湖南省长沙市四区2024届高三年级下册3月调研考试（一模）物理试卷(含答案)

湖南省长沙市四区2024届高三下学期3月调研考试（一模）物理试

卷

学校：___________姓名：班级：考号：

一、单选题

1.轧钢厂的热轧机上安装射线测厚仪，仪器探测到的y射线强度与钢板的厚度有关。

如图所示，某射线测厚仪采用放射性同位素钺192作为放射源，其化学符号是Ir,原

子序数为77,放射源在进行P衰变产生新核X的同时会释放出y射线，放射性元素的

半衰期为74天，下列说法正确的是（）

放大器

厚度控制装置

探测器上

塑料板

或金属板

A.上述衰变方程为黑1r_＞肾x+oe

B.衰变放射出的B粒子来自原子核内一个中子转化为一个质子和电子

C.若有4.0g钺192,经过148天有1.0g发生了衰变

D.若探测器测得的射线强度变弱时，说明钢板厚度变小

2.“地震预警”是指在地震发生以后，抢在地震波传播到受灾地区前，向受灾地区提前

几秒至数十秒发出警报，通知目标区域从而实现预警。科研机构对波的特性展开研

究，如图甲所示为研究过程中简谐波”0时刻的波形图，”是此波上的一个质点，平

衡位置处于x=4m处，图乙为质点M的振动图像，则（）

A.该列波的传播速度为4m/s

B.该列波的传播方向沿x轴负向传播

C.质点般在9s内通过的路程为340cm

D.质点般在2s内沿x轴运动了8m

3.如图，圆形水平餐桌面上有一个半径为「，可绕中心轴转动的同心圆盘，在圆盘的

边缘放置一个质量为m的小物块，物块与圆盘间的动摩擦因数以及与桌面的摩擦因数

均为〃。现从静止开始缓慢增大圆盘的角速度，物块从圆盘上滑落后，最终恰好停在

桌面边缘。若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g,圆盘厚度及圆盘

与餐桌间的间隙不计，物块可视为质点。则（）

A.小物块从圆盘上滑落后，小物块在餐桌上做曲线运动

B.餐桌面的半径为3r

C.物块随圆盘运动的过程中，圆盘对小物块做功为

D.物块在餐桌面上滑行的过程中，所受摩擦力的冲量大小为相展诙

4.华为mate60实现了手机卫星通信，只要有卫星信号覆盖的地方，就可以实现通

话。如图所示三颗赤道上空的通信卫星就能实现环赤道全球通信，已知三颗卫星离地

高度均为入，地球的半径为R,地球同步卫星离地高度为6R,地球表面重力加速度为

g,引力常量为G,下列说法正确的是（）

A.三颗通信卫星受到地球的万有引力的大小相等

B.能实现全球通信时，卫星离地高度至少2R

C.其中一颗质量为m的通信卫星的动能为迎长

R+h

D.通信卫星和地球自转周期之比为,也”

