2024届江苏省海安高级中学高三下学期第二次模拟考试物理试题（原卷版+解析版）

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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. 把一块铀矿石放在一只玻璃管内，过几天在管内发现了氦气，已知矿石中存在铀核，则在此过程中（ ）
A. 涉及到反应方程式为
B. 放入矿石后至少需等待一个半衰期才有氦气产生
C. 矿石中的铀核发生α衰变生成氦原子
D. 矿石必须达到一临界质量才有氦气产生
2. 宇航员在“天宫课堂”中演示毛细现象时，稳定后三根管中液面（忽略液面形状）的高度是下图中的（ ）
A. B. C. D.
3. 某同学利用手机物理工坊测量当地地磁场的磁感应强度，如图甲所示，以手机显示屏所在平面为平面，在手机上建立直角坐标系，该同学测量时z轴始终保持竖直向上，手机平面绕z轴匀速转动，手机显示出各轴磁场的实时数据（如图乙所示）。当外界磁场分量与坐标轴正方向相同时则显示正值，相反则显示负值，根据图像可推知，下列说法错误的是（ ）
A. 图中时刻x轴正方向指向地球北方B. 图中时刻y轴正方向指向地球南方
C. 时间内手机刚好绕z轴转动了一周D. 通过z轴数据可知测量地在南半球
4. 如图所示，光电管通过电流表连接平行板电容器C，当光电管阴极K受到光的照射产生光电效应，关于此电路下列说法正确的是（ ）
A. 当光照射光电管时电容器左极板带正电
B. 光电管受到光的照射电流表有持续的电流
C. 电容器原来不带电，光电管受到光照射时，电流表有方向向下的电流
D. 光停止照射后，电流表有方向向上的电流
5. 如图所示，取一个透明塑料瓶，向瓶内注入少量的水。将橡胶塞打孔，安装上气门嘴，再用橡胶塞把瓶口塞紧，并向瓶内打气。观察发现橡胶塞跳出时，瓶内出现白雾，下列说法正确的是（ ）
A. 打气过程中，瓶内气体的分子动能保持不变B. 打气过程中，瓶内气体的压强与热力学温度成正比
C. 橡胶塞跳出后，瓶内气体迅速膨胀，温度降低D. 橡胶塞跳出后，瓶内水迅速蒸发，出现白雾
6. 如图（a）所示，一列简谐横波以速度u沿x轴正方向传播，在波的传播方向上有P、Q两点，且小于波长。P、Q两处质点的振动图像分别如图（b）中实线和虚线所示。波速u和Q处质点在内的位移大小d是（ ）

A. B.
C. D.
7. 某校天文小组通过望远镜观察木星周围的两颗卫星a、b，记录了不同时刻t两卫星的位置变化如图甲。现以木星中心为原点，测量图甲中两卫星到木星中心的距离x，以木星的左侧为正方向，绘出图像如图乙。已知两卫星绕木星近似做圆周运动，忽略在观测时间内观察者和木星的相对位置变化，由此可知（ ）
A. a公转周期B. b公转周期为
C. a公转的角速度比b的小D. a公转的线速度比b的大
8. 如图甲所示，理想变压器的原线圈匝数为，连接一个理想交流电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头调节，副线圈接有定值电阻和压敏电阻，压敏电阻的阻值与所受压力大小的对应关系如图乙所示。物块置于压敏电阻上，保持原线圈输入的交流电压不变。下列说法正确的是（ ）
A. 只减小物块对的压力，电流表的示数减小
B. 只增大物块对的压力，两端的电压增大
C. 只将滑动触头向左滑动，电流表的示数增大
D. 只将滑动触头向右滑动，两端的电压增大
9. 如图甲所示，小明沿倾角为10°的斜坡向上推动平板车，将一质量为10kg的货物运送到斜坡上某处，货物与小车之间始终没有发生相对滑动。已知平板车板面与斜坡平行，货物的动能Ek随位移x的变化图像如图乙所示，，则货物（ ）
A. 在0～3m的过程中，所受的合力逐渐增大
B. 在3m～5m的过程中，所受的合力逐渐减小
C. 在0～3m的过程中，机械能先增大后减小
D. 在3m～5m的过程中，机械能先增大后减小
10. 空间中M、N两点分别固定不等量的异种点电荷（电性及N点位置未标出）。一带负电的点电荷q仅在电场力作用下先后经过h、k两点，其运动轨迹如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. M点的电荷量值小于N点的电荷量值
B. 从h点到k点的过程中q的速度越来越小
C. h点的电势大于k点的电势
D. q在h点的加速度比k点加速度大
11. 如图甲所示，两个质量分别为m、2m的小木块a和b（可视为质点）放在水平圆盘上，a与转轴OO′的距离为2l，b与转轴的距离为l.如图乙所示（俯视图），两个质量均为m的小木块c和d（可视为质点）放在水平圆盘上，c与转轴、d与转轴的距离均为l，c与d之间用长度也为l的水平轻质细线相连。木块与圆盘之间的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍，重力加速度大小为g。若圆盘从静止开始绕转轴做角速度缓慢增大的转动，下列说法正确的是（ ）
