宁夏石嘴山市2024届高三下学期三模考试物理试卷(解析版)

这是一份宁夏石嘴山市2024届高三下学期三模考试物理试卷(解析版)，共20页。试卷主要包含了作答时，务必将答案写在答题卡上等内容，欢迎下载使用。
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2．作答时，务必将答案写在答题卡上。写在本试卷及草稿纸上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题：本题共8小题，每小题6分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~5题只有一项符合题目要求，第6~8题有多项符合题目要求。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. 图甲是某光电管发生光电效应时光电子的最大初动能与入射光频率v的关系图像，图乙为氢原子的能级图。一群处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，发出的光照射光电管，发出的光电子的最大初动能为（ ）
A. 2.29eVB. 9.80eVC. 10.20eVD. 12.09eV
【答案】B
【解析】由图像及光电方程
可得
处于n＝3能级的氢原子向基态能级跃迁时，发出的光频率最大，光子能量最大为
根据
B正确。
故选B。
2. 在自由式滑雪比赛中，图甲是运动员从高跳台斜向上冲出的运动示意图，图乙是运动员在空中运动时离跳台底部所在水平面的高度随时间变化的图线，重力加速度取，不计空气阻力且运动员可视为质点，则运动员（ ）
A. 在空中相同时间内的位移相等
B. 在空中相同时间内的速度变化量相等
C. 冲出跳台的速度大小为
D. 在空中运动的时间为
【答案】B
【解析】A．谷爱凌在空中做斜抛运动，水平方向做匀速直线运动，在空中相同时间内的水平位移相等，但在空中相同时间内的竖直位移相等，所以在空中相同时间内的位移不相等，故A错误；
B．根据
可知在空中相同时间内的速度变化量相等，故B正确；
C．根据图像可知，1.4s末上升到最高点，根据
可知冲出跳台的竖直分速度大小为
则冲出跳台的速度大小满足
故C错误；
D．上升的高度为
则下降的时间为
在空中运动的时间为
故D错误。
故选B。
3. 已知月球半径为，月球表面的重力加速度为，假设“嫦娥四号”正在距月球表面高度为的圆形轨道Ⅰ上运动，如图所示。到达轨道的点点火变轨椭圆轨道Ⅱ，到达轨道的近月点点再次点火进入近月轨道Ⅲ绕月球做圆周运动。对此过程下列说法正确的是（ ）
A. “嫦娥四号”在点点火后，动能增加
B. 由已知条件不能求出“嫦娥四号”在轨道Ⅱ上的运行周期
C. 只有万有引力作用情况下，“嫦娥四号”在轨道Ⅱ上通过点的加速度大于在轨道Ⅲ上通过点的加速度
D. “嫦娥四号”在轨道Ⅲ上绕月球运行一周所需的时间为
【答案】D
【解析】A．“嫦娥四号”在轨道Ⅱ上的点点火进入近月轨道Ⅲ，要实现变轨应使“嫦娥四号”点火减速，减小所需的向心力，故点火后动能减小，故A错误；
BD．设“嫦娥四号”在近月轨道Ⅲ上绕月球运行一周所需的时间为，则
解得
轨道Ⅱ的半长轴，设周期为，根据开普勒第三定律可得
解得
故B错误，D正确；
C．只有万有引力作用的情况下，“嫦娥四号”在轨道Ⅱ上通过点的加速度与轨道Ⅲ上通过点的加速度相等，故C错误。
故选D。
4. 如图所示，半圆形框架竖直放置在粗糙的水平地面上，光滑的小球P在水平外力F的作用下处于静止状态，小球P与圆心O的连线与水平面的夹角为，将力F在竖直面内沿顺时针方向缓慢地转过90°，框架与小球始终保持静止状态。在此过程中下列说法正确的是（ ）
A. 框架对小球的支持力先减小后增大B. 拉力F的最小值为
C. 地面对框架的摩擦力增大D. 框架对地面的压力先增大后减小
【答案】B