\（7R）

5.保险丝对保护家庭用电安全有着重要作用，如图所示，A是熔断电流为1A的保险

丝，理想变压器的原、副线圈的匝数比为2:1,交变电压。=220V,保险丝电阻Id

H是用可变电阻。当电路正常工作时，则下列说法正确的是（）

A.可变电阻R不能大于54.75。

B.可变电阻R越大，其消耗的功率越小

C.通过可变电阻R的电流不能超过0.5A

D.增加原线圈匝数，保险丝可能熔断

6.某同学设计了一货物输送装置，将一个质量为“载物平台架在两根完全相同、半

径为「，轴线在同一水平面内的平行长圆柱上。已知平台与两圆柱间的动摩擦因数均

为〃，平台的重心与两柱等距，在载物平台上放上质量为机的物体时也保持物体的重

心与两柱等距，两圆柱以角速度。绕轴线作相反方向的转动，重力加速度大小为g。

现沿平行于轴线的方向施加一恒力R使载物平台从静止开始运动，物体与平台总保

持相对静止。下列说法正确的是（）

A.物体和平台开始运动时加速度大小为a一

M+m

B.物体和平台做匀加速运动

C.物体受到平台的摩擦力逐渐增大

D.只有当/>〃（〃+"）g时平台才能开始运动

二、多选题

7.图甲是半圆柱形玻璃体的横截面，一束紫光从真空沿半圆柱体的径向射入，并与底

面上过。点的法线成。角，。为足够大的光学传感器，可以探测从A3面反射光的强

度。若反射光强度随。变化规律如图乙所示，取sin37o=Q6,cos37°=0.8,则下列说

法正确的是（）

A.e减小到0。时，光将全部从A3界面透射出去

B.e减小时，反射光线和折射光线夹角随之减小

C.该紫光在半圆柱体中的折射率为9

3

D.改用红光入射时，CD上探测到反射光强度最大值对应的。＞37°

8.静电透镜被广泛应用于电子器件中，如图所示是阴极射线示波管的聚焦电场，其中

虚线为等势线，任意两条相邻等势线间电势差相等，z轴为该电场的中心轴线。一电子

从其左侧进入聚焦电场，实线为电子运动的轨迹，P、Q、R为其轨迹上的三点，电子

仅在电场力作用下从P点运动到R点，在此过程中，下列说法正确的是（）

A.P点的电势低于。点的电势

B.电子在P点的加速度小于在R点的加速度

C.从尸至R的运动过程中，电子的电势能增加

D.从P至R的运动过程中，电子的动能一直增大

9.如图所示，质量为2机、长为L的长木板c静止在光滑水平面上，质量为机的物块

5放在。的正中央，质量为机的物块a以大小为』的速度从c的左端滑上c,a与6发

生弹性正碰，最终人刚好到c的右端与c相对静止，不计物块大小，物块a、6与c间

动摩擦因数相同，重力加速度为g,则下列说法正确的是（）

A.a与b碰撞前b与c保持相对静止

B.a与b碰撞后，a与b都相对c滑动

C.物块与木板间的动摩擦因数为江

8gL

D.整个过程因摩擦产生的内能为:加v；

10.如图所示，倾斜光滑金属导轨的倾角为30。，水平导轨粗糙，两平行导轨的间距

均为"质量为机、电阻为R、长度为L的金属棒。垂直水平导轨放置，两导轨间均存

在垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小分别为耳和生。现把质量为机、电

阻为R、长度也为L的金属棒》垂直倾斜导轨由静止释放，重力加速度为g,倾斜导轨

无限长，金属棒。始终静止，下列说法中正确的是()

A.金属棒a受到向左的摩擦力

B.金属棒a受到的最大摩擦力一定为刍鳖

2B2

C.金属棒b的最大速度为上鸣

D.金属棒b减小的重力势能等于金属棒a和金属棒b中产生的总焦耳热

三、实验题

11.某同学用如图甲所示的装置验证动量定理，实验过程中部分实验步骤如下:

遮光条光声门

压力传感器取块？

气垫导轨

甲

012cm

IIIIIIIIIIIIIII.IlII.III.

