物理：湖南省一起考大联考2023-2024学年高三下学期模拟考试试题（四）

这是一份物理：湖南省一起考大联考2023-2024学年高三下学期模拟考试试题（四），共16页。试卷主要包含了选择题，填空题，计算题等内容，欢迎下载使用。
（时量：75分钟满分：100分）
一、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．物理学家玻尔提出原子模型，成功解释了氢原子光谱，如图所示为氢原子的部分能级图，下列说法正确的是（ ）
A．氢原子从能级跃迁到能级时，电子动能和氢原子能量均减少
B．用的光子照射大量处于基态的氢原子时，氢原子可能会发生跃迁
C．大量处于能级的氢原子自发跃迁时，可能辐射6种不同频率的光子
D．玻尔提出的原子模型能解释所有原子的光谱
2．现有一辆小汽车以的速度匀速驶向路口，当行驶至车头距路口斑马线处时，司机发现有人正沿前方斑马线横穿马路，司机经过时间做出反应，随后开始刹车刚好在斑马线处停下，全过程的图像如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．
B．小车刹车时的加速度为
C．汽车内的平均速度为
D．汽车停车前最后发生的位移是
3．如图所示，以为原点建立如图所示的坐标系，为波源，时波源从平衡位置开始垂直纸面向外做简谐运动（以垂直纸面向外为正方向），振动频率为，振幅为，所激发的横波向四周传播，在时简谐波的最远波峰传到了的位置，则下列说法正确的是（ ）
A．波的传播速度为
B．在时，波源垂直纸面向外振动
C．在时，处的质点振动的路程为
D．在时，x轴上有3个点处于波谷位置
4．2023年7月9日，我国在酒泉卫星发射中心使用长征二号丙运载火箭，成功将卫星互联网技术试验卫星发射升空．卫星互联网技术试验卫星属于低轨道卫星，我国的独角兽企业银河航天计划在2025年前发射1000颗低轨卫星，这是国内目前最大规模的卫星星座计划，也是中国版的“星链”．如果卫星互联网技术试验卫星沿圆轨道运动,轨道距地面高度为h,地球半径为R，引力常量为G，地球表面重力加速度为g，则（ ）
A．根据题中数据可以估算卫星互联网技术试验卫星绕地心做匀速圆周运动的周期
B．根据题中数据可以估算卫星互联网技术试验卫星的质量
C．卫星互联网技术试验卫星在工作轨道上的线速度一定小于同步卫星的线速度
D．卫星互联网技术试验卫星在工作轨道上做匀速圆周运动的向心加速度一定大于g
5．如图甲所示为手机无线充电的工作原理示意图，它由送电线圈和受电线圈组成．已知受电线圈的匝数为50匝，电阻，在它的c、d两端接一阻值的电阻．设在送电线圈上的a、b端接入交流电源时，受电线圈中的磁通量随时间变化规律如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．时受电线圈中产生的电动势为0
B．电压表的示数为
C．一个周期的时间内R上产生的焦耳热为
D．之间流过电阻R的电荷量为0
6．如图所示，某真空室内充满匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁场内有一块足够长的平面感光板，点a为与水平直线的交点，与直线的夹角为，间的距离为．在b点的点状的电子源向纸面内各个方向发射电子，电子做圆周运动的半径为，不计电子间的相互作用和重力，，则上被电子打中的区域的长度为（ ）
A．B．C．D．
二、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．最近中国科学家通过冷冻电镜捕捉到某病毒表面S蛋白与人体细胞表面蛋白的结合过程，首次揭开了某病毒入侵人体的神秘面纱．电子显微镜是冷冻电镜中的关键部分，在电子显微镜中电子束相当于光束，通过由电场或磁场构成的电子透镜实现会聚或发散作用,其中一种电子透镜的电场分布如图所示，其中虚线为等势线，相邻等势线间电势差相等．一电子仅在电场力作用下运动，其轨迹如图中实线所示，a、b、c是轨迹上的三点，且b点的动能大于a点的动能，则下列说法正确的是（ ）
A．电子经过b点时的速度大于经过a点时的速度
B．a点的电势高于b点的电势
