2024届江苏省南通苏北七市高三下学期三模考前模拟物理试卷

这是一份2024届江苏省南通苏北七市高三下学期三模考前模拟物理试卷，共17页。试卷主要包含了单选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.下列说法正确的是( )
A. 研究“天问一号”调整姿态，利用相机拍摄火星表面地貌时，“天问一号”可视为质点
B. 国产大飞机C919商业首飞，航行时间约2h，航程约1100km，其中“2h”指的是时刻
C. “中国天眼”探测到的引力波，传播速度为光速，若频率为10−9Hz，则其波长比可见光长
D. 全球最大实验性核聚变反应堆开始运行，核反应方程为 92235U+01n→56144Ba+3689Kr+301n
2.杭州第19届亚运会，在赛艇项目女子轻量级双人双桨决赛中，中国选手邹佳琪和邱秀萍以7分06秒78的成绩斩获本届亚运会首金。下列说法正确的是( )
A. 在比赛中，赛艇能加速前进是由于水推桨的力大于桨推水的力
B. 要研究比赛中运动员的划桨技术技巧，可以将运动员视为质点
C. 赛艇到达终点后，虽然运动员停止划水，但由于惯性，赛艇仍会继续向前运动
D. 赛艇比赛全程的平均速度一定等于冲刺终点时瞬时速度的一半
3.如图，一直梯斜靠在竖直光滑墙壁，人站在梯子上，缓慢爬到梯子的顶端，关于此过程，直梯受力情况( )
A. 地面对直梯的支持力是由于直梯发生形变产生的
B. 地面对直梯的作用力始终沿直梯向上
C. 人站的位置越高，直梯受到地面的摩擦力越大
D. 竖直墙壁对直梯的作用力保持不变
4.2024年1月17日，搭载“天舟七号”货运飞船的运载火箭在文昌航天发射场发射。次日凌晨，“天舟七号”货运飞船成功对接空间站“天和”核心舱，如图所示。对接后，“天舟七号”与空间站组成组合体，运行在离地高度约为400km的圆形轨道上，下列说法正确的是( )
A. 组合体的角速度小于地球自转的角速度
B. 组合体的线速度大于地球同步卫星的线速度
C. 组合体的向心加速度小于地球同步卫星的向心加速度
D. “天舟七号”携带的一未开封货物，在发射前与对接后的重力相等
5.如图所示，是研究光电效应的电路图。实验时，入射光频率大于阴极K金属材料的截止频率。当滑动变阻器的滑片从最左端逐渐滑到最右端过程中，关于光电流I与光电管两端电压U的关系可能正确的是
( )
A. B.
C. D.
6.如图所示，一定质量的理想气体从状态a依次经过状态b、c和d后再回到状态a，则( )
A. a到b过程，气体内能增大B. b到c过程，气体对外界做功
C. c到d过程，气体吸收热量D. 经过一次循环过程，外界对气体做功
7.街头变压器通过降压给用户供电的示意图如图。输出电压通过输电线输送给用户，输电线总电阻为R0，变阻器R代表用户用电器的总电阻。若变压器视为理想变压器，且输入电压保持不变，理想电流表的示数为I，理想电压表的示数为U，当滑片下移(相当于用户的用电器增加)时
( )
A. I减小B. U减小
C. R0消耗的功率减小D. 变压器输入功率减小
8.如图所示，玻璃砖的横截面为等腰梯形，梯形上底边长为a，下底边长为3a，底角为θ=60∘。一束折射率为 2的足够强的单色光垂直射向玻璃砖的整个下底面，对于分别从上底面、两侧面、下底面射出的单色光，其在下底面入射时的面积之比为(不考虑全反射以外的反射光线)( )
A. 1:1:1B. 1:1:3C. 1:2:2D. 1:2:3
9.如图所示，两通电长直导线沿正方体的A′D′边和BB′边放置，通过大小相等、方向如图中所示的恒定电流。一闭合圆形金属小线圈，初始位置圆心在A点，可沿不同方向以相同速率做匀速直线运动，运动过程中小线圈平面始终与AA′B′B平面平行。沿AD方向观察，不考虑地磁场影响，下列说法正确的是( )
A. C和D两点的磁感应强度相同
B. C′点的磁感应强度方向由D点指向C′点
