[物理][三模]宁夏回族自治区2023_2024学年高三下学期三模试题(解析版)

这是一份[物理][三模]宁夏回族自治区2023_2024学年高三下学期三模试题(解析版)，共20页。试卷主要包含了作答时，务必将答案写在答题卡上等内容，欢迎下载使用。

注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上.
2.作答时，务必将答案写在答题卡上.写在本试卷及草稿纸上无效.
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回.
第Ⅰ卷
一、选择题：
1. 水平桌面上，让一个小铁球沿桌面匀速运动，在它的运动轨迹旁边放置一磁铁，在磁铁吸引力的作用下，小铁球此后的运动轨迹发生变化，如图所示，关于小铁球受力及运动情况，下列说法正确的是（ ）
A. 小铁球的速度方向始终指向磁铁
B. 小铁球的速度方向沿它运动轨迹的切线方向
C. 磁铁对小铁球的吸引力沿运动轨迹的切线方向
D. 磁铁对小铁球的吸引力与小铁球的速度方向在同一直线上
【答案】B
【解析】AB．曲线运动时，速度方向沿着运动轨迹的切线方向，故A错误，B正确；
CD．磁铁对小铁球的吸引力方向是指向磁体的方向，两者不共线，球在做曲线运动，故CD错误。故选B。
2. 如图所示，水平地面光滑，轻弹簧一端固定在墙上，另一端拴接质量为m的小球A．另一个质量也为m的小球B以速度v0向左运动，与A碰撞时间极短、且碰后粘在一起．则从B与A开始碰撞到弹簧压缩最短过程，对A球、B球、弹簧组成的系统（ ）
A. 动量守恒，机械能不守恒
B. 动量不守恒，机械能守恒
C. 对墙产生的冲量为
D. 弹簧最大势能为
【答案】C
【解析】A、从B与A开始碰撞到弹簧压缩最短过程，A、B发生了完全非弹性碰撞，在碰撞过程中机械能有损失，所以系统的机械能不守恒；从AB开始一起运动至弹簧被压缩到最短的过程中，由于墙面对弹簧有作用力，A、B及弹簧组成的系统所受的合外力不为零，则在此运动过程中动量不守恒，故AB错误；
C、对系统在整个过程中由动量定理：，则这个系统对墙产生的冲量大小为，故C正确；
D、A、B碰撞过程，取向左为正方向，由动量守恒定律得：得：，弹簧的最大弹性势能为：，故D错误．
3. 如图甲所示的电路中，理想变压器原副线圈匝数比为10:1，A、V均为理想电表，R、L和D分别是光敏电阻（其阻值随光强增大而减小）、理想线圈和灯泡。原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压U，下列说法正确的是（ ）
A. 电压U的频率为100Hz
B. V的示数为
C. 有光照射R时，A的示数变大
D. 抽出L中的铁芯，D变暗
【答案】C
【解析】A．从图乙中可得交流电的周期为，故该交流电的频率为
A错误；
B．原线圈中电压有效值为
根据
可得
即电压表的示数为22V，B错误；
C．有光照射R时，R减小，而U不变，故副线圈总电流增大，根据
可得增大，即电流表示数增大，C正确；
D．抽出L中的铁芯，理想线圈自感系数减小，理想线圈对电流的阻碍减小，所以D变亮，D错误。
故选C。
4. 如图所示，O为半球形容器的球心，半球形容器绕通过O的竖直轴以角速度匀速转动，放在容器内的两个质量相等的小物块a和b相对容器静止，b与容器壁间恰好没有摩擦力。已知a和O、b和O的连线与竖直方向的夹角分别为60°和30°，则下列说法正确的是（ ）
A. 小物块a和b做圆周运动的向心力之比为
B. 小物块a和b对容器壁的压力之比为
C. 小物块a与容器壁之间无摩擦力
D. 容器壁对小物块a的摩擦力方向沿器壁切线向下
【答案】A
【解析】A．a、b角速度相等，向心力可表示为
所以a、b向心力之比为，A正确；
BCD．若无摩擦力a将移动到和b等高的位置，所以摩擦力沿切线方向向上。定量分析：对b分析可得
结合对b分析结果，对a分析
即支持力在指向转，轴方向的分力大于所需要的向心力，因此摩擦力有背离转轴方向的分力，即摩擦力沿切线方向向上；对b有
对a有
所
BCD错误。
