2023-2024年湖南省天壹名校联盟高三下学期三模物理试题（解析版）

2024年高考考前仿真联考二物理一、单选题1.下列说法错误的是（）A.法拉第对理论和实验资料进行严格分析后，得出了法拉第电磁感应定律的公式B.方解石晶体是各向异性的晶体，它能把光分解为两束光而沿不同方向折射，形成双折射现象C.原子的发射光谱是一些分立的亮线D.原子核的结合能也是核子结合成原子核而释放的能量【答案】A【解析】法拉第发现电磁感应现象，是纽曼和韦伯总结出电磁感应定律则，故A错误；方解石晶体是各向异性的晶体，它能把光分解为两束光而沿不同方向折射，形成双折射现象，选项B正确；原子的发射光谱是一些分立的亮线，即是线状光谱，选项C正确；原子核的结合能既是原子核变为自由核子需要的最小能量也是核子结合成原子核而释放的能量，选项D正确。此题选择错误的，故选A。2.有一个直径为的细圆环形状的黄灯，圆面水平放置在距离水池水面下方处开始缓慢下降了，下降过程中灯始终保持水平，已知黄光在水中折射率，则在这一过程中有光射出的水面形状的变化情况说法正确的是（）A.始终是圆 B.始终是圆环 C.先是圆后变成圆环 D.先是圆环后变成圆【答案】D【解析】根据题意设细圆环形黄灯中的一点光源发出的光照射到水面时透光面积是半径为的圆，则根据光发生全反射条件，即，解得，所以初始状态中细圆环形状的黄灯有光射出的水面形状为圆环。随着黄灯缓慢下降，全反射临界角不变，根据几何关系可知点光源的透光半径逐渐增大。当再下降时，可得，解得，细圆环上无数点光源在水面的透光面积叠加可知有光射出的水面形状是圆。因此在这一过程中有光射出的水面形状先是圆环后变成圆。故选D。3.进入冬季后，北方的冰雪运动吸引了许多南方游客。如图为雪地转转游戏，人乘坐雪圈（人和雪圈总质量为，大小忽略不计）绕轴以的角速度在水平雪地上匀速转动，已知水平杆长为，离地高为，绳长为，且绳与水平杆垂直。则雪圈（含人）（）A.所受的合外力不变 B.所受绳子的拉力指向圆周运动的圆心C.线速度大小为 D.所需向心力大小为【答案】C【解析】雪圈（含人）做匀速圆周运动合外力一直指向圆心，方向在时刻发生变化，因而合外力在不断变化，故A错误；根据图示可知绳子的拉力沿绳并指向绳收缩的方向，并不是指向圆周运动的圆心的，故B错误；根据几何关系可知，雪圈（含人）做匀速圆周运动的半径为，则线速度大小为，故C正确；雪圈（含人）所受的合外力提供所需的向心力，则有，故D错误。故选C。4.如图所示，真空中有四个点电荷分别固定在、、、四点，为的中点，若点的电场强度为零，已知、两点放置的点电荷均为，则、两个点电荷的电荷量分别为（）A.， B.， C.， D.，【答案】B【解析】、、、各点在点的电场方向如图所示，可知点电荷带正电、点电荷带负电，设长度为，根据平衡条件和几何知识有，，即，，解得，，故选B。5.如图所示，某创新实验小组制作了一个半径为的圆环，将个相同的轻弹簧一端等间距地连接在圆环上的、、三点，另外一端连接于同一点，结点恰好在圆心处。将圆环水平放置，在结点处悬挂一瓶矿泉水，缓慢释放直至平衡时测得结点下降了。已知轻弹簧的原长为，矿泉水的重力为，则弹簧的劲度系数为（）A. B. C. D.【答案】B【解析】由几何关系可知每根弹簧此时的长度为，此时每根弹簧与竖直方向夹角为，可知，由平衡可知，可得，故选B。6.如图所示，直角坐标系位于竖直平面内，轴竖直向上，第、象限内有垂直于坐标平面向外的匀强磁场，第象限同时存在方向平行于轴的匀强电场（图中未画出），一质量为、带电量绝对值为的小球从轴上的点由静止释放，恰好从点垂直于轴进入第象限，然后做圆周运动，从点以速度垂直于轴进入第象限，重力加速度为，不计空气阻力。则（）A.从点到点的过程小球的机械能守恒 B.