[物理][三模]湖北省新高考协作体2023_2024学年高三下学期三模考试试题(解析版)

这是一份[物理][三模]湖北省新高考协作体2023_2024学年高三下学期三模考试试题(解析版)，共25页。试卷主要包含了选择题的作答，非选择题的作答等内容，欢迎下载使用。
本试卷共6页，15题。全卷满分100分。考试用时75分钟。
★祝考试顺利★
注意事项：
1．答题前，先将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号填写在试卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3．非选择题的作答：用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4．考试结束后，请将本试卷和答题卡一并上交。
一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40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，第8-10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1. 积极发展核能是中国能源转型和碳达峰碳中和重要举措，而核事故核污染促使人类社会需共同正视和思考如何合理安全利用核能。下列核能的说法中正确的是（ ）
A. 铀核裂变的核反应方程是
B. 核反应堆中镉棒可以起到控制核反应速度的作用，是减速剂
C. 日本福岛核污水污染的海产品经过高温烹煮能去除其放射性
D. 核子在结合成原子核时，原子核的比结合能越大，原子核越稳定
【答案】D
【解析】A．铀核裂变的核反应方程是
故A错误；
B．核反应堆中，在铀棒之间插入一些镉棒，可以吸收中子，不减速剂，主要是为了调节中子数量，控制反应速度，故B错误；
C．日本福岛核污水污染的海产品经过高温烹煮不能去除其放射性，故C错误；
D．核子在结合成原子核时，原子核的比结合能越大，原子核越稳定，故D正确。
故选D。
2. 如图甲所示为氢原子的能级图，大量处于能级的氢原子向基态跃迁时，放出频率不同的光子。其中频率最高的光照射图乙电路中光电管阴极K时，电路中电流随电压变化的图像如图丙所示。已知可见光光子的能量范围为1.62~3.11eV，电子的电荷量大小为e，质量为m，则下列说法正确的是（ ）
A. 这群氢原子跃迁时最多可放出6种可见光
B. 用图乙实验电路研究光电效应，要测遏止电压，滑片P应向a端滑动
C. 若频率最高的光子能量为，可求出光电管阴极K的逸出功为
D. 1.62eV的光子比3.11eV的光子照射同一双缝干涉实验装置形成的干涉条纹间距窄
【答案】B
【解析】A．大量处于能级的氢原子向基态跃迁时，根据
可知这群氢原子跃迁时最多可放出6种不同频率的光，其能量分别为
，，
，，
其中只有1.89eV和2.55eV在1.62~3.11eV范围内，所以该过程最多可发出2种可见光，故A错误；
B．用图乙实验电路研究光电效应，要测遏止电压，则阴极K的电势比阳极A电势高，滑片P应向a端滑动，故B正确；
C．根据光电效应方程
根据动能定理可得
所以光电管阴极 K的逸出功为
故C错误；
D．根据干涉条纹间距公式
1.62eV的光子频率与比3.11eV的光子频率小，则1.62eV的光子波长与比3.11eV的光子波长大，所以1.62eV的光子比3.11eV的光子照射同一双缝干涉实验装置形成的干涉条纹间距宽，故D错误。
故选B。
3. 2024年两会政府工作报告提出打造新质生产力，新能源汽车产业尤为引人瞩目。2023年我国新能源汽车产销量占全球比重超过60%，产销量连续9年位居世界第一，作为国民经济的重要支柱产业，新能源汽车产业已成为中国制造业的一张新名片。目前，无线充电技术已经在新能源汽车等领域得到应用。如图所示，地下铺设有供电的送电线圈，车上的受电线圈与蓄电池相连，送电线圈和受电线圈匝数比为。当送电线圈接上图中的正弦交流电后，受电线圈中的电流为20A。不考虑线圈的自感，忽略电能传输的损耗，下列说法正确的是（ ）
