山西省天一大联考2023~2024学年高三下学期考前模拟考试物理试题（解析版）

高级中学名校试卷PAGEPAGE1天一大联考2023—2024学年高三考前模拟考试考生注意：1．答题前，考生务必将自己的姓名、考生号填写在试卷和答题卡上，并将考生号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。2．回答选择题时，选出每小题〖答案〗后，用铅笔把答题卡对应题目的〖答案〗标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他〖答案〗标号。回答非选择题时，将〖答案〗写在答题卡上。写在本试卷上无效。3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。一、选择题：本题共8小题，每小题6分。在每小题给出的四个选项中，第1～5题只有一项符合题目要求，第6~8题有多项符合题目要求。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.中山大学研制的宇宙射线缪子探测器由闪烁体和硅光电倍增器（SiPM）组成，其原理如图所示。当高能宇宙射线缪子穿过塑料闪烁体时，会激发闪烁体内的原子放出光子，光子进入硅光电倍增器后发生光电效应，可形成一定强度的电流信号输出。下列说法正确的是（）A.宇宙射线缪子在穿过塑料闪烁体后能量不变B.宇宙射线缪子使塑料闪烁体内的原子发生核反应放出光子C.硅光电倍增器并不适用于所有频率的光子D.硅光电倍增器中所有产生的电子的初动能相同〖答案〗C〖解析〗A．宇宙射线缪子在穿过塑料闪烁体后能量减小，故A错误；B．宇宙射线缪子使塑料闪烁体内的原子发生能级跃迁放出光子，故B错误；C．发生光电效应的条件是入射光的频率不小于金属的极限频率，所以硅光电倍增器并不适用于所有频率的光子，故C正确；D．硅光电倍增器中所有产生的电子的初动能不相同，故D错误。故选C。2.2023年9月，华为推出了搭载卫星通信功能的Mate60系列手机，它采用天通一号卫星移动通信系统。天通一号是地球静止轨道卫星（同步卫星），该卫星入轨后（）A.可以经过太原正上空B.运行的角速度大于月球绕地球运行的角速度C.运行的速度大于地球的第一宇宙速度D.向心加速度等于地球表面的重力加速度〖答案〗B〖解析〗A．天通一号是地球静止轨道卫星，其轨道平面与赤道平面在同一平面上，可知，天通一号不可能经过太原正上空，故A错误；B．根据解得天通一号轨道半径小于月球绕地球的轨道半径，可知，运行的角速度大于月球绕地球运行的角速度，故B正确；C．根据解得地球第一宇宙速度等于近地卫星的环绕速度，天通一号轨道半径大于近地卫星的轨道半径，可知，运行的速度小于地球的第一宇宙速度，故C错误；D．在地球表面有解得对天通一号有解得由于天通一号轨道半径大于地球的半径，可知，其向心加速小于地球表面的重力加速度，故D错误。故选B。3.图1为一列沿x轴方向传播的简谐横波在时的波形图，Q是平衡位置为处的质点，图2为质点Q的振动图像。下列说法正确的是（）A.该简谐横波的波长为B.该简谐横波沿轴负方向传播C.质点的振动方程为D.质点在内通过的路程一定为〖答案〗C〖解析〗A．根据图1可知，波长为，A错误；B．质点Q在时，速度沿轴正方向，所以简谐横波沿轴正方向传播，B错误；C．根据图2为质点Q的振动图像可得周期为的振动方程为Ｃ正确；D．如果质点在内初始位置在波峰波谷或则平衡位置时，通过路程为又由起始时间未确定，所以质点在内通过的路程不一定为，D错误。故选C。4.水底灯是一种常见的景观装饰灯，广泛应用于公园湖景、喷泉及鱼缸等场景。如图所示，某环形灯带可视为圆形线状光源，半径为R，水平安置于某液体内，和液面的间距为H=2R，液体的折射率为。该光源发出的光能直接从液面射出的区域面积为（）A. B. C. D.〖答案〗D〖解析〗光线从液面射出空气发生全反射的临界角满足可得如图所示根据几何关系可得该光源发出的光能直接从液面射出的区域面积为故选D。5.如图MNPQ—M′N′P′Q′为正方体，MQ和M′N′处有完全一样的、均匀带正电的绝缘棒，O为正方体的中心。已知MQ产生的电场在O点处的场强大小为E0，则O点处的合场强大小为（）A.E0 B. C. D.2E0〖答案〗A〖解析〗根据微元法可知，M′N′产生的电场在O点处的场强大小也为E0，且方向与MQ产生的电场在O点处的场强成120°，故O点处的合场强大小为E0。