2024届辽宁省大连市金州高级中学高三下学期第三次模拟考试物理试卷

这是一份2024届辽宁省大连市金州高级中学高三下学期第三次模拟考试物理试卷，共17页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1.陶寺遗址是尧的都城，是最早的“中国”，在发掘中采用了碳十四测年技术等多项科技手段来判断陶寺文化的绝对年代。的衰变方程为 ，下列说法正确的是( )
A. 衰变方程中的X是中子
B. 需吸收能量才能发生衰变
C. 随着的不断衰变，其半衰期会逐渐变长
D. 与X的质量之和小于的质量
2.如图所示，一圆环套在固定的倾斜光滑杆上，轻绳绕过定滑轮与圆环相连，整个装置处于同一竖直平面内，现用力F缓慢拉动轻绳，圆环对杆的弹力大小为FN，在圆环从A沿杆向上运动的过程中，下列说法正确的是( )
A. F一直增大，FN先减小后增大B. F一直增大，FN一直减小
C. F先减小后增大，FN一直增大D. F先减小后增大，FN先减小后增大
3.如图所示，一定质量的理想气体，由状态a经过ab过程到达状态b，再经过bc过程到达状态c，然后经过ca过程回到状态a.设气体在状态a、状态b和状态c的温度分别为、和，下列说法正确的是( )
A. Tb>Tc，整个过程吸收热量
B. Tb>Tc，整个过程放出热量
C. Tac，整个过程吸收热量
D. Tac，整个过程放出热量
4.我国计划2030年左右进行载人登月计划，载人登月计划的核心技术是“绕、落、回”，先绕月球运行，然后软着陆到月球表面，最后从月球表面返回地球。已知月球的质量只有地球质量的，月球半径为地球半径的，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G。下列说法正确的是( )
A. 月球表面的重力加速度约为6g
B. 登月火箭的发射速度应大于
C. 飞船从高轨道变轨到低轨道时，机械能增大
D. 若知道飞船近月环绕的周期，就可以求出月球的密度
5.如图所示，空间存在水平方向的匀强电场场强大小处处相等，方向处处相同，某同学用绝缘细线将质量为m、带电荷量为q的金属球A悬于O点，稳定后，细线与竖直方向的夹角。现用n个与A完全相同的不带电金属球同时与A球接触后移开，A球再次稳定后，细线与竖直方向的夹角变为，则n的值为 ( )
A. 1B. 2C. 3D. 4
6.一列沿x轴传播的简谐横波在时刻的波形如图甲所示，图乙是位于的质点N此后的图像，Q是位于处的质点，则下列说法正确的是( )
A. 波沿x轴正方向传播，波源的起振方向向下
B. 质点M的振动方程为

C.

在时，质点Q的位置坐标为
D.

在该简谐波传播方向上与波源逐渐靠近的接收器接收到的波的频率将小于

7.交流发电机的输出电压为U，采用图示理想变压器输电，升压变压器原、副线圈匝数比为m，降压变压器原、副线圈匝数之比为n，输电导线电阻为r，用户的工作电压为U。下列说法正确的是( )
A. mnB. mn
C. 输电线上损失的功率为D. 输电线上损失的功率为
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8.如图甲，同一竖直平面内A、B、M、N四点距O点的距离均为，O为水平连线AB的中点，M、N在AB连线的中垂线上。A、B两点分别固定有一点电荷，电荷量均为，以O为原点、竖直向下为正方向建立x轴。若取无穷远处为零电势点，则ON上的电势随位置x的变化关系如图乙所示。一电荷量为的小球以一定初动能从M点竖直下落，一段时间后经过N点，且在N点的加速度大小为2g，g为重力加速度，k为静电力常量，则( )
A. 小球在M点的加速度为零
B. 从O点到N点场强逐渐增大
C. 从M点到N点过程中，电场力对小球先做负功后做正功
D. 从O点到N点小球的动能增加了
9.如图所示，甲和他的冰车总质量，甲推着质量的小木箱一起以速度向右滑行。乙和他的冰车总质量也为，乙以同样大小的速度迎面而来。为了避免相撞，甲将小木箱以速度v沿冰面推出，木箱滑到乙处时乙迅速把它抓住。若不计冰面的摩擦力，则小木箱的速度v可能为( )
