面与木板之间的动摩擦因数为0.1
C. 由于碰撞系统损失的机械能为
D. 时木板速度恰好为零
【答案】AC
【解析】
【详解】A．两者碰撞时，取滑块P的速度方向为正方向，设P的质量为m=1kg，Q的质量为M，由系统动量守恒定律得
根据v-t图像可知，v1=3m/s，v2=1m/s，v3=2m/s，代入上式解得
故A正确；
B．设P与Q之间的动摩擦因数为μ1，Q与地面之间的动摩擦因数为μ2，根据v-t图像可知，0-2s内P与Q的加速度分别为aP=1.5m/s2，aQ=0.5m/s2，对P、Q分别受力分析，由牛顿第二定律得
联立解得
故B错误；
C．由于碰撞系统损失的机械能为
代入数据解得
故C正确；
D．对碰撞后整体受力分析，由动量定理得
代入数据解得
因此木板速度恰好为零的时刻为
故D错误；
故选AC。
8. 如图所示，水平放置的长方体容器内存在竖直方向的匀强磁场，边长为的正方形abcd是长方体容器的横截面，a、b、c、d四个顶点处均开有小孔。一质量为m，电荷量为的带电粒子（不计重力）以速度从小孔a沿ac方向射入容器，带电粒子只与容器壁碰撞一次后从小孔d飞出。已知带电粒子与容器碰撞前后，沿平行于容器壁的方向速度不变，沿垂直于容器壁的方向速度等大反向，运动过程中带电粒子的电荷量保持不变。关于磁场的大小和方向，下列说法正确的是（ ）
A. 磁场方向竖直向上，B. 磁场方向竖直向上，
C. 磁场方向竖直向下，D. 磁场方向竖直向下，
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．磁场方向竖直向上，运动轨迹如图所示
根据几何关系可得
解得
则有
A正确，B错误；
CD．若磁场方向竖直向下，且带电粒子只与容器壁碰撞一次后从小孔d飞出，则带电粒子的运动轨迹应左右对称，则左侧的运动轨迹如图所示
根据几何关系可得
，，，，
解得
由洛伦兹力提供向心力
解得
联立可得
C错误，D正确。
故选AD。
第Ⅱ卷(非选择题，共174分)
三、非选择题：包括必考题和选考题两部分。第22题~第32题为必考题，每个试题考生都必须做答。第33题~第38题为选考题，考生根据要求做答。
9. 如图所示，是“探究小车速度随时间变化规律”的实验装置。
（1）该实验中，下列操作步骤必要的是_______
A. 需将导轨远离滑轮的一端适当垫高
B. 悬挂的槽码质量应远小于小车的质量
C. 小车运动结束后，先关闭打点计时器再取下纸带
（2）如图所示，是某次正确操作后得到的纸带，已知打点计时器所用交流电源的频率为50Hz，由此可测得纸带上打B点时小车的速度为_______m/s（保留两位有效数字）。
（3）如图所示，某同学将正确操作得到的纸带每隔0.1s剪断，得到若干短纸条。再把这些纸条并排贴在一起，使这些纸条下端对齐，作为时间坐标轴，将纸条左上端点连起来，得到一条直线。则该直线_______
A. 可以表示小车位移—时间图像B. 可以表示小车速度—时间图像
C. 与时间轴夹角的正切为速度大小D. 与时间轴夹角的正切为加速度大小
（4）利用该装置还可以做的实验有_______（多选）
A. 探究加速度与力、质量的关系
B. 利用打点计时器测量小车的平均速度和瞬时速度
C. 补偿阻力后，利用小车下滑过程验证机械能守恒定律
【答案】（1）C （2）####
（3）B （4）AB
【解析】
【小问1详解】
AB．在探究小车速度随时间变化的规律时，只要小车做匀加变速运动即可，不需要平衡摩擦力，即不需要将导轨远离滑轮的一端适当垫高，也不需要悬挂的槽码质量远小于小车的质量，故AB错误；
C．实验结束时，应先关电源，然后再取下纸带，即小车运动结束后，先关闭打点计时器再取下纸带，故C正确。
故选C。
【小问2详解】
打点计时器所用交流电源的频率为50Hz，由图可知，相邻两点间的时间间隔为
纸带上打B点时小车的速度为
【小问3详解】
AB．因为剪断的纸带所用的时间都是，所以纸带的长度等于此段纸带的平均速度之比，则该直线可以表示小车速度—时间图像，故A错误，B正确；
CD．速度—时间直线斜率表示加速度，但由于坐标轴的单位长度选取，该直线与时间轴夹角的正切不一定表示直线的斜率，则不一定为加速度大小，故CD错误。
故选B。
【小问4详解】
A．平衡摩擦力之后，保证悬挂的槽码质量远小于小车的质量，可以完成探究加速度与力、质量的关系，故A正确；
B．可以利用打点计时器打出的纸带计算出小车的平均速度和瞬时速度，故B正确；
C．即使平衡了摩擦力，摩擦力也不会消失，机械能不守恒，则不能用该实验装置完成验证机械能守恒定律，故C错误。
故选AB。
10. 某同学根据所学知识，用带托盘的弹簧、电池组、电阻箱、滑动变阻器、内电阻很大的电压表（量程为0-3V）等元件制作了一台简易电子秤。弹簧下端固定在可竖直升降的平台上，弹簧上端固定有托盘和水平指针P，滑动变阻器竖直固定，滑片P′朝向指针P。滑动变阻器的最大阻值R=20Ω，ab是滑动变阻器有电阻丝缠绕的部分，弹簧始终处于弹性限度内。
（1）图甲所示为电子秤的部分原理图。