1111IIIII111II111III

010

乙丙

(1)将一遮光条固定在滑块上，用20分度的游标卡尺测量遮光条的宽度，游标卡尺如

图乙所示，则遮光条的宽度4=mmo

⑵滑块离开弹簧一段时间后通过光电门，光电门测得遮光条的挡光时间为

2

A?=2.0X10-S,可得弹簧恢复形变的过程中滑块的速度大小为m/so

⑶将一与轻弹簧相连的压力传感器固定在气垫导轨左端，一光电门安装在气垫导轨上

方，用滑块将弹簧压缩一段距离后由静止释放，压力传感器显示出弹簧弹力R随时间,

变化的图像如图丙所示，根据图丙可求得弹簧对滑块的冲量大小为N.So（计

算结果保留2位有效数字）

12.用如图甲所示的电路研究压敏电阻应变片段的压阻效应。电源的电动势为3V。

内阻忽略不计。除图甲中的器材外，实验室还提供了如下器材可供选择：

电压表V（量程为0~15V,内阻约为20kQ,其读数用。表示）

电流表A1（量程为0~0.6A,内阻G=L5Q,其读数用，表示）

电流表A2（量程为0~0.6A,内阻约为2Q,其读数用表示）

（1）请在选好器材后完成图甲中虚线框内的部分电路；

⑵在电阻号上施加压力E闭合开关S,记下电表读数，该电路测量电阻段阻值的表

达式为&=（用题目中给出的字母表示）。改变压力R得到不同的《值，记

录数据并绘成&-歹图像如图乙所示；

⑶一同学想把电流表改成简易压力表，他仍然使用原来的表盘，只是把表盘上标示的

数字“0.2、0.4、0.6”改为相应的压力值，实验采用的电路如图丙所示。他在表盘上表

示0.1A的刻度线处标上数字0,则电路中滑动变阻器的阻值应为凡=Q；此压力

表表盘上0.20A的刻度线处标上的压力值为No

四,计算题

13.气压传动是工业中常见的传动方式。如图所示，面积为枭的活塞A静止，与气缸

右端相距右。用力缓慢右移活塞A,通过压缩气体顶起竖直放置的面积％的活塞3和

上方高力的液柱(液体密度为。)，最终活塞A移到最右端。活塞缓慢移动过程中，

气体温度保持不变。气体视为理想气体，大气压强为P。，忽略弯管中的气体体积，装

置不漏气，不计摩擦和两活塞质量。

(2)若整个过程活塞A对封闭气体做正功W,忽略气体质量，求整个过程中气体对外放

热。为多少。

14.作为研制新一代飞行器的摇篮，我国JF-22超高速风洞可以创造出高度达几十千

米、速度达约三十倍声速的飞行条件。若将一小球从风洞中地面上的A点以初速度%

竖直向上弹出，小球受到大小恒定的水平风力作用，到达最高点3时的动能为初始点

A动能的2,小球最后落回到地面上的。点，如图。不计空气阻力，重力加速度为

16

g,求：

(1)小球从弹出到落地所用的时间；

(2)小球运动的加速度大小；

(3)小球在空中的最小速度。

15.某粒子分析装置的部分简化结构如图所示，主要由粒子源、圆柱形磁场区和6面

是荧光屏的长方体仪器Q4BC-OEFG构成，粒子打在屏上会被吸收。以长方体仪器的

顶点。为坐标原点，建立三维坐标系O-孙z。长方体仪器的长A3、宽A。、高AD分

别为2人2a、a,长方体所在空间存在方向沿x轴正向的匀强磁场I(图中未画

出)。圆柱形区域的长为2a,底面圆半径为R,圆柱形位于长方体仪器的正上方，两

者通过长方体正上方狭缝PQ连通，尸为DE的中点，。为GR的中点，圆柱形区域所

在空间存在方向沿％轴正向的匀强磁场n(图中未画出)，在xoz平面有一与圆柱体

等高等长的长方形粒子源，能沿着y轴正方向发射速率均为V的正电粒子，所有进入

圆柱体空间的粒子都恰能通过狭缝PQ再进入长方体仪器，恰好没有粒子打到BCFE

面。已知带电粒子的比荷为比不计粒子重力及粒子间相互作用，试求：

(1)匀强磁场I磁感应强度用的大小；

(2)打在顶面DERG粒子数目M和打在底面OABC的粒子数目生之比；

(3)若仅将匀强磁场I的方向调整为沿y轴正方向，大小不变，且其他条件不变，对于

从。点入射的粒子，能打到长方体仪器3CTE面上的粒子最长运动时间以及能打在

3CTE面上的粒子数目色与Q点入射的粒子总数N之比。(已知cos8=A,则。的大

小可表示为8=arccosA)