A. B. C. D.
10.如题图，直角三角形ABC区域内有垂直纸面向里的匀强磁场图中未画出，AC边长为l，为，一群比荷为的带负电粒子以相同速度从C点开始一定范围垂直AC边射入，射入的粒子恰好不从AB边射出，已知从BC边垂直射出的粒子在磁场中运动的时间为，在磁场中运动时间最长的粒子所用时间为，则( )
A. 磁感应强度大小为
B. 粒子运动的轨道半径为
C. 粒子射入磁场的速度大小为
D. 粒子在磁场中扫过的面积为
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.某同学利用如图甲所示装置验证动量定理，器材包括：气垫导轨、滑块上方安装有宽度为d的遮光片、两个与计算机相连接的光电门A、B、天平、砝码盘和砝码等。用细线跨过轻质定滑轮将滑块与砝码盘连接，调节滑轮高度，使细绳保持与导轨平面平行。滑块在砝码和砝码盘的拉动下从气垫导轨的右边开始运动，与计算机连接的光电门能测量出遮光片经过A、B两处光电门时的遮光时间、及遮光片从A到B所用时间。测出砝码盘和砝码的总质量为、滑块含遮光片的质量为，已知重力加速度为g。
用游标卡尺测得遮光片的宽度如图乙所示，则___________mm；
实验开始前，调节气垫导轨水平，滑块未连接轻绳时，开动气泵，调节气垫导轨，轻推滑块，使滑块上的遮光片分别经过两个光电门的遮光时间___________选填“>，=，<”；
在遮光片随滑块从A到B的过程中，如果将砝码和砝码盘所受重力视为滑块所受的拉力，则拉力冲量的大小___________，滑块动量变化量的大小___________；均用题中给定的字母表示
为尽量减小实验误差，本实验要求砝码盘和砝码的总质量___________选填“远大于”、“远小于”或“等于”滑块含遮光片的质量。
12.某学习小组测量某电动自行车电池组的电动势和内电阻电动势约为35V，内电阻小于实验过程如下。请完成下列填空。
现将量程为6V、内阻约为的直流电压表V改装为量程为36V的新电压表。具体操作如下：
①将这只电压表V与电阻箱相连后，再按照如图甲所示的电路连接实验器材；
②把滑动变阻器的滑片滑动到最左端；
③把电阻箱的阻值调到零；
④闭合开关S，把滑动变阻器的滑片滑动到适当位置，使电压表V的读数为6V；
⑤把电阻箱的阻值调到适当值，使电压表V的读数为_____V后，保持电阻箱的阻值不变，保持电压表V与电阻箱串联，撤去其他线路，那么，电压表V与电阻箱串联的组合体即为改装成的量程为36V的新电压表。若电阻箱保持的阻值为，则量程为6V的电压表V的内阻为_____。
用该扩大了量程的新电压表电压表V的表盘没变，测电池组的电动势E和内电阻r，实验电路如图乙所示。通过观察表盘读数，得到多组电压表V的读数U和电流表A的读数I的值，作出图线如图丙所示。可知电池组的电动势为____V、内电阻为__。结果均保留两位有效数字
四、计算题：本大题共3小题，共42分。
13.如图所示，两平行金属板E、F之间电压为U，两足够长的平行边界MN、PQ区域内，有垂直纸面向外的匀强磁场，一质量为m、带电量为+q的粒子不计重力，由E板中央处静止释放，经F板上的小孔射出后，垂直于磁场方向进入磁场，且与边界MN成角，磁场MN和PQ边界距离为d。求：
若粒子垂直边界PQ离开磁场，求磁感应强度B；
若粒子最终从磁场边界MN离开磁场，求磁感应强度的范围。
14.电磁阻尼技术经常用于列车刹车过程，某同学设计了如图装置研究电磁阻尼。某光滑金属导轨由水平平行轨道和竖直四分之一圆轨道组成，水平平行轨道MN、ST相距，轨道左端用阻值的电阻相连。水平轨道的某区域内有方向竖直向上、磁感应强度大小的匀强磁场。现有一根质量、电阻的金属杆ab以的初速度沿水平导轨从左端冲入磁场，离开磁场后沿竖直圆轨道上升的最大高度。设金属杆ab与轨道接触良好，并始终与导轨垂直，导轨电阻忽略不计，且不考虑ab返回情况，重力加速度g取。求：
