长沙市长郡中学2024届高三下学期高考适应考试（四）物理试卷(含答案)

这是一份长沙市长郡中学2024届高三下学期高考适应考试（四）物理试卷(含答案)，共21页。试卷主要包含了单选题，多选题，计算题，实验题等内容，欢迎下载使用。


一、单选题
1．生物研究中曾用标记噬菌体的蛋白质来研究遗传物质，磷()也是最早用于临床的放射性核素之一。已知的半衰期为14.3天，只发生β衰变，产生β射线的最大能量为1.711MeV，下列说法正确的是( )
A.10g的经过7天，剩余的质量一定大于5g
B.衰变方程为
C.衰变过程的质量亏损可能为
D.将含的噬菌体培养皿放到厚铅盒中，外界能检测到β射线
2．长郡中学物理学习小组欲用单摆测量当地的重力加速度。如图(a)所示，把轻质细线一端固定在天花板上，另一端连接一小钢球，自然悬垂时，测量球心到地面高度h，然后让钢球做小幅度摆动，测量n=50次全振动所用时间t。改变钢球高度，测量多组h与t的值。在坐标纸上描点连线作图，画出图如图(b)所示。π取3.14。则( )
A.根据图像可求得当地重力加速度约为
B.根据图像可求得当地重力加速度约为
C.根据图像可求得天花板到地面的高度为4.0m
D.根据图像可求得天花板到地面的高度为3.5m
3．光刻机是生产芯片的核心设备。浸没式光刻技术是在传统的光刻技术中(其镜头与光刻胶之间的介质是空气)将空气介质换成液体，利用光通过液体介质波长缩短来提高分辨率，其缩短的倍率即为液体介质的折射率。如图所示，若浸没液体的折射率为1.44，当不加液体时光刻胶的曝光波长为193nm，则加上液体后，该曝光光波( )
A.在液体中的传播频率变为原来的1.44倍
B.在液体中的传播速度变为原来的1.44倍
C.在液体中的曝光波长约为144nm
D.传播相等的距离，在液体中所需的时间变为原来的1.44倍
4．某段输电线路中有如图所示的两根长直导线a、b，间距为，通过的电流约为1100A、方向相反，居民楼某层与输电导线在同一水平面内。长直导线在周围某点产生磁场的磁感应强度大小为，其中，d为该点到导线的距离。已知长时间处于磁感应强度在0.4μT及其以上的空间中对人体有一定危害，则居民楼到导线a的水平距离最小为( )
A.20mB.35mC.50mD.65m
5．一根长为L的轻杆端用铰链固定在地面上，另一端固定着一质量为m的小球A，轻杆靠在高、质量为的物块B上，开始时轻杆处于竖直状态。受到轻微扰动，轻杆开始顺时针转动，推动物块沿地面向右滑至图示位置（杆与地面夹角为），若不计一切摩擦，重力加速度为g，则此时小球A的线速度大小为( )
A.B.C.D.
6．某理想变压器由一原线圈和两副线圈组成，如图所示，M、N端接电压有效值恒为的正弦交变电流，定值电阻。线圈匝数比为，定值电阻。滑动变阻器的阻值在0.5Ω到3Ω间可调。则( )
A.时，的功率为36W
B.的阻值从0.5Ω增到3Ω，R的功率逐渐减小
C.的阻值从0.5Ω增到3Ω，变压器输出功率先增大后减小
D.时，的功率达到最大值
二、多选题
7．冰雕展上，厚厚的冰墙内安装有LED光源，冰墙表面平整而光滑，光源可视为点光源。小明想测量光源到墙面的距离h及冰的折射率n，设计了如下实验：如图(a)所示，将半径为r的圆形纸片贴在墙面上，圆心正对光源。用白纸板做屏，平行墙面从纸片处向后移动，当屏上黑影的半径等于2r时，测出屏到墙面的距离d。换用不同半径的纸片重复上述实验，得到多组数据，在坐标纸上画出图如图(b)所示，直线横截距为a，纵截距为b。则( )
A.光源到墙面的距离为B.光源到墙面的距离为
C.冰的折射率为D.冰的折射率为
8．地球、火星运行至太阳的两侧且三者近乎处于一条直线上，太阳电磁辐射干扰增强，器地通信受到干扰，出现不稳定甚至中断，这种现象称为日凌。若火星、地球的大小相对太阳可忽略，地球到太阳的距离约为太阳半径的200倍，火星到太阳的距离约为太阳半径的300倍，地球绕太阳的公转周期约为365天，地球、火星绕太阳转动方向相同。根据以上信息可以得出( )
A.日凌发生的大约时长B.地球受到太阳的万有引力大小
C.连续两次开始日凌的时间间隔D.火星公转的向心加速度大小
9．如图所示，O点为竖直圆周的圆心，MN和PQ是两根光滑细杆，两细杆的两端均在圆周上，M为圆周上的最高点，Q为圆周上的最低点，N、P两点等高。两个可视为质点的圆环1、2(图中均未画出)分别套在细杆MN、PQ上，并从M、P两点由静止释放，两圆环滑到N、Q两点时的速度大小分别为、，所用时间分别为、，则( )
A.B.C.D.
