[物理]甘肃省武威市两校2023_2024学年高三下学期模拟考试试卷(解析版)

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注意事项：
1．答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上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。
4．本试卷主要考试内容：高考全部内容。
一、选择题：本题共10小题，共43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5分，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1. 在中国数字科技馆里面有个展品叫傅科摆，可以证明地球在自转。它是由一根长长的摆线和一个摆球构成的，它展示的就是单摆运动，如图所示。关于单摆，下列说法正确的是（ ）
A. 若仅减小摆球的振幅，则会减小其周期
B. 若仅增大摆长，则会增大其周期
C. 若仅改变单摆的位置，则一定会改变其周期
D. 周期与摆长无关
【答案】B
【解析】ABD．由公式
可知，单摆运动的周期与质量和振幅无关，与摆长有关，若仅增大摆长，则会增大其周期，故AD错误，B正确；
C．若改变单摆的位置，但在其所在处的重力加速度不变，则其周期不变，故C错误。
故选B。
2. 蹦极是近些年来新兴的一项非常刺激的户外休闲活动。小丽在跳台安全员的正确操作下完成下跳，整个过程中弹跳绳（始终在弹性限度内）多次伸缩，小丽最终被安全拉上跳台。空气阻力不能忽略，下列说法正确的是（ ）
A. 弹跳绳伸直前小丽的机械能不变
B. 弹跳绳刚伸直时小丽的动能最大
C. 小丽被安全员匀速向上拉时，弹跳绳的弹性势能增大
D. 整个过程中小丽所受重力做功零
【答案】D
【解析】A．小丽下落过程中空气阻力做负功，小丽的机械能减小，故A错误；
B．弹跳绳刚伸直时小丽所受合力仍竖直向下，动能还会增大，故B错误；
C．小丽被安全员匀速向上拉时，弹跳绳的形变量不变，弹跳绳的弹性势能不变，故C错误；
D．整个过程中小丽高度变化为零，小丽所受重力做功为零，故D正确。
故选D。
3. 放射性元素A经过m次衰变和n次衰变后生成一新元素B，已知，则元素B在元素周期表中的位置较元素A的位置（ ）
A. 向前移动了位B. 向后移动了位
C. 向前移动了位D. 向后移动了位
【答案】A
【解析】粒子是，粒子是，因此发生一次衰变，电荷数减少2，发生一次衰变，电荷数增加1，故电荷数变化为
所以新元素B在元素周期表中的位置较元素A的位置向前移动了位。
故选A。
4. 汽车行驶时轮胎的胎压太高或太低都容易造成安全隐患。已知某型号轮胎能在温度下正常工作，为使轮胎在此温度范围内工作时的最高胎压不超过3.5×105Pa，最低胎压不低于1.6×105Pa、设轮胎容积不变，若在温度为27℃时给该轮胎充气，为了安全，则充气后的胎压可能为（ ）
A. 1.8×105PaB. 1.9×105PaC. 2.3×105PaD. 3.2×105Pa
【答案】C
【解析】由题意设
轮胎容积不变，胎内气体做等容变化，由
可知，为了安全，在温度为27℃时给轮胎充气，充气后的胎压的最小值为
由
可知，为了安全，在温度为27℃时给轮胎充气，充气后的胎压的最大值为
故充气后的胎压范围为
故选C。
5. 真空中两点电荷分别放在x轴上的O点和M点，两电荷连线上各点电势随x变化的关系如图所示，其中A、N两点的电势均为零，ND段中的C点电势最高，则下列说法正确的是（ ）
A. 两点电荷的电性相同
B. A点的电场强度为零
C. N点的电场强度大于C点的电场强度
D. 质子从N点运动到C点的过程中电势能减小
【答案】C
【解析】A．由题图已知，在O点放的是正电荷，在M点放的是负电荷，即二者的电性相反，故A错误；