C．a点的电场强度小于c点的电场强度
D．电子在a点的电势能大于在c点的电势能
8．如图所示，甲、乙两名质量分别为和的运动员，各抓住轻质绳的一端（运动员脚未着地），绳子与滑轮间的摩擦不计，滑轮和绳子质量均不计，则（ ）
A．若，两运动员紧抓绳子与绳子保持相对静止，乙运动员与绳子间的摩擦力大小为
B．若，两运动员紧抓绳子与绳子保持相对静止，绳子中的拉力大小是
C．若，乙运动员抓住绳子不动，甲运动员抓住绳子由静止开始加速上爬，乙运动员与绳子间的摩擦力大于
D．若，乙运动员抓住绳子不动，甲运动员抓住绳子由静止开始加速上爬，甲、乙距地面初始高度相同，则甲先到达滑轮处
9．如图所示，水平桌面上有一个水银槽，薄壁细玻璃管的底部胶接着一根细线，细线的另一端悬挂在铁架台的支架上．玻璃管开口向下并插入水银槽中，管内外水银面高度差为h，管内被封闭了一定质量的理想气体，下列各种情况下能使细线拉力变小的是（开始时细线的拉力不为零，且不计玻璃管所受的浮力）（ ）
A．随着环境温度升高，管内气体温度也升高
B．大气压强变大
C．再向水银槽内注入水银
D．稍降低水平桌面的高度，使玻璃管位置相对水银槽上移
10．如图甲所示的平行金属极板之间存在交替出现的匀强磁场和匀强电场,取垂直纸面向外为磁场正方向，磁感应强度B随时间t周期性变化的规律如图乙所示，取垂直极板向上为电场正方向，电场强度E随时间t周期性变化的规律如图丙所示．时，一不计重力、带正电的粒子从极板左端以速度v沿板间中线平行极板射入板间，最终平行于极板中线射出，已知粒子在时速度为零，且整个运动过程中始终未与两极板接触，则下列说法正确的是（ ）
A．粒子可能在时刻射出极板B．极板间距大于
C．极板长度为（）D．
三、填空题：本题共2小题，第11题6分，第12题8分，共14分．
11．（6分）“筋膜枪”是利用内部电机带动“枪头”高频冲击肌肉，缓解肌肉酸痛的装备．某同学为了测量“枪头”的冲击频率，设计了图（a）所示的实验．实验时将带限位孔的塑料底板固定在竖直墙面上，“枪头”放在限位孔上方，靠近并正对纸带．启动筋膜枪，松开纸带，让纸带在重锤带动下穿过限位孔，“枪头”在纸带上打下系列点迹．更换纸带，重复操作，得到多条纸带，选取点迹清晰的纸带并舍去点迹密集的部分．完成下列实验内容：
（1）该同学发现点迹有拖尾现象，他以拖尾点迹左侧边沿为测量点，测量得到各点间距如图（b）所示，可知纸带的____________（填“左”或“右”）端连接重锺．
（2）重力加速度取，可算得“枪头”的冲击频率____________．（计算结果保留两位有效数字）
（3）该次实验产生误差的原因有下列三种情况，其中最主要的原因是____________。
A．纸带与限位孔有摩擦力
B．测量各点间的距离不精确
C．“枪头”打点瞬间阻碍纸带的运动
12．（8分）实验室提供以下实验器材：
A．蓄电池（电动势约，内阻约）
B．电压表（，内阻约）
C．电流表（，内阻约）
D．电阻箱（）
E．开关一个，导线若干
甲、乙两同学根据实验室提供的器材设计电路测量蓄电池的电动势和内阻：
（1）甲同学根据实验室提供的器材，设计如图甲所示电路，则开关S闭合前应将电阻箱阻值调至____________（填“最大”或“最小”）．
（2）甲同学接好电路后，闭合开关S，调节电阻箱R的阻值，电流表示数随之变化，记录电阻箱阻值R和电流表示数Ⅰ，处理实验数据时，该同学以为纵轴，以R为横轴，作出图像，得到一条倾斜直线，若直线斜率为k，纵截距为b，则待测电源的电动势为____________，内阻为____________．（用k和b表示）
（3）乙同学设计如图乙所示的电路，根据实验室提供的各器材的规格，你认为____________（填“甲”或“乙”）同学测蓄电池的电动势和内阻的误差更小．
四、计算题：本题共3小题，其中第13题10分，第14题15分，第15题17分，共42分，写出必要的推理过程，仅有结果不得分．
13．（10分）如图所示，一等腰直角三棱镜，放在真空中，，在棱镜侧面左方有一单色光源S，从S发出的光线以入射角从侧面中点射入三棱镜．
（1）若从面折射后的光线直接射到面上，再从面折射出去，出射光线与面的夹角为，求棱镜的折射率；
