2024届湖南省益阳市高三年级下册三模物理试题及答案

益阳市2024届高三4月教学质量检测

物理

（全卷满分100分，考试时间75分钟）

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

项符合题目要求。）

1.我国自主研发的氢原子钟现已运用于中国的北斗导航系统中，高性能的原子钟对导航精度的提高起到

了很大的作用，同时原子钟具有体积小、重量轻等优点，原子钟通过氢原子能级跃迁而产生的电磁波校准

时钟，氢原子能级示意图如图，则下列说法正确的是（）

n................E/eV

⑷-----------------0.85

3-----------------1.51

2-----------------3.40

-----------------13.6

A.用11.5eV的光子照射处于基态的氢原子可以使处于基态的氢原子发生跃迁

B.一个处于“=4能级的氢原子向低能级跃迁时可辐射出6种不同频率的光子

C.用12.09eV的光子照射一群处于基态的氢原子后，最多可辐射出4种不同频率的光子

D.氢原子从〃=4能级跃迁到〃=1能级辐射出的光照射逸出功为6.12eV的某种金属所产生的光电子的最

大初动能为6.63eV

2.如图所示，一轻质光滑定滑轮固定在倾角为。的斜面上，质量分别为加和4加的物块A、B通过不可伸

长的轻绳跨过滑轮连接，A、B间的接触面和轻绳均与木板平行，A和B,B与斜面间动摩擦因数均为

〃=！tan，，则细线的拉力为（）

A.—mgsin0B.—mgsin3C.—mgsin0D.—mgsin0

3.由于大气层的存在，太阳光线在大气中折射，使得太阳“落山”后我们仍然能看见它。某同学为研究

这一现象，建立了一个简化模型。将折射率很小的不均匀大气等效成折射率为血的均匀大气，并将大气

层的厚度等效为地球半径尺。根据此模型，一个住在赤道上的人在太阳“落山”后还能看到太阳的时间是

（地球自转时间为24小时，地球上看到的太阳光可以看成平行光）（）

C.1.5小时D.1小时

4.如图甲所示,挡板OA与水平面的夹角为。，小球从O点的正上方高度为，的P点以水平速度%水平

抛出，落到斜面时，小球的位移与斜面垂直；让挡板绕固定的。点转动。改变挡板的倾角。，小球平抛运

1

动的初速度%也改变，每次平抛运动都使小球的位移与斜面垂直,关系图像如图所示，重力

tan23

加速度f=10m/s2,下列说法正确的是（）

x1+l

B.图乙中a的数值一2

C.当图乙中6=1,H的值为0.2m

6

D.当。=45。，图乙中6=1,则平抛运动的时间为注s

5

5.如图，三根绝缘细线04、0B、48长均为1.00m,连着质量均为机=1.00g,电量均为

q=LOOxlCT9c的带电小球，A球带正电，B球带负电，AB水平。整个装置处在水平向左的匀强电场

中，场强E=1.00xIO,N/C,现剪断细线。2,由于空气阻力系统最终静止在某个位置（已知

友=1.414,G=L732）下列说法正确的是（）

A.系统最终静止时重力势能较最初减少了1.2580X10-2J

B.系统最终静止时重力势能较最初减少了0.905xl（p3j

C.系统最终静止时电势能和重力势能的总和较最初减少了2.93X10-3J

D.系统最终静止时电势能和重力势能的总和较最初减少了6.82x10-3j

6.如图所示，有一圆形区域匀强磁场，半径为七方向垂直纸面向外，磁感应强度大小耳，在其右侧有

一与其右端相切的正方形磁场区域，正方形磁场的边长足够长，方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为

B、。有一簇质量为加，电荷量为的粒子，以相同的速度丫0=竺纥沿图示方向平行射入磁场，不计粒

m

子的重力及粒子之间的相互作用，则粒子在正方形磁场区域中可能经过的面积为（）

c.s=m+i）与炉D.s=立@里长

B；4Bl

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，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）

