陜西省兩校2023~2024學年高三下學期模擬考試物理試題（解析版）

高級中學名校試卷PAGEPAGE1物理注意事項：1.答卷前，考生務必將自己的姓名、考場號、座位號、準考證號填寫在答題卡上。2.回答選擇題時，選出每小題〖答案〗后，用鉛筆把答題卡上對應題目的〖答案〗標號涂黑，如需改動，用橡皮擦干凈后，再選涂其他〖答案〗標號?；卮鸱沁x擇題時，將〖答案〗寫在答題卡上，寫在本試卷上無效。3.考試結束后，將本試卷和答題卡一并交回。一、選擇題：1.北京時間2023年10月3日17時45分許，諾貝爾物理學獎揭曉，皮埃爾·阿戈斯蒂尼、費倫茨·克勞斯和安妮·呂利耶因在阿秒光脈沖方面所做出的貢獻獲獎。阿秒是十億分之一秒的十億分之一，電子繞氫原子核運行一周需要150阿秒，微觀世界的時間尺度如圖所示。若將最短光脈沖視為光波的一個振動周期，則光脈沖由飛秒量級到阿秒量級，下列說法正確的是（）A波長變短 B.波長變長 C.周期變長 D.光子能量不變〖答案〗A〖解析〗光脈沖由飛秒量級到阿秒量級，由圖可知周期變短，頻率變大，根據(jù)光子能量表達式可知光子能量變大；根據(jù)可知波長變短。故選A。2.如圖所示，等邊三角形線框由三根相同的導體棒連接而成，O為線框的幾何中心。線框頂點M、N與直流電源兩端相接，已知電流為I的直導線產(chǎn)生的磁場的磁感應強度計算公式為（k為常數(shù)，r為某點到直導線的距離），若MN邊在O點產(chǎn)生的磁場的磁感應強度大小為，則ML、LN兩邊在O點產(chǎn)生的合磁場磁感應強度大小及方向為（）A.0 B.，垂直紙面向里C.，垂直紙面向外 D.2，垂直紙面向里〖答案〗B〖解析〗設每一根導體棒的電阻為R，長度為L，則電路中，上下兩路電阻之比為根據(jù)并聯(lián)電路兩端各電壓相等的特點可知，上下兩路電流之比又因為通電直導線在O點產(chǎn)生磁場的磁感應強度與導線中的電流強度成正比，根據(jù)右手螺旋定則和矢量的疊加原理可知，MLN支路電流在O點產(chǎn)生的磁場垂直紙面向里，磁感應強度與MN邊在O點產(chǎn)生的磁感應強度相等，為。故選B。3.一物體做平拋運動，從拋出時開始計時，第1s內(nèi)的位移為，第2s內(nèi)的位移為，第3s內(nèi)的位移為，已知，則下列關于的說法正確的是（）A. B. C. D.〖答案〗B〖解析〗設第1s內(nèi)水平方向的位移為x、豎直方向的位移為y，則第2s內(nèi)水平方向的位移為x、豎直方向的位移為3y，第3s內(nèi)水平方向的位移為x、豎直方向的位移為5y，可知第1s內(nèi)的位移第2s內(nèi)的位移第3s內(nèi)的位移其中聯(lián)立解得故選B。4.北京冬奧會引發(fā)了全國冰雪運動熱潮。某滑雪愛好者的運動情景可簡化為如圖所示的模型。他以初速度從斜坡底端沖上斜坡，到達某一高度后又返回底端，滑雪板與斜坡之間的摩擦不可忽略，關于他在斜坡上運動的速度v、加速度a、重力勢能和機械能E隨時間的變化關系，下列圖像描述可能正確的是（）A. B.C. D.〖答案〗C〖解析〗B．滑雪愛好者以初速度從斜坡底端沖上斜坡的過程為勻減速直線運動，根據(jù)牛頓第二定律解得方向沿斜面向下，返回底端的過程為勻加速速直線運動，根據(jù)牛頓第二定律解得方向沿斜面向下，故故B錯誤；A．又v-t圖像斜率表示加速度，圖線斜率不變，與矛盾，故A錯誤；C．愛好者沖上斜坡的過程，重力勢能從零不斷增大，最高點重力勢能最大，然后開始下滑，重力勢能不斷減小到零，重力勢能的變化量與高度變化成正比關系，根據(jù)運動學規(guī)律知高度與時間不成正比例關系，故圖線是非線性關系，當時，根據(jù)知下滑時間為上滑時間的2倍，故C正確；D．