2024届江西省南昌市高三下学期第三次模拟测试物理试题（原卷版+解析版）

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一、选择题：本题共10小题，共46分．在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8～10题有多项符合题目要求，每小题6分，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. 在太阳内部发生的核反应方程有，则X是（ ）
A. 光子B. 中子C. 质子D. 正电子
【答案】D
【解析】
【详解】根据质量数守恒，X是质量数为0，根据电荷数守恒，X电荷数为1，所以X为正电子。
故选D。
2. 某物体在竖直方向做直线运动的图像如图所示，则物体在内的平均速度大小（ ）
A. 等于B. 大于C. 小于D. 等于
【答案】B
【解析】
【详解】0∼2s内如果物体沿正反向先做匀加速直线运动，后做匀减速直线运动，最大速度为，图线如图所示
则0∼2s内，物体的平均速度大小为
但物体先做加速度减小的加速运动，后做加速度增大的减速运动，又因为图线与横轴所围成的面积表示位移，由图可知，0∼2s内物体的实际位移大于匀变速运动时的位移，故0∼2s内物体的实际平均速度大小大于。
故选B。
3. 在如图所示的电路中，已知A、B两个电容器的电容之比，每个电阻都相同，则两个电容器带电量之比为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】等效电路图如图所示
设电源电压为U，则
根据
可得
故选A。
4. 如图所示，一梯子斜靠在光滑的竖直墙壁上，下端放在粗糙的水平地面上，某工人站立于梯子上，下列说法正确的是（ ）
A. 地面对梯子的摩擦力方向水平向右
B. 人和梯子组成的系统受三个力作用
C. 梯子对工人的作用力竖直向上
D. 地面对梯子的作用力竖直向上
【答案】C
【解析】
【详解】A．对人和梯子组成系统受力分析，由平衡条件可得，梯子在水平方向受到竖直墙壁水平向右的支持力和地面水平向左的摩擦力，故A错误；
B．人和梯子组成的系统在竖直方向上受重力、地面的支持力，因为墙光滑，所以竖直墙对梯子没有摩擦力；在水平方向上，受到竖直墙壁水平向右的支持力和地面水平向左的摩擦力，共四个力作用，故B错误；
C．对人受力分析，人受到竖直向下的重力，根据平衡条件，梯子对工人的作用力竖直向上与重力平衡，故C正确；
D．地面对直梯作用力为支持力和摩擦力的合力，方向斜向左上方，故D错误。
故选C。
5. 蹦极是一项非常刺激的户外运动。一质量为m的体验者（可视为质点），绑着一根原长为L、劲度系数为k的弹性绳从高台上坠下。已知弹性绳的弹性势能和形变量x的关系为。若不计空气阻力、体验者的初速度和绳的质量，则下列说法正确的是（ ）
A. 下落过程中该体验者的机械能守恒
B. 当弹性绳伸长量等于时，弹性绳的势能达到最大值
C. 体验者的最大速度为
D. 体验者下落的最大距离为
【答案】C
【解析】
【详解】A．下落过程中，弹性绳的弹力做功，该体验者的机械能不守恒，故A错误；
B．当弹性绳伸长量等于时，则
体验者速度最大，当体验者的速度为零时，体验者的动能、重力势能均为最小值，根据系统机械能守恒，弹性绳的势能达到最大值，故B错误；
C．当弹性绳伸长量等于时，体验者的速度最大，根据动能定理
解得
故C正确；
D．体验者下落的距离最大时，根据动能定理可得
解得此时弹性绳伸长量为
