湖南省常德市2024届高三下学期3月模拟考试物理试题（解析版）

高级中学名校试卷PAGE2024学年湖南省常德市高三（第二次）模拟考试物理试卷一、单选题：本大题共6小题，共24分。1.如图所示，甲图为演示光电效应的实验装置；乙图为a、b、c三种光照射同种金属得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线；丙图为氢原子的能级图。下列说法正确的是(

)

A.将图甲的电源反接，一定不会产生电信号

B.若a光为绿光，c光可能是紫光

C.b光的光照强度小于c光的光照强度

D.若b光光子能量为，用它照射由逸出功为金属铷构成的阴极，产生的大量具有最大初动能的光电子去轰击大量处于激发态的氢原子，可以产生4种不同频率的光2.2023年诺贝尔物理学奖授予三位物理科学家，表彰他们对于超快激光和阿秒物理科学的开创性工作。阿秒激光脉冲阿秒秒是目前人们所能控制的最短时间过程，可用来测量原子内绕核运动电子的动态行为等超快物理现象，其应用类似于频闪照相机。下面三幅图是同一小球，在同一地点，用同一频闪照相仪得到的运动照片，下列说法正确的是

A.三种运动过程中，小球的加速度逐渐增大

B.三种运动过程中，相等时间内小球受到的冲量相同

C.三种运动过程中，相等时间内小球动能的变化量相同

D.前两种运动小球处于完全失重状态，而斜上抛运动的小球上升过程处于超重状态3.甲、乙两列同种性质的波在同种介质中沿x轴传播，时刻的波形及两列波的传播方向和波长如图所示，若乙波的振动周期，则

(

)

A.甲波的波速为

B.图示波形再过，甲波的波谷与乙波的波峰第一次相遇

C.图示波形再过，处在处的质点位移恰好是0

D.在两列波叠加区域内能产生稳定的干涉条纹4.如图所示，光滑的圆环固定在竖直平面内，圆心为O，三个完全相同的小圆环a、b、c穿在大环上，小环c上穿过一根轻质细绳，绳子的两端分别固定着小环a、b，通过不断调整三个小环的位置，最终三小环恰好处于平衡位置，平衡时a、b的距离等于绳子长度的一半。已知小环的质量为m，重力加速度为g，轻绳与c的摩擦不计。则

A.绳子的拉力大小为 B.a与大环间的弹力大小

C.c受到绳子的拉力大小为3mg D.c与大环间的弹力大小为3mg5.如图是光学仪器——道威棱镜的简要结构，等腰梯形ABCD是棱镜的横截面，其底角为。现有红紫两条与底边BC平行的光线射向AB，经AB折射后，均能直接到达BC边，并都在BC边发生全反射，不考虑光在CD面上的反射，下列说法正确的是

A.光有可能从AD射出棱镜 B.从CD射出的两条光线不再平行

C.两条光线有可能从CD边同一点射出 D.从CD射出的两条光线，紫光在上红光在下6.空间有一如图所示圆锥形区域，O为顶点，BD为底面圆的直径，A、C两点分别是两母线OB、OD的中点，底角为。过A、C两点平行于底面的截面圆的圆心为；底面圆的圆心为，半径为r。在、处分别固定电荷量均为q的正电荷，则A、O两点的电场强度之比为

A. B. C. D.二、多选题：本大题共4小题，共16分。7.如图所示，正弦交流电源输出电压有效值，理想变压器原副线圈匝数比：：1，电压表、电流表均为理想交流电表，定值电阻，滑动变阻器的总阻值。将滑动变阻器滑片从最上端滑到最下端的过程中，下列说法正确的是(

)

A.电流表示数一直增大 B.电压表示数一直增大

C.电压表示数一直减少 D.电流表示数的最大值是8.2023年10月26日，神舟十七号载人飞船与天和核心舱进行了对接，“太空之家”迎来汤洪波、唐胜杰、江新林3名中国航天史上最年轻的乘组入驻。如图为神舟十七号的发射与交会对接过程示意图，图中①为飞船的近地圆轨道，其轨道半径为，②为椭圆变轨轨道，③为天和核心舱所在的圆轨道，其轨道半径为，P、Q分别为②轨道与①、③轨道的交会点。关于神舟十七号载人飞船与天和核心舱交会对接过程，下列说法正确的是(

