吉林省五校2023-2024学年高三上学期1月联合模拟考试物理试题（解析版）

高级中学名校试卷PAGEPAGE12024届高三联合模拟考试物理科试题注意事项：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．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，再选涂其它〖答案〗标号。答非选择题时，将〖答案〗写在答题卡上，写在本试卷上无效。3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。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.下列关于原子物理知识说法正确的是（）A.甲图为氢原子的能级结构图，氢原子从基态跃迁到激发态时，放出能量B.乙图中重核裂变产生的中子能使核裂变反应连续的进行，称为链式反应，其中一种核裂变反应方程为C.丙图为光电效应中光电子最大初动能与入射光频率的关系图线，不同频率的光照射同种金属发生光电效应时，图线的斜率不相同D.两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能增加〖答案〗D〖解析〗A．甲图为氢原子的能级结构图，当氢原子从基态跃迁到激发态时，吸收能量，故A错误；B．铀核裂变的核反应方程式为故B错误； C．根据爱因斯坦光电效应方程可知该图线的斜率表示普朗克常量，不同频率的光照射同种金属发生光电效应时，图线的斜率相同，故C错误；D．两个轻核结合成质量较大的核，生成物更加稳定，则核子的比结合能增加，故D正确。故选D。2.夏季常出现如图甲所示的日晕现象，日晕是太阳光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的。图乙为一束太阳光射到六角形冰晶上时的光路图，a、b为其折射出的光线中的两种单色光，比较a、b两种单色光，下列说法正确的是（）A.在冰晶中，b光的波速比a光大B.通过同一仪器发生双缝干涉，a光的相邻明条纹间距较大C.b光比a光更容易发生明显衍射现象D.a、b两种光分别从水射入空气发生全反射时，a光的临界角比b光的小〖答案〗B〖解析〗A．由图可知a光的偏折程度小于b光的偏折程度，所以，根据可知故A错误；B．根据得根据双缝干涉条纹间距表达式可知a光的相邻明条纹间距较大，故B正确；C．当缝隙和波长差不多或缝隙比波长小的多时能发生明显得衍射现象，所以a光比b光更容易发生明显衍射现象，故C错误；D．根据可知故D错误。故选B。3.有一部关于星际大战的电影，里面有一个片段，在与地球类似的星球的“赤道”的实验室里，有一个固定的竖直光滑圆轨道，内侧有一个小球恰能做完整的圆周运动，一侧的仪器数据显示：该运动的轨道半径为r，最高点的速度为v。若真存在这样的星球，而且该星球的半径为R，自转可忽略，万有引力常量为G，下列说法正确的是（）A.该星球的质量为B.该星球的第一宇宙速度为C.该星球的近地卫星速度为D.若该星球的同步卫星周期为T，则该星球的密度为〖答案〗A〖解析〗A．在该运动的轨道的最高点，该星球上的重力提供向心力有在该星球表面，万有引力等于重力，则有联立可得，该星球的质量为故A正确；BC．在该星球表面，万有引力提供向心力有则该星球的第一宇宙速度为故BC错误；D．若该星球的同步卫星周期为T，则该星球有，其中h为该星球的同步卫星距该星球表面的距离，解得故D错误。故选A。4.如图所示，四只猴子水中捞月，它们将一颗又直又高的杨树压弯，竖直倒挂在树梢上，从下到上依次为1、2、3、4号猴子。正当1号打算伸手捞“月亮”时，2号突然两手一滑没抓稳，1号扑通一声掉进了水里。