10．水平桌面上放置一个形状如图所示的均匀导体框，匝数为1匝，其各短边长度相等，均为l，长边长度是短边的3倍，总电阻为R。桌面上有两个方向垂直于桌面并列的匀强磁场区域，边界平行、宽度均为l，磁感应强度大小均为B，左边磁场方向垂直于纸面向里，右边磁场方向垂直于纸面向外，其俯视图如图所示。规定电流顺时针为正方向，安培力水平向左为正方向，导体框刚进入磁场区域开始计时。当导体框以速度v匀速通过磁场区域时，感应电流i与时间t的关系及导体框所受的安培力F与时间t的图像正确的是( )
A.B.
C.D.
三、计算题
11．肺活量是常用来衡量人体心肺功能的重要指标。肺活量是指在标准大气压下，人一次尽力吸气后，再尽力呼出的气体体积总量。某同学在学习气体实验定律后，设计了一个吹气球实验来粗测自己肺活量。首先他测量了自己的体温为37℃。环境温度为27℃，然后该同学尽最大努力吸气，通过气球口尽力向气球内吹气，吹气后的气球可近似看成球形，过一段时间稳定后测得气球的直径，气球稳定的过程中，气球向外界散失了2.8J的热量。已知气球橡胶薄膜产生的附加压强，其中σ为薄膜的等效表面张力系数，R为气球充气后的半径。如下图为该气球的等效表面张力系数σ随气球半径R的变化曲线。吹气前气球内部的空气可忽略不计，空气可看作理想气体，大气压强，。求：
（1）该同学通过查阅资料得知理想气体内能大致可以用公式来计算，气球稳定的过程中外界对气球做了多少功？
（2）该同学的肺活量为多少毫升？
12．如图甲所示，在绝缘水平桌面上固定有间距为m的光滑平行金属导轨，虚线MN左侧、PQ右侧(不包含边界)存在相同的匀强磁场，磁场方向竖直向下，磁感应强度，两个阻值均为2Ω的电阻接在导轨的左右两端。导轨上放置两个完全相同的导体棒ab与cd，导体棒的质量，长度m，电阻Ω，ab位于MN左侧，cd放在磁场边界PQ上，对ab施加向右的恒力=5N后，ab的速度-时间图像如图乙所示(~段为直线，其余段为曲线)，时刻撤去外力F，时刻ab静止，已知时刻的速度大小为4m/s，~过程图像围成的面积为2m。两个导体棒之间的碰撞为完全非弹性碰撞，导体棒与导轨始终接触良好，不计导轨电阻，求：
(1)两磁场边界MN、PQ之间的距离L；
(2)若时刻之后系统受到向左的变力作用，且，国际单位制下比例系数k大小为8.0，已知施加后的0.5s内，导体棒运动位移为x=1.15m，此过程中导轨左侧接入的电阻R产生的焦耳热为，求施加后的0.5s内做的功。
13．北京成为世界上第一个既举办过夏季奥运会，又举办冬季奥运会的城市。如图(a)为某滑雪跳台的一种场地简化模型，右侧是一固定的四分之一光滑圆弧轨道AB，半径为，左侧是一固定的光滑曲面轨道CD，两轨道末端C与B等高，两轨道间有质量的薄木板静止在光滑水平地面上，右端紧靠圆弧轨道AB的B端。薄木板上表面与圆弧面相切于B点。一质量的小滑块Р(视为质点)从圆弧轨道B最高点由静止滑下，经B点后滑上薄木板，重力加速度大小为，滑块与薄木板之间的动摩擦因数为=0.4。
(1)求小滑块Р滑到B点时对轨道的压力大小；
(2)若木板只与C端发生1次碰撞，薄木板与轨道碰撞为弹性碰撞且碰撞时间极短，运动过程滑块所受摩擦力不变，滑块未与木板分离，求薄木板的运动时间t和最小长度L；
(3)如图(b)撤去木板，将两轨道C端和B端平滑对接后固定.忽略轨道上B、C距地的高度，D点与地面高度差，小滑块Р仍从圆弧轨道AB最高点由静止滑下，滑块从D点飞出时速率为多少?从D点飞出时速度与水平方向夹角θ可调，要使得滑块从D点飞出后落到地面水平射程最大，求最大水平射程及对应的夹角θ。