A. 图甲中，a、b同时开始滑动
B. 图甲中，a所受的静摩擦力大于b所受的静摩擦力
C. 图乙中，c、d与圆盘相对静止时，细线的最大拉力为kmg
D. 图乙中，c、d与圆盘相对静止时，圆盘的最大角速度为
二、非选择题：共5题，共56分。其中第13题~第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。
12. 某科技小组想测定弹簧托盘秤内部弹簧的劲度系数k，拆开发现其内部简易结构如图(a)所示，托盘A、竖直杆B、水平横杆H与齿条C固定连在一起，齿轮D与齿条C啮合，在齿轮上固定指示示数的指针E，两根完全相同的弹簧将横杆吊在秤的外壳I上。托盘中不放物品时，指针E恰好指在竖直向上的位置。指针随齿轮转动一周后刻度盘的示数为P0＝5 kg。
科技小组设计了下列操作：
A．在托盘中放上一物品，读出托盘秤的示数P1，并测出此时弹簧的长度l1；
B．用游标卡尺测出齿轮D的直径d；
C．托盘中不放物品，测出此时弹簧的长度l0；
D．根据测量结果、题给条件及胡克定律计算弹簧劲度系数k；
E．在托盘中增加一相同的物品，读出托盘秤的示数P2，并测出此时弹簧的长度l2；
F．再次在托盘中增加一相同的物品，读出托盘秤的示数P3，并测出此时弹簧的长度l3；
G．数出齿轮的齿数n；
H．数出齿条的齿数N并测出齿条的长度l。
(1)小组同学经过讨论得出一种方案的操作顺序，即a方案：采用BD步骤。
①用所测得相关量的符号表示弹簧的劲度系数k，则k＝________。
②某同学在实验中只测得齿轮直径，如图(b)所示，并查资料得知当地的重力加速度g＝9.80 m/s2，则弹簧的劲度系数k＝________。(结果保留三位有效数字)
(2)请你根据科技小组提供的操作，设计b方案：采用：________步骤；用所测得的相关量的符号表示弹簧的劲度系数k，则k＝________。
13. 如图，半径为R半球形玻璃体置于水平桌面上，半球的上表面水平，球面与桌面相切于A点。一细束单色光经球心O从空气中摄入玻璃体内（入射面即纸面），入射角为，出射光线射在桌面上B点处。测得AB之间的距离为。现将入射光束在纸面内向左平移，平移到E点时，恰好在球面上D点发生全反射，（不考虑光线在玻璃体内的多次反射）求：
（1）玻璃体的折射率n；
（2）OE的距离。
14. 航天回收舱实现软着陆时，回收舱接触地面前经过喷火反冲减速，瞬间速度减少至向下7m/s，大于要求的软着陆速度设计速度；为此科学家设计了一种电阻尼缓冲装置，其原理如图所示，主要部件为缓冲滑块K和绝缘光滑的缓冲轨道MN和PQ；回收舱主体中还有超导线圈（图中未画出），能在两轨道间产生垂直于导轨平面的匀强磁场B＝4T，导轨内的缓冲滑块由高强度绝缘材料制成，滑块K上绕有n＝10匝矩形线圈abcd，线圈的总电阻为，ab边长为L＝2m，当回收舱接触地面时，滑块K立即停止运动，此后线圈与轨道间的磁场发生作用，使回收舱主体做减速运动，从而实现缓冲；已知装置中除缓冲滑块（含线圈）外的质量为m＝200kg，缓冲滑块（含线圈）K的质量M＝50kg，重力加速度为，不考虑运动磁场产生的电场；
（1）达到回收舱软着陆要求的速度时缓冲滑块K对地面的压力
（2）回收舱主体可以实现软着陆，若从7ms减速到3m/s过缓冲程中，通过线圈横截面的电荷量为，求该过程中线圈中产生的焦耳热Q。
15. 如图所示，半径的光滑半球静止于水平桌面，在半球的顶端B点有两个相同的小球，小球可看作质点，取重力加速度大小，刚开始小球用双手固定，现同时放开双手，两小球由静止分别向左、向右运动，O点是球心，不计空气阻力。
（1）求小球离开球面瞬间的速度大小v；
（2）求两个小球在水平桌面的落点间的距离d；
（3）若半球质量，小球质量，以初始球心O位置为坐标中心，方向为y轴正半轴，方向为x轴正半轴建立坐标系，在B点放一个小球，由于轻微扰动，当其由静止向右运动时，求小球在半球球面上运动时的轨迹方程。
16. 如图甲所示为质谱仪的原理图，加速电压为U。粒子源A持续释放出初速度可忽略、比荷分别和的两种正电荷，。粒子从O点沿垂直磁场边界方向进入匀强磁场，磁场下边界放置胶片C．比荷为的粒子恰好打在距O点为L的M点，不计粒子重力和粒子间的相互作用。求：
（1）磁感应强度B的大小；
（2）若加速电压存在波动，在到之间变化，在胶片上分开两种粒子，ΔU的取值范围；
（3）如图乙所示，若比荷为的粒子进入磁场时存在散射角θ=600，粒子在2θ范围内均匀射入，现撤去胶片C，紧靠M点在其左侧水平放置一长度为0.4L的接收器，求接收器中点左右两侧在单位时间内接收到比荷为的粒子数之比。