物理：江西省九江市2023-2024学年高三下学期第三次统一模拟考试试题（解析版）

这是一份物理：江西省九江市2023-2024学年高三下学期第三次统一模拟考试试题（解析版），共19页。
考生注意：
1．答题前，考生务必将自己的准考证号、姓名填写在答题卡上。考生要认真核对答题卡上粘贴的条形码的“准考证号、姓名、考试科目”与考生本人准考证号、姓名是否一致。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3．考试结束，监考员将试题卷、答题卡一并收回。
一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1. 下列说法正确的是（ ）
A. 图甲为康普顿效应的示意图，入射光子与静止的电子发生碰撞，碰后散射光的波长变长
B. 在两种固体薄片上涂上蜡，用烧热的针接触固体背面上一点，蜡熔化的范围如图乙所示，则a一定是非晶体，b一定是晶体
C. 图丙中随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向频率较低的方向移动
D. 图丁光电效应实验中滑动变阻器的触头向右移动，电流表的示数一定增大
【答案】A
【解析】A．图甲为康普顿效应的示意图，入射光子与静止的电子发生碰撞，碰后，入射光的动量减小，根据
可知，碰后散射光的波长变长，故A正确；
B．在两种固体薄片上涂上蜡，用烧热的针接触固体背面上一点，蜡熔化的范围如图乙所示，则a表现出各向同性，a可能是单晶体，也可能是非晶体，b表现出各向异性，b一定是单晶体，故B错误；
C．根据黑体辐射的规律，图丙中随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向频率较高的方向移动，故C错误；
D．图丁中光电效应实验中电源所加电压为加速电压，逸出的光电子加速到达A极，当滑动变阻器的触头向右移动时，加速电压增大，若电流没有达到饱和电流，电流表的示数先增大，达到饱和电流后，电流表的示数不变，故D错误。
故选A。
2. 如图甲所示是一列简谐横波在时刻的波形图，质点P的平衡位置位于处，其振动图像如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A. 波沿x轴正方向传播
B. 再经过质点P的加速度最大且沿y轴负方向
C. 质点Q的振动方程为
D. 该波的波速为10m/s
【答案】C
【解析】A．由图乙可知时刻，质点P向下振动，根据上下坡法，波沿x轴负方向传播，故A错误；
B．由图乙可知，再经过质点P的位于波谷，加速度最大且沿y轴正方向，故B错误；
C．质点P、Q的相位差
由图乙可知质点P的振动方程为
质点Q的振动方程为
故C正确；
D．该波的波长为，周期为，波速为
故D错误。故选C。
3. 如图甲所示，竖直起降火箭是一种可以垂直升空并在任务结束后垂直着陆的火箭．竖直起降技术使得火箭的核心部分可以被重复使用，可降低太空探索的成本．某火箭测试时，火箭上升到最高点的过程中的位移与时间的比值和时间的图像如图乙所示，下列说法正确的是（ ）

A. 火箭做匀速直线运动，速度大小为
B. 火箭做匀减速直线运动，加速度大小为
C. 火箭在末的瞬时速度为
D. 内火箭的平均速度大小为
【答案】D
【解析】AB．由匀变速直线运动的公式
可得
由于题中图像斜率为负值，因此此运动为匀减速直线运动，且初速度大小为，加速度大小为，故AB错误；
C．由可知火箭在末减速至0，故C错误；
D．根据平均速度的定义有，在 内火箭的位移为
平均速度大小为，故D正确。故选D。
4. 如图，真空中有三个点电荷固定在同一直线上，电荷量分别为和点和三个点电荷的连线与点电荷所在直线的夹角分别为、和。若位于点的某负点电荷在这三个电荷的静电力作用下平衡，，则三个点电荷的电荷量可能为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】AB．负点电荷在点能平衡，说明这三个电荷在点合场强为零，若三个点电荷均为正或均为负，则根据电场强度的叠加法则可知，点的场强不可能为零，故AB错误；