四、实验题
14．某实验小组用橡皮筋验证力的平行四边形定则，实验步骤如下：
①取三条规格相同的橡皮筋，用刻度尺测量并记录它们的自然长度；
②用弹簧测力计分别将三条橡皮筋拉至相同的长度，若弹簧测力计的示数相同，则继续进行后续实验；
③将三条橡皮筋的一端系在一起，再将其中两条的另一端分别固定在贴有白纸的水平木板上的M、N两点，如图所示；
④将第三条橡皮筋的另一端P系一细绳，用力拉细绳，使三条橡皮筋的结点静止在某位置，在白纸上将该位置记作O，同时记录三条橡皮筋的方向和长度；
⑤以结点位置O为起点，分别沿OM、ON方向和PO方向作出线段、、，使每条线段的长度与各自对应的橡皮筋的成正比。
⑥以线段、为邻边作平行四边形，若对角线同线段重合，则说明两个力和它们的合力符合平行四边形定则。
⑦重复以上实验步骤中的④⑤⑥，多做几次实验。
请完成以下问题
（1）以下说法正确的是________。
A.该实验所选用三条橡皮筋的自然长度要相等
B.步骤②的目的是验证三条橡皮筋的劲度系数是否相同
C.步骤④中拉细绳的力可以不与木板平行
D.步骤⑦中多次实验结点静止时的位置O必须在同一位置
（2）将步骤⑤填空中的答案填在答题卡对应的位置上；
（3）若第二次实验同第一次相比较，OM、ON夹角不变，OM、OP的夹角变小；橡皮筋OP长度不变，则橡皮筋OM长度________；则橡皮筋ON长度________。（选填“变大”或“变小”或“不变”）
15．掺氟氧化锡(FTO)玻璃在太阳能电池研发、生物实验、电化学实验等领域有重要应用，它由一层厚度均匀、具有导电性能的薄膜和不导电的玻璃基板构成。为了测量该薄膜厚度d，某兴趣小组开展了如下实验：
(1)选取如图(a)所示的一块长条型FTO玻璃，测出其长度为L，宽度为b。
(2)用欧姆表接薄膜M、N两端，测得薄膜电阻约为40Ω。为了获得多组数据，进一步精确测量的阻值，有如下器材可供选用：
A.电源E(电动势为3V，内阻约为0.2Ω)
B.电压表V(量程0～1V，已测得内阻)
C.电流表(量程0~0.6A，内阻约为1Ω)
D.电流表(量程0~100mA，内阻约为3Ω)
E.滑动变阻器R(最大阻值为10Ω)
F.定值电阻
G.定值电阻
H.开关一个，导线若干
(3)其中，电流表应选_________(选填“”或“”)，定值电阻应选________(选填“”或“”)。
(4)根据以上要求，将图(b)所示的器材符号连线，组成测量电路图。
(5)已知该薄膜的电阻率为ρ，根据以上实验，测得其电阻值为，则该薄膜的厚度d=________(用ρ、L、b和表示)。
(6)实验后发现，所测薄膜的厚度偏大，其原因可能是_______(填序号)。
①电压表内阻测量值比实际值偏大
②电压表内阻测量值比实际值偏小
③选用的定值电阻标定值比实际值偏大
④选用的定值电阻标定值比实际值偏小
参考答案
1．答案：A
解析：A.的半衰期为14.3天，若经过14.3天，将有一半的磷发生衰变，而7天小于一个半衰期，则10g剩余的质量一定大于5g，故A正确；B.发生β衰变满足质量数守恒和电荷数守恒，则衰变方程为故B错误；C.根据爱因斯坦质能方程可知，衰变过程的质量亏损对应的核能转化为β射线的能量和新核的能量，则有可知衰变过程的质量亏损大于，故C错误；D.β射线是电子流，穿透能力较弱，所以将含的噬菌体培养皿放到厚铅盒中，外界不能检测到射线，故D错误。故选A。
2．答案：C