7.位于坐标原点的波源从/=0时刻开始做简谐运动，4=3s时第一次形成如图实线所示的波形，％时刻

形成的部分波形如图中虚线所示，则下列说法正确的是（）

A.波源的起振方向沿y轴正方向B.I2时刻可能为5.5s

C.右时刻可能为7.5sD.右时刻可能为4.5s

8.如图，一小型发电厂的电压有效值为220V,通过升压变压器〃1：%=1：2,然后输出给终端，已知

〃3：〃4：〃5=2:1:4,线路电阻为r，现闭合S1,断开S2,用户的总电阻为7?用户=10Q,用户获得的功率

为4000W。变压器均为理想变压器，R2=336Q,下列说法正确的是（）

%"2'

八.闭合S],断开S2,r=4Q,线路损失的功率为400W

B.闭合S2,断开S1,线路损失的功率为200W

C.闭合S2,断开&获得的功率为2100W

D.闭合S2,断开H，增大火2,线路损失的功率将减小

9.如图，光滑的水平面左端为。，右端足够长，在。的左下方有一倾斜的传送带，传送带始终以10m/s

的速度逆时针转动，物体与传送带间的动摩擦因数〃=],物体的质量机=2kg,传送带上、下两端相

距5m,物体在。处在水平恒力耳的作用下由静止向右运动一段时间，后将片反向，大小变为耳，经过

相同的时间它刚好回到。，丹所做的功为4J,然后物块从。处向左水平抛出，恰好沿传送带方向进入传

送带。下列说法正确的是（）

2

A.物块从。处以4m/s的水平速度做平抛运动B.物块在传送带上运动的时间为一S

3

C.物块在传送带上留下痕迹的长度gmD.整个过程中与、鸟所做的总功为12J

10.如图所示，两条足够长的平行金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨间距为乙电阻不计，导轨最右端