CD．设间的距离为，则根据几何关系可得
，，
若在点产生的合场强为零，则产生的电场应与产生的合电场大小相等、方向相反，则为同种电荷，与电性不同，根据矢量三角形与几何三角形相似，如图所示
则由
可得数值大小关系
故C正确，D错误。
故选C。
5. 如图所示，楔形透明物体横截面POQ的顶角为30°，该材料折射率为，OP边上的点光源S到顶点O的距离为d，不考虑多次反射，OQ边上有光线射出部分的长度为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】根据全反射临界角公式可得
可得发生全反射的临界角为
如图所示
根据图中几何关系可知，OQ边上有光线射出部分的长度为
故选A。
6. 被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜（FAST）启用以来，已取得一系列重大科学成果，发现脉冲星数百颗。脉冲星是旋转的中子星，每自转一周，就向地球发射一次电磁脉冲信号。若观测到某个中子星发射电磁脉冲信号的周期为T，中子星可视为半径为R的匀质球体，已知万有引力常量为G。由以上物理量可以求出（ ）
A. 中子星的第一宇宙速度B. 中子星密度最小可能值
C. 中子星赤道表面的重力加速度D. 中子星同步卫星的高度
【答案】B
【解析】ACD．根据已知数据，不能求出中子星质量，中子星的近地卫星速度为第一宇宙速度
解得
所以第一宇宙速度不能求出，中子星赤道表面的重力加速度
解得
即赤道表面的重力加速度不能求出，电磁脉冲信号的周期为即为中子星的自转周期，所以中子星的同步卫星周期为，则
解得
即中子星同步卫星的高度不能求出，A错误；C错误；D错误；
B．中子星赤道上物体随中子星转动的向心加速度为
可以求出，考虑中子星赤道表面上质量为的微元，根据
又
可求出中子星密度的最小值为
B正确。
故选B。
7. 如图甲所示，半径为R的圆管道固定在竖直平面内，管道内径较小且与半径相比可忽略，内壁光滑，管道最低点为B，最高点为A，圆管所在平面内存在一匀强电场，在B点给质量为m、带电荷量为+q的小球一水平初速度，小球运动过程中动能与机械能随转过角度的关系分别如图乙、图丙所示，已知B点为重力势能和电势能的零点，小球在管道内恰好做圆周运动，重力加速度为g，小球可视为质点，则（ ）
A. 电场强度大小为，方向与水平方向成45°角斜向左下方
B. 小球的初动能为
C. 小球的最大机械能为
D. 小球在A点对管壁作用力大小为
【答案】B
【解析】A．根据机械能随角度的变化图像可知，当小球转过的角度为时，小球的机械能最小，电场力做的负功最多，说明电场力的方向水平向左，A错误；
B．根据动能随角度变化的图像可知，当小球转过角度为时，小球的动能为零，说明此时小球在等效最高点，有
解得
对小球从点到等效最高点的过程，在竖向方向移动的距离为，沿电场力方向移动的距离为，根据动能定律有
解得
B正确；
C．当小球转过的角度为时，电场力做的正功最多，根据功能关系有
解得
C错误；
D．从点到点根据动能定理有
解得
在点竖直方向上根据牛顿第二定律有
解得
D错误；
故选B。
8. 如图所示，两根无限长通电直导线水平且平行放置，分别通有电流为和，且。一无限长光滑绝缘杆垂直于两导线水平放置，三者位于同一高度，一带正电的小球P穿在绝缘杆上，小球P从靠近a的地方以某一速度向右运动，小球受到的洛伦兹力设为F。已知导线及杆始终固定不动，通有电流I的无限长直导线在其周围产生的磁场的磁感应强度，其中k为常量，r为到长直导线的距离。则（ ）
A. 两导线之间某位置的磁感应强度为零
B. 小球沿杆方向做减速运动
C F先减小后增大再减小
D. F先垂直纸面向里后垂直纸面向外
【答案】CD
【解析】A．由安培定则可知，b右侧的磁场方向向上；a左侧的磁场的方向也向上，所以a、b之间的磁场的方向向上，不可能为，故A错误；
B．由安培定则可知，b右侧的磁场方向向上；a右侧的磁场的方向向下，所以a右侧的磁场的方向在竖直方向上，则P向右运动的过程中受到的洛伦兹力的方向垂直于纸面，小球沿杆的方向不受力，所以小球将做匀速直线运动，故B错误；
