2024届湖北省重点中学高三下学期G3联考（二模）物理试题（解析版）

高级中学名校试卷PAGEPAGE1湖北省2024年重点中学G3联考3月试题一、选择题：本题共10题，每小题4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.我国科学家为解决“玉兔号”月球车长时间处于黑夜工作的需要，研制了一种小型核能电池，将核反应释放的核能转变为电能，需要的功率并不大，但要便于防护其产生的核辐射。请据此猜测“玉兔号”所用核能电池有可能采纳的核反应方程是（）A.B.C.D.〖答案〗C〖解析〗A．是聚变反应，反应剧烈，至今可控聚变反应还处于实验研究阶段，所以不宜采用，故A错误；B．是重核裂变反应，虽然实现了人工控制，但因反应剧烈，防护要求高，还不能小型化，目前只是一些大型的核电站采用，故B错误；C．是人工放射性同位素的衰变反应，是小型核能电池主要采用的反应方式，故C正确；D．是人工核反应，需要高能α粒子，在月球上不宜实现，故D错误。故选C。2.如图甲所示，每年夏季，我国多地会出现日晕现象，日晕是日光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的。如图乙所示为一束太阳光射到六角形冰晶上时的光路图，、为其折射出的光线中的两种单色光，下列说法正确的是（）A.光的频率比光的频率大B.在冰晶中，光的传播速度较小C.用同一装置做单缝衍射实验，光中央亮条纹更宽D.从同种玻璃中射入空气发生全反射时，光的临界角较小〖答案〗B〖解析〗本题可以用红光与紫光类比光和光，对于七种单色光的折射率、波长、频率等等之间的关系，是考试的热点，要牢固掌握。由图看出，太阳光射入六角形冰晶时，光的偏折角小于光的偏折角，由折射定律得出折射率关系，就知道波长关系；依据临界角公式比较临界角的大小；再根据单缝衍射进行分析。A.由题图可知光的偏折程度比光的偏折程度小，根据棱镜色散规律可知光的波长比光的波长大，光的频率比光的频率小，故A错误；B.已知冰晶对光的折射率比对光的折射率大，根据可知在冰晶中，光的传播速度较小，故B正确；C.波长越小，衍射现象越不明显，单缝衍射的中央亮条纹越窄，用同一装置做单缝衍射实验，光中央亮条纹更窄，故C错误；D．同种玻璃对光的折射率比对光的折射率小，根据可知从同种玻璃中射入空气发生全反射时，光的临界角较大，故D错误。故选B。3.“祝融号”火星车需要“休眠”以度过火星寒冷的冬季。假设火星和地球的冬季是各自公转周期的四分之一，且火星的冬季时长约为地球的1.88倍。火星和地球绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动。下列关于火星、地球公转的说法正确的是（）A.火星公转的线速度比地球的大 B.火星公转的角速度比地球的大C.火星公转的半径比地球的小 D.火星公转的加速度比地球的小〖答案〗D〖解析〗由题意可知，火星的公转周期大于地球的公转周期C．根据可得可知火星的公转半径大于地球的公转半径，故C错误；A．根据可得结合C选项，可知火星的公转线速度小于地球的公转线速度，故A错误；B．根据可知火星公转的角速度小于地球公转的角速度，故B错误；D．根据可得可知火星公转的加速度小于地球公转的加速度，故D正确。故选D。4.如图(a)所示，点电荷-q绕点电荷+Q做半径为r的匀速圆周运动，角速度为；如图(b)所示，点电荷-q在相距为r的两个固定点电荷+Q所在连线的中垂面上，做角度为的匀速圆周运动，-q到+Q的距离始终为r｡则为（）A.1∶ B.1∶1 C.1∶ D.2∶〖答案〗A〖解析〗ABCD．图(a)中，点电荷+Q对点电荷-q的库仑力来提供向心力，从而做半径为r的匀速圆周运动，则有解得图(b)中，两个固定点电荷+Q对-q的库仑力的合力来提供向心力，则有又联立解得故所以，选项BCD错误，A正确；故选A。5.如图所示，半径为R的圆盘边缘有一钉子B，在水平光线下，圆盘的转轴A和钉子B在右侧墙壁上形成影子O和P，以O为原点在竖直方向上建立x坐标系。时从图示位置沿逆时针方向匀速转动圆盘，角速度为，则P做简谐运动的表达式为（）A.B.C.D.〖答案〗B〖解析〗由图可知，影子P做简谐运动的振幅为，以向上为正方向，设P的振动方程为由图可知，当时，P的位移为，代入振动方程解得则P做简谐运动的表达式为故B正确，ACD错误。故选B。6.如图所示，在2022年北京冬奥会高山滑雪男子大回转比赛中，中国选手张洋铭沿着雪道加速滑下，途经a、b、c、d四个位置。若将此过程视为匀加速直线运动，张洋铭在ab、bc、cd三段位移内速度增加量之比为1：2：1，a、b之间的距离为L1，c、d之间的距离为L3，则b、c之间的距离L2为（）A. B. C. D.