假设2号手滑前四只猴子都处于静止状态，四只猴子的质量都相等且为m，重力加速度为g，那么在2号猴子手滑后的一瞬间（）A.号猴子的加速度和速度都等于B.3号猴子对2号猴子的作用力大小为C.2号猴子对3号猴子的作用力不变D.杆对号猴子的作用力大小为〖答案〗B〖解析〗A．对1号猴子进行分析可得滑手后的一瞬间只受到重力，所以可得加速度大小为g，初速度为零，故A错误；BC．在手滑前，设树梢对猴子的作用力为T，对整体有当2号猴子手滑后的一瞬间，对2、3、4号猴子整体分析可得联立解得方向竖直向上，对2号猴子分析可得解得2号猴子与3号猴子之间的作用力大小为根据牛顿第三定律可知3号猴子对2号猴子的作用力大小为，故B正确；C．手滑前3号猴子对2号猴子的作用力大小为,由牛顿第三定律可知2号猴子对3号猴子的作用力为，则手滑后2号猴子对3号猴子的作用力变小，故C错误；D．杆对4号猴子的作用力保持不变，所以作用力大小仍为4mg，故D错误。故选B。5.生活在尼罗河的反天刀鱼，它的器官能在其周围产生电场，电场线分布如图所示，M、N、P为电场中的点。下列说法正确的是（）A.P点电场强度大于M点电场强度B.P点电势小于N点电势C.M点电势小于N点电势D.某带电小颗粒只在电场力作用下从N点沿虚线轨迹运动到M点，其在N点电势能小于在M点电势能〖答案〗C〖解析〗A．P点周围电场线比M点周围电场线稀疏，所以P点电场强度小于M点，故A错误；BC．无穷远处电势为零，根据沿电场线电势降低可知P点电势为正，N点电势为负，所以P点电势高于N点电势，且M点电势小于N点电势，故B错误，C正确；D．小颗粒所受电场力指向轨迹凹侧，所以小颗粒带正电，则其在N点电势能大于在M点电势能，故D错误。故选C。6.甲、乙两列简谐波在同一种均匀介质中沿x轴相向传播，甲波源位于x=0处，乙波源位于x=8m处，两波源均沿y轴方向振动。在t=0时刻甲形成的波形如图（a）所示，此时乙波源开始振动，其振动图像如图（b）所示，已知甲波的传播速度v甲=2.0m/s，质点P的平衡位置处于x=5m处，若两波源一直振动，下列说法正确的是（）A.乙波的波长为1mB.甲、乙两波在P点叠加后，P点的振动总是减弱C.在t=1.6s时，质点P正朝y轴正方向振动D.从t=0时刻起内，质点P的运动路程为37.5cm〖答案〗C〖解析〗A．由图（b）可知，乙波的周期为1s，甲、乙两波在同一种均匀介质中，则两波传播速度相同，因此，则有故A错误；B．由题意可知，在时乙波到达P点，质点P开始从平衡位置向轴正方向振动。甲的周期可知，甲波到达P点需要2s，在t=2s时，甲波在P点起振方向从平衡位置向轴负方向，对乙波，在t=2s时，在P点从平衡位置向轴负方向振动，因此P点为振动加强点，故B错误；C．由选项B分析可知，乙波到达P点需要1.5s时间，且起振方向为沿轴正方向，乙波的周期为1s，乙波到达P点后，经0.25s到达轴正方向最大位移处，因此在时，质点P正朝轴正方向振动，故C正确；D．从时刻起，乙波到达P点需要1.5s时间，乙波使P质点振动0.5s，质点的运动路程是又有在t=2s时，甲波传到P点，此时质点P从平衡位置向轴负方向振动，可知在时间内，P点的振幅为则有在时间内，质点的运动路程是则有从时刻起内，质点的运动路程为故D错误。故选C。7.列车进站时如图所示，其刹车原理可简化如下：在车身下方固定一矩形线框，利用线框进入磁场时所受的安培力，辅助列车刹车。已知列车的质量为m，车身长为s，线框的ab和cd长度均为L（L小于匀强磁场的宽度），线框的总电阻为R。站台轨道上匀强磁场区域足够长，磁感应强度的大小为B。车头进入磁场瞬间的速度为v0，列车停止前所受铁轨及空气阻力的合力恒为f。车尾进入磁场瞬间，列车恰好停止。下列说法不正确的是（）A.列车进站过程中电流方向为abcdB.线框ab边进入磁场瞬间，加速度大小C.线框ab边进入磁场瞬间，线框的电流大小为D.