A. 受电线圈电流方向每0.02秒改变1次
B. 送电线圈的输入功率为1100W
C. 受电线圈的输出电压为
D. 0.01s时受电线圈瞬时电压为0V
【答案】B
【解析】A．由图像可知交流电的周期为0.02s，即电流方向每0.02秒改变2次，故A错误；
BC．根据图像可知送电线圈的电压为
根据变压器电压与匝数关系有
解得受电线圈电压为
根据变压器原副线圈功率关系有
故B正确，C错误；
D．0.01s时送电线圈瞬时电压为0V，送电线圈中的电流为零，根据楞次定律可知副线圈中的有阻碍原磁场减小的感应电流磁场，受电线圈中有感应电流，受电线圈瞬时电压不为0V，故D错误。
故选B。
4. 2024年4月1日，无锡市政府与顺丰公司、丰翼公司、中国邮政就《“低空＋物流”合作项目》进行签约，共同打造长三角低空经济产业发展高地、全国低空经济创新示范区。低空物流无人机配送首飞活动举行，启动无人机快递运输和配送。活动现场有一架无人机在运送物资，已知质量为6kg的邮件在被无人机从地面吊起后，在竖直方向运动的图像如图所示（竖直向上为正方向），重力加速度大小。根据图像下列判断正确的是（ ）
A. 在10~30s时间内邮件的机械能不变
B. 46s时邮件离地面的高度为28m
C. 在0~10s内无人机拉力做功平均功率为30.3W
D. 在30~36s内无人机拉力对邮件做负功，其功率逐渐减小
【答案】C
【解析】A．根据图像可知，在10~30s时间内邮件向上做匀速运动，邮件的动能不变，重力势能增加，所以邮件的机械能增加，故A错误；
B．根据图像与横轴围成的面积表示位移可知，46s时邮件离地面的高度为
故B错误；
C．根据图像可知内无人机的加速度大小为
根据牛顿第二定律可得
解得
内的位移为
则在内无人机拉力做功的平均功率为
故C正确；
D．在内，根据图像可知无人机向上做匀减速运动，无人机拉力对邮件做正功，根据
可知拉力的功率逐渐减小，故D错误。
故选C。
5. 2024年3月29日，我国研制的朱雀三号可重复使用垂直起降回收验证火箭在酒泉卫星发射中心圆满完成试验任务。点火升空1分钟后，火箭从三百多米的高空垂直返回，着陆平稳，落点准确，状态良好，标志着国内起飞规模最大垂直起降试验火箭试验成功。若该火箭在距离地面的高度约1m时，底部配备的4台着陆反推发动机开始点火竖直向下喷气，使火箭在竖直方向上的速度在0.2s内由8m/s降到2m/s。已知反推发动机喷气过程中火箭受到的平均推力大小为F，喷出气体的密度为，4台发动机喷气口的直径均为d，喷出气体的重力忽略不计，喷出气体的速度远大于返回舱的速度。则喷出气体的速度大小为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】以时间内喷出的气体为研究对象，设喷出气体的速度为，则每台发动机喷出气体的质量为
根据牛顿第三定律可得返回舱对气体的作用力为
对4台发动机喷出的气体，由动量定理可得
联立解得
故选D。
6. 如图所示，M、N为两个对称圆锥的顶点，相距2l、圆锥的底面半径为l，P点为圆锥底面圆周上的一点（未画出），O点为MN连线的中点，Q点为ON连线的中点。现把两个电荷量都是q的负点电荷分别置于M、N两点。该空间为真空，静电力常量为k。则下列说法正确的是（ ）
A. 圆周上各点的电场强度的方向都平行于MN连线
B. 圆周上的某点P的电场强度大小为
C. 在ON连线上各点的电场强度都一定大于P点的电场强度
D. 正电荷q从P点沿PO、OQ移动到Q点，其电势能逐渐减小
【答案】D
【解析】A．根据等量同种点电荷电场线的分布特点可知，圆周上各点的电场强度的方向都垂直于MN连线，故A错误；
B．设圆锥母线与MN连线的夹角为，根据几何关系有
可得
圆周上的某点P的电场强度大小为
故B错误；
C．O到N，电场强度由0逐渐增加，而P点场强不为0。则在ON连线上各点的电场强度不是都大于P点的电场强度，故C错误；
D．将正电荷q从P点沿PO、OQ的折线路径移动到Q点的过程中，一直是顺着电场线运动，电场力做正功，其电势能逐渐减小，故D正确。
