湖南省2023-2024学年高三下学期4月期中考试物理试题【含答案解析】

高三物理考生注意：1．答题前，考生务必将自己的姓名、考生号填写在试卷和答题卡上，并将考生号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。2．回答选择题时，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，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，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、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.下列对天然放射现象的认识，正确的是（）A.三种射线中，射线的电离能力最强B.天然放射现象揭示了原子核具有复杂的结构C.相比其他两种射线，射线在太空传播过程中更容易因磁场作用而偏转D.放射性物质发生衰变所释放的电子来源于核外电子【答案】B【解析】【详解】A．三种射线中，射线的电离能力最强，故A错误；B．天然放射现象揭示了原子核具有复杂的结构，故B正确；C．由于射线不带电，所以不会因磁场作用而偏转，故C错误；D．放射性物质发生衰变所释放的电子来源于原子核内中子转化为质子，故D错误。故选B2.用手上下抖动绳的一端，产生一列向右传播的横波，其中、、、、是绳上的五个质点，某时刻这列波恰好传播到点，如图所示。此时质点在平衡位置，质点、、偏离平衡位置的位移大小相等，下列说法正确的是（）A.手开始抖动的方向竖直向上 B.质点、的位移始终相等C.这五个质点中，最先到达波峰的质点是 D.这五个质点中，最先到达波谷的质点是d【答案】C【解析】【详解】A．由同侧法可知，手开始抖动的方向竖直向下，故A错误；B．如图所示位置，质点、的位移相等，接下来b回到平衡位置，c远离平衡位置，故B错误；C．由同侧法可知，最先到达波峰的质点是，故C正确；D．由同侧法可知，最先到达波谷的质点是a，故D错误。故选C。3.如图所示，足够长、电阻不计的光滑平行金属导轨水平放置，一匀强磁场垂直穿过导轨平面，两导轨之间连接电阻，一金属棒垂直放在导轨上。现用一大小恒定、方向水平向右的拉力作用在金属棒上，使金属棒由静止开始向右运动，运动过程中金属棒始终与导轨垂直，且与导轨接触良好，金属棒电阻不计。用、表示金属棒运动过程中的瞬时加速度和瞬时速度，用表示金属棒的位移，用表示通过金属棒横截面的电荷量，则、以及、之间的关系可能正确的是（）A. B.C. D.【答案】D【解析】【详解】AB．根据题意可知，感应电动势为感应电流为安培力为导体棒的加速度为可知，图像是向下倾斜的直线，故AB错误；CD．根据题意，由公式，，整理可得可知，与成正比，故C错误，D正确。故选D。4.如图所示，竖直平面内，匀强电场方向水平向右，匀强磁场方向垂直于纸面向里。一个带电粒子以某速度垂直磁场斜向右上方射入复合场中，恰好做直线运动，则下列关于粒子的受力及运动情况的说法正确的是（）A.粒子可能只受电场力和洛伦兹力 B.直线运动过程粒子电势能可能增加C.粒子一定做匀速直线运动 D.粒子可能做匀减速直线运动【答案】C【解析】【详解】若粒子带正电，受力分析如图若粒子带负电，受力分析如图因为粒子恰好做直线运动，则综合分析可知，粒子带正电。A．粒子受到电场力、洛伦兹力和重力三个力的作用，故A错误；B．由图可知，粒子受到的电场力与速度方向夹角为锐角，则电场力做正功，粒子的电势能减小，故B错误；CD．由于粒子做直线运动，而电场力和重力是恒力，若粒子的速度变化，则洛伦兹力将变化，粒子就不会做直线运动，故粒子一定做匀速直线运动，故C正确，D错误。故选C。5.如图1所示，小木块在水平外力的作用下由静止开始沿光滑水平面运动，运动过程中木块的速度随位移变化的图像如图2所示。下列外力随速度、速度随时间变化的图像可能正确的是（）A B.C. D.【答案】B【解析】【详解】AB．根据题意，由图2可知由牛顿第二定律有又有整理可得可知，与成正比，故A错误，B正确；CD．由AB分析可知，与成正比，则物块做加速度增大的加速运动，则图像的斜率随着速度增大而增大，故CD错误。故选B。6.