金属杆刚进入磁场时，通过金属杆的电流大小和方向；
整个过程电阻R上产生的焦耳热；
磁场区域的长度。
15.如图所示轻弹簧一端固定在水平面上的竖直挡板上，处于原长时另一端位于水平面上B点处，B点左侧光滑，右侧粗糙．水平面的右侧C点处有一足够长的斜面与水平面平滑连接，斜面倾角为，斜面上有一半径为的光滑半圆轨道与斜面切于D点，半圆轨道的最高点为E，G为半圆轨道的另一端点，，A、B、C、D、E、G均在同一竖直面内．使质量为的小物块P挤压弹簧右端至A点，然后由静止释放P，P到达B点时立即受到斜向右上方，与水平方向的夹角为，大小为的恒力，一直保持F对物块P的作用，结果P通过半圆轨道的最高点E时的速度为已知P与水平面斜面间的动摩擦因数均为，g取，
运动到E点时对轨道的压力大小;
弹簧的最大弹性势能;
若其它条件不变，增大B、C间的距离使P过G点后恰好能垂直落在斜面上，求P在斜面上的落点距D点的距离．
答案和解析
1.【答案】D
【解析】A.根据题意，由质量数守恒和电荷数守恒可知，衰变方程中的X的质量数为0，电荷数为，则X是电子，故A错误；
发生衰变过程存在质量亏损，即与X的质量之和小于的质量，释放能量，不需要吸收能量，故B错误，D正确；
C.半衰期只由原子核内部决定，适用于大量原子核，其半衰期保持不变，故C错误。
故选D。
2.【答案】A
【解析】
对圆环受力分析如图所示，圆环受到三个力的作用，三力平衡，三个力恰组成一个闭合的三角形，由于重力大小方向不变，支持力方向不变，随拉力的方向改变，三个力的动态分析图如图所示，由图可知，在拉力T达到竖直方向之前，其与竖直方向夹角越来越小，则TF增大，FN减小；在拉力T越过竖直方向之后，其与竖直方向夹角越来越大，则TF仍增大，FN则反向增大，故A正确，BCD错误。
故选A。
3.【答案】D
【解析】从a到b是等容变化，由查理定律得
解得
从b到c是等压变化，由盖吕萨克定律得
解得
由此可知
由状态a到b经过c再回到a，可知内能不变，根据p-V图线与坐标轴所围的面积表示功，可知由b到c气体对外做功W1pV0
由c到a外界对气体做功
由此可知外界对气体为
根据热力学第一定律U=Q+W
可知整个过程放出热量，故D正确，ABC错误。
故选D。
4.【答案】D
【解析】解：根据月球表面万有引力近似等于重力有：
可得
可得
故A错误；
B.是第二宇宙速度，是火箭脱离地球束缚的速度。而登月火箭的发射并没有脱离地球，所以登月火箭的发射速度应该小于，故B错误；
C.飞船从高轨道变轨到低轨道时，在变轨点需要减速，即在该位置，飞船的动能变小，引力势能不变，所以飞船从高轨道变轨到低轨道，机械能变小，故C错误；
D.根据万有引力提供向心力有：
根据密度的计算公式有：
可得
故月球密度
故D正确。
故选：D。
根据万有引力等于重力求解星球表面重力加速度；是第二宇宙速度，是卫星逃逸地球引力束缚的最小发射速度；根据变轨原理分析机械能；根据万有引力提供向心力求出月球的质量，从而求出月球的密度。
解决本题的关键掌握万有引力提供向心力公式，要注意第一宇宙速度、第二宇宙速度的理解，难度适中．
5.【答案】B
【解析】 金属球第一次稳定时，其受力如图所示，由平衡条件得；金属球A与n个完全相同的不带电金属球接触后带电荷量为，稳定后，解得，故选B。
6.【答案】C
【解析】A.根据题意，由图乙可知，质点N在时刻，处在平衡位置向y轴负方向振动，由同侧法可知，波沿x轴正方向传播，M点向y轴正方向振动，则波源的起振方向向上，故A错误；
D.根据题意，由图乙可知，该波的周期为4s，则该波的频率为