接有阻值为R的定值电阻。整个装置处于两种磁感应强度大小均为3、方向相反的竖直方向匀强磁场中，

虚线为两磁场的分界线。质量均为加的两根导体棒MN、PQ静止于导轨上，两导体棒接入电路的电阻均

为凡与导轨间的动摩擦因数均为〃（设导体棒的最大静摩擦力等于滑动摩擦力）。4时刻，用水平向左的

恒力厂拉导体棒MN,使其由静止开始运动，弓时刻，导体棒PQ刚好要滑动。在这个过程中，两棒始终

与导轨垂直且接触良好，通过导体棒PQ的电荷量为外重力加速度为g。则下列说法正确的是（）

A.时刻，导体棒PQ受到的安培力方向水平向右

B.右时刻，导体棒MN速度大小为空警

BL

C.从4到时间内，导体棒MN在导轨上运动的距离为辿

122BL

3/j2m3g2R2

D.从4到时间内，导体棒MN产生的焦耳热为-FT-

三、实验题（第11题6分，第12题9分）

11.某实验小组做“测量滑块与长木板之间的动摩擦因数”实验时，实验装置如图甲所示。在水平桌面上

固定放置一端有定滑轮的长木板，靠近定滑轮的3处有一个光电门。在/处有一上端带遮光条的滑块，

/、2之间的距离保持上不变。不计滑轮质量及其与绳子之间的摩擦。

甲乙丙

（1）实验过程中用游标卡尺测量遮光条的宽度d,游标卡尺读数如图乙所示，读出遮光条的宽度4=

（2）实验时，将滑块从/处静止释放，若光电门显示遮光时间为3此时力传感器示数为尸，从而可以得

到一组Rf数据，多次改变所挂重物的质量进行实验，可得到多组数据。根据这些数据，作出的

r

关系图像如图内所示，则滑块与遮光条的总质量为,滑块与长木板之间的动摩擦因数为（用

L、a、b、d和g表示）。

12.某实验小组欲测量某电源的电动势E和内阻人实验室提供下列器材：

A.待测电源（电动势不超过6V,内阻不超过2Q）

B.定值电阻凡=5Q

C.滑动变阻器R（最大阻值为20Q）

D.电压表（0〜6V,内阻约为5kQ）

E.电流表（0〜0.6A,内阻约为0.5Q）

F.开关一只，导线若干

为了让实验效果较明显，且误差较小，请结合所给的实验器材设计最合理的实验电路图，并画在图甲所示

虚框中。

(2)按电路图连接实际电路，调节滑动变阻器尺，绘出U-/图线(如图乙所示)，则电源的电动势£=

V,内阻r=Q；(结果均保留2位有效数字)

(3)该小组同学又将该电源与另一个定值电阻R'=199Q和两个完全相同的热敏电阻用连接成如图丙所

示的电路，已知热敏电阻&的伏安特性曲线如图丁所示，则此时每个热敏电阻消耗的电功率为Wo

四、计算题(第13题10分，第14题15分，第15题16分)

13.如图所示，两正对且固定不动的导热汽缸，与水平面成30。角，底部由体积忽略不计的细管连通，活

塞a、b用不可形变的轻直杆相连，不计活塞的厚度以及活塞与汽缸间的摩擦，a、b两活塞的横截面积分

2

别为E=10cm2,=20cm,两活塞的总质量为加=12kg,两汽缸高度均为〃=10cm。汽缸内封闭

一定质量的理想气体，系统平衡时活塞a、b到汽缸底的距离均为1=5cm(图中未标出)，已知大气压强

为Po=l()5pa。环境温度为"=300K,重力加速度g取lOm/s?。求：

(1)若缓慢降低环境温度，使活塞缓慢移到汽缸的一侧底部，求此时环境的温度；

(2)若保持环境温度不变，用沿轻杆向上的力缓慢推活塞，活塞a由开始位置运动到汽缸底部，求此过

程中推力的最大值。

14.如图，倾角为37。的足够长斜面底端有一弹性挡板P,。为斜面底端，离。处为工的斜面上有一点

A,在N处有三个弹性滑块，均可视为质点，叫：机2：咫=1：2：6,其中3与斜面间动摩擦因数

〃=0.25,1、2与斜面光滑，现让三个滑块从/静止释放，重力加速度为g,所有碰撞均为弹性。求:

(1)3刚要与挡板碰撞时速度大小;

(2)它们完成第一次碰撞后，1沿斜面向上滑行的最大位移(相对。)。

15.如图，在第一象限内有垂直该平面的匀强磁场，以虚线x=。为界，左侧磁场垂直于该平面向里，右

侧磁场垂直于该平面内向外。第四象限内互相垂直的匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向下，磁场方向

垂直向里。所有磁场的磁感应强度相等，一质量为小电量为的带正电粒子从。沿+x方向紧邻第一

象限射入，粒子入射速度大小在o〜％中的所有数值，其中速度为％的粒子在I区和n区的运动时间之

比为2:5,总时间为‘7。(7为做完整圆周运动的周期)

12

(1)求磁感应强度的大小；

(2)从第一象限射到y轴最远的粒子的速度大小；

(3)场强E=(3为上述所求的值)，求粒子在第四象限内运动离x轴的最大距离的大动能。

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物理参考答案

1.D

2.B解析:对A：FT—mgsin0-/zmgcos6=ma附B：4mgsin0—f/mgcos0—FT—p.•57ngeos0=

4?m,联立解得:a='^gsin0,FT=||mgsin0.

3.D解析:太阳光是平行光，临界光路图如图所示，由几何关系可

得临界光线的折射角为sin/•=《=•!，可知临界光线的折射角为

30°;根据折射定律律=可强=9,可得，=45°,由几何关系可知，

sinr

地球多转a角度便看不见太阳了，有a=60°—45°=15°,一个住在

1

赤道上的人在太阳“落山”后还能看到太阳的时间为力=拓乂24h=lh,故选D.

