2023届湖南省娄底市高三下学期高考仿真模拟考试（四模）物理试题（含解析）

2023届湖南省娄底市高三下学期高考仿真模拟考试（四模）物理试题

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题

1．地球上的极光是由于来自磁层和太阳风的带电高能粒子被地磁场导引带进地球大气层，并与高层大气（热层）中的原子碰撞，使高层大气分子或原子激发（或电离），受激的分子（原子）恢复到基态的过程中产生的发光现象。氢原子的能级图如图所示，下列说法正确的是（　　）

A．对极光进行光谱分析可以鉴别太阳物质的组成成分

B．能量为10.5eV的高能粒子与氢原子碰撞时可使基态氢原子跃迁到第2能级

C．大量氢原子从激发态跃迁到激发态，最多能发出2种不同频率的光

D．用能级跃迁到基态辐射出的光照射金属钙，已知金属钙的逸出功为3.2eV，产生的光电子的初动能一定为8.89eV

2．如图所示为著名的湖南湘西矮寨大桥，该桥位于湘西吉首市矮寨镇、横跨德夯大峡谷、跨高350m的特大悬索桥。为了让乘客欣赏桥两侧美景，一辆汽车按v-t图像通过大桥，则由图像估算大桥全长为（　　）

A．1399m B．1404m C．1409m D．1414m

3．如图，一横截面是四分之一圆形的玻璃砖平放在水平木板上，O为圆心，半径为R。一细束绿光从A点平行于木板射入玻璃砖，经玻璃砖折射后射到水平木板上的C点，测得A点到O点的距离为0.6R，已知玻璃砖对绿光的折射率为1.6，光在真空中的传播速度为c，不考虑光在玻璃界面处的反射，下列说法正确的是（已知，）（　　）

A．绿光在该玻璃砖中的临界角是

B．图中绿光在玻璃砖中的传播时间为

C．将入射绿光平行于木板上下移动，都不会出现全反射现象

D．换一细束红光从A点平行于木板射入玻璃砖，经玻璃砖折射后射到水平木板上的D点，则D点在C点左侧

4．湖南卫视推出的《快乐向前冲》是体力与耐力展现的体能竞赛活动，活动中某环节的场地设施简化如图，AB为水平直轨道，上面的电动悬挂器可以载人运动，水面上漂浮着一个的铺有海绵垫的圆盘，圆盘的圆心离平台的水平距离为，平台边缘与转盘平面的高度差为。选手抓住悬挂器可以在电动机的带动下，从A点下方的平台边缘处沿水平方向做初速度为零、加速度为的匀加速直线运动。选手必须作好判断，在合适的位置释放，才能顺利落在转盘上。现将选手简化为质点，不计空气阻力，重力加速度，下列说法正确的是（　　）

A．选手从A点出发1s时释放，可落在圆盘上

B．选手从A点出发2s时释放，可落在圆盘的圆心

C．选手从A点出发2.5s时释放，可落在圆盘的圆心

D．选手从A点出发3s时释放，可落在圆盘上

5．“娱乐风洞”是一项新型娱乐项目，在一个特定的空间内有人工制造的气流，表演者通过调整身体的姿态，改变受风面积（即表演者在垂直风力方向的投影面积），来改变其所受向上风力的大小，使人产生在天空翱翔的感觉。如图所示，一质量为m的游客恰好可以静止在直径为d的圆柱形风洞内。已知气流竖直向上通过风洞，密度为ρ，流速恒定为v，游客受风面积为S，重力加速度为g。假设气流吹到人身上后速度变为零，则下列说法正确的是（　　）

A．气体流量

B．气体流量

C．风对人的冲量与人对风的冲量相同

D．若风洞中空气流速变为原来的2倍，要使游客仍静止，则他的受风面积必须调整为原来的

6．如图1所示，可视为质点的物块甲、乙质量均为，通过劲度系数的轻弹簧相连静止在水平面上，初始两者间距离，物块甲套在固定的粗糙竖直杆上。现将物块乙固定，对物块甲施加竖直向上的力F，使物块甲沿杆缓慢上升，力F大小随甲上升高度h的变化如图2所示。已知物块甲与杆间动摩擦因数。已知弹簧原长，弹簧形变量均在弹性限度范围内。取，下列说法正确的是（　　）