【解析】AB．以小球研究对象，分析受力情况，作出受力示意图，如图所示
根据几何关系可知，外力F顺时针转动至竖直向上之前，支持力逐渐减小，F先减小后增大，当F的方向沿圆的切线方向向上时，F最小，根据矢量三角形法则可得
故A错误B正确；
CD．以框架为研究对象，受重力、地面的支持力、地面的摩擦力以及小球压力的作用，根据平衡条件有
，
由AB分析可知，F在顺时针方向转动的过程中，小球受到的支持力逐渐减小，根据牛顿第三定律可知，小球对框架的压力逐渐减小，故地面对框架的摩擦力始终在减小，地面对框架的支持力始终在减小，故CD错误。
故选B
5. 如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为：，电流表、电压表均为理想电表，和D分别是光敏电阻其阻值随光强增大而减小和灯泡。原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压，下列说法正确的是（ ）
A. 电压的频率为
B. 原线圈中电压的瞬时值表达式为
C. 用光照射时，电压表的示数变大
D. 用光照射时，电流表的示数变大
【答案】BD
【解析】A．由图乙可知
所以电压的频率为
故A错误；
B．根据图乙可得原线圈中电压的瞬时值表达式为
故B正确；
C．副线圈上的电压由原线圈的电压和变压器的匝数有关，与负载的大小无关，故C错误；
D．有光照射R时，R阻值随光强增大而减小，根据得副线圈输出功率增大，所以原线圈输入功率增大，电流表A的示数变大，故D正确。
故选BD。
6. 如图所示，竖直固定的光滑绝缘细杆上O点套有一个电荷量为-q （q>0）,质量为m的小环，整个装置处在固定于杆左侧电荷量为+Q （Q>0）的点电荷产生的电场中，杆上a、b两点与+Q正好构成等边三角形，c是ab的中点。使小环从O点无初速度释放，小环通过a点的速率为v，若已知ab=Oa=l，静电常量为k，重力加速度为g，规定O点电势为零。则（ ）
A. 小环下落过程中机械能守恒
B. 小环下落过程中电势能先减小后增大
C. 小环在从c点到b点的过程中，速度不断减小
D. b点电势为
【答案】BD
【解析】A. 小环下落过程中由于有库仑力对小环做功，则小环的机械能不守恒，选项A错误；
B. 小环下落过程中，库仑力先做正功后做负功，则电势能先减小后增大，选项B正确；
C. 小环在从c点到b点的过程中，c点竖直方向只受重力，此时加速度向下为g，因此小球会线加速，当加速度减小为零以后才会减速，选项C错误；
D. 从O到a由动能定理
解得
因ab两点电势相等，可知b点电势为
选项D正确。故选BD。
7. 特高压直流输电是国家重点工程，如图所示，高压输电线上使用“正方形间隔棒”支撑导线L1、L2、L3、L4，其目的是固定各导线间距，防止导线互相碰撞，图中导线L1、L2、L3、L4水平且恰好处在正四棱柱的四条棱上，的几何中心为点，点到导线的距离远小于导线的长度，忽略地磁场，当四根导线通有等大、同向的电流时，则（ ）
A. 点的磁感应强度为零
B. 点的磁感应强度沿连线方向
C. L1对L2的安培力比L1对L3的安培力大
D. L1所受安培力的方向为从L1指向L2
【答案】AC
【解析】AB．根据安培定则以及对称性，L1和L3在O点处的磁感应强度为零，L2和L4在O点处的磁感应强度为零，所以O点处的磁感应强度为零，故A正确，B错误；
C．越靠近通电直导线，磁感应强度越强，所以L1导线在L2处产生的磁感应强度大于在L3处的磁感应强度，所以L1对L2的安培力大于L1对L3的安培力，故C正确；
D．若通电导线均通垂直纸面向外的电流，根据安培定则可得L2、L3、L4在L1处的磁感应强度的方向从L4指向L2，再根据左手定则可以确定，L1受到的安培力的方向应与磁感应强度方向垂直，即从L1指向L3，故D错误。
故选AC。