故选A。
5. 如图所示，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向水平向右，磁场方向垂直于纸面向外。已知在该区域内，一个带电小球在竖直面内做直线运动。下列说法正确的是（ ）
A. 若小球带正电荷，则小球的电势能减小
B. 若小球带负电荷，则小球的电势能减小
C. 无论小球带何种电荷，小球的重力势能都减小
D. 小球可能做加速直线运动
【答案】C
【解析】带电小球在重力场、电场、磁场的复合场中，只要做直线运动（速度与磁场不平行），一定是匀速直线运动。若速度变化，洛仑兹力(方向垂直速度)会变化，合力就会变化；合力与速度就不在一直线上，带电体就会做曲线运动。
A．小球受的重力竖直向下，若小球带正电荷，小球受的电场力水平向右，则洛仑兹力斜向左上方，三力才能平衡；由左手定则可知，小球的速度向左下方，则电场力的方向与运动方向成钝角，电场力做负功，小球的电势能增大，故A错误；
B．小球受的重力竖直向下，若小球带负电荷，小球受的电场力水平向左，则洛仑兹力斜向右上方，三力才能平衡；由左手定则可知，小球的速度向右下方，则电场力的方向与运动方向成钝角，电场力做负功，小球的电势能增大，故B错误；
C．由AB项分析知，无论小球带何种电荷，小球竖直方向的分速度均向下，小球的重力势能减小，故C正确；
D．小球做匀速直线运动，故D错误。
故选C。
6. 用如图所示的装置研究光电效应现象，用光子能量为2.85eV的光照射到光电管上时发生了光电效应，电流表G的示数不为零，移动变阻器的触点c，发现电压表的示数大于或等于1.70V时，电流表示数为0，则下列说法正确的是（ ）
A. 光电管阴极的逸出功为1.15eV
B. 开关S断开后，电流表G中无电流流过
C. 当滑动触头向a端滑动时，反向电压增大，电流增大
D. 改用能量为1.60eV的光子照射，移动变阻器的触点c，电流表G中也可能有电流
【答案】AD
【解析】A、该装置所加的电压为反向电压，发现当电压表的示数大于或等于1.70V时，电流表示数为0，知道光电子的最大初动能为1.70eV，根据光电效应方程EKm＝hγ﹣W0，解得：W0＝1.15eV．故A正确；
B、电键S断开后，用光子能量为2.75eV的光照射到光电管上时发生了光电效应，有光电子逸出，则有电流流过电流表，故B错误；
C、当滑动触头向a端滑动时，反向电压增大，则到达集电极的电子的数目减小，电流减小．故C错误；
D、改用能量为1.60eV的光子照射时，由于1.60eV的光子的能量值大于该金属的逸出功，所以移动变阻器的触点c，电流表G中也可能有电流．故D正确．
7. 被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜（FAST）再次收获一项重要科研成果——发现目前所知轨道周期最短脉冲星双星系统，填补了蜘蛛类脉冲星系统演化模型缺失的一环。科学家在地球上用望远镜观测到一个亮度周期性变化的光点，这是因为其中一个天体挡住另一个天体时，光点亮度会减弱。现科学家用一航天器去撞击双星系统中的一颗小行星，撞击后，科学家观测到系统光点明暗变化的时间间隔变短。若不考虑撞击引起的小行星质量变化，且撞击后该双星系统仍能稳定运行，则被航天器撞击后（ ）
A. 该双星系统的运动周期变大 B. 两颗小行星中心连线的距离增大
C. 两颗小行星的向心加速度均变大 D. 两颗小行星做圆周运动的半径之比保持不变
【答案】CD
【解析】A．撞击后，科学家观测到光点明暗变化的时间间隔变短，可知双星系统的运动周期变小，故A错误；
BD．设双星之间的距离为L，双星靠相互间的万有引力提供向心力，则有
联立解得
，
则两颗小行星做圆周运动的半径之比保持不变，两个小行星中心连线的距离减小，故B错误，D正确；
C．根据万有引力提供向心力有
两个小行星中心连线的距离减小，则两颗小行星的向心加速度均变大，故C正确。
故选CD。