解析：AB.根据单摆周期公式摆长为单摆周期为联立可得图像的斜率为解得当地重力加速度约为故AB错误；CD.图像的纵截距为解得天花板到地面的高度为故C正确。D错误。故选C。
3．答案：D
解析：
4．答案：C
解析：设居民楼到导线a的水平距离最小为x，两方向相反的直线电流在居民楼处产生的磁感应强度方向相反，合成后可得其中，代入数据可得故选C。
5．答案：B
解析：设此时杆与物块的接触点为C，如图所示，可将B的速度沿垂直于杆和杆的方向分解成和，其中，又，则OA杆的角速度，由于在同一杆上绕O点做圆周运动，故绕O做圆周运动的角速度相同，所以A的线速度为，对小球和物块，由机械能守恒定律可得，联立解得，B正确。
6．答案：C
解析：A.设变压器初级电压，电流，则
根据
可得
由题意可知
解得
则的功率为
选项A错误；
B.由于
根据
可得
由
根据均值不等式可知当时最小，则的阻值从增到时，增大，则的功率逐渐增加，选项B错误；
CD.将电阻等效为电源内阻，电源等效外电阻为
则当时变压器输出功率最大，此时
即的阻值从增到，变压器输出功率先增大后减小，此过程中由于的功率逐新变大，可知时，的功率不是最大值，选项C正确，D错误。故选C。
7．答案：AD
解析：如图所示
根据折射定律可得
联立可得
结合（b）图可得
所以
故选AD。
8．答案：AC
解析：如图所示，由于太阳不能视为质点，当火星、地球分别处于A和时，开始发生日凌现象，当火星、地球分别处于'时，日凌现象结束。根据数学知识可以求得的大小，进而可求得的大小，根据对称性，，则，，根据题述和开普第三定律可以求出火星的公转周期，将两个周期代入可得，即日凌发生的时长，A项可求；由于地球、太阳的质量都未知，彼此间的万有引力大小未知，B项不可求；当火星、地球所在直线与太阳相切时，日凌开始，到下一次再发生日凌，有，可求得连续两次开始日凌的时间间隔，C项可求；由于火星的具体轨道半径未知，所以不能求出火星公转的向心加速度大小，D项不可求。
9．答案：BD
解析：连接NO、MP，如图所示
小环1从M点静止释放，根据牛顿第二定律可得
所以
同理可得
故选BD。
10．答案：AC
解析：AB.导体框各边标注字母，磁场依次记为I、Ⅱ，如图所示
当ab边在磁场I中时，根据法拉第电磁感应定律，有电流为根据右手定则可判断电流方向为逆时针。当ab边在磁场Ⅱ中，cd边和gh边在磁场I中时，有电流为根据右手定则可判断电流方向为顺时针。当ef边在磁场I中，cd边和gh边在磁场Ⅱ中时，有电流为根据右手定则可判断电流方向为逆时针。当ef边在磁场Ⅱ中，有电流为根据右手定则可判断电流方向为逆时针。综上所述，可得电流方向，先逆时针再顺时针然后再逆时针。故A正确；B错误；CD.当ab边在磁场I中时，安培力大小为方向水平向左。当ab边在磁场Ⅱ中，cd边和gh边在磁场I中时，有方向水平向左。当ef边在磁场I中，cd边和gh边在磁场Ⅱ中时，有方向水平向左。当ef边在磁场Ⅱ中，有方向水平向左，综上所述，可得安培力方向均为水平向左。故C正确；D错误。故选AC。
11．答案：（1）气球稳定的过程中外界对气球做了-2.2J的功；
（2）该同学的肺活量为4572毫升
解析：（1）根据题意可知：
根据热力学第一定律可得：
联立解得：
（2）由图象可知气球半径时，气球橡胶薄膜的等效表面张力系数
代入数据解得：
吹气后稳定时气球内气体的压强
解得：
设该同学的肺活量为，气球体积为由理想气体状态方程
解得：
12．答案：（1）2.4m（2）