电场方向竖直向上C.小球在第象限运动的时间为 D.小球能够返回到点【答案】C【解析】根据左手定则和小球从运动到的轨迹可知小球带负电。从到过程中小球做圆周运动可知此时小球受到的向下的重力与向上的电场力平衡，又因为小球带负电所以电场方向竖直向下。到的过程中，洛伦兹力不做功，电场力做正功，机械能增加。故A、B错误；小球恰好从点垂直于轴进入第象限，然后做圆周运动，从点以速度垂直于轴进入第象限，所以设小球做圆周运动的半径为，则在到过程中，根据动能定理可得，，小球做圆周运动的周期，小球在第象限运动时间为，故C正确。根据竖直上抛运动规律可知小球会从点以速度大小为垂直于轴向下进入磁场，此后根据左手定则，小球不会有向左的运动，不能够返回点。故D错误。故选C。二、多选题7.位于的波源从时刻开始振动，形成沿轴正、负方向传播的两列波，在时波源停止振动，时的波形如图所示，其中质点的平衡位置，质点的平衡位置。下列说法正确的是（）A.沿轴正、负方向传播的这两列波频率相同会发生干涉现象 B.时，波源的位移为C.时，质点的位移为 D.在到内，质点运动总路程是【答案】B、D【解析】沿轴正、负方向传播的这两列波频率相同，但反向运动不会相遇，也就不会发生干涉现象。故A错误；由题意可得，波速，振动周期，有图可知，波源的起振方向向上，综合可得波源在一个周期内的振动方程，将代入上式，可得波源的位移为，故B正确；质点开始振动时间，时，质点振动，又及起振方向可知，时，质点的位移为，故C错误；质点开始振动时间，在到内，质点振动，又波源只振动了可知任意质点都振动，在到内，质点从平衡位置开始振动了，质点运动总路程是。故D正确。故选B、D。8.如图甲所示，光滑的水平地面上静置一质量为，半径为光滑的圆弧体，圆心为，一个质量为的小球由静止释放，释放时小球和点连线与竖直半径夹角为，滑至圆弧底部后与圆弧分离，此时小球相对地面的水平位移为。改变小球释放时的角度，得到小球的水平位移和的关系图像如图乙所示，重力加速度为，关于小球下滑的过程，下列说法正确的是（）A.小球与圆弧面组成的系统动量守恒 B.圆弧体对小球做负功C.圆弧体与小球的质量之比为 D.当为时，两者分离时小球的速度为【答案】B、C【解析】根据动量守恒条件可知小球与圆弧面组成的系统在竖直方向合力不为，系统在水平方向动量守恒。故A错误；整个系统机械能守恒，圆弧体机械能增加说明小球对圆弧体做正功，则圆弧体对小球做负功。故B正确；滑至圆弧底部后两物体间的相对位移大小为，根据水平方向动量守恒可得，时间相等，则上式可变形为，解得圆弧体与小球的质量之比为，故C正确；当为时，根据机械能守恒可得，又根据动量守恒定律解得两者分离时小球的速度为，故D错误。故选B、C。9.如图所示，一颗质量为的卫星要发射到中地圆轨道上，通过、两位置的变轨，经椭圆转移轨道进入中地圆轨道运行。已知近地圆轨道的半径可认为等于地球半径，中地圆轨道与近地圆轨道共平面且轨道半径为地球半径的倍，地球半径为，地球表面的重力加速度为，下列说法中正确的是（）A.卫星进入中地圆轨道时需要在点减速B.在转移轨道上的点和点速度关系为C.该卫星在中地圆轨道上运行的速度为D.该卫星在转移轨道上从点运行至点（、与地心在同一直线上）所需的时间为【答案】C、D【解析】卫星进入中地圆轨道时需要在点加速，故A错误；根据开普勒第二定律可知，根据题意，则，故B错误；卫星在中地圆轨道上，由万有引力提供向心力得，在近地面，解得，故C正确；卫星在中地圆轨道上周期，根据几何关系可知转移轨道的半长轴为，由开普勒第三定律得，联立解得，在转移轨道上从点运行至点（、与地心在同一直线上）所需的时间，故D正确。故选C、D。10.如图，理想变压器原线圈与定值电阻、理想二极管接在的交流电源上，理想变压器原、副线圈总匝数相同，滑动触头初始位置在副线圈正中间。