（2）若从面折射后的光线先射到面上，已知光线在面上只反射不折射（背面镀银，光线射不出去），反射后的光线再射到面上折射出去时，出射光线与面的夹角仍为，求棱镜的折射率的取值范围．
14．（15分）如图所示，一个质量为，半径为的光滑均质半球，静置于光滑水平桌面上，以半球圆心O为坐标原点，如图建立平面直角坐标系，在球顶有一个质量为的小球（视为质点），P为坐标轴所在平面内半圆弧上的一点，且与竖直方向的夹角为，且，小球由静止开始沿球面下滑，当小球m滑到P点时，未脱离半球，已知，g取，试求：
（1）当小球m滑到P点时，半球的位移大小；
（2）当小球m滑到P点过程中，小球的轨迹方程；
（3）当小球m滑到P点时，半球速度的大小（结果保留一位小数）．
15．（17分）如图所示，左侧接有定值电阻R的导轨处于光滑水平面上，它们的总质量为，导轨间距为l，一质量为m、阻值为r的金属棒放在导轨上，导体棒与轨道间是粗糙的，图中虚线右侧存在垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B，时刻，在水平拉力F作用下，导体棒由静止从图中虚线处开始相对导轨滑动，速度与位移始终满足（，x为导体棒的位移），经过时间t时，导体棒发生的位移为，导轨向右移动的距离为（导轨的左侧部分尚未进入磁场区域），棒与导轨接触良好，则在此过程中：
（1）力F的冲量是多少？
（2）力F做的功是多少？
【参考答案】
1．C解析：氢原子从能级跃迁到能级时，电子动能增大，氢原子能量减少，A错误；的光子能量不等于能级差，氢原子不能吸收，不会发生跃迁，B错误；大量处于能级的氢原子自发跃迁时，可能辐射种不同频率的光子，C正确；玻尔提出的原子模型只能解释氢原子光谱，不能解释其他原子的光谱，D错误．故选C．
2．D解析：汽车的初速度为，由运动学公式有，解得，A错误；根据图像可知，小车刹车时的加速度为，B错误；小车内的平均速度为，C错误；汽车停车前最后发生的位移是，故D正确．故选D．
3．A解析：振动周期为，机械波传到的位置时，传播时间是，传播速度是，A正确；在时，波源垂直纸面向里振动，B错误；在时，处的质点振动的时间小于，振动的路程小于，C错误；在时，振动传播到的位置，波长，x轴上波谷坐标分别为和，由对称性可知x轴上有四个点处于波谷位置，D错误．故选A．
4．A解析：依题意，试验卫星所受万有引力提供其做匀速圆周运动的向心力，即，又，联立解得，试验卫星的质量在公式中可以约去，所以不能计算其质量，故A正确，B错误；根据，解得，依题意，试验卫星的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，所以卫星互联网技术试验卫星在工作轨道上的线速度一定大于同步卫星的线速度，故C错误；卫星互联网技术试验卫星在工作轨道上做匀速圈周运动的向心加速度为，故D错误．故选A．
5．C解析：时线圈中的磁通量为零，线圈中产生的电动势最大，，故A错误；电动势的有效值为，电压表的示数为，故B错误；一个周期的时间内R上产生的焦耳热为，故C正确；线圈中感应电动势的平均值，通过电阻电流的平均值为，通过电阻的电荷量，之间磁通量的变化量，流过电阻R的电荷量为，故D错误．故选C．
6．C解析：电子从b点射出后，在磁场中沿顺时针方向做圆周运动，如图所示的两个圆弧分别表示电子打在板上的两个临界情况，一个打在a点，一个打在C点，打在C点的电子轨迹恰好与板相切，过b点作的垂线，过作垂线，由几何知识可得，又因，所以，可得，所以上被电子打中的区域的长度为，故选C．
7．ACD解析：根据，可得，b点的动能大于a点的动能，故电子经过b点时的速度大于经过a点时的速度，故A正确；电子仅在电场力作用下运动，电子从a点运动至b点，动能增大，电场力做正功，电势能减小，负电荷在高电势处电势能反而小，故a点的电势低于b点的电势，故B错误；等势线越密，电场强度越大，c点处等势线比a点处等势线密，故a点的电场强度小于c点的电场强度，故C正确；相邻等势线间电势差相等，则，负电荷在高电势处电势能反而小，故电子在a点的电势能大于在c点的电势能，故D正确．故选ACD．
