2024届湖南省衡阳市祁东县高三下学期第三次联考（三模）物理试题（含答案）

届湖南省衡阳市祁东县高三下学期第三次联考（三模）物理试题一、单项选择题（本大题共6小题，每小题4分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求）1．如图为氢原子的能级图，大量处在n=6能级的氢原子向外辐射的光子中，到达能级2的光子为可见光，则可见光共有（）A．5种 B．4种 C．3种 D．2种2．2024年4月25日20时59分，神舟十八号成功发射，三名宇航员叶光富、李聪、李广苏进入空间站工作。神舟十八号搭载4条斑马鱼，将首次实现我国在太空中培养繁殖脊椎动物。已知空间站绕地为圆周运动，环绕周期为T，环绕半径为r，引力常量为G，下列说法正确的是（）A．神舟十八号在轨运行速度大于7.9km/sB．4条斑马鱼在空间站处于完全失重状态，不受重力作用C．可以估测地球质量为4D．可以估测地球表面重力加速度3．2024年龙年春节期间，为了装点城市夜景，市政工作人员常在喷水池水下安装红色彩灯照亮水面。如图所示，水下同一深度有两个红色点光源S1和S2，水对红光的折射率为n=4A．两光源S1和SB．两光源同时匀速下落，则两光源在水面上形成的圆的半径加速增大C．两光源同时匀速上升，则两光源的发光区域将不会发生交叠D．两光源同时换为紫光，则两光源的发光区域将发生交叠4．如图所示是一位艺术体操带运动员的竞技场景，丝带的运动可以近似为一列简谐横波沿x轴正方向传播，t=0时刻的波形如图所示，A、B、P和Q是介质中的四个质点，t=0时刻该波刚好传播到B点，此后质点B的振动方程为y=20sin2.5πtcm，则以下说法正确的是（）A．波源的起振方向沿y轴负方向 B．该机械波的波长为25mC．该机械波的波速为25m/s D．经过2.4s，B质点传到Q点5．如图所示为一个小型电风扇的电路简图，其中理想变压器的原副线圈的匝数比为n，原线圈接电压为U的交流电源，副线圈两端有一只灯泡和风扇电动机，灯泡额定电压为U0，额定功率为PA．理想变压器的输入功率为UB．风扇电动机D输出的机械功率为UC．若电风扇由于机械故障被卡住，则副线圈两端的电压增大D．若电风扇由于机械故障被卡住，则通过原线圈的电流为U6．如图所示，两根相同的圆柱形木杆AB和CD相互平行，与水平方向的夹角为α。将一摞总质量为m的瓦片放置在两木杆之间，两杆对瓦片弹力的夹角为θ，瓦片处于静止状态，已知重力加速度为g，则瓦片受到AB杆的摩擦力、支持力大小分别为（）A．12mgcosα，mgcosα2sinθ2C．12mgsinα，mgcosα2sinθ2二、多项选择题（本大题共4小题，每小题5分，共20分。每小题给出的4个选项中，有多选项符合题目要求，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．如图甲所示，光滑斜面倾角为θ，在斜面底部固定一轻弹簧，一物体放在弹簧上，用外力压弹簧后释放物块，物块在沿斜面向上运动过程中的v−t图像如图乙所示，其中0∼t2为正弦曲线的一部分，A．t2时刻物块与弹簧分离 B．tC．0时刻弹簧的弹力大于2mgsinθ D．物块运动过程中机械能守恒8．如图所示，一带电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中，在电场力作用下形成图中所示的运动轨迹。M，N和Q是轨迹上的三点，其中M点在轨迹的最右端，NQ垂直于电场线。不计重力，下列表述正确的是（）A．粒子在M点速度不可能为0B．粒子在N点和Q点动量相同C．粒子所受电场力沿电场方向D．粒子在电场中的电势能先增加后减小9．如图所示，水平面上有一段半径很大的光滑圆弧，半径为R，圆弧所对圆心角θ<5°，圆弧的最高点与光滑水平桌面的末端在同一竖直线上。三个可视为质点的小球分别放在如图所示的位置，其质量关系为mB=4mA．