列车从进站到停下来的过程中，减少的动能等于线框产生的热量〖答案〗D〖解析〗A．列车进站过程中穿过线框的磁通量变大，由楞次定律可知列车进站过程中电流方向为abcd，故A正确，不符合题意；BC．列车ab边进入磁场瞬间产生的感应电动势为由闭合电路的欧姆定律得对列车由牛顿第二定律得联立解得故BC正确，不符合题意；D．列车从进站到停下来的过程中，减少的动能等于线框产生的热量与克服空气阻力产生的摩擦生热，故D错误，符合题意。故选D。8.如图所示，MN是一荧光屏，当带电粒子打到荧光屏上时，荧光屏能够发光。MN的上方有磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。P为屏上一小孔，PQ与MN垂直。一群质量为m、带电荷量q的粒子（不计重力），以相同的速率v，从P处沿垂直于磁场方向且分布在PA与PC所包围的90°范围内射入磁场区域，已知PA与PQ夹角满足，不计粒子间的相互作用。下列说法正确的是（）A.粒子打到荧光屏上时，距P点的最远距离为B.在荧光屏上将出现一条形亮线，其长度可能为C.在荧光屏上将出现一条形亮线，其长度可能为D.在荧光屏上将出现一条形亮线，其长度可能为〖答案〗AD〖解析〗A．由于所有粒子的质量和电荷量都相同，且速度相同，所以根据公式可知，所有粒子轨道半径为当粒子沿方向射入时，在磁场中的轨迹为半圆，因此打在屏上的位置距离点为圆的直径，此时距P点的距离最大，最大距离为故A正确；BCD．根据题意可知，正粒子沿着右侧边界射入，轨迹如图所示此时出射点最近，由几何关系有正粒子沿着左侧边界射入，轨迹如图所示此时出射点最近，由几何关系有由于PA与PQ夹角满足则当时，有则在荧光屏上将出现一条形亮线，其长度为当时，有则在荧光屏上将出现一条形亮线，其长度为由于不能取和，则和不能等于1，则长度不可能为，故BC错误，D正确。故选AD9.如图甲所示，竖直放置的轻弹簧一端固定于风洞实验室的水平地面，质量的小球在轻弹簧正上方某处由静止下落，同时受到一个竖直向上恒定的风力。以小球开始下落的位置为原点，竖直向下为x轴正方向，取地面为零势能参考面，在小球下落的全过程中，小球重力势能随小球位移变化关系如图乙中的图线①，弹簧弹性势能随小球位移变化关系如图乙中的图线②，弹簧始终在弹性限度范围内，重力加速度g取，则下列说法中正确的是（）A.弹簧原长为0.2m B.小球释放位置距地面的高度为0.6mC.小球在下落过程受到的风力为0.1N D.小球刚接触弹簧时的动能为0.36J〖答案〗AC〖解析〗AB．根据可知初始时小球距地面的高度为当时弹簧具有弹性势能，所以弹簧的原长为故A正确，B错误；C．小球从静止下落到最大弹性势能处根据功能关系解得方向竖直向上，故C正确；D．小球从静止下落到与弹簧接触时根据功能关系得故D错误。故选AC。10.如图所示，四分之一圆槽AB的半径为R、质量为3m，静止放在水平地面上，圆槽底端B点的切线水平，距离B点为R处有一质量为3m的小球2，其左侧连有轻弹簧。现将质量为m的小球1（可视为质点）从圆槽顶端的A点由静止释放，重力加速度为g，不计一切摩擦。则下列说法正确的是（）A.在整个过程中，系统（三个物体）动量守恒、总动量为0B.弹簧弹性势能的最大值为C.小球1刚与弹簧接触时，与圆槽底端B点相距D.小球1最终的速度大小为〖答案〗BC〖解析〗A．不计一切摩擦，在整个过程中，系统（三个物体）水平方向动量守恒，小球1在从斜面下落过程中，由于受重力作用，竖直方向动量不为零，故A错误；B．小球1从斜面下来，设小球1的速度大小为，圆槽的速度大小为，水平方向动量守恒，则由机械能守恒定律可得解得，球1与弹簧碰撞后与球2达到共同速度时弹簧的弹性势能最大，由动量守恒定律得弹簧弹性势能的最大值为故B正确；C．