山西省晋城市高三下学期第三次模拟考试理科综合试题高中物理

晋城市2024年高三第三次模拟考试试题理科综合考生注意：1．本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，共300分。考试时间150分钟。2．请将各题答案填写在答题卡上。3．可能用到的相对原子质量：H1C12N14O16Na23Al27S32Cu64Mo96第Ⅰ卷（选择题共126分）一、选择题：本题共13小题，每小题6分，共78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。二、选择题：本题共8小题，每小题6分。在每小题给出的四个选项中，第14~18题只有一项符合题目要求，第19~21题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。1.用如图甲所示的实验装置研究光电效应，电路中电源的正负极可以对调，用一定强度、频率为的激光照射阴极K时，得到的光电子遏止电压为，饱和电流为，如图乙所示。已知光电子的质量为m，所带的电荷量为，普朗克常量为h，下列说法正确的是（）A.阴极K的逸出功为B.阴极K的截止频率为C.光电子的最大初速度为D.阴极K单位时间内射出的光电子数为【答案】D【解析】详解】AC．根据爱因斯坦光电效应方程得由动能定理得解得阴极K的逸出功与光电子的最大初速度分别为AC错误；B．逸出功与截止频率的关系为解得阴极K的截止频率为B错误；D．光电效应产生是瞬时的，设单位时间内射出的光电子数为n，根据电流的定义得解得阴极K单位时间内射出的光电子数为D正确。故选D。2.如图所示，正弦交流电源输出电压有效值为U，理想降压变压器原、副线圈的匝数之比为5∶4，图中两个定值电阻、及滑动变阻器R的最大阻值均相等，四个电表均为理想交流电表。将滑动变阻器滑片从上端滑到下端的过程中，下列说法正确的是（）A.电流表A1的示数一直减小 B.电流表A2的示数一直增大C.电压表V1的示数先减小后增大 D.电压表V2的示数先增大后减小【答案】B【解析】【详解】本题考查理想变压器，目的是考查学生的推理论证能力。设副线圈电路中与定值电阻并联部分的电阻为r，则副线圈电路的总电阻显然，随着r的增大，一直减小，根据得变压器及副线圈电路可等效为一个阻值为当滑动变阻器滑片向下移动的过程中，该等效电阻不断减小，如图所示所以电流表的A1一直增大，电压表V1一直减小，根据得A2示数增大，电压表V2的示数一直减小，故选B。3.在第19届杭州亚运会女子排球决赛中，中国女排以3∶0战胜日本女排，以六战全胜且一局未失的战绩成功卫冕。如图所示，排球场的宽为d，长为2d，球网高为，发球员在底线中点正上方的O点将排球水平击出，排球恰好擦着网落在对方场地边线上的E点，，不计空气阻力，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（）A.O点距地面的高度为 B.排球做平抛运动的时间为C.排球击出时的速度大小为 D.排球着地时的速度大小为【答案】C【解析】【详解】AB．排球做平抛运动的轨迹在地面上的投影为，如图所示显然所以排球在左、右场地运动的时间之比为1∶2，设排球做平抛运动的时间为3t，有，解得，故AB错误；C．排球击出时的速度大小故C正确；D．排球着地时的速度大小故D错误。故选C。【点睛】4.2023年11月18日，火星、太阳、地球三者之间形成一条直线，火星被太阳完全遮挡，受太阳电磁辐射影响，“祝融号”火星车“失联”一个多月。如图所示，地球与火星均绕太阳同方向公转，公转轨道为同心圆，两者的最远距离为最近距离的5倍。已知太阳到地球的距离约为太阳直径的100倍，结合天文常识可知，火星被太阳遮挡的时间约为（）A.2天 B.8天 C.15天 D.30天【答案】A【解析】【详解】设地球和火星的公转半径分别为、，则有解得设太阳的半径为r、质量为M，火星被太阳遮挡的时间为t，以地球为参考系，有又解得天故选A。5.真空中一透明介质的横截面为如图所示的等腰梯形，下底边的长度为100L，上底边的长度为44L，两腰的长度均为35L，一束激光平行于底边CD从AC边的中点射入透明介质，经CD边反射后，恰好从BD边的中点射出透明介质。已知激光在真空中的传播速度大小为c，下列说法正确的是（）A.透明介质的临界角为 B.透明介质的折射率为C.激光在透明介质中通过路程为80L D.激光在透明介质中的传播时间为【答案】D【解析】【详解】AB．根据题意，画出光路图根据图中几何关系有在中，根据余弦定理在中，根据正弦定理根据折射定律全反射临界角满足联立解得，，故透明介质的临界角为，透明介质的折射率为，故AB错误；C．