〖答案〗C〖解析〗张洋铭在ab、bc、cd三段位移内速度增加量之比为1：2：1，则对应时间之比为1：2：1，有观察可得故选C。7.如今网上购物非常流行，快递公司把邮件送到家里，消费者足不出户就可以购买到想要的商品。如图是某快递公司分拣邮件的倾斜传输装置：传送带A、B间长度为L=10m，倾角为θ=30°，正以恒定速率v=5m/s顺时针运转。现将一质量为m=1kg的邮件（可视为质点）轻放在传送带底端A点，则邮件从A运动到B过程中，传送带对邮件的冲量大小为（已知邮件与传送带之间的动摩擦因数为μ=，重力加速度g=10m/s2）（）A.5N·s B.20N·s C.15N·s D.N·s〖答案〗D〖解析〗邮件轻放在传送带上时，受力分析如图所示支持力摩擦力根据牛顿第二定律得沿斜面方向可知，邮件上升的加速度为当邮件与传送带速度相同时，由得则相对位移为之后邮件与传送带保持相对静止，以速度v=5m/s匀速上升到B点，有此阶段的摩擦力邮件从A运动到B过程中，支持力的冲量方向垂直斜面向上；摩擦力的冲量方向沿斜面向上；由矢量合成可得传送带对邮件的冲量大小故选D。8.如图甲所示，已知车轮边缘上一质点P的轨迹可看成质点P相对圆心O做速率为v的匀速圆周运动，同时圆心O向右相对地面以速率v做匀速运动形成的，该轨迹称为圆滚线。如图乙所示，空间存在竖直向下的大小为E匀强电场和水平方向（垂直纸面向里）大小为B的匀强磁场，已知一质量为m、电量大小为q的正离子在电场力和洛伦兹力共同作用下，从静止开始自A点沿曲线AC运动（该曲线属于圆滚线），到达B点时速度为零，C为运动的最低点。不计重力，则（）A.该离子带负电 B.A、B两点位于同一高度C.该离子电势能先增大后减小 D.到达C点时离子速度最大〖答案〗BD〖解析〗A．根据左手定则可知该离子带正电，A错误；B．根据动能定理知，洛伦兹力不做功，从A到B，动能变化为零，则电场力做功为零，A、B两点等电势，因为该电场是匀强电场，所以A、B两点位于同一高度，B正确；C．正离子开始受到方向向下的电场力作用由静止开始向下运动，电场力先做正功后做负功，故该离子电势能先减小后增大，C错误；D．A→C电场力做正功，C→B电场力做负功，C点时离子速度最大，D正确。故选BD。9.如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比，一个二极管和阻值为的负载电阻串联后接到副线圈的两端。现在a、b两端接入如图乙所示的电压，c、d间接入理想电压表。已知二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大，则（）A.电压表读数为100VB.R的功率为500WC.若将二极管短路，电压表示数为200VD.若将二极管短路，变压器的输入功率为2000W〖答案〗AD〖解析〗A．交流电压表测得的分别为交变电压和交变电流的有效值，根据变压器公式得到输出电压而输出电压U2不等于c、d端电压，因二极管具有单向导电性，输入电压通过变压器变压后经二极管整流后有效值发生变化，为即电压表读数为100V，选项A正确；B．R的功率为选项B错误；C．若将二极管短路，电压表示数选项C错误；D．若将二极管短路，变压器的输出功率则变压器的输入功率为2000W，选项D正确。故选AD。10.如图所示，水平放置的平行板电容器充电后与电源断开，一带电粒子从A点沿半圆ABC的直径方向以某一速度水平射入电场，恰好经过半圆的最低点B。粒子重力不计，下列分析不正确的是（）A.经过B点时的速度方向沿半圆的半径B.无论射入速度多大，粒子都不可能沿着半径方向离开半圆C.若仅将下板下移少许，板间电压增大D.若仅将下板下移少许，该粒子以相同的速度从原处射入电场，仍会经过B点〖答案〗A〖解析〗A．粒子在平行板电容器中受到的合力向下，做类平抛运动，所以到达B点时，既有水平方向的速度，又有竖直向下的速度，故经过B点时的速度方向斜向右下方，故A错误；B．粒子受力方向和初速度方向垂直，粒子做类平抛运动，类平抛运动速度反向延长线过水平位移的中点，若粒子沿着半径方向离开半圆，则反向延长线过圆心，所以一定从C点射出，所以不可能，故B正确；C．若仅将下板下移少许，则平行板电容器间的极板距离d变大，由C＝可知电容变小，又平行板电容器充电后与电源断开，则Q不变，由U＝可知板间电压增大，故C正确；D．若仅将下板下移少许，由E＝＝＝则场强不变，受力情况不变，该粒子以相同的速度从原处射入电场，运动轨迹不变，则仍会经过B点，故D正确。故选A。二、非选择题：包括实验题和计算题两部分。第11、12题为实验题，总分16分。第13题至第15题为计算题，总分40分。11.