C. 圆形小线圈由A点向A′点移动时能产生顺时针方向的感应电流
D. 圆形小线圈由A点向D点移动时能产生逆时针方向的感应电流
10.如图所示，匀强磁场中水平放置两足够长的光滑平行金属导轨，导轨的左侧连接电池E和电容器C，单刀双掷开关S接1，金属棒ab在导轨上处于静止状态.在t0时刻S接2，金属棒ab在导轨上向右运动过程中棒始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，不计导轨电阻.则金属棒两端电压Uab、速度v、电容器所带电荷量q、回路中电流强度i随时间t变化的关系图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
11.如图所示，在竖直面内，倾斜长杆上套一小物块，跨过轻质定滑轮的细线一端与物块连接，另一端与固定在水平面上的竖直轻弹簧连接.使物块位于A点时，细线自然拉直且垂直于长杆，弹簧处于原长.现将物块由A点静止释放，物块沿杆运动的最低点为B，C是AB的中点.弹簧始终在弹性限度内，不计一切阻力，则( )
A. A到B过程物块运动的加速度先增大后减小
B. A到C过程重力对物块做的功小于C到B过程重力对物块做的功
C. A到C过程物块所受合力做的功大于C到B过程物块克服合力做的功
D. 物块下滑过程中，弹簧的弹性势能在A到C过程的增量小于C到B过程的增量
二、实验题：本大题共1小题，共15分。
12.如图甲所示是某同学探究加速度与力的关系、验证机械能守恒定律的实验装置．他在气垫导轨上安装了一个光电门B，滑块上固定一遮光条，测量在A处的遮光条到光电门B的距离x，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码。开动气泵，调节气垫导轨，每次滑块都从A处由静止释放。
(1)该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图乙所示，则d=________mm。
(2)开动气泵后，将滑块从A处由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t，则滑块的加速度大小是________(各物理量均用字母表示)。
(3)探究加速度与力的关系，下列不必要的一项实验要求是_________。(请填写选项前对应字母)
A.应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量
B.应使A位置与光电门间的距离适当大些
C.应将气垫导轨调节水平
D.应使细线与气垫导轨平行
(4)改变钩码质量，测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t，分别求出滑块对应的加速度a，通过描点作出a−F图像，研究滑块的加速度a与力F的关系，所作图线的特点是_________。
(5)在如图甲所示的装置中撤去力传感器，将钩码直接与定滑轮下的细线相连，开动气泵后，仍将滑块从A处由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t′，已知钩码质量为m、滑块和遮光条的总质量为M，重力加速度为g，则验证m与M组成的系统机械能守恒定律的表达式为____________。
三、计算题：本大题共4小题，共43分。
13.如图所示，等腰三棱镜ABD，顶角∠A=120∘，BD的长度为12cm，一束光从某点P垂直于AB边界射入三棱镜，恰好在BD边界上发生全反射，再直接经过AD边界射出三棱镜。已知真空中的光速c=3.0×108m/s，不考虑光在AD边界的反射．求：
(1)三棱镜折射率n；
(2)从AD边界射出的光在三棱镜中的传播速度v和时间t．
14.如图所示，实线和虚线分别是沿−x轴方向传播的一列简谐横波在t1=0和t2=0.6s时刻的波形图，波的周期满足0.6s>T>0.4s，求该波的周期和波速v．
