2023-2024学年安徽省皖北五校高三（第二次）模拟考试物理试卷(含详细答案解析)

2023-2024学年安徽省皖北五校高三(第二次)模拟考试物理试卷

一、单选题：本大题共8小题，共32分。

1.2023年12月14日，我国宣布新一代人造太阳“中国环流三号”面向全球开放，邀请全世界科学家来中

国集智攻关，共同追逐“人造太阳”能源梦想。“人造太阳”物理本质就是核聚变，其发生核聚变的原理

和太阳发光发热的原理很相似，核反应方程为Wue+X+17.6MeU。下列说法正确的是

A.该反应为链式反应B.X是质子

C.匆e的比结合能比出的大D.匆e的结合能为17.6MW

2.如图所示，把一张作业纸用一块磁铁固定在竖直金属展板上；系统保持静止状态，下列说法正确的是

()

A.作业纸受到5个力的作用

B.作业纸对磁铁的摩擦力向下

C.作业纸对金属板的摩擦力向上

D.在作业纸的下端再放一块磁铁，金属板受到的摩擦力不变

3.如图所示，小车内有一小球被轻质弹簧和一条细线拴接。小车在水平面上做直线运动的过程中，弹簧始

终保持竖直状态，细线与竖直方向成a角。下列说法正确的是

A.小车一定做匀速运动B.小车一定向右做加速运动

C.弹簧有弹力时，细绳可能没拉力D.细绳有拉力时，弹簧一定有弹力

4.环保人员在一次检查时发现，某厂的一根水平放置的排污管正在向厂外的河道中满口排出污水，如图所

示。环保人员利用手上的卷尺测出这根管道的直径为d,管口中心距离河水水面的高度为九(h>>d),污水

入河道处到排污管管口的水平距离为无。重力加速度大小为g。该管道在时间，内排出的污水体积为（）

A.Tixtd2B.^TTXtd2C.jTTXtd2D.^TTXtd2

5.北京时间2023年10月26日11时14分，神舟十七号载人飞船发射取得圆满成功，我国载人航天工程发

射任务实现30战30捷。神舟十七号载人飞船的发射与交会对接过程如图所示，图中①为近地圆轨道半径

为治,②为椭圆变轨轨道，③为天和核心舱所在圆轨道半径为/?2,尸、。分别为②轨道与①、③轨道的交

会点。G为万有引力常量，地球表面的重力加速度为g。下列说法正确的是（）

A.神舟十七号在轨道①上的速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间

B.神舟十七号在轨道②上经过Q点的速度等于在轨道③上经过Q点的速度

C.神舟十七号在轨道①上经过尸点的加速度小于在轨道②上经过尸点的加速度

D.神舟十七号在轨道②上周期为稣3J甯

6.杜甫在《曲江》中写到：穿花蝶蝶深深见，点水蜻蜓款款飞。平静水面上“蜻蜓点水”时形成一列水波

向四周传播。图甲为一列可看成简谐横波的水波在t=0.1s时的波形图，尸、。是介质中的两个质点，图乙

为质点P的振动图像。下列说法中正确的是（）

A.水波沿尤轴负方向传播B.水波的波速为10zn/s

C.t=1,6s时，质点。的位移为AD.质点尸的平衡位置坐标孙=4.5cm

7.卡诺循环（Carnotcyde）是由法国工程师尼古拉•莱昂纳尔•萨迪・卡诺于1824年提出的，以分析热机的工

作过程，简化如下：如图所示，一定质量的理想气体从状态a依次经过状态6、c和d再回到状态a,a-

b是温度为A的等温过程，c~d是温度为“的等温过程，67c和d-a为绝热过程（气体与外界无热量交换

）。卡诺循环构建了从单一热源吸收热量用来做功的理想过程。下列说法正确的是（）

A.a->b过程气体对外界做功内能减小

B.b-c过程气体对外界做的功大于气体内能的减少量

C.c-d过程单位时间内碰撞器壁单位面积的分子数不变

D.一个循环气体对外界做功大小为abcda所围图形面积

8.一块质量为M、长为/的长木板A静止放在光滑的水平面上，质量为根的物体B（视为质点）以初速度为

从左端滑上长木板A的上表面并从右端滑下。该过程中，物体B的动能减少量大小为/&B，长木板A的动

能增加量为/以4,A、8间摩擦产生的热量为。，关于4aB，4与4,。的值，下列情况可能的是

B

A

7777777777777777777777777777777777'