根據(jù)功能關系知，阻力做的負功等于機械能的減小量，故機械能E一直變小，與D不符，故D錯誤。故選C。5.如圖所示，直角坐標系位于豎直平面內(nèi)，y軸豎直向上。第III、IV象限內(nèi)有垂直于坐標平面向外的勻強磁場，第IV象限同時存在方向平行于y軸的勻強電場（圖中末畫出）。若將一質量為m、帶電荷量為的小球從x軸上的A點由靜止釋放，小球恰好從P點垂直于y軸進入第IV象限做圓周運動，從Q點垂直于x軸進入第I象限，Q點距O點的距離為d，已知重力加速度為g。下列說法正確的是（）A.電場強度的大小為B.磁感應強度大小為C.小球在經(jīng)過P點前瞬間的曲率半徑為D.小球在第III、Ⅳ象限運動的總時間為〖答案〗B〖解析〗A．小球恰好從P點垂直于y軸進入第IV象限做圓周運動，說明小球在第Ⅳ象限電場力與重力平衡，即所以電場強度的大小為A錯誤；B．小球在第III象限受到重力和洛倫茲力，洛倫茲力不做功，設小球到達P點的速度為，由題意知則由動能定理可得解得P點速度為小球恰好從P點垂直于y軸進入第IV象限做圓周運動，所以小球在第Ⅳ象限所受合外力為洛倫茲力，小球恰好從Q點垂直于x軸進入第I象限，Q點距O點的距離為d，所以圓周運動半徑為洛倫茲力提供向心力，則解得磁感應強度大小為B正確；C．小球在P點受到豎直向下的重力，豎直向上的洛倫茲力，此時重力與洛倫茲力的合力提供向心力，設小球在經(jīng)過P點前瞬間的曲率半徑為r，可得解得C錯誤；D．假設小球在A點水平方向受到一對大小相等，方向相反的速度（向左）和（向右），則小球會在豎直方向受到兩個大小相等，方向相反的洛倫茲力（向下）和（向上），且滿足則小球在第Ⅲ象限的運動可簡化為水平向左的速度為勻速直線運動，以及速度為的勻速圓周運動，小球運動的周期與速度大小無關，故第Ⅲ象限運動的時間與第Ⅳ象限運動的時間相同，均為第Ⅳ象限勻速圓周運動周期的，小球在第Ⅳ象限做勻速圓周運動的周期故小球在第III、Ⅳ象限運動的總時間為D錯誤；故選B。6.2023年9月21日15時48分，中國空間站“天宮課堂”第四課正式開講．新晉“太空教師”景海鵬、朱楊柱、桂海潮為廣大青少年帶來了一堂精彩的太空科普課，這是中國航天員首次在夢天實驗艙內(nèi)進行授課。地球半徑為R，引力常量為G，若夢天實驗艙做勻速圓周運動的軌道半徑是地球半徑的k倍，夢天實驗艙與地球中心的連線在單位時間內(nèi)掃過的面積為S，則下列說法正確的是（）A.夢天實驗艙的環(huán)繞周期為 B.地球的質量為C.夢天實驗艙處的重力加速度大小為 D.地球的密度為〖答案〗AD〖解析〗A．由幾何關系得所以夢天實驗艙的環(huán)繞周期故A正確；B．由萬有引力提供向心力得解得地球的質量故B錯誤；D．由、可得地球的密度為故D正確；C．由萬有引力等于重力得所以夢天實驗艙處的重力加速度大小為故C錯誤。故選AD。7.如圖所示，質量為m、帶電荷量為的粒子（不計重力）從P點以初速度射入輻射狀電場中，粒子恰好做勻速圓周運動，經(jīng)過四分之一圓周后從A點垂直邊射入以正方形為邊界的勻強電場中，最后從C點射出。已知輻射狀電場在圓弧軌跡處的電場強度大小為，正方形的邊長與粒子做圓周運動的軌跡半徑相等。下列說法正確的是（）A.粒子在C點時的速度大小為B.粒子在C點時的速度大小為C.粒子從P點運動到C點的時間為D.粒子從P點運動到C點的時間為〖答案〗AC〖解析〗AB．