2023届湖南省株洲市高三下学期一模考试物理试题（解析版）

高级中学名校试卷PAGEPAGE1株洲市2023届高三年级教学质量统一检测（一）物理满分100分。考试用时75分钟。注意事项：1.答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上，并将准考证条形码粘贴在答题卡上的指定位置。2.选择题的作答：每小题选出〖答案〗后，用2B铅笔把答题卡对应题目的〖答案〗标号涂黑。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。3.非选择题的作答：用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。一、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.图为卡塔尔世界杯两支球队激烈争抢的场面，当飞来的足球恰好运动到最高点时，姆巴佩将足球水平顶出，此后足球在空中飞行一段时间后直接落地。不计空气阻力，这段时间最接近（）A.1.0s B.0.85s C.0.65s D.0.45s〖答案〗C〖解析〗依题意，足球在竖直方向做自由落体运动，根据其中下落高度约为2m，解得故选C。2.定点投篮时，篮球从同一位置先后抛出后均落入篮筐，运动轨迹如图所示，不计空气阻力，则篮球先后两次（）A.入篮时的速度相同B.入篮时重力做功的功率相同C.入篮前在空中运动的时间相同D.入篮前在空中运动的动量变化率相同〖答案〗D〖解析〗A．依题意，篮球运动过程中，只有重力做功，可得篮球两次运动的初末位置相同，即重力做功相同，但初速度大小关系未知，所以两次入篮的速度关系未知。故A错误；B．根据其中为重力与速度方向夹角，可知两次入篮的重力做功的功率关系未知。故B错误；C．篮球在空中做抛体运动，由图中轨迹的最高点不同，可知两次运动的时间不同。故C错误；D．根据动量定理，有解得即入篮前在空中运动的动量变化率相同。故D正确。故选D。3.如图，一对固定不动的等量异种点电荷的连线与其中垂线相交于O点，以O点为圆心的两个半径不等的圆，分别与中垂线交于e、f两点，与连线交于g、h两点，两圆的直径均小于两点电荷连线的长度，则（）A.g点的场强大于h点的场强B.g点的电势大于h点的电势C.e点的电势大于f点的电势D.将质子从e点移到g点与从f点移到h点电场力做功相等〖答案〗B〖解析〗A．根据等量异种点电荷连线上场强分布规律可知，g点的场强小于h点的场强。故A错误；B．根据沿电场线方向电势降低，可知g点的电势大于h点的电势。故B正确；C．根据等量异种点电荷连线中垂线上各点电势相等，可知e点的电势等于f点的电势。故C错误；D．根据电势差定义式，可得又解得根据将质子从e点移到g点与从f点移到h点电场力做功不相等。故D错误。故选B。4.如图，质量相等的小球和小环用不可伸长的轻绳相连，小环套在光滑固定的水平细杆上，初始时刻小球在小环的左下方，绳子拉直，由静止释放，不计空气阻力，则（）A.小球和小环组成的系统，动量守恒B.小球和小环组成的系统，机械能不守恒C.小球向右摆到的最高点和释放点的高度相同D.整个运动过程中，绳的拉力对小球一直不做功〖答案〗C〖解析〗A．小球和小环组成的系统，竖直方向受合外力不为零，竖直方向动量不守恒；水平方向受合外力为零，水平方向动量守恒，则系统总动量不守恒，选项A错误；B．小球和小环组成的系统，只有重力做功，则机械能守恒，选项B错误；C．根据水平方向动量守恒，小球向右摆到的最高点时，系统的速度变为零，根据能量守恒关系可知小球向右摆到最高点和释放点的高度相同，选项C正确；D．整个运动过程的开始阶段小球的机械能减小，圆环机械能增加，则绳的拉力对小球做负功；后来阶段，圆环的机械能减小，小球的机械能又增加，则绳子拉力对小球做正功，选项D错误。故选C。5.碗内部为半球形，半径为R，碗口水平。