)A.飞船在轨道3上运行的速度大于第一宇宙速度

B.飞船从②轨道到变轨到③轨道需要在Q点点火加速

C.飞船在①轨道的动能一定大于天和核心舱在③轨道的动能

D.若核心舱在③轨道运行周期为T，则飞船在②轨道从P到Q的时间为9.某同学跑步过程中的图像如图所示，为一条不过坐标原点的直线，假定该同学沿水平直线道路前进，下列说法正确的是

A.运动到的时间为 B.运动到的时间为

C.运动的加速度在逐渐变小 D.运动的速度与位移成线性规律变化10.如图所示，倾角的粗糙斜面上有一个质量，边长为的正方形金属线框abcd，其阻值为，与斜面间的动摩擦因数为。边界EF上侧有垂直于斜面向上的匀强磁场。一质量为的物体用绝缘细线跨过光滑定滑轮与线框相连，连接线框的细线与斜面平行且细线最初处于松弛状态。现先释放线框再释放物体，当cd边离开磁场时线框以的速度匀速下滑，在ab边运动到EF位置时，细线恰好被拉直绷紧，随即物体和线框一起匀速运动一段时间后开始做匀加速运动。已知，，，下列说法正确的是(

)

A.线圈两次匀速运动的速度大小方向均不同

B.匀强磁场的磁感应强度为

C.绳子绷紧前，M自由下落高度为

D.系统在线框cd边离开磁场至重新进入磁场过程中损失的机械能等于线圈产生的焦耳热三、实验题：本大题共2小题，共18分。11.某实验小组为了探究碰撞中的不变量，在气垫导轨中央放置一个滑块Q，另一个滑块P压缩导轨左端弹簧片后被锁定，滑块P上安装有遮光片C，其右端粘上橡皮泥，导轨上适当位置安装两个光电门A、B记录滑块上遮光片C分别通过两光电门的时间，如图所示。解除滑块P的锁定，滑块P被弹出与滑块Q相碰后粘合在一起运动。实验小组用游标卡尺测得遮光片的宽度如图所示，遮光片的宽度________mm。实验先调节气垫导轨成水平状态，然后解除滑块P的锁定，测得P通过光电门A的遮光时间为，P与Q相碰后，P和Q一起经过光电门B的遮光时间为，则碰前P的速度大小________结果保留两位有效数字。在实验误差允许的范围内，若满足关系式________________用、、、、d表示，则可认为系统总动量为不变量。12.某实验小组为了测量某种材料制成的电阻丝的电阻，实验室提供的器材有：A.电流表内阻，满偏电流B.电流表内阻，满偏电流C.定值电阻D.电阻箱E.滑动变阻器F.电源内阻不计G.多用电表H.开关S和导线若干某同学进行了以下操作：用多用电表粗测电阻丝的阻值，当用“”挡测量时，发现指针偏转角度过小，为了更准确地测量该电阻丝的阻值，将多用电表的欧姆挡位换到________填“”或“”进行再次测量，并重新进行________填“机械调零”或“欧姆调零”，若测量时指针位置如图甲所示，则示数为________。