BC．图像的斜率表示电场强度，A、N点的斜率不为零，C点的斜率为零，故B错误，C正确；
D．质子带正电，从N点运动到C点的过程中电势能增大，故D错误。故选C。
6. 如图所示，轻直杆BC的一端用铰链固定于竖直墙壁，另一端固定一个轻小滑轮C，轻细绳下端挂一重物，细绳的AC段水平。忽略所有摩擦，若将细绳的端点A缓慢向上移动一小段距离，则下列说法正确的是（ ）
A. 移动过程中直杆顺时针转动了一些B. 移动过程中直杆没有发生转动
C. 移动过程中直杆逆时针转动了一些D. 无法确定移动过程中直杆是否转动
【答案】A
【解析】由于杆处于动态平衡状态，滑轮C两侧的细绳拉力大小相等，且合力沿杆的方向向下，根据平行四边形定则可知，合力一定在滑轮C两侧的细绳形成的夹角的平分线上，若将细绳的端点A稍向上移至点，若杆不动，则，则不能平衡，若要杆再次平衡，则两绳的合力一定还在角平分线上，则BC杆应顺时针转动一定的角度。
故选A。
7. 某次冰壶训练中，一冰壶以某初速度在水平冰面上做匀减速直线运动，通过的距离为x时其速度恰好为零，若冰壶通过第一个的距离所用的时间为t，则冰壶通过最后的距离所用的时间为（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】由逆向思维可知，冰壶从静止开始做匀加速直线运动，由
可知，冰壶通过连续相等距离所用时间之比为，n为大于或等于1的整数，冰壶通过最后的距离所需时间为
故选D。
8. 可近似认为太阳系中各行星在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动。当地球恰好运行到另一行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，天文学称为“行星冲日”。若地球及其他行星绕太阳运动的轨道半径如下表，则下列说法正确的是（ ）
A. 火星的运行速率小于地球的运行速率
B. 木星绕太阳运行的周期比地球绕太阳运行的周期小
C. 土星的向心加速度比天王星的向心加速度小
D. 上表中的行星中，海王星相邻两次冲日的时间间隔最短
【答案】AD
【解析】ABC．对各行星，由万有引力提供向心力有
解得
则火星的运行速率小于地球的运行速率；木星绕太阳运行的周期比地球绕太阳运行的周期大；土星的向心加速度比天王星的向心加速度大，选项A正确，BC错误；
D．设地球的运行周期为，角速度为，轨道半径为，则其他行星的轨道半径为，由万有引力定律有
各行星相邻两次冲日需满足
解得
则k值越大，t越小，即上表中的行星中，海王星相邻两次冲日的时间间隔最短，选项D正确。
故选AD。
9. 车载手机无线充电是一种方便的充电方式，可以让驾驶者在驾车过程中无须使用充电线连接手机而给手机充电。这种技术利用了电磁感应原理，通过在车内安装一个无线充电器，向放置在充电器上的手机发送电能。整个装置的示意图如图所示，电力输送线圈匝数与接受线圈的匝数之比为22：1，输电线圈的电压。不计充电过程的电能损失。下列说法正确的是（ ）

A. 若输电线圈的电流为逆时针方向（俯视图）且增大，则接受线圈的电流方向也为逆时针
B. 无线充电频率为25Hz
C. 接受线圈两端电压的有效值为5V
D. 接受线圈两端的最大电压为10V
【答案】BC
【解析】A．由楞次定律有，当输电线圈增加逆时针（俯视图）的电流时，则通过接受线圈的磁通量增加，接受线圈产生的磁场与原来的磁场方向相反，则接受线圈的电流方向为顺时针，选项A错误；
B．由
可得频率
选项B正确；
CD．由
可知，接受线圈两端电压的有效值为5V，最大值为，选项C正确、D错误。
故选BC。
