2024长沙一中高三下学期模拟卷（三）物理试题含解析

这是一份2024长沙一中高三下学期模拟卷（三）物理试题含解析，共14页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

一、单项选择题（本题共6小题，每小题4分，共24分，每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。）
1．科学研究表明，太阳核心的温度极高、压力极大，使得太阳内部每4个氢核（）转化为1个氦核（）和几个正电子并释放出大量能量。假设生成的所有正电子均定向移动，且正电子在s时间内定向移动形成的平均电流为A，已知电子的电荷量为C，则在这段时间内发生核聚变的氢核（）的个数为（ ）
A．B．C．D．
2．如图所示为一乒乓球发球机，不仅可上下调整出球俯仰角度，还可以任意设置发球速度。某次利用该乒乓球发球机从同一位置向前方依次水平射出两个速度不同的乒乓球，分别为直发球和双跳球，图中O点为发球点，A点为直发球的第一次落点，B点为双跳球的第二次落点，测得OA和OB的距离相等，忽略空气阻力的影响，关于直发球在OA间和双跳球在OB间的运动，下列描述正确的是（ ）
A．直发球和双跳球的运动时间之比为1∶1
B．直发球和双跳球的运动时间之比为1∶2
C．直发球和双跳球的发球速度之比为1∶1
D．直发球和双跳球的发球速度之比为3∶1
3．如图甲所示，A、B、C是介质中的三个点，A、C间距为3.25m，B、C间距为1m。两个波源分别位于A、B两点，且同时从时刻开始振动，振动图像如图乙所示。已知A点处波源振动形成的波的波长为2m。则下列说法错误的是（ ）
A．A点处波源振动形成的波在此介质中的波速为5m/s
B．B点处波源振动形成的波的波长为3m
C．AB中点是振动加强点
D．s时C点位移为-7cm
4．潘多拉是电影《阿凡达》虚构的一个天体，其属于阿尔法半人马星系，即阿尔法半人马星系B-4号行星，大小与地球相差无几（半径与地球半径近似相等），若把电影中的虚构视为真实的，地球人登上该星球后发现：自己在该星球上体重只有在地球上体重的n倍（），由此可以判断（ ）
A．潘多拉星球上的重力加速度是地球表面重力加速度的倍
B．潘多拉星球的质量是地球质量的n倍
C．若在潘多拉星球上发射卫星，最小发射速度是地球第一宇宙速度的n倍
D．若在潘多拉星球上发射卫星，第二宇宙速度是11.2km/s
5．直角坐标系xOy中，M、N两点位于x轴上，G、H两点坐标如图所示。M、N两点各固定一负点电荷，一电量为Q的正点电荷置于O点时，G点处的电场强度恰好为零。静电力常量用k表示。若将该正点电荷移到G点，则H点处场强的大小和方向分别为（ ）
A．，沿y轴正向B．，沿y轴负向
C．，沿y轴正向D．，沿y轴负向
6．如图所示，水平放置的平行金属板与电源相连，间距为d，两金属板间有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，圆心为O，半径为R的圆形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场。一束带电粒子沿两金属板中轴线以速度v射入金属板间，然后沿直线运动，从a点射入圆形磁场，e点射出磁场。已知ab为圆形区域的水平直径，，不计粒子重力。下列说法正确的是（ ）
A．两金属板间匀强电场的电场强度大小为vB，方向竖直向上
B．两金属板间的电压为
C．粒子的比荷为
D．粒子在圆形磁场中运动的时间为
二、多项选择题（本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）
