2024届江苏省南菁高级中学高三下学期第三次模拟考试物理试题

这是一份2024届江苏省南菁高级中学高三下学期第三次模拟考试物理试题，共18页。试卷主要包含了2023年12月，江南造船，一定质量的理想气体从状态a开始等内容，欢迎下载使用。
物理试卷

一．单项选择题：共11题，每题4分，共44分，每题只有一个选项最符合题意。
1．液晶在现代生活中扮演着重要角色，广泛应用于手机屏幕、平板电视等显示设备中。下列四幅图哪个是液晶态分子排列图（ ）
A．B． C． D．
2．2023年12月，江南造船（集团）有限责任公司正式发布全球首型、世界最大核动力集装箱船船型设计，它采用了第四代钍基堆型熔盐反应堆，具有更高的安全性、更少的核废料、更长的使用寿命和更广泛的能源应用前景。在该反应堆中，钍（）核经过一系列的衰变最终变成了铅（）核，下列说法正确的是（ ）
A．钍核包含有90个质子和140个中子
B．钍核的结合能小于铅核的结合能
C．钍核衰变为铅核经历了6次衰变和4次衰变
D．钍核衰变为铅核需要吸收能量
3．2024年1月18日，“天舟七号”货运飞船与中国空间站天和核心舱成功对接，“天舟七号”飞船的载货量可达7.4吨，是世界上运货能力最强的货运飞船之一。中国空间站绕地球运行轨道可视为圆形，轨道离地面高度约400km，每天绕地球约转15圈，地球半径约为6400km，下列说法正确的是（ ）
A．对接后空间站组合体的质量变大，向心加速度会变大
B．空间站绕地球运动的线速度比地球的第一宇宙速度大
C．空间站绕地球运动的角速度比地球同步卫星的角速度小
D．宇航员在空间站里所受地球引力比在地面上受到的重力稍小，他处于完全失重状态
4．如图所示，一同学在教室上课，教室的长度为9m，教室中间位置有一光源。有一飞行器从前向后高速通过教室外侧，已知光速为c、飞行器中的飞行员认为（ ）
A．教室中的时钟变快
B．教室的长度大于9m
C．从光源发出的光先到达教室后壁
D．光源发出的光，向后的速度小于c
5．风洞实验是进行空气动力学研究的重要方法。如图所示，将小球从A点以某一速度v0水平向左抛出，经过一段时间，小球运动到A点正下方的B点，O点是轨迹的最左端，风对小球的作用力水平向右，大小恒定。则小球速度最小时位于（ ）
A．A点B．O点
C．轨迹AO之间的某一点D．轨迹OB之间的某一点
6．一定质量的理想气体从状态a开始。第一次经绝热过程到状态b；第二次先经等压过程到状态c，再经等容过程到状态b。图像如图所示。则（ ）
A．过程气体从外界吸热
B．过程比过程气体对外界所做的功多
C．气体在状态a时比在状态b时的分子平均动能小
D．气体在状态a时比在状态c时单位时间内撞击在单位面积上的分子数少
7．一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正方向运动，其电势能Ep随位移x的变化关系如图所示，则下列说法正确的是( )
A．粒子从x1处运动到x2处的过程中电场力做正功
B．x1、x2处电场强度方向沿x轴正方向
C．x1处的电场强度大小大于x2处的电场强度大小
D．x1处的电势比x2处的电势高
8．地铁靠站时列车车体和屏蔽门之间安装有光电传感器。如图甲所示，若光线被乘客阻挡，电流发生变化，工作电路立即报警。如图乙所示，光线发射器内大量处于激发态的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的光中只有a、b两种可以使该光电管阴极逸出光电子，图丙所示为a、b光单独照射光电管时产生的光电流I与光电管两端电压U的关系图线。下列说法正确的是（ ）
A．该光电管阴极材料的逸出功不能小于1.89eV
B．a光的频率高于b光的频率
C．经同一障碍物时，b光比a更容易发生明显衍射
D．若部分光线被遮挡，则放大器的电流将增大，从而引发报警
9．图甲为一列简谐波在时的波形图，M是平衡位置为10m处的质点，图乙为质点M的振动图像，则（ ）
A．该列波沿x轴负方向传播
B．该波的波速大小为
C．在时，处的质点加速度沿y轴负方向
D．处质点振动方程为