生米与碗内侧的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，静止于碗内的生米粒与碗口间的最小距离d为（）A. B. C. D.〖答案〗D〖解析〗设米粒的质量为，当米粒受到碗的摩擦力达到最大时，米粒距碗口的距离最小，设支持力与与水平方向的夹角为，做出米粒的受力分析如图所示根据平衡条件有，，联立解得而根据几何关系有，联立解得故选D。6.“雨打芭蕉”是文学中常见的抒情意向。当雨滴竖直下落的速度为时，将一圆柱形量杯置于雨中，测得时间t内杯中水面上升的高度为h。为估算雨打芭蕉产生的压强p，建立以下模型，芭蕉叶呈水平状；所有落到芭蕉叶上的雨滴，都有一半向四周溅散开，溅起时竖直向上的速度大小为，另一半则留在叶面上；忽略芭蕉叶上的积水以及雨滴落在叶面上时重力的影响；忽略风力以及溅起的水珠对下落雨滴的影响。已知水的密度为，则p为（）A. B. C. D.〖答案〗A〖解析〗依题意，单位时间单位面积上的降水量为设芭蕉叶的面积为S，时间内落到芭蕉叶上面雨滴的质量根据题意有一半的雨滴向四周散开，设竖直向上为正方向，根据动量定理可知另一半则留在叶面上，根据动量定理则雨滴受到撞击力为由牛顿第三定律可知，芭蕉叶上受到的冲击力大小为根据压强定义式联立解得故选A。二、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，选对伯不全的得3分，有选错的得0分。7.如图，中国空间站在距地球表面高度为h的圆形轨道I上做匀速圆周运动。梦天实验舱搭载长征五号运载火箭在地表从静止出发沿轨道II（实线所示）加速运动，与火箭脱离后，仅在万有引力作用下沿轨道Ⅲ（虚线所示）运动，此后与空间站完成对接。已知地球半径为R，万有引力常量为G，地表重力加速度为g，梦天实验舱与空间站在同一平面内运动，忽略地球自转，则梦天实验舱（）A.沿轨道I运行速率为B.沿轨道II运动过程中机械能保持不变C.沿轨道Ⅲ运动至末端时的速率小于其沿轨道I运行的速率D.沿轨道Ⅲ运动过程，其与地心的连线在相等的时间内扫过的面积相等〖答案〗CD〖解析〗A．根据万有引力提供向心力，可得又联立，解得故A错误；B．依题意，沿轨道II做加速运动则该过程中机械能一直增加。故B错误；C．由图可知，梦天实验舱从轨道Ⅲ运动到轨道I属于从低轨变到高轨，需要加速才能完成对接，所以沿轨道Ⅲ运动至末端时的速率小于其沿轨道I运行的速率。故C正确；D．沿轨道Ⅲ运动过程，其轨迹为椭圆，由开普勒第二定律可知，梦天实验舱与地心的连线在相等的时间内扫过的面积相等。故D正确。故选CD。8.如图，两轻绳左端系于竖直细杆上，右端与第三根轻绳在O点连结，当三根绳均拉直时，系于细杆上的两轻绳与竖直方向的夹角分别为30°和60°，上方绳长和第三根绳长均为L，第三根绳的末端连一质量为m的小球，小球可在水平面内绕细杆做匀速圆周运动。不计空气阻力，重力加速度为g，在转动过程中，当第三根绳与竖直方向成45°时（）A.小球运动的加速度大小为B.小球运动的角速度大小为C.第三根绳子的拉力大小为mgD.系于细杆上的两轻绳的拉力大小相等〖答案〗BD〖解析〗A．小球做匀速圆周运动，故其受到的重力与第三根绳子对其拉力的合力充当向心力，由牛顿第二定律可得解得故A错误；B．同理，可得其中r=Lsin30°+Lsin45°解得故B正确；C．对小球受力分析可得，绳子的拉力大小为故C错误；D．对节点O受力分析，系于细杆上的二根绳的拉力的合力等于第三根绳上的拉力，根据平行四边行法则，结合题设条件，可知系于细杆上的两轻绳的拉力大小相等。故D正确。故选BD。9.在与水平面成θ角的固定粗糙斜面上，放着一质量为m的小滑块，在一个平行于斜面的拉力F（图中未画出）作用下，沿着斜面上一段半径为R的圆周从Р点运动到Q点，运动过程中速度大小始终为，P、Q为四分之一圆周的两个端点，P与圆心О等高。小滑块与斜面间的动摩擦因数为，重力加速度为g，在从P点运动到Q点的过程中，小滑块（）A.