7．冰雕展上有一块边长为1m的立方体冰块，冰块内上下底面中心连线为，在处安装了一盏可视为点光源的灯，已知冰块的折射率为1.3。下列说法正确的是（ ）
A．光在冰块中发生全反射的临界角为C，可知
B．由灯直接发出的光照到冰块四个侧面时全部能从侧面射出
C．由灯直接发出的光照到冰块上表面时全部能从上表面射出
D．从冰块正上方沿方向观察，点光源的视深是m
8．如图（a），在竖直平面内固定一光滑的半圆形轨道ABC，小球以一定的初速度从最低点A冲上轨道，图（b）是小球在半圆形轨道上从A运动到C的过程中，其速度平方与其对应高度的关系图像。已知小球在最高点C受到轨道的作用力为2.5N，空气阻力不计，B点为AC轨道中点，重力加速度g取10m/s，下列说法正确的是（ ）
A．图b中B．小球质量为0.2kg
C．小球在A点时重力的功率为5WD．小球在B点受到轨道作用力为8.5N
9．在如图甲所示的电路中，电阻Ω，电容器的击穿电压为110V，击穿后电阻忽略不计。电压表为理想电表，变压器为理想变压器，在变压器原线圈两端输入如图乙所示的交流电压，当原线圈中开关与“1”接线柱连接时，电压表的示数为55V，“2”接线柱连接原线圈中点位置，下列说法正确的是（ ）
A．该变压器原线圈两端输入电压的有效值为V
B．变压器原、副线圈的匝数比为2∶1
C．当原线圈中开关与“2”接线柱连接时，副线圈中的电流为2.2A
D．无论原线圈开关接“1”还是“2”，电阻消耗的功率不变
10．如图，水平地面上有一小车，车内有质量分别m、2m的A、B两小球，用轻杆相连，杆与竖直方向的夹角为。A球靠在光滑的竖直侧壁上，B球在粗糙的水平底面上，且受到的最大静摩擦力与正压力之比为k。小车可以以不同的加速度向右运动，现要保证轻杆与车厢相对静止，重力加速度用g表示，下列说法正确的是（ ）
A．在不同加速度的情况下，轻杆对小球A的作用力始终为恒力
B．当小球B对底面的摩擦力等于0时，那么此时小车做匀加速运动，加速度大小为
C．若，当小车做匀减速直线运动时，则允许的最大加速度为
D．若，当小车做匀加速直线运动时，则侧壁对小球A的作用力最大值为
三、非选择题（本题共5小题，共56分。）
11．（7分）已知弹簧振子做简谐运动时的周期公式为，其中T是简谐运动的周期，k是轻质弹簧的劲度系数，m是振子的质量，莱芜第一中学的学生尚清北以该公式为原理设计了测量轻质弹簧劲度系数k的实验装置（如图所示），图中S是光滑水平面，L是轻质弹簧，Q是带夹子的金属盒；P是固定于盒上的遮光片，利用该装置和光电计时器能测量金属盒振动时的频率。
（1）实验时配备一定数量的的砝码，将它们中的一个或几个放入金属盒内可改变振子的质量，从而可以进行多次实验。
（2）通过实验尚清北同学测得了振动频率f和振子质量m的多组实验数据，他想利用函数图像处理这些数据，若以振子质量m为直角坐标系的横坐标，则为了简便地绘制函数图像，较准确地求得k，应以______为直角坐标系的纵坐标。
（3）若在记录振子质量的数据时未将金属盒质量考虑在内，振动频率f的数据记录准确，利用现有的这些数据结合上述图像，能否准确地求得轻质弹簧L的劲度系数k？______（填“能”或“不能”），图线上取两点和，则可求出劲度系数______。
12．（9分）某研究小组设计了一测量动摩擦因数的实验装置，如图所示，在桌面边缘固定一长木板，限位杆到桌面的距离为h，限位杆末端与木板底端平齐，测量限位杆与木板交点到限位杆右端的距离，记为x，将物块从长木板与限位杆交点处由静止释放，运动到木板底端后通过一小段圆弧使物块沿水平方向从桌面飞出，记下物块落地位置到桌面边缘的水平距离d，保持限位杆到桌面的距离不变，调整木板与桌面间的夹角，重复操作，得到多组对应的x和d。重力加速度为g，请完成以下问题：
