湖北省2023_2024学年高三下学期二模物理试卷(解析版)

这是一份湖北省2023_2024学年高三下学期二模物理试卷(解析版)，共17页。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在试卷上无效。
3．考试结束后，本试卷和答题卡一并交回。
第I卷（选择题）
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1. 核电池又叫“放射性同位素电池”，它是通过半导体换能器将同位素在衰变过程中不断地放出具有热能的射线，把热能转变为电能而制造而成。核电池已成功地用作航天器的电源、心脏起搏器电源和一些特殊军事用途。已知“嫦娥四号”上有一块备用的核燃料电池，核燃料为，其半衰期为88年，的衰变方程为，下列说法正确的是（ ）
A. 核比X核多4个中子
B. 该元素衰变的速度随所处环境的压强和温度的变化而发生变化
C. 任意一个原子核发生衰变的时间都是88年
D. 该衰变的类型为衰变，其实质是原子核内部两个质子和两个中子结合成一个粒子从原子核中放射出来
【答案】D
【解析】A．由衰变方程质量数和电荷数守恒，即
可知
m=92
n=4
故，中子数为，中子数为，核比X核多2个中子，A错误；
B．由衰变的快慢性质知，它由核本身的因素决定，而与原子所处的物理状态、温度、压强、速度、受力和化学状态无关，B错误；
C．衰变规律是统计规律，只适用于大量原子，对有限数核不适用，不能由半衰期推算任意一个完全衰变时间，C错误；
D．是发生了衰变，即为，粒子从原子核中射出，D正确。
故选D。
2. 如图所示，将三根完全相同的轻质细杆，两两互成，连接到同一个顶点O，另一端分别连接到竖直墙壁上的A、B、C三个点，BC连线沿水平方向，是等边三角形，O、A、B、C点处，分别是四个可以向各个方向自由转动的轻质光滑饺链（未画出）。在O点用细绳悬挂一个质量为m的重物，则AO杆对墙壁的作用力为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】如图
根据题意，设，由于三根完全相同的轻质细杆，两两互成，则
过O、O'、A分别作AE、AB、BC的垂线，如上图，则
可得
由于ABC是等边三角形且，则
可得，
对O点受力分析，可知BO与CO对O点的合力（设为F）沿EO方向。则O点受力可简化如下
由平衡条件得
联立解得
故选C。
3. 汽车从静止开始沿平直公路做匀加速运动，所受阻力始终不变，在此过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 汽车发动机的输出功率保持不变
B. 汽车发动机的输出功率逐渐增大
C. 在任意两相等的位移内，汽车的动能变化不相等
D. 在任意两相等的位移内，汽车的速度变化相等
【答案】B
【解析】AB．根据牛顿第二定律可得
根据
可得汽车发动机的输出功率为
可知在汽车匀加速过程，汽车发动机的输出功率逐渐增大，故A错误，B正确；
C．根据动能定理可得
由于在匀加速过程，汽车所受合力一定，所以在任意两相等的位移内，汽车的动能变化相等，故C错误；
D．根据
在匀加速过程，经过相等的位移，所用的时间越来越小，所以在任意两相等的位移内，汽车的速度变化不相等，故D错误。
故选B。
4. 如图所示，A、B、C是在地球大气层外的圆形轨道上运行的三颗人造地球卫星，三颗卫星均可看作绕地球做匀速圆周运动，则下列说法中正确的是（ ）
A. B、C的线速度大小相等，且大于A的线速度大小
B. B、C的周期相等，且大于A的周期
C. B、C的向心加速度大小相等，且大于A的向心加速度大小
D. C的向心力大小大于B的向心力大小
【答案】B
【解析】ABC．根据万有引力提供向心力可得
可得
，，
由于
则有
，，
故B正确，AC错误；
D．由于不知道B、C两颗卫星的质量关系，所以无法比较B、C两颗卫星的向心力大小关系，故D错误。