高铁目前是我国的一张名片，在某火车站，维护员站在中央高铁站台上，观察到有一列高铁正在减速进站（可视为匀减速直线运动）。维护员发现在列车减速过程中相邻两个相等时间内从他身边经过的车厢节数分别为和，则和之比可能是（）A.2：1 B.5：1 C.7：2 D.4：1【答案】A【解析】【详解】设列车减速过程的加速度大小为，相邻两个相等时间为，第二个相等时间的末速度为，一节车厢的长度为，根据逆向思维可得可得则有可得故选A。二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。7.如图所示，两束单色光、分别沿半径方向由空气射入半圆形透明介质中，出射光从圆心点射出时，合成一束复色光。下列说法正确的是（）A.光的折射率比光小B.光的频率比光小C.光比光更容易发生明显衍射现象D.由该介质入射到空气，光发生全反射的临界角比光小【答案】CD【解析】【详解】AB．由图可知，光的入射角较小，两束光的折射角相同，光的偏折程度较大，光的折射率比光大，光的频率比光大，故AB错误；C．根据光的频率比光大，则光的波长比光小，光比光更容易发生明显衍射现象，故C正确；D．全反射的临界角满足光的折射率比光大，故由该介质入射到空气，光发生全反射的临界角比光小，故D正确。故选CD。8.如图1所示，电源的电动势为，内阻为。图2为电源的输出功率与电阻箱读数的关系图像，电源输出功率最大值为，电阻箱读数分别为、时电源输出功率相等为，下列说法中正确的是（）A.电源的电动势为B.电源的内阻为C.当电阻箱阻值为时，电源效率较大D.当电阻箱阻值为时，电源输出功率最大【答案】AD【解析】【详解】ABD．根据题意可知，电源的输出功率为由数学知识可知，当即时，电源输出功率最大，最大功率为当时，有当时，有解得则当电阻箱阻值为时，电源输出功率最大，则有解得故AD正确，B错误；C．电源效率为又有可知，当电阻箱接入电路的阻值最大时，电源效率最大，故C错误。故选AD。9.天空中星体壮丽璀璨，在万有引力作用下，做着不同的运动。如图1、2所示分别为双星、三星模型，星体都绕它们之间的某一点做匀速圆周运动，轨迹圆半径都为，五个环绕天体质量均为，引力常量为，忽略其他天体对系统的作用，则（）A.图1中两环绕天体向心力相同 B.图1中天体运动的周期为C.图2中天体运动的向心力大小为 D.图1和图2中环绕天体的线速度之比为【答案】BD【解析】【详解】A．它们的向心力由万有引力提供，大小相等、方向相反，故A错误；B．根据万有引力提供向心力可知解得故B正确；C．每颗行星运行所需向心力都由其余两颗行星对其万有引力的合力提供，如图所示故解得故C错误；D．图1中根据解得图2中根据解得则故D正确。故选BD。10.如图所示，在竖直平面内存在大小、方向均未知的匀强电场。一质量为的小球从轴上点以水平速度进入第一象限，速度方向沿轴正方向，经过轴上点时的速度大小也为，方向与轴正方向夹角为37°。已知，，重力加速度大小为，不计空气阻力。小球从点运动到点的过程中（）A.所受电场力最小值为B.速度的最小值为C.动能与电势能之和一直增大D.水平位移与竖直位移的大小之比为2：1【答案】AC【解析】【详解】D．将运动沿水平方向与竖直方向分解，可知，水平方向做双向匀变速直线运动，竖直方向做匀加速直线运动，根据平均速度规律有，解得故D错误；C．小球受到电场力与重力作用，小球在运动过程中只有动能、重力势能与电势能之间的转化，小球从P运动到Q过程，由于重力做正功，重力势能减小，则动能与电势能之和一直增大，故C正确；A．小球受到重力与电场力作用，小球做类斜抛运动，由于P、Q两点速度大小相等，根据类斜抛的对称性可知，连接PQ，小球所受重力与电场力的合力方向一定垂直于PQ斜向左下方，令，结合上述有令电场力与PQ夹角为，则有可知。当等于0°，电场力最小，解得故A正确；B．令，结合上述，将小球的运动沿PQ与垂直于PQ分解，可知，沿PQ方向做匀速直线运动，垂直于PQ方向做双向匀变速直线运动，可知，小球的速度的最小值为结合上述有解得故B错误。故选AC。三、非选择题：本题共5小题，共56分。11.如图所示的装置可用来验证物体做圆周运动的向心力大小与半径、线速度、质量的关系。用一根细线系住小钢球，另一端连接在固定于铁架台上端的力传感器上，小钢球静止于点，将光电门固定在点的正下方靠近点处。