为测量电阻丝阻值，某同学设计的电路图如图乙所示。为采集到多组数据，应尽可能让电表同时接近满偏状态，所以图乙中处应选择________填“”或“”，与电阻箱串联，改装成量程为36V的电压表。调节滑动变阻器的滑片到合适位置，测得电流表的示数为，电流表的示数为，则该种材料的电阻________用相应物理量的字母符号表示。四、计算题：本大题共3小题，共30分。13.池塘水面温度为，一个体积为的气泡从深度为10m的池塘底部缓慢上升至水面，其压强随体积的变化图象如图所示，气泡由状态1变化到状态2。若气体做功可由其中p为气体的压强，为气体体积的变化量来计算，取重力加速度，水的密度为，水面大气压强，气泡内气体看作是理想气体，试计算：池底的温度；取整数气泡从池塘底部上升至水面的过程中内能增加，则气泡内气体所要吸收多少热量？结果保留两位有效数字14.小明设计了一个游戏装置，如图所示，ABCD为四分之三圆弧轨道，A端通过竖直过渡轨道PA与弹射装置相连，D端通过水平过渡轨道DE与水平轨道EG相连，两过渡轨道稍微错开；管径很小的圆形细管与轨道EG相切于O点，细管底部进出口O、稍微错开，整个轨道固定于同一竖直平面内，各段轨道间均平滑连接。现有一小滑块可视为质点被压缩的轻弹簧从P点弹出离开弹簧后沿轨道运动。已知滑块质量，轨道ABCD的半径，细管的半径，P、A两点间的高度差，O、E两点间的距离，O、G两点间的距离足够大，滑块与轨道EG间的动摩擦因数，其余轨道均光滑，弹簧的形变始终不超过其弹性限度，滑块运动时始终未脱离轨道。重力加速度g取。求：若滑块恰能通过B点，则弹簧弹性势能为多少；若滑块始终不脱离轨道，并最终停在EO段，则弹簧的弹性势能应满足什么条件；若，则弹簧的弹性势能与小滑块最终停下来的位置坐标以O点为坐标原点，OG方向为正方向建立x轴的关系式。15.如图甲所示为带电粒子三维动量映射分析技术的原理图。系统整体设计采用圆柱对称型结构，对称轴为，亥姆霍兹线圈用以形成沿系统轴向的均匀磁场区，可以抑制带电粒子的横向发散，使得系统具有较大的粒子收集效率。位置敏感探测器用以接收带电粒子，记录带电粒子的飞行时间t和粒子撞击探测器的位置。粒子源和探测器中心均位于对称轴上，建立空间坐标系，z轴与对称轴重合，y轴竖直向上，探测器的平面坐标系从左向右看如图乙所示。已知粒子源发射质量为m，电荷量为q的带正电荷的粒子，粒子速度v方向与z轴的夹角为，探测器半径为R，轴向匀强磁场的磁感应强度为B，方向水平向右。不计粒子重力和粒子间相互作用。从左向右看，粒子运动方向是顺时针还是逆时针？若粒子刚好打在探测器的中心O，求粒子源到探测器距离需要满足的条件；若粒子发射时速度大小，速度方向位于zOy平面内，与z轴夹角，粒子打在探测器的位置坐标为，求带电粒子的飞行时间；若粒子源沿着与z轴夹角的各个方向连续发射粒子，粒子速度大小，粒子源到探测器的距离，求粒子打到探测器上的位置坐标所满足的方程。——★参考答案★——1.〖答案〗B

〖解析〗根据结合遏止电压的大小比较光电子的最大初动能，结合光电效应方程比较入射光的频率，结合玻尔理论，由能级之间的关系判断。

解决该题的关键是熟记爱因斯坦的光电效应方程，知道遏止电压与初动能的关系，会根据图象判断初动能和光的频率，并掌握能否跃迁的条件。根据，结合遏止电压的大小比较光电子的最大初动能，结合光电效应方程比较入射光的频率，结合玻尔理论，由能级之间的关系判断。【解答】A.将图甲的电源反接，若光电管两端电压不到遏止电压，所以也可能产生电信号，故A错误；

B.b、c两个的遏止电压相等，且大于a光的遏止电压，根据知b、c两光照射产生光电子的最大初动能相等，大于a光照射产生的光电子最大初动能；根据光电效应方程，逸出功相等，知b、c两光的频率相等，大于a光的频率，a光频率小，则波长长，而c光频率大，波长短，因此若a光为绿光，c光可能是紫光，故B正确；

C.由图乙可知，b光的光照强度大于c光的光照强度，故C错误；

D.若b光光子能量为，用它照射由金属铷构成的阴极，所产生的大量具有最大初动能的光电子的最大初动能为：；去撞击大量处于激发态的氢原子时，能量值最大可以达到：，由于该能量值介于氢原子的第4能级与第5能级之间，可知该光电子与氢原子碰撞，可以使氢原子吸收的能量跃迁到的能级；当大量的处于能级的氢原子向低能级跃迁时，可以产生种不同频率的光，故D错误。2.〖答案〗B

〖解析〗本题考查对超重失重的认识，冲量公式的应用和动能定理的应用，基础题目。

分析三种运动中小球受力情况，分析出其超重失重状态，小球所受冲量情况，根据三种情况小球的运动情况，得出小球下落高度关系，结合动能定理得出小球动能变化量关系即可判断。

【解答】三种运动中小球都只受重力作用，小球的加速度为重力加速度，不变，小球都处于完全失重状态，则相等时间内小球受到的冲量相同；平抛运动竖直方向为自由落体运动，而斜抛运动竖直方向为竖直上抛运动，则相同时间内，平抛运动和自由落体运动中小球下落高度相同，与斜抛运动中小球下落高度不同，可见相同时间内，平抛运动和自由落体运动中小球所受重力做功相同，与斜抛运动中小球所受重力做功不同，由动能定理知，相同时间内，平抛运动和自由落体运动中小球动能变化量相同，与斜抛运动中小球动能变化量不相同。故B正确，ACD错误。3.〖答案〗A