故选D。
7. 2024年3月，我国获得国际电信联盟批准，取得了卫星通信的用户拨号码号和网络识别码号。卫星通信是地球上（包括地面和低层大气中）的无线电通信站间利用卫星作为中继而进行的通信，其特点是：通信范围大；可靠性高；能实现多址通信和多址联接。我国已经研发出全球首款支持卫星电话功能的手机，该功能直接将手机的电话信号发送至地球同步卫星，再由该卫星将信号转发到接收站。如图，E处为赤道附近的空旷地带，我维和人员在E处利用该款手机拨打卫星电话。已知地球自转的角速度为，地球的半径为R，地球的质量为M，万有引力常量为G。如果地球同步卫星F能接收到在E处所拨打的卫星电话，则EF间的最远距离为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】设地球同步卫星F的轨道半径为，由万有引力提供向心力可得
解得
如果同步卫星F能接收到此人在E处所拨打的卫星电话，则EF的连线不被地球遮挡，故EF最远时，EF的连线与地球相切，由几何关系得EF间的最远距离为
联立可得
故选A。
8. 一列简谐横波沿x轴负方向传播，时刻的部分波形图像如图所示，已知该波的波速，下列说法正确的是（ ）
A. 时刻处的质点振动方向沿y轴正方向
B. 此列波的周期可能为1.5s
C. 0~0.25s时间内，质点P的速度不断减小
D. P点的振动方程为
【答案】AC
【解析】A．根据图形中横坐标0~4m内的波形可知
，
解得
根据虚线左右的波形可知
（n=1，2，3…）
解得
（n=1，2，3…）
解得
即有
作出完整波形并标明处的质点位置如图所示
波沿轴负方向传播，根据同侧法可知，时刻处的质点振动方向沿轴正方向，故A正确；
B．根据上述，此列波的周期为
故B错误；
C．根据同侧法可知，时刻质点P振动方向沿轴正方向，根据上述可知，质点P随后首次出现波峰时波传播的距离
则质点P随后首次出现在波峰时间
可知，0~0.25s时间内，质点一直靠近波峰位置运动，则其速度一直减小，故C正确；
D．根据上述，质点P随后首次出现平衡位置并向上运动的时间
由于波沿x轴负方向传播，P点的相位落后处质点，则点的振动方程为
故D错误。
故选AC。
9. 2024年春节期间冰雪旅游火热“出圈”，蜂拥而至的游客让哈尔滨焕发勃勃生机。南方的“小土豆”将一质量为m的小冰块从坐标原点O处以速度射出，沿竖直平面且和水平方向夹30°角。经过一段时间小冰块经过A点时速度和水平方向夹60°角，建立如图所示的xOy坐标系，A点的横坐标为，B的横坐标为，已知重力加速度大小为g。下列说法正确的是（ ）
A. 小冰块从O运动至A经历的时间
B. O、A两点间的高度差为
C. A点的纵坐标
D. 等于O、A两点间的平均速度
【答案】AD
【解析】A．小冰块水平速度为
小冰块从O运动至A经历的时间为
故A正确；
B．根据对称性可知小冰块在B点竖直速度为
小冰块在A点竖直速度为
竖直方向有
解得
则O、A两点间的高度差为，故B错误；
C．根据水平位移的关系可知，从B到A运动的时间为，竖直方向的位移为
解得
故C错误；
D．B是OA的中间时刻，根据匀变速直线运动规律可知，等于O、A两点间的平均速度，故D正确；
故选AD。
10. 如图甲所示，足够长的水平粗糙固定导轨左侧接有的定值电阻，导轨处于磁感应强度的匀强磁场中，方向垂直纸面向里，导轨间距。一质量的金属棒在水平拉力F作用下以初速度开始从EF处沿导轨向右运动，金属棒中的电流i与位移x的关系图像如图乙所示。已知金属棒与导轨间动摩擦因数，，忽略金属棒与导轨电阻，不计电磁辐射。则下列说法正确的是（ ）
A. 金属棒在处速度为5m/s
B. 金属棒在处加速度为
C. 从开始到处系统产生的总热量为21J
D. 从开始到处拉力做功为101J
【答案】A
【解析】A．由I-t图像可知
则金属棒在处的电流为
I=2.25A
根据
E=Bdv
可得
v=9m/s
选项A错误；
B．根据
即
可知
而
可得
a=2v
金属棒在处的速度为9m/s，则加速度为
选项B错误；
C．从开始到x=4m处摩擦力产生的热量为