15.如图所示，木板B静止于光滑水平面上，物块A放在B的左端，A、B质量均为M=3kg，另一质量m=1kg的小球用长L=0.8m的轻绳悬挂在固定点O.锁定木板B，将小球向左拉至轻绳呈水平状态并由静止释放小球，小球在最低点与A发生弹性正碰，碰撞时间极短，碰后A在B上滑动，恰好未从B的右端滑出．已知A、B间的动摩擦因数μ=0.2，物块与小球可视为质点，不计空气阻力，取g=10m/s2．
(1)求小球与A碰撞前瞬间绳中的拉力大小F；
(2)求木板B的长度d；
(3)若解除B的锁定，仍将小球拉到原处静止释放，在小球与A碰撞结束后对B施加一个水平方向的恒力F，使得A不滑离B.求恒力F的可能值．
16.如图所示，为研究带电粒子在电磁场中的运动情况，在纸面内建立xOy坐标系。在第二象限存在沿y轴负方向、场强大小为E的匀强电场。在该电场区域内存在一连续分布的曲线状离子源，它们可沿x轴正方向持续发射质量均为m、电荷量均为+q、速度大小均为v的离子，且离子源纵坐标的区间为[0,3mv22qE]。在x轴的下方存在方向垂直纸面向外的匀强磁场，在该磁场区域内有一足够长的探测板平行x轴放置，它与x轴的距离b可调。已知所有离子均能经过坐标原点O并射入磁场区域，速度大小为v的离子在磁场中做圆周运动的半径为R，不计离子重力及离子间相互作用力。
(1)求纵坐标为3mv22qE处的离子源发射的离子进入O点时的速度大小vm′;
(2)求离子源所在曲线的轨迹方程;
(3)若b=R，求离子打在探测板上的区域长度s;
(4)若离子源发射的离子按y坐标均匀分布，求探测板的收集率η与b的函数关系(关系式中字母仅含R、b)。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】【分析】
本题考查了看作质点的条件、时间与时刻的区别，电磁波谱和对核反应类型的认识，基础题目。
根据看作质点的条件分析即可判断；根据时刻与时间的特征分析即可判断；计算出波长即可判断；分析其核反应的类型即可判断。
【解答】
A、研究“天问一号”调整姿态，利用相机拍摄火星表面地貌时，“天问一号”的形状和大小不可忽略，不能看作质点，故A错误；
B、国产大飞机C919商业首飞，航行时间约2h中2h对应一个过程，指的是时间间隔，故B错误；
C、“中国天眼”探测到的引力波，传播速度为光速，若频率为10−9Hz，其波长λ=cf=3×1017m，比可见光长，故C 正确；
D、核反应方程为 92235U+01n→56144Ba+3689Kr+301n中重核裂变成两个中等质量的核，并释放出中子，是核裂变反应，故D错误。
2.【答案】C
【解析】A.在比赛中，赛艇能加速前进是由于水推桨的力大于赛艇受到的阻力。水推桨的力和桨推水的力是作用力与反作用力，大小相等。故A错误；
B.要研究比赛中运动员的划桨技术技巧，运动员的大小和形状对问题研究的影响不能忽略，不能将运动员视为质点。故B错误；
C.赛艇到达终点后，虽然运动员停止划水，但由于惯性，赛艇仍会继续向前运动，故C正确；
D.比赛过程，赛艇的运动不一定是初速度为零的匀加速直线运动，故赛艇比赛全程的平均速度不一定等于冲刺终点时瞬时速度的一半，故D错误。
故选C。
3.【答案】C
【解析】A.地面对直梯的支持力是由于地面发生形变而产生的，故A错误；
B.地面对直梯的支持力垂直地面向上，而地面对直梯的静摩擦力平行地面向左，则根据力的合成可知，地面对直梯的作用力斜向左上方，故B错误；
CD.对人和梯子整体受力分析如图所示

整体受重力 G 、竖直墙壁的支持力 N1 、地面的支持力 N2 和地面的摩擦力 f ，图中 F 为 N2 与 f 的合力，根据共点力平衡条件可知， F 、 G 和 N1 三力平衡，三个力的延长线交于一点O，人站在梯子上，缓慢爬到梯子的顶端的过程中，梯子和人整体的重心大致向左上移动，则三力交汇点O水平向左平移，则可知F与竖直方向的夹角增大，设该夹角为 θ ，而F在竖直方向的分量 N2 始终与重力G平衡，即始终有Fcsθ=N2=G