故选B。
5. 如图为一弹簧振子做简谐运动的位移﹣时间图象，在如图所示的时间范围内，下列判断正确的是（ ）
A. 0.2s时的位移与0.4s时的位移相同
B. 0.4s时速度与0.6s时的速度相同
C. 弹簧振子的振动周期为0.9s，振幅为4cm
D. 0.2s时的回复力与0.6s时的回复力方向相反
【答案】D
【解析】A．由图可知，在0.2s时的位移与在0.4s时的位移大小相等，方向相反，A错误；
B．由图可知，在0.4s时与在0.6s时，振子偏离平衡位置的位移大小与方向相同，所以振子的速度大小相等，但方向相反，B错误；
C．由图可知振幅为4cm，周期为0.8s，C错误；
D．由图可知，在0.2s时振子偏离平衡位置的位移方向为负，在0.6s时振子偏离平衡位置的位移方向为正，由简谐运动的回复与位移方向相反可知，0.2s时的回复力与0.6s时的回复力方向相反，D正确．
6. 建筑工人常常徒手向上抛砖块，当砖块上升到最高点时被楼上的师傅接住。 在一次抛砖的过程中，砖块运动3s到达最高点，将砖块的运动匀变速直线运动，砖块通过第2s内位移的后用时为t1，通过第1s内位移的前用时为t2，则满足（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】竖直向上抛砖是匀变速直线运动，经过3s减为0 ，可以从最高点开始逆向思维，把上升过程反过来看作自由落体运动。根据自由落体运动的公式，得第1s内，第2s内，第3s内的位移之比为
从最高点开始，设第1s内位移为x ，则第2s内为3x，第3s内为5x。所以从最高点开始，砖块通过上抛第2s位移的后的位移为第2个x，通过第1s内位移的前的位移即为第9个x，按照自由落体公式可得
所以
所以ABD错误，C正确。
故选C。
7. 如图所示，两个质量相等的带电粒子a、b在同一位置A以大小相同的速度射入同一匀强磁场，两粒子的入射方向与磁场边界的夹角分别为30°和60°，经磁场偏转后两粒子都经过B点，AB连线与磁场边界垂直，则（ ）
A. a粒子带正电，b粒子带负电
B. 两粒子轨道半径之比
C. 两粒子所带电荷量之比
D. 两粒子的运动时间之比
【答案】C
【解析】A．从图可知，根据左手定则，a粒子带负电，b粒子带正电，A错误；
B．设磁场宽度为d，a粒子，根据几何关系得
b粒子，根据几何关系得
所以
B错误；
C．根据牛顿第二定律得
解得
所以
C正确；
D．a粒子的偏转角为，b粒子的偏转角为
根据时间公式
可得时间之比为
D错误。
故选C。
二、多选题：本大题共3小题，共15分。
8. 如图甲所示，理想变压器原线圈匝数匝，副线圈匝数匝，电阻，V是理想交流电压表，原线圈加上如图乙所示的交流电，则下列说法正确的是（ ）
A. 加在原线圈上交流电压瞬时值的表达式为
B. 原线圈电流有效值为
C. 在时，电压表的示数为0
D. 电阻上消耗的电功率为
【答案】ABD
【解析】A．根据图乙可知加在原线圈上交流电压瞬时值的表达式为
故A正确；
BCD．原线圈电压有效值为
根据电压比等于匝数比可得
可知副线圈电压有效值为
电压表的读数为电压有效值，则在时，电压表的示数为；根据欧姆定律可得副线圈电流为
则电阻上消耗的电功率为
根据
可得原线圈电流的有效值为
故BD正确，C错误。
故选ABD。
9. 如图所示的虚线为电场中的三个等势面，三条虚线平行且等间距，电势值分别为10V、19V、28V，实线是仅受电场力的带电粒子的运动轨迹，A、B、C是轨迹上的三个点，A到中心虚线的距离大于C到中心虚线的距离，下列说法正确的是( )
A. 粒子在三点受到的静电力方向相同
B. 粒子带正电
C. 粒子在三点的电势能大小关系为EpC>EpB>EpA
D. 粒子从A运动到B与从B运动到C，静电力做的功可能相等
【答案】AC