10．某同学设计了一个加速度计，如图所示。较重的滑块2可以在光滑的框架1中平移，滑块两侧用弹簧3拉着；R为滑动变阻器，4是滑动片，它与电阻器任一端之间的电阻值都与它到这端的距离成正比。这个装置就是一个加速度传感器。两个电池E的电压相同，内阻不计。按图连接电路后，电压表指针的零点位于表盘中央，当P端的电势高于Q端时，指针向零点右侧偏转。下列说法中正确的是（ ）
A．当物体具有图示方向的加速度a时，电压表的指针向右偏转
B．电压表的示数与加速度的大小成正比
C．要提高该加速度计的测量范围，可以减小弹簧的劲度系数
D．要提高该加速度计的测量范围，可以减小电池的电压
11．如图所示为某弹跳玩具，底部是一个质量为m的底座，通过弹簧与顶部一质量的小球相连，同时用轻质无弹性的细绳将底座和小球连接，稳定时绳子伸直而无张力。用手将小球按下一段距离后释放，小球运动到初始位置处时，瞬间绷紧细绳，带动底座离开地面，一起向上运动，底座离开地面后能上升的最大高度为h，已知重力加速度为g，则（ ）
A．玩具离开地面上升到最高点的过程中，重力做功为
B．绳子绷紧前的瞬间，小球的动能为
C．绳子绷紧瞬间，系统损失的机械能为
D．用手将小球按下一段距离后，弹簧的弹性势能为
二、非选择题共5题，共56分，其中第12题~15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，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
12．做“探究加速度与力、质量的关系”的实验。
（1）若使用图甲所示装置进行实验，下列说法中正确的是 （选填选项前的字母）
A．拉小车的细线应与带滑轮的长木板平行
B．实验开始时，让小车靠近打点计时器，先释放小车，再接通电源，打出一条纸带
C．把木板右端垫高，小车在拉力作用下拖动纸带匀速运动，以平衡小车受到的阻力
D．为减小误差，实验中要保证槽码的质量m远小于小车的质量M
（2）在图甲所示装置中，打点计时器的打点频率为50Hz，实验中得到一条纸带，在纸带上从A点开始，每隔4个点取一个计数点，分别为B、C、D、E、F，如图乙所示，相邻两计数点间的距离分别为10.0mm、12.0mm、14.0mm、16.0mm、18.0mm，则小车的加速度为 。
（3）当保持槽码的重力不变，研究加速度随质量变化的关系时，得到的数据如下表所示。下方有两张坐标纸分别选取了不同的坐标系，请选择可以更好地处理数据的那组坐标系，在相应的图中标出实验序号为6的那组数据点，并画出图线。
（4）在探究加速度与力的关系时，某同学根据实验数据作出的a-F图像如图所示。发现该图线不通过坐标原点且BC段明显偏离直线，分析其产生的原因，下列说法中正确的是_______
A．图线不通过坐标原点可能是因为平衡摩擦力不足
B．图线不通过坐标原点可能是因为平衡摩擦力过度
C．图线BC段弯曲是因为未保证砝码和盘的总质量远小于小车质量
D．根据BC段弯曲曲线可知，若逐渐增加盘和砝码总质量，小车的加速度将逐渐增大到无穷大
(5)另一位同学在实验中得到了图中的曲线OQ，于是他利用最初的几组数据拟合了一条直线OP，如图所示，与纵轴平行的直线和这两条图线以及横轴的交点分别为Q、P、N。此时，小车质量为M，盘和砝码的总质量为m，他猜想：，该同学的猜想是否正确 ，理由是：
13．某广场有一个喷泉，喷泉底部装有五颜六色的彩灯，如图所示。如果彩灯为一个直径MN=a的圆形水平灯盘，放置在水池底部，灯盘到水面的距离为 h，水池面积足够大。已知灯盘发出的红光在水中的折射率为，真空中的光速为c，求：
（1）灯盘发出的红光能射出水面的最短时间；
（2）灯盘发出红光时，能直接射出水面的面积。
14．如图所示，用一小型交流发电机向远处用户供电，已知发电机线圈abcd匝N=100匝，面S=0.03m2，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度，输电导线的总电阻为R=10Ω，降压变压器原、副线圈的匝数比n3:n4=10:1，若用户区标有“220V，8.8kW”的电动机恰能正常工作。发电机线圈电阻r不可忽略。求：
（1）输电线路上损耗的电功率；
（2）升压变压器副线圈两端电压U2；
（3）若升压变压器原、副线圈匝数比n1:n2=1:8，交流发电机线圈电阻r上消耗的热功率P。

