432024届湖北省重点高中智学联盟高三下学期第三次模拟考试物理试卷

2023-2024学年湖北省重点高中智学联盟高三（第三次）模拟考试物理试卷一、单选题：本大题共7小题，共28分。1.爱因斯坦光电效应方程成功解释了光电效应现象。下图中①、②两直线分别是金属A、B发生光电效应时的遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图像，则下列说法正确的是(

)

A.金属B的逸出功比金属A的小

B.①、②两直线的斜率均为he

C.当用频率为9×1014Hz的光分别照射两金属A、B时，A中发出光电子的最大初动能较小

D.当入射光频率2.2024年2月29日中国在西昌卫星发射中心成功发射了高轨卫星01星，标志着中国互联网的效率与质量将进一步提升。已知高轨卫星01星与地球中心的连线在时间t内转过的弧度为θ，扫过的面积为S，地球的半径为R，引力常量为G，则(

)A.高轨卫星01星可以静止在咸宁的正上方 B.地球的质量为2S2SθGt2

C.地球表面的重力加速度为3.如图甲为一玻璃半球的截面图，其半径为R，O为球心，AB为直径，现有均匀分布的红光垂直入射到半球的底面。已知球冠(不含圆底面)的表面积为S=2πRh(如图乙，其中R为球的半径,h为球冠的高)，光在真空中传播的速度为c，玻璃对红光的折射率为n=1.25，若只考虑首次射到球面的光，则下面说法正确的是(

)

A.从半球面射出的光中，在玻璃内的传播时间最短为3R4c

B.整个半球面透光的面积为15πR2

C.所有射入到半球底面的光，有4.一列简谐波沿x轴传播，波速为10cm/s，在传播方向上有P、Q两质点，其平衡位置坐标分别为xP=1cm，xQ=4cm。t=0时刻，其波形如图所示，P、Q偏离平衡位置的位移分别为yP=1cm，yQ=3cm。已知该波的振幅为2cm，且A.该波向x轴负方向传播

B.该波的波长为12cm

C.经过0.2s的时间质点P再次达到波峰

D.质点P的振动方程为y5.如图所示，质量相等的两小球A、B，二者用一轻弹簧竖直连接，A的上端用轻绳系在足够高的天花板上，初始时A、B均静止。现将轻绳剪断，则从此刻开始到弹簧第一次恢复原长之前(

)

A.A的加速度大小的最大值为g

B.B的加速度大小的最大值为2g

C.A的位移大小一定大于B的位移大小

D.A的速度大小均不大于同一时刻B的速度大小6.2023年9月，中国选手张博恒夺得杭州亚运会体操单杠冠军，如图所示其双手抓住单杠，其重心以单杠为轴在竖直平面内做圆周运动，重心到单杠的距离R=1m，重心从单杠正上方A点转至B点时松手脱离单杠，OB与竖直方向的夹角θ=53∘，重心经过E点与B点等高，最后落到地面D点。已知他的质量m=60kg，从B到E的时间为0.96s，g取10m/s2，忽略空气阻力，不考虑一切摩擦和体能的消耗与转化。下列说法正确的是(

)A.他在A到B点过程机械能不守恒，B到D过程机械能守恒

B.他在B点的速度为6m/s

C.他在A到B运动过程中手臂的最大拉力为2640N

D.OB与竖直方向的夹角θ越大，BD之间水平距离越远7.如图所示，边长为L正四面体ABCD的中心为O，A、B两点分别固定等量异种点电荷-q、+q，下列说法正确的是(

)

A.C、D两点电场强度大小相等，方向不同

B.C、D两点电势相等

C.将一试探电荷+Q从C点沿直线移到D点，电场力先做负功后做正功

D.O点场强大小为16kq二、多选题：本大题共3小题，共12分。8.如图所示为理想变压器，已知n1=100匝，n2=30匝。电阻R1=8Ω，R2=0.36Ω，R3=2.56Ω。电源为理想交流电源。开关s1闭合s2断开时R2的电功率和开关sA.20 B.40 C.60 D.809.在x>0的空间中存在垂直于xOy平面的磁场，x=a两侧的匀强磁场方向相反，x>a区域的磁感应强度大小为0<x<a区域的2倍。某带电粒子以速率v0由原点沿xOy平面射入该磁场，在磁场中运动的轨迹如图所示。关于粒子在磁场中的运动，下列说法正确的是

