[物理][四模]江苏省(南外、金陵、海安)名校联考2023_2024学年高三下学期试题(解析版)

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1．考生在答题前请认真阅读本注意事项及各题答题要求
2．本试卷共6页，满分为100分，考试时间为75分钟。考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回。
3．答题前，请务必将自己的姓名、准考证号用0.5毫米黑色墨水的签字笔填写在试卷及答题卡的规定位置。
4．请认真核对监考员在答题卡上所粘贴的条形码上的姓名、准考证号与本人是否相符。
5．作答选择题，必须用2B铅笔将答题卡上对应选项的方框涂满、涂黑；如需改动，请用橡皮擦干净后，再选涂其他答案。作答非选择题，必须用0.5毫米黑色墨水的签字笔在答题卡上的指定位置作答，在其他位置作答一律无效。
6．如需作图，必须用2B铅笔绘、写清楚，线条、符号等须加黑、加粗。
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. 帝企鹅是南极常见的一种动物，如图所示的是一只处在南极极点的帝企鹅。如果把地球看成一个均匀的球体，关于此帝企鹅与重力有关的问题，下列说法中正确的是（ ）
A. 帝企鹅受到的重力的方向一定指向地心
B. 帝企鹅受到的重力的方向一定偏离地心
C. 帝企鹅对地面的压力就是其受到的重力
D. 帝企鹅受到的重力小于地球对它的吸引力
【答案】A
【解析】AB．重力的方向竖直向下，由于把地球看成一个均匀的球体，则帝企鹅受到的重力的方向一定指向地心，故A正确，B错误；
C．帝企鹅对地面的压力的受力物体是地球，帝企鹅的重力的受力物体是企鹅，压力与重力作用在不同物体上，因此，不能够认为帝企鹅对地面的压力就是其受到的重力，故C错误；
D．由于帝企鹅处在南极极点，帝企鹅相对于地心处于静止状态，并没有随地球自转，则帝企鹅受到的重力等于地球对它的吸引力，故D错误。故选A。
2. 2023年5月。我国自主三代核电技术“华龙一号”全球首堆示范工程—福清核电5、6号机组正式通过竣工验收，设备国产化率达到90%，反映了我国建立起了更加成熟完备的核科技工业体系。根据图示的原子核的比结合能曲线，以下判断中正确的是（ ）
A. 两个核结合成时要释放能量
B. 两个结合成存在能量与质量的相互转化
C. 我国核电站发电就是利用轻核聚变释放能量
D. 中核子的平均质量比中核子的平均质量小
【答案】A
【解析】A．两个核聚变结合成核时，有质量亏损，由质能方程可知，两个核结合成时要释放能量，故A正确；
B．能量和质量之间只是相差一个系数，两者都反映物体的属性，彼此之间不存在转化关系，故B错误；
C．我国核电站发电是利用重核裂变释放能量，故C错误；
D．由题图可知，核的比结合能比核的比结合能小，由于平均质量越小的原子核，其比结合能越大，所以中核子的平均质量比中核子的平均质量大，故D错误。
故选A。
3. 鱼洗最早是在先秦时期使用的一种金属制盥洗用具，它的大小像一个洗脸盆，底部是扁平的，盆沿左右各有一个把柄，称为双耳。鱼洗最奇妙的地方是，用双手有节奏地摩擦盆边双耳，摩擦得法，可喷出水柱。下列说法正确的是（ ）
A. 该现象是波的衍射形成的
B. 鱼洗中的水位越低，喷出的水柱越高
C. 双手摩擦越快，这种现象就越明显
D. 鱼洗产生了共振而使水剧烈震荡
【答案】D
【解析】A．用双手快速且有节奏地摩擦鱼洗盆边双耳时，可产生两个频率相同的振源，振波在水中传播，发生了波的干涉，故A错误；
BCD．鱼洗做受迫振动，当摩擦力引起的振动频率和鱼洗壁振动的频率相等或十分接近时，鱼洗壁产生了共振，从而使鱼洗中的水剧烈震荡，鱼洗中的水位越低，则与鱼洗壁接触部分越少，水的振动越不明显，则越不容易喷出水柱，故BC错误，D正确。故选D。
4. 边长L的硬轻质正三角形导线框abc置于竖直平面内，ab边水平，绝缘细线下端c点悬挂重物，匀强磁场大小为B垂直纸面向里。现将a、b接在输出恒定电流电源的正负极上，当ab边的电流强度为I，重物恰好对地无压力，则重物重力的大小为（ ）