8. 如图，一顶角为直角的“”形光滑细杆竖直放置。质量均为m的两金属环套在细杆上，高度相同，用一劲度系数为k的轻质弹簧相连，弹簧处于原长。两金属环同时由静止释放，运动过程中弹簧的伸长在弹性限度内。对其中一个金属环，下列说法正确的是（弹簧的长度为时弹性势能为）（ ）
A. 金属环的最大加速度为g
B. 金属环的最大速度为
C. 金属环与细杆之间的最大压力为
D. 金属环达到最大速度时重力的功率为
【答案】BC
【解析】根据对称性可知，在运动过程中，弹簧始终水平，金属环刚释放时加速度最大；平衡位置也就是弹簧的弹力沿杆方向的分力与重力沿杆方向的分力相等时，速度最大；只有弹簧的弹力和重力做功，机械能守恒；由几何关系可知，金属环下落的高度是弹弹簧形变量的一半。
A．刚释放时，弹簧处于原长，弹力为0，所以金属环的最大加速度为
故A错误；
BD．在平衡位置弹簧的伸长量为x1，根据平衡条件有，沿杆方向有
由机械能守恒定律得
解得，金属环的最大速度为
金属环达到最大速度时重力的功率为
故B正确，D错误；
C．当金属环下落到到最低点，金属环速度为0，金属环与细杆之间的压力最大。设此时弹簧的形变量为x2，由机械能守恒定律得
对金属环进行受力分析，垂直于杆方向有
综合上述可以解得，金属环与细杆之间的最大压力为
故C正确。
故选BC
二、非选择题：
9. 在“练习使用多用电表”实验中，
（1）下列操作正确的是__________（多选）
A. 每次转动选择开关前都需进行机械调零
B. 每次改变欧姆挡的倍率后都需重新进行欧姆调零
C. 测量未知电阻时必须先选择倍率最大挡进行试测
D. 测量结束后应把选择开关置于“OFF”挡或交流电压量程最大挡
（2）选用“直流2.5V挡”测量小灯泡两端电压时，指针位置如图1所示，则其读数为__________V。
（3）小飞按如图2所示连接电路，闭合开关后小灯泡不亮。他怀疑电路中某处断路，于是选择多用电表某一挡位，将表笔一始终接触图中A点，表笔二依次接触图中B、C、D、E、F各点，以寻找故障位置。则表笔一应是__________表笔（选填“红”或“黑”），所选电表挡位是__________。
A．直流10V挡 B．直流10mA挡
C．交流10V挡 D．电阻“×10”挡
【答案】（1）BD （2）0.88~0.90 （3）红 A
【解析】【小问1详解】
A．机械调零只需调整一次即可，故A错误；
B．每次改变欧姆挡的倍率后都需重新进行欧姆调零，故B正确；
C．在测量未知电阻时，可以先选择一个倍率进行测量，然后根据指针偏转情况再选择合适的倍率进行测量，不一定必须先选择倍率最大挡进行试测，故C错误；
D．使用完毕后应将表笔拔出，并把选择开关旋到交流电压最高挡或“OFF挡”位置，故D正确。故选BD。
【小问2详解】
“直流2.5V挡”的分度值为0.05V，读数为0.88V。
【小问3详解】
[1]电流应从多用电表的红表笔入，所以表笔一应是红表笔；
[2]表笔二依次接触图中B、C、D、E、F各点，以寻找故障位置，可知多用电表充当电压表使用，应选择直流10V挡。
故选A。
10. 在验证机械能守恒定律实验中，某同学采用如下图装置，绕过轻质定滑轮的细线上悬挂质量相等的重物A和B，在B下面再挂钩码C。已知打点计时器所用交流电源的频率为50Hz。
（1）如图所示，在重物A下方固定打点计时器，用纸带连接A，测量A的运动情况。下列操作过程正确的是 ；
A. 选择同材质中半径较大的滑轮
B. 安装打点计时器时要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直线上
C. 接通电源前让重物A尽量靠近打点计时器
D. 应选取最初第1、2两点间距离接近2mm的纸带
（2）某次实验结束后，打出的纸带的一部分如图所示， A、B、C为三个相邻计时点。则打下B点时重锤的速度vB=_________m/s；（结果保留三位有效数字）
（3）如果本实验室电源频率大于50Hz，则瞬时速度的测量值__________（选填“偏大”或“偏小”）；
