湖北省鄂东南省级示范联盟学校2024届高三下学期一模物理试题 含解析

第1页/共1页高三物理试卷一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第8~10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。1.离子烟雾报警器是一种常见且广泛使用的火灾报警设备。某离子烟雾报警器中装有放射性元素镅241，其半衰期为432.2年，衰变方程为。下列说法正确的是（）A.夏天气温升高，镅241的衰变速度会变快B.X是α粒子，具有很强的电离本领C.镓237的比结合能比镅241的比结合能小D.衰变前后核子总数不变，因此衰变前后总质量也不变【答案】B【解析】【详解】A．半衰期是由放射性元素本身决定的，与外界因素无关，故A错误；B．根据核电荷数和质量数守恒可知X是，即α粒子，具有很强的电离本领。故B正确；C．自发的衰变过程中释放能量，原子核的比结合能增大，镓237的比结合能比镅241的比结合能大。故C错误；D．核反应释放能量，核反应质量亏损，因此反应前后总质量会减小。故D错误。故选B。2.智能手机里一般都装有加速度传感器。打开手机加速度传感器软件，手托着手机在竖直方向上运动，通过软件得到加速度随时间变化的图像如图所示，以竖直向上为正方向，重力加速度为g。下列说法正确的是（）A.t₁时刻手机处于完全失重状态 B.t₂时刻手机开始向上运动C.t₃时刻手机达到最大速度 D.手机始终没有脱离手掌【答案】A【解析】【详解】A．t₁时刻手机加速度为，方向竖直向下，手机处于完全失重状态故A正确；BC．由题可知整个过程为先托着手机向下做加速运动，向下做减速运动，图像与坐标轴围成面积为速度，t₃时刻手机达加速度为正方向的最大值，故t₃速度小于速度不是最大，故BC错误；D．手机加速度向上时受到手向上的支持力不会脱离手掌，手机加速度为的过程中处于完全失重状态，可以说此过程手机和手脱离也可以说恰好没有脱离手掌，故D错误。故选A。3.2023年10月26日10时34分，神舟十六号航天员乘组和神舟十七号航天员乘组在“天宫”空间站胜利会师。如图所示，空间站和中轨道卫星在同一轨道平面内分别在近地轨道和半径为2R的中轨道上绕地球做匀速圆周运动，运行方向相同。地球半径为R，自转周期为T，表面重力加速度为g，忽略地球自转。下列说法正确的是（）A.发射“天宫”空间站的最小速度为B.中轨道卫星公转周期为C.中轨道卫星的机械能一定大于“天宫”空间站的机械能D.中轨道卫星和“天宫”空间站相邻两次相距最近的时间间隔为【答案】D【解析】【详解】A．设空间站的轨道半径为，则根据万有引力提供向心力可知解得而是地球表面物体的线速度，把天宫空间站近似看成绕地球表面做圆周运动的近地卫星，其周期应小于地球的自转周期，A错误；B．对于中轨道卫星，则有解得又因为由此可得B错误；C．二者的质量都是未知的，无法比较其机械能的大小，C错误；D．设两次相距最近的时间间隔为，设天宫号空间站的角速度为，中轨道卫星的角速度为，则有结合上述分析D正确。故选D。【点睛】，4.如图所示，平静的水面上漂浮一块厚度不计的圆形木板。一条小鱼以0.5m/s的水平速度匀速游过，其运动轨迹正好在木板直径的正下方，离水面的高度h=0.4m。小鱼从木板下方游过的过程中木板始终保持静止，在水面上任意位置看不到小鱼的时间为ls。已知水的折射率为则圆形木板的直径约为（）A.0.91m B.1.41m C.1.91m D.2.41m【答案】B【解析】【详解】根据题意可知，当小鱼反射的光在荷叶边缘水面上发生全反射时，则在水面上看不到蝌蚪根据全反射的临界角公式可得则在水面之上看不到时小鱼运动的位移结合几何关系可知解得故选B。5.如图所示，发电机线圈所处的磁场可视为匀强磁场，从图示位置开始绕轴OO'逆时针方向匀速转动。线圈阻值为R，通过电刷与外电路连接，理想变压器原线圈与副线圈匝数比为1：2，定值电阻滑动变阻器R₂最大阻值为8R，开始滑片P位于最上端，忽略电流表及线路电阻，下列说法中正确的是（）A.线圈经过图示位置时，电流表的示数为零B.仅将滑片P向下滑动，电流表的示数将减小C.仅将滑片P向下滑动，发电机的输出功率将减小D.仅将滑片P向下滑动，电阻消耗的功率将减小【答案】C【解析】【详解】A．