定值电阻，滑动变阻器的最大阻值为，滑片初始位置在处。电流表、电压表均为理想交流电表，电源内阻不计，下列说法正确的是（）A.初始时，电压表示数为，电流表示数为B.若保持位置不变，向下滑动，则电压表示数先变大后变小，电流表示数变小C.若保持位置不变，滑动时，当原副线圈匝数比时，上的功率最大约为D.若保持位置不变，滑动时，当时，理想变压器的输出功率有最大值约为【答案】A、C、D【解析】交变电流流过二极管后其电压有效值为，变压器变压比为，变压器的副线圈并联电阻总阻值为，等效在原线圈的等效电阻为，则原线圈的电流为，可知变压器原线圈电压为，则变压器输出端电压即电压表的示数为，电流表示数为，故A正确；设，若保持位置不变，向下滑动时，减小，则等效电阻增大，原线圈电流变小，电压表示数为，可知，当时取得最大值，由于滑动触头初始位置在副线圈正中间，即开始时，所以向下滑动时，电压表示数一直变小，电流表示数也会一直变小，故B错误；当等效电阻时，，变压器的输出电压最大，则定值电阻的功率也最大，上的功率最大约为，故C正确；当等效电阻时，变压器的输出功率最大，而此时对应的匝数比为，，理想变压器的输出功率有最大值约为，故D正确。故选A、C、D。三、实验题11.某实验小组用如图甲所示装置用来验证机械能守恒，直径为的摆球拴在长为的不可伸长的轻绳一端（），绳的另一端固定在点，点正下方摆球重心经过的位置固定光电门。现将摆球拉起，使绳偏离竖直方向成角时由静止释放摆球，当其到达最低位置时，光电门记录的遮光时间为。如图乙所示为万能角度尺，万能角度尺是利用游标卡尺读数原理来直接测量角度的工具。它有一个可转动的圆盘（即主尺），在圆盘的边缘标有表示圆心角的刻度，在圆盘的外侧有一个固定不动的圆弧状的游标尺。主尺上对应的弧长与游标尺上格对应的弧长相等（）。（1）图乙中万能角度尺所测量的角度为_________；（2）改变角并记录对应的时间的值，作出图像，已知直线斜率的绝对值为，则重力加速度_________（用题中字母表示）；（3）写出一条减小实验误差的措施:____________________________________。【答案】（1）；（2）；（3）减小摆角【解析】（1）主尺精确到，游标卡尺（游标尺上有个等分刻度）精确到，主尺读数为，游标读数为，万能角度尺所测量的角度为。（2）由机械能守恒定律可知，由于，，联立解得，已知直线斜率的绝对值为，那么，解得。（3）减小摆角，单摆才能近似为简谐振动，这样可以减小实验误差，故填减小摆角。12.某实验小组利用压敏电阻制作一台电子秤，如图（c）所示，已知压敏电阻阻值随压力变化图像如图（a）所示，其中，图像斜率未知。图（b）为简易电子秤（秤盘质量不计）的电路图，其中电源电动势，内阻，是保护电阻，是调零电阻（最大阻值为），电流表量程为，内阻为，，取。实验步骤如下:步骤a:秤盘上不放重物时，闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表指针满偏；步骤b:秤盘上放置已知重力的重物，保持滑动变阻器电阻接入电阻不变；读出此时毫安表示数；步骤c:换用不同已知质量的重物，记录每一个质量值对应的电流值；步骤d:将电流表刻度盘改装为质量刻度盘。（1）现有四个规格保护电阻，应选（）A. B. C. D.（2）改装后的质量刻度盘的零刻线在电流表_________（填“零刻度”或“满刻度”）处；质量刻度是_________（填“均匀的”或“不均匀的”）。（3）将一个质量为物体放在秤盘上，电流表示数为，则图（a）中斜率为_________。（4）电子秤用久了，电源电动势减小为，内阻变大，其他条件不变，用这台电子秤称重前，进行了步骤a操作，如称得一物体的质量为，则待测重物的真实质量为_________。