参考答案

1.答案：B

解析：A.根据衰变过程满足质量数和电荷数守恒，可知衰变方程为

192TJ920

771rrf78八v十—1°

故A错误；

B.原子核内中子转化为质子和电子，衰变放射出的。粒子来自原子核内转化的电子，

故B正确；

C.半衰期为74天，若有4.0g钺192,经过148天有3.0g发生了衰变，故C错误；

D.若探测器测得的射线强度变弱时，说明钢板厚度变大，故D错误。

故选B。

2.答案：B

解析：A.由图甲知，波长

2=4m

由乙图知，周期

T=2s

该列波的传播速度为

2c,

v=—=2m/s

T

故A错误；

B.由乙图知，r=0时刻”质点向上振动，根据“同侧法”，该列波的传播方向沿x轴负

向传播，故B正确；

C.根据

9

t=9s=-T

2

质点〃在9s内通过的路程为

99

s=—x4A=—x4x20cm=360cm

22

故c错误；

D.质点〃只在平衡位置附近振动，并不随波迁移，故D错误。

故选B。

3.答案：C

解析：A.小物块从圆盘上滑落后，小物块沿切线方向滑出，合外力为与速度方向相反

的滑动摩擦力，做匀减速直线运动，A错误；

B.小物块滑下时

V2

/Limg—m—

r

在桌面上滑动时，由动能定理得

-pimgL=。-Jmyl

解得小物块在桌面滑动距离

L=-r

2

餐桌面的半径为

R=Jr2+Z?=-r

2

B错误；

C.由动能定理，圆盘对小物块做的功为

121

wW=-mv=—/Limgr

C正确；

D.物块在餐桌面上滑行的过程中，所受摩擦力的冲量大小为

I=ft==mv=mJfj.gr

D错误。

故选C。

4.答案：D

解析：A.通信卫星受到的万有引力

uMm

F=G---------

（7?+/z）

三颗通信卫星的质量未知，所以万有引力大小不一定相等，A错误；

B.三颗通信卫星若要全覆盖，则其如图所示

由几何关系可知

R

cos60°=

R+h

解得通信卫星高度至少

h=R

B错误；

C.对卫星

2

MmV

G-----------=m--------

（7?+/z）2R+h

在地球表面

「Mm

G-^=ms

其动能为

12mgR

—mv=­；------7

22（R+h）

C错误;

D.由开普勒第三定律可得，通信卫星和同步卫星周期之比为

JAR+h)

T；15+6R)

同步卫星与地球自转周期相等，解得通信卫星和地球自转周期之比为

2L-ZL-卜父3

鼠心敢7口

D正确。

故选D。

5.答案：B

解析：AB.将保险丝电阻看成交变电源内阻，则有可变电阻消耗的功率等于理想变压

器原线圈消耗的功率，设原线圈等效电阻为耳，则有

//=llR

A_也

，2〃1

联立可得

(/丫

&=IA二?7?=47?

当电路正常工作时，原线圈电流，<1A,则

U

&+R'=工>2200.

即

&=4R2219Q

所以

7?>54.75Q

根据电源输出功率的特点可知可变电阻R越大，输出功率越小，即原线圈消耗的功率

越小，可变电阻消耗的功率越小，故B正确，A错误；

C.设电阻R为r时，原线圈中电流刚好达到熔断电流，即，=1A,根据

/]—%

12n\

则副线圈的电流

12=也=2人

〃2

即通过可变电阻R的电流不能超2A；故C错误;

D.当其他条件不变，增加原线圈匝数，根据

22

&二R—R

7\〃2，

可知相当于增加了原线圈的等效电阻，则根据欧姆定律可知原线圈电流减小，保险丝

不会熔断，故D错误;

故选B。

6.答案：A

解析：A.平台与两个圆柱表面的摩擦力相等，大小

开始时平台受到两圆柱的摩擦力平衡，所以开始运动时加速度大小为

F

CL---------

M+m

故A正确；

B.圆柱表面的点转动的线速度大小为

v'=cor

若平台运动的速度大小为v,则沿该方向上受到一根圆柱的摩擦力分量为

根据牛顿第二定律可得

F—g.V==F—MM+加)gi1==(M+m^a

因为v在不断增大，加速度会越来越小，故B错误；

C.对物体进行受力分析可得

加速度越来越小，故物体受到平台的摩擦力逐渐减小，故C错误;