設粒子圓周運動的軌道半徑為,則有解得粒子從A到C做類平拋運動，則水平方向上解得在豎直方向上，則有解得豎直方向上分速度所以粒子在C點時的速度大小為A正確，B錯誤；CD．粒子圓周運動的周期所以粒子在弧形電場中運動的時間所以粒子運動的時間C正確，D錯誤。故選AC。8.如圖所示，用輕質網(wǎng)兜將一質量均勻的足球懸掛在豎直木板的A點，輕繩與木板之間的夾角，將木板以底端為軸順時針緩慢轉動直至木板水平，轉動過程中繩與木板之間的夾角保持不變，忽略一切摩擦，足球的重力為9N，設木板對球的支持力為、繩上的拉力為，木板在轉動過程中，下列說法正確的是（）A.的最小值為 B.的最大值為9NC.當木板轉動60°時，是大小的三倍 D.當木板轉動30°時，與大小相等〖答案〗AD〖解析〗A．足球的受力如圖所示因為繩與板的夾角不變，三力首尾相接可得與所在直線的夾角不變，即它們的矢量圖被限制在一個外接圓上移動?？梢娎K對足球的拉力一直減小，木板對足球的支持力先增大后減小，初狀態(tài)時的最小值為故A正確；BC．當木板轉動60°時，最大，最大值為此時大小為即是大小的兩倍，故BC錯誤；D．當木板轉動30°時，、與三力構成等邊三角形，即與大小相等，故D正確。故選AD。二、非選擇題：（一）必考題：9.利用如圖甲所示的實驗裝置“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”。（1）采用如圖乙所示的計時器，關于該實驗下列操作正確的是______。A．打點計時器的電源應該使用6V~8V的交變電源B．將紙帶固定在小車尾部，并穿過電火花打點計時器的限位孔C．把一根細線拴在小車上，細線跨過定滑輪且平行桌面，下面吊著適當質量的鉤碼D．開始實驗時先放開紙帶，再接通電源（2）某實驗小組所得紙帶上打出的部分計數(shù)點如圖丙所示（每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點，圖中未畫出），打點計時器所用的交流電源頻率為50Hz。打下第2個計數(shù)點時小車的速度v2=______m/s；小車的加速度為a=______m/s2.（結果均保留三位有效數(shù)字）（3）如果當時電網(wǎng)中交變電流的頻率稍有減小，頻率從50Hz變成了49Hz，而做實驗的同學并不知道，仍按照50Hz進行處理，那么速度的測量值與實際值相比______，加速度的測量值與實際值相比______。（均選填“偏大”“偏小”或“不變”）〖答案〗（1）BC（2）0.3960.380（3）偏大偏大〖解析〗（1）[1]A．電火花打點計時器使用的電源為220V交流電源，故A錯誤；B．將紙帶固定在小車尾部，并穿過電火花打點計時器的限位孔，故B正確；C．細繩系上重物跨過定滑輪與小車相連，在釋放小車前，小車要靠近打點計時器，故C正確；D．為充分利用紙帶，應先接通電源，后釋放小車，故D錯誤。故選B。（2）[2]計數(shù)點2的瞬時速度[3]根據(jù)運用逐差法得a=代入數(shù)據(jù)得a=0.380m/s2（3）[4][5]如果當時電網(wǎng)中交變電流的頻率稍有減小，實際的計數(shù)周期變大，仍按照50Hz進行數(shù)據(jù)處理，那么速度及加速度的測量值與實際值相比偏大。10.某物理實驗小組準備測量未知電阻Rx（約為2kΩ）的阻值和某型號手機鋰電池的電動勢和內(nèi)阻。電池已拆開，電動勢E標稱值為3.4V，允許最大放電電流為100mA。在實驗室備有如下實驗器材：A．電壓表V（量程4V，內(nèi)阻RV約為10kΩ）B．電流表A1（量程100mA，內(nèi)阻RA為25Ω）C．