C和B的碰撞过程为弹性碰撞B．碰撞后B的速度大小为vC．碰撞后到A和B相遇，C的位移大小为πD．桌面距离圆弧最低点的高度为110．如图所示，ACDEFG区域内有磁感应强度为B的垂直纸面向里的匀强磁场（边界处有磁场）各边的长度如图所示。粒子源P放置在E点，可以沿底边向右发射质量为m、电荷量为+q的粒子，粒子速率各不相同，不计粒子重力及相互间的作用，下列说法正确的是（）A．粒子在磁场中运动的最长时间为3πmB．在DE边上，有a2C．在CD边上，有a2D．若粒子打在GF边上距离F点a2处，则粒子的速度大小为三、实验题：本题共2小题，11题6分，12题9分，共15分。11．为了验证碰撞中的动量守恒定律，某同学采用如图所示的装置进行了实验：①安装实验装置，将斜面固定在水平桌边O，小球B放在桌子边缘，水平桌面上固定轻弹簧，A球将弹簧压缩到位置K处；②实验中，经过多次从同一位置K由静止释放入射小球A，在记录纸上找到了未放被碰小球B时，入射小球A的平均落点P，以及A球与B球碰撞后，A，B两球平均落点位置M，N，并测得它们到抛出点O的距离分别为OP，OM，ON。（1）若入射小球的质量为m1，半径为r1；被碰小球的质量为m2A．m1>m2，r1C．m1>m2，r1（2）水平桌面光滑，两球的质量测量（均填“必须”或“不必”）。（3）如果A，B两球在碰撞过程中动量守恒，则m1，m2，OP，OM，ON之间需满足的关系式是12．某同学欲把一量程未知，内阻未知的电流表G改装成一个量程为3V的电压表。（1）为测量电流表G的量程，该同学设计了如图甲所示用半偏法测电流表量程和内阻的实电路。实验步骤如下：①把滑动变阻器的滑动触头滑到端（填“a”或“b”）；②闭合开关，调节滑动变阻器R1③将电阻箱阻值调到90Ω，微调滑动变阻器R1滑片位置，使电压表V示数为1.5V，电流表G的指针恰好半偏，由以上数据可得表头G的内阻Rg=（2）电流表G改装成一个量程为3V的电压表时，应该联Ω的电阻。（3）实验中用如图乙所示的电路校准改装后的电压表，当标准电压表为的读数为3.0V时，电流表的示数如图丙所示，此时电流表的读数为mA，电压表的相对误差为（相对识差=四、解答题：本题共3小题，共41分。其中第13题10分，第14题14分，第15题17分，写出必要的推理过程，仅有结果不得分。13．如图所示，粗细均匀的“L”形玻璃管，A端封闭，B端开口，AC水平、BC竖直。在玻璃管内用水银封闭了一定质量的理想气体，气柱和各段水银柱长分别为L1=50cm，L3=10cm，L4=24cm，外界大气压p0=75cmHg。保持温度不变，现将B端封闭，再将“L”形玻璃管绕C点缓慢顺时针旋转90°使AC竖直，这时14．如图甲所示，底端带有固定挡板倾角为θ=37°足够长的斜面体固定在水平面上，质量为m=2kg的物块静止在斜面体底端，从某时刻起，物块受到一个沿斜面向上的拉力F作用，拉力F随物块从初始位置第一次沿斜面向上的位移x变化的关系如图乙所示，随后不再施加外力作用，假设物块与固定挡板碰撞前后速率不变，碰撞时间不计，已知物块与斜面之间的动摩擦因数μ=0.5，sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s（1）物块在上滑过程中的最大速度；（2）物块沿斜面上滑的最大位移和物块在斜面上运动的总路程。15．如图所示，两根质量均为m=2kg的相同金属棒a、b垂直地放在水平导轨MNM'N'和PQP'Q'上，左右两部分导轨间距之比为1:2，导轨间有大小相等但左右两部分方向相反的匀强磁场，两棒电阻与棒长成正比，不计导轨电阻，金属棒b开始位于图中M'（1）从开始运动到c物体着地过程中，a棒上产生的焦耳热；（2）c物体着地时，两棒的速度大小va和v（3）假设磁感应强度B=1T，左侧导轨宽度为1m，求c物体着地后到最后稳定时通过a棒的电荷量为多大？