D.平台开始运动时加速度大小为

F

a---------

M+m

所以即使R较小，平台也运动，故D错误。

故选A。

7.答案：CD

解析：C.由图乙可知，反射光强度在37。之后达到最大且不再增大，则说明37。时发生

全反射，可得

sin37°=-

n

解得折射率为

5

n=—

3

C正确；

A.入射角减小到0。时，仍存在反射光线，只是反射角为零，光纤不会从界面透射

出去，A错误；

B.入射角减小时，反射角和折射角也逐渐减小，由几何关系可知，反射光线和折射光

线夹角随之增大，B错误；

D.改用红光入射时，折射率减小，所以光学传感器探测到反射强度达到最大时。大于

37°,D正确。

故选CDo

8.答案：AD

解析：A.电子仅在电场力作用下从尸点运动到R点，由于合力方向指向轨迹的内侧，

电子带负电，所受电场力方向与电场强度方向相反，电场力方向与等势线垂直，可

知，电场线方向整体从右指向左，又由于沿电场线方向，电势降低，可知，尸点的电

势低于Q点的电势，故A正确；

B.由于任意两条相邻等势线间电势差相等，则等势线分布的密集程度能够表示电场的

强弱，P点的等势线分布比R点的密集，则尸点的电场强度大于在R点的电场强度，

可知，电子在P点的加速度大于在R点的加速度，故B错误；

CD.结合上述可知，从P至R的运动过程中，电子所受电场力做正功，电子的电势能

减小，电子的动能增大，故C错误，D正确。

故选ADo

9.答案：AC

解析：A.a滑上c后相对滑动过程中，假设人相对c静止，由牛顿第二定律得，对6、，

整体，根据牛顿第二定律

/img=(2m+m)a

对。，根据牛顿第二定律

解得

f,=1-^mg<]Limg

即》与c间的静摩擦力小于最大静摩擦力，则6相对。保持静止，。、。一起加速运

动，。与6碰撞前6做匀加速运动，速度不为零，故A正确；

B.设a、6碰撞前瞬间。的速度为v,a、6发生弹性碰撞，碰撞过程系统动量守恒、机

械能守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得

mv=mva+mvb

由机械能守恒定律得

1

-mv2=—mv,2

22°n+1冠

解得

匕,=0,丫尸

即碰撞后a、6两者交换速度，6相对c滑动，由A可知，a、c相对静止一起运动，故

B错误；

CD力刚好滑到c的右端与c相对静止，a、b、c共速，设共同速度为v',a、b、c组成

的系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得

mv0=(m+//z+2m)v'

由能量守恒定律得

g加说=(m+m+2m)V2

其中

Q=fimgL

解得

3

Q=-mv1,

O"—3gL

故C正确,D错误。

故选AC-

10.答案:AB

解析：A.金属棒〜沿导轨下滑时，由楞次定律可知，金属棒。中电流从近端流向远端

导轨，根据左手定则，可知金属棒。所受安培力水平向右，又因为金属棒始终静止,

所以其所受摩擦力向左，A正确；

B.当金属棒6下滑速度最大时，对金属棒6分析，有

mgsin30°=B21mL

对金属棒a分析

几=G=5M=篝

B正确；

C.由闭合电路欧姆定律可知

I=B"

m2R

解得

mgR

V

mBW

c错误;

D.由能量守恒定律可知，金属棒6减小的机械能等于金属棒a和金属棒b中产生的总

焦耳热，D错误。

故选ABo

11.答案：(1)4.00

(2)0.2

(3)0.77

解析：(1)图乙游标卡尺分度值为0.05mm,则遮光条的宽度为

d-4mm+0.05mmx0=4.00mm

(2)弹簧恢复形变的过程中滑块的速度大小为

d4.00x103

v=­~■m/s=0.2m/s

At2.0x10"

(3)弹簧对滑块的冲量大小等于图像与坐标轴所围的面积，约等于0.77NS。

12.答案：(1)见解析

⑵匕

12

(3)10.5；7.5

解析：(1)电源的电动势为3V,实验所给电压表量程为。〜15V,读数误差较大，不宜

使用。由于电流表A1内阻已知，则可用电流表A1作电压表使用，如下图所示

(2)根据并串联电路规律和欧姆定律可得，该电路测量电阻段阻值的表达式为

(3)根据闭合电路欧姆定律有

E—&+彳+R)

由题可知，当/=0.1A时，压力为零，结合图乙可知&=18Q,代入数据解得

%=10.5。

由图乙可知，号与所受压力R成一次函数关系，两者关系为

R*=18—2F

则根据闭合电路欧姆定律有

)：E3

凡+弓+Rx30—2.F

可知当/=0.2A时，可得此时压力值为

F=7.5N

13.答案：(1)(2)W-pShgL

(zPo+Pgh)SBB2-

解析：(1)初始时，活塞A静止，封闭气体的压强为

Pi=Po

最终封闭气体的压强大小为

Pz=Po+pgh

活塞缓慢移动过程中，气体温度保持不变，由玻意耳定律可知

P」1XSA=P?L2sB

解得

L——0—1SA

2

(Po+Pgh)SB

(2)由于活塞缓慢移动过程中，气体温度保持不变，所以气体的内能不变，液柱重力势

能增大

Ep=mgh=pSBhgL2

则整个过程中气体对外放热

Q=W-Ep=W-pSBhgL2

14.答案：(1)及(2)：g(3)=%

g45

解析：(1)竖直方向上，小球只受重力作用，到达最高点3时的时间

一

g

根据对称性，从最高点到落地的时间

t

则小球从弹出到落地所用的时间

/=/上+斥

g

(2)到达最高点B时的动能与A点的动能之比为9:16,则速度之比为

煤平：%=3:4

在最高点竖直方向速度为0,设从A到3需要时间/

v水平=a水平,

%=gf

小球运动的加速度大小为

a=J碌平+g2

联立得

5

a=4g

(3)小球在重力和风力作用下做类斜抛运动，当小球速度方向与重力和风力的合力方向

垂直时，速度最小，%方向与合力方向夹角正切值为

tane=一

4

最小速度

3

vmin=v0cos(90°-^)=-v0