A.粒子在左右两磁场中运动的时间之比为4:3

B.粒子在原点的速度方向与x轴成45∘

C.粒子离x轴的最远距离为2+22a

10.一边长为L、质量为m的正方形金属框abcd，每边电阻为R，置于光滑的绝缘水平桌面(纸面)上。宽度为2L的区域内存在方向垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B，两虚线为磁场边界，如图所示。现金属框以v0的初速度进入磁场，完全穿过磁场后速度为v02，运动过程中金属框的左、右边框始终与磁场边界平行，则下列说法正确的是(

)

A.ab边刚进磁场时，ab边两端的电压Uab=BLv0

B.cd边刚进磁场时，金属框的速度为v1=3v0三、实验题：本大题共2小题，共16分。11.学习小组用频闪照相研究平抛运动，频闪照相拍照周期为T，某次实验中拍下的照片如下图甲所示。(1)用游标卡尺测出小球直径如图乙所示，小球直径为__________mm，同学们量出照片上小球直径为5.0mm。(2)做完实验后，同学们发现忘记用重锤线记录竖直方向。同学们选择照片上一小球球心为坐标原点，随意建立如图丙所示的直角坐标系，并测量出照片上另两小球的横坐标x1，x2和纵坐标y1，y2。由所给数据可算出当地重力加速度为g=__________(3)经过计算发现测得的重力加速度小于当地的实际重力加速度，原因可能是____________。A.忘记调整桌面水平，小球不是做平抛运动B.使用小球材质密度较小，空气阻力影响较大C.频闪照相机实际拍照时周期大于T12.某同学利用如图甲所示的电路来测量电源的电动势和内阻，已知定值电阻R0=1.5Ω(1)将滑动变阻器R上的滑片移到最___(选填“左”或“右”)端；(2)单刀双掷开关S1与1闭合，闭合开关S0，调节滑动变阻器(3)断开开关S0，重复步骤(1)(4)单刀双掷开关S1与2闭合，闭合开关S0，调节滑动变阻器(5)分别作出两种情况下U-I图像(如图乙所示)，当开关S1与1闭合时作出的图线是_____(填“A”或“B”)；当开关S1与2闭合时，利用对应的图线所得电源电动势测量值____(填“大于”、“小于”或“等于”(6)为了消除系统误差，综合上述步骤和图像信息可知：待测电源的电动势E=____V，其内阻大小r=____Ω。(结果均保留两位小数)四、计算题：本大题共3小题，共44分。13.气压式红酒开瓶器是利用向瓶内压缩空气原理使瓶内的气体压强发生变化，从而轻松打开瓶盖的一种工具。某种红酒瓶内的气体体积为V0，压强为5P0，如图所示，拉压一次与红酒塞相连的活塞式开瓶器，可以把体积为V0压强为P0的空气打进红酒瓶中，设打气过程在室温下(热力学温度T0)(1)用开瓶器至少需要打几次气才能使瓶塞弹出；(2)某次开瓶时找不到开瓶器，小丁将红酒瓶进行加热，热力学温度T要达到多少才能使瓶塞弹出。14.如图，A、B两点间距离L=29.5m，质量为m1=1kg的小物块甲向右与静止在水平地面上A点、质量为m2=3kg的小物块乙发生弹性正碰，碰前瞬间甲的速度大小v0=20m/s。碰后乙在AB间运动的某段距离中，受到一水平向右、大小F=3N的恒定推力。乙与静止在B点处、质量为m3=3kg的小物块丙发生正碰，乙在正碰前后瞬间速度方向不变，碰后速度大小变为其碰前的13(1)甲与乙碰撞后瞬间乙的速度大小；(2)乙、丙碰撞过程损失的机械能；(3)推力F在AB间作用的最长时间。15.如图所示，在xOy平面的第二象限内有平行y轴向下的匀强电场，在+x轴上铺设足够长的光滑薄绝缘板(图中未标)。一边界平行y轴的匀强磁场分布在y≥0空间，其左、右边界与x轴的交点分别为M、N，磁场方向垂直xOy平面向外。在x轴上A点(-3L,0)有一离子源沿第二象限不同方向射出质量为m、电荷量为q、初速度为v0的正粒子。粒子每次与绝缘板碰撞前后瞬间，沿x轴方向速度不变，沿y轴方向速度反向且大小变为碰前的23，已知电场强度为mv023qL，磁感应强度为m(2)粒子能达到正向y轴上最远点的坐标；(3)若达到正向y轴上最远点的粒子恰好从M点反射进入磁场，且恰好从N点沿x轴离开磁场，则N点的坐标为多少。