Q1=μmgx=16J
回路中产生的焦耳热等于克服安培力做的功，安培力为
FA=BId=0.5x+0.25
由安培力与位移的线性关系知回路中产生的焦耳热为
从开始到x=4m处系统产生的总热量为
Q=Q1+Q2=16J+5J=21J
选项C正确；
D．根据
v=2x+1
可知金属棒在x=0m处和x=4m处速度分别为
v0=1m/s，v=9m/s
从开始到x=4m处根据能量守恒定律有
选项D正确。
故选CD。
二、非选择题：本题共5小题，共60分。
11. 同时测量A、B两个箱子质量的实验装置图如图甲所示，C为固定在A上、宽度为d的细遮光条（质量不计），D为铁架台，E为固定在铁架台上的轻质滑轮（质量和摩擦可忽略不计），F为光电门，另外，该实验小组还准备了一套总质量的砝码和刻度尺。
（1）在铁架台上标记一位置O，并测得该位置与光电门F之间的距离为h。取出质量为m的砝码放在A箱子中，剩余砝码全部放在B箱子中，让A从位置O由静止开始下降，则A下落到F处的过程中，A箱与A箱中砝码的整体机械能是______（填“增加”、“减少”或“守恒”）的。
（2）用游标卡尺测量遮光条的宽度d的读数如图丙所示，其读数为______mm，测得遮光条通过光电门的时间为，下落过程中的加速度大小______（用d、、h表示）。
（3）改变m，测得相应遮光条通过光电门的时间，算出加速度a，得到多组m与a的数据，作出图像如图乙所示，可得A的质量______kg。（取重力加速度大小，计算结果保留三位有效数字）
【答案】（1）减少 （2）11.3
（3）5.00
【解析】【小问1详解】
A箱与A箱中砝码整体下落过程中绳子拉力做负功，机械能减少。
【小问2详解】
[1]十分度游标卡尺的读数为
[2] 遮光条通过光电门的速度为
由
可得
【小问3详解】
对A、B及砝码组成的系统由牛顿第二定律有
整理可得
斜率为
纵截距为
将代入上式解得
12. 假日自驾旅游逐渐成为风尚，温暖的生活气息诠释了人们对美好幸福生活的追求，喝酒不开车已经成为基本行为准则。常用的一款酒精检测仪如图甲所示，其核心部件为酒精气体传感器，其电阻R与酒精气体浓度c的关系如乙图所示。研究性学习小组想利用该酒精气体传感器设计一款酒精检测仪，除酒精气体传感器外，在实验室中找到了如下器材：
A.蓄电池（电动势，内阻）
B.表头G（满偏电流6.0mA，内阻未知）
C.电流表A（满偏电流10mA，内阻未知）
D.电阻箱（最大阻值）
E.电阻箱（最大阻值）
F.开关及导线若干
（1）研究性学习小组设计的测量电路如图丙所示，为将表头G的量程扩大为原来的10倍，进行了如下操作：先断开开关、、，将、调到最大值。合上开关，将拨到2处，调节，使表头G满偏，电流表A示数为I。此时合上开关，调节和，当电流表A仍为I时，表头G示数如图丁所示，此时为，则改装电表时应将调为______，改装结束后断开所有开关。
（2）若将图丙中开关、合上，而将拨到1处，电阻箱的阻值调为，酒精气体浓度为零时，表头G的读数为______mA。
（3）完成步骤（2）后，某次在实验室中测试酒精浓度时，表头指针指向4.00mA。已知酒精浓度在0.2~0.8mg/mL之间属于“酒驾”；酒精含量达到或超过0.8mg/mL属于“醉驾”，则该次测试的酒精浓度范围属于______（选填“酒驾”或“醉驾”）。
（4）使用较长时间后，蓄电池电动势降低，内阻增大，可调整______（“”或“”），使得所测的酒精气体浓度仍为准确值。
【答案】（1）12 （2）2.0
（3）酒驾 （4）
【解析】【小问1详解】
合上开关，将拨到2处，调节，使表头G满偏，电流表A示数为I。则表头G与电流表A串联，可得
此时合上开关，调节和，当电流表A仍为I时，则表头G与R1并联，由图丁可知
则R1中电流为
根据
解得
将表头G的量程扩大为原来的10倍，则
根据
解得
【小问2详解】
改装后电流表的内阻为
由图乙可知酒精气体浓度为零时，传感器的电阻为
R＝80
由闭合电路欧姆定律可得
则表头G的读数为
【小问3详解】
某次在实验室中测试酒精浓度时，表头指针指向4.00mA，电路中总电流