【解析】根据电场线垂直于等势面可知，粒子在三点受到的静电力方向相同，故A正确；由粒子的运动轨迹得知，所受静电力垂直等势面向左下，而电场方向垂直等势面向右上，则粒子带负电，故B错误；A、B、C三点电势大小关系为φA＞φB＞φC，因粒子带负电，根据Ep=qφ有EpA＜EpB＜EpC，故C正确；根据静电力做功W=qU，A、B两点之间的电势差大于B、C两点之间的电势差，则WAB＞WBC，故D错误．故选AC．
【点睛】解决本题要掌握匀强电场的电场线、等势面分布的特点，知道物体做曲线运动时合力指向轨迹弯曲内侧，并能灵活运用这些知识分析带电粒子在电场中运动的问题．
10. 如图所示，真空中有一半径为、均匀的玻璃球，频率一定的细激光束在真空中沿传播，从点经折射进入，并经出射点折射出去，已知，玻璃对该激光的折射率为，则下列说法中正确的是（ ）
A. 光在穿过玻璃球的过程中速度变小
B. 激光束在点的入射角
C. 此激光束在玻璃中穿越的时间为
D. 改变入射角的大小，细激光束可能在球表面处发生全反射
【答案】BC
【解析】B．根据折射定律可得
解得
可得
故B正确；
AC．光在穿过玻璃球的过程中速度不变，大小为
光束在玻璃中穿越的时间为
故A错误，C正确；
D．激光束从点进入玻璃球时，无论怎么改变入射角，折射角都小于发生全反射的临界角，由几何关系可知，激光束在玻璃球表面点出射时的入射角等于点的折射角，故激光束在点的入射角一定小于临界角，不可能发生全反射，故D错误。故选BC。
第II卷（非选择题）
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11. 研究小车做匀变速直线运动的实验装置如图甲所示，其中斜面倾角θ可调，打点计时器的工作频率为50Hz，打出纸带上计数点的间距如图乙所示，其中每相邻两点之间还有4个记录点未画出。
（1）部分实验步骤如下：
A．测量完毕，关闭电源，取出纸带
B．将小车靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连
C．接通电源，待打点计时器工作稳定后放开小车
D．把打点计时器固定在平板上，让纸带穿过限位孔
上述实验步骤的正确顺序是___________（用字母填写）。
（2）图乙中标出的相邻两计数点的时间间隔T=_________s，且纸带的__________。（填“左”或“右”）端与小车相连。
（3）计数点5对应的瞬时速度大小计算式为v5=___________（用题中字母表示）。
（4）为了充分利用记录数据，减小误差，小车加速度的大小为a=________（用题中字母表示）。
【答案】（1）DBCA （2）0.1 左 （3） （4）
【解析】（1）[1] 实验步骤的正确顺序是
D．把打点计时器固定在平板上，让纸带穿过限位孔
B．将小车靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连
C．接通电源，待打点计时器工作稳定后放开小车
A．测量完毕，关闭电源，取出纸带
故选DBCA。
（2）[2] 打点计时器的工作频率为50Hz，打点间隔为0.02s，每相邻两点之间还有4个记录点未画出，相邻两计数点的时间间隔为
[3]因为小车做加速运动，所以纸带的左端与小车相连
（3）[4]计数点5对应的瞬时速度大小计算式为
（4）[5]小车加速度的大小为
12. 小李同学练习使用多用电表测电阻：
（1）请根据下列步骤完成电阻测量：
①将选择开关K旋转到电阻挡“×100k”的位置
②将红、黑表笔短接，旋动______（填“指针调零螺丝”或“欧姆调零旋钮”），使指针对准电阻的______刻线（填“0”或“∞”）；
③将两表笔分别与待测电阻相接，发现指针偏转角度过小。为了得到比较准确的测量结果，请从下列选项中挑出合理的步骤，并按______的顺序进行操作，再完成读数测量；
A．将K旋转到电阻挡“×10”的位置
B．将K旋转到电阻挡“×1k”的位置