A./E/CB=7/，^EkA=4/,(2=4/

=

7J,^EkA=3/,Q=4J

C.AEkB—8J,4Ek4=3/)Q=2J

D.=8/,AEkA=5/,Q=3/

二、多选题：本大题共2小题，共8分。

9.如图甲所示，a、6、O三点位于两个等量异种点电荷的连线上，。为连线中点，八6到。点的距离相

等；如图乙所示，两根相互平行的长直导线垂直纸面通过M、N两点，。'为MN的中点，c、d两点位于

MN的连线上，且c、d到。'的距离相等，两导线中通有等大反向的恒定电流，下列说法正确的是

M

・——

£b*

甲乙

A.。点处的电场强度方向水平向右B.0'点处的磁感应强度方向水平向右

C.a,b处的电场强度大小相等，方向相反D.c、d处的磁感应强度大小相等，方向相同

10.在一座高楼顶层，工程师们正在安装一个新型的安全装置，来检测大楼内部的振动情况，以便及时采

取措施防止可能的安全隐患。如图为简化装置，质量均为相的A、8两木块通过劲度系数为左的轻质弹簧

拴接在一起，竖直静置在水平地面上。在A的正上方高//处有一质量为2机的木块C,现将木块C由静止

释放，C与A发生碰撞后立刻粘在一起，碰撞时间极短，之后的运动过程中木块B恰好未脱离地面。弹簧

始终在弹性限度内，忽略空气阻力，重力加速度为g。则

A.木块C与木块A碰撞过程中损失的机械能为竽

B.物体8恰好未脱离地面时，A、C的加速度为号g

C.木块C与木块A碰撞时A对C的作用力的冲量大小为应科

D.弹簧的最大压缩量为罕

三、实验题：本大题共2小题，共18分。

11.为筹备校篮球比赛，学校采购了一批矿泉水。小华同学用如图所示的双缝干涉装置测定这种矿泉水的

折射率，单色光通过单缝S。后分为两束，分别从双缝£、S2射到荧光屏上后形成干涉条纹.小华将待测矿

泉水填充到特制容器中（不考虑器壁对光的影响），然后将特制容器（图中未画出）放置在双缝与荧光屏之间（

充满双缝与屏之间的整个空间，之前为空气），其他情况不变，通过比对放置特制容器前、后荧光屏上的

干涉条纹间距，就可以计算出该矿泉水的折射率.

荧光屏

(1)本实验测量双缝的间距d,测量双缝到荧光屏的距离小(均填“需要”或“不需

要”)

(2)若测得放置特制容器前、后荧光屏上相邻两条亮条纹的间距分别为与、9，则这种矿泉水的折射率

n=o

12.一段粗细均匀、中空的圆柱形导体，其横截面及中空部分横截面均为圆形，如图(a)所示。某同学想测

量中空部分的直径的大小，但由于直径太小无法直接精准测量，他设计了如下实验进行间接测量。

实验步骤:

(1)用螺旋测微器测得这段导体横截面的直径D如图(b)所示。则直径D的测量值为mm.然后

又用游标卡尺测得该元件的长度L.

(2)用多用电表粗测这段导体两端面之间的电阻值：该同学选择“X100”挡位，用正确的操作步骤测量

时，发现指针偏转角度太大。为了较准确地进行测量，应该选择挡位(选填“x1k”或“X

10”)，并重新欧姆调零，正确操作并读数，此时刻度盘上的指针位置如图(c)所示，则测量值为

_______no

(3)设计了如图(d)所示的电路精确测量这段导体两端面之间的电阻值，除待测导体件%外，实验室还提供

了如下器材：

A电流表4(量程为20mA,内阻r=25。)

B.电流表4(量程为50mA,内阻未知)

c.滑动变阻器时(。〜ion)

D定值电阻R=2000

E电源(电动势E=4.5匕内阻可以忽略)