15．如图所示，足够长的传送带AB与光滑的水平面BC连接，光滑的半圆轨道与水平面连接，相切于C点。传送带以恒定的速率v=5m/s顺时针运行，在光滑的水平面上有一质量m＝0.5kg的物体以v1＝6m/s的速度向左滑上传送带，经过2s物体的速度减为零，物体返回到光滑的水平面且沿着半圆轨道恰能运动到D点，g取10m/s2。求：
（1）物体与传送带之间的动摩擦因数μ；
（2）半圆轨道半径R；
（3）物体在传送带上滑动过程中系统产生的热量。
16．如图所示，空间中存在垂直于平面向里的匀强磁场。轴正方向竖直向上，轴正方向水平向右。轴上有一厚度不计的薄板，垂直于平面固定，薄板长度为，中点位于点。一质量为、电荷量为的带正电粒子，可从轴上处的点以速率沿平面向不同方向发射。若粒子打到薄板下表面会被吸收，打到薄板上表面会被反弹，粒子与薄板间的碰撞为弹性碰撞，碰撞前后速度大小不变，方向遵循光的反射定律，不计粒子重力。
（1）该粒子被吸收的概率多大？
（2）求粒子从发射到被吸收经历的最短时间。
（3）粒子发射后能否与薄板碰撞一次就返回点？若能，求粒子发射方向与轴负方向的夹角，若不能，请说明理由。
实验序号
加速度
小车与车上钩码总质量M/kg
小车与车上钩码总质量的倒数
1
0.31
0.20
5.0
2
0.26
0.25
4.0
3
0.21
0.30
3.3
4
0.18
0.35
2.9
5
0.16
0.40
2.5
6
0.14
0.45
2.2
参考答案：
1．B
【详解】AD．液晶在某个方向上看，其分子排列比较整齐，但从另一方向看，分子的排列是杂乱无章的，选项A、D中分子排列非常有序，不符合液晶分子的排列规律，故AD错误；
B．选项B中分子排列比较整齐，但从另外一个角度看也具有无序性，符合液晶分子的排列规律，故B正确；
C．选项C中，分子排列是完全无序的，不符合液晶分子的排列规律，故C错误。
故选B。
2．C
【详解】A．钍核包含有90个质子，而其质量数等于质子数与中子数之和，则可知其中子数为
（个）
故A错误；
B．结合能等于比结合能与核子数的乘积，虽然钍核的比结合能稍小于铅核的比结合能，但钍核的核子数多于铅核，使得钍的结合能大于铅核的结合能，故B错误；
C．钍核变为铅核，核子总数减少了24，说明发生了6次衰变，同时将导致质子数减少12，实际质子数减少了8，说明还发生了4次衰变，故C正确；
D．钍核为天然放射性元素，其能自发的进行衰变，而自发进行的衰变反应都是释放核能的反应，故D错误。
故选C。
3．D
【详解】A．根据牛顿第二定律可得
可得
对接后空间站组合体的质量变大，向心加速度大小不变，故A错误；
B．根据万有引力提供向心力可得
可得
地球第一宇宙速度是卫星绕地球做匀速圆周运动的最大线速度，则空间站绕地球运动的线速度比地球的第一宇宙速度小，故B错误；
C．根据万有引力提供向心力可得
可得
，
空间站绕地球运动的周期小于地球同步卫星的运行周期，则空间站绕地球运动的角速度比地球同步卫星的角速度大，故C错误；
D．宇航员在空间站里所受地球引力比在地面上受到的重力稍小，万有引力刚好提供向心力，他处于完全失重状态，故D正确。
故选D。
4．C
【详解】AB．根据爱因斯坦的相对论，可知飞行器中的飞行员认为看到教室中的时钟变慢，教室的长度变短，即长度小于9m，选项AB错误；
C．教室中的人认为，光向前向后传播的速度相等，光源在教室中央，光同时到达前后两壁．飞行器中的飞行员是一个惯性系，光向前向后传播的速度相等，向后壁传播的路程短些，到达后壁的时刻早些，选项C正确。
D．根据光速不变原理，不论光源与观察者之间做怎样的相对运动，光速都是一样的，选项D错误；
故选C。
5．C
【详解】如图所示
将重力和风力合成为一个力，速度分解为沿合力直线方向分速度和垂直合力直线方向分速度，当沿合力直线方向的分速度减为0时，小球的速度最小，即小球最小速度为图中的，可知该点位于轨迹AO之间的某一点。
故选C。
6．B
【详解】A．过程，气体体积不变，即等容变化过程，气体压强变小，温度降低，故内能减小，该过程气体对外不做功，故气体向外界放热，A错误；
B．由微元法可得图像与横坐标围成的面积表示为气体做功的多少，由图像可知，过程比过程气体对外界所做的功多，B正确；
C．过程为绝热过程，气体体积变大对外做功，由热力学第一定律可知，气体内能减小，温度降低。温度是分子平均动能的标志，故气体在状态a时比在状态b时的分子平均动能大，C错误；