電流表A2（量程2mA，內(nèi)阻R2約為100Ω）D．滑動變阻器R（0～40Ω，額定電流1A）E．電阻箱R0（0～9999Ω）F．開關S一個、導線若干（1）為了測定電阻Rx的阻值，實驗小組設計了如圖甲所示的電路原理圖，電源用待測的鋰電池，則電流表應選用______（選填“A1”或“A2”），將電壓表的讀數(shù)除以電流表的讀數(shù)作為Rx的測量值，則測量值______（選填“大于”“等于”或“小于”）真實值。（2）該實驗小組設計了如圖乙所示的電路原理圖來測量鋰電池的電動勢E和內(nèi)阻r。①電流表示數(shù)的倒數(shù)與電阻箱阻值R0之間的關系式為______（用字母E，r，RA表示）；②在實驗中，多次改變電阻箱的阻值，獲得多組數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)作出的圖像為圖丙所示的直線，根據(jù)圖像可知該鋰電池的電動勢E=______V，內(nèi)阻r=______Ω。（結果均保留兩位有效數(shù)字）〖答案〗（1）A2大于（2）3.38.3〖解析〗（1）[1]根據(jù)題意，由歐姆定律可得，流過電流表的最大電流約為則電流表應該選用;[2]由電路圖甲可知，電流表采用的是內(nèi)接法，由于電流表的分壓，電壓表的測量值大于真實值，由歐姆定律可知，電阻的測量值大于真實值。（2）①根據(jù)題意及電路圖乙，由閉合電路歐姆定律有整理得②[2][3]根據(jù)題意，結合圖丙可得，解得，11.如圖所示，某玩具滑道裝置是由水平軌道、傾斜軌道、水平軌道、半圓弧軌道組成，整個軌道在同一豎直平面內(nèi)且各部分之間均平滑連接。質量的滑塊Q靜止于水平軌道的O點。長度、不可伸長的輕繩一端固定在點，一端與質量的物塊P相連，物塊P靜止時恰好與水平軌道及滑塊Q接觸但無相互作用力?，F(xiàn)將物塊P拉至左側某一位置由靜止釋放，物塊P繞點做圓周運動至最低點時輕繩恰好被拉斷，之后與滑塊Q發(fā)生彈性碰撞，碰撞后滑塊Q恰好能夠通過半圓弧軌道最高點D。已知半圓弧軌道的圓心為、半徑，水平軌道與水平軌道之間的距離，物塊P、滑塊Q均可以視為質點，不計任何阻力，取重力加速度。求：（1）碰撞后瞬間滑塊Q的速度大??；（2）碰撞后物塊P沿軌道上升的最大高度；（3）輕繩能承受的最大拉力?！即鸢浮剑?）；（2）；（3）〖解析〗（1）碰撞后滑塊Q恰好能夠通過半圓弧軌道最高點D，即滑塊Q在D點時，重力恰好提供向心力解得設滑塊Q碰撞后瞬間的速度大小為，滑塊Q從O點到D點，根據(jù)動能定理代入數(shù)據(jù)，解得（2）設碰撞前物塊P的速度大小為，碰后的速度大小為，物塊P與滑塊Q發(fā)生彈性碰撞，則解得設碰撞后物塊P沿軌道上升的最大高度為，假設此時物塊P在斜面上，根據(jù)動能定理解得所以，假設成立；（3）物塊P做圓周運動至最低點時輕繩恰好被拉斷，拉斷前的瞬間，拉力和重力的合力提供向心力代入數(shù)據(jù)，解得12.如圖所示，間距為1m的平行金屬導軌、固定在水平面上，其中、為半徑的半圓弧，虛線左側和圓弧導軌間均存在豎直向上且磁感應強度大小為的勻強磁場。在水平導軌上垂直放置金屬棒a、b，且在金屬棒間鎖定一彈性勢能為1.2J的輕質彈簧（彈簧與兩棒均不拴接），解除彈簧鎖定后，金屬棒a、b分別同時運動到、處，金屬棒b進入磁場向左運動后速度減小到零，此時金屬棒a恰好到達圓弧最高點，且對軌道無壓力。已知金屬棒a、b的質量、，電阻、，金屬棒b與左側導軌間的動摩擦因數(shù)，右側導軌光滑。