A．初始时（物块乙固定前），物块乙所受的摩擦力为6N，方向水平向左

B．物块甲刚刚离开地面时的力F的数值

C．若c点对应的高度，

D．当时，a点对应的高度

二、多选题

7．劲度系数相同的两根弹簧分别与甲、乙两个小钢球组成弹簧振子，让两弹簧振子各自在水平面内做简谐运动，某时刻开始计时，两者的振动图像如图所示。已知弹簧振子的振动周期，其中m为振子质量、k为弹簧劲度系数，下列说法正确的是（　　）

A．甲球质量等于乙球质量

B．甲球的加速度始终大于乙球的加速度

C．t=0.15s时，甲弹簧对小球的作用力大于乙弹簧对小球的作用力

D．若用两根相同的无弹性细长绳分别系住两个小球制成单摆，甲球做成的单摆周期大于乙球做成的单摆

8．在边长为L的正方体顶点A、B处各固定一正点电荷，电荷量均为+Q，下列说法正确的是（　　）

A．A处点电荷在D点的电场强度EAD和B处点电荷在D点的电场强度EBD大小相等

B．A、B两处点电荷在D点的合场强ED和A、B两处点电荷在G点的合场强EG等大反向

C．在顶点F处放置一电荷量为的试探电荷（不计重力），解除外力后，试探电荷的电势能越来越大

D．在顶点F处放置一电荷量为的试探电荷（不计重力），解除外力的同时，施加一的匀强电场可能使试探电荷保持静止

9．据中国汽车工业协会最新数据，2022年10月，我国新能源汽车产销分别为76.2万辆和71.4万辆，依然保持高速增长态势。汽车湘军的成绩表现不凡，目前湖南每生产2辆汽车，就有1辆是新能源车。某工厂在一段平直道路上进行新能源汽车性能测试，汽车发动机的额定功率为200kW，从时刻启动由静止开始做匀加速直线运动，时刻达到额定功率，速度达到，之后汽车保持额定功率不变继续做直线运动，时刻汽车达到最大速度，已知汽车（含驾驶员）的质量为2000kg，汽车所受阻力恒定为4000N，g取10m/s2，下列说法正确的是（　　）

A．汽车匀加速直线运动的加速度

B．汽车匀加速直线运动的时间

C．汽车保持功率不变做直线运动的位移大小为1000m

D．0~3.5t0时间内汽车的位移大小为1250m

10．如图为一种新型粒子收集装置，粒子源放置在边长为L的立方体abcda'b'c'd'中心O，立方体四个侧面均为荧光屏，上下底面，aa'bb'、cc'dd'为空，过中心O的竖直面efgh平行于abcd并将立方体分为I、II两个区域，立方体处在方向竖直向下的匀强磁场中，粒子源静止时能沿单一水平方向持续均匀发射比荷为的带正电粒子，现使粒子源绕竖直轴逆时针匀速转动，且粒子源射入I、II区域的粒子初速度大小分别为2v0和3v0，粒子打到荧光屏上后即被荧光屏吸收，不考虑粒子间的相互作用和荧光屏吸收粒子后的电势变化，不计粒子源的尺寸大小和粒子重力。下列说法正确的是（　　）

A．若磁场的磁感应强度为B0，当无粒子打到荧光屏上时，

B．若磁场的磁感应强度为B0，当无粒子打到荧光屏上时，

C．为使粒子源发射的粒子仅有50%能打到荧光屏上，

D．为使粒子源发射的粒子仅有50%能打到荧光屏上，

三、实验题

11．实验小组在探究“加速度与物体的受力、物体质量的关系”时，用如图所示的装置让滑块做匀加速直线运动来进行；由气垫导轨侧面的刻度尺可以测出光电门A、B之间的距离L，用游标卡尺测得遮光条的宽度d，遮光条通过光电门A、B的时间、可通过计时器（图中未标出）分别读出，滑块的质量（含遮光条）为M，钩码的质量为。重力加速度为g，回答下列问题：