小球1从开始下滑到离开圆槽又解得圆槽向左运动的距离为小球1滑下圆槽时与弹性相距当小球1刚与弹簧接触时，圆槽向左再运动的距离所以小球1刚与弹簧接触时，与圆槽底端B点相距故C正确；D．小球1与弹簧碰撞后，弹簧原长时小球1与弹簧分离，由动量守恒和机械能守恒定律得解得小球1的速度小球2的速度小球1向左运动与圆槽相作用，小球1再次与圆槽分离，由动量守恒定律、机械能守恒定律可得，解得小球1向右运动的速度圆槽向左运动的速度小球1再向右与弹簧和小球2碰撞，由动量守恒定律和机械能守恒定律可得，解得小球1的速度所以小球1最终的速度大小为，故D错误。故选BC。二、非选择题：本题共5小题，共54分。11.某同学用如图所示装置做“探究向心力与速度的关系”的实验。半径均为R的半圆轨道AB和四分之一圆弧轨道CD固定在竖直面内，过CD部分最高点D的切线水平，A、C、B在同一水平面上，在D点固定一个力传感器，D点在地面的投影为O，从A点正上方P点处由静止释放一个质量为m的小球，小球沿轨道运动到D点并从D点水平抛出，落地点在Q点（图中未标出）。（1）对实验的要求，下列说法正确的是________。A．圆弧轨道越光滑越好B．应选用密度大、体积小的小球C．P点位置比D点高即可D．为了使力传感器的示数大些，应选用质量小些的球（2）若实验记录力传感器的示数为F，小球落地点Q到O点的距离为x，改变P点位置进行多次实验，测得多组F、x，作F—x2图像，如果图像是一条倾斜的直线，当图像与纵轴的截距为________、图像的斜率为________时（用已知量m、R、g表示），则说明向心力与速度平方成正比。〖答案〗（1）B（2）－mg〖解析〗（1）[1]A．圆弧轨道是否光滑对实验没有影响，故A错误；B．选用密度大、体积小的小球，可以减小空气阻力的影响，故B正确；C．根据题意，若小球恰好通过D点，由牛顿第二定律有可得由能量守恒定律可知，若P点位置比D点略高些，则小球可能到不了D点，故C错误；D．同样的实验过程，质量小些的球通过D点时，对力传感器压力会小些，不利于实验的测量，产生误差较大，故D错误。故选B。（2）[2]根据题意可知，在D点，小球受到的合力提供向心力，则有根据题意可知，小球离开D点做平抛运动，竖直方向上有水平方向上有联立解得在D点，根据牛顿第二定律有联立整理可得则当图像与纵轴截距为－mg，斜率为时，向心力与速度平方成正比。12.小明同学在家中找到一个废弃不用的电热水器，拆解后得到了它的电热丝，他想测量该电热丝的电阻。（1）首先他用欧姆表对该电热丝进行粗测，将欧姆表的选择开关旋到“×10”挡位，让表笔与电热丝保持良好接触，发现指针偏转角度非常大。为了较好的测出电热丝的阻值，请帮他完善下面的操作。①将选择开关旋到________挡位（填“×1”或“×100”）；②重新进行________，让表笔与电热丝保持良好接触，读出欧姆表的示数约为15Ω。（2）他利用伏安法测量该电热丝的阻值。现有下列器材：A．电动势为4V的电源B．量程为0.6A的电流表A1（内阻约为2Ω），量程为3A的电流表A2（内阻约为0.5Ω）C．灵敏电流计G（满偏电流为600μA，内阻为150Ω）D．滑动变阻器R（最大电阻为5Ω）E．电阻箱R0（最大阻值为9999.9Ω）F．电键一个，导线若干①为了精确测量电热丝的电阻，小明同学先将灵敏电流计改装为量程3V的电压表，需要给灵敏电流计________（填“串联”或“并联”）一个电阻，电阻箱的阻值应取R0=________Ω；②实验中，电流表应选________（填“A1”或“A2”）。③为了精确测量电热丝阻值，请你在下面的方框中画出完整的电路图______。（3）实验后测得该电热丝的阻值为12.0Ω，请推测该电热水器在220V电压下工作时的加热功率________4kW（填“>”或“<”或“=”）。