显然，夹角增大，力F必然增大，而力F的水平分量f=Fsinθ
则可知地面对直梯的摩擦力增大，而水平方向始终有f=N1
由此可知，人站的位置越高，直梯受到地面的摩擦力越大，竖直墙壁对直梯的作用力越大，故C正确，D错误。
故选C。
4.【答案】B
【解析】【分析】
本题综合考查了万有引力定律及其在卫星问题上的应用。根据万有引力提供向心力可以同步求出角速度、线速度及向心加速度与环绕半径的关系，从而判断出正确选项。
【解答】
ABC、根据GMmr2=mv2r=mω2r=man，解得：v= GMr、ω= GMr3、an=GMr2、空间站的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，所以空间站的角速度大于地球同步卫星的角速度，而地球同步卫星的角速度等于地球自转的角速度;空间站的线速度大于地球同步卫星的线速度;空间站的向心加速度大于地球同步卫星的
向心加速度，故AC错误，B正确；
D、在发射前与对接后货物的质量不变，但是对接后是失重环境，故D错误．
故选：B。
5.【答案】A
【解析】【分析】
本题主要考查了光电效应的相关应用，结合电路图分析极板间的电压变化，进而分析出光电流的变化。
滑动变阻器滑片从左端缓慢向右移动时，滑动变阻器左端电阻增大，则与其并联部分的正向电压增大，光电流将会增大，则电流表示数增大，达到饱和光电流后不再增加。
【解答】
滑动变阻器在最左端时，光电管两端的电压为0，又因为入射光频率大于阴极K金属材料的截止频率，所以肯定会有光电流，即光电流不是从0开始的，滑片从左端滑到右端过程中，光电管左端电势高，为正向电压， 随着所加电压的增大，光电流趋于一个饱和值。也就是说，在电流较小时电流随着电压的增大而增大;但当电流增大到一定值之后，即使电压再增大，电流也不会再进一步增大了，且光电子从金属材料中出来时速度方向不确定，在较小的电压情况下，到达A板的光电子数不确定，所以不是线性关系，故A正确，BCD错误。
6.【答案】C
【解析】A.a到b过程，为等容变化，气体对外界不做功，由papb=TaTb，可得Ta>Tb，则气体内能减少，故A不符合题意；
B.b到c过程，体积减小，外界对气体做功，故B不符合题意；
C.c到d过程，为等容变化，气体对外界不做功，由pcpd=TcTd，可得Td>Tc，则气体内能增加，吸收热量，故C符合题意；
D.由W=pV可知，经过一次循环过程，气体对外界做功，故D不符合题意。
故选C。
7.【答案】B
【解析】【分析】
根据理想变压器的原副线圈的电压之比等于匝数之比，得出副线圈的输出电压不变，再根据I2=U2R0+R得出副线圈的输出电流的变化，再结合电流之比等于匝数的反比得出原线圈的输入电流的比值。
本题是理想变压器的基本比例式的考查，注意决定关系的使用。
【解答】
A.当滑片下移时，变压器输出电路的总电阻减小，根据I2=U2R0+R，可知副线圈电流增大，由I1I2=n2n1易知理想电流表的示数增大，故A错误；
B.根据U2=I2R0+U易知理想电压表的示数减小，故B正确；
C.根据P=I22R0，可知 R0 消耗的功率增大，故C错误；
D.变压器输入功率为P输入=U1I1易知随着变压器输入电流的增大其输入功率增大，故D错误。
故选B。
8.【答案】A
【解析】【分析】
本题考查光的全反射现象的应用，关键是掌握折射率与临界角关系sinC=1n，画出光路图，结合几何关系求解即可。
【解答】
由全反射临界角关系sinC=1n= 22，临界角为45°，画出光路图