E开关S、导线若干

为了减小误差，改变滑动变阻器滑动触头的位置，多测几组人、力的值，作出/2-人关系图像如图(e)所

示。己知图线上的斜率为左，则可知这段导体两端面间电阻的测量值%=(用鼠八R表示)

(4)该同学查出这段导体材料的电阻率p,则中空部分的直径大小测量值为(用R*、L、D、p表示

)。

四、计算题：本大题共3小题，共30分。

13.如图所示，光滑的四分之一圆轨道最低点尸与水平传送带相切，圆弧轨道半径为3.2爪，一质量zn=

1kg的小物体(可视为质点)在圆心等高处由静止释放，小物体与传送带之间的动摩擦因数〃=0.4,传送带

长度d=11小，且传送带以4m/s顺时针匀速转动。重力加速度g取lOm/s2,求：

(1)小物体经过尸点对圆弧轨道的压力；

(2)小物体从P点到Q点所用的时间。

14.如图所示，在坐标系尤Oy的第一、第三象限内存在相同的磁场，磁场方向垂直于xOy平面向里；第四

象限内有沿y轴正方向的匀强电场，电场强度大小为E。一带电量为+q、质量为根的粒子，自y轴上的尸

点沿x轴正方向射入第四象限，经x轴上的0点进入第一象限，随即撤去电场，以后仅保留磁场。已知

OP=d,0Q=2do不计粒子重力。

3'

XXX

OX

XXXp.

XXX

(1)求粒子过。点时速度的大小和方向。

(2)若磁感应强度的大小为一确定值殳，粒子将以垂直y轴的方向进入第二象限，求为的大小。

(3)若磁感应强度的大小为另一确定值，经过一段时间后粒子将再次经过Q点，且速度与第一次过。点时

相同，求该粒子相邻两次经过。点所用的时间。

15.阜蒙淮城际高铁是皖北地区城际铁路网的重要组成部分，计划2026年建成通车，设计时速350/CM//1。

科学家设计了真空管道超高速列车，它将比现有高铁快3倍，速度可超过1000km/鼠图1是该列车动力

系统的简化模型，图中粗实线表示固定在水平面上间距为/的两条平行光滑金属导轨，电阻忽略不计，ab

和cd是两根与导轨垂直，长度均为/,电阻均为与的金属棒，通过绝缘材料固定在列车底部，并与导轨良

好接触，其间距也为/,列车的总质量为皿列车启动前，ab、cd处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场

方向垂直于导轨平面向下，如图1所示，为使列车启动，需在M、N间连接电动势为E的直流电源，电源

内阻及导线电阻忽略不计，列车启动后电源自动关闭。

1"-XXXX---------------------Fx-x-x—g-

-►XXXXXXXXXXXX・・・・・・

xxxxxxxx,_

bd

图2

N接电源负极，请判断列车运行方向；

(2)求刚接通电源时列车加速度a的大小;