电流表的示数为交流电的有效值，则线圈经过图示位置时，电流表的示数不为零，选项Ａ错误；B．变压器等效电阻仅将滑片P向下滑动，则R2减小，则R等效减小，则R1和R等效并联后的电阻减小，因线圈电动势一定，则电流表的示数将变大，选项B错误；C．将线圈产生的电动势为电源，其电阻R为电源内阻，将R1和R等效并联看做是外电路，开始时R等效=2R，此时R1和R等效并联电阻为R等于电源内阻R，则开始时发电机输出功率最大，则仅将滑片P向下滑动，R等效减小，外电阻逐渐远离电源内阻，可知发电机的输出功率将变小，选项C正确；D．将R1和R并联后的电阻（）等效为电源内阻，将R等效看做是外电路，仅将滑片P向下滑动，则外电阻从2R逐渐减小，则外电路消耗的功率先增加后减小，即电阻消耗的功率先增加后减小，选项D错误。故选C。6.如图所示，三角形ACD区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，，，AO垂直于CD，OA长度为L。O点有一电子源，在ACD平面向磁场内各个方向均匀发射速率均为的电子，速度方向用与OC的夹角表示，电子质量为m，电量为，且满足，下列说法正确的是（）A.从AC边射出的电子占总电子数的六分之一B.从AD边射出的电子占总电子数的二分之一C.从OD边射出的电子占总电子数的三分之一D.所有从AC边射出的电子中，当时，所用的时间最短【答案】B【解析】【详解】A．由于粒子源发生的电子速率相同，电子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有解得即所有电子的半径都相等，由左手定则可知，电子进入电场后顺时针做圆周运动，所以其从AC边射出的一个临界位置为从A点射出，此时，如图所示由题意及分析可知，当范围内，电子从AC边上射出，当电子从AC边射出时，由几何关系可知从边射出的电子占总电子的，故A错误；B．由题意及分析可知，当粒子在范围内，电子从AD边射出，当电子从AD边射出时，由几何关系可知从边射出的电子占总电子的，故B正确；C．由题意及分析可知，当粒子在范围内，当电子从OD边射出时，由几何关系可知从边射出的电子占总电子的，故C错误；D．电子在磁场中做匀速圆周运动，其周期为T，有在磁场中运动的时间为t，有整理有即电子运动的圆心角越小，其在磁场中运动的时间就越短，圆心角所对应的弦长越长，其圆心角越大，所以最短时间即为弦长的最小值，其从AC边射出的一个临界位置为从A点射出，此时，所以所有从AC边射出的电子中，当时，所用的时间并不是最短的，故D错误。故选B。7.如图所示，一顶角为120°的“∧”型光滑细杆竖直放置，顶角的角平分线竖直。质量均为m的两金属球套在细杆上，高度相同，中间用水平轻弹簧连接，弹簧处于原长状态，劲度系数为k。现将两小球同时由静止释放，小球沿细杆下滑过程中，弹簧始终处于弹性限度内。已知弹簧形变量为x时，弹簧的弹性势能重力加速度为g，下列说法正确的是（）A.两小球下滑过程中，两小球的机械能守恒 B.弹簧的最大拉力为C.小球在最高点和最低点的加速度大小相等 D.小球的最大速度为【答案】C【解析】【详解】A．两小球下滑过程中，除重力以外，弹簧的弹力对它做功，所以两小球的机械能不守恒，故A错误；B．小球下降h达到最低时，速度减小为0，形变量最大为根据机械能守恒定律有解得弹簧的最大伸长量弹簧的最大拉力为故B错误；C．在最高点时小球只受重力和支持力作用，此时重力沿杆方向的分力提供加速度，有在最低点时根据牛顿第二定律可知解得小球在最高点与最低点加速度大小相等，故C正确；D．小球受到重力、杆的弹力N和弹簧的弹力F，沿杆方向加速度为0，即合力为0时小球的速度最大，此时又解得形变量两个小球下降的高度为对系统只有重力，弹力做功，对两个金属环和弹簧根据机械能守恒，有解得故D错误。故选C。8.如图所示为某水池的剖面图，A、B两区域的水深分别为hA、hB，其中，点O位于两部分水面分界线上，M和N是A、B两区域水面上的两点，OM=4m，ON=7.5m。t=0时M点从平衡位置向下振动，N点从平衡位置向上振动，形成以M、N点为波源的水波（看做是简谐横波），两波源的振动频率均为1Hz，振幅均为5cm。当t=1s时，O点开始振动且振动方向向下。已知水波的波速跟水深的关系为式中h为水深，。下列说法正确的是（）A.