A. BILB.
C. D. 2BIL
【答案】B
【解析】根据分流原理可知流过路径的电流大小为，根据平衡条件得
解得
故选B。
5. 如图甲所示是可拆变压器的实验装置图，已知小灯泡额定电压为2V，调节学生电源，使小灯泡正常发光，此时原线圈上的电压随时间变化的图像如图乙所示。变压器可看作理想变压器，下列说法正确的是（ ）
A. 此时通过小灯泡的交变电流频率为100Hz
B. 若拆走可拆卸铁芯，则小灯泡两端没有电压
C. 此时变压器的原副线圈匝数之比为5：1
D. 若原线圈接学生电源直流输出端，则小灯泡仍能发光
【答案】C
【解析】A．变压器不改变交流电的频率，所以通过灯泡的交变电流频率为
故A错误；
B．若拆走可拆卸铁芯，变压器仍能工作，灯泡两端仍然有电压，故B错误；
C．原线圈电压有效值
根据原副线圈电压与线圈匝数的关系，所以此时变压器的原副线圈匝数之比为
故C正确；
D．若原线圈接学生电源直流输出端，不能发生电磁感应现象，副线圈两端无电压，则灯泡不能发光，故D错误。
故选C。
6. 如图所示，杂技演员从某高度水平抛出小球A的同时，从相同高度由静止释放相同的小球B。运动过程中空气阻力大小与速率成正比。下列判断正确的是（ ）
A. B球先落地
B. A球落地时的速率一定较大
C. 两球落地时的速率可能相等
D. 运动全过程中，合外力做功相等
【答案】C
【解析】A．运动过程中空气阻力大小与速率成正比，将A球的运动分解为水平方向和竖直方向两个分运动，两球完全相同，竖直方向的初速度均为0，则两球在竖直的方向的受力情况一样，两球在竖直方向具有相同的运动，则两球同时落地，故A错误；
BC．A球在水平方向做减速运动，若落地时A球的水平速度刚好为0，又两球在竖直方向的分速度相等，则两球落地时的速率可能相等，故B错误，C正确；
D．运动全过程中，两球重力做功相等，由于A球具有水平速度，所以同一时刻A球受到的空气阻力大于B球受到的空气阻力，且A球通过的路程大于B的路程，则A球克服空气阻力做功大于B球克服空气阻力做功，所以合外力对两球做功不相等，故D错误。故选C。
7. 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O和OꞋ，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A的角速度小于海区B的角速度
B. 地球赤道上的重力加速度会增大
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减小
【答案】B
【解析】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A的角速度等于海区B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正确；
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错误。
故选B。
8. 某发射星云可认为完全由氢原子构成，其发光机理可简化为：能量为12.09eV的紫外光子照射该星云时，会使其氢原子从基态跃迁到激发态，处于激发态的氢原子会辐射光子。氢原子能级图如图所示，部分颜色的可见光光子能量范围见下表，则观测到该星云的颜色是（ ）
A. 红色B. 黄色C. 蓝色D. 紫色
【答案】A
【解析】根据题意可知，此为大量氢原子跃迁的过程，而基态氢原子吸收紫外光子后发生跃迁，跃迁后的能量为
可知跃迁后的氢原子处于能级，而跃迁后的氢原子并不稳定，会向外辐射光子，再次跃迁回基态，其跃迁方式可以从能级跃迁至能级，再由能级跃迁至能级，或直接由能级跃迁至能级，由此可知氢原子从能级向基态跃迁的过程中会辐射3种频率的光子。从能级跃迁至能级释放的能量为
从能级跃迁至能级释放的能量
由能级跃迁至能级释放的能量
对比表中各种色光光子能量范围可知，从能级跃迁至能级时辐射的能量在红光光子能量范围内，其他两种跃迁所辐射的光子能量均不在所给色光光子能量范围内，因此，观测到该星云的颜色为红色。
故选A。
9. 真空中，点电荷a、b分别位于x轴上的处的P点和处的Q点，它们之间连线上电场强度E随位置x变化的图像如图所示。一带正电的粒子由处的M点静止释放，能通过处的N点。粒子仅受电场力，O为坐标原点，以下判断正确的是（ ）
A. a、b均带正电
B. a电荷量小于b电荷量
C. x轴上从P至Q电势先降低再升高
D. M、O间的电势差大于O、N间的电势差
【答案】D