(3)列车减速时，需在前方设置如图2所示的一系列磁感应强度为2的匀强磁场区域，磁场宽度和相邻磁

场间距均大于I.若某时刻列车的速度为气，此时仍、必均在无磁场区域，试讨论：要使列车停下来，前方

至少需要多少块这样的有界磁场？

答案和解析

1.【答案】c

【解析】【分析】

本题考查了轻核聚变与结合能的问题，要求学生熟练掌握核反应中结合能和比结合能的判断。

根据质量数和电荷数守恒判断X是什么原子核；根据核聚变和核裂变定义判断是否为链式反应；根据结合

能和比结合能的定义及特点判断。

【解答】

A重核裂变是链式反应，而根据题意该反应是轻核聚变，不是链式反应，故A错误；

A根据质量数与电荷数守恒有，

质量数满足：2+3-4=1

质子数满足：1+1-2=0

可得X是中子加，故8错误；

C.该核反应释放核能，表明生成核比反应核更加稳定，即/He的比结合能比亥”的大，故C正确；

D结合能指单个自由发散的核子合成原子核释放的能量，而17.6MeV是：”与：H发生聚变反应释放的核

能，可知的结合能大于17.6MW,故。错误。

2.【答案】A

【解析】A作业纸水平方向受到磁铁的压力和金属展板的支持力；竖直方向受到重力、磁铁的摩擦力和金

属展板的摩擦力，共受到5个力的作用，故A正确；

8以磁铁为对象，根据受力平衡可知作业纸对磁铁的摩擦力向上，故B错误；

C.以作业纸和磁铁为整体，根据受力平衡可知金属板对作业纸的摩擦力向上，则作业纸对金属板的摩擦力

向下，故C错误；

D在作业纸的下端再放一块磁铁，以作业纸和两块磁铁为整体，根据受力平衡可知金属板对整体的摩擦力

变大，则金属板受到的摩擦力变大，故。错误。

故选A。

3.【答案】C

【解析】【分析】

本题考查了运动学与力学问题的结合，其中掌握受力情况对运动情况的影响规律为解题的关键，旨在考查

对牛顿第二定律的理解。

当小车处于匀速直线运动状态时，小球受重力和弹簧弹力平衡，竖直方向上的合力为零，绳子拉力为零；

当小球小球受细绳的拉力，合力一定水平向右，加速度一定水平向右；解决该题的关键是能根据物体的运

动状态正确进行受力分析。

【解答】

A小车可以向右做匀加速直线运动，或者向左做匀减速直线运动，故A错误；

A若绳上拉力不为零，受力分析可知zng=Tcosa+/，rsincr=ma,此时，小车加速度向右，可能向右做

匀加速直线运动，或者向左做匀减速直线运动，故B错误；

C.当小车做匀速直线运动时，弹簧有弹力，细绳没拉力，故C正确；

D若满足mg=Tcosa,则细绳有拉力，弹簧没弹力，故。错误。

4.【答案】D

【解析】根据平抛运动规律有无=忧0，h=脩,且了=5/,=兀弓）xvt,解得V=gnxtdzj第。

故选。。

5.【答案】D

【解析】【分析】

【分析】

本题考查万有引力定律的应用，涉及到卫星在轨道上运行参数的比较。解题的关键是要知道卫星绕中心天

体做匀速圆周运动时，万有引力提供向心力，卫星绕中心天体做椭圆运动时，从远地点开始做近心运动，

万有引力大于需要的向心力，注意开普勒第三定律的应用。

【解答】

【解析】

A轨道①为近地圆轨道，神舟十七号在轨道①上做匀速圆周运动，线速度大小等于第一宇宙速度

7.9km/s,A错误；

A神舟十七号在圆轨道③上做匀速圆周运动有：呻=小挈；在椭圆轨道②上经过Q点开始做近心运动

有：驾西，所以"2<%即神舟十七号在轨道②上经过。点的速度小于在轨道③上经过Q点的速

度，B错误;