I3＝10×4.00 mA＝40.0 mA＝0.04 A
由闭合电路欧姆定律可得
解得
由图乙可知酒精浓度为0.4 mg/mL，所以该次测试的酒精浓度范围属于酒驾。
【小问4详解】
由闭合电路欧姆定律可知
使用较长时间后，蓄电池电动势降低，内阻增大，要想所测的酒精气体浓度仍为准确值，则电路中电流不变，则需要把R2调小，使电路中总电阻减小。
13. 实验室水平地面上放有小型竖直汽缸，汽缸质量，活塞质量，活塞横截面积。活塞上方的汽缸内封闭了一定质量的理想气体，下方通过气孔O与外界相通，大气压强。活塞下面与劲度系数的轻弹簧相连，当汽缸内气体温度为时弹簧为自然长度，此时缸内气柱长度。已知，重力加速度大小g取，活塞不漏气、与缸壁无摩擦，且始终未达到O孔。现给封闭气体加热，求：
（1）当缸内气柱长度时，缸内气体的热力学温度；
（2）缸内气体的热力学温度上升到温度600K时气体压强。
【答案】（1）462K；（2）
【解析】（1）根据题意
弹簧形变量
由理想气体状态方程
联立以上各式代入数据得
（2）当
时，汽缸将脱离地面，根据
得
由理想气体状态方程
即
联立以上各式代入数据得
T=563.5K
温度再升高，将发生等压变化，所以缸内气体的热力学温度上升到温度600K时气体压强
=
14. 如图所示，竖直平面内有一水平杆，杆在外力的控制下只能保持水平状态向下运动，杆上套有两个小球a、b（均可视为质点），a球光滑，b球与绝缘杆之间的动摩擦因数。两小球开始分别位于杆的两个三等分点位置，两小球与杆均处于静止状态。两小球初始距离为，a球的质量为，b球的质量为，现让杆在外力的作用下从静止开始以向下做匀加速直线运动，同时a球还受到方向水平向右、大小与竖直速度大小成正比的力；方向竖直向上、大小与水平速度大小成正比的力，比例系数均为2。已知a、b两球发生弹性碰撞后，b球刚好运动到杆最右端静止。g取。求：
（1）两球碰撞前瞬间a球沿杆方向的速度大小；
（2）从杆向下运动时开始计时，a球经过多长时间与b球发生碰撞；
（3）第（2）问过程中杆对球a弹力的冲量大小。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）设b球与a球碰撞后的速度大小为，对b球由动能定理得
在竖直方向上，对b球由牛顿第二定律得
又
解得
设两球碰撞前瞬间a球沿杆方向的速度大小为，两球碰撞后瞬间a球沿杆方向的速度大小为，由动量守恒定律和机械能守恒定律得
解得
，
（2）从杆向下运动时开始计时，a球与b球发生碰撞由水平方向动量定理得
又
解得
（3）从杆向下运动时开始计时，向下做匀加速直线运动，到a球与b球发生碰撞时向下的速度大小为
竖直方向上对a球由动量定理得
又
解得对球a弹力的冲量大小为
15. 如图甲所示，粒子源位于圆心O，能在上半平面内沿着各个方向均匀、持续地发射电荷量为e、质量为m、速度大小恒定的质子。上半平面内的半圆形区域内，存在垂直纸面向外，磁感应强度为B的匀强磁场。半圆形区域半径为R，圆弧边缘是由金属材料制成的极板，当质子打到极板上会瞬间被极板吸收，并与外电路形成回路，因此可以测出回路中的电流大小。求：
（1）质子速度为多大时，有四分之三的质子能打到极板；
（2）如图乙所示，若磁场形状改为半圆形环状磁场区域，圆环内半径为，外半径为R。磁场方向和大小不变，粒子源仍在圆心O。若质子的发射速度为v，每秒钟发射N个，则质子速度v与外电路的电流强度I的关系式。
【答案】（1）；（2）当时，所有电子都无法打到极板上，电流强度为0；当时，
【解析】（1）根据题意，由左手定则可知，若有四分之三的质子能打到极板，表明右侧45°度范围内发射的质子无法打到极板，如图所示
有几何关系得
由牛顿第二定律有
解得
（2）根据题意，粒子以速度进入，运动轨迹如图所示
设粒子运动的轨迹半径为，由几何关系得
解得
又有
解得
可知，当时，所有电子都无法打到极板上，电流强度为0；当时，发射方向沿的电子经偏转后刚到打到极板右下端C点，如图所示
在三角形OAC中，由余弦定理得
由正弦定理得
即
在三角形中可得轨迹圆半径为
因此
又因为电流强度为
则
因此