2024届黑龙江省高三下学期四调考试物理试卷（解析版）

2023—2024学年度下学期高三年级四调考试物理本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。共8页，总分100分。第Ⅰ卷（选择题共46分）一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。1.某次跳水比赛中，从运动员离开跳台开始计时，运动过程不计阻力，其速度v随时间t变化的图像如图，图中只有0~tA.在做自由落体运动 B.在时刻刚好接触水面C.在时刻距离跳台最远 D.在时刻网好浮出水面【答案】B【解析】【详解】由图像可知，运动员在时间内向上做竖直上抛运动，时刻到达最高点；运动员在时间内向下做自由落体运动，在时刻刚好接触水面；在时间内运动员在水中向下做减速运动，时刻速度减为0，运动员到达最低点，即在时刻距离跳台最远。故选B。2.北斗卫星导航系统是我国着眼于国家安全和经济社会发展的需要，自主建设运行的全球卫星导航系统。2023年5月17日，第56颗北斗导航卫星成功进入距地面高度约36000km的预定轨道：12月26日，第57颗北斗导航卫星成功进入距地面高度约21500km的预定轨道。两颗北斗卫星均视作绕地球做匀速圆周运动，下列说法正确的是（）A.第57颗北斗导航卫星的动能一定大于第56颗北斗导航卫星的动能B.第57颗北斗导航卫星的线速度一定大于第56颗北斗导航卫星的线速度C.第57颗北斗导航卫星的周期一定大于第56颗北斗导航卫星的周期D.第57颗北斗导航卫星加速度一定小于第56颗北斗导航卫星的加速度【答案】B【解析】【详解】根据万有引力提供向心力有解得，，两颗卫星的质量大小未知，无法比较动能大小，第57颗北斗导航卫星的半径较小，则线速度较大、周期较小、加速度较大。故选B。3.原子核是由核子凭借核力结合在一起的，要把它们分开，需要吸收能量，这就是原子核的结合能。反过来，核子结合成原子核要放出能量，如图1所示。不同原子核的比结合能是不一样的，如图2是按照实际测量结果画的图线，下列有关说法正确的是（）A.图1中，对同一个原子核而言，把核子分开需要的能量与核子结合放出的能量一样大B.要把原子核分开，需要的能量越多原子核的比结合能越大C.两个氘核结合成一个氦核，需要吸收能量D.比结合能越大，原子核的核子平均质量也越大【答案】A【解析】【详解】A．原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开，需要吸收能量，这就是原子核的结合能，这个能量也是核子结合成原子核而释放的能量，故A正确；B．要把原子核分开，需要的能量越多原子核的结合能越大，不是比结合能，故B错误；CD．核子结合成原子核时，原子核比结合能越大，平均每个核子的质量亏损越大，则原子核的核子平均质量就越小；由图2可知，两个氘核结合成一个氦核比结合能增大，核子有质量亏损，会放出能量，故CD错误。故选A。4.如图所示，一长方体透明玻璃砖在底部挖去一半圆柱，一束单色光垂直于玻璃砖上表面射入玻璃砖，且覆盖玻璃砖的整个上表面，O点为截面上半圆的圆心。若玻璃砖截面的圆弧上有光线射出区域所对应的圆心角为90°，光在真空中的传播速度为c，则该单色光在玻璃砖内的传播速率为（）A. B. C. D.【答案】A【解析】【详解】光线经过玻璃砖上表面到达下方的半圆柱面发生全反射时，如图所示设恰好发生全反射时的临界角为C，由折射定律玻璃砖截面的圆弧上有光线射出区域所对应的圆心角为90°，根据几何关系有该单色光在玻璃砖内的传播速率为联立可得故选A。5.