〖解析〗本题考查机械波的传播特点和波的叠加知识，基础题目。

结合图像得出波长，根据机械波的特征得出波速和周期，从而得出频率关系即可判断；根据波的传播特点得出甲波的波谷与乙波的波峰第一次相遇的时间即可判断；计算出传播距离，结合波动特点和叠加分析即可判断。【解答】AD、甲、乙两列波在同种介质中传播，则两列波的波速相同，由图知，甲的波长，乙的波长，则波速，解得，，即甲、乙两列波的周期不同，频率不同，在两列波叠加区域内不可能产生稳定的干涉条纹，故A正确，D错误；B、结合图知，甲波的波谷与乙波的波峰第一次相遇的时间，故B错误；C、经过，两列波均传播，此时乙波引起处质点由平衡位置向下，甲波引起质点处于波谷位置，则图示波形再过，处在处的质点位移不为0，故C错误。4.〖答案〗C

〖解析〗本题主要是考查了共点力的平衡问题，解答此类问题的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解，然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答。

分别以a和b为研究对象进行受力分析，根据平衡条件列方程求解。

【解答】三个小圆环能静止在光的圆环上，由几何知识知：abd恰好能组成一个等边三角形，对a受力分析如图所示：

在水平方向上：

在竖直方向上：

解得：；，故AB错误；

C.受到绳子拉力的大小为：，故C正确；

D.以c为对象受力分析得

在竖直方向上：

解得，故D错误。5.〖答案〗C

〖解析〗本题考查了光的折射，解题关键掌握光的折射定律，注意几何关系与折射定律的结合求解。

根据光的折射定律分析光能否从AD射出棱镜；

红光的波长比紫光长，红光的折射率比紫光的小，结合光路图、几何关系分析。

【解答】A.光从AB边入射，入射角为，进入道威棱镜，折射角小于，在BC入射角、反射角大于，如果光线到达AD边，则在AD边入射角入在BC边入射角相同，由题意可知，光在AD边发生全反射，没有光从AD射出棱镜，故A错误；

B.作出一种可能情况的光路图，，如图：

设道威棱镜的折射率为n，光从AB边进入道威棱镜，折射角

从CD边折射出的光线与法线夹角，由几何关系光线在DC边的入射角也为，

则，则，与光的颜色无关，所以这种情况下从CD射出的紫光、红光两条光线仍平行，故B错误；

作出一种可能情况的光路图，如图：

由图可知，紫光经过多次全反射后，两条光线有可能从CD边同一点射出，故C正确，D错误。6.〖答案〗B

〖解析〗本题考查电场的叠加，解决本题的关键掌握点电荷的场强公式，知道场强是矢量，合成分解遵循矢量合成法则．【解答】由几何关系可得

，

，

，

，

、处的电荷在A点产生的电场分别为

，

，

故

，

联立可得

，

O点场强为

，

故

，

故选B。7.〖答案〗AD

〖解析〗本题考查了变压器的基本关系和动态分析。

根据变压器的电压与匝数关系分析副线圈两端的电压，再根据滑片变化分析副线圈端总电阻的变化，从而得到电流变化，最后根据变压器电流与匝数的关系分析原线圈的电流。【解答】BC、变压器输入端的电压不变，原副线圈的匝数之比不变，所以副线圈两端的电压不变，即电压表的示数不变，故BC错误；

A、因为，所以将滑动变阻器滑片从最上端滑到最下端的过程中，副线圈端的总电阻一直减小，所以副线圈端的总电流一直增大，则原线圈内的电流一直增大，即电流表示数一直增大，故A正确；

D、当滑片滑到最下端时，电流表示数最大，此时副线圈端的总电阻为，副线圈内的电流，根据、，可知，则，再根据，可得，即电流表示数的最大值是，故D正确。8.〖答案〗BD

〖解析〗第一宇宙速度是最大的环绕速度；根据变轨原理可知点火加速做离心运动；由于飞船和核心舱的质量未知，故无法判断他们动能的大小；根据开普勒第三定律求解飞船在②轨道从P到Q的时间。【解答】A.第一宇宙速度是最大的环绕速度，飞船绕地球运行的速度小于第一宇宙速度，选项A错误；B.飞船从②轨道变轨到③轨道，飞船将由近心运动变成圆周运动，所以需要在Q点点火加速，选项B正确；C.虽然在①轨道的速度大于③轨道的速度，但由于飞船和核心舱的质量未知，故无法判断他们动能的大小，故C错误；D.根据开普勒第三定律可知可得飞船在②轨道从P到Q的时间为