故选A。6.如图所示，体育课上某同学在做引体向上，他两手握紧单杠，身体悬垂，接着用力上拉使下颌超过单杠（身体无摆动），稍作停顿后放松肩臂还原下降至起始位置。关于一次引体向上的过程，下列说法正确的是（）A.初始悬垂时若改变两手间的距离，两臂拉力的合力保持不变B.向上拉升过程中单杠对人的作用力始终大于人的重力C.初始用力开始上升时和下降过程最后停下前，该同学均处于超重状态D.在下降过程中人始终处于失重状态〖答案〗AC〖解析〗A．依据力的合成法则，初始悬垂时若增大两手间的距离，即增大两拉力的夹角，因两臂拉力的合力等于该同学的重力不变，故A正确；BCD．在上升过程中，人先加速后减速，先超重后失重，则单杠对人的作用力先大于重力后小于重力；再下降运动中，身体先做加速运动，后做减速运动，人先处于失重状态，后处于超重状态，单杠对人的作用力先小于人的重力，后大于人的重力，故C正确，BD错误。故选AC。7.福建舰是中国完全自主设计建造的首艘弹射型航空母舰，配置电磁弹射和阻拦装置。如图所示，某小组模拟电磁弹射实验，将两根间距为L的长直平行金属导轨MN、PQ固定在水平面上，左侧通过开关S接入电动势为E的电源，质量为m、电阻为R、长度为L的金属棒垂直导轨静止放置，导轨处在方向竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。闭合开关S，金属棒向右加速运动至达到最大速度，即完成“弹射”。已知金属棒始终与导轨接触良好，不考虑其他电阻，不计一切摩擦，下列说法正确的是（）A.金属棒的速度为时，金属棒的加速度大小为B.金属棒能获得的最大速度为C.弹射过程中，流过金属棒电荷量为D.若弹射所用的时间为t，则金属棒的位移大小为〖答案〗BD〖解析〗A．金属棒的速度为时，回路中的感应电流为金属棒加速度大小为故A错误；B．当回路中的感应电流为0时，金属棒受到的安培力为0，金属棒的速度达到最大，则有解得金属棒的最大速度为故B正确；C．弹射过程中，设流过金属棒的电荷量为，由于金属棒产生焦耳热，根据能量守恒有可得故C错误；D．若弹射所用的时间为t，对金属棒根据动量定理可得其中联立解得金属棒的位移大小为故D正确。故选BD。8.如图所示，原长为l的轻质弹性绳（遵循胡克定律），一端固定在O点，另一端与一质量为m的小球相连，重力加速度为g。小球套在竖直固定的粗糙杆上，杆上M、N两点与P点的距离均为l，P点到O点的距离为2l，OP与杆垂直，在弹性绳的上下两侧固定有两个光滑限位柱，限位柱处于OP的中点处。将小球拉至M点并由静止释放，当小球运动至P点时加速度大小为0.75g，方向竖直向下，小球从M运动至N点的过程中弹性绳始终在弹性限度内，小球与杆之间的动摩擦因数µ=0.5。下列说法正确的是（）A.小球运动至N点之前的过程中先加速后减速B.小球运动至N点之前的过程中一直加速C.小球运动至N点时的速率等于D.小球运动至N点时的速率大于〖答案〗BC〖解析〗AB．由题意可知，小球从M运动到N的过程中，弹簧始终处于拉伸状态，小球到达P点，有联立可得小球到达N点时，根据牛顿第二定律可得解得方向竖直向下，说明小球从M运动到N的过程中，速度方向与加速度方向始终相同，小球一直做加速运动，故A错误，B正确；CD．根据以上分析可知，小球运动过程中所受的摩擦力不变，其大小为小球从M到N，根据能量守恒定律可得解得故C正确，D错误。故选BC。二、非选择题；本题共14小题，共174分。（说明：物理部分为第9～13题，共62分）9.某同学用教学用的大号量角器验证动量守恒定律和机械能守恒定律。如图所示，先将量角器固定在竖直黑板上（90°刻线沿竖直方向），再用两根长度相同的细绳，分别悬挂两个大小相同、质量分别为的金属小球A、B，且两球并排放置。已知重力加速度大小为g。ⅰ．将A拉到细绳处于水平位置，由静止释放；ⅱ．A在最低点与B碰撞后，A向左侧弹起、B向右侧弹起；ⅲ．多次测量，记录下A弹起的最高点对应的角度平均值为α，记录下B弹起的最高点对应的角度平均值为β。（1）为实现实验目的，两个小球的质量关系________（选填“<”“=”或“>”）；（2）若表达式_________成立，则可以验证动量守恒定律；（3）该同学在验证机械能守恒定律时，发现A、B碰撞前的总动能总是大于碰撞后的总动能，造成这个现象的原因可能是_______。