体验者下落的最大距离为
故D错误。
故选C。
6. 如图所示，A、B、C、D为半球形圆面上的四点，且AB与CD交于球心O且相互垂直，E点为球的最低点，A点放置一个电量为的点电荷，在B点和E点放置一个电量为的点电荷，令无穷远处电势为0，则下列说法正确的是（ ）
A. C、D两点电场强度相同B. 沿CD连线上，O处电场强度最大
C. 沿CD连线上，电势一直不变D. 沿CD连线上，O处电势最大
【答案】B
【解析】
【详解】A．AB为等量的异种电荷，CD为AB连线的中垂线且CD关于AB连线对称，则AB在CD两点的电场相同，E点点电荷在CD两点的电场大小相等方向不同，则CD两点的电场大小相同，方向不同，故A错误；
B．AB为等量的异种电荷，CD为AB连线的中垂线，则AB两点电荷在CD连线上的电场都是垂直CD向右，E点电荷在CD上的电场都是垂直AB方向，即AB两点电荷和E点点电荷产生的电场垂直，而AB两点电荷和E点点电荷产生的电场都是在O点是电场强度最大，所以，沿CD连线上，O处电场强度最大，故B正确；
C．AB为等量的异种电荷，CD为AB连线的中垂线，所以AB两点电荷在CD连线上的电势都相等，但E点电荷到CD连线上各点距离不同，则电势不同，则合电势也不相同，故C错误；
D．AB为等量的异种电荷，CD为AB连线的中垂线，所以AB两点电荷在CD连线上的电势都相等，但E点电荷到CD连线上各点距离不同，其中，O点到E的距离最近，则E点点电荷在O的电势最小，则沿CD连线上，O处电势最小，故D错误。
故选B。
7. 如图所示为水池某时刻的水波图样，、为水池边缘的两个波源，将水波视为简谐横波，实线为波峰，虚线为波谷，此时、均处在波谷位置．可以通过调节波源的振动频率，使两波源的振动完全相同，在水面上形成稳定干涉图样．已知波源振动形成的水波波长为，波速为，两列波的振幅均为，两列波的传播速度大小相同，、两点之间的距离为，、、P三点在同一水平面上，且刚好构成一个直角三角形，，．Q为两波源连线的中点，则下列判断正确的是（ ）
A. 将波源的振动频率调高后形成稳定干涉图样
B. 形成稳定干涉后，、连线上共有8个振动加强点
C. 形成稳定干涉后，P点处质点振动的振幅为
D. Q点从平衡位置振动后通过的路程为
【答案】AD
【解析】
【详解】A．由图可知，波源A形成的波长大，则频率小，要形成稳定干涉图样，则频率要与相同，所以要将振动频率调高，故A正确；
B．振动加强点到两波源的距离为波长的整数倍，则有
，
可知分别距离为共有9个振动加强点，故B错误；
C．P点距离两波源的距离差
所以P点是振动加强点，振幅为10cm，故C错误；
D．Q点振动的周期
Q点为振动加强点，所以振幅为10cm，从平衡位置振动1.25s后通过的路程为
故D正确。
故选AD。
8. 建造一条能通向太空的天梯，是人类长期的梦想。一种简单的设计是把天梯看作一条长度达千万层楼高的质量均匀分布的缆绳，它由一种高强度、很轻的纳米碳管制成。如图所示，虚线为同步卫星轨道，天梯本身呈直线状；其上端指向太空，下端刚与赤道接触但与地面之间无相互作用；两个物体M、N在太空天梯上如图位置，整个天梯及两物体相对于地球静止不动，忽略大气层的影响，分析可知（ ）
A. 太空天梯对物体M的力指向地面
B. 太空天梯对物体N的力指向地面
C. 物体M脱离太空天梯后可能撞向地球
D. 物体N脱离太空天梯后可能撞向地球
【答案】BC
【解析】
【详解】A．根据题意知，太空天梯上处于同步卫星轨道的物体，只受地球引力，随同步卫星一起做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律列式