答案和解析1.【答案】B

【解析】【分析】本题考查光电效应，要熟练掌握爱因斯坦光电效应方程Ekm=hν-W【解答】

由EK=hν-W0，Uce=EK得Uc=hνe-W0e，可知①、②两直线的斜率均为he；当Uc=0时，图像②对应的截止频率ν大，则金属B的逸出功大；当用频率为2.【答案】B

【解析】【分析】本题主要是考查了万有引力定律及其应用，解答此类题目一般要把握两条线：一是在星球表面，忽略星球自转的情况下，万有引力等于重力；二是对于绕星球做匀速圆周运动的卫星，根据万有引力提供向心力列方程进行解答。【解答】

高轨卫星01星绕地心做匀速圆周运动，轨道平面必过地心，因此不可能静止在咸宁的正上方。由题意可知，高轨卫星01星S=πr2θ2π，ω=θt

，GMmr2=mrω2

，解得M=3.【答案】A

【解析】【分析】本题所涉及的几何光学知识非常基础，着重考查学生对问题的过程分析进而得出解决问题的方法;

本题给出的情景为半球，注意简化模型。【解答】由sinC=1n

，n=cv得C=53∘，v=4c5

，由题意得从半球面射出的光中，最短路径时刚好发生全反射，最短路径L=0.6R4.【答案】B

【解析】【分析】本题考查波的图像，熟练掌握波传播与质点做简谐运动的关系即可解题。【解答】

0时刻以后P比Q先回到平衡位置，则该波向x轴正方向传播；由题意的ΔxPQ=λ4，则波长λ为12cm，再经过1s的时间质点P再次达到波峰，质点5.【答案】C

【解析】【分析】

本题的关键要正确分析两球的受力情况，判断加速度变化情况，利用牛顿第二定律解答。

根据受力情况，应用牛顿第二定律求出剪断细线瞬间两球的加速度，再分析两球的运动过程，确定加速度的最大值。根据单簧长度的变化，分析两球位移关系。

根据两球加速度关系，分析速度关系。

【解答】

设小球A与B的质量为m。

AB、细线剪断瞬间，弹簧长度不变，弹力不变，B球的合力为零，则B球的加速度为零，A球加速度为aA0=mg+mgm=2g。

两小球从静止开始下落，至弹簧第一次恢复原长过程中，设弹簧的伸长量为x。

对A球，由牛顿第二定律得：mg+kx=maA;

对B球，由牛顿第二定律得：mg-kx=maB，可知随着x减小，A球的加速度aA减小，B球的加速度aB增大，所以细线剪断瞬间，A球的加速度最大，为2g.当弹簧第一次恢复原长时，B球的加速度最大，为g，故AB错误;