答案解析部分1．【答案】B【解析】【解答】在发生跃迁时，如果核外电子由低能级向高能级跃迁，需要吸收能量，如果由高能级向低能级跃迁，需要释放能量（以光子的形式）。能级6、5、4、3到达能级2的光子为可见光，故可见光共有4种。故选B。

【分析】原子从高能级向低能级跃迁，以光子的形式向外辐射能量，所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时的两能级间的能量差。2．【答案】C【解析】【解答】A．根据G可得v=可知轨道半径越大，运行速度越小，故第一宇宙速度为最大的运行速度，第一宇宙速度为7.9km/s，所以神舟十八号在轨运行速度小于7.9km/s，第一宇宙速度（环绕速度）意义：①卫星环绕地球表面运行的速度，也是绕地球做匀速圆周运动的最大速度．②使卫星绕地球做匀速圆周运动的最小地面发射速度。A错误；B.4条斑马鱼在空间站处于完全失重状态，万有引力和重力相等，提供斑马鱼圆周运动的向心力，完全失重状态：人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机等航天器进入轨道后，其中的人和物将处于失重状态。B错误；C．根据G可得M=C正确；D．由于地球半径不知，故无法得到地球表面重力加速度，D错误。故选C。

【分析】解题思路和方法：理解并应用万有引力的基本概念和性质。掌握第一宇宙速度的定义和物理意义。理解失重状态的概念和产生原因。3．【答案】C【解析】【解答】A．在被照亮的圆形区域边缘光线恰好发生了全反射，入射角等于临界角，根据sinC=可得sinC=两发光圆的半径为r=htanC=3m故两光源S1和SB．两光源同时匀速下落，则两光源的半径匀速增大，故B错误；C．两光源同时匀速上升，由于临界角不变，则两光源的发光区域会减小，不会发生交叠，故C正确；D．两光源同时换为紫光，由于紫光的折射率大，临界角小，则两光源的发光区域不会发生交叠，光的折射问题，解题的关键在于正确画出光路图、找出几何关系。故D错误。故选C。

【分析】解决本题的关键从临界角入手，从临界角公式得出临界角。被照亮的圆形区域边缘光线恰好发生了全反射。4．【答案】C【解析】【解答】A.横波的图象纵坐标表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移，横坐标表示在波的传播方向上各个质点的平衡位置。它反映了在波传播的过程中，某一时刻介质中各质点的位移在空间的分布。简谐波的图象为正弦（或余弦）曲线。0时刻B质点向y轴正方向振动，故波源的起振方向沿y轴正方向，故A错误；BC．该机械波的波长为λ=20mT=根据波长与周期及波速的关系，可知波速为v=故B错误，C正确；D．机械波在传播过程中，介质中的质点不会随波迁移，故D错误。故选C。

【分析】解答本题的关键能够根据振动图象直接读出振幅、周期、质点的振动方向，由波的图象判断波的传播方向。5．【答案】B【解析】【解答】A．变压器的输出电流为I因此输入电流为I理想变压器的输入功率为P故A错误；B．当电动机正常工作时，电路是非纯电阻电路，电能大部分要转化成机械能输出，少部分用来内部电阻发热；当电动机卡死时，电路相当于纯电阻电路，全部的电能都转化成电热。风扇电动机D输入的总功率为P输出的机械功率为P故B正确；C．变压器的输出电压由输入电压决定，输入电压不变，则输出电压不变，故C错误；D．若电风扇由于机械故障被卡住，则回路变为纯电阻电路，副线圈中的输出电流为I通过原线圈的电流为I故D错误。本题考查了变压器的原理，同时考查了闭合电路中功率的分配，特别是电动机的问题是考查的重点。故选B。