所受合力的大小保持不变B.重力做功的瞬时功率保持不变C.所受拉力对其做功为D.运动到Q点时，拉力的大小为〖答案〗AC〖解析〗A．依题意，小滑块做匀速圆周运动，所受合力提供向心力，大小不变。故A正确；B．小滑块重力不变，速度大小不变，但速度方向时刻发生变化，即速度沿重力方向的分速度时刻变化，根据其中为速度与重力方向的夹角。可知重力做功的瞬时功率时刻变化。故B错误；C．根据动能定理，可得又联立，解得W=故C正确；D．设运动到Q点时拉力大小为F,与水平方向夹角为，摩擦力水平向左，大小为沿半径方向由牛顿第二定律，可得联立，解得故D错误。故选AC。10.如图，在足够长的水平固定接地导体板上方某处固定一电荷量为Q的正点电荷，一带正电、质量为m的绝缘滑块Р以初速度自导体板左侧某处开始运动，经过一段时间与静止在点电荷正下方导体板上质量为2m的绝缘滑块K发生弹性碰撞，碰撞后滑块K向右运动L后静止。已知两滑块与导体板上表面的动摩擦因数均为，重力加速度为g，两滑块均看成质点，则（）A.除碰撞外，运动整个过程中两滑块的加速度大小相等B.除碰撞外，运动的整个过程中滑块P的加速度大小先增大后减小C.碰撞前，运动的整个过程中滑块P所受摩擦力的冲量为D.碰撞后，运动的整个过程中滑块Р克服摩擦力所做的功为〖答案〗BCD〖解析〗AB．滑块P在除碰撞外，运动的整个过程中受重力mg、支持力N、摩擦力f和电场力F作用，其中重力、支持力和电场力在竖直方向上，三个力平衡，有mg+F=N由于电荷量为Q的正点电荷的正下方的导体板表面电场强度比两侧的要大，因此电场力先变大后变小，则支持力N先变大后变小，水平方向的摩擦力根据牛顿第二定律可得f=ma解得可以判断加速度先变大后变小。故A错误；B正确；C．设绝缘滑块K刚刚发生弹性碰撞后的速度为v，之后匀减速运动，根据牛顿第二定律得加速度大小为由运动学公式得联立，解得设刚碰撞前P的速度为v1，刚刚碰撞后的速度为v2，设向右为正，根据动量守恒定律得根据弹性碰撞机械能守恒，有联立解得负号说明P碰撞后向左运动，碰撞前，运动的整个过程中滑块P所受摩擦力为合力，根据动量定理可得故C正确；D．碰撞后，运动的整个过程中滑块P所受摩擦力也为合力，设克服摩擦力所做的功为W，根据动能定理，有解得故D正确。故选BCD。三、非选择题：共56分。第11题6分，第12题8分，第13题10分，第14题15分，第15题17分，考生根据要求作答。11.在利用重锤、纸带、打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，使用的交流电的频率为50Hz，打下一条如图所示的纸带，其中的五个点迹清晰，回答以下问题：（1）纸带上打下的A、B为第一、二两个点，且测得AB两点间距大于2mm，产生的原因可能是_______________。（2）C、D、E为三个连续的点，测得CD两点间距为3.30cm，DE两点间距为3.69cm，计算打下D点时重锤的速度为_________m/s；（计算结果保留三位有效数字）（3）若仅借助纸带上的这五个点，则_____________（填“能”或“不能”）验证机械能守恒定律。〖答案〗①.先释放纸带后接通电源②.1.75③.不能〖解析〗（1）[1]若纸带运动的同时开始打点，则有其中纸带下落时间为打点间隔联立，解得可知测得AB两点间距大于2mm，产生的原因可能是先释放纸带后接通电源。（2）[2]根据匀变速直线运动中一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，可得打下D点时重锤的速度为（3）[3]若验证机械能守恒定律需要知道一段时间内重锤减少的重力势能和增加的动能，若仅借助纸带上的这五个点，显然找不到对应时间内重锤的重力势能减少量和动能的增加量。所以不能验证机械能守恒定律。12.