（1）实验时__________（选填“需要”或“不需要”）满足钩码的质量远小于小车的质量；

（2）滑块的加速度a=__________（用L、、、d来表示）；图乙遮光条的宽度在游标卡尺上对应的读数为d=__________mm；

（3）改变钩码质量得到一系列的滑块加速度a和传感器示数F，通过得到的实验数据，描绘了图像。若实验前，已将气垫导轨调至水平，但忘记打开气源，得到的图像如图所示，图线的斜率为k，纵截距为b，滑块与导轨之间的动摩擦因数μ=_________；滑块的质量M=_________。（用F0、b、g表示）

12．为测量某电源的电动势E（约为3V）和内阻r（约为2.Ω），小南同学设计了如图甲、乙所示实验电路图，所用器材如图丙所示。已知电流表的内阻约为1Ω，电压表的内阻约为3kΩ，滑动变阻器最大电阻20Ω、额定电流1A，定值电阻。请回答下列问题：

（1）按照图甲所示的电路图，将图丙中的实物连线补充完整______；

（2）闭合开关S前，滑动变阻器的滑片P应移至最_________端；（选填“左”或“右”）

（3）闭合开关S后，移动滑片P改变滑动变阻器的接入阻值，记录下几组电压表示数U和对应的电流表示数I，将实验记录的数据在坐标系内描点作出U-I图像；

（4）在图丙中通过改变导线的接线位置，完成了图乙电路图的实物连接，重复步骤（2）（3）。将实验记录的数据在同一坐标系内描点作出U-I图像，如图丁所示。可知图丁中标记为I的图线是采用实验电路______（填“甲”或“乙”）测量得到的：

（5）用图甲或图乙的电路进行实验，测出的电源内阻r均存在系统误差，从减小系统误差角度考虑，该实验宜选用图_________（选填“甲”或“乙”）实验电路。

（6）利用图丁图像提供的信息可知，该电源电动势E的准确值为__________，该电源内阻r的准确值为__________。（U1、U2、、、均已知）。

四、解答题

13．如图所示，光滑水平面上有一木板，木板的右端固定一质量不计、厚度不计的竖直弹性挡板。一个小滑块（可视为质点）从木板左端以滑上木板后恰好不会脱离木板。已知滑块质量m=0.5kg，木板质量，两者之间的动摩擦因数，滑块与挡板撞击过程可视为弹性碰撞，重力加速度大小。求：

（1）滑块与挡板碰撞后又返回到木板左端时的速度大小v1及木板的长度L；

（2）滑块撞击挡板时，木板的位移x。（结果可用根式表示）

14．如图所示，两根横截面积均为1的玻璃管竖直放置，底部连通，管中装有水银，初始时左右管中水平液面高度差为4cm。左管中有一质量不计的活塞，将管内封闭一段长为10cm的气柱。大气压强为76cmHg=105Pa，环境温度始终为400K。左侧玻璃管足够长，现将活塞缓慢向上移，使左右两管中水银液面相平。活塞与玻璃管内壁气密性良好，不计两者间摩擦。求：

（1）活塞上移的距离；（小数点后保留两位数字）

（2）左右两管中水银液面相平时，用一厚度不计、质量不计的软木塞封闭右侧玻璃管口，将右侧管内封闭一段长为10cm的气柱，已知软木塞与玻璃管的最大静摩擦力为1N。要把软木塞冲开，需将右侧气体温度加热至多少？

15．如图所示为一种磁动力传送装置的示意图，装置由两条倾斜且足够长的绝缘轨道和相邻等宽的交替匀强磁场B1和B2组成。轨道平面与水平面夹角，轨道间距，相邻磁场的方向均垂直轨道所在平面且方向相反，磁感应强度大小相等，轨道上有一长度也为L、宽度与交替磁场宽度相同的金属框abcd。运送货物时将绝缘的货箱（货箱在图中未画出）固定在金属框abcd上，使所有磁场以恒定的速度沿轨道平面向上匀速运动，从而使金属框abcd带动货箱一起运动。设金属框受到的阻力与其速度成正比，即，比例系数，已知载货时金属框（含货箱及货物）的质量为，金属框的电阻，重力加速度，。求