如图甲所示是一个研究向心力大小与哪些因素有关的DIS实验装置的示意图，其中做匀速圆周运动的圆柱体的质量为m，放置在未画出的水平圆盘上，圆周轨道的半径为r，力电传感器测定的是向心力，光电传感器测定的是圆柱体的线速度大小，表格中是所得数据，图乙为F-v图像、F-v2图像、F-v3图像。v/（m·s-1）11.522.53F/N0.8823.55.57.9(1)数据表格和图乙中的三个图像是在用实验探究向心力F和圆柱体线速度大小v的关系时，保持圆柱体质量不变、半径r=0.1m的条件下得到的。研究图像后，可得出向心力F和圆柱体线速度大小v的关系式___________。(2)为了研究F与r成反比的关系，实验时除了保持圆柱体质量不变外，还应保持___________不变。(3)若已知向心力公式为F=，根据上面的图线可以推算出，本实验中圆柱体的质量为___________。〖答案〗(1)(2)线速度的大小(3)〖解析〗(1)[1]由乙图可知由数学知识得到图象的斜率为故向心力和圆柱体线速度大小v的关系式是(2)[2]该实验运用控制变量法研究物理量的关系，根据向心力公式可知为研究与的关系，实验时除保持圆柱体的质量不变外，还应保持不变的物理量是线速度的大小；(3)[3]根据已经学习过的向心力公式，与比较得，将代入可得圆柱体的质量为12.多用电表是实验室必备仪器，某实验小组把一欧姆挡等效为一个直流电源，用一个滑动变阻器和一个电压表测量该多用电表内电源电动势和欧姆“×1”挡内部总电阻，他所采用的实验电路如图甲所示。实验器材：待测多用电表（欧姆挡部分刻度损坏）；电压表V：量程6V，内阻约；滑动变阻器最大阻值；导线若干；根据以下操作步骤，回答有关问题：（1）将待测多用电表调到欧姆“×1”挡，将表笔A、B短接，调节欧姆调零旋钮，进行欧姆挡调零。（2）调零完毕，将表笔A、B分别与图甲中1、2两端相接，其中A为_____表笔（填“红”或“黑”）。（3）图乙是多用电表某次测量的示数，该示数为____。（4）多次调节变阻器的滑片位置，改变其接入电路的阻值，记录多用电表的示数R和电压表的示数U，以为纵坐标、为横坐标作出如图丙所示图像，根据图像可得电源电动势E=______V；欧姆“×1”挡内部总电阻r=____。〖答案〗（2）黑（3）7.0（4）320〖解析〗（2）[1]多用电表内部电源的正极与黑表笔相连，电压表的电流应从正极流向负极，因此A为黑表笔。（3）[2]多用电表调到欧姆“×1”挡，由图乙可知示数为7.0。（4）[3][4]根据闭合电路欧姆定律有解得所以图线中解得13.如图所示，是一种血压计的气路系统，血压计未工作时，气路系统内部封闭一定质量的空气，其压强为p0，体积为V0，血压计工作时，气泵工作，向气路系统充入压强为p0的空气，气路系统体积膨胀，当气路系统的压强达到1.5p0时，气路系统内的空气体积变为1.2V0，然后打开机械阀放出部分空气后，气路系统的压强变为1.2p0时，气路系统内的空气体积变为1.1V0，已知外界大气压强为p0，假定气路系统气体可视为理想气体，空气的温度不发生变化且与外界相同。（1）当气路系统的压强达到1.5p0时，充入的外部空气体积；（2）打开机械阀门放出的空气质量与气路系统剩余的空气质量之比。〖答案〗（1）；（2）〖解析〗（1）假设充入外部空气的体积为，根据玻意耳定律可得其中，可得充入的外部空气的体积为（2）假设放出的气体在时，对应的体积为，根据玻意耳定律可得其中解得放出的空气质量与气路系统剩余的空气质量之比为14.如图所示，半径为0.5m的光滑圆弧曲面与倾角为足够长的固定粗糙斜面MN在N点平滑相接，质量为0.04kg的小物块B恰好静止在斜面上，此时物块B与N点的距离为0.25m。另一质量为0.2kg的小物块A从与圆心等高处由静止释放，通过N点滑上斜面，与物块B发生弹性碰撞。已知物块A与斜面间的动摩擦因数为0.5，重力加速度g取，两物块均可视为质点，碰撞时间极短，。求：（1）物块A运动到N点时对曲面的压力；（2）从物块A与B第一次碰撞到两物块再次碰撞经历的时间。〖答案〗（1），与竖直方向夹角斜向下；（2）〖解析〗（1）物块A从静止开始下滑到底端的过程中，由机械能守恒得设物块A运动到N点时受到曲面的支持力为，由牛顿第二定律得联立解得由牛顿第三定律得曲面受到的压力与竖直方向夹角斜向下;（2）滑上斜面后，对物块A，设加速度为a，与物块B碰撞前速度为v，由牛顿第二定律可得由运动运动学公式可得联立解得物块A与物块B发生弹性碰撞，碰撞后物块A速度为，物块B速度为，满足动量守恒、动能守恒，即联立解得因为物块B恰好静止在斜面上，碰撞后物块B匀速运动，物块A与物块B碰后，物块A以加速度a匀加速运动，设经时间t第二次碰撞，由运动学公式可得解得15.如图1所示某种风力