在小钢球底部竖直地粘住一片宽度为的遮光条（质量不计，长度很小），小钢球的质量为，重力加速度为。将小钢球竖直悬挂，测出悬点到小钢球球心之间的距离，得到小钢球的运动半径为。（1）将小钢球拉至某一位置静止释放，读出小钢球经过点时力传感器的读数及遮光条的挡光时间，则小钢球通过点时的速度大小可视为__________。（2）根据向心力公式可得，钢球经过最低点时的向心力大小为__________（用、、、表示）；由受力分析可得，钢球通过点时的向心力大小为__________（用、、表示），将两次计算的结果进行比较。（3）改变小钢球释放的位置，重复实验，比较发现总是略大于，分析表明这是系统误差造成的，该系统误差可能的原因是__________（填选项序号）。A.小钢球的质量偏大 B.小钢球的初速度不为零C.小钢球速度的测量值偏大 D.存在空气阻力【答案】（1）（2）①.②.（3）C【解析】【小问1详解】根据极短时间的平均速度等于瞬时速度，小钢球通过点时的速度大小可视为【小问2详解】[1]根据向心力公式可得，钢球经过最低点时的向心力大小为[2]钢球经过最低点时，绳子拉力与钢球重力的合力提供向心力，则钢球通过点时的向心力大小为【小问3详解】实验测得小钢球通过点时的速度为遮光条通过点时的速度，小钢球、遮光条同轴转动，由于小钢球的运动半径小于遮光条的运动半径，根据可知实际小钢球通过点时的速度小于，即小钢球速度的测量值偏大。故选C。12.某物理兴趣小组的同学利用量角器、一段均匀电阻丝、电阻箱及灵敏电流计设计了一个测量电阻的方案，实验电路如图1所示。①将电阻丝紧贴量角器圆弧边沿弯曲成型，并依量角器直径两端点裁剪好，通过导线接入电路；②按图1所示的电路原理图连接好各元件；③将电阻箱的阻值调至并使金属夹从端沿弧形电阻丝向端移动，当灵敏电流计的示数为零时，停止移动金属夹，此时从量角器上读出、间的夹角（单位为弧度）；④改变电阻箱的阻值，重复步骤③，测得多组（，）值；⑤整理数据并在坐标纸上描点绘图，所得图像如图3所示。根据分析，试回答下列问题：（1）某次调节电阻箱的示数如图2所示，则此时电阻箱接入电路的电阻为__________。（2）图像的斜率为，由此可求得__________。（3）实验时，当金属夹调至某位置时，该小组的同学因为观察不仔细，认为灵敏电流计的读数已经为零，实际上，灵敏电流计还有从到的电流，那么此时测出的值与真实值相比__________（填“偏小”“相等”或“偏大”）。【答案】（1）596.0（2）（3）偏大【解析】【小问1详解】电阻箱接入电路的电阻为【小问2详解】当灵敏电流计的示数为零时，有整理得图像的斜率为解得【小问3详解】灵敏电流计还有从到的电流，则从量角器上读出、间的夹角偏小，根据此时测出的值与真实值相比偏大。13.如图1所示为压气式清毒喷壶，若该壶容积为0.8L内装0.6L的清毒液。闭合阀门K，缓慢向下压A，每次可向瓶内储气室充入0.05L的的空气，多次下压后，壶内气体压强变为时，按下B使阀门K打开，消毒液从喷嘴处喷出。已知储气室内气体可视为理想气体，充气和喷液过程中温度保持不变，。（1）求充气过程向下压A的次数和打开阀门K后最多可喷出液体的体积；（2）喷液全过程，若壶内气体状态变化的等温线可近似看成一段倾斜直线，如图2所示，估算喷液过程壶内气体从外界吸收的热量。【答案】（1）4次，0.2L；（2）30J【解析】【详解】（1）壶中原来空气的体积，由玻意耳定律解得次则最多喷射的液体体积为（2）外界对气体做功由热力学第一定律解得14.如图所示，质量、长的木板静止在光滑水平面上，质量为、可视为质点的物块以初速度滑上木板的左端，物块与木板之间的动摩擦因数为，在物块滑上木板的同时，给木板施加一个水平向右的恒力。恒力大小不同，物块在木板上相对于木板滑动的路程不同，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度取。（1）若，物块滑离木板时，求滑块和木板的速度大小；（2）若物块恰好不从左端滑离木板，求滑块与木板因摩擦产生的热量；（3）若物块恰好到达木板中点处二者速度相同，求滑块与木板整个运动过程中因摩擦产生的热量。【答案】（1），；（2）；（3）【解析】【详解】（1）根据题意，由动量守恒定律有由能量守恒定律有联立解得（2）对物块，由牛顿第二定律有解得当物块