（4）已知重物A和B的质量均为M，钩码C的质量为m，某次实验中从纸带上测量重物A由静止上升高度为h时对应计时点的速度为v，取重力加速度为g，则验证系统机械能守恒定律的表达式是_________；
（5）为了测定当地的重力加速度，改变钩码C的质量m，测得多组m和对应的加速度a，作出图像如图所示，图线与纵轴截距为b，则当地的重力加速度为__________。
【答案】（1）BC （2）1.05 （3）偏小 （4） （5）
【解析】【小问1详解】
A．滑轮质量越小，其动能越小，对机械能实验的影响越小，故A错误
B．安装打点计时器时要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直线上，B正确；
C．为了能在长度有限的纸带上尽可能多地获取间距适当的数据点，接通电源前让重锤A尽量靠近打点计时器，C正确；
D．本实验研究对象不是做自由落体运动，无需选取最初第1、2两点间距离接近2mm的纸带，D错误。
故选BC。
【小问2详解】
打B点时重锤的瞬时速度等于打A、C两点间的平均速度，即
【小问3详解】
如果本实验室电源频率大于50Hz，则计算瞬时速度时所代入的T值比实际值偏大，从而使瞬时速度的测量值偏小。
【小问4详解】
根据机械能守恒定律有
整理得
【小问5详解】
对A、B、C整体根据牛顿第二定律有
整理得
由题意可知
解得
11. 如图所示，滑雪道AB由坡道和水平道组成，且平滑连接，坡道倾角均为45°。平台BC与缓冲斜坡CD相连，平台BC的长度，斜坡CD的长度。若滑雪者（视为质点）从P点由静止开始下滑，恰好到达B点。现滑雪者从A点由静止开始下滑，从B点飞出。若A、P两点间的距离，滑雪者与滑道间的动摩擦因数，取重力加速度大小，不计空气阻力。
（1）求滑雪者从A点运动到P点的时间t；
（2）求滑雪者从B点飞出后在空中运动过程中的最小速度；
（3）若滑雪者从B点飞出后，经过，落在斜坡CD上，求斜坡CD倾角的正切值。
【答案】（1）2.5s；（2）12m/s；（3）0.75
【解析】（1）滑雪者从A点到点做匀加速直线运动，由牛顿第二定律有
解得
由公式
解得
（2）由于滑雪者从点由静止开始下滑，恰好到达点，因此该过程合力做的功为0，当滑雪者从A点下滑时，到达点有
此后滑雪者在上升的过程中速度变小，到达最高点时速度最小，由运动的分解可知
（3）设滑雪者从点飞出后在空中运动的时间为，水平方向有
竖直方向有
则斜坡倾角的正切值为
12. 如图所示，两平行光滑长直金属导轨水平放置，间距为。区域有匀强磁场，磁感应强度大小为，方向竖直向上。初始时刻，磁场外的细金属杆M以初速度向右运动，磁场内的细金属杆N处于静止状态。两金属杆与导轨接触良好且运动过程中始终与导轨垂直。已知杆M的质量为，在导轨间的电阻为，杆N的质量为，在导轨间的电阻为，感应电流产生的磁场及导轨的电阻忽略不计。
（1）求M刚进入磁场时受到的安培力的大小和方向；
（2）若两杆在磁场内未相撞且N出磁场时的速度为，求:
①N在磁场内运动过程中N上产生的热量；
②初始时刻N到的最小距离。
【答案】（1），方向水平向左；（2）①；②
【解析】（1）细金属杆M以初速度向右刚进入磁场时，产生的动生电动势为
电流方向为，电流的大小为
则所受的安培力大小为
方向水平向左。
（2）（1）棒所受安排力等大反向，故两棒系统动量守恒。设棒出磁场时棒的速度大小为，有
由系统能量守恒知棒产生的总热量为
则上产生的热量为
可得
（2）设在磁场中任意时刻的速度分别为和，金属杆在磁场内运动过程中，由动量定理有
其中
设两杆在磁场中相对靠近的位移为，则
联立可得
若两杆在磁场内刚好未撞，N到的最小距离为
（二）选考题：共15分。请考生从2道物理题中每科任选一题作答。如果多做，则每科按所做的第一题计分。
[物理——选修3－3]（15分）
13. 下列说法正确的是（ ）
A. 通常金属在各个方向的物理性质都相同，所以金属是非晶体
