四川省仁寿县2024届高三下学期三模考试物理试卷(解析版)

这是一份四川省仁寿县2024届高三下学期三模考试物理试卷(解析版)，共16页。试卷主要包含了选择题等内容，欢迎下载使用。
1. 如图所示，某同学利用绝缘弧形细条摆成的模型，若其左右分别均匀分布着等量异种电荷。a、b、c、d四点均位于对称轴上，且它们与中心点的距离均相等，则下列说法正确的是（ ）
A. a、c两点的电势相等
B. b、d两点的场强相等
C. 两点间电势差大于两点间电势差
D. 带正电的试探电荷从a点到b点电势能不变
【答案】B
【解析】所有正电荷可以看作位于a点左侧的点电荷，所有负电荷可以看作位于c点右侧的点电荷，且两点电荷关于bd连线对称。
A．由图可知a点更靠近正电荷、c点更靠近负电荷，则a点电势大于c点，故A错误；
B．根据等量异种电荷的电场线分布可知，b、d两点的场强相等，故B正确；
C．根据对称性可知，两点间电势差等于两点间电势差，故C错误；
D．a点电势大于等量异种电荷连线的中垂线上的电势，则带正电的试探电荷从a点到b点电势能减小，故D错误。
故选B。
2. 如图所示，水平圆盘上放置一物体P，用一轻质弹簧将该物体和圆盘中心O固连，此时弹簧处于拉伸状态，圆盘能绕通过其中心的竖直轴自由转动。现让圆盘从静止开始缓慢加速转动，直到P与圆盘发生相对滑动，则在此过程中P与圆盘间的摩擦力大小（ ）
A. 先增大后减小B. 先减小后增加C. 一直增大D. 一直减小
【答案】B
【解析】由合力提供向心力得
由于弹力F不变，角速度增大，则摩擦力减小直到为0；之后角速度继续增大，则摩擦力反向增大。
故选B。
3. 金属钾的逸出功为2.25eV，氢原子的能级图如图所示。一群氢原子处于量子数为n=4的能级状态，下列说法中正确的是（ ）
A. 这群氢原子跃迁时，最多能辐射5种频率光子
B. 这群氢原子跃迁时，只有3种频率的光子能使钾发生光电效应
C. 用能量为2.55eV的光子照射这群氢原子可使氢原子电离
D. 用能量为2.55eV的光子照射这群氢原子可使氢原子跃迁到第2能级
【答案】C
【解析】A．一群氢原子处于量子数n＝4能级状态跃迁时能够放出种不同频率的光子，故A错误；
B．n＝4跃迁到n＝3能级辐射光子能量为
n＝3跃迁到n＝2能级辐射的光子能量为
均小于金属钾的逸出功，不能发生光电效应；其余4种光子能量均大于2.25 eV，所以这群氢原子辐射的光中有4种频率的光子能使钾发生光电效应，故B错误；
C．第4能级氢原子吸收能量为0.85 eV的光子能量即可被电离，多余的能量为电子的初动能，故C正确；
D．氢原子吸收能量向高能级跃迁，故D错误。
故选C。
4. 一物体沿水平面做初速度为零的匀加速直线运动，以动量大小p为纵轴建立直角坐标系，横轴分别为速度大小v、运动时间t、位移大小x，则以下图像可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】AB．物体做初速度为零的匀加速直线运动，则速度
根据功率的计算公式有
可知动量与速度和时间都成正比关系，故AB错误；
CD．根据匀变速直线运动规律有
根据功率的计算公式有
根据数学知识可知C图正确，故C正确，D错误；故选C。
5. 《流浪地球2》影片中，太空电梯高耸入云，在地表与太空间高速穿梭。太空电梯上升到某高度时，质量为2.5kg的物体重力为16N。已知地球半径为6371km，不考虑地球自转，则此时太空电梯距离地面的高度约为（ ）
A. 1593kmB. 3584kmC. 7964kmD. 9955km
【答案】A