区域A的水深 B.A、B两区域水波的波长之比为5:4C.t=2s时，O点振动方向向下 D.两波在相遇区域不能形成稳定的干涉【答案】AC【解析】【详解】A．当t=1s时，O点开始振动且振动方向向下，可知是M点的波源形成的波传到了O点，则区域A的波速根据可得故A正确；B．区域B的波速两列波频率都是1Hz，则周期都是1s，根据可得A、B两区域水波的波长之比为故B错误；C．t=2s时，M波在O点完成了一次全振动，则该波在O点产生的波正在平衡位置向下振动，N波传递到O点需要t=2s时，N波在O点完成半个周期的振动，则该波在O点产生的波正在平衡位置向下振动，所以t=2s时，O点的振动方向向下，故C正确；D．根据题意结合C项的分析可知，在t=1.5s时，波源M在O点的振动方向向上，波源N在O点振动方向也向上，所以在A区域可以等效成波源M与波源O相遇，在B区域可以等效成波源O与波源N相遇，因为等效波源的频率和初相位，所以在两列波相遇的区域可以形成稳定的干涉图样。故D错误。故选AC9.如图所示，将磁流体发电机和电容器用导线连接。磁流体发电机板间有方向垂直于纸面向里的匀强磁场，从磁场左侧水平喷入大量速度为的等离子体。有一带电粒子从电容器的中轴线上以速度射入电容器，恰好从下极板边缘射出电容器，不计等离子体和带电粒子的重力，下列说法正确的是（）A.该带电粒子带负电B.只减小带电粒子的入射速度，带电粒子将打在电容器的下极板上C.只增大等离子体的入射速度，带电粒子将打在电容器的下极板上D.只改变单个等离子体的电量，带电粒子不能从下极板边缘射出【答案】BC【解析】【详解】A．对磁流体发电机分析，上极板带正电，在电容器中形成向下的电场，对油滴受力分析可知，油滴受到向下的电场力，故该带电粒子带正电，故A错误；BCD．设等离子体带电荷量为q1，磁流体发电机两极板间的距离为，由磁流体发电机可得两板间的电势差为设带电粒子的电荷量为，电容器两极板间的距离为，在电容器中对带电粒子，根据牛顿第二定律带电粒子在电容器中做类平抛运动，设电容器极板长为L，则运动时间为偏移量为以上各式联立，解得所以，只减小带电粒子的入射速度v2，则带电粒子的偏移量变大，带电粒子将打在电容器的下极板上；只增大等离子体的入射速度v1，则带电粒子的偏移量变大，带电粒子将打在电容器的下极板上；带电粒子的偏移量与单个等离子体的电量无关，带电粒子恰好从下极板边缘射出电容器，故BC正确，D错误。故选BC。10.如图所示，两根电阻不计足够长的光滑平行倾斜金属导轨MN、PQ间距倾角金属杆a、b垂直导轨放置，质量分别为电阻均为两杆中间用细线连接，对b杆施加沿导轨向上的外力F，两杆保持静止。整个装置处于磁感应强度方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中。某时刻烧断细线，保持F不变，重力加速度下列说法中正确的是（）A.F的大小为3NB.烧断细线后，a杆的最大速度为0.36m/sC.烧断细线后，b杆的最大速度为0.18m/sD.烧断细线后，b杆上滑1m过程中通过b杆电量为2.5C【答案】ABD【解析】【详解】A．细线烧断前，由平衡条件可得代入数据解得故A正确；BC．细线烧断后，两杆切割磁感线产生感应电流，由于其B、I、L都相等，则两杆所受安培力大小相等，方向相反，系统所受合外力为零，系统动量守恒，以a杆的速度方向为正方向，由动量守恒定律得两杆同时达到最大速度，达到最大速度时两杆都做匀速直线运动，对杆a，由平衡条件得感应电流为代入数据解得故B正确，C错误；D．通过杆的电荷量为两杆组成的系统动量守恒，以杆a的速度方向为正方向，由动量守恒定律可得联立解得故D正确。故选ABD。二、非选择题：本题共5小题，共60分。11.某同学利用图1装置测量轻弹簧的劲度系数。图中光滑的细杆和游标卡尺主尺水平固定在铁架台上，一轻弹簧穿在细杆上，其左端固定，右端与细绳连接；细绳跨过光滑定滑轮，其下端可以悬挂砝码（实验中，每个砝码的质量均为）弹簧右端连有一竖直指针，其位置可通过移动游标使其零刻度线对准指针读出。实验步骤如下：①在绳下端挂上一个砝码，调整滑轮，使弹簧与滑轮间的细线水平且弹簧与细杆没有接触；②系统静止后，记录指针的位置l₁如图2所示；③逐次增加砝码个数，并重复步骤②（保持弹簧在弹性限度内），记录砝码的个数n及指针的位置l；④将获得的数据作出图像如图3所示，图线斜率用a表示。