【分析】电压比等于匝数之比，电动机为非纯电阻器件，风扇消耗的功率为内阻消耗+输出的机械功率，被卡住后相当于纯电阻。6．【答案】D【解析】【解答】瓦片静止，所受合力为零，则在垂直于木板方向所受合力也为零，瓦片受到垂直于木板向下的力为重力的分力mgcosθ，瓦片受到垂直于木板向上的力为两根木板对瓦片的支持力的合力，由力的平衡关系和几何关系可求每根木板对瓦片的支持力大小。沿木板方向根据平衡条件求解摩擦力的大小。根据题意，对瓦片进行受力分析，受力如图1所示

由平衡条件可得f=2N=mgcosα即f瓦片垂直杆方向，受力如图2所示，由平衡条件可得2解得N故选D。

【分析】对瓦片受力分析，要考虑到瓦片的特殊结构，木板对瓦片的支持力并不与木板表面垂直。7．【答案】A,C【解析】【解答】AB．t2-t3间的图象是一条直线，说明物块向上做匀减速直线运动，t2时刻以后，图线为直线，故tmgsinθ=ma可得a=gsinθ故A正确、B错误；C．vt图像的斜率表示加速度，根据对称性，0时刻物块的加速度

a>gsinθ

根据牛顿第二定律F−mgsinθ=ma解得F>2mgsinθ故C正确；D．物块运动过程中，弹簧的弹性势能变化，故物块运动过程中机械能不守恒，故D错误。故选AC。

【分析】结合图象理清滑块在整个过程中的运动规律，结合牛顿第二定律和机械能守恒定律综合求解。8．【答案】A,D【解析】【解答】A．粒子在电场中做类平抛运动，在M点速度方向与电场线垂直，不为零，故A正确；B．动量为矢量，既有方向又有大小。粒子在N点和Q点动量方向不同，动量不同，故B错误；C．电场力指向轨迹凹侧，水平向左，故粒子所受电场力方向与电场方向相反，故C错误；D．静电力做正功，电势能减小；静电力做负功，电势能增加。粒子向右运动时电场力做负功电势能增加，粒子向左运动时电场力做正功电势能减小，故D正确。故选AD。

【分析】粒子在匀强电场中受到的电场力的方向向左，在向右运动的过程中，电场力对粒子做负功，粒子的速度减小，电势能增加，根据粒子的运动分析可以得出结论。9．【答案】C,D【解析】【解答】AB．弹性碰撞是指碰撞过程中没有动能损失，C与B碰撞过程中，因C球的动能减少了75%，故C球的速度变为±vm当vC=v02时，vB=E与动能不增的原则一致，AB错误；CD．解除锁定后，A球做简谐运动，结合单摆周期计算公式，t=B的竖直位移h=碰撞后到A和B相遇，C的位移大小为xCD正确。故选CD。

【分析】解题关键是要分好过程，对研究对象进行受力分析，选择合适的规律解题；要求大家牢记平抛运动的规律，以及弹性碰撞过程所满足的动量守恒和动能守恒。10．【答案】A,D【解析】【解答】A．本题考查了粒子在磁场中的运动，分析清楚粒子运动过程，应用牛顿第二定律即可正确解题，熟记半径公式和周期公式。由粒子源P发射的粒子在磁场中运动时间最长的为打在C点的粒子t=A正确；B．当r≤a2时，粒子运动半个圆周达到DE上，则有a的长度有粒子打到C．当a2<r≤a时，有a的长度有粒子打到D．若粒子打在GF边上距离F点12a处，则粒子的运动轨迹如图所示