由多普勒效应可知，在该简谐波传播方向上与波源逐渐靠近的接收器接收到的波的频率将大于，故D错误；
B.根据题意，由公式可得
由于时，M点在平衡位置向y轴正方向振动，则质点M的振动方程为
故B错误；
C.根据题意，由图甲可知，该波的波长为4m，由公式可得，该波的传播速度为
则该波传播到Q点所需要的时间为
可知，质点Q在时，振动了，则质点Q在正向最大位移处，质点Q的位置坐标为，故C正确。
故选C。
7.【答案】C
【解析】解：若变压器的输电功率为P，用户得到的功率为P'，
由于升压变压器输入电压为U，降压变压器输出电压为U，则升压变压器输出U2U，降压变压器输入为U3=nU，由于在输电线上有电压损失，所以P>P'，即，整理可得：mn，故A、B错误；
根据变压器的规律，升压变压器副线圈的电压U2U，降压变压器原线圈电压U3=nU，电流I23，线路损失的电压U=U2-U3，损失的功率P=I22r，由以上式子代入求得，故C正确，D错误。
故选C。
8.【答案】ACD
【解析】【分析】
根据点电荷产生的电场与电场的叠加可解得粒子在M点受到的电场力，根据动能定理结合电势随位置x的变化可判断BCD选项。
本题考查随位置x的变化关系、电场力做功，解题关键掌握电场的叠加与电场力做功的计算公式，注意动能定理的应用。
【解答】
A.小球在N点的加速度大小为2g，说明在N点的电场力大小等于mg，方向竖直向下，根据对称性，在M点的电场力大小也为mg，且竖直向上，故M点的加速度为0，故A正确;
B.图像的斜率表示电场强度，结合图像来看从O点到N点场强先增大后减小，故 B错误;
C.从M点到N点过程中，电场力方向先向上后向下，电场力先做负功再做正功，故C正确；
D.从O点到N，电场力做功为ON，重力做功为，
根据C选项可知mg，则合力做功为QL，由动能定理可知，从O点到N点小球的动能增加了，故D正确。
故选：ACD。
9.【答案】CD
【解析】【分析】
本题考查了一维碰撞模型；解决本题的关键是在于分析过程，选择规律，明确是不相撞的条件：甲、乙的速度相等。
甲将箱子沿冰面推给乙的过程，甲和箱子组成的系统动量守恒。乙把箱子抓住的过程，乙与箱子组成的系统动量守恒。当甲与乙恰好不相撞时，甲将箱子推给乙后速度与乙接住箱子后的速度恰好相等。根据动量守恒定律和速度相等条件求解甲推箱子的速度大小。
【解答】
设甲至少以速度v将箱子推出，推出箱子后甲的速度为，乙接在箱子后的速度为，取向右方向为正方向。甲将箱子沿冰面推给乙的过程，甲和箱子组成的系统动量守恒，根据动量守恒定律得；
乙把箱子抓住的过程，乙与箱子组成的系统动量守恒，根据动量守恒定律得；
如果甲、乙不相撞，则有；
联立解得；
故AB错误，CD正确。
10.【答案】ACD
【解析】A.带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，垂直BC边射出的粒子在磁场中运动的时间是 T，由，得，解得，故A正确；
B.设运动时间最长的粒子在磁场中的运动轨迹所对的圆心角为，则有，得，画出该粒子的运动轨迹如图
设轨道半径为R，由几何知识得，可得，故B错误；
C.粒子射入磁场的速度大小为，故C正确；
D.射入的粒子恰好不从AB边射出，粒子在磁场中扫过的面积为，故D正确。
故选ACD。
11.【答案】
；
； ；
远小于
【解析】游标卡尺读数为
实验开始前，需平衡摩擦力，则轻推滑块，滑块在导轨上做匀速直线运动，则滑块上的遮光片分别经过两个光电门的遮光时间相同。
如果将砝码和砝码盘所受重力视为滑块所受的拉力，则拉力冲量的大小为
滑块经过A时滑块的速度为
滑块经过B时滑块的速度为
滑块动量变化量的大小为
码盘和砝码的总质量 ，滑块含遮光片的质量为 ，根据牛顿第二定律有
而对滑块研究