8. 如图所示，两根平行且光滑的金属导轨由圆弧部分和水平部分组成，圆弧部分由两段间距为2l、竖直放置的四分之一圆弧导轨构成，水平部分由足够长、但不等宽的水平导轨构成，水平导轨的宽、窄部分间距分别为2l、l，虚线MN右侧导轨区域处于竖直向上的匀强磁场中，宽、窄两部分区域内的磁感应强度大小分别为B、2B。金属棒ab与cd的质量均为m、电阻均为R，长度分别为l、2l，金属棒ab静止在窄导轨上.现将金属棒cd从圆弧轨道上距水平导轨h高度处由静止释放，在此后的运动过程中，cd始终在宽导轨上运动，ab始终在窄导轨上运动，两金属棒始终垂直于导轨且与导轨接触良好.导轨各部分之间均平滑连接，导轨电阻不计，重力加速度为g，则（ ）
A. 金属棒cd刚进入磁场时的速度大小为
B. 通过金属棒ab的最大电流为
C. 金属棒ab、cd运动状态稳定时，二者速度相等
D. 整个过程中金属棒cd上产生的焦耳热为
【答案】BCD
【解析】A．设金属棒cd刚进入磁场时的速度大小为，根据机械能守恒定律有
解得
故A错误；
B．金属棒cd刚进入磁场时速度最大，产生的感应电动势最大，回路中的电流最大，为
故B正确；
CD．易知金属棒cd和ab存在相对运动的过程中，通过两金属棒的电流时刻相等，根据左手定则可知两金属棒所受安培力大小时刻方向相反，根据

可得两金属棒所受安培力大小时刻相等，所以两金属棒组成的系统动量守恒，当金属棒运动状态稳定时，易知二者产生的感应电动势大小相等、方向相反，所以回路中电流为零，即
其中

所以
根据动量守恒定律有
又因为两金属棒阻值相同，则根据能量守恒定律和焦耳定律可知整个过程中金属棒cd上产生的焦耳热为
故CD正确。故选BCD。
第II卷
二、非选择题：
9. 用如图所示的多用电表测量电阻，要用到选择开关K和两个部件S、T。请根据下列步骤完成电阻测量：
（1）旋动部件______，使指针对准电流的“0”刻线；
（2）将K旋转到电阻挡“×100”的位置；
（3）将插入“＋”、“－”插孔的表笔短接，旋动部件________，使指针对准电阻“0”刻线；
（4）将两表笔分别与待测电阻相接，发现指针偏转角度过小，为了得到比较准确的测量结果，将按照下面的步骤进行操作：
①将K旋转到电阻挡________的位置（选填“×1k”或“×10”）；
②将两表笔短接，旋动合适部件，对电表进行校准；
③将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接；
④完成读数测量。
【答案】（1）S （3）T （4）×1k
【解析】（1）[1]首先要对表盘机械校零，所以旋动部件是S；
（3）[2]接着是欧姆调零，将“＋”、“－”插孔的表笔短接，旋动部件T，让表盘指针指在最右端零刻度处；
（4）①[3]由于将K旋转到电阻挡“×100”的位置时，两表笔分别与待测电阻相接，发现指针偏转角度过小，故为了得到比较准确的测量结果，将K旋转到电阻挡×1k的位置。
10. 某同学利用如图装置测量小车和智能手机的质量，智能手机可以利用APP直接测量出手机运动时的加速度。悬挂质量为的钩码，用智能手机测出小车运动的加速度；改变钩码的质量，进行多次测量；做出与的图像如图，已知图像中直线的截距为，斜率为。不计空气阻力，重力加速度为。
（1）（单选）以下说法正确的是___________；
A．钩码的质量应该远小于智能手机和小车的质量
B．细绳应该始终与长木板平行
C．不悬挂钩码时，应使小车和智能手机匀速沿木板下滑
D．细线的拉力等于钩码的重力
（2）根据图像可得，小车和手机的质量为____________；
（3）再利用手机APP测出斜面倾角为，则小车和智能手机沿木板运动过程中受摩擦力的大小为_______。
【答案】 （1）B （2） （3）
【解析】（1）[1]设小车和手机的质量为，斜面倾角为，对钩码和小车以及手机的系统由牛顿第二定律有
整理可得
可得本实验的原理为与成一次函数。
A．因本实验验证牛顿第二定律为对系统采用准确的方法，故不需要近似的用钩码重力代替绳的拉力，也就不需要质量关系，即不需要钩码的质量应该远小于智能手机和小车的质量，故A错误；
B．为了让绳子拉小车力为恒力，则细绳应该始终与长木板平行，故B正确；
C．本实验若平衡了摩擦力，系统的牛顿第二定律表达式为