CD．由于，且有电流的无限长直导线在其周围产生的磁场的磁感应强度，设a与b之间的距离为L，则由可知在a的右侧距离a为L处的合磁感应强度为0，根据矢量合成的特点可知，该点左侧的磁感应强度的方向竖直向下，该点右侧的磁感应强度的方向竖直向上，根据左手定则可知，在a的右侧距离a为L右侧的洛伦兹力的方向垂直于纸面向外，而在a的右侧距离a为L左侧的洛伦兹力的方向垂直于纸面向里；结合公式与矢量合成的特点可知，从a到a的右侧距离a为L处的过程中磁感应强度逐渐减小，而a的右侧距离a为L处的右侧磁感应强度先增大后减小，所以小球从靠近a的地方以某一速度向右运动的过程中受到的洛伦兹力F先减小，然后增大，最后又逐渐减小，故CD正确。
故选CD。
9. 质量分别为m和2m的A、B两本书分别在水平恒力F1和F2的作用下沿水平桌面运动，撤去F1、F2后受摩擦力的作用减速到停止，它们的v—t图像如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. F1和F2大小相等
B. A、B所受摩擦力大小相等
C. F1和F2对A、B做功之比为1：4
D. 全过程中摩擦力对A、B冲量之比为1：4
【答案】CD
【解析】BD．由v—t图可知，撤除外力后
根据牛顿第二定律
，
所以两摩擦力
全程两物体运动时间相同，所以两摩擦力的冲量之比为，B错误，D正确；
A．根据动量定理
，
可得
A错误；
C．根据动能定理
，
可得
C正确。
故选CD。
10. 如图所示，有方向垂直于光滑绝缘水平桌面的两匀强磁场，磁感应强度的大小分别为B1=B、B2=3B，PQ为两磁场的边界，磁场范围足够大，桌面上边长为a、质量为m、电阻为R的单匝正方形金属线框，以初速度v垂直磁场方向从图示位置开始向右运动，当线框恰有一半进入右侧磁场时速度为，则（ ）
A. 此时线框的电功率为
B. 此时线框的加速度大小为
C. 此过程中通过导线横截面的电量为
D. 初速度为
【答案】ABD
【解析】A．此时切割磁感线产生的感应电动势
线框中电流为
此时线框的电功率为
故A正确；
B．由牛顿第二定律得
联立，可得
故B正确；
D．设垂直桌面向下为磁通量的正方向，磁通量的变化量
由感应电动势
感应电流
由动量定理可得
解得
故D正确；
C．由电荷量公式得
故C错误。
故选ABD。
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 如图（a）所示的实验装置研究加速度和力的关系．
在该实验中采用了控制变量法，保持小车（含位移传感器接收器）的总质量不变，用钩码所受的重力作为小车所受拉力，用测小车的加速度，通过改变钩码的数量，多次重复测量，可得小车运动的加速度a和所受拉力F的关系图像，在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验，得到了两条图线，如图（b）所示．
（1）图线_____________（选填“①”或“②”）是在轨道右侧抬高成为斜面情况下得到的；
（2）小车（含位移传感器接收器）的总质量_____________；小车和轨道间的动摩擦因数_____________（g取）。
【答案】（1）① （2）1 0.1
【解析】（1）[1]图线②，有拉力小车仍旧不动，表明轨道右侧没有被抬高，曲线①在没有拉力时，小车的加速度不为零，说明曲线①是在轨道右侧抬高成为斜面情况下得到的；
（2）[2] [3]由图线②可知，当F=1N时，小车即将运动则有
由图线①可知
当F=1N时，a=2m/s2，代入数据联立两式得kg，
12. 某同学听说一支新HB铅笔笔芯（粗细均匀）的电阻约为25Ω，于是就找来一支新HB铅笔，准备测出笔芯的电阻。
（1）用多用电表直接测量笔芯的电阻。先把选择开关调至欧姆________（填“×1”、“×10”或“×100”）挡，使红、黑表笔短接进行调零，再使红、黑表笔与该铅笔笔芯的两端接触，经过正确的操作后，测量结果如图甲所示，则该铅笔笔芯的电阻为________Ω。
（2）该同学想更准确地测出这支铅笔笔芯的电阻，他从实验室找到如下器材：