C.由牛顿第二定律无论在哪个轨道，神舟十七号在尸点加速度都是。=%，C错误；

Ri

。神舟十七号在①轨道上有：粤=机号，解得：A=2兀叵，根据开普勒第三定律有吗=C学，

/?in7gTI72

则神舟十七号在②轨道上周期为：72=叱7”J詈,。正确；

故选Do

6.【答案】C

【解析】【分析】

本题考查识别、理解振动图象和波动图象的能力，以及把握两种图象联系的能力。对于波的图象往往先判

断质点的振动方向和波的传播方向间的关系。同时，能熟练分析波动方程和振动方程。

根据尸点的运动情况结合平移法可知波的传播方向，由图像读出波长、周期，然后求出波速。根据尸。的

位置关系分析项。

【解答】

A、根据图乙可知0.1s时质点尸沿y轴正方向振动，根据甲图可知水波沿x轴正方向传播;4错误；

B、根据甲乙图像可知波长12c%，周期T=1.2s,贝=〃解得波速为u=O.lm/s;B错误；

C、有甲图知0.1s时Q在平衡位置往上振，贝狂=1.6s时。到达波峰处，故C正确；

D、甲图中质点尸位移为与根据三角函数知识可得质点尸平衡位置坐标孙=轨小。。错误

7.【答案】D

【解析】【分析】

本题考查气体实验定律的应用中气体状态变化的图像问题以及热力学第一定律的内容及应用，需要学生学

会根据图像进行分析，难度不大。

【解答】

A、a-6过程为等温过程，温度不变，气体的内能不变;2错误；

B、b-c绝热膨胀过程Q=0,根据热力学第一定律/U=勿+Q可知过程气体对外做的功等于气体内能的

减少量;B错误；

C、C-d为等温过程，压强变大，体积减小，因为温度不变，故气体分子的平均动能不变，压强变大说明

单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，故C错误；

。、P-U图所围面积为气体与外界做功数值，体积变大，气体对外界做功，体积变小，外界对气体做功。

所以一个循环气体对外界做功大小为abcda所围图形面积。。正确。

8.【答案】B

【解析】【分析】

本题通过板块模型考查能量守恒、功能关系等知识点，要明确摩擦力对A、B做的功等于A、2动能的变化

量，而摩擦热为摩擦力与A8相对位移的乘积，本题采用了图像法，让解题更加直观简便。

【解答】

AC.木板A和物体8组成的系统能量守恒：4EkB=4EkA+Q，故AC错误;

