2024届湖南省常德市高三下学期3月模拟考试物理试题（含答案解析）

2024年常德市高三年级模拟考试物理一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的，请选出此项并填涂在答题卡上对应位置。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2.81eV，用它照射由逸出功为2.13eV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n=3激发态的氢原子，可以产生4种不同频率的光【答案】B【解析】【详解】A．甲图利用光电管研究光的频率和光强，两端加的是正向电压，光电子逸出后做加速运动到达阳极就能接通电路，形成光电流，而将电源反接，加上反向电压，光电子逸出后做减速运动，若光电子的最大初动能能够克服逸出功，也可以到达对面的极板，形成光电流，故A错误；B．对于光电管加反向电压，由光电效应方程和动能定理有可知，频率越高的光，其最大初动能越大，对应的反向遏止电压越大，图乙中若c光的遏止电压大于a光的遏止电压，，即c光的频率一定比a光的频率高，故有a光为绿光，c光可能是紫光，故B正确；C．b光和c光对应的反向遏止电压相同，即两种光的频率相同，而b光的饱和光电流较大，则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2.81eV，用它照射由逸出功为2.13eV金属铷构成的阴极，产生的大量具有最大初动能为光电子再去轰击大量处于n=3激发态的氢原子，因n=3与n=4之间的能级差为光电子轰击氢原子，可能有一定的能量损失，则氢原子可以跃迁至能级上，大量的氢原子跃迁至基态共辐射出种不同频率光子，故D错误。故选B。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（1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【答案】B【解析】【详解】AD．三种运动小球均只受重力，小球处于完全失重状态，加速度为重力加速度，保持不变，故AD错误；BC．平抛运动和斜抛运动水平方向分运动是匀速直线运动，水平分速度不变，只有竖直分速度变化，根据可知，三种运动过程中，相等时间内速度变化量相同，由可知，相等时间内小球受到的冲量相同，但是重力做功不同，则小球的动能的变化量不相同，故B正确，C错误。故选B3.甲、乙两列同种性质的波在同种介质中沿x轴传播，t=0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：T=0.05s，则（）A.甲波的波速为40m/sB.图示波形再过0.05s，甲波的波谷与乙波的波峰第一次相遇C.图示波形再过0.1s，处在x=0处的质点位移恰好是0D.在两列波叠加区域内能产生稳定的干涉条纹【答案】A【解析】【详解】A．两列同性质的波在同种介质中传播的速度相同，因此波速故A正确；B．时刻甲的第一个波谷与乙波的第一个波峰相距相遇所用时间故B错误；C．t=0.1s时，甲乙两波各向前传播4m，则x=4m和x=-4m处的振动传播到x=0处，质点位移不为0，故C错误；D．由于两列波的波速相同，波长不同，则频率不同，因此不能产生稳定的干涉条纹，故D错误。故选A。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.a与大环间的弹力大小mg B.绳子的拉力大小为mgC.c受到绳子的拉力大小为3mg D.c与大环间的弹力大小为3mg【答案】C【解析】【详解】AB、三个小圆环能静止在光滑的圆环上，由几何知识知：abc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；c受到绳子拉力的大小为：，故C正确以c为对象受力分析得：在竖直方向上：解得：故D错误；综上所述本题答案是;C5.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45°。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，光均未到达AD面，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.从CD射出的两条光线，紫光在上红光在下D.两条光线有可能从CD边同一点射出【答案】C【解析】【详解】光在介质中的光路图如下A．由几何关系和不考虑光在CD面上的反射，结合几何光学可知光不可能从AD射出棱镜，故A错误；B．由几何关系得从CD射出的两条光线仍平行，故B错误；C．从CD射出的两条光线，紫光在上红光在下，故C正确；D．由光路图分析可知两条光线从CD边同一点射出，需要AB面的入射点重合，所以不符合，故D错误。故选C。6.空间有一如图所示圆锥形区域，为顶点，为底面圆的直径，A、C两点分别是两母线、的中点，底角为60°。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。在、处分别固定电荷量均为的正电荷，则A、O两点的电场强度之比为（）A. B. C. D.【答案】B【解析】【详解】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。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，请选出来并填涂在答题卡上对应位置。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，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，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【答案】AD【解析】【详解】根据题意，设滑动变阻器向下滑动的距离为，的总长度为，由串并联知识可得，副线圈所在回路的总电阻为可知，越大，越小，则当时当时ABC．由于原线圈的输入电压不变，线圈匝数比不变，则副线圈的输出电压不变，即电压表示数不变，由于电阻一直减小，则电流表示数一直增大，故BC错误，A正确；D．由电压与匝数关系有解得电阻最小时，电流最大，有由电流与匝数关系有解得即电流表示数的最大值是，故D正确。故选AD。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【答案】BD【解析】【详解】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.某同学跑步过程中的—x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x1的时间为B.