（1）设物块与木板间的动摩擦因数为μ，则物块运动到木板底端时的速度______（要求式中含x、h）。
（2）桌面到水平面的距离为H，则物块运动到水平面时的水平速度______（要求式中含d、H）。
（3）本题中测量动摩擦因数的关系式为______，结合测得数据作出______（填“”“x”或“”）图像，能得到一条直线，并结合图像法较方便得出结论，若作出图像的斜率为k，则物块与木板间的动摩擦因数为______。
（4）实验结束后，进行总结时，某同学提出，物块从木板末端经圆弧水平飞出的过程可能存在一定的动能损失，且损失的动能均相同，若该同学的说法成立，则动摩擦因数的测量值______（填“大于”“小于”或“等于”）真实值。
13．（10分）两只完全相同的篮球甲、乙内空气的质量均为，压强均为，温度均为。现用打气筒给两球充气（如图所示）。假设充气前、后篮球的体积不变，将球内气体视为理想气体。
（1）给甲球缓慢充气至球内压强为，该过程可视为温度不变，求注入空气的质量；
（2）给乙球迅速充入与球内压强、温度、体积相同的空气后，球内压强变为，求充气过程中打气筒对气体做的功。已知气体内能U与温度的关系为，α为正常数，该充气过程可视为绝热过程。
14．（14分）如图所示，导轨MN、PQ足够长，与水平面夹角为θ，两导轨上端接有电阻和电容器，R、C分别表示电阻的大小和电容的大小，P处连有一单刀双掷开关S，两导轨平行且相距为L，整个装置处在垂直于该平面向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，质量为m、长为L的导体棒ab在外力作用下垂直静置于导轨上（导体棒电阻不计），ab与导轨间的动摩擦因数为，重力加速度为g，ab与导轨间接触始终良好。
（1）将单刀双掷开关S置于1，ab从静止释放（撤去外力），经时间t刚好达到最大速度，求这个过程中R产生的焦耳热；
（2）将单刀双掷开关S置于2，ab从静止释放（撤去外力），试判断ab的加速度是否恒定，请详细说明推理过程；
（3）将单刀双掷开关S置于2，ab从静止释放（撤去外力），ab沿导轨下滑距离为s时，求电容器所带电荷量。
15．（16分）如图所示，倾角为θ的固定斜面的底端安装一个弹性挡板P，质量分别为m和4m的物块a、b置于斜面上，二者初始位置距离挡板足够远，物块a与斜面间无摩擦，物块b与斜面间的动摩擦因数为。两物块间夹有一个劲度系数很大且处于压缩状态的轻质极短弹簧，弹簧被锁定，锁定时弹簧的弹性势能为。现给两物块一大小为、方向沿斜面向下的初速度的同时，解除弹簧锁定，弹簧迅速完全释放弹性势能，并立即拿走弹簧。物块a、b与挡板P之间的碰撞均为弹性碰撞，重力加速度为g（弹簧长度可以忽略不计）。求：
（1）弹簧解除锁定后a、b的速度大小；
（2）拿走弹簧后，a与b第一次碰撞后b上升的高度；
（3）b被第一次碰撞后到最终能沿斜面向上运动的最大距离。
物理参考答案
1．A【解析】根据电荷数与质量数守恒可得
每4个氢核转化为1个氦核和2个正电子，根据公式可得C，
正电子个数为，
由上可知发生核聚变的氢核的个数为正电子个数的两倍，即氢核的个数是。
故选A。
2．D【解析】以直发球为研究对象，将乒乓球速度分解为水平和竖直两个方向两个分速度，竖直方向做自由落体运动，
水平方向做匀速直线运动，
可将双跳球按落点分为两段路程，根据运动情况可知，第一落点到O点的距离应为第一落点到第二落点的一半。由于两种发球在同一位置，即两球第一次落到球台上的所有的时间相等，可得直发球和双跳球的运动时间之比为1∶3，发球速度之比为3∶1，D正确，ABC错误。
故选D。
3．C【解析】A．根据乙图可知，A点波源振动的周期为0.4s，故形成的波在此介质中波速为（m/s），