BD.画出物体8和长木板A的速度-时间图线，分别如图中1和2所示：

图中1和2之间的梯形面积表示板长/,/与，轴所围的面积表示物体B的位移比1，2与r轴所围的面积表示

长木板A的位移*2，由图可知%>，，x2<I,又有△&B=△EkA-fx2,Q=fl,则有△E/CB>Q>

AEkA,故2正确，D错误。

9.【答案】AD

【解析】【分析】

本题主要考查了电场和磁场的相关问题，理解电荷周围和通电导线周围存在的场的特点，结合矢量合成的

特点即可完成分析。

熟悉电荷周围的电场和通电直导线周围的磁场的特点，结合矢量合成的特点和对称

性即可完成分析。

【解答】

解：A、正电荷在。点处的电场强度方向水平向右，负电荷在。点处的电场强度方向水平向右，根据场强

叠加可知，。点处的总电场强度水平向右，故A正确；

C、a、6处的电场强度大小相等，方向相同，均水平向右，故C错误；

出人根据安培定则可知，M、N点的长直导线在C、d、。'点处的磁感应强度方向均竖直向下，根据对称

性以及场强叠加可知，c、d处的磁感应强度大小相等，方向相同，由此可知

。'点处的磁感应强度竖直向下，故。正确，8错误。

故选：ADo

10.【答案】BD

【解析】【分析】

本题考查含弹簧类的动力学问题。解决问题的关键是弄清物体的运动过程，综合利用动量守恒定律，机械

能守恒定律，牛顿第二定律，简谐运动的规律分析求解。

根据机械能守恒定律，结合动量守恒定律，求出损失的机械能；

根据牛顿第二定律求出加速度；

根据动量定理求出冲量；

根据弹簧的对称性可求最大压缩量。

【解答】

A.设C与A碰撞前瞬间的速度为■),有：2,2zn诏，C与A碰撞后的速度为v,根据动量守恒定

律有=(2m+m)v,可得木块C与木块A碰撞过程中损失的机械能为/E=|x2mvg-1x3mv2=

^mgh,故A错误；

A物体B恰好未脱离地面时，此时地面对B的支持力恰好为零，此时弹簧对B的拉力4=mg,则对A、C

整体，根据牛顿第二定律可得，

此时它们加速度为a=%；普9=(g,故B正确；

C、木块C与木块A碰时设作用时间上且向下为正，A对的C作用力的冲量为。0，

由动量定理得：-(4c+2犯”匕=-2m%,解得：lAC=2gh+2mgAt,故C错误。

。、当C、A一起压缩弹簧到达最低点时，弹簧的压缩量最大。依题意，可知碰后C、A将在竖直面内做简

谐运动，由简谐运动的对称性，可知它们在最高点和最低点时的加速度大小相等，方向相反，则在最低点

时有：kAxm-3mg=3m-可求得弹簧的最大压缩量为4外=等，故。正确。

11.【答案】(1)不需要；不需要；(2卢。

x2

【解析】【分析】

本题考查“用双缝干涉测光的被长”实验，要求掌握实验原理、实验装置和数据处理。

(1)根据u=£和荧光屏上相邻两条亮条纹的间距为勺=即可求解可得现=J=n即可求解；

Tla%24

(2)根据/x=和7=(列式求解这种矿泉水的折射率。

【解答】

(1)设入射光在矿泉水中的波长为7,矿泉水的折射率为小由-=£可得十=4,由公式x

可得放矿泉水样品之前，荧光屏上相邻两条亮条纹的间距为勺=3加放矿泉水样品之后，荧光屏上相邻

两条亮条纹的间距犯=^T，所以可得自=a="，所以不需要测量双缝的间距力也不需要测量双缝到荧

光屏的距离心

(2)这种矿泉水的折射率71=叁。

x2

12.【答案】4.486mmx10140丝方—警

k-1\nRx

【解析】(1)螺旋测微器的精确度为0。1小小，测量值=固定刻度对应示数(nun)+可动刻度上对应示数(估

读一位)X精确度；

(2)欧姆表指针偏转过大，欧姆表指针对应示数过小，说明所选挡位过大；测量值=欧姆表指针对应示数倍

率；

(3)电流表串联一个电阻可改成成电压表，根据电动势的大小，结合欧姆定律、串联电路的特点确定定值

电阻；

根据欧姆定律结合串、并联电路的特点求解办-A函数，结合办-A图像的斜率求解待测电阻的表达式；

(4)根据电阻定律求解圆柱形导体中空部分的直径大小。

本题考查了螺旋测微器和欧姆表的使用与读数；考查了利用欧姆定律和电阻定律测量圆柱形导体中空部分

的直径大小；理解实验原理、掌握欧姆定律、电阻定律和串联并联电路的特点是解题的关键；掌握电压表

的改装以及实验器材的选择。

螺旋测微器的固定刻度读数为4mm,可动刻度的读数为48.6x0.01mm=0.486mm,则直径D的测

量值为

D-4mm+0.486mm=4.486mm

(2)[2][3]指针偏转过大，说明所选挡位过大，导致示数偏小，为了使指针指向中间，应选用小挡位，故应

选x10挡；由图示表盘可知，其测量值为

Rx=14xion=140。

(3)[4]由电路图根据串并联规律应有

&=A+

Rx

化简得

…9((Ri+r)

根据图像可知斜率

(&+r)

k=1+

R%

解得

R+Y

RX=T^T

(4)[5]根据电阻定律

L

%=与

其中

7T

S=一d2)

联立可得

d="一黑

13.【答案】解：(1)在圆弧轨道下滑至P点，由动能定理mgR=诺一0,得见=8m/s

在P点，由牛顿第二定律F—mg=小4，得尸=30N

根据牛顿第三定律：F'—F=30N,方向竖直向下。

(2)物块进入传送带的加速度：a=鬻=4mls2

减速到传送带速度所用时间V-Vo-at],得h=Is

2

减速的位移：v—VQ=12axi，得X]=6m<11m

物块和传送带共速后一直匀速，直到。点脱离，用时12。贝I：x2=x-=5m；x2=vt2,得4=1.25s

总时间t=&+12，解得t=2.25s。

【解析】(1)根据动能定理求解小物体经过P点的速度，小物块。在最低点根据牛顿第二、三定律结合向

心力公式求解；

(2)分析小物块滑上传送带的运动情况，根据牛顿第二定律结合运动学公式进行解答。

本题主要是考查动能定理和牛顿第二定律的应用，关键是能清楚小物块的受力情况和运动的情况，结合运

动学公式进行解答。

14.【答案】解：(1)粒子在第四象限的电场中做类平抛运动，水平方向：2d=呻

竖直方向做匀加速直线运动，最大速度为:d=3t

qE

v=at=—,t

yvm

联立以上三公式，得：%=%=

粒子的合速度：V=J说+琢=2小噜

设合速度与水平方向的夹角为。，贝…an。+=1,故"45。

即：粒子过。点时速度的大小及=2遐，与水平方向的夹角8=45。。

\im

(2)粒子以垂直y轴的方向进入第二象限，则粒子偏转的角度是135。，粒子运动的轨迹如图，则

圆心到。点的距离是2d,偏转半径r=2，^d,射出点到。点的距离是2d+2，^d。

2

粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，即：qvB0=

代人数据，整理得：B=mE

o2qd

即：粒子以垂直y轴的方向进入第二象限时Bo=mE

2qd°

(3)若经过一段时间后粒子能够再次经过。点，且速度与第一次过。点时相同则粒子运动的轨如图:

它在磁场中运动的半径：/==V-2d

粒子