而整个天梯及两物体相对于地球静止不动，故相同，对物体M，轨道半径
设太空天梯对天梯上物体的力大小为，则必有
故太空天梯对物体M的力与地球对物体M的引力方向相反，背离地面，故A错误；
B．同理，对物体N，轨道半径
则必有
故太空天梯对物体N的力指向地面，故B正确；
C．物体M脱离太空天梯后，地球引力大于物体需要向心力，做近心运动，故物体M脱离太空天梯后可能撞向地球，故C正确；
D．物体N脱离太空天梯后，地球引力小于物体需要的向心力，做离心运动，故不可能撞向地球，故D错误。
故选BC。
9. 如图甲所示，理想变压器原副线圈的匝数比为5：1，V和、分别是电压表、定值电阻，且已知ab两端电压u按图乙所示正弦规律变化下列说法正确的是（ ）

A. 电压u瞬时值的表达式
B. 电压表示数为40V
C. 、两端的电压之比为1：3
D. 、消耗的功率之比为1：10
【答案】BD
【解析】
【详解】A．由图象知周期
角速度
电压u的表达式为
A错误；
B．设原线圈的电流为I，根据
得
副线圈两端得电压
原线圈两端的电压
解得
电压表示数
B正确；
C．原线圈两端电压
R1两端的电压
所以R1、R2两端电压之比为1：2，C错误；
D．R1消耗的功率
R2消耗的功率
D正确。
故选BD。
10. 均匀带电球壳的球内电场处处为零，现有一均匀带正电的实心球体A半径为R、电荷体密度为，从球体A中挖去直径为R的球体形成空腔，已知空腔内的电场为匀强电场．如图所示，白色部分为挖去后的空腔，一试探电荷质量为m、带电量为，从空腔球心O沿直径方向射向球A．已知半径为R的球体的体积为，静电力常量为k，则分析可知（ ）
A. 空腔内匀强电场方向向右
B. 空腔内匀强电场方向向左
C. 试探电荷打到球A的所需时间可能为
D. 试探电荷打到球A的所需时间可能为
【答案】BCD
【解析】
【详解】AB．根据题意可知，挖去部分电荷后，剩余部分电荷对空腔内电场与挖去部分电荷形成的电场大小相等，方向相反，而挖去部分电荷在球心处产生的场强大小为
方向向右，因此空腔内匀强电场方向向左，A错误，B正确；
CD．根据牛顿第二定律得
如果试探电荷以某一初速度刚好匀减速运动到零时运动到球A
根据
求得
则试探电荷小于该初速度时，最终打到球A的边缘，所用时间最长为
所以所需时间在两个时间之间，CD选项都是符合的。
C、D正确。
故选BCD。
二、非选择题：本题共5小题，共54分．
11. 用如图甲所示的装置探究影响向心力大小的因素。已知小球在槽中A、B、C位置做圆周运动的轨迹半径之比为1：2：1，变速塔轮自上而下按如图乙所示三种方式进行组合，每层半径之比由上至下分别为1：1、2：1和3：1.
（1）在探究向心力大小与半径的关系时，为了控制角速度相同需要将传动皮带调至第______（填“一”“二”或“三”）层塔轮，然后将两个质量相等的钢球分别放在______（填“A和B”“A和C”或“B和C”）位置，匀速转动手柄，左侧标尺露出4格，右侧标尺露出2格，则左右两球所受向心力大小之比为______；
（2）在探究向心力大小与角速度的关系时，若将传动皮带调至图乙中的第三层，转动手柄，则左右两小球的角速度之比为______。为了更精确探究向心力大小F与角速度的关系，采用接有传感器的自制向心力实验仪进行实验，测得多组数据经拟合后得到图像如图丙所示，由此可得的实验结论是__________________。
【答案】（1） ①. 一 ②. B和C ③.