D．过程，气体的压强相等，体积变大温度变大，分子的平均动能变大，分子撞击容器壁的动量变化量变大。由气体压强的微观解释可知，在状态a时比在状态c时单位时间内撞击在单位面积上的分子数多，D错误。
故选B。
7．A
【详解】A．带负电粒子从x1运动到x2的过程中电势能减小，则电场力做正功，故A正确；
B．电场力做正功，说明粒子所受的电场力方向沿x轴正方向，因为粒子带负电，可知电场强度方向沿x轴负方向，故B错误；
C．根据
可知图像斜率的绝对值等于电场力，可知粒子在x1处所受的电场力小于在x2处所受的电场力，所以x1处的电场强度小于x2处的电场强度的大小，故C错误；
D．电场强度方向沿x轴负方向，根据顺着电场线方向电势逐渐降低，可得x1处的电势比x2处的电势低，故D错误。
故选A。
8．A
【详解】A．激发态的氢原子向低能级跃迁时释放的能量为
辐射出的三种光中只有a、b两种可以使该光电管阴极逸出光电子，所以该光电管阴极材料的逸出功不能小于1.89eV，故A正确；
B．根据
a光的遏止电压低于b光的遏止电压，a光的频率低于b光的频率，故B错误；
C．a光的频率低于b光的频率，则a光的波长大于b光的波长，经同一障碍物时，a光比b更容易发生明显衍射，故C错误；
D．若部分光线被遮挡，光电子减少，则放大器的电流将减小，从而引发报警，故D错误。
故选A。
9．D
【详解】A．由图乙可知，M点在之后，先向下运动，再结合图甲可知，该波沿x轴正方向传播，A错误；
B．由图乙可知，该波的波长为
由图乙可知，该波的周期为
该波的波速大小为
B错误；
C．图甲为一列简谐波在时的波形图，在时，时间经过了4s，相当于个周期，则处的质点加速度沿y轴正方向，C错误；
D．该波的振幅为
该波的角速度为
则处质点振动方程为
D正确；
故选D。
10．B
【详解】A．当系统水平向右做匀加速运动时，滑块向左移动，带动变阻器的滑片4移向中点左方，电阻中点到滑片位置的电流方向向左，电压表P端的电势低于Q端的电势，则电压表的指针将向零点左侧偏转，故A错误；
B．设滑块偏离中间位置x距离时，设电阻器总长度为L，单位长度的电阻为r，则流过电阻器的电流为
电压表的示数为
U=Ixr
设弹簧的弹性系数为k，由牛顿第二定律得
2kx=ma
解得
电压表的示数与加速度的大小成正比，故B正确；
CD．滑块所受到的合力最大值由弹簧决定与电压无关，劲度系数越大，加速度的测量范围越大，故CD错误。
故选B。
11．C
【详解】A．玩具离开地面上升到最高点的过程中，重力做功为
WG=-（M+m）gh=-3mgh
选项A错误；
BC．设细绳绷紧后瞬间，小球和底座一起向上运动的速度大小为v，底座离开地面后能上升h高，则有
v2=2gh
得
设细绳绷紧前瞬间，小球的速度为v0。细绳绷紧过程，外力远小于内力，系统动量守恒，取竖直向上方向为正方向，根据动量守恒定律得
Mv0=（M+m）v
可得

则绳子绷紧前的瞬间，小球的动能为
则绳子绷紧瞬间，系统损失的机械能为
故B错误，C正确；
D．用手将小球按下一段距离后，在绳子绷紧前的瞬间，减小的弹性势能转化成小球的动能和重力势能，故弹簧的弹性势能满足
故D错误；
故选C。
12． AD/DA 0.2 不需要 需要 B
【详解】（1）[1]AC．为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，需要平衡摩擦力，平衡摩擦力时应当将穿过打点计时器的纸带连在小车上，调整长木板的倾斜度，在没有其它外力的作用下，让小车拖着纸带做匀速直线运动，同时要调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行，故A正确，C错误；
B．实验开始时，让小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，故B错误；
D．在消除摩擦力对实验的影响后，那么小车的合力就是绳子的拉力，根据牛顿第二定律得，对小车有
对整体有
整理可得
可知，当钩码的质量远小于小车的质量时，绳子的拉力近似等于钩码的重力，故D正确。
故选AD。
（2）[2]打点计时器的打点频率为50Hz，每隔4个点取一个计数点，则相邻计数点间的时间间隔为