B. 液体温度越高，悬浮颗粒越小，布朗运动越剧烈
C. 物体体内热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度有关
D. 当人们感到干燥时，空气的相对湿度一定较小
E. 一滴体积为V的油酸酒精溶液在水面上形成的面积为S，则油膜分子直径为
【答案】BCD
【解析】A．金属材料虽然显示各向同性，但并不意味着就是非晶体，可能是多晶体，故A错误；
B．液体的温度越高，悬浮颗粒越小，布朗运动越剧烈，故B正确；
C．根据麦克斯韦统计规律可知，物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度有关，故C正确；
D．在一定气温条件下，大气中相对湿度越小，水汽蒸发也就越快，人就越感到干燥，故当人们感到干燥时，空气的相对湿度一定较小，但绝对湿度不一定小，故D正确；
E．体积为油酸酒精溶液的体积，非油酸体积，则油酸分子直径就不是，故E错误；
故选BCD。
14. 小聪家里购置了一个压力锅，剖面图如图所示。小聪对该压力锅进行性能测试，他在锅内封闭一定质量的空气（视为理想气体），使锅内空气的温度升高，当锅内空气的温度升高到某一值时，限压阀跳起排气。设限压阀的质量，压力锅排气孔的横截面积，开始时锅内空气的压强与外界大气压（恒为）相等，温度。取重力加速度大小，不计限压阀与锅盖间的摩擦力。
（1）求限压阀跳起时锅内空气的热力学温度T；
（2）若限压阀跳起后将限压阀取走，不考虑排气过程中的温度变化，求原来锅内空气与排出空气的质量之比。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）设限压阀跳起时锅内空气的压强为p，有
解得
根据查理定律有
解得
（2）设限压阀跳起前锅内空气的体积为，取走限压阀时锅内空气与排出空气在压强p0下的体积之和为，根据玻意耳定律有
又
解得
[物理——选修3－4]（15分）
15. 在下列现象中，可以用多普勒效应解释的有__________。
A. 雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声
B. 超声波被血管中的血流反射后，探测器接收到的超声波频率发生变化
C. 观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低
D. 同一声源发出的声波，在空气和水中传播的速度不同
E. 天文学上观察到双星（相距较近、均绕它们连线上某点做圆周运动的两颗恒星）光谱随时间的周期性变化
【答案】BCE
【解析】A．之所以不能同时观察到是因为声音的传播速度比光的传播速度慢，所以A错误；
B．超声波与血液中的血小板等细胞发生反射时，由于血小板的运动会使得反射声波的频率发生变化，B正确；
C．列车和人的位置相对变化了，所以听得的声音频率发生了变化，所以C正确；
D．波动传播速度不一样是由介质决定的， D错误；
E．双星在周期性运动时，会使得到地球的距离发生周期性变化，故接收到的光频率会发生变化，E正确。
故选BCE。
16. 一列简谐横波在水平绳上沿x轴负方向传播，在时刻的波形如图所示，绳上三个质点M、N、P的平衡位置分别为，从该时刻开始计时，P点的振动位移随时间变化关系为。求：
（1）该简谐横波的波速v；
（2）经过多长时间t，质点M、N振动的速度大小相等？
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）P点的振动位移随时间变化关系为，则振动周期为
根据波形图可知简谐横波的波长为
该简谐横波的波速
（2）当某质点位于平衡位置或波峰、波谷时，其两侧与它平衡位置间距相等质点速度大小相同。平衡位置的振动状态传播到中点的距离为
波峰、波谷位置的振动状态传播到中点的距离为
经过的时间为
解得
或
即
t=0.5n（s） n= 0，1，2，3…