8．BC解析：对整体分析，有，对，有，所以有，，B正确；绳子质量不计时，运动员与绳子间的摩擦力大小等于绳子拉力大小，A错误；若，甲运动员抓住绳子由静止开始加速上爬，绳子拉力大于两运动员的重力，绳子对两运动员的拉力大小相等，两运动员的质量也相等，所以两运动员向上的加速度大小相等，又起始高度相同，故两运动员同时到达滑轮处，C正确，D错误．故选BC．
9．AC解析：对玻璃管受力分析，由平衡条件得，解得细线的拉力为，即细线的拉力等于玻璃管的重力和管中高出液面部分水银的重力．随着环境温度升高，管内气体温度也升高，由理想气体状态方程可得，封闭气体压强增大，水银柱高度h减小，故拉力T减小，A正确；大气压强变大，水银柱上移，h增大，所以拉力T增大，B错误；向水银槽内注入水银，封闭气体的压强增大，平衡时水银柱高度h减小，故拉力T减小，C正确；稍降低水平桌面的高度，使玻璃管位置相对水银槽上移，封闭气体体积增大，压强减小，平衡时水银柱高度h增大，故拉力T增大，D错误．故选AC．
10．ABD解析：根据题意可知，在内，粒子在磁场中做匀速圆周运动，且转了周，在内，粒子在电场中向下做减速运动到速度为零，在内，粒子在电场中向上做加速运动到速度为v，在内，粒子在磁场中做匀速圆周运动，转了周，粒子回到极板中线，速度平行于极板中线，接下来粒子周期性地重复以上运动，粒子在一个运动周期内的轨迹如图所示．粒子一个运动周期为，故粒子射出极板的时刻可能为（）．当时，，故A正确；粒子在磁场中，设粒子的轨迹半径为r，则有，解得，粒子在电场中向下减速的位移为，故极板间距应满足，故B正确；极板长度可能为，故C错误；粒子在磁场中，有，解得，粒子在电场中，有，解得，可得，故D正确．故选ABD．
11．（6分）（1）左（2分）（2）40（2分）（3）C（2分）
解析：（1）松开纸带，纸带在重锤作用下做加速运动，纸带上相邻两点间的距离逐渐增大，由图可知，纸带左端与重锤相连．
（2）根据逐差法，有
即，解得，
频率为．
（3）由于点迹有拖尾现象，因此该次实验产生误差的主要原因是“枪头”打点瞬间阻碍纸带的运动．故选C．
12．（8分）（1）最大（2分）（2）（2分）（2分）（3）乙（2分）
解析：（1）闭合开关S前，应使电流表示数最小，应将电阻箱的阻值调至最大．
（2）由闭合电路的欧姆定律得，整理得，
斜率，，解得，．
（3）因蓄电池内阻，是小电阻，故电压表的分流作用比电流表的分压作用小，所以采用图乙的误差更小．
13．（10分）解析：（1）光路图如图所示．
由折射定律，光线在面上折射时有，
折射角：，1分
在面上出射时：，
由几何关系知，2分
联立解得，1分
折射率：．1分
（2）光路图如图所示：
由几何关系得，由折射定律知，此时的出射角一定为，要使光线经面折射后射到面上，临界状态恰好射到C点，作出光路图如图所示．2分
由几何关系求得，1分
由折射定律得此时折射率：，1分
所以折射率满足的条件为．1分
14．（15分）解析：（1）将半球和小球视为系统，水平方向动量守恒得，1分
设小球水平分位移为，半球位移为，两边同时求和，得位移关系：．1分
由几何关系得，1分
联立以上各式，解得．1分
（2）当小球的水平位移为x时，半圆的位移为，1分
由几何关系：，解得，1分
又，消去参数，整理得，2分
代入数值得，1分
小球的轨迹是一个长、短半轴分别为和的椭圆的一部分．
（3）当小球m滑到P点时，设小球相对于半球的速度大小为u，方向沿圆弧切线向下，与水平方向夹角为，则：
水平方向由动量守恒有，2分
由机械能守恒有，2分
联立两式，代入数值，解得．2分
15．（17分）解析：（1）设导体棒与轨道间的摩擦力大小为f，对导轨：，1分
运动学公式：，联立解得：，1分
动生电动势大小为，
电流大小：，1分
导体棒所受的安培力大小为，
联立解得：．1分
导体棒所受安培力的冲量大小为
．1分
对导体棒，由动量定理：，1分
导体棒速度：，1分
联立以上各式，解得．1分
（2）导体棒所受的安培力大小为，2分
用平均力法求解导体棒克服安培力做功为，1分
全过程摩擦生热为：，1分
导轨的末速度为，由运动学公式：得．1分
对系统，由能量守恒定律得：，2分
联立以上解得．2分