由逐差法有
解得
（3）[3]由牛顿第二定律有
当保持槽码的重力不变，即小车所受合力不变时，小车加速度与小车质量成反比，则做图像可更直观的看出加速度随质量变化的关系，在坐标纸上描出实验序号为6的那组数据点，并画出图线，如图所示
（4）①[4][5]由图丁可知，绳子的拉力可以通过传感器读出，则不需要满足m远小于M，为使绳子的拉力为小车的合力，需要平衡摩擦力。
②[6]若未平衡摩擦力，由牛顿第二定律有
整理可得
可知，图像为不过第二象限的直线。
故选B。
13．(1) 不挂 接通电源
(2)0.52
(3)AC
(4)不正确
【详解】（1）[1][2]为了能将细线对小车的拉力看成是小车所受的合外力，需要平衡摩擦力，将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，在不挂盘和砝码并且计时器接通电源的情况下，轻推一下小车，若小车拖着纸带做匀速运动，就表明已经平衡摩擦力。
（2）根据题意，把纸带上五个计数点之间的时间分为相等的两段，每段时间为，前后两段时间的位移分别为
，
则小车的加速度大小为
将上述已知量代入解得
（3）假设长木板与水平方向的夹角为θ，小车质量为M，小车受到的摩擦力为Ff，盘和砝码的质量为m，以盘和砝码的重力mg作为小车受到的合外力，则小车的加速度应该为
若乙同学根据实验数据作出的a-F图像如图3所示，该图线不通过坐标原点且BC段明显偏离直线，这说明：第一，平衡摩擦力不足；第二，未保证盘和砝码的总质量m远小于小车质量M。
故选AC。
（4）实验图像为OP，则
实验图像为OQ，则
解得
故该同学的猜测不正确。
14．（1）；（2）
【详解】（1）从灯盘发出的竖直向上的光垂直穿出水面时，所用路程最短，即用时最短。红光在水中的传播速度为
则最短时间为
（2）设N端红光在水面上的A点恰好发生全反射，光路如图所示，则
解得
由几何关系，有
则总面积为
15．（1）；（2）；（3）640W
【详解】（1）设降压变压器原、副线圈的电流分别为、，电动机恰能正常工作，则有
根据理想变压器的变流比可知
解得
所以输电线路上损耗的电功率
解得
（2）根据理想变压器的变压比可知
解得
升压变压器副线圈两端电压
解得
（3）根据理想变压器的变压比可知
可得
升压变压器的原线圈输入功率
可得
根据
解得
根据正弦式交变电流产生规律可知，最大值为
代入数据解得
电机线圈内阻上消耗的热功率
可得
16．（1）0.3；（2）0.5m；（3）30.25J
【详解】（1）物体滑上传送带后在滑动摩擦力作用下做匀减速直线运动，设其运动的加速度大小为a，根据牛顿第二定律有
μmg＝ma
根据加速度定义式有
－a＝
联立解得
μ＝0.3
（2）根据题意可知
vC＝5m/s
又由题意可知，物体返回到光滑的水平面且沿着半圆轨道恰能运动到D点，设经过最高点D时的速度为vD，在D处，根据牛顿第二定律和向心力公式有
mg＝m
在由C运动至D的过程中，根据动能定理有
－mg×2R＝mvD2－mvC2
联立解得
R=0.5m
（3）物体向左滑行时，相对传送带的位移为
Δx1＝·t＋vt
物体向右滑行时，相对传送带的位移为
Δx2＝v·－
物体在传送带上滑动过程中系统产生的热量为：
Q＝μmg（Δx1＋Δx2）
联立，并代入数据解得
Q＝30.25J
17．（1）（2）见解析；（3）
【详解】（1）粒子在磁场中做完整圆周运动的周期
设粒子做圆周运动的轨迹半径为R，有
可得
当粒子发射后直接打到薄板下表面的O点，用时最短，如图甲所示
设粒子发射方向与y轴正方向的夹角为θ，偏向右侧，由几何关系有
粒子从发射到吸收经历的最短时间
联立解得
（2）由对称性分析可知，当粒子发射后直接打到薄板上表面的O点，一次反射后恰好能回到P点，粒子轨迹如图乙所示，设粒子发射方向与y轴负方向间的夹角为，偏向右侧。
由几何关系有
得
此时轨迹圆弧与x轴的交点到O点的距离为
有
说明此种情况成立
（3）设粒子发射方向与y轴负方向间的夹角为α，偏向右侧。轨迹如图丙所示
圆心C到x轴的距离
第一次反射点为E，轨迹圆弧在x轴上弦长的一半为，有
第一次反射点E到O的距离
与薄板碰撞n次（）后能返回P点，由对称性分析可知
联立可得
解得
（另一解不符题意，舍去）