【解析】A．由图像可知，从P到Q电场强度方向不变，带正电的检验电荷从M点由静止释放后能通过N点，说明a带正电、b带负电，故A错误；
B．a带正电、b带负电，合场强最小时，a、b在该点产生的场强相等，设合场强最小时横坐标为x，则有
，
可知
故B错误；
C．从P到Q电场强度方向不变，从正电荷指向负电荷，沿着电场线的方向电势降低，可知x轴上从P至Q电势逐渐降低，故C错误；
D．M、O间的平均电场强度大于O、N间的平均电场强度，M、O间距离和O、N间距离相等，根据
可知M、O间的电势差大于O、N间的电势差，故D正确。
故选D。
10. 如图所示，水平放置的轻质绝缘弹簧左端固定在竖直墙壁上，右端连接一放置在光滑绝缘水平面上的带正电小球，水平面上方存在水平向右的匀强电场。初始时弹簧处于压缩状态，将小球由静止释放，小球运动过程中弹簧始终在弹性限度内，则在小球向右运动的过程中（ ）
A. 弹簧恢复原长时，小球的速度最大
B. 弹簧恢复原长时，小球的加速度为零
C. 小球运动到最右端过程，弹簧的弹性势能变化量为零
D. 小球运动到最右端时，弹簧的弹性势能比初始时的大
【答案】D
【解析】AB．当小球受到电场力和弹簧弹力平衡时，加速度为零，小球速度有最大值，此时弹簧处于伸长状态，故AB错误；
CD．在小球向右运动到最右端的过程，电场力做正功，根据动能定理
可知弹簧弹力做负功，小球运动到最右端时，弹簧的弹性势能比初始时的大，故C错误、D正确。
故选D。
11. 如图所示，一根导体棒ab搭在两根足够长光滑水平导轨上，整个空间有竖直向下的匀强磁场。给棒一个向右的初速度v0，此时棒所受的安培力大小为F0，只考虑电阻R，其余电阻均不计。则在此后过程中，则棒的速度大小v、棒受的安培力大小为F与位移x的关系图像正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】AB取向右为正方向，则金属杆向右滑行过程中，加速度为
两边同乘极短时间，结合，可知
因此整个过程中，有
可解得
故AB错误；
CD．根据结合可得
可知安培力大小为F随位移x均匀减小，故C正确，D错误。故选C。
二、非选择题（共5题，共56分）
12. 智能化育苗蔬菜基地对环境要求严格，其中包括对光照强度的调控，光照强度简称照度I，反映光照的强弱，光越强，照度越大，单位为勒克斯（lx）。为了控制照度，科技人员设计了图甲所示的智能光控电路。
（1）智能光控电路的核心元件是光敏电阻R，某同学用如图乙所示电路，测量光敏电阻在不同照度时的阻值，实验所用器材：电源E1（9 V）、滑动变阻器R4 （最大阻值为20 Ω），电压表（量程为0~3 V，内阻为3 kΩ）和毫安表（量程为0~3 mA，内阻不计）。定值电阻R0＝6 kΩ、开关、导线若干。则在闭合电路开关前应该把滑动变阻器的滑片移到______（选填“左”或“右”）端。
（2）某次测量时电压表的示数如图丙所示，其读数为______V，电流表读数为1. 5 mA，此时光敏电阻的阻值为______ kΩ。
（3）通过测量得到6组数据如下表，请在图丁中作出阻值R随照度I变化的图像______，由图可判断光敏电阻的阻值与照度______反比例函数关系（选填“满足”或“不满足”）。
（4）该同学用上述光敏电阻接入图甲所示的电路，其中电源电动势E＝6.0V，内阻忽略不计，电阻R1＝100Ω，电阻箱R2的阻值调节范围是0~9999.9Ω，光敏电阻R的电压U增加到2.0V时光照系统开始工作，为了使照度降低到4klx时，自动控制系统开始补光，R2的阻值应该调节为______kΩ。
（5）要加快蔬菜的生长，适度提高光照时间，可调节的方法是______。
【答案】（1）左 （2）1.80V 3.6
（3） 不满足 （4）7.9 （5）减小R2
【解析】【小问1详解】
为了保证电路的安全应将滑动变阻器滑到左端，从而使光敏电阻两端的电压为零；
【小问2详解】
[1]电压表的最小刻度值为0.1V，如图丙所示，电压表的读数为1.80V，
[2]根据串联电路电压与电阻成正比的关系，磁敏电阻两端的电压为
电流表读数为1.5mA，故此时磁敏电阻的阻值为
【小问3详解】
[1]
[2]根据图像可知纵坐标与横坐标的乘积不是一个常数，所以光敏电阻的阻值与照度不满足反比例函数关系；
【小问4详解】
（4）根据闭合电路欧姆定律
根据图像可知在照度降低到4klx时，对应的阻值为
又有
其中
U=2V
联立可得
【小问5详解】
减小R2 的阻值，根据闭合电路欧姆定律可知，总电流变大，R两端的电压变大，从而导致自动控制系统正常工作时的最小照度高于4000lx，加快蔬菜的生长。