回答下列问题：（1）图2所示读数________；（2）弹簧劲度系数表达式______（用砝码质量m、重力加速度g和图线的斜率a表示）。若g取则本实验中________（结果保留2位有效数字）。【答案】（1）6.170（2）①.②.70【解析】【小问1详解】图2所示读数【小问2详解】[1]由胡克定律可得故解得[2]根据图3可知斜率为联立可得12.某同学用一节干电池，将微安表（量程为0~100μA）改装成倍率分别为和的双倍率欧姆表。（1）设计图1所示电路测量微安表内阻。先断开S2，闭合S1，调节R1的阻值，使表头满偏；再保持R1的阻值不变，闭合S2，调节R2，当R2的阻值为135Ω时微安表的示数为60μA。忽略S2闭合后电路中总电阻的变化，经计算得_______；（2）设计双倍率欧姆表电路如图2所示，当开关S拨到__________（填“1”或“2”）时倍率为当倍率为时将两表笔短接，调节变阻器使表头满偏，此时通过变阻器的电流为10mA，则______；（3）用该欧姆表测电压表内阻时，先将欧姆表调至“×100”倍率，欧姆调零后再将黑表笔接电压表的__________（选填“+”或“-”）接线柱，红表笔接另一接线柱测电压表内阻；（4）用该欧姆表测量一个额定电压220V、额定功率100W的白炽灯，测量值可能。A.远小于484Ω B.约为484Ω C.远大于484Ω【答案】（1）90（2）①.1②.10（3）+（4）A【解析】【小问1详解】根据并联电路电阻与电流关系有解得【小问2详解】[1]设欧姆表中值刻度为，则欧姆表为“×10”倍率时的欧姆内阻为欧姆表为“×100”倍率时的欧姆内阻为欧姆表进行欧姆调零时，有欧姆表倍率越小，欧姆表的内阻越小，可知电路的满偏电流越大；由电路图可知，当开关S合向1端，电路的满偏电流较大，欧姆表的倍率是“×10”挡。[2]因此1档位的干路最大电流是2档位的干路最大电流的10倍，即2档位的电流最大值为1mA，此时有mA得【小问3详解】用多用电表的欧姆挡时内部电源被接通，且黑表笔接内部电源的正极，即电流从欧姆表的黑表笔流出，从电压表的正极流入，则黑表笔接电压表的+接线柱；【小问4详解】根据功率公式，可得额定电压220V、额定功率100W的白炽灯泡在正常工作时的电阻为白炽灯泡在正常工作时的温度可达几百摄氏度，而灯丝的电阻与温度有关，而多用电表测量的是常温下灯泡的电阻，所以测量值是远小于。故选A。13.高压锅是生活中一种密闭的导热容器，以其独特的高温高压功能，使食物的制作时间大大缩短，为我们提供了很大的生活方便。如图所示，某高压锅容积5L，锅盖中央有一横截面积出气口，孔上盖有质量为m=80g的限压阀，当锅内气压达到限定值时，限压阀被锅内气体顶起放出部分气体，实现了对锅内气体压强的控制。在大气压温度27℃的干燥环境下向锅体内放入3L的食物，盖上锅盖加上限压阀密封好后，开火加热到锅内温度达117℃时，限压阀顶起开始排气，不计食物体积变化和各处摩擦，锅内气体视为理想气体，g取求∶（1）使用这个高压锅时，锅内气体达到的最大压强是多少；（2）从开始加热到限压阀刚被顶起时，锅内食物蒸发出来的水蒸气的分压强。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）依题意，限压阀刚被顶起时，锅内气体达到的最大压强，有解得（2）由查理定律，可得又，解得锅内食物蒸发出来的水蒸气的分压强为14.如图甲所示，两个半径为R的竖直固定的绝缘光滑细圆管道与粗糙水平地面AB在B点平滑相切，过管道圆心的水平界面下方空间有水平向右的电场，记A点所在位置为坐标原点，沿AB方向建立坐标轴，电场强度大小随位置变化如图乙所示。质量为、带电量为的小球P静止在A点，与地面间动摩擦因数。另有一光滑绝缘不带电小球Q，质量为，以速度向右运动，与小球P发生弹性正碰，碰撞时间极短，且P、Q间无电荷转移，碰后P球可从B点无碰撞进入管道。已知A、B间距离为4R，重力加速度为，不计空气阻力，小球P、Q均可视为质点。求：（1）碰后小球P的速度大小；（2）小球P从A点运动到管道最高点C点过程中电场力做的功；（3）小球P再次到达水平地面时与B点的距离。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）由动量守恒