CD、由上分析可知，从开始下落到弹簧第一次恢复原长的过程中，A球的加速度大于B球的加速度，所以6.【答案】B

【解析】【分析】本题是斜抛运动与动能定理的综合，关键要熟练运用运动的分解法处理斜抛运动，掌握分运动的规律。同时，要知道动能定理是求功常用的方法。【解答】

忽略空气阻力，不考虑一切摩擦整个过程他的机械能守恒，A错；

B到E的时间为0.96s，

vBy=gT2=4.8m/s

，

vB=vBysinθ=6m/s，

B对；

圆周运动的最低点拉力最大，

Tm-mg=mvm2R

，7.【答案】B

【解析】【分析】本题考查电场的叠加，点电荷产生的电场E=kQ【解答】

C、D两点电场强度大小相等，方向也相同。C、D两点连线在等量异种点电荷的垂直平分面上，故在同一个等势面上，将一试探电荷+Q从C点沿直线移到D点电场力一直不做功。+q在O点场强大小为8kq3L2，故合成后O点场强大小为168.【答案】BD

【解析】【分析】本题主要是考查了变压器的知识；解答本题的关键是知道变压器的电压之比等于匝数之比，在只有一个副线圈的情况下的电流之比等于匝数的反比。【解答】

解：把定值电阻R1和理想交流电源可等效为一个内阻为R1的电源。R2和R3可分别与变压器等效为定值电阻。有两种情况下R2和R3消耗的功率相等。

一种是R2和R3等效电阻相等。n12n22R2=n129.【答案】AB

【解析】【分析】本题考查带电粒子在匀强磁场中的运动，根据题意做出粒子运动的轨迹图是解题的关键，根据洛伦兹力提供向心力结合几何关系求解未知量；根据周期公式结合轨迹对应的圆心角求时间。【解答】粒子在原点的入射角为θ，在左右侧磁场中的半径分别为r和r2。则有rcosθ=a2，又2rsinθ=a，解得θ=45∘，r=a2。粒子在左右两侧磁场中运动的圆心角分别为180∘和270∘，周期之比为2:1，故运动时间之比为4:3，选项10.【答案】BC

【解析】【分析】本题为电磁感应综合问题，对于电磁感应问题研究思路常常有两条：一条从力的角度，根据E=BLv、闭合电路欧姆定律、安培力公式、平衡条件列出方程；另一条是能量，分析电磁感应现象中的能量问题，根据动能定理、功能关系、能量守恒等列方程求解。如果涉及到电荷量、位移、时间问题，常根据动量定理结合电荷量的推论公式进行解答。【解答】

ab边刚进磁场时，ab边产生的电动势为E=BLv0，ab边两端的电压Uab=-34BLv0；，线框进磁场过程中由动量定理得-B2L34R=mv11.【答案】(1)15.00mm;(2)3【解析】【分析】

本题考查平抛运动及测量重力加速度实验，关键是分别沿x方向和y方向用匀变速直线运动判别公式求出分加速度，再用勾股定理求合加速度。

【解答】

(1)游标卡尺读数是15.00毫米，照片上量的直径为5.0毫米，所以照片上距离与实际距离之比是1:3。

(2)分析知沿x方向和y方向均为匀变速直线运动，有速度位移公式有gx=3(x2-2x1.)4T2，gy=3(y2-2y1.)412.【答案】(1)右；(5)A；

小于；(6)1.50；1.09。

【解析】【分析】

本题考查测量电源的电动势和内阻实验，根据实验原理和注意事项分析求解问题，解决本题的关键是利用闭合电路欧姆定律结合图像分析求解问题，难度适中。

【解答】

(1)为了保护电路，在闭合电键前，将滑动变阻器调到最大值，即右端。(5)当开关S1与1闭合时作出的图线是A；当开关S1与1闭合时作出的图线是B，利用B图线所得电源电动势测量值小于真实值；(6)由于A图像的电动势测量准确，可知电动势为

E=1.50V图像B的短路电流测量准确，可知短路电流

I因此电源的内电阻r=E13.【答案】解：(1)根据题意，设需打入压强为

p0

的气体的体积为

nV5p0V0+np(2)根据题意，由查理定律有

5p0T0=10p

【解析】(1)变质量气体问题，明确研究对象，打进红酒瓶的气体和红酒瓶中原有气体，