（2） ①. ②. 小球的质量、运动半径相同时，小球受到的向心力与角速度的平方成正比
【解析】
【小问1详解】
[1][2]变速塔轮边缘处的线速度相等，根据
在探究向心力大小与半径的关系时，需控制小球质量、角速度相同，运动半径不同，故需要将传动皮带调至第一层塔轮，将两个质量相等的钢球分别放在B和C位置。
[3]左右两球所受向心力大小之比为
【小问2详解】
[1]变速塔轮边缘处的线速度相等，根据
左右两小球的角速度之比为
[2]可得的实验结论是：小球的质量、运动半径相同时，小球受到的向心力与角速度的平方成正比。
12. 某同学利用灵敏电流计设计了一个电路来测量某定值电阻的阻值（约为）．所用实验器材如下：
A．电压表（，内阻约为）；
B．电压表（，内阻约为）；
C．电流表（，内阻约为）；
D．电流表（，内阻约为）；
E．电流计G（，内阻约为）；
F．电阻箱；
G．电源E（，内阻很小）
（1）为了较准确地测量电阻，电压表应选__________（选填“A”或“B”），电流表应选__________（选填“C”或“D”）；
（2）为方便实验调节，闭合开关S前电阻箱应调整至__________；
（3）闭合开关S后，调节电阻箱的阻值，当电流计读数为零时，分别读取并记录电阻箱阻值R、电压表读数U和电流表读数I，则待测电阻的测量值为__________；（用题目给出的物理量表示）
（4）考虑电表内阻影响，待测电阻的测量值__________真实值（选填“大于”、“等于”或“小于”）．
【答案】（1） ①. A ②. C
（2）6 （3）
（4）等于
【解析】
【小问1详解】
[1][2]电源电压为3V，电压表应选A；待测阻值约为20Ω，则电流约为
电流表应选C。
【小问2详解】
根据实验原理可知，为使电流计读数为零，应满足
解得
【小问3详解】
当电流计读数为零时，待测电阻Rx的测量值为
【小问4详解】
由于电流计读数为零，则电流表和电压表示数均代表待测电阻两端的电压和电流，所以待测电阻Rx的测量值等于真实值。
13. 如图（a），竖直圆柱形汽缸导热性良好，用横截面积为S的活塞封闭一定量的理想气体，活塞质量为，此时活塞静止，距缸底高度为H。在活塞上放置质量为（未知）的物块静止后，活塞距缸底高度为，如图（b）所示。不计活塞与汽缸间的摩擦，已知大气压强为，外界温度为27℃，重力加速度为g，汽缸始终保持竖直。
（1）求图（a）中封闭气体的压强大小；
（2）求图（b）中物块质量。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）对活塞进行分析，根据平衡条件有
解得
（2）活塞从位置H到位置，气体发生等温变化，根据玻意耳定律有
对活塞与物块整体进行分析，根据力的平衡条件有
解得
14. 如图，左侧光滑曲面轨道与右侧倾角的斜面在底部平滑连接且均固定在光滑水平地面上，质量为m的小滑块A从斜面上离斜面底边高为处由静止释放，经过斜面与水平面交接处时无机械能损失，在水平面与一质量为m的静止小滑块B发生正碰结合为一个整体（A、B完全相同），一起滑上左侧曲面轨道，再从曲面轨道滑上斜面，滑块第一次沿斜面上滑的最大高度为，多次往复运动。不计空气阻力，重力加速度为g，，。求：
（1）滑块与斜面间的动摩擦因数；
（2）滑块第1次滑下斜面的时间与第1次滑上斜面的时间之比；
（3）滑块最终静止，整个系统由于摩擦产生的热量Q。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）当滑块由斜面滑到水平面时，由机械能守恒得
两物体碰撞后，由动量守恒定律得
当再次滑上斜面时，由机械能守恒定律得
联立解得
，，
（2）当滑块A从斜面上滑下时，由牛顿第二定律得
又
当两滑块滑上斜面时，由牛顿第二定律得
又
联立可得
（3）由能量守恒可得
联立解得滑块最终静止，整个系统由于摩擦产生的热量为
15. 如图，在平面直角坐标系xOy的第一、四象限内存在磁感应强度大小为B、方向垂直于坐标平面向外的匀强磁场，第二象限内存在沿x轴正方向的匀强电场．带正电粒子从x轴的A点沿y轴正方向以初速度进入第二象限，经电场偏转从y轴上的M点进入第一象限，又经匀强磁场从x轴上的N点进入第四象限，不计粒子重力．求：
（1）从A点出发到N点所用时间t；
（2）带电粒子的比荷及匀强电场的大小；
（3）撤去匀强磁场，在第一、四象限内施加沿MN方向的匀强磁场，带电粒子仍能过N点，问的大小及带电粒子在磁场中的运动路程．
【答案】（1）；（2）；；（3）；
【解析】
【详解】（1）从A到M的过程，x方向匀加速
y方向匀速
进入磁场时带电粒子速度
方向与x方向成角。
根据几何关系
得
在磁场中匀速圆周
运动总时间
（2）在磁场中转圈半径
得
在电场中有
得
（3）当磁场沿MN方向，进入磁场时v与B夹角为，带电粒子以沿磁场方向匀速运动，到达N所需时间
同时带电粒子以在垂直磁场的平面内做匀速圆周运动，转圈周期
为了能够到达N点，要求
得
在磁场中运动路程