〖答案〗（1）“×1”欧姆调零（2）串联4850A1（3）<〖解析〗（1）[1][2]用欧姆表粗测电阻时指针偏转角太大，说明欧姆表示数比较小，这应该是一个小电阻，需要将选择开关的倍率减小，即旋到“×1”挡位，更换倍率后要重新进行欧姆调零。（2）[3][4]将灵敏电流计G改成3V量程的电压表，需要串联一个电阻，且满足解得[5]由题意可知流过电热丝的最大电流所以电流表应该选A1；[6]为了精确测量电热丝阻值，需要多测几组数据，而滑动变阻器的阻值较小，所以滑动变阻器需要采用分压接法，由于电压表的内阻已知（灵敏电流计改装而成的），所以电流表要用外接法，所以实验电路图如图所示（3）[7]该电热丝的电阻测量值为12.0Ω，根据可以判断那名组员的说法似乎有道理，但这个说法是不对的，因为12.0Ω是电热丝在常温下的电阻阻值，而电热丝正常工作时的温度要升高很多，由于电热丝的电阻率会随着温度升高而增大，所以电热丝的阻值大于12.0Ω，所以电热丝的加热功率一定会小于4.0kW。13.如图甲所示，一个质量不计的活塞将一定质量的理想气体封闭在上端开口的直立圆筒形导热气缸内，气体温度T1=400K，气柱的高度为h=24cm，在气缸内壁有固定的小卡环，卡环到气缸底的高度差为10cm。现在活塞上方缓慢堆放细沙，直至气柱长度减为h1=16cm时停止堆放细沙，如图乙所示。之后对气体缓慢降温至T2=100K。已知大气压强为p0=1×105Pa，气缸的横截面积为S=1×10−4m2，重力加速度g取10m/s2。求：（1）堆放细沙的质量m；（2）温度降为T2时气体的压强。〖答案〗（1）0.5kg；（2）6×104Pa〖解析〗（1）乙状态的平衡方程从甲状态到乙状态经历等温过程得m=0.5kg（2）从甲状态到活塞刚与小卡环接触时有解得T′≈167K而167K>100K，则说明100K时活塞已经与卡环接触，则从甲状态到末状态，由理想气体状态方程得得p2=6×104Pa14.如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ间距l=1m，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角。杆1、杆2是两根用细线连接的金属杆，质量分别为m1=0.1kg和m2=0.4kg，两杆垂直导轨放置，且两端始终与导轨接触良好，两杆的总电阻R=2Ω，两杆在沿导轨向上的外力F作用下保持静止。整个装置处在磁感应强度B=1T的匀强磁场中，磁场方向与导轨所在平面垂直，在t=0时刻将细线烧断，保持F不变，重力加速度g取10m/s2，求：（1）细线烧断后，两杆最大速度v1、v2的大小；（2）两杆刚达到最大速度时，杆1上滑了0.8m，则从t=0时刻起到此刻用了多长时间？〖答案〗（1）v1=3.2m/s，v2=0.8m/s；（2）0.41〖解析〗（1）线烧断前F=(m1＋m2)gsin30°细线烧断后F安1=F安2方向相反，由系统动量守恒得m1v1=m2v2两棒同时达到最大速度，之后做匀速直线运动。对棒2有m2gsn30°=BIlI=解得v1=3.2m/sv2=0.8m/s（2）由系统动量守恒得m1v1=m2v2则m1x1=m2x2即x2=02m设所求时间为t，对棒2由动量定理得m2gsin30°·t－B·t=m2v2－0解得t=0.41s15.如图甲所示，在水平面C的上方，存在竖直平面内周期性变化的匀强电场，电场方向未知，变化规律如图乙所示。把一质量为m=1kg、带q=＋1C电荷的小球在t=0时从A点以10J的初动能水平向右抛出，经过一段时间后，小球以大小为40J的动能竖直向下经过B点，随后小球第一次经过A点正下方，且经过A点正下方时电场刚好第一次反向。已知AB之间的高度差为2m，水平距离为1m，A点到水平面C的竖直距离为240m，重力加速度g取10m/s2。求：（1）A