10. 如图所示，间距的平行金属导轨和分别固定在两个竖直面内，倾斜导轨与水平方向的夹角，在同一水平面内，整个空间内存在着竖直向上、磁感应强度大小的匀强磁场。长度、质量、电阻的导体杆a静止放置在水平导轨上，现将与导体杆a完全相同的导体杆b从斜面上处由静止释放，运动到虚线处有最大速度，此时导体杆a恰好未滑动，两导体杆与导轨始终垂直且接触良好，导轨电阻不计，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，导体杆与导轨倾斜部分和水平部分的动摩擦因数相同。取重力加速度大小，，。下列说法正确的是（ ）
A. 导体杆a与导轨间的动摩擦因数为0.5B. 导体杆a与导轨间的动摩擦因数为
C. 导体杆b的最大速度为0.5m/sD. 导体杆b的最大速度为1m/s
【答案】BD
【解析】AB．当导体杆b的速度最大时，对导体杆a受力分析有
对导体杆b受力分析，沿斜面方向有
垂直斜面方向有
摩擦力大小
联立解得
故A错误、B正确；
CD．当导体杆b的速度最大时，有
电动势
电流
导体杆b受到的安培力
解得
故C错误，D正确。
故选BD。
二、非选择题：本题共5小题，共57分。
11. 某实验小组用如图所示的装置进行实验，既可以验证机械能守恒定律，也可以测量当地的重力加速度，在铁架台上固定一角度测量仪，用一不可伸长的轻质细线拴接一直径为d、质量为m的小球，细线悬点到小球顶端的距离为L，自然下垂时小球刚好位于光电门处，将小球拉离平衡位置至对应的偏离角度为，然后由静止释放小球，记录小球通过光电门时的挡光时间t，多次改变偏离角度，重新做实验。不计空气阻力。回答下列问题：
（1）小球从静止摆动到最低点的过程中，重力势能的减小量为______（用m、g、L、d、来表示），小球运动到最低点时的速度大小______（用d、t来表示）。
（2）通过实验数据，以为横轴，以为纵轴，画出一条______（填“直线”“抛物线”或“双曲线”）就验证了机械能守恒定律。
（3）若（2）中得到的图线（或其延长线）与横轴交点的横坐标的绝对值为c，则当地的重力加速度大小______（用d、L、c来表示）。
【答案】（1）
（2）直线 （3）
【解析】【小问1详解】
[1]小球从静止摆动到最低点的过程中，重力势能的减小量
[2] 小球通过光电门的时间极短，则其平均速度近似等于小球运动到最低点时的速度大小，有
【小问2详解】
小球运动到最低点时的动能
若，就验证了机械能守恒定律，整理可得
则以为横轴，以为纵轴，画出的是一条直线。
【小问3详解】
若画出的图线与横轴交点的横坐标的绝对值为c，则图像的斜率
结合
解得
12. 电动自行车是人们常用的代步工具。某同学为了测定某电动车电池的电动势和内阻，设计了如图甲所示的电路，该同学能找到的实验器材有：
A．电动车电池一组，电动势约为12V，内阻未知；
B．直流电流表，量程为0~0.6A，内阻很小，可忽略不计；
C．电阻箱R，阻值范围为0~999.9Ω；
D．定值电阻，阻值辨认不清；
E．多用电表；
F．导线和开关若干。
该同学操作步骤如下：
（1）断开开关S，将多用电表选择开关置于×1Ω挡，正确调零后，将红黑表笔分别接定值电阻两端，发现指针示数如图乙所示，则定值电阻的阻值为______Ω。在本实验中，可认为该测量值为定值电阻的准确值。
（2）改变电阻箱阻值R，分别记录电流表的电流I，在下列三组关于R的取值方案中，最合理的方案是______（填“1”“2”或“3”）。
（3）根据实验数据描点，绘出的图像是一条直线。若直线的斜率为，在坐标轴上的截距为，则该电源的电动势______V，内阻______Ω。（结果均保留三位有效数字）
【答案】（1）10 （2）3 （3）11.5 1.50
【解析】【小问1详解】
多用电表选择开关置于×1Ω挡，故定值电阻的阻值为10Ω。
【小问2详解】
根据电流表量程可知，要使电流表测量的电流在0.2A~0.4A范围内，电路中总电阻应该在30Ω~60Ω之间，由此可知电阻箱取值方案中，比较合理的是方案3。
【小问3详解】
[1][2]由闭合电路欧姆定律有
可得
故
解得