由几何关系知，光在侧面的入射角为60°，发生全反射，反射光线直接反射到另一侧面时垂直入射，可以射出；若反射光线到上底面，入射角为60°，发生全反射，再次反射到另一侧面时入射角也为60°，再次发生全反射，从下底面垂直射出，故能从侧面射出的光只有垂直射出这种情况，由几何关系其在下底面入射时长度为2×2a−acs60°=a；从侧面上半部分全反射的光，在上底面，和另一侧面发生两次全反射垂直从底面射出，其下底面入射时的长度也为a；上底面射出的光在下底面入射时的长度也为a，故对于分别从上底面、两侧面、下底面射出的单色光，其在下底面入射时的面积之比为1:1:1，选A。
9.【答案】D
【解析】【分析】
本题考查的是通电直导线产生的磁场的叠加，根据平行四边形定则求出合磁感应强度的大小和方向；根据小线圈移动过程中磁通量的变化结合楞次定律和安培定则求出感应电流的方向。
【解答】A.根据右手螺旋定则，知A′D′边导线在D点产生的磁场大小、方向与BB′边导线在C产生的磁场大小、方向均相同，A′D′边导线在C两点产生的磁场与BB′边导线在D产生的磁场大小相等但方向不同，根据矢量的合成，知两点的合磁场大小相等，方向不相同，故 A错误;
B.根据矢量的合成，知C′点的磁感应强度方向由C′点指向D点，故B错误;
C.圆形小线圈由A点向A′点移动时，磁通量不变，根据楞次定律，没有感应电流，故 C错误;
D.圆形小线圈由A点向D点移动时，磁通量减小，根据楞次定律，感应电流的磁场方向垂直纸面向外，则感应电流的方向为逆时针方向，故 D正确。
10.【答案】C
【解析】【分析】
开关接到2时，电容器将形成由a到b的放电电流，金属棒向右运动，切割磁感线，金属棒运动时将形成与原电流相反的感应电流，当二者相等时，导体棒匀速运动；
本题主要考查的是电磁感应中的图像问题，分析清金属棒的运动过程就能正确解答该题。
【解答】
电容器充电完毕后，开关打在2处时，处于放电状态，有流过导体棒从a到b的电流，在安培力作用下导体棒向右运动，在金属棒运动过程中，由于切割磁感线也将产生电动势，该电动势方向和电容器电压相反，故电路中电流是变化的，当金属棒的感应电动势和电容器电压相等时，金属棒匀速运动，电容器充完电带电量为Q=CE，故金属棒先做加速度逐渐减小的加速运动，最后匀速运动，回路中电流为0，电容器两个极板之间有电势差，仍带有一定的电荷量，开始的时候ab的电压等于E，t0时候切割电动势为零，金属棒电压等于电容器电压E，速度增大，切割电动势增大，电路电流减小，ab电压降低，C正确，ABD错误。
11.【答案】D
【解析】解：A.依题意，可知物块从A运动到B，先加速后减速，到B点速度为零，细绳上拉力不断变大，物块加速度先减小后反向增大，故A错误；
B.重力做功只看竖直方向位移，A到C和C到B物块下降距离相等，因此A到C过程重力对物块做的功等于C到B过程重力对物块做的功，故B错误；
C.根据动能定理，物块从A到C，合力做的功等于动能的增量；物块从C到B，克服合力做功等于动能的减少量。而物块在A点和B点的速度都为零，故两个过程物块动能的变化量相等，所以A到C过程物块所受合力做的功等于C到B过程物块克服合力做的功，故C错误；
D.根据几何关系，可知物块从A到C过程的弹簧形变量小于C到B过程的弹簧形变量，故物块下滑过程中，弹簧的弹性势能在A到C过程的增量小于C到B过程的增量，故D正确。
故选：D。
根据受力情况分析加速度的大小；判断重力做功大小；根据动能定理分析做功情况；根据弹簧形变量的大小分析弹性势能的大小。
本题主要是考查功能关系，关键是能够分析能量的转化情况，知道重力势能变化与重力做功有关、动能的变化与合力做功有关、机械能的变化与除重力以外的力做功有关。
12.【答案】(1)2.15； (2)d22xt2； (3)A； (4)通过坐标原点的一条倾斜直线； (5)(m+M)d22t ′2=mgx
【解析】【分析】
(1)游标卡尺读数结果等于固定刻度读数加上可动刻度读数，不需要估读；
(2)滑块经过光电门时的瞬时速度可近似认为是滑块经过光电门的平均速度．根据运动学公式解答；
(3)根据实验原理分析操作注意事项；
(4)根据实验原理可明确图象特点；
(5)分析系统重力势能的减小量和系统动能增加量，然后列式分析解答。