〖答案〗（1）<（2）（3）小球碰撞过程有能量损失或空气阻力的影响等〖解析〗【小问1详析】实验中碰后A球反弹，则A球质量小于B球质量；【小问2详析】由机械能守恒有碰撞过程动量守恒联立可得【小问3详析】造成碰撞过程动能减少的原因可能是碰撞过程不是弹性碰撞，有能量损失，或者碰撞过程有空气阻力。10.电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表的电流的两倍，某同学利用这一事实测量电压表的内阻。实验室提供器材如下：A．待测电压表V（量程，内阻约）B．电流表A（量程，内阻约）C．电阻箱（最大阻值为）D．电阻箱（最大阻值为）E．滑动变阻器（额定电流为）F．电源E（电动势为，内阻不计）G．开关两个，导线若干该同学设计出如图所示的电路，按图连接实验器材后进行实验，主要操作步骤如下：①将开关处于断开、开关处于闭合状态，滑动变阻器的滑片置于最左端②闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，让电压表达到满偏，此时电流表的示数为；③保持滑动变阻器的滑片不动，断开开关，调节电阻箱，让电压表达到半偏，此时电阻箱的示数为，电流表的示数为。（1）电阻箱应选择_________（填选项序号）；（2）由实验可测得电压表的内阻________，此实验方案得到的电压表内阻的测量值________（选填“大于”“等于”或“小于”）真实值；（3）若电流表在制造的过程中，由于分流电阻的误差，使得其测量值比真实值偏大，则由此会造成电压表内阻的测量值________（选填“大于”“等于”或“小于”）真实值。〖答案〗（1）C（2）3000等于（3）等于〖解析〗【小问1详析】由实验原理可知，电阻箱与电压表串联在电路中，二者电阻相差不多才满足实验条件，所以应该选择最大阻值为的电阻箱。故选C。【小问2详析】[1]断开开关前，根据欧姆定律，电流表所在之路电阻为断开开关后，由并联电路特点，有联立，解得[2]由上面分析可知，此实验方案得到的电压表内阻不存在系统误差，其测量值等于真实值。【小问3详析】根据上一问分析可知，电流表的读数用于支路电阻和电压的计算，对电压表内阻的测量值没有影响。11.某中学在运动会开幕式上将放飞大量气球。工作人员用容积为、压强为的氦气罐利用压强差给气球充气，充气后每个气球的体积为压强为。气球释放飞向高空后，当体积膨胀到时就会爆裂。资料显示：高度每升高，大气温度下降；高度每升高，大气压强减小。已知在地面附近给气球充气时的温度为，大气压强为，不计充气过程的漏气和气球内原有气体，且认为气球在上升过程中内部气体压强始终与外界大气压强相等。求：（1）一个氦气罐可以给多少个气球充气；（2）气球爆裂时离地面的高度约为多少（结果保留整数）。〖答案〗（1）396个；（2）〖解析〗（1）一个氦气罐全部充气完毕，罐内气体压强也变为，设总共充气个符合要求气球，根据玻意耳定律可得其中，，，，代入数据解得故能充气球个数为396个。（2）当气球发生爆裂时，设此时离地面高度为，气球的压强为体积为温度为由理想气体状态方程可得代入数值，解得12.在平面内存在垂直于平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为。在区间内存在着沿轴负方向的匀强电场。一带电荷量为、质量为的粒子从轴上的点以速率射出：当粒子沿轴正向射出时，粒子恰好做匀速直线运动；当粒子沿与轴负方向成夹角向上射出时，粒子到达轴上点时速度和轴正向的夹角为锐角，再经过一段时间后到达轴上的点。已知之间的距离，不计粒子重力，求：（1）电场强度的大小；（2）粒子在点时沿轴负方向的分速度的大小；（3）点的纵坐标。〖答案〗（1）；（2）；（3）〖解析〗（1）沿轴正向时，粒子恰做匀速直线运动。粒子所受电场力和洛伦兹力平衡解得（2）粒子从点到点，洛伦兹力提供向心力由几何关系又解得（3）粒子从到的过程中，由动能定理方向上，由动量定理即而解得13.如图所示，在倾角、足够长的固定粗糙斜面上，放置着质量的木板B，木板的下端安装轻质挡板，木板上距离挡板处放置着质量的小物块，将同时由静止释放，第一次与挡板碰撞前保持静止状态。已知A、B之间的动摩擦因数,与斜面之间的动摩擦因数为，A与之间的碰撞均为弹性碰撞且碰撞时间极短，各接触面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小取。（1）求B与斜面间的动摩擦因数至少为多大；（2）若B与斜面间的动摩擦因数；ⅰ．求发生第1次碰撞后A、B的速度分别为多大；ⅱ．求发生第1次碰