不計彈簧的長度、金屬棒a在處的能量損失，不計導軌電阻和空氣阻力，g取，金屬棒a、b始終與導軌垂直且接觸良好。求：（1）金屬棒a運動到處的速度大?。唬?）金屬棒a運動到圓弧軌道最高點時，所受的安培力大??；（3）從進入磁場到速度減小到零的過程中，金屬棒b產(chǎn)生的焦耳熱。〖答案〗（1）4m/s；（2）0.4N；（3）0.336J〖解析〗（1）對金屬棒a、b構成的系統(tǒng)，根據(jù)動量守恒定律有根據(jù)能量守恒定律有解得，（2）金屬棒a恰好能夠到達圓弧最高點，且對軌道無壓力，根據(jù)牛頓第二定律有此時回路的感應電動勢為此時回路的感應電流為此時金屬棒a所受的安培力大小解得（3）根據(jù)能量守恒定律有金屬棒b產(chǎn)生的焦耳熱解得（二）選考題：【物理-選修3-3】（15分）13.如圖甲所示，中國“奮斗者”號載人潛水器在馬里亞納海溝成功坐底，坐底深度10909m，創(chuàng)造了我國載人深潛新紀錄。已知在深度3000m以下，海水溫度基本不變，現(xiàn)利用如圖乙所示固定在潛水器外的一個密閉氣缸做驗證性實驗，氣缸內(nèi)封閉一定質量的理想氣體.輕質導熱活塞可自由移動。若將氣體分子撞擊缸壁視為彈性正碰，則在潛水器從4000m深度下潛到5000m深度的過程中，下列說法正確的是______。A.封閉氣體對外做正功B.封閉氣體向外界放出熱量C.封閉氣體壓強與潛水器下潛的深度成正比D.封閉氣體分子單位時間撞擊缸壁單位面積的次數(shù)增加E.封閉氣體分子對缸壁的平均撞擊力的沖量不變〖答案〗BDE〖解析〗AB．根據(jù)熱力學第一定律，由于溫度不變，氣體的內(nèi)能不變，氣體壓強增大，體積減小，外界對氣體做正功，則氣體放出熱量，并且外界對氣體做的功等于氣體放出的熱量，A錯誤，B正確；C．氣體壓強壓強與潛水器下潛的深度成一次函數(shù)關系，C錯誤；D．下潛過程中，氣體溫度不變，氣體分子平均動能不變，潛水器的壓強增大，氣體被壓縮，氣體分子數(shù)密度增大，氣體分子單位時間撞擊缸壁單位面積的次數(shù)增加，D正確；E．潛水器下潛過程中，溫度不變，氣體分子平均動能不變，氣體分子每次對缸壁的平均撞擊的沖量大小不變，E正確。故選BDE。14.如圖所示，一端封閉、開口向下的玻璃管豎直放置，總長度，用長度的水銀柱封閉一段長度的理想氣體，已知大氣壓強，封閉氣體的溫度。將玻璃管緩慢地轉過保持開口向上，對氣體緩慢加熱，隨著溫度的升高，水銀會從管口溢出。（1）試通過計算說明當氣體溫度達到270℃時是否有水銀從管口溢出；（2）求玻璃管中仍有水銀柱時，氣體的最高溫度（計算結果保留整數(shù)）?！即鸢浮剑?）沒有水銀從管口溢出；（2）〖解析〗（1）設氣體柱橫截面積為S，對封閉氣體柱，管口向下時管口向上時由玻意耳定律得代入數(shù)據(jù)解得設當溫度升高到時，水銀恰好不溢出，加熱過程中封閉氣體柱壓強不變，對封閉氣體柱由蓋-呂薩克定律其中代入數(shù)據(jù)解得氣體的溫度為所以，當氣體溫度達到270℃時，水銀沒有從管口溢出；（2）設當溫度最高時，管內(nèi)水銀柱長度x，對封閉氣體柱由理想氣體狀態(tài)方程其中代入數(shù)據(jù)化簡有根據(jù)數(shù)學知識，當時，溫度最高，為【物理——選修3-4】（15分）15.如圖甲所示，一列簡諧橫波沿直線傳播，P、Q為波傳播路徑上相距12m的兩個質點，P、Q兩個質點的振動規(guī)律分別如圖乙、丙所示，下列說法正確的是（）A.該波一定從Q點向P點傳播B.時，P、Q兩質點的位移不相同C.時刻，P、Q連線中點處的質