根据对称性，激光在透明介质中通过的路程为故C错误；D．激光在透明介质中的速度为激光在透明介质中的传播时间解得故D正确。故选D。6.花样游泳被誉为水中芭蕾。运动员在花样游泳表演赛中，用手拍皮球，水波向四周散开，可简化为如图所示的模型，时，波源O开始振动（起振方向向下），激发的简谐横波沿水面向四周传播，水面上的各点均在竖直方向做振幅为4cm的简谐运动。已知s时，离O点10m的质点P第一次到达波谷，s时，离O点20m的质点Q第一次到达波峰，下列说法正确的是（）A.简谐横波的波长为10m B.简谐横波的波速大小为4m/sC.0~10s内，质点P通过的路程为12cm D.0~10s内，质点Q通过的路程为24cm【答案】D【解析】【详解】AB．s时，离O点10m的质点P第一次到达波谷，则s时，离O点20m的质点Q第一次到达波峰，则解得，简谐横波的波长为故AB错误；C．波源O传播至质点P的时间为0~10s内，质点P的振动时间为8s，即两个周期，质点P通过的路程为故C错误；D．波源O传播至质点Q的时间为0~10s内，质点Q的振动时间为6s，即，质点Q通过的路程为故D正确。故选D。7.质谱仪是科学研究和工业生产中的重要工具。质谱仪的工作原理示意图如图所示，粒子源S从小孔向下射出各种速度的氕核、氘核、氚核及氦核，粒子经小孔进入速度选择器后，只有速度合适的粒子才能沿直线经过小孔，并垂直进入磁感应强度大小为的偏转磁场，感光底片PQ上仅出现了A、B、C三个光斑，光斑A到小孔的距离为2d。已知速度选择器两板间存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场，两板间距为d，板间电压为U，下列说法正确的是（）A.极板M带负电荷 B.粒子在偏转磁场中的速度大小为C.氦核的比荷为 D.相邻两光斑的距离均为【答案】AB【解析】【详解】A．根据左手定则可知，粒子在速度选择器中受到的洛伦兹力向右，则电场力向左，极板M带负电荷，故A正确；B．根据平衡条件有解得故B正确；C．粒子偏转磁场中做圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力，有解得显然光斑A是氚核产生的，设氕核的质量为、所带的电荷量为e，则氚核的比荷为氦核的比荷为故C错误；D．根据可知光斑B是氘核和氦核产生的，光斑C是氕核产生的，B、C两点将三等分，则邻两光斑的距离均为，故D错误。故选AB。8.滑草是一种能给游客带来动感和刺激的运动。将滑草的运动过程简化为如图所示的模型，一位质量为75kg的游客坐在质量为10kg的滑板内从草坡顶端A点由静止滑下，最终停在水平草地上的C点。已知m、m，滑板与草地间的动摩擦因数为0.5，滑板经过B点前后的速度大小不变，不考虑空气阻力，取重力加速度大小m/s。下列说法正确的是（）A.游客最大速度为8m/sB.游客由A点运动到C点所用的时间为7sC.游客在此过程中减小的重力势能为11250JD.当游客在C点离开滑板后，通过机械装置对滑板施加一个恒力F使其恰能回到坡顶的A点，则恒力F的最小值为80N【答案】BCD【解析】【详解】A．依题意可知，游客和滑板的总质量为kg设游客和滑板经过B点时的速度大小为，根据动能定理有解得m/s故A错误；B．游客从A点到C点的过程，根据运动学知识有解得s故B正确；C．对游客运动的全过程，根据动能定理有又结合联立，解得J故C正确；D．设恒力F的方向与水平面的夹角为α，对游客根据动能定理有解得（N）根据辅助角公式，当时，N故D正确。故选BCD。第Ⅱ卷（非选择题共174分）三、非选择题：共174分。9.2023年9月21日下午，在中国“天宫”空间站内“神舟十六号”航天员乘组进行了第四次太空授课，课堂上两位航天员带来动量守恒的演示实验。如图所示，两位航天员在等间距的网格布前用大、小钢球完成了多次碰撞。某同学将其中一次碰撞的视频后进行逐帧分析，在此次实验中航天员将小钢球向右推向静止的大钢球，在碰撞前的连续3帧画面里小钢球在背景中刚好向右移动了1格，在碰撞后的连续13帧画面里小钢球向左移动了4格、大钢球向右移动了2格。设小钢球的质量为m，大钢球的质量为M，根据以上数据回答下列问题：（1）小钢球与大钢球的质量之比______．（2）本次碰撞为______（填“弹性碰撞”或“非弹性碰撞”）。（3）影响实验结果准确性的原因：____________。（写出一条即可）【答案】（1）1∶5（2）弹性碰撞（3）钢球的运动轨迹不与背景板平行，摄像机没有正对背景板，钢球受到空气阻力等【解析】【小问1详解】设背景板上每格的宽度为d，视频两帧画面的时间间隔为T，则小钢球的碰前速度大小碰后小钢球的速度大小大钢球的速度大小以向右为正方向，根据动量守恒有解得【小问2详解】碰撞前的机械能为碰撞后的机械能为故碰撞前后机械能守恒，本次碰撞为弹性碰撞。