A.电源E：电动势约为3.0V；
B．电流表：量程为，内阻；
C．电流表：量程为，内阻；
D．滑动变阻器：最大阻值为5Ω；
E．滑动变阻器：最大阻值为2kΩ；
F.电阻箱：最大阻值为99999.9Ω；
G.开关S，导线若干。
为了尽量准确地测量这支铅笔笔芯电阻Rx的阻值，根据实验室提供的仪器，他设计图乙所示的电路，图中电流表a应选用________，电流表b应选用________（选填“”或“”）；滑动变阻器R应选用________（选填“”或“”）
（3）将变阻箱电阻调为，调节滑动变阻器的滑片，记录电流表A1的示数和电流表的示数，根据测得的多组数据描绘出图像，如图丙所示，图像的斜率为k，则铅笔笔芯电阻的阻值________（用或表示）。
【答案】（1）×1 30 （2） （3）
【解析】【小问1详解】
[1][2]由题可知，HB笔芯(粗细均匀)的电阻约为，故先把选择开关调至欧姆的“”挡，则图甲中的示数为
【小问2详解】
[1][2]通过电流表a的电流小于通过电流表b的电流，为使金属电阻阻值的测量结果尽量准确，图中a应选用量程小的，b应选用量程大的。
[3]滑动变阻器采用了分压接法，为方便实验操作，滑动变阻器应选择最大阻值较小的滑动变阻器。
【小问3详解】
根据题意，由欧姆定律有
整理可得
则有
解得
13. 如图所示，两个壁厚可忽略的圆柱形金属筒A和B套在一起，两者横截面积相等，光滑接触且不漏气。将A系于天花板上，用手托住B，使底部到顶部的高度为20cm，此时它们密封的气体压强与外界大气压相同，均为1.1×105Pa，然后缓慢松开手，让B下沉，当B下沉了2cm时，停止下沉并处于静止状态，下沉过程中气体温度保持不变。求：
（1）此时金属筒内气体的压强；
（2）若当时的温度为35℃，欲使下沉后的套筒恢复到下沉前的位置，应将温度变为多少？
【答案】（1）；（2）7℃或280K
【解析】（1）设两者横截面积为S，根据玻意耳定律得
解得
（2）根据盖—吕萨克定律得
其中
解得
则温度变为
14. 如图所示，水平传送带顺时针转动，速率恒为v0，，可看成质点物体质量为m，静止放在传送带的左端，与传送带间的动摩擦因数为μ；一个质量也为m，长为L的盒子，左端有个开口，恰好可以让物体水平进入，物体进入后开口封闭，物体与盒子间没有摩擦，盒子放在特殊的水平面上，盒子所受水平面的阻力与盒子速率成正比，即满足（k是常量），物体与盒子的所有碰撞均无机械能损失。
（1）为使物体离开传送带的速率也为v0，求传送带左右两端的最短距离；
（2）满足第一问的前提下，假设物体与盒子的左、右壁一共恰好碰撞了12次，求常量k。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）由题意，根据动能定理
解得
（2）物体进入后先与右壁碰撞，碰后物体静止，盒子以物体的速度向右减速运动，然后盒子左壁再与静止物体碰撞，物体以碰前盒子的速度运动，盒子静止⋯⋯整个过程如果不考虑中间盒子停止的时间，那么盒子一直在做减速运动。
对盒子利用动量定理，以初速度方向为正方向，在时间内，速度变化，有
在整个过程中，速度变化量为v0，有
由题意
解得
15. 如图所示，一带电量为-q的小球，质量为m，以初速度v0从水平地面竖直向上射入v0水平方向的匀强磁场中，磁感应强度大小为，方向垂直纸面向外。图中b为小球轨迹第一次的最高点，重力加速度为g，求：
（1）小球从抛出到b点所用时间；
（2）b点距射出点最大高度差；
（3）b点距射出点的水平位移。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）取一水平向右的速度v1，且
向左的速度v2，此时有
小球的运动可看作一沿水平向右的匀速直线运动和以v2和v0的合速度为初速度的匀速圆周运动的合成，圆周运动速度大小为，小球到达最高点时竖直方向速率为零，在最高点速率为；匀速圆周运动的初速度方向和水平方向成45°斜向左上方，则小球到最高点的时间为
（2）水平方向利用动量定理，有
即为
代入数据得
（3）设水平位移为x，竖直方向利用动量定理，有
即为
代入数据得