13. 某种由透明材料制成的直角三棱镜ABC的截面示意图如图所示，，，在与BC边相距的位置放置一平行于BC边的竖直光屏。现有一细光束射到棱镜AB面上的P点，入射光线与AB面的垂线CP的夹角，该光线经棱镜折射后，从BC边射出，透明材料对该光的折射率，光在真空中传播的速度大小，整个装置置于真空中。求：
（1）光线在BC面上的出射点与光屏上光斑的距离x；
（2）光线从P点至传播到光屏上所需的时间t。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）画出光路图如图所示
由折射定律可知
由几何关系有
则光线在BC面上的入射角，同理有
由几何关系有
解得
（2）光在介质中传播的速度大小
由几何关系可知光在介质中的路程为
则光在介质中的传播时间
光在真空中的传播时间
又
解得
14. 如图所示，可视为质点的弹性小球A、B在同一竖直线上且间距，小球B距地面的高度，两小球在外力的作用下处于静止状态。现同时由静止释放小球A、B，小球B与地面发生碰撞后反弹，之后小球A与B发生碰撞。已知小球A的质量，小球B的质量，取重力加速度大小，所有的碰撞均无机械能损失，不计碰撞时间。求：
（1）小球B第一次着地时小球A的速度大小；
（2）小球A、B第一次相碰时离地高度H；
（3）小球A、B第一次相碰后瞬间小球A的速度大小。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）小球B刚着地时，小球A、B的速度大小相等，有
解得
（2）小球B着地反弹后，相对小球A做匀速直线运动，运动时间
由运动学公式有
解得
（3）设两小球碰前瞬间，小球A的速度大小为，小球B的速度大小为，有
两小球碰撞时动量守恒和机械能守恒，取竖直向上为正方向
解得
15. 如图所示，在平面直角坐标系x轴的上方、半径为R的圆形区域内有匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，x轴的下方、边长为2R的正方形区域内有匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，两匀强磁场的磁感应强度大小相等，圆形区域与正方形区域相切于坐标原点O。一电荷量为q、质量为m的带负电粒子从A点（在过水平直径的圆周上）沿与水平方向成30°角方向进入圆形区域，进入时粒子的速率为，一段时间后，粒子垂直x轴离开圆形区域，不计带电粒子受到的重力。
（1）求带电粒子离开圆形区域时的坐标；
（2）求带电粒子在整个磁场中的运动时间；
（3）其他条件不变，仅在圆形区域和正方形区域之间（圆形区域下方、正方形区域上方）加一竖直向上的匀强电场（图中未画出），使粒子离开正方形区域时的速度方向与正方形右边界垂直，求所加匀强电场的电场强度大小。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）如图所示，由几何关系可知，粒子在圆形磁场内运动的半径
对应圆心角为60°，则入射点与出射点的连线即圆周轨迹的弦和圆心围成正三角形，则
水平坐标为
竖直坐标为
即粒子射出圆形区域时的坐标为。
（2）设粒子的电荷量为q、质量为m，由洛伦兹力提供向心力，有
解得粒子在正方形区域内运动的半径
粒子在两个磁场中转动一周的时间均为
由几何关系可知，粒子在正方形区域内偏转的角度为120°
带电粒子在整个磁场中的运动时间
解得
（3）粒子离开正方形区域时的速度方向与正方形右边界垂直，由几何关系可知
设粒子进入正方形磁场时的速度大小为v，由洛伦兹力提供向心力，有
解得
由动能定理有
其中
解得
行星
地球
火星
木星
土星
天王星
海王星
绕太阳运动的轨道半径/AU
1.0
1.5
52
9.5
19
30
方案编号
电阻箱的阻值R/Ω
1
300
260
220
180
140
2
100
85
70
55
40
3
40
35
30
25
20