4.C解析:设平抛运动的时间为力，如图所示,把平抛运动的位移分别沿水

平和竖直方向分解.由几何关系「an/解得片就^根据几何

关系有H—卷g於=.Xtan仇联立整理凸片吟X^一l,故A错

乙lan(/乙优

误;结合图乙1上一3函数关系图像可得a=-l,故B错误；由图乙可

tan(7Vo

得13一马函数关系图像的斜率—一年=小，又有a=-1,6=1,可得H=0.2m,故C

tanuVQ。乙

正确生=45"=。.2111,根据焉=誓乂?1,解得”=专1^,根据胃急解得

%=*S,故D错误.故选C.

5.D解析:剪断细线OB,系统静止时如图，重力势能减少了^Ep=mgKl-cos30°)+mg/(l+

cos45°-cos30°)=10-2[2—质+考J=o.975X10-2J,A、B均错误；电势能的总和减少了

△E电=—qElsm30°+gE/(cos45°—sin30°)=—0.293X10-2J,故AEp+AE电=0.682X

10-2J=6.82X107J,D正确.

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6.C解析：由为=邈,则知粒子圆形磁场区域经历磁聚焦，聚于

m

两区域相切点而后进入正方形区域图形，如图所示，图中阴影部

分即为所求，贝卜=鬻=m・R,

空白区域面积:S白=2X()一一)，)=^产，

，乙Li

空白加阴影的总面积:S总=)/(2r)2+」7n产，

4乙乙

R2

S阴=5总一S白=(K+1)^|R2,选c.

JD2

7.ABC解析:波源的起振方向与力=3s时z=6m处质点的振动方向相同,将实线向右平

移一个微小距离出=3s时1r=6m处的质点向上振动,故波源的起振方向沿y轴正方向，

A正确.由图可知;l=4m,由。=甘=磬=2m/s,故T=2s"?时刻部分波形如图中虚线,

△力3s

但波不是传播到2=9m,质点的起振方向与波源的起振方向相同，即沿y轴正方向，故2=

9m以后至少还有半个波长，即波至少传播到£=9m+2m=llm,至少传播的时间为功=

-=Vs=5.5s,也可能为5.5s+U,故B、C正确.

vZ

8.ACD解析：由变压器原理得生=生=〃2=440V；设流过r的电流为/,则“3=440-/〃,

〃2九2

心=笔二生，用户的电流为21=$-,P=2%I=4000,解得7=10A,r=4。，故A正确；

'K用户

7/

=

闭合&，断开S1,设流过广的电流为I',“3=440—仃,“5=880—8/',R的电流为/2=v

鲁=88比81',得r=5A,PZ=2100W,P=I/2-r=100W,故B错误,C正确;&增大,

1\2000tel

A减小，/线减小,D正确.

9.AB解析:①

Zm

取向左为正,2=一2•力+2乜2②

mZm

由①一②得尸2=3F1,W2=3WI,

故■机g2=i6,a=4m/s,A正确,D错误；

物块进入传送带时速度功=5m/s,

2

又mgsin37°+〃?ngcos37°=ma9a=7.5m/s,

9

s2-幼2=2aL,s=10m/s"=ws,B正确；

%痕=巧。£-7物=得-5)m=-|*m,C错误.

10.AD解析：由于金属棒MN向左运动,根据右手定则可知,金属棒PQ的电流方向为P到

Q,根据左手定则可知,金属棒PQ受到的安培力方向水平向右,A正确;功时刻,PQ刚好

要滑动，设PQ上的电流为1,则有8/L=〃mg,金属棒MN产生的感应电动势为E=bLu,

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由于金属棒PQ与电阻R并联，所以金属棒MN上的电流为23则根据闭合电路欧姆定律

有E=LR+2IR,联立可得应时刻,金属棒MN速度大小为D=等警,B错误;通过金属

棒PQ的电荷量为q,则通过金属棒MN的电荷量为2q,则有=•△，=着菽*

绿=黑=孚然,可得在打到t2时间内，金属棒MN在导轨上运动的距离为2=等,C

1.5K1.OKtSL

错误;从ti到t2时间内，根据功能关系有Fz—卬ngj：=^mp2+Q总，由于金属棒MN在干

乙

路上，而金属棒PQ与电阻R并联，则金属棒MN产生的焦耳热为Q="|Q,⑥=等(尸一

obL

Rng)一包答降,D正确.