（1）金属框（含货箱及货物）由静止开始运动时的加速度；

（2）金属框（含货箱及货物）的最大速度；

（3）稳定运行时金属框（含货箱及货物）所消耗的功率。

参考答案：

1．B

【详解】A．对极光进行光谱分析可以鉴别地球大气层的组成成分，A错误；

B．基态与第2能级之差为

因此能量为10.5eV的高能粒子与氢原子碰撞时可使氢原子跃迁到第2能级，B正确；

C．大量氢原子从激发态跃迁到激发态，最多能发出3种不同频率的光，C错误；

D．处于能级的氢原子跃迁到基态能级辐射出的光子的能量为

根据爱因斯坦光电效应方程

解得

产生的光电子的最大初动能为8.89eV，不是所有光电子初动能为8.89eV，D错误。

故选B。

2．C

【详解】由图像有

故选C。

3．B

【详解】A．因为

故绿光的临界角不是，故A错误；

B．光路图如图所示，设光线从E点折射出，入射角为θ，则有

由几何关系可知

，

故绿光在玻璃砖中的传播时间

故B正确；

C．将入射绿光平行于木板向上移动时，达到临界角就会出现全发射现象，故C错误；

D．由于红光折射率比绿光折射率小，若换一细束红光从A点平行于木板射入玻璃砖，经玻璃砖折射后射到水平木板上的D点，则D点在C点右侧，故D错误。

故选B。

4．B

【详解】选手释放后，在空中做平抛运动，故落到圆盘上的时间为

在水平方向上，选手先以做匀加速直线运动，经过时间后释放，位移为

再以初速度做匀速直线运动，位移为

AD．要想选手落在圆盘上，则有

联立可得

故AD错误；

BC．要想落在圆盘圆心，则有

解得

故B正确，C错误。

故选B。

5．D

【详解】A．由题意可知

解得

A错误；

B．对时间内吹向游客的气体，由动量定理可得

由于游客处于静止状态，满足

另外

风洞内气流的流量为

联立解得

B错误；

C．根据牛顿第三定律可知，风对人的作用力与人对风的作用力大小相等，方向相反，所以根据冲量定义可知对人的冲量与人对风的冲量大小相等，方向相反，C错误；

D．由

可知，若风洞中空气流速变为原来的2倍，游客受力不变，则S必须变为原来的，D正确。

故选D。

6．D

【详解】A．由平衡条件得

方向水平向右，故A错误；

B．物块甲刚好离开地面时，弹力与开始相同，由平衡条件得

故B错误；

C．当上升高度为时，由几何关系得弹簧的形变量为

则弹力为

。

设弹簧与竖直方向的夹角为θ，则

，

对物块甲，由平衡条件得

，

联立解得

故C错误；

D．当时，高度有两个，分析可知高度小（高度为a时）的时候弹簧处于压缩状态，则由平衡条件得

，

解得

由几何关系得

解得

故D正确。

故选D。

7．AC

【详解】A．由图知，甲、乙周期相同，由知，两个小球质量相同，A正确；

B．甲、乙都做简谐振动，由图像可知，甲、乙的振动不是同步的，因此甲球的加速度不可能始终大于乙球的加速度，B错误；

C．对甲有

对乙有

时，则有

弹簧劲度系数相同，由可知，甲弹簧对小球的作用力大于乙弹簧对小球的作用力，C正确；

D．单摆周期公式，与小球质量无关，甲球做成的单摆周期等于乙球做成的单摆周期，D错误。

故选AC。

8．BD

【详解】A．A处点电荷在D点的电场强度

B处点电荷在D点的电场强度

故A错误；

B．A、B两处点电荷在D点、G点的合场强

与AG边、BD边夹角均为，则

故B正确；

C．在顶点F处放置一电荷量为的试探电荷（不计重力），解除外力后，试探电荷的电势能越来越小，故C错误；

D．试探电荷在F处所受A、B两处点电荷合力

若施加匀强电场，试探电荷受匀强电场电场力与FF大小相等，方向相反，即可保持静止，此时匀强电场场强

故D正确。

故选BD。

9．AD

【详解】A．汽车由静止开始做匀加速直线运动，汽车的牵引力为F，额定功率为，阻力为，则有

汽车做匀加速直线运动，由牛顿第二定律可得

联立可得

，，

故A正确；

B．汽车匀加速直线运动的时间为

故B错误；