【小问3详解】影响实验结果准确性的原因：钢球的运动轨迹不与背景板平行，摄像机没有正对背景板，钢球受到空气阻力均会导致测量的位移不准确等。10.实验小组找到一刻度清晰的微安表G，其满偏电压不到0.5V，该小组同学决定测量该微安表的内阻，可供选择器材如下：A.微安表G（满偏电流为150μA，内阻未知）；B．滑动变阻器（0~5Ω，允许通过的最大电流为2A）；C．滑动变阻器（0~10Ω，允许通过的最大电流为1A）；D．电源E（电动势约为6V）；E．电阻箱R（最大阻值为9999Ω）；F．开关两个，导线若干。（1）按图甲所示的电路图用笔画线代替导线将图乙中的实物连线。______（2）滑动变阻器应选择______（填“B”或“C”）。（3）实验过程：将滑动变阻器的滑片移至______（填“左”或“右”）端，合上开关、，缓慢移动滑动变阻器的滑片，使微安表指针满偏；保持滑片位置不变，仅断开开关，调节电阻箱使微安表指针半偏，此时电阻箱的四个旋钮如图丙所示，则微安表的内阻为______Ω。（4）若将该微安表改装为量程为0.6A的电流表，需______（填“串”或“并”）联一个______Ω（保留两位小数）的定值电阻。（5）测量微安表G的内阻时，在设计上存在系统误差，这会导致（4）中电流表的测量值______（填“大于”“小于”或“等于”）真实值。【答案】（1）（2）B（3）①.左②.2400（4）①.并②.0.60（5）大于【解析】【小问1详解】按照电路图连接实物如图所示。【小问2详解】滑动变阻器采用分压式接法，为了提高实验精度，滑动变阻器应选总阻值较小的，即选B。小问3详解】[1]闭合开关前将滑动变阻器的滑片移至左端，可以保护电路。[2]微安表指针满偏后，断开开关，可认为滑片与电源负极间的电压保持不变，微安表指针半偏时，电阻箱两端的电压与微安表两端的电压相等，微安表的内阻为2400Ω。【小问4详解】[1]将该微安表改装为量程为0.6A的电流表，需并联一个定值电阻。[2]根据解得【小问5详解】断开开关，电路中的总电阻变大，滑片与电源负极间的电压略大于微安表的满偏电压，微安表指针半偏时，电阻箱两端的电压略大于微安表两端的电压，故微安表内阻的测量值大于真实值，这会导致改装后的电流表的测量值大于真实值。11.一种自动泄压装置可简化为如图所示的模型，竖直放置、导热良好的汽缸由两个圆筒连接而成，上方圆筒内壁光滑，顶端与大气相通，其内部有一面积为S、厚度不计的活塞，下方圆筒侧壁有一阀门K，当活塞接触上方卡扣时，阀门会自动打开。起初阀门K关闭，环境的热力学温度为，活塞处于下方卡扣处，汽缸内封闭气体的压强与外界大气压强均为；当环境的热力学温度缓慢升高到时，活塞恰好接触上方卡扣，泄压阀自动排出部分气体，活塞很快回到下方卡扣处，此过程中汽缸内气体温度不变。已知两个圆筒的高度相同，截面积分别为4S和S，封闭气体可视为理想气体，重力加速度大小为g，求：（1）活塞的质量m；（2）泄压排出的气体与剩余气体的质量的比值k。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）设活塞缓慢上升时，封闭气体的压强为p，有解得（2）气体从最原始的活塞没有动到末状态活塞再次回到原处，设封闭气体等压膨胀到时的体积为V，则有解得12.如图所示，将质量kg的圆环套在固定的水平杆上，圆环的内径略大于杆的截面直径。现对圆环施加一与杆成θ角、斜向上的恒定拉力F，圆环由静止开始做匀加速直线运动，拉力作用t=2s后撤去，圆环总共运动了m后静止，已知圆环与杆之间的动摩擦因数，取重力加速度大小m/s，，求：（1）圆环的最大速度；（2）拉力F对圆环的冲量大小I。【答案】（1）；（2）N·s或N·s【解析】【详解】（1）圆环先做匀加速直线运动，后做匀减速直线运动，做匀减速直线运动的加速度为根据牛顿第二定律有圆环总共运动的距离为解得（2）杆与圆环无压力时，有解得当N时，杆的上侧与圆环存在摩擦力，当N时，杆的下侧与圆环存在摩擦力。以下分两种情况讨论：（ⅰ）圆环做匀加速直线运动的加速度为当N时，根据牛顿第二定律有拉力F对圆环的冲量大小为解得（ⅱ）当N时，根据牛顿第二定律有拉力F对圆环的冲量大小为解得13.磁悬浮列车是一种靠磁悬浮力来推动的列车，它通过电磁力实现列车与轨道之间无接触的悬浮和导向，再利用直线电机产生的电磁力牵引列车运行，由于其轨道的磁力使之悬浮在空中，减少了摩擦力，因此速度可达400km/h以上。某科研团队为研究磁