2024襄阳五中高三下学期第一次适应性考试（一模）物理试题含解析

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一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40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，第8~10题有多项符合题目要求，每小题全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1. 如图所示，（a）为氢原子能级图，（b）为某放射性元素剩余质量m与原质量的比值随时间t的变化图像，（c）为轧制钢板时动态监测钢板厚度的装置图，（d）为原子核的比结合能随质量数变化图像。下列与四幅图对应的四种说法，正确的是（ ）

A. 图（a）中，能量为10.5eV的光子轰击处于基态的氢原子，可能使之发生跃迁
B. 图（b）中，由放射性元素剩余质量m与原质量的比值随时间t的变化规律可知其半衰期为
C. 图（c）中，探测器接收到的可能是射线
D. 图（d）中，比结合能越大，平均核子质量越大，原子核越稳定
【答案】B
【解析】
【详解】A．10.2eV恰好为氢原子2能级和1能级的能极差，所以处于基态的氢原子恰好能吸收，发生跃迁，故选项A错误；
B．放射性原子核从衰变为，所用时间
有半数发生衰变，所以半衰期为，故选项B正确；
C．粒子穿透能力比较弱，不能穿透钢板，故选项C错误；
D．比结合能越大，平均核子质量越小，故D错误。
故选B。
2. 潮汐是发生在沿海地区海水周期性涨落的一种自然现象，主要是受月球对海水的引力而形成，导致地球自转持续减速，同时月球也会逐渐远离地球。如图所示，已知地球和月球的球心分别为和，A和B是地球上的两个海区，多年后，下列说法正确的是（ ）
A. 海区的角速度小于海区的角速度
B. 地球赤道上的重力加速度会减小
C. 月球绕地球做圆周运动的加速度会增大
D. 地球的同步卫星距离地面的高度会增大
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据题意可知，A和B是地球上的两个海区，角速度与地球自转角速度相同，则海区的角速度等于海区的角速度，故A错误；
B．根据题意，对地球赤道上的物体有
地球自转持续减速，周期变大，可得，地球赤道上的重力加速度会增大，故B错误；
C．由万有引力提供向心力有
由于月球逐浙远离地球，增大，则月球绕地球做圆周运动的加速度会减小，故C错误；
D．
解得
由于地球自转周期变大，则地球的同步卫星距离地面的高度会增大，故D正确。
故选D。
3. 如图所示，abc为均匀带电半圆环，O为其圆心，O处的电场强度大小为E，将一试探电荷从无穷远处移到O点，电场力做功为W。若在cd处再放置一段圆的均匀带电圆弧，如虚线所示，其单位长度带电量与abc相同，电性与abc相反，则此时O点场强大小及将同样的试探电荷从无穷远处移到O点电场力做功为（ ）
A. E，B. E，C. E，D. E，
【答案】A
【解析】
【详解】把题中半圆环等分为两段，即每段为圆环，每段在点O的电势为，电场强度为，且方向分别与E夹角为，根据电场强度的叠加原理可知
因为电势是标量，每段导体在O上的电势为
同理，在cd处再放置一段圆的均匀带电圆弧后，可等分为3个圆环，由于电性与abc相反，根据场强叠加可知O处的场强大小为
电势为3个圆环在O点的电势之和，为
将同样的试探电荷从无穷远处移到O点电场力做功为。
故选A。
4. 我国无人机技术发展迅猛，应用也越来越广泛，无人机配送快递就是一种全新的配送方式。如图所示，一架配送包裹的无人机从地面起飞后竖直上升的过程中，升力的功率恒为。已知无人机的质量与包裹的质量的比值为k，忽略空气阻力的影响，则该过程中悬吊包裹的轻绳（不可伸长）对包裹做功的功率为（ ）
A B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】对整体研究可得
对包裹研究可得
整理解得
故选B。
5. 如图，游泳池注水后池底的射灯S发出单色光从水中射向前后表面平行的玻璃侧壁，侧壁右侧为空气，该单色光在水、玻璃、空气中的折射率分别为，则光路可能是（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】A.依题意得，光线在水玻璃界面不会发生全反射，在玻璃空气界面可能会发生全反射，故A错误；
B.由A选项知光线在玻璃空气界面可能会发生全 反射，故B正确；
CD.假设水玻璃界面入射角为，折射角为，玻璃空气界面折射角为，那么由折射定律得