故A正确，不符合题意；
B．同种介质中，两列波的传播速度相等，故B的波速也为5m/s，根据乙图可知，B点波源振动的周期为0.6s，B点波源振动形成的波长为（m），
故B正确，不符合题意；
C．由于两列波的周期不同，在同一位置不同时刻振动的叠加效果不同，故C错误，符合题意；
D．根据乙图可知，A点波源的振动波在C的振动位移图像为，B的振动位移图像为，将s代入得m，故D正确，不符合题意。故选C。
4．B【解析】A．因为地球人的质量不变，则根据可知潘多拉星球上的重力加速度是地球表面重力加速度的n倍，故A错误；
B．根据，可知半径与地球半径近似相等时，该星球质量是地球质量的n倍，故B正确；
C．卫星的最小发射速度也是该星球的第一宇宙速度，根据，解得，潘多拉星球上的重力加速度是地球表面重力加速度的n倍，则最小发射速度是地球第一宇宙速度的倍，故C错误；
D．第二宇宙速度是卫星脱离该星球的引力束缚飞到无限远处所必须具有的速度，卫星在地面上具有的动能应等于从地面附近运动到无限远处克服重力做的功，因为重力大小不同，则在潘多拉星球上发射卫星时第二宇宙速度与地球的第二宇宙速度不相等，不是11.2km/s。故D错误。
故选B。
5．B【解析】正点电荷置于O点时，G点处的电场强度恰好为零，则作为对称点的H点处的电场强度也为零，正点电荷在H点的场强大小，方向沿y轴正向。由于H点处的电场强度为零，则两个负点电荷在H点的合场强大小，方向沿y轴负向。当正点电荷移到G点后，正点电荷在H点的场强大小，方向沿y轴正向。两个负点电荷在H点的合场强大小为，方向沿y轴负向，因此H点处场强的大小为，方向沿y轴负向。故选B。
6．C【解析】A．一束带电粒子沿两金属板中轴线以速度v射入金属板间，然后沿直线运动，受力平衡，则，解得。由粒子在偏转磁场中运动轨迹可知，电荷带负电，则在平行金属板内，由左手定则可知洛伦兹力向下，则电场力向上，负电荷的电场力与电场强度方向相反，则电场强度方向竖直向下，故A错误；
B．两金属板间的电压，故B错误；
C．带电粒子在磁场中的轨迹如图所示
由几何关系可知，轨迹圆的半径，
由洛伦兹力提供向心力可知，联立解得粒子的比荷，故C正确；
D．粒子在磁场中运动的时间，故D错误。故选C。
7．ACD【解析】A．由临界角与折射率的关系可知，故A正确；
BC．由灯直接发出的光照射到上表面的四个端点时，是光照射到冰块上表面和侧面的入射角最大的情况，如图所示
在直角三角形中，由几何关系可知m，m，则，
所以由灯直接发出的光照到冰块上表面时全部能从上表面射出，而，所以由灯直接发出照到冰块四个侧面上的光不能全部都从侧面射出，故B错误，C正确；
D．实深是AB，设视深为h，根据折射率定义式结合几何关系可知，可得m，故D正确。
故选ACD。
8．ABD【解析】A．小球在光滑轨道上运动，只有重力做功，故机械能守恒，有，
解得，即：，A正确；
B．依题意小球在C点，有，又，m，
解得kg，B正确；
C．小球在A点时重力方向竖直向下，速度水平向右，二者夹角为90°，根据可知，重力的瞬时功率为零，C错误；
D．由机械能守恒，可得，又因为小球在B点受到的在水平方向上的合外力提供向心力，可得，联立解得N，D正确。
故选ABD。
9．BC【解析】A．根据交流电有效值计算方法，由公式，可解得原线圈输入电压的有效值是110 V，A错误；
B．开关接“1”时，电压表的示数V，根据理想变压器得，原、副线圈匝数比为2∶1，B正确；
C．当原线圈中开关接“2”时，原线圈接入电路的有效匝数与副线圈匝数相等，根据理想变压器得副线圈两端电压有效值V，最大电压大于110V，大于电容器的击穿电压，电容器被击穿后，两电阻并联Ω
由欧姆定律得A，C正确；