与成正比例函数，不符合实验实验结果，则不需要平衡摩擦力，故C错误；
D．本实验研究系统的牛顿第二定律，则绳子的拉力小于钩码的重力，故D错误。
故选B。
（2）[2]根据与的一次函数关系，可知图像的斜率的意义为
则小车和手机的质量为
（3）[3]根据与的一次函数关系，可知纵截距的物理意义为
联立解得摩擦力的大小为
11. 如图所示，光滑水平面上放着长，质量为的薄木板，一个质量为的小物体放在木板的最右端，m和M之间的动摩擦因，开始均静止，现对木板施加一水平向右的恒定拉力F，g取。求：
（1）为使小物体不从木板上掉下，F不能超过多少；
（2）如果拉力，小物体需多长时间就脱离木板。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）小物体随木板运动的最大加速度为a，对小物体由牛顿第二定律得
可得小物体最大加速度为
对整体分析，由牛顿第二定律得
（2）因施加的拉力，故物体相对木板滑动，设木板对地运动的加速度为，对木板由牛顿第二定律得
解得
小物体在木板上运动的时间为，则
解得
12. 如图所示，水平虚线MN的下方存在竖直向上的匀强电场（大小未知），虚线上方有一以MN上一点O为圆心、R为半径的半圆形区域，该区域中存在垂直纸面向里的匀强磁场和水平方向的匀强电场E（E大小未知，图中均未画出），磁场的磁感应强度大小为B，O点正下方固定一粒子源S，能源源不断地产生初速度为零的同种正粒子，经过一段时间粒子由O点进入半圆区域，粒子在半圆区域的轨迹为直线，在半圆区域内运动的时间为，粒子的重力以及粒子间相互作用均忽略不计。
（1）求半圆区域内匀强电场电场强度E的大小；
（2）若仅将半圆区域内的磁场撤去，结果粒子在半圆区域中运动的时间变为，求粒子的比荷；
（3）若将半圆区域内电场撤去，且将虚线MN下方的电场强度增大到原来的16倍，求粒子在半圆形区域运动的时间。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）带正电粒子经过O点进入半圆形区域，并沿竖直半径方向做直线运动，所以粒子所受洛伦兹力与电场力二力平衡，由左手定则可知粒子所受洛伦兹力方向水平向左，所以粒子所受电场力方向水平向右，电场强度的方向水平向右，粒子在半圆形区域内匀速运动的时间为，则速度为
根据平衡条件有
联立解得
（2）若仅将半圆形区域内的磁场撤去，粒子仍从S处静止释放，粒子在半圆形区域内做类平抛运动，粒子在垂直于MN方向上做匀速直线运动，在平行于MN方向上做初速度为零的匀加速直线运动，如图所示
粒子运动到半圆形区域的a点，垂直于MN方向的位移大小为
由数学知识可得粒子在平行于MN方向上的位移大小为
粒子在平行于MN方向上做匀加速直线运，则有
由牛顿第二定律
联立解得粒子的比荷
（3）将虚线下方电场强度增大到原来的16倍，粒子仍从S处静止释放，由
可知粒子进入半圆形区域的速度为
粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有
解得
令粒子从b点射出半圆形区域，如图所示
设粒子在半圆形区域内运动的圆心角为，由余弦定理有
解得
粒子在磁场中圆周运动的周期
解得
粒子在半圆形区域内运动的时间
联立解得
13. 在做“用油膜法估测分子的大小”实验时，配制好浓度为0.06%的油酸酒精溶液(单位体积溶液中含有纯油酸的体积)，1 mL上述溶液用注射器刚好滴75滴；在撒有均匀痱子粉的水面上用注射器滴1滴油酸酒精溶液，水面上形成油酸薄膜，下图为油膜稳定后的形状，每个正方形小方格的边长为10 mm。下列有关该实验说法正确的有( )
A. 油膜的面积为100 mm2
B. 一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积为8.0×10－6 mL
C. 油酸分子的直径约为7.4×10－9 m
D. 为减小误差应将注射器移到水面中央靠近水面处滴入溶液
E. 数油膜面积时不慎将几个不足一格的按一格计算，不影响估算结果的数量级
【答案】BDE