那么
故CD错误。
故选B。
6. 一质点从静止开始做直线运动，其a-t图像如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A. 质点1~4s内做匀速直线运动
B. 质点第4s末的速度大小为26m/s
C. 质点在1~4s内的位移等于30m
D. 质点在1~4s内的路程等于30m
【答案】C
【解析】
【详解】A．质点1~4s内加速度不为0，则速度一定变化，做非匀速直线运动，故A错误；
B．a-t图像与时间轴围成的面积代表速度，质点第4s末的速度大小为
故B错误；
C．质点在1s末速度
1~4s内位移
故C正确；
D．质点在1~4s内先向负方向运动，后向正方向运动，路程大于位移大小，即路程大于30m，故D错误。
故选C。
7. 气体在流动时会出现分层流动的现象即层流（laminar flw），不同流层的气体流速不同。相邻两流层间有粘滞力，产生粘滞力的原因可以用简单模型解释：如图，某气体流动时分成A、B两流层，两层的交界面为平面，A层流速为vA，B层流速为vB，，由于气体分子做无规则热运动，因此A层的分子会进入B层，B层的分子也会进入A层，稳定后，单位时间内从A层进入B层的分子数等于从B层进入A层的分子数，若气体分子的质量为m，单位时间、单位面积上由A层进入B层的分子数为n，则B层对A层气体单位面积粘滞阻力为（ ）
A. 大小：方向：与气体流动方向相同
B. 大小：方向：与气体流动方向相反
C. 大小：方向：与气体流动方向相同
D. 大小：方向：与气体流动方向相反
【答案】B
【解析】
【详解】由题意可知时间内，单位面积上由B层进入A层分子数为，则这部分分子的质量为
这部分分子的速度由变为，取气体流动方向为正方向，则根据动量定理有
可得，流层A对这部分分子作用力为
，方向与气体流动方向相同
则根据牛顿第三定律可知，B层对A层气体单位面积粘滞阻力大小为
，方向与气体流动方向相反
故选B。
8. 法拉第制作了最早的圆盘发电机，如图甲所示。兴趣小组仿制了一个金属圆盘发电机，按图乙连接电路。圆盘边缘与电刷P紧贴，用导线把电刷P与电阻R的a端连接，圆盘的中心轴线O与电阻R的b端连接。将该圆盘放置在垂直于盘面向外的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。使圆盘以角速度ω匀速转动，转动方向如图乙所示。已知圆盘半径为L，除电阻R外其他电阻不计。下列说法正确的是（ ）

A. 通过电阻R的电流方向为B. 通过电阻R的电流方向为
C. 通过电阻R的电流大小为D. 通过电阻R的电流大小为
【答案】AC
【解析】
【详解】AB．转的圆盘可看成由无数根沿着半径的导体棒组成，每根导体棒均切割磁感线，从而产生感应电动势，产生感应电流，根据右手定则，圆盘上感应电流从圆周边缘流向圆心O点，如图乙所示得通过电阻R的电流方向为，故A正确，B错误；
CD．圆盘产生的感应电动势为
而
联立解得
根据欧姆定律可得通过电阻R的电流大小为
故C正确，D错误。
故选AC。
9. 均匀介质中有两个点波源、位于xOy平面内，位置坐标分别为（-3m，0）和（5m，0）。时刻起两波源开始沿垂直坐标平面xOy方向做简谐运动，振动图像如图。已知两波源的振动传播到坐标原点O处的时间差为2s。下列说法正确的是（ ）
A. 机械波在介质中的传播速度为1m／s
B. xOy平面内（1m，3m）位置处在振动加强区
C. 两波源间的连线上有7个振动最强点
D. 0~7s内，O处质点运动的路程为12cm
【答案】AD
【解析】
【详解】A.两机械波在同一介质传播，传播速度相同，设为，由题意有
故A正确；
BC.由题意知，波长为
由于两波源的起振方向相反，所以振动加强点满足
到点的距离为
到的距离为
所以处于振动减弱区。两波源间的连线上有8个振动加强点分别为，故BC错误；
D.由上分析可知，O处质点为振动减弱点。从0时刻起，经3s，S1波传到O处质点。经5s，S2波传到O处质点，所以O处质点运动的路程为
故D正确。
故选AD。
10. 如图所示，真空室中y轴右侧存在连续排列的n个圆形边界磁场，圆心均在x轴上，相邻两个圆相切，半径均为R，磁感应强度均为B。其中第1，3，5个圆形边界的磁场方向垂直于纸面向里，第2，4，6个圆形边界的磁场方向垂直于纸面向外，第n个磁场右侧有一个粒子接收屏与x轴垂直，并与第n个磁场相切，切点为M，第n个磁场方向图中未画出。在磁场上方和下方分别有一条虚线与磁场相切，上方虚线上方有一向下的范围无限大的匀强电场，下方虚线下方有一向上的范围无限大的匀强电场，场强大小均为E。现将一群质量均为m、电荷量均为的带电粒子从坐标原点O点向第一、四象限各个方向发射（不考虑平行于y轴方向发射的粒子），射出速度均为。不计粒子重力，则下列说法正确的是（ ）