解析：(1)由图像可知：时刻ab到达MN，
时刻ab与cd在PQ位置发生碰撞，
对于两根导体棒碰后的过程，列动量定理，则有，
任一导体棒接入电路的有效电阻
根据电路规律有
由
解得
联立可得
设两导体棒发生碰撞前瞬间ab棒的速度为，
根据动量守恒定律可知，
代入数据得
在MN到PQ的过程中，根据牛顿第二定律有
根据运动学公式=2.4m
(2)设施加后的0.5s时两导体棒的速度为，对两根导体棒整体研究，
根据动量定理有，
根据F满足的函数关系可知=1N·s
结合
联立解得
根据电路规律可知，此过程中整个电路生成的热量为
根据能量守恒定律有
代入数据得。
13．答案：（1）（2）4.5m（3）
解析：(1)根据题意可知，小滑块由A到B的过程中，
机械能守恒，由机械能守恒定律有
在B点，由牛顿第二定律有
解得
=6m/s
由牛顿第三定律可知，小滑块Р滑到B点时对轨道的压力。
(2)设木板与挡板第一次碰撞时，滑块速度为，木板速度为，
在滑块滑上木板到木板第一次与挡板碰撞的过程中，由动量守恒定律有，
由于只发生一次碰撞，则有，
解得=3m/s，=1.5m/s
整个过程木板所受摩擦力不变，滑块滑上木板后，小滑块做匀减速直线运动，
由牛顿第二定律有，
解得
设从滑上木板到第一次碰撞的运动时间为，则有
解得=0.75s
由于无能量损失，则木板原速率返回，做匀减速运动，由对称性可知，木板运动到B端时，速度恰好为零，小滑块的速度为零，运动时间=0.75s
则薄木板的运动时间为=1.5s
由上述分析可知，当薄木板返回B端时，
小滑块停在薄木板左端，小滑块的位移即薄木板的最小长度，
由于小滑块一直做匀减速运动，则有=4.5m
(3)根据题意可知，图(b)中，小滑块由A点到D点的过程中机械能守恒，
由机械能守恒定律有，
解得m/s
设从D点飞出时速度方向与水平方向夹角为θ，小滑块落地的速度大小为v，落地速度方向与水平方向夹角为α，从D点飞出到落到所用时间为t，
根据动能定理有
解得
画出速度矢量关系图，如图所示
由几何关系可知，图像的面积为
又有，
则
可知，面积最大时，水平位移最大，
由上述分析可知，、v固定不变，则当
水平位移最大，又有
可得
解得
即从D点飞出时速度与水平方向夹角为30°时，水平射程最大，则有
解得。
14．答案：（1）AB（3）变小；变大
解析：（1）AB.三条橡皮筋的规格相同，自然长度要相等，且劲度系数要相同，步骤②的目的是验证三条橡皮筋的劲度系数是否相同，故AB正确；
C.拉线方向必须与木板平面平行，这样才能确保力的大小准确性，故C错误；
D.改变拉力，进行多次实验，每次没必要使O点在同一位置，故D错误。
故选AB。
（3）若第二次实验同第一次相比较，OM、ON夹角不变，OM、OP的夹角变小；橡皮筋OP长度不变，由平行四边形定则可知，橡皮筋OM长度变小；则橡皮筋ON长度变大。
15．答案：(3)①；
(4)如图所示
(5)
(6)①③
解析：(3)①由欧姆定律可得=0.075A=75mA，故电流表应选；
②由于电压表量程较小，需串联一个电阻，即该串联的电性列，则定值电阻应选；
(4)由题意可知，滑动变阻器应采用分压式接法，又因为，所以电流表外接法，故电路图如图所示；
(5)由欧姆定律，可得该薄膜的厚度；
(6)实验后发现，所测薄膜的厚度偏大，则所测电阻偏小，可能原因为电压表内阻测量值比实际值偏大，则串联的电阻偏大，电压表内阻偏大，则测量电压时读数偏小，电阻测量值偏小；或选用的定值电阻标定值比实际值偏大，则电压的测量值偏小。