【解析】设地球的半径为R，地球质量为M，引力常量为G，地球表面重力加速度为g0，太空电梯离地高度为h，太空电梯所在位置处的重力加速度为g’，根据万有引力公式有
代入数据有
整理得
所以太空梯距离地面高度为
故选A。
6. 已知国产越野车和自动驾驶车都在同一公路上向东行驶，自动驾驶车由静止开始运动时，越野车刚好以速度从旁边加速驶过，如图所示的粗折线和细折线分别是越野车和自动驾驶车的图线，根据这些信息，可以判断（ ）
A. 5s末两车速度均为9m/sB. 0时刻之后，两车只会相遇一次
C. 20s末两车相遇 D. 加速阶段自动驾驶车的加速度是越野车的3倍
【答案】AD
【解析】A．由v－t图象可以看出，5s末两车的速度相等，均为
A正确；
BC．0至10s，两图线与坐标轴围成图形面积相等，由v－t图象的物理意义可知，10s末两车相遇，两车间距变大20s之后两车间距变小，25s后会再相遇一次，BC错误；
D．由v－t图象可知，5s末两车的速度均为9m/s，由9m/s增加到18m/s，越野车所花的时间是自动驾驶车的3倍，根据可知，自动驾驶车的加速度是越野车的3倍，D正确。
故选AD。
7. 如图所示，跑步机底面固定有间距为L、长度为d的平行金属电极，电极间充满磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，且两电极连接有电压表和电阻R，绝缘橡胶带上镀有间距为d，电阻也为R的平行细金属条，磁场中始终仅有一根金属条，且与电极接触良好，若橡胶带匀速运动时，电压表读数为U，由此可知（ ）
A. 橡胶带匀速运动的速率为
B. 电阻R中的电流方向由N到M
C. 电阻R消耗的电功率为
D. 每根金属条每次经过磁场区域克服安培力做功为
【答案】AD
【解析】A．金属条切割磁感线产生的感应电动势为
根据电路结构，则有
联立可得橡胶带匀速运动的速率为
故A正确；
B．由右手定则可知，电阻R中电流方向由M到N，故B错误；
C．电阻R消耗的功率为
故C错误；
D．设金属条所受安培力为，则有
一根金属条每次经过磁场区域克服安培力做的功为
故D正确。故选AD。
8. 如图所示，在PQ之间有水平向右的匀强电场，在QM之间的两个半径为R的圆形内（不包含边界）存在方向相反的圆形磁场，两个圆形磁场相切且与边界Q也相切，磁感应强度均为B，在两个圆形磁场右边并与圆形磁场相切有一个足够大的挡板。在下边圆形磁场的最低点A处有一个粒子源可以在平面内向磁场内各个方向发射速率为，电量为，质量为m的粒子，PQ之间的距离为，电场强度为，不计粒子的重力和粒子间的相互作用力，粒子不发生碰撞，下列说法正确的是（ ）
A. 粒子速度减到零时刚好运动到电场左边界P
B. 粒子水平向左进入匀强电场
C. 粒子在下边圆形磁场中运动的时间均为
D. 粒子无法都垂直打在挡板上
【答案】BC
【解析】B．根据洛伦兹力提供向心力
解得
满足磁聚焦的条件，粒子出磁场后水平向左进入匀强电场，故B正确；
A．设粒子在匀强电场中减速到零时的位移为x，根据动能定理
解得
而PQ之间的距离
粒子运动到PQ中间速度减到零，故A错误；
C．作出轨迹图，如图所示
根据磁聚焦可以得出粒子在下边的圆形磁场中运动的两段圆弧圆心角之和是π，所以时间是半个周期，即
故C正确；
D．根据磁聚焦知识粒子在上边的圆形磁场中射出后均能垂直打在挡板上，故D错误。
故选BC。
9. 某实验小组为测量一质量为m的小球通过某一微尘区所受到的平均阻力的大小，设计了如图甲所示的装置，实验过程如下：
（1）将小球固定于释放装置上，调节光电门位置，使小球从光电门正上方释放后，在下落过程中球心可通过光电门。测得小球球心与光电门间的竖直距离h。