A. 所有粒子从O点射出到最终被接收屏接收过程中在电场运动时间为均为
B. 所有粒子从O点射出到最终被接收屏接收过程中在磁场中运动时间均为
C. 所有粒子从O点射出到最终被接收屏接收的时间相同
D. 所有被接收屏接收的粒子中，接收位置离M点的最远距离为R
【答案】AB
【解析】
【详解】D．根据
由于粒子速度
可得粒子运动半径为
根据磁发散和磁聚焦原理与左手定则，所有粒子都将以垂直于x轴的方向离开磁场向上运动，经过真空后进入电场，在电场中做类竖直上抛运动，然后以相同速率，向下再次进入磁场，进入磁场后将会汇聚到x轴与圆的另一个交点，然后进入下一个圆形边界磁场。再垂直于纸面向外的磁场中运动时，偏转方向与垂直于纸面向里的磁场相反，但是依旧也会做类似的运动。如图所示为某一粒子的轨迹。所以最终粒子一定会打在接收屏的M点，故D错误；
A．粒子在电场中做类竖直上抛运动，每经过一个磁场就会进入一次电场，每次进入电场时加速度
运动时间为
所以电场中总的运动时间为
故A正确；
B．如图所示，粒子在每个磁场中运动时转过的圆心角之和均为180°，所以在每个磁场中的运动时间均为半个周期，则在磁场中运动的总时间为
故B正确；
C．所有粒子在电场和磁场中的运动都相同，但是在真空中的运动路程不同时间不同，所以总运动时间不同，故C错误。
故选AB。
二、非选择题：本题共5小题，共60分
11. 某同学想验证“当系统在某一方向上所受外力之和为0时，系统在该方向上动量守恒”的物理规律。为此他设计了一个实验：如图甲所示，把一个小球从末端切线水平的斜槽上某一位置由静止释放，在斜槽末端安装光电门1，调整光电门1的高度，使光电门1与小球在斜槽末端时球心的位置等高。在下方水平面上放置光滑气垫导轨，把一带凹槽的滑块放在导轨上，滑块里装有细砂，不考虑砂从滑块上漏出。调整装置的位置，使小球从斜槽上释放后恰好能落入细砂中（立即与滑块共速）。在气垫导轨的右端安装光电门2，在滑块上安装宽度为的遮光条。
（1）用游标卡尺测量小球的直径，测量结果如图乙所示，则小球的直径_____mm。
（2）实验中光电门1、2记录时间分别为、，则小球经过光电门1的速度大小为______，滑块经过光电门2的速度大小为______。（用题中所给字母表示）
（3）用天平分别测量小球和滑块（含遮光条和砂）的质量，测量结果分别为m、M。当等式______时，由小球和滑块组成的系统在相互作用的过程中水平方向动量守恒。（用题中所给字母表示）
【答案】（1）10.6
（2） ①. ②.
（3）
【解析】
【小问1详解】
10分度游标卡尺的精确值为，由图可知小球的直径为
【小问2详解】
[1][2]由于小球和滑块经过光电门时的挡光时间很短，可认为小球和滑块经过光电门时挡光过程的平均速度等于小球和滑块经过光电门时的速度，则小球经过光电门1的速度大小为
滑块经过光电门2的速度大小为
【小问3详解】
若小球和滑块组成的系统在相互作用的过程中水平方向动量守恒，则有
则有
12. 某同学想测定盐溶液的电阻率，具体操作步骤如下：
①如图甲所示，在长方体绝缘容器内插入两竖直金属薄板A、B（金属薄板略小于容器横截面积），A板固定在左侧，B板可移动。把B移动到容器的最右侧。
②按图乙连接电路，将a、b两表笔短接，调节滑动变阻器，使灵敏电流计G满偏。
③保持滑动变阻器的滑片位置不变，将A、B两板接在a、b两表笔之间，在容器内倒入适量的盐溶液，使灵敏电流计半偏。
（1）已知电源的电动势为E，灵敏电流计的满偏电流为，容器内部底面长度为L，倒入溶液的体积为V，则此盐溶液的电阻率为______。（用E、、L、V表示）
（2）A、B两板接在a、b两表笔之间后，要使灵敏电流计的示数增大，应______（填“增加”或“减少”）倒入盐溶液的体积。
（3）某同学测量出该盐溶液的电阻率后，想按图丙（a）所示电路测定一个实验电源的电动势与内阻。向容器内倒入体积的盐溶液后，通过移动B板来改变A、B两板的间距x，读取电流表的示数I，记录多组数据，做出图像如图丙（b）所示。已知容器内部底面长度，可以求出电源的电动势为______V，内阻为______。（结果均保留三位有效数字）
（4）不考虑实验过程中的偶然误差，关于上述方法测得的电动势、内阻与真实值的关系，下列说法正确的是______。
A. 测得的电动势和内阻均比真实值大
B. 测得的电动势和内阻均比真实值小
C. 测得的电动势准确，内阻偏大
D. 测得的电动势偏大，内阻准确
【答案】（1）
（2）增加 （3） ①. ②.