【解析】A．不足半格的舍去，大于半格的算一个，可知油膜区域正方形的个数为105个，则油酸膜的面积约为
S=105cm2=1.05×10－2m2，故A错误；
BC．每滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积为
V=1mL×0.06%×=8×10－6 mL
把油酸分子看成球形，且不考虑分子间的空隙，则油酸分子直径为
d=
故B正确，C错误；
D．吸取油酸酒精溶液，应将滴管移到水面中央靠近水面处滴入溶液，故D正确；
E．某次实验中数油膜面积时将不足一格的也都按一格计算，求得的面积偏大，则得到的直径偏小，但不会影响数量级，故E正确。故选BDE。
14. 如图所示，一圆柱形汽缸固定在倾角的斜面上，一定量的空气（视为理想气体）被质量的活塞封闭在汽缸中。开始时活塞内表面相对汽缸底部的长度，外界热力学温度。现用跨过定滑轮的轻绳将质量的重锤与活塞连接，重新平衡后，活塞沿斜面向上运动的位移。大气压强恒为，取重力加速度大小，与活塞连接的轻绳始终平行于斜面，汽缸壁导热良好，活塞可沿汽缸壁无摩擦地滑动。
（1）求活塞的横截面积；
（2）若此后外界的温度缓慢降低，为了使降温后活塞回到初始时的位置，需要从汽缸底部的抽气阀门处抽出适量气体，求抽出气体的质量与抽气前缸内气体质量的比值。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）封闭气体初状态的压强
封闭气体末状态的压强
根据等温变化规律有
解得
（2）若不抽出气体，根据等压变化规律有
则应抽出气体的质量与抽气前缸内气体质量的比值
解得
15. 如图所示，在某介质中有坐标系，在及两点分别有两个波源A和B，时刻两波源同时开始沿y轴正向振动，形成沿x轴传播简谐波，波速均为。某时刻波源A产生的简谐波的波形图如图甲所示，波源B的振动图像如图乙所示，以下说法正确的是（ ）
A. 波源A的周期为4s
B. 波源B产生的简谐波的波长为8m
C. 在A、B之间会产生干涉现象
D. 时，位于处质点的位移为5cm
E. 两列波初次在O点相遇时质点位移为5cm
【答案】BDE
【解析】A．由图甲可知，波源A的波长为，波速为v=，由可得波源A的周期为
A错误；
B．由图乙可知，波源B的周期为，波速为v=，由可得波源B的波长
B正确；
C．由可得波源A的频率
波源B的频率
由于两波的频率不相同，因此在A、B之间不会产生干涉现象，C错误；
D．由题意可知，若两波沿x轴相向传播时，在两波相遇时所用时间均为
因时刻两波源同时开始沿y轴正向振动，因此在时，波源A、B在位于处使质点振动了1s，由于波源A的周期是2s，则此时质点在平衡位置；波源B的周期为4s，波源B在位于处使质点振动到正方向最大位移处，波源B的振幅为5cm，所以时，位于处质点的位移为5cm，D正确；
E．波源A传到O点时所用时间为
波源B传到O点时所用时间为
可知在时，两波初次在O点相遇，初次相遇时，则有波源A在位于O点处使质点在平衡位置，波源B在位于O点处使质点振动到正方向最大位移5cm处，因此两列波初次在O点相遇时质点的位移为5cm，E正确。
故选BDE。
16. 导光柱是将光以最小的损耗从一个光源传输到距离该光源一定距离的另一个点的装置，其中，光滑内凹输入端的导光柱将有效提高光线捕获能力。如图为某一导光柱的纵截面简化示意图，导光柱下端AEB为半球凹形输入端，半径为R，O为圆心。导光柱横截面直径与半圆形直径相等，其高度为。球心O处有一点光源，能发出各个方向的单色光。该纵截面内只有120°范围的光线才能够在进入导光柱后不被折射出AD或BC侧面，从而导致光传输的损耗。
（1）求导光柱介质的折射率；
（2）某条从光源O发出的光线与AB边界的夹角为，求此条光线到达输出端CD的时间t。
【答案】（1）2；（2）
【解析】（1）由几何关系及全反射临界角可知
（2）此条光线在半球凹形输入端的时间为
由折射率与速度公式得
绘出光路图如下
有几何关系得此条光线在导光柱中传播的距离为
此条光线在导光柱中传播的时间为
此条光线到达输出端CD的时间为
解得