（2）用螺旋测微器测量小球的直径，示数如图乙所示，小球直径d=______。
（3）测量时，应______（填选项前的字母序号），并记录小球通过光电门的遮光时间t。
A.先释放小球，后接通数字计时器
B.先接通数字计时器，后释放小球
C.操作的先后顺序对实验结果无影响
（4）已知当地重力加速度为g，由以上测得的相关物理量计算可得小球通过微尘区所受的平均阻力f=______（用字母m、d、g、h和t表示）。
【答案】（2）6.882##6.883##6.884 （3）B （4）
【解析】（2）[1]根据螺旋测微器的读数规律，小球的直径为
（3）[2]在测量时，因小球下落时间很短，如果先释放小球，有可能会出现时间记录不完整，所以应先接通数字计时器，再释放小球，A错误，B正确。故选B。
（4）[3]依题意，小球向下运动的高度为h，通过光电门的速度为
由牛顿第二定律有
由运动学公式有可得
解得
10. 小魏同学为了测量平时考试使用的2B铅笔芯所用材料的电阻率。
（1）用刻度尺量得铅笔芯长度L，用螺旋测微器测量铅笔芯的直径d；
（2）用多用电表测量铅笔芯的电阻。将欧姆表倍率调为“”，经过欧姆表测电阻的正确操作后指针在表盘的位置如图所示，则铅笔芯的电阻为_______。
（3）计算得该2B铅笔芯所用材料的电阻率。
（4）可小明同学认为该多用电表已经老化，测得电阻不准确，便提出用“伏安法”测量铅笔芯的电阻，并设计出用伏安法测电阻的甲、乙两幅原理图，实验室中除了直流电源（电动势为，内阻约）、开关、导线外还有以下实验器材：
A.电压表（量程，内阻约为）
B.电压表（量程，内阻约为）
C.电流表（量程，内阻为）
D.电流表（量程，内阻为）
E.滑动变阻器（最大阻值为，允许流过最大电流）
F.滑动变阻器（最大阻值为，允许流过最大电流）
小明在选择以上器材时应选用______（填写器材前字母），并选用下列电路图中的______图。
（5）若某次测得电压表读为U、电流表读数为I，电流表内阻用表示，则所测电阻准确值表达式为_______（用题中所给物理量的字母表示）。
（6）在小明同学的帮助下，小魏同学由以上步骤及所测物理量，根据电阻定律公式，即可测定该2B铅笔芯的电阻率。
【答案】（2）2 （4） BCE 乙 （5）
【解析】（2）[1]欧姆表的读数为指针所指刻度与所选倍率的乘积，所以图中所测电阻为
（4）[2]由于实验中电源电动势为3V，所以电压表选用B；而铅笔芯的电阻约2Ω，利用估算法可求得流过笔芯的最大电流接近0.8A，所以电流表选用C；滑动变阻器采用分压式接法，所以选用阻值较小的E，故实验中需要选用的器材有BCE。
[3]由于所选电流表内阻已知，其分压可求，所以电流表应采用内接法，故选乙。
（5）[4]根据欧姆定律可得
11. 如图所示、是半径为R的圆的一条直径，在圆周平面内，存在匀强磁场或匀强电场，将一电量为q，质量为m的正电粒子从A点以相同大小的初速度v射入，射入的方向不同时，粒子会从圆周上不同的点射出，已知，若不计重力和空气阻力，完成下列问题：
（1）若在圆周平面内只存在垂直纸面向里的匀强磁场，观察到粒子从C点射出的方向垂直于，求匀强磁场的磁感应强度B的大小；
（2）若在圆周平面内只存在平行于圆平面的匀强电场，在所有出射点中，垂直于电场方向射入的粒子正好经过C点射出且速度最大，求匀强电场的场强E的大小。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）根据题意，粒子运动轨迹如图所示
根据几何关系可知粒子轨迹半径为R，根据洛伦兹力提供向心力
解得
（2）在电场中运动过程，根据动能定理