D．开关接“1”时W，
开关接“2”时W，D错误。
故选BC。
10．AC【解析】A．根据题意，设杆对球A的作用力大小为F，对A球，竖直方向上由平衡条件有，解得，轻杆与车厢相对静止，θ角不交则轻杆对小球A的作用力始终为恒力，故A正确；
B．杆对球B的作用力大小始终也为，当小球B对底面的摩擦力等于0时，对B，根据牛顿
第二定律，解得，故B错误；
C．若，对AB整体分析得，B与底面间的最大静摩擦力为当A与侧壁无弹力时，且B与底面间有最大静摩擦力时，对AB整体，根据牛顿第二定律，解得，但当A与侧壁恰无弹力时，A有最大加速度，由杆的水平分力换使，此时对A，根据牛顿第二定律，解得，，因此，允许的最大加速度为，故C正确；
D．若，当小车做匀加速直线运动时，对A、B整体受力分析得，，N为侧壁对小球A的作用力，隔离A分析得，，联上解得解得，，故解得，故D错误。
故选AC。
11．（2）（3）能；
【解析】（2）为了较准确地应用图像求出k，应使图线为直线，由，变形得，与m成正比，又，故以为纵轴，m为横轴，则图线为直线；
（2）能，若忘记金属盒的质量，则振子的实际质量为，图线的函数关系式变为，可以根据图线的斜率求出k，方法为在图线上取两点和，则可求出图线斜率为，解得。
12．（1）
（2）
（3）；x；
（4）等于
【解析】（1）设木板倾角为θ，则物块在木板上运动时受到的摩擦力为，物块在木板上运动的过程中，由动能定理有，化简得。
（2）物块从桌面水平飞出后做平抛运动，竖直方向有，水平方向有，综合可得。
（3）上述两速度相同，联立得，对关系式变式有，即应作出图像，图像斜率，则。
（4）物块在小圆弧位置损失相同的动能，即速度减小量相同，相当于（3）中所得关系式右侧减去一个常量，不影响图线的斜率，故若该同学的说法成立，动摩擦因数的测量值仍等于真实值。
13．（1）
（2）
【解析】（1）设篮球的体积为，给甲球缓慢充气，由玻意耳定律有，解得，即注入空气的质量为。
（2）由理想气体状态方程有，解得，则，又，由热力学第一定律有，解得。
14．（1）
（2）恒定，推理过程见解析
（3）
【解析】（1）当S置于1，导体棒的速度达到最大时，合外力为零，对导体棒受力分析，如图所示，有
由闭合电路欧姆定律得，
由法拉第电磁感应定律得，
解得，
由动量定理得，
又，，
解得，
由能量守恒得R产生的热量为
。
（2），取极短的时间有，，，
联立解得，
由牛顿第二定律得，
解得，为定值，故ab的加速度恒定。
（3）由（2）得
解得
又，，解得
15．（1）；0
（2）
（3）
【解析】（1）取物块的初速度方向为正方向，设弹簧解除锁定的瞬间a、b获得的速度分别为、，由动量守恒定律和机械能守恒定律得
解得，。
则弹簧解除锁定后a、b的速度大小分别为、0
（2）由于b与斜面的动摩擦因数，所以b与斜面的最大摩擦力等于重力沿斜面向下的分力，又因为弹簧解除锁定后b的速度为零，则b保持静止。第一次碰撞发生在原位置处，a与斜面无摩擦，则碰撞前a的速度大小为，方向沿斜面向上，设第一次碰撞后，a、b的速度分别为、，由动量守恒定律和机械能守恒定律得
解得，，
b沿斜面向上运动的过程中，由牛顿第二定律得
解得，
第一次碰后b沿斜面向上运动的最大距离为，
故上升的高度为。
（3）由题意，a、b距离挡板足够远，则a每次碰撞挡板返回后b已经静止在斜面上，第二次碰撞后，设a、b的速度分别为、，由动量守恒定律和能量守恒定律有
解得，，
由于每次都是运动的a碰撞静止的b，则由动量守恒定律和能量守恒定律有
，
解得，（，2，3，…）
总有a的速度大于b的速度，故会一直碰撞下去，直到a、b最终共同静止，设b最终沿斜面向上运动的最大距离为x，此时a、b速度均为零，由能量守恒定律得
解得。