，故等于

，选项D正确。故选BD。9.〖答案〗AC

〖解析〗本题考查了图象的应用，要注意明确图象的分析方法，并注意图象中面积表示位移的迁移应用。

分析图象坐标的意义，根据图象面积表示运动时间，再根据坐标的意义分析二者间是否成线性关系。

【解答】根据位移公式可知，则有：，则可知，图象的面积可以表示运动的时间；因此时间，故A正确，B错误；

C.图象的面积可以表示运动的时间，由图象可知，相同位移内，速度的倒数越来越大，则速度变小，时间变长，加速度越来越小，故C正确；

D.由图可知，位移随速度的减小而增大，二者不是线性关系，故C错误。10.〖答案〗ABD

〖解析〗本题考查了电磁感应的综合应用；分析清楚物体的运动过程是解题的前提与关键，应用平衡条件、能量守恒定律可以解题，关键要知道细线绷紧过程遵守动量守恒定律。

线框匀速运动时受力平衡，根据平衡条件和安培力与速度的关系求解线圈两次匀速运动的速度大小和匀强磁场的磁感应强度；细线被拉直绷紧过程，根据动量守恒定律求出细线被拉直绷紧后的速度，再由运动学公式求绳子绷紧前M自由下落高度；细线被拉直绷紧瞬间，系统的机械能有损失。

【解答】B.正方形线框第一次匀速向下，满足，其中，解得，故B正确；

A.第二次匀速上滑，满足，解得，可知，线圈两次匀速运动的速度大小方向均不同，故A正确；

C.细线被拉直绷紧过程，取沿斜面向上为正方向，由动量守恒定律得，解得细线被拉直绷紧前M的速度为，故M下落高度满足，解得绳子绷紧前，M自由下落高度为，故C正确；

D.绳子绷紧过程系统的机械能有损失，则系统在线框cd边离开磁场至重新进入磁场过程中损失的机械能大于线圈产生的焦耳热，故D错误。11.〖答案〗；；。

〖解析〗本题考查的是探究碰撞中的不变量，利用气垫导轨创造系统合外力为零的条件，滑块P做匀速直线运动，PQ发生完全非弹性碰撞，利用极限法求出碰前后的速度，验证动量守恒定律。

【解答】游标卡尺的主尺读数为10mm，游标尺上第14个刻度与主尺上某一刻度对齐，故其读数为，所以最终读数为：；

碰前P的速度大小

碰前的动量等于PQ碰后的动量，即在实验误差允许的范围内，若满足关系式，则可认为系统总动量为不变量。12.〖答案〗；欧姆调零；900；；

〖解析〗本题考查了测量电阻丝的电阻；要掌握欧姆表的使用方法与注意事项、读数方法，用欧姆表测电阻要选择合适的挡位，使指针指在表盘中央刻度线附近；根据题意分析清楚图示电路图，求出通过待测电阻的电流与待测电阻两端电压，应用欧姆定律求出电阻的表达式。

用欧姆表测电阻要选择合适的挡位使指针指在中央刻度线附近，欧姆表换挡后要进行欧姆调零，欧姆表指针示数与挡位的乘积是欧姆表示数；

根据电路的结构和欧姆定律分析；

根据图示电路图求出电阻两端电压与通过电阻的电流，应用欧姆定律求出待测电阻阻值。

【解答】用多用电表粗测电阻丝的阻值，当用“”挡测量时，指针偏转角度过小，说明所选挡位太小；为了更准确地测量该电阻丝的阻值，多用电表的欧姆挡位应换为挡，并重新进行欧姆调零；由图甲所示指针位置可知，欧姆表示数为：；

若表在处满偏时干路电流50mA，后面支路各一半；即表在位置也刚好满偏；

电流表内阻为，定值电阻阻值为，两者并联，则通过定值电阻的电流与通过电流表相等；干路的电流为，流过待测电阻的电流，

由图乙所示电路图可知，待测电阻阻值：13.〖答案〗解：气泡在池底时压强：，

由题意和图象可知：，，，

由理想气体状态方程得：，解得：，

即池底温度：；

由图可知，气泡在上升过程中平均压强：，

由得气体做的功，解得：，

由热力学第一定律得气体吸收的热量：。

〖解析〗本题主要