C．将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接
D．将两表笔短接，旋动合适部件，对电表欧姆调零
（2）正确操作后，读数如图所示，则阻值为______。
【答案】（1）欧姆调零旋钮 0 BDC （2）19000
【解析】（1）②[1][2]欧姆表测量前要进行欧姆调零，故需要调节欧姆调零旋钮，使指针对准电阻挡的“0”刻线。
③[3]指针偏转度过小，说明电阻偏大，故需选择较大的倍率，每次换挡要重新调零再测量，故步骤顺序是BDC；
（2）[4]欧姆表读数需要注意倍率，读数为R=19.0×1kΩ=19000Ω
四、计算题：本大题共3小题，共41分。
13. 如图，一轻绳两端固定在天花板的A、B两点，绳长是AB间距的两倍。一质量为m的物块通过光滑轻质挂钩悬挂在绳上。已知重力加速度大小为g，取sin37°=0.6，cs37°=0.8。
(1)求绳子张力T的大小；
(2)若物块受到水平风力的作用时，恰好能静止在A点的正下方，此时细绳右端与天花板的夹角θ=37°，求风力F的大小。
【答案】(1) ；(2)
【解析】(1)设绳子与竖直方向的夹角为,根据几何关系知，对物块受力分析有
解得

(2)物块受到水平风力的作用时，受力分析有
，
解得
14. 一汽缸竖直放在水平地面上，缸体质量，活塞质量，活塞横截面积，活塞上面的汽缸内封闭了一定质量的理想气体，下面有气孔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，重力加速度g取，活塞不漏气且与缸壁无摩擦．求：
此时缸内气体的压强为多少？
缓慢升高缸内气体温度，当缸体对地面压力刚好为0时，缸内气体的压强为多少？
当缸体缓慢离开地面，缸内气柱长度时，缸内气体温度为多少K？此时弹簧的压缩量为多少？
【答案】(1)；(2) ；(3)7cm
【解析】开始时活塞受重力、封闭气体向下压力和空气向上的支持力，
由平衡得：
解得：
当缸体对地面压力刚好为0时，汽缸受重力，封闭气体向上的支持力和空气向下的压力，根据平衡得：
解得：
以封闭气体为研究对象
初态：、
末态：、
由理想气体状态方程得：
代入数据解得：
对汽缸和活塞整体为研究对象，根据平衡得：
解得：
15. 如图，光滑的平行金属导轨水平放置，电阻不计，导轨间距为l，左侧接一阻值为R的电阻。区域cdef内存在垂直轨道平面向下的有界匀强磁场，磁场宽度为s。一质量为m，电阻为r的金属棒MN置于导轨上，与导轨垂直且接触良好，受到F=0.5v+0.4（N）（v为金属棒运动速度）的水平力作用，从磁场的左边界由静止开始运动，测得电阻两端电压随时间均匀增大。（已知l=1m，m=1kg，R=0.3Ω，r=0.2Ω，s=1m）
（1）分析并说明该金属棒在磁场中做何种运动；
（2）求磁感应强度B的大小；
（3）若撤去外力后棒的速度v随位移x的变化规律满足v=v0﹣x，且棒在运动到ef处时恰好静止，则外力F作用的时间为多少？
（4）若在棒未出磁场区域时撤去外力，画出棒在整个运动过程中速度随位移的变化所对应的各种可能的图线。
【答案】（1）金属棒做匀加速直线运动；（2）05T；（3）1s；（4）见解析
【解析】（1）测得电阻两端电压随时间均匀增大，R两端电压U∝I，感应电流I∝E，感应电动势E∝v，U随时间均匀增大，即v随时间均匀增大，加速度为恒量，所以金属棒做匀加速直线运动。
（2）对金属棒受力分析，由牛顿第二定律得
将
F=0.5v+0.4
代入得
因为a与v无关，故
a=0.4m/s2
解得
B=0.5T
（3）撤去外力前
x1+x2=s
可得
代入数据得
0.2t2+0.8t﹣1=0
解得
t=1s
（4）开始时金属棒做匀加速运动
v2=2ax
撤去外力后
开始速度v与x是二次函数关系，图象为抛物线；v与x可能是线性关系，图象是直线，根据物理量关系可能图线如下：