垂直于电场方向射入的粒子正好经过C点射出且动能最大，说明最大，C点电势在圆上最低，则过C点作圆的切线即为等势线，再连接OC即为电场线（垂直等势线），则粒子做类平抛运动过程中
联立解得
12. 如图所示、是一段光滑的四分之一圆弧，半径，是一段长度为的水平轨道，与圆弧相切于B点。与传送带相接于C点，传送带长，与水平面的夹角，传送带以大小恒为速度逆时针转动，一质量为的小物体从A点释放，在B点与质量为的小物体相碰后粘在一起，、与水平轨道和传送带之间的摩擦因数均为，小物体过C点时速度大小不变，过C点后直接开始滑动，且若C点速度为0时物体不会停留在C点。在传送带底端有一弹性档板，小物体与之相碰后，速度大小不变，方向反向。（g取，）。完成下列问题：
（1）把从A点静止释放，求与相碰前的一瞬间，对B点的压力；
（2）把从A点静止释放，到、与档板第一次碰撞前一瞬间，求、系统损失的机械能；
（3）如果要求、还能回到A点，那么在A点时至少应给多大的初速度。
【答案】（1）90N，方向竖直向下；（2）40J；（3）
【解析】（1）从A点静止释放到与相碰前的过程，根据机械能守恒
解得
根据牛顿第二定律
解得B点对的支持力
根据牛顿第三定律可知，对B点的压力大小为90N，方向竖直向下。
（2）、系统损失的机械能等于系统克服摩擦力做功与碰撞过程损失机械能之和，碰撞过程根据动量守恒
解得
（3）所施加的初速度最小时，、回到A点时的速度为零，则由C到A过程
解得、返回到C点的速度为
假设从D到C小物体一直做匀减速运动，则
解得
显然假设成立，那么小物块在传送带上滑下滑上时运动是对称的，即第一次到达C点的速度也是
PQ整体从B到C
解得
PQ碰撞前P的速度为
从A到B有动能定理可知
解得
【物理-选修3-4】
13. 如图甲所示，现在的智能手机大多有“双MIC降噪技术”，简单说就是在通话时，辅助麦克风收集背景音，与主麦克风音质信号相减来降低背景噪音。图乙是原理简化图，图丙是理想状态下的降噪过程，实线表示环境噪声，虚线表示降噪系统产生的等幅降噪声波，则下列说法正确的是（ ）
A. 降噪过程应用了声波的反射原理，使噪声无法从外面进入麦克风
B. 理想状态下降噪声波与环境噪声声波的传播速度大小相等，波长相等
C. 降噪过程应用的是声波的干涉原理
D. 质点P经过一个周期向外迁移的距离为一个波长
E. P点振动减弱点
【答案】BCE
【解析】ABC．有图可看出，理想状态下降噪声波与环境声波波长相等，波速相等，则频率相同，叠加时产生干涉，由于两列声波等幅反相，所以振动减弱，起到降噪作用，A错误，BC正确；
D．P点并不随波移动，D错误；
E．从图像可以看出环境噪声波使P点向下振动，而降噪声波使P点向上振动，所以P点振动减弱点，E正确。故选BCE。
14. 如图所示，某宇航员在空间站进行的水球光学实验，在水球中心注入空气，形成球形气泡，且内外两球面球心均在O点，已知气泡内球面半径为R，外球面半径为，让一束单色光从外球面上的A点与连线成角射入球中，光束经折射后恰好与内球面B点相切。求：
（1）水的折射率；
（2）欲使该光束能射入内部气泡中，在A点入射角应该满足什么条件。（不考虑光在水中的二次反射）
【答案】（1）；（2）i＜30°
【解析】（1）光线在A点的入射角为i=60°由几何关系可知，折射角r=30°，则折射率
（2）如图所示。设在A点的入射角为i′时，光束经折射后到达内球面上C点，并在C点恰好发生全反射，则光束在内球面上的入射角∠ACD恰好等于临界角C。
由
由正弦定理得
由折射定律有
解得 i′=30°
因此入射角满足i＜30°的光线将射入空心球内部。