如图所示，正四面体ABCD处在匀强电场中，电场方向由D指向C，F、G分别为AB边和CD边的中点。下列说法正确的是（）A.F点的电势高于G点的电势B.电子在A点时的电势能大于在B点时的电势能C.D、C两点间的电势差为A、C两点电势差的2倍D.电子从C点运动到A点电场力做的功大于从C点运动到G点电场力做的功【答案】C【解析】【详解】AB．根据几何关系可知面，则面为等势面，故F点的电势等于G点的电势，A点的电势等于B点的电势，根据可知电子在A点时的电势能等于在B点时的电势能，故AB错误；C．D、C两点间的电势差为故C正确；D．根据几何关系可知，A点的电势等于C点的电势，故电子从C点运动到A点电场力做的功等于从C点运动到G点电场力做的功，故D错误。故选C。6.滚筒洗衣机有可烘干衣服、洗净度较高、对衣服磨损小、节水、节约洗衣粉、转速比较高等优点，但也有洗衣时间长、比较耗电、维修费用较高等缺点。如图所示，若某滚筒洗衣机甩干衣服（包括衣服中的水，视为质点）时，滚筒做匀速圆周运动，转动的角速度大小为，衣服的转动半径为0.24m，取重力加速度大小，则下列说法正确的是（）A.衣服在滚筒内最高点A时对筒壁的压力小于其所受的重力B.水滴最容易在最高点A离开衣服C.衣服运动到与圆心等高点时，只受滚筒的支持力作用D.衣服在最低点B时受到的支持力是其所受重力的217倍【答案】D【解析】【详解】A．衣服在最高点A时受到重力和滚筒对衣服的支持力，由可得故A错误；B．衣服在最低点有可知衣服在最低点受到的支持力大于在最高点受到的支持力，水滴最容易在最低点离开衣服，故B错误；C．衣服运动到与圆心等高点时，由受力分析可知，衣服还要受到滚筒对衣服的摩擦力才能与所受重力在竖直方向上平衡，故C错误；D．由可得故D正确。故选D。7.如图所示，在直角坐标系第一象限中，有一等腰直角，区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，点在轴上，点在轴上，各点间距离。边长也为的正方形导线框的边在轴上，时刻，该导线框恰好位于图中所示位置（边与轴重合），此后导线框在外力的作用下沿轴正方向以恒定的速度通过磁场区域。若规定逆时针方向为导线框中电流的正方向，则导线框通过磁场区域的过程中，导线框中的感应电流、外力沿轴方向的分量随导线框的位移变化的图像（图中曲线均为抛物线的一部分）中正确的是（）A. B.C. D.【答案】A【解析】【详解】AB．导线框匀速穿过图示的等腰直角三角形磁场区域，进入的过程中，由楞次定律可知感应电流沿逆时针方向，为正值，由几何关系知导线框边切割磁感线的有效长度等于进入磁场的距离，则感应电流的大小为导线框离开磁场的过程，由楞次定律可知感应电流沿顺时针方向，为负值，由几何关系知导线框边切割的有效长度等于离开磁场的距离，同理可得感应电流大小为故A正确，B错误；CD．导线框做匀速运动，外力沿轴方向的分量与导线框边所受安培力等大反向，由左手定则可知安培力方向始终向左，则外力沿轴方向的分量方向始终向右，则故CD错误。故选A。8.如图甲所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在光滑水平面上的A、B两点之间做简谐运动。取水平向右为正方向，振子的位移x随时间t变化的正弦曲线如图乙所示，弹簧的劲度系数为2N/m，下列说法正确的是（）A.时，振子的加速度为零B.振子在时和时速度相同C.时，回复力大小0.4ND.0~1.8s时间内，振子运动的路程为1.8m【答案】ACD【解析】【详解】A．弹簧振子的周期为0.8s，由于可知，2s时刻，振子位于平衡位置，此时振子的位移为0，加速度也为0，故A正确；B．