运动到x1的时间为C.运动的速度与位移成线性规律变化D.运动的加速度在逐渐变小【答案】AD【解析】【详解】AB．根据位移公式可知x=vt，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．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；D．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D正确。故选AD。10.如图所示，倾角θ=37°的粗糙斜面上有一个质量m=1kg，边长为L=1m的正方形金属线框abcd，其阻值为R=2.0Ω，与斜面间的动摩擦因数为μ=0.5。边界EF上侧有垂直于斜面向上的匀强磁场。一质量为M=2kg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sin37°=0.6，cos37°=0.8，，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B=2TC.绳子绷紧前，M自由下落高度为h=1.25mD.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【答案】AB【解析】【详解】B．正方形线框第一次匀速向下，满足得故B正确；A．在ab边运动到EF位置时，由于所以线框不能继续向下匀速，即第二次匀速上滑，满足得所以线圈两次匀速运动的速度大小方向均不同，故A正确；C．当绳子绷紧的瞬间，沿着绳子方向，由可得故M下落高度满足故C错误；D．系统在线框cd边离开磁场至重新进入磁场过程中，线框会克服摩擦力做功。在绳子绷紧的瞬间，也会损失能量，故D错误。故选AB。三、非选择题：共56分。第11-12题为实验题，第13-15题为计算题。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（a）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。（1）实验小组用游标卡尺测得遮光片的宽度如图（b）所示，遮光片的宽度d=______mm。（2）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=______m/s（结果保留两位有效数字）。（3）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。【答案】（1）1.070（2）0.54（3）【解析】【小问1详解】游标卡尺的精度为0.05mm，遮光片的宽度d=1.0cm+0.05×14mm=1.070cm【小问2详解】滑块经过光电门时挡住光的时间极短，则平均速度可近似替代滑块的瞬时速度，则碰前P的速度vA=【小问3详解】碰后PQ速度由系统动量守恒有化简可得表达式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（50Ω，1A）D.电阻箱（0-9999Ω，1A）E.滑动变阻器（100Ω，1A）F.电源E（30V，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：（1）用多用电表粗测电阻丝的阻值，当用“×10”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“×1”或“×100”）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______Ω。（2）测量电阻丝阻值，某同学设计电路图如图乙所示。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30V的电压表。（3）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=______（用题中所给的符号表示）。【答案】（1）①②.欧姆调零③.（2）（3）【解析】【小问1详解】[1][2][3]用多用电表粗测电阻丝的阻值时，指针偏转角度过小，说明电阻较大，应该换用大倍率的，即将多用电表的欧姆挡位换到进行再次测量，并重新进行欧姆调零。则图甲的读数为【小问2详解】根据题意可知，让电表同时接近满偏状态，处电表改装后量程为30V，由欧姆定律可知，流过的电流为若处选择，和并联后量程为，不能满足实验要求，则应处选择，处选择。【小问3详解】由于为内阻的一半，则流过的电流为，则流过的电流为两端的电压为由欧姆定律可得13.池塘水面温度为27℃，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像如图所示，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：（1）池底的温度；（取整数）（2）气泡从池塘底部上升至水面的过程中内能增加0.20J，则气泡内气体所要吸收多少热量？（结果保留两位有效数字）【答案】（1）7℃；（2）0.53J【解析】【详解】（1）气泡在池底时压强由理想气体状态方程得解得即池底温度（2）由图可知，气泡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m=0.2kg，轨道ABCD的半径r=0.2m，细管的半径R=0.3m，P、A两点间的高度差h=0.5m，O、E两点间的距离L=1.5m，O、G两点间的距离足够大，滑块与轨道EG间的动摩擦因数μ=0.2，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：（1）若滑块恰能通过B点，则弹簧弹性势能多少；（2）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；（3）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。【答案】（1）1.6J；（2）；（3）【解析】【详解】（1）在B点，当轨道对小球的弹力恰好为零时，根据向心力公式有解得从P点到B点，根据功能关系有解得（2）当时，设小球在EO上运动的路程为x，则有解得则小球进入细管，若小球恰好到达F点，则从P点到F点，根据功能关系有解得小球返回后，由功能关系可得可得小球在CB间脱离轨道，若小球在到达F点前返回恰好到达C点，从P点到C点，根据功能关系有解得故要使小球最终停在EO段，弹簧弹性势能应满足（3）若弹簧弹性势能根据功能关系有则弹簧弹性势能与小球最终停下的位置坐标x（以O点为坐标原点，O点指向G点的方向为正方向建立x轴）的关系为15.如图甲所