（4）C
【解析】
【小问1详解】
因为灵敏电流计后来半偏，即
由于
联立解得
故填；
【小问2详解】
要使灵敏电流计的示数增大，盐溶液的电阻应减小，绝缘容器底面的长度不变，横截面应增大，所以应该增加倒入盐溶液的体积，故填增加；
【小问3详解】
[1][2]由闭合电路欧姆定律可知
整理得
则由题图丙（b）有
联立解得
故填3.07，138；
【小问4详解】
由实验图可知电流表与各元件为串联关系，由闭合电路欧姆定律得此实验方法测得实验电源的电动势准确，但此方法求得的内阻包含灵敏电流计的内阻，故内阻的测量值大于真实值，故选C。
13. 如图所示，一水平放置导热汽缸，由截面积不同的两个圆筒连接而成，轻质活塞A、B用一长度为刚性轻杆连接成整体，它们可以在筒内无摩擦地左右滑动且不漏气。活塞的面积分别为和，汽缸内A和B之间封闭有一定质量的理想气体，A的左边及B的右边均与大气相通，大气压强始终保持为，当气缸内气体温度为时，活塞处于图示位置的平衡状态。求：
（1）此时汽缸内理想气体的压强为多少？
（2）现对活塞A施加一个水平向右推力，使活塞向右移动的距离后静止，此时汽缸内气体温度，则此时推力F大小为多少？
【答案】（1）；（2）30N
【解析】
【详解】（1）设被封住的理想气体压强为p，轻细杆对A和对B的弹力为F，对活塞A有
对活塞B，有
解得
（2）气体状态参量
根据
代入数据得
对两活塞整体受力分析：
解得
14. 如图所示，在直角坐标系的第一象限，有方向竖直向下、场强大小为E的匀强电场，在第四象限有垂直纸面向外的匀强磁场，在x轴下方放置一长度为L的绝缘薄板PQ，挡板平面与x轴垂直且上端紧贴x轴。一质量为m，电荷量为的粒子从y轴上一点以大小为的速度水平向右射出，恰好从薄板上边缘P点处射入磁场，粒子射入磁场时的速度方向与PQ的夹角为60°，之后粒子恰好未与薄板碰撞，不计粒子重力，求：
（1）粒子在y轴上的发射位置到P点的水平距离；
（2）匀强磁场磁感应强度B的大小：
（3）粒子在薄板右侧运动的时间t。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）根据题意可得粒子在P点速度方向与轴的夹角为，可得粒子在P点的竖直分速度
粒子在电场中做类平抛运动，水平方向做匀速直线运动，有
竖直方向根据牛顿第二定律有
而根据速度与时间的关系可得
联立以上各式可得
（2）粒子在点的速度
粒子在磁场中做圆周运动，有
粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹如图所示
根据几何关系可得
联立解得
（3）根据几何关系可知，粒子在挡板右侧磁场中运动的时间
而粒子做圆周运动的周期
解得
15. 如图所示，在倾角为的斜面上等距放置着编号为1、2、3、……的一系列物块，每两个物块间的距离均为L，物块的质量均为m。第一个物块带电量为。其余物块不带电，物块与斜面之间的动摩擦因数均为。整个斜面处于沿斜面向下的匀强电场中，电场强度。开始时所有物块均被底部的卡扣固定在斜面上。每个物块的右上方均带有检测装置，可以在物块发生碰撞前瞬间自动打开卡扣，释放该物块。时刻释放物块1，物块1先与物块2发生碰撞后粘在一起，然后继续下滑与物块3碰撞粘在一起，……，如此重复下去。重力加速度为g。试求：
（1）从释放物块1到发生第1次碰撞的时间；
（2）发生第2次碰撞后物块1的速度大小；
（3）假设发生第n次碰撞前物块1的速度为，求当n为多少时最小并求此最小值。［可能用到的数学公式：］
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）释放物块1后以物块1为研究对象
解得
从释放到第一次碰撞的时间为
解得
（2）设发生第k次碰撞前后瞬间的速度分别为和，由（1）可得
由动量守恒得
解得
由动能定理得
解得
再次利用动量守恒得
解得
（3）由（2）问可知
上两式化简为
将下式代入上式得
即
取
则有
又
代入上式得
即
由数学知识知，当时，取得最小值，此最小值为