几何图像可知，振子在0.1s时刻沿x轴正方向运动，在03s时刻沿x轴负方向运动，两时刻的速度不相同，故B错误；C．由于此时振子的位移最大，弹簧拉伸量为20cm，则回复力为故C正确；D．结合上述可知，0~1.8s时间内，振子运动的路程为故D正确。故选ACD。9.2023年11月，我国新一代重型步兵车VN20亮相珠海航展，该步兵车采用独特的设计理念，是机械化部队的主力装备之一。步兵车的质量为m，若在平直的路面上从静止开始加速，经时间t其速度达到最大值。设在加速过程中发动机的功率恒为P，步兵车所受阻力恒为。以下说法正确的是（）A.加速过程中，步兵车做匀加速直线运动B.步兵车的最大速度C.加速过程中，步兵车的位移大于D.加速过程中，步兵车所受合外力做的功为Pt【答案】BC【解析】【详解】A．步兵车加速过程中保持功率恒定，则加速度则随速度的增加，加速度减小，选项A错误；B．步兵车的速度最大时牵引力等于阻力，则选项B正确；C．若步兵车做匀加速运动，则位移为；而步兵车做加速度减小的加速运动时位移大于做匀加速运动时的位移，可知加速过程中，步兵车的位移大于，选项C正确；D．加速过程中，步兵车所受合外力做的功为Pt-F阻x，选项D错误。故选BC。10.如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数分别为、，原线圈接电压稳定的正弦交变电源，定值电阻阻值为，为滑动变阻器，电流表和电压表均为理想交流电表。现将的滑片向下滑动，下列说法正确的是（）A.电流表示数减小B.电压表示数减小C.电压表示数的变化量与电流表示数的变化量之比为D.电压表示数的变化量与电流表示数的变化量之比为【答案】BC【解析】【详解】AB．理想变压器，所以有，即整理有当滑动变阻器滑片向下滑动，则滑动变阻器的阻值减小，即等效电阻的阻值减小，由欧姆定律可知由于理想变压器，所以有电流表测量的是副线圈的电流，所以电流表的示数增加，由理想变压器电压表测量的是副线圈的电压，所以电压表示数减小，故A错误，B正确；CD．由于且电压U不变，所以有结合电路有根据理想变压器，所以有原副线圈电流变化量之比所以有故C正确，D错误。故选BC。第Ⅱ卷（非选择题共54分）二、非选择题：本题共5小题，共54分。11.某学习小组利用如图甲所示的装置测量重力加速度。钢球一开始被通电的电磁铁衔住，电磁铁断电即释放钢球。小球下落途中会经过一光电门，光电门发射端与接收端在同一高度，且钢球经过光电门时，发射端发出的光能对准钢球的球心（如图乙）。钢球从光电门中经过时，光电门可以记录它的遮光时间t，光电门的安装位置可以上下调整，从而改变释放时钢球球心到光电门发射端的竖直高度差h，测得实验时所用钢球的直径为d（d很小）。完成下面的问题：（1）钢球球心经过光电门时的速度大小为__________（用所测物理量的符号表示）。（2）多次改变h，该学习小组得到了多组h和t的实验数据，并画出了图像，如图丙，算得图像的斜率为k。利用图像的斜率k和小球的直径d可算得重力加速度__________（用字母k和d表示）。（3）若某同学在安装器材时小球的释放点稍向左边偏移了一些，导致小球经过光电门时，虽然小球也能遮光，但光线无法对准球心。大家都没注意到这个问题，用这样的装置完成了实验，这会导致重力加速度的测量值__________（填“偏小”“偏大”或“不变”）。【答案】①.②.③.