（结果保留三位有效数字）（5）电池使用时间较长，电池的电动势变小、内阻变大；重新调零后，实验要求若被测物体质量测量的相对误差不能超过，则电池电动势降低为_________（结果保留三位有效数字）时必须更换电池。【答案】（1）B；（2）满刻度；不均匀的；（3）；（4）；（5）【解析】（1）秤盘上不放重物时，闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表指针满偏，根据闭合电路欧姆定律可得，，，由于的最大阻值为，解得，故选B。（2）由于压敏电阻阻值随压力增大而增大，则电流表随压力的增大而减小，所以改装后的刻度盘，其零刻度线在电流表的满刻度处，且有电流表的读数为，由此可知，质量刻度是不均匀的。（3）将一个质量为的物体放在秤盘上，电流表示数为，代入上式解得。（4）若电子秤用久了，电源电动势减小为，内阻变大，其他条件不变，用这台电子秤称重前，进行了步骤a操作，则，若秤得一物体的质量为，即此时电流表读数为，所以，代入数据解得。（5）当电源电动势减小，内阻增大时，仍要使得电流表满偏，则电源内阻与滑动变阻器接入电路的阻值之和会减小，当放置重物时，导致电流表示数偏小，则测量结果偏大，即，所以，，，，联立可得，即电池电动势降低为时必须更换电池。四、解答题13.如图所示，有一个竖直放置的容器，横截面积为，有一隔板放在卡槽上将容器分隔为容积均为的上下两部分，另有一只气筒分别通过单向进气阀与容器上下两部分连接（气筒连接处的体积不计，抽气、打气时气体温度保持不变），初始时、均关闭，活塞位于气筒最右侧，上下气体压强均为大气压强，活塞从气筒的最右侧运动到最左侧完成一次抽气，从最左侧运动到最右侧完成一次打气。重力加速度为。（1）活塞完成一次抽气、打气后，隔板与卡槽未分离，此时容器上下两部分气体压强之比为，求气筒的容积；（2）当完成抽气、打气各次后，隔板与卡槽仍未分离，则隔板的质量至少是多少？【答案】（1）；（2）【解析】（1）活塞完成一次抽气、打气后，隔板与卡槽未分离，气体做等温变化，对上部分气体，对下部分气体，根据题意，解得气筒的容积为。（2）当完成抽气、打气各次后，隔板与卡槽仍未分离，气体做等温变化，对上部分气体，对下部分气体，解得，，隔板与卡槽仍未分离，则，解得隔板的质量至少为。14.如图所示，有一个质量为的形金属导轨水平放在光滑的绝缘水平面上，导轨、足够长且电阻不计，长为，电阻为，另有一接入电路电阻为，质量为的导体棒水平放置在导轨上，始终与导轨接触良好，与导轨间的动摩擦因数为，构成矩形，右侧有两个固定于水平面的立柱，匀强磁场大小均为，虚线右侧竖直向上，左侧水平向右，导轨边的中点用细绳绕过光滑的定滑轮连接一个质量为的重物，刚开始导轨、重物的速度均为，现静止释放重物，当重物下落高度时，导轨的速度恰好达到稳定，在这一过程中，导轨与摩擦生热为。重力加速度为。求:（1）导轨稳定的速度；（2）从导轨开始运动到速度稳定这一过程中，导体棒产生的焦耳热；（3）导轨从开始运动到稳定需要的时间。（计算结果中导轨稳定时的速度用表示）【答案】（1）；（2）；（3）【解析】（1）导轨稳定时，根据受力平衡可得，又，，，联立解得。（2）从导轨开始运动到速度稳定这一过程中，根据能量守恒可得，解得这一过程中，整个回路产生的焦耳热为，则这一过程中，导体棒产生的焦耳热为。（3）导轨从开始运动到稳定，以导轨和重物为系统，根据动量定理可得，其中，，联立解得导轨从开始运动到稳定需要的时间为。15.如图所示，水平轨道与光滑的竖直圆轨道底部平滑连接，每个圆轨道的进口与出口稍微错开，圆轨道的顶端都有一个缺口，关于通过圆轨道中心的竖直线对称，已知圆轨道的半径都为，第一个