则
将砝码和砝码盘所受重力视为滑块所受的拉力，则
即码盘和砝码的总质量 远小于滑块含遮光片的质量 。
12.【答案】⑤1 ； 990； ；
【解析】把6V的直流电压表接一电阻箱，改装为量程为36V的电压表时，将直流电压表与电阻箱串联，整个作为一只电压表，据题分析，电阻箱阻值调到零，电压表读数为6V，则知把电阻箱阻值调到适当值，使电压表读数为
若电阻箱保持的阻值为，则量程为6V的电压表V的内阻为，则
解得
由丙读出，外电路断路时，电压表的电压为
则电源的电动势为
内阻为
13.【答案】粒子在电场中加速，由动能定理有
解得
粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，粒子垂直边界PQ离开磁场时的运动轨迹如图所示
由几何关系得
由牛顿第二定律得
解得
粒子在磁场中的运动轨迹刚好与PQ相切时的轨道半径，是粒子从边界MN离开磁场最大轨道半径，
由几何知识得
即有
粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得
解得
粒子最终从磁场边界MN离开磁场，磁感应强度

【解析】本题考查了粒子在电场与磁场中的运动，粒子在电场中加速，在磁场中做圆周运动，分析清楚粒子运动过程、根据题意作出粒子运动轨迹、求出粒子轨道半径是解题的关键，应用动能定理求出粒子速度、应用牛顿第二定律即可解题。
14.【答案】解：导体棒刚进入磁场时，切割磁感线产生的电动势：
感应电流：
由右手定则知感应电流方向从a沿杆流向b；
导体棒整个运动过程，根据能量守恒定律：
得：
所以电阻R产生的焦耳热；
设通过磁场时的电量为q，在磁场中运动的距离为x，刚离开磁场时的速度为，
离开磁场运动到最高点的过程中，根据动能定理：
得：
在磁场中的运动过程，根据动量定理：
又因为：
解得。
【解析】本题主要考查导体棒切割磁感线运动、闭合电路欧姆定律、右手定则、能量守恒定律、动能定理、动量定理。
导体棒刚进入磁场时，切割磁感线产生的电动势，根据闭合电路欧姆定律求出通过金属杆的电流大小，由右手定则可知通过金属杆的电流方向；
导体棒整个运动过程，根据能量守恒定律求出整个回路的焦耳热，从而求出电阻R产生的焦耳热；
离开磁场运动到最高点的过程中，根据动能定理求出速度，在磁场中的运动过程，根据动量定理列式，结合电量公式，即可求出磁场区域的长度。
15.【答案】解：在半圆轨道的最高点E，设轨道对 P的支持力为N，由牛顿运动定律得：
，
解得：
由牛顿第三定律得，P运动到E点时对轨道的压力大小为
从D点到E点，由动能定理得：
，
解得：，
P从C点到D点，由牛顿运动定律得：
解得，
说明P从C点到D点匀速运动，故
由能的转化和守恒得：，
解得：
在G点脱离圆轨道，做曲线运动，把该运动分解为平行于斜面的匀减速直线运动和垂直于斜面的初速度为零的匀加速直线运动，
有：
解得：
解得：
P垂直落在斜面上，运动时间满足：
平行于斜面方向上：
联立解得：
平行于斜面方向上：，
P在斜面上的落地距D的距离
【解析】在E点对P受力分析，根据牛顿第二定律列式求解，再根据牛顿第三定律得出结果；
对DE过程利用动能定理求出D点速度，然后利用牛顿第二定律研究CD段运动性质，从而求解C点速度，然后利用能量守恒求解最大弹性势能；
在G点脱离圆轨道，做曲线运动，把该运动分解为平行于斜面的匀减速直线运动和垂直于斜面的初速度为零的匀加速直线运动，根据两个方向运动规律列式求解。
本题考查多运动过程问题，关键是要分析清楚物体各段的运动情况，抓住弹簧的弹性势能与形变量有关。对动能定理的运用，要选择研究过程，分析哪些力对物体做功，进而确定合力的功或总功。运用运动分解时，要分析清楚运动性质，利用运动规律即可求解。