现要描绘一小灯泡的伏安特性曲线，使用的实验器材如下：小灯泡L（额定电压3V，额定功率1.5W）电压表V（量程1V，内阻1kΩ）电流表A（量程0.6A，内阻约1Ω）定值电阻R1（阻值3kΩ）定值电阻R2（阻值6kΩ）滑动变阻器R3（阻值0﹣10Ω）滑动变阻器R4（阻值0﹣1kΩ）直流电源E（电动势5V，内阻不计）开关S，导线若干。实验要求：①小灯泡两端的电压能从0调节到额定电压；②电压表满量程时小灯泡两端的电压为3V。（1）滑动变阻器选择___________（填“R3”或“R4”）；（2）在图1方框中将电路图补充完整，并标明实验器材的符号。___________（3）实验中，通过移动滑动变阻器，读取多组I、U值，描绘出小灯泡伏安特性曲线如图2所示。据图可知，当通过小灯泡的电流为0.40A时，小灯泡的电阻为__________Ω。（结果保留两位有效数字）（4）若将一电源（电动势2.0V，内阻1.0Ω）与该灯泡串联接在电路中，则根据小灯泡的伏安特性曲线可知，小灯泡实际消耗的功率为___________W。（结果保留两位有效数字）〖答案〗（1）R3（2）见〖解析〗（3）3.0（4）0.69〖解析〗（1）[1]本实验小灯泡两端的电压能从0调节到额定电压，要选择分压式外接法，选择R3；（2）[2]实验要求电压表满量程时小灯泡两端的电压为3V，故需将电压表量程改为3V，已知电压表V的量程是1V，内阻是1kΩ，可得电压表V需要串联2kΩ的定值电阻才能将量程改为3V定值电阻R1的阻值3kΩ，定值电阻R2的阻值6kΩ，两者并联后的等效电阻为2kΩ，故将定值电阻R1、R2并联后再与电压表V串联，可改装成3V量程的电压表，电压表电阻已知，用电流表外接法，消除系统误差，电路图如图（3）[3]据图可知，当通过小灯泡的电流为0.40A时，小灯泡的电压为1.20V，电阻（4）[4]对于电动势为2V、内阻为1Ω的电源，根据闭合电路欧姆定律有：U=E﹣Ir代入数据可知I=2﹣U画出该电源的I﹣U图线如图灯泡的伏安特性曲线的交点表示单独将小灯泡串联在电源两端时的电压和电流，则有U′=1.56VI′=0.44A灯泡的电功率为P′=U′I′=1.56×0.44W=0.69W13.如图，一边长为a的正方形，以其对角线（图中虚线）为边界分为左右两个区域，两区域内分布有磁感应强度大小均为B、方向相反且与纸面垂直的匀强磁场，左侧磁场向里，右侧磁场向外。在左侧边界线上中点位置A处，不断有质量为m、电荷量为+q（q>0）的带电粒子沿纸面向右侧各个方向射入磁场，带电粒子的速度大小均为。不考虑带电粒子之间的作用以及所受重力的影响，求：（1）带电粒子在磁场中运动的轨道半径；（2）从右侧边界中点C射出磁场的带电粒子在磁场中运动的时间。〖答案〗（1）；（2）〖解析〗（1）带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据牛顿运动定律将代入上式，解得粒子在磁场中运动的轨道半径为（2）连接A、C两点，连线与分界线交于D点，带电粒子必过D点。由于圆弧AD对应的弦长AD=与轨道半径相等，故其对应的圆心角为θ=60°又带电粒子在磁场中运动的周期故带电粒子在左侧磁场中运动时间为根据对称性，带电粒子在左、右两侧磁场运动的时间相等，故运动的总时间为14.如图，一段固定的光滑圆弧轨道（其对应的圆心角θ=37°）下端与水平轨道相切，圆弧半径R=0.5m。质量为m=lkg的小滑块在水平轨道某处以初速度=4m/s向右运动，滑块与水平轨道间的动摩擦因数=0.1，重力加速度为g=10m/s2，不计空气阻力。现保持小滑块的初速度不变，改变小滑块初始位置与圆弧底端的距离x，那么（1）若小滑块在运动过程中始终没有离开轨道，求小滑块初、末位置（即最终位置）间的最小距离；（2）求滑块运动过程中所能达到的最大高度y（相对于水平轨道）与x间的函数关系。〖答案〗（1）6m；（2）见〖解析〗〖解析〗（1）从开始运动直至停止，滑块在水平轨道上运动的总路程l可根据下式求出滑块刚好不从圆弧轨道右端滑出时，其初始运动的位置与圆弧