11.⑴2.25⑵第ad?

2gL

解析：(D遮光条的宽度为d=2mm+0.05mmX5=2.25mm；

(2)光电门显示遮光时间为£，则滑块到B处的速度为。=:,

滑块从A点运动到B点，由运动学公式得"=2aL,

滑块从A点运动到B点，由牛顿第二定律得F—〃mg=ma,解得尸=等X或+卬阳,

由图丙可知F一卷图像的斜率为为=《",

则立=挈，

a

解得滑块与遮光条的总质量为机=空，

由图丙可知F一春图像与纵轴的交点为d则pmg=b,

解得滑块与长木板之间的动摩擦因数为幺=篝.

12.(1)见解析图

(2)6.01.0

(3)1.44X10~2(l.42X10-2-1.48X10-2)

解析：(1)电源的内阻远远小于电压表的内阻，所以应该选择对电源来③~~|

说的外接法，电路图如右图.了一

(2)根据闭合电路欧姆定律得U=E~I(r+R0)©-----

可知图像的斜率为一(r+R。)=一£，D~

LUE

解得r=l.0。，纵截距为电动势，即E=6.0V.

(3)设热敏电阻两端电压为U、通过热敏电阻的电流为I,根据闭合电路欧姆定律有2U+

I(R'+r)=E，代人数据得17=3—1001,

作出图线如图所示.图线交点表示此时热敏电阻的电压为2.4V、电流为6mA,故电功率

P=U7=1.44X10-2W.

益阳市2024届高三4月教学质量检测•物理•参考答案第3页(共5页)

A//niA

5（）

40

30

20

10

0

13.解：（1）设初始气体压强为P\，将两活塞作为整体受力分析，

由平衡条件可得poSi+piS2=mgsin30°+力oSz+/iSi,..................（2分）

代入数据解得力=1.6X105Pa,.........................................（1分）

活塞缓慢移动过程中，缸内气体压强不变，温度降低，体积减小,活塞向下移动；

由盖一吕萨克定律可得当产=¥，.................................（2分）

解得活塞缓慢移到气缸的一侧底部时环境的温度T=200K；.................（1分）

（2）沿轻杆向上的力缓慢推活塞，气体体积变化，又气体温度不变，则气体压强变化,当活塞

到达汽缸顶部时.，向上的推力最大，此时气体的体积为HSz,

设此时的压强为力2,由玻意耳定律得力（LS+LSz）=力2Hs2,...............（1分）

5

代人数据解得p2=l.2X10Pa,.........................................（1分）

将两活塞作为整体受力分析，

由平衡条件可得F+p0S}+p2S23O°+poS2+p2S],

代人数据解得尸=40N................................................（2分）

14.解：（1）由静止下滑,对整体，设mx=m,

八7

97ngsin37—〃,6mgcos37°=9Tm,a=Y^g,...............................（2分）

故小（2分）

（2）3与挡板碰后以为反弹，然后3与2碰，取向上为正

'6承女）—2mv0—6mvi+2mvz

12.1V92_1,,1V92（功、也分别表示3、2碰后的速度）,

、乙乙乙乙

而〃且_6m—2m,2X2m（

解得.一砺初产+丽石（一比）一°'（3分）

2X6mI2m—6m、

曾。zn……（3分）

同理对2与1碰撞

2m•2vo+m（­笠0）=2相笠3+帆3

2

■yX2m（2vo）H--l-7n77o=-i-•--卷7n成（2分）

、乙LtLJLa

解得L舞S—熹尸=。，

2X2mm