偏大【解析】【详解】（1）[1]由于小球直径很小，挡光时间很小，可认为钢球球心经过光电门时的速度大小等于挡光过程的平均速度，则有（2）[2]根据自由落体运动规律有整理得由图像可知解得（3）[3]若某同学在安装器材时小球的释放点稍向左边偏移了一些，导致小球经过光电门时，虽然小球也能遮光，但光线无法对准球心，则实际挡光宽度小于小球直径d，则可知重力加速度的测量值偏大。12.某同学要测量一个未知电阻阻值，实验室提供的器材有：A．电流表A1：量程为0~3mA，内阻r1为约15Ω；B．电流表A2：量程0~1.5mA，内阻r2为25Ω；C．定值电阻R1：R1＝9975Ω；D．定值电阻R2：R2＝1975Ω；E．滑动变阻器R3：最大阻值为10Ω；F．电源E，电动势为3V，内阻很小但不可忽略；G．开关S及导线若干。（1）该同学根据实验器材设计了如图所示的测量电路，闭合开关S之前，滑动变阻器R3的滑片应置于_____________（填“左端“或“右端”）。（2）实验中需要量程为0~3V的电压表，则电路图中的电流表①应选择_____，定值电阻R应选择______（均填器材前面的序号）。（3）调节滑动变阻器，将滑动变阻器的滑片置于合适的位置，若此时电流表A1的示数为I1，电流表A2的示数为I2，则待测电阻Rx＝_____（用物理量的符号表示）。【答案】①.左端②.B③.D④.【解析】【分析】【详解】（1）[1]为了实验安全，闭合开关S之前，应使电路中电流从最小值开始调节，滑动变阻器采用分压接法，故应将滑片置于最左端。（2）[2]只有内阻精确已知的电流表才能改装成电压表，所以电流表选择B。[3]根据电压表改装原理可得故定值电阻应选择D。（3）[4]由串、并联电路的特点和欧姆定律有解得13.竖直放置的导热良好的汽缸固定在水平面上，A、B活塞的面积分别为SA=10cm2，SB=20cm2，质量分别为mA=1kg，mB=2kg，它们用一根长为、不可伸长的轻绳连接，均可沿汽缸内壁无摩擦地上下运动。初始时，轻绳恰好伸直且没有拉力，如图甲所示，A、B活塞间封闭气体Ⅰ的上、下段气柱的长度分别为L、2L，B下方封闭气体Ⅱ的长度为L，A上方的汽缸足够长。现用一跨过两个定滑轮的轻绳连接活塞A和物块C，如图乙所示，当活塞再次静止时，A、B活塞均向上移动L，两活塞间均无漏气，大气压强，环境温度恒定。取，求：（1）初始状态下，封闭气体Ⅰ和封闭气体Ⅱ的压强。（2）物块C的质量和末状态A、B间轻绳的拉力大小。【答案】（1），；（2）3.1175kg，21.55N【解析】【详解】（1）初始状态下，轻绳拉力为零，对活塞A受力分析，则有解得封闭气体Ⅰ的压强对活塞B受力分析，则有解得封闭气体Ⅱ的压强（2）对于气体Ⅰ，初态和末态体积分别为根据玻意耳定律有解得设物块C的质量和末状态A、B间轻绳的拉力大小T，对于气体Ⅱ，初态和末态体积分别为根据解得玻意耳定律有对于活塞B解得T=21.55N对于活塞A解得14.如图，编号依次为1、2、3……8的车厢静止在水平轨道上，其中车厢1为动力车厢，其它车厢无动力；车厢质量均为m，相邻两车厢间距均为L。现研究车厢1在不同大小的牵引力作用下启动后能挂接的车厢数量。挂接过程：车厢1启动后做匀加速直线运动，与车厢2碰撞前瞬间关闭其发动机，碰撞瞬间完成挂接，挂接后不再分离，发动机不再启动，其它车厢也是通过碰撞完成挂接。已知车厢运行所受的阻力恒为其重力的k倍，重力加速度为g。（1）若车厢2被挂接后继续滑行0.5L停下，求车厢1、2碰撞过程中系统损失的动能；（2）若要求只有车厢2、3、4被挂接，求车厢1所受牵引力的取值范围。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）设挂接前瞬间动力车厢的速度为v0，车厢2的速度为0；挂接后共同速度为v1，挂接过程动量