r−解得r=粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律qvB=m解得v=D正确。故选AD。

【分析】粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律分析，利用半径公式和周期公式答题。11．【答案】（1）C（2）不必；必须（3）m【解析】【解答】（1）a、b两球碰撞时为对心正碰，且碰撞后都向右运动，为了防止入射球碰后反弹，且两小球发生对心正碰，一定要保证入射球的质量大于被碰球的质量，即

m1>m2故选C。（2）必须保证每次压缩弹簧到同一位置，不管水平面是否光滑，A球运动到水平桌边时，速度都相同。要验证动量守恒，动量等于质量与速度乘积，必须测量质量。（3）小球A和小球B相撞后，小球B的速度增大，小球A的速度减小，都做平抛运动，由平抛运动规律分析，不放被碰小球时，小球落在P点，设斜面倾角为α，由平抛运动规律得OPsinα=OPcosα=解得v同理可解得vv所以只要满足m即m则说明两球碰撞过程中动量守恒。

【分析】（1）实验要求入射小球质量大于被碰小球质量，但半径相等。；

（2）得到验证碰撞中的动量守恒定律的表达式，根据表达式进行分析；

（3）设斜面BC与水平面的倾角为α，由平抛运动规律求出碰撞前后小球m1和小球m2的速度，表示出动量的表达式即可求解。（1）为了防止入射球碰后反弹，且两小球发生对心正碰，一定要保证入射球的质量大于被碰球的质量，即m1>m故选C。（2）[1]必须保证每次压缩弹簧到同一位置，不管水平面是否光滑，A球运动到水平桌边时，速度都相同。[2]要验证动量守恒，必须测量质量。（3）不放被碰小球时，小球落在P点，设斜面倾角为α，由平抛运动规律得OPsinα=OPcosα=解得v同理可解得vv所以只要满足m即m则说明两球碰撞过程中动量守恒。12．【答案】（1）a；10；30（2）串；90（3）29.0；1【解析】【解答】（1）解决本题的关键知道实验的原理，以及误差的来源，会进行误差分析．知道电流表内外接和滑动变阻器分压式接法、限流式接法的区别。实验开始时，测量电路上的电压应为0，因此滑动变阻器调到a端；实验时，要保证测量电路上电压不变。根据题意R解得Rg=10（2）将电流表G改装成电压表需要串联一个电阻分压，根据电压表的改装原理有U电流表G改装成一个量程为3V的电压表时应该串联的阻值为R=（3）电流表的读数为29.0，改装后的电压表读数为U根据相对误差的表达式，相对误差为U【分析】​​​​​​​​​​​​​​（1）根据半偏法的要求，滑动变阻器的最大阻值应尽量大，实验时，要保证测量电路上电压不变；

（2）将电流表G改装成电压表需要串联一个电阻分压，根据串联电路规律求解串联电阻阻值。

（3）应用欧姆定律列方程，然后根据相对误差的表达式，求出相对误差。（1）实验开始时，测量电路上的电压应为0，因此滑动变阻器调到a端；实验时，要保证测量电路上电压不变。根据题意R解得Rg=10（2）根据电压表的改装原理有U电流表G改装成一个量程为3V的电压表时应该串联的阻值为R=（3）电流表的读数为29.0，改装后的电压表读数为U相对误差为U13．【答案】解：以AC管中气体为研究对象p旋转后p'1根据玻意耳定律p解得p以BC管中气体为研究对象，初始状态p2=旋转后p'2根据玻意耳定律p解得L【解析】【分析】确定AC管中空气的初态的压强与体积、末态的体积，对AC管中空气由玻意耳定律求得末态的压强。确定BC管中空气的初态压强与体积、末态压强与体积，对BC管中空气由玻意耳定律求解开始时BC管中空气柱的长度。14．【答案】解：（1）上滑过程中对物块进行受力分析，