①当托盘中没有放物体时，调节滑片，使滑片P′处于滑动变阻器的a点，调节平台使P正对P′。托盘中放入待测物体后，调滑片P′，使P′正对P。
②闭合开关，为使电压表示数随待测物体的质量的增大而均匀增大，应将电压表连接在图甲的B点与___________点（选填“A”或“C”）
③在托盘里放入1.0kg的砝码，调节滑片P′，P正对P时，此时电压表读数为1.60V，则该电子秤可测量的最大质量为__________kg（结果保留2位有效数字），秤盘和弹簧的质量对电子秤的测量结果________（选填“有”或“无”）影响。
（2）该同学为了测量出电子秤内电池组的电动势和内阻，将电压表并联在R0两端，如图乙所示。进行了如下操作：
改变电阻箱阻值R0，记录电压表的对应的读数U0，用WPS表格处理多次测量的数据得到如图丙所示的图像，该图像的函数关系式为y=2.3x+0.11。其中横坐标为，纵坐标为，则由图丙可得电池组的电动势E=________V，内阻r=_________Ω（结果均保留2位有效数字）
【答案】（1） ①. ②. 1.9 ③. 无
（2） ①. ②. 0.91
【解析】
【小问1详解】
②[1]根据闭合电路欧姆定律可知电路中的电流不变，待测物体的质量的增大时，滑动变阻器上半部分的电阻增大，则电压表应接在图甲的B点与A点:。
③[2][3]设滑动变阻器单位长度电阻为r，则电压表的示数为
U =Irx
根据胡克定律可知
kx =mg
则电压表示数与质量正相关，电压表量程为3V，则有
解得
m'= 1.9kg
秤盘和弹簧的质量对电子秤的测量结果无影响。
【小问2详解】
[1][2]根据闭合电路欧姆定律有
变形可知
结合图像的斜率与截距可知
解得
11. 汽车的减震器可以有效抑制车辆振动。某同学设计了一个利用电磁阻尼的减震器，在振子速度较大时用安培力减震，速度较小时用弹簧减震，其简化的原理如图所示。匀强磁场宽度为，磁感应强度，方向垂直于水平面。一轻弹簧处于水平原长状态垂直于磁场边界放置，右端固定，左端恰与磁场右边界平齐，劲度系数为。一宽为，足够长的单匝矩形硬金属线框固定在一小车上（图中未画出小车），右端与小车右端平齐，二者的总质量为，线框电阻为，使小车带着线框以的速度沿光滑水平面，垂直磁场边界正对弹簧向右运动，边向右穿过磁场区域后小车开始压缩弹簧，弹簧始终在弹性限度内。
（1）求线框刚进入磁场左边界时，小车的加速度大小；
（2）求小车向右运动过程中线框中产生的焦耳热和弹簧的最大压缩量；
【答案】（1）4m/s2；（2）0.48J；0.05m
【解析】
【详解】（1）线框刚进入磁场左边界时，感应电动势为
E=BLv0
线圈中的感应电流
安培力
F=BIL
根据牛顿第二定律小车的加速度
联立代入数据解得
a=4m/s2
（2）设线圈的ab边穿过磁场时的速度为v,以向右的方向为正，则由动量定理
−BLΔt＝mv−mv0
由电流的定义和法拉第电磁感应定律有

代入数据解得
v=0.2m/s
则产生的焦耳热
代入数据得
Q=0.48J
线圈ab边出离磁场后压缩弹簧，则
代入数据得
x=0.05m
12. 如图甲所示，曲线OP上方有沿方向匀强电场，其场强大小为，曲线左侧有一粒子源AB，B端位于x轴上，能够持续不断地沿方向发射速度为，质量为m、电荷量为q的粒子束，这些粒子经电场偏转后均能够通过O点，已知从A点入射粒子恰好从P点进入电场，不计重力及粒子间的相互作用。
（1）写出匀强电场边界OP段的边界方程（粒子入射点的坐标y和x间的关系式）：
（2）若第四象限内存在边界平行于坐标轴的矩形匀强磁场（未画出），磁场方向垂直纸面向外。自O点射入的粒子束，经磁场偏转后均能够返回y轴，若粒子在第四象限运动时始终未离开磁场，求磁场的最小面积；
（3）若第一象限与第四象限间存在多组紧密相邻的匀强磁场和匀强电场（如图乙），电磁场边界与y轴平行，宽度均为d，长度足够长。匀强磁场，方向垂直纸面向里，匀强电场，方向沿x轴正方向，现仅考虑自A端射入的粒子，经匀强电场偏转后，恰好与y轴负方向成从O点射入，试确定该粒子将在第几个磁场区域拐弯（即速度恰好与y轴平行）。
【答案】（1）；（2）；（3）3
【解析】
【详解】（1）粒子在电场E1区域做类平抛运动，则
解得
（2）设粒子经过O点的速度为v，与y轴的夹角为θ，则
由
可得
粒子在磁场中运动时，在y轴上的偏移量
∆y恒定，故所有粒子均击中y轴上的同一位置，即
处；在x轴上从B端射入的粒子到达的x轴上坐标的最远距离为
得磁场的最小面积
（3）粒子经过O点时与y轴负方向成角，可得粒子的速度为
设粒子在第n+1个磁场区域拐弯，则电场中共加速n次：由动能定理
可得
在y轴方向上由动量定理
可得
可得
解得
由于n只能取整数，故n只能取2，即粒子将在第3个磁场区域拐弯。
13. 如图甲所示在一条张紧的绳子上挂几个摆，a、c摆的摆长相同且小于b摆的摆长。当a摆振动的时候，通过张紧的绳子给其他各摆施加驱动力，使其余各摆也振动起来。图乙是c摆稳定以后的振动图像，重力加速度为g，不计空气阻力， 则下列说法正确的是（ ）
A. a、b、c单摆的固有周期关系为Ta=Tc