13. 战绳作为一项超燃脂的运动，十分受人欢迎。晃动战绳一端使其上下振动（可视为简谐振动）形成横波。图（甲）、（乙）分别是战绳上P、Q两质点的振动图像，传播方向为P到Q。P、Q两质点的平衡位置相距3m，波长，求：
（1）该列波的波长；
（2）振动从P传到Q的时间。
【答案】（1）24m；（2）1.25s
【解析】（1）波传播方向为P到Q，则有
（n=0，1，2，3⋯）
可得
（n=0，1，2，3⋯）
当n=0时，，不符合题意；
当n=1时，；
当n=2时，=，不符合题意；
故波长为
（2）由题图可知，则有波速为
振动从P传到Q时间
14. 某充气式座椅简化模型如图所示，质量相等且导热良好的两个气缸C、D，通过活塞a、b封闭质量相等的两部分同种气体A、B，两活塞通过轻弹簧相连。整个装置静置在水平面上，已知C气缸质量为M，封闭气体的初始高度均为L，初始环境温度为，大气压强为，重力加速度为g，活塞的横截面积为S、质量和厚度不计，活塞光滑且活塞与气缸不漏气。
（1）若环境温度缓慢升至，求稳定后A气体的高度。
（2）若环境温度缓慢升至，此过程中A气体内能增加量为U，求A气体从外界吸收的热量Q。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）若环境温度缓慢升至，根据受力平衡可知，气体发生等压变化，则有
解得
（2）若环境温度缓慢升至，A气体内能增加量为U，气体膨胀，则气体对外界做功为
根据热力学第一定律
可得
15. 如图所示，质量的物体A上表面为光滑斜面，斜面长，与水平方向的夹角，在斜面下端有一质量的小物体B，某时刻A、B一起从P点以初速度向左匀减速滑行。已知重力加速度。
（1）求A的下表面与水平面间的动摩擦因数μ；
（2）当A的速度减为零时，立即对A施加水平向右的推力。
①若A、B一起水平向右匀加速运动，求A的右端回到P位置的过程中推力所做的功W；
②若A的右端回到P位置，B恰好运动到斜面最高点，求该过程中A与地面间因摩擦产生的内能Q。
【答案】（1）0.75；（2）①52J；②80J
【解析】（1）对小物体由牛顿第二定律有
对A、B整体由牛顿第二定律有
解得，
（2）①根据A、B整体牛顿第二定律
根据运动学公式
又
整理得
代入数据解得
②设在向右运动过程中，A对B的支持力为N1，地面对A的支持力N2，B的加速度在水平、竖直方向的分量分别为、，根据
结合运动学公式
又
解得
代入数据得
16. 在电子工业中，离子注入成为了微电子工艺中一种重要的掺杂技术，利用磁场、电场可以实现离子的分离和注入．某同学设想的一种离子分离与注入原理如图所示．空间直角坐标系中，x轴正半轴上放置有足够长涂有荧光物质的细棒，有离子击中的点会发出荧光．在平面的上方分布有沿y轴正向的匀强磁场，磁感应强度为B．一发射带正电离子的离子源置于坐标原点O，只在平面内不断射出速率均为v的离子，速度方向分布在z轴两侧各为角的范围内，且沿各个方向的离子个数均匀分布，包含有电量相同，质量分别为m和的两种离子．发现x轴上出现两条亮线，可确认击中右侧亮线最右端的是沿z轴正向射入磁场的质量为m的离子，且右侧亮线最右端到O点的距离为L．不计离子间的相互作用力和离子重力，整个装置置于真空中．
（1）求离子的电量q；
（2）若磁感应强度在范围内波动（k小于0.5，波动周期远大于离子在磁场中的运动时间），要使x轴上的两条亮线某时刻恰好能连接成一条亮线，求k值；
（3）若某段时间内磁感应强度恒为B，角增为，离子源只发出质量为m的离子．在平面的上方再施加沿y轴正向的匀强电场，电场强度为E，在平面上某点（O点除外）垂直离子速度方向放置待注入离子的某种材料小圆板（忽略大小），可得到最大注入深度，若离子进入该材料过程中受到的阻力恒为其速度的k倍，求该最大深度d．
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）根据
得
又
得
（2）同理可得
x轴上的两条亮线某时刻恰好能连接成一条亮线，则
联立得
（3）周期
①
研究在磁场中运动时间最长的离子（时间越长粒子被加速越大）
②
③
④
⑤
在离子进入到材料中运动的某阶段极短时间内，对某个离子用动量定理，得
⑥
则全程有
⑦
由①②③④⑤⑥⑦得
颜色
红
黄
蓝
紫
能量范围（eV）
1.62～1.99
207～2.20
2.78～2.90
2.90～3.11
照度I（klx）
20
40
6.0
8.0
10.0
12.0
电阻R（kΩ）
7.5
4.0
2.8
2.3
2.0
1.8