CD．汽车做匀加速运动阶段位移为

汽车保持额定功率不变做直线运动阶段，由动能定理可得

解得

因此时间内汽车的位移大小为

故C错误，D正确。

故选AD。

10．BC

【详解】AB．考虑以3v0运动的粒子，恰与屏相切，则，粒子在磁场中做匀速圆周运动，有

解得

则时无粒子打到荧光屏上，A错误，B正确；

CD．由于粒子源是持续均匀发射粒子，若仅有50%的粒子能打到荧光屏上，只能是速度为3v0的粒子，而速度为2v0的粒子不能打到荧光屏上，当速度为2v0的粒子恰好不能打到荧光屏上时，此时磁感应强度有最小值B1，粒子运动半径，粒子在磁场中做匀速圆周运动，有

解得

当速度为3v0的粒子刚好能全部打到光屏上时，此时磁感应强度有最大值B2，设粒子运动半径为r2，其运动轨迹如图（俯视）所示，根据几何关系有

解得

粒子在磁场中做匀速圆周运动，有

解得

则

C正确，D错误。

故选BC。

11．     不需要          9.80         

【详解】（1）[1]对滑块由牛顿第二定律得

T可直接由传感器读出，故不需要钩码的质量远小于小车的质量；

（2）[2]由题意可知，滑块通过光电门A、B对应的瞬时速度分别为

滑块从A运动到B的过程中，由匀变速直线运动速度时间关系可得，可得

[3]图乙遮光条的宽度在游标卡尺上对应的读数为

（3）[4][5]未打开气源，滑块所受摩擦力不可忽略，根据牛顿第二定律可知

整理得

由图像可得

解得

12．          左     乙     甲         

【详解】（1）[1]由题意可知，电路中的最大电流约为

因此电流表量程应选0~0.6A，电压表量程应选0~3V，实物连线如图所示。

（2）[2]闭合开关S前，应将滑动变阻器的滑片P移至最左端，保证开始时接入电路的滑动变阻器阻值最大，用以保护电路和仪器。

（4）[3]对图甲而言，根据闭合欧姆定律可得

可知，当I是零时

对图乙而言，根据闭合欧姆定律可得

可知，当I是零时，对应，则可知标记为I的图线是采用实验电路乙测量得到的。

（5）[4]当采用图甲所示电路时，内阻相对误差大小为

；

当采用图乙所示电路时，内阻相对误差大小为

即由于电源内阻与电流表内阻相差不大，但电源内阻远小于电压表内阻，则宜选用图甲所示电路。

（6）[5]图线I对应的和满足

[6]图线II对应的和满足

因此可以解得

则

13．（1），；（2）

【详解】（1）根据题意，滑块滑上木板到最后与木板保持相对静止，以向右为正，由动量守恒定律有

解得

由能量守恒定律有

解得

（2）根据题意，从滑块滑上木板到与挡板碰撞前的过程中，以向右为正，对系统由动量守恒定律有

其中，，由能量守恒定律有

对木板，由动能定理有

联立求解舍去不合理根可得

14．（1）2.53cm；（2）607.2K

【详解】（1）开始时左侧封闭气体的压强为

活塞上移，左右两管中水银液面相平后，气体压强为，气体发生等温变化，则

解得

活塞上移的距离

（2）两侧液面相平时，右侧气体压强，加热后，右侧气体要将软木塞冲开，对软木塞受力分析可知

解得

则左侧水银柱液面比右侧高出，右侧气体长

解得

对右侧气体运用理想气体状态方程，有

解得

15．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）由于磁场沿轨道平面向上匀速运动，金属框切割磁感线产生感应电动势

金属框中感应电流大小

金属框所受安培力大小

由牛顿第二定律

代入数据解得

（2）金属框稳定运行时，以速度v1沿斜面向上匀速运动，此时金属框中的感应电动势

金属框中感应电流大小

金属框所受安培力大小

金属框（含货箱及货物）处于平衡状态，有

又

解得

即为金属框（含货箱及货物）的最大速度。

（3）稳定运行时，金属框（含货箱及货物）消耗的电功率

金属框（含货箱及货物）克服重力做功的功率

金属框（含货箱及货物）克服阻力做功的功率

整体消耗的功率

解得