本题考查探究加速度与力的关系以及验证机械能守恒定律的实验，要注意明确实验原理，注意本实验中不再是以钩码的重力来表示拉力，而是用传感器来得出拉力，故不需要再让钩码的质量远小于小车的质量。
【解答】
(1)游标卡尺测量遮光条的宽度，其读数为d=2mm+3×0.05mm=2.15mm。
(2)滑块从A处由静止释放，做匀加速直线运动，有v2=2ax，又v=dt，联立，解得a=d22xt2。
(3)A.拉力直接通过传感器测量，与滑块质量和钩码质量大小没有关系，故 A错误，与题意相符；
B. A位置与光电门间的距离适当大些，有利于减小误差，故B正确，与题意不符；
CD.气垫导轨调节水平，细线与气垫导轨平行，才使拉力等于合力，故 CD正确，与题意不符。
本题选错误的故选A。
(4)当滑块的质量不变时，其加速度a与力F成正比关系，其图线为通过坐标原点的一条倾斜直线。
(5)根据机械能守恒定律，可得12M+mv′2=mgx，又v′=dt′，联立解得(m+M)d22t ′2=mgx。
13.【答案】(1)垂直于 AB 边界入射的光沿直线传播到 BD 边界的入射角 θ=30∘ ，由题意可知sinθ=1n
代入数据解得n=2.0；
(2)根据v=cn
代入数据解得v=1.5×108m/s
光传播的光路如图，则光在棱镜中传播距离s=sBO⋅sin30∘+sOD⋅sin30∘
传播时间t=sv
代入数据解得t=4.0×10−10s。

【解析】一束光从某点P垂直于AB边界射入三棱镜，恰好在BD边界上发生全反射，则光线在BD面的入射角为全反射的临界角求得折射率，结合几何关系进行求解。
14.【答案】波沿x轴正向传播，则(n+14)T=Δt=0.6s(n=0,1,2,⋯)，
则T=2.44n+1s (n=0,1,2,⋯)；
又0.6s>T>0.4s
故T=0.48s
由图可知该波波长λ=1.2m，波速v=λT=

【解析】根据波形平移法分析时间与周期的关系，确定周期，再求波速。
15.【答案】解：(1)设小球下摆至最低点时，速度的大小为v0，
小球下摆的过程根据动能定理得：mgL=12mv02−0
最低点处据牛顿第二定律：F−mg=mv02L
解得：F=30N
(2)小球与A碰撞动量守恒：mv0=mv1+MAv2
机械能守恒：12mv02=12mv12+12MAv22
解得：v1=−2m/s，v2=2m/s
A在B上滑行的过程能量守恒：μMAgx=12MAv22
解得：x=1m
(3) ①若F向左，A恰好不从B右端滑离
则B静止F1=μMg=6N，
故F≤6N；
②若F向右，A恰好不从B左端滑离
则A、B共速后，aA=aB=μg，
F2=2Ma=12N，
故F≤12N。
【解析】(1)小球下摆至与A碰前据动能定理求出最低点速度，在最低点据向心力来源解得绳的拉力；
(2)碰撞过程满足动量守恒和机械能守恒，求出碰后小球和A的速度v1、v2；碰后对A据能量守恒求出B的长度；
(3)根据牛顿第二定律列式即可求解。
本题是动量守恒定律、能量守恒定律、动能定理、牛顿第二定律的综合运用。
16.【答案】解：(1)从ym=3mv22qE发射的离子进入磁场时，vy2=2qEmym，得vy= 3v
经过O点时的速度vm′= v2+vy2=2v。
(2)设某一离子源的坐标为(x,y)
根据类平抛运动的规律−x=vt，y=12qEmt2
得y=qEx22mv2。
(3)离子源的运动轨迹，如图：
由qvB=mv2R得R=mvqB，
由(1)可知从ym=3mv22qE发射的离子在磁场中运动的半径为2R，设从纵坐标为y的离子源发射的离子进入磁场时的速度v′与x轴正方向夹角为α，
因为v′=vcsα，所以该离子在磁场中运动半径R′=Rcsα
可见，所有离子在磁场中做圆周运动的轨迹圆心均在探测板上，由几何关系易知s=R−(2− 3)R=( 3−1)R。
(4)①当0≤b≤2R时，η=1
②当b≥3R时，η=0
③当2R