2024永州高三上学期第一次模拟考试物理试卷含解析

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一、选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。
1. 下列说法正确的是（ ）
A. 光电效应揭示了光的粒子性
B. 光电效应证明了光子除了能量之外还具有动量
C. 卢瑟福第一次将“量子”引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念
D. 射线经过置于空气中带正电验电器金属小球的上方，验电器金属箔的张角会变大
【答案】A
【解析】
【详解】AB．光电效应揭示了光的粒子性，证明了光子具有能量，康普顿效应证明了光子具有动量，故A正确，B错误；
C．波尔第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，故C错误；
D．α射线经过置于空气中带正电验电器金属小球上方时，会使金属球附近的空气电离，金属球吸引负离子而使验电器金属箔的张角会变小，故D错误。
故选A。
2. 铅球掷出后，在空中运动的轨迹如图所示。a、b、c、d、e为轨迹上5个点，c为轨迹的最高点，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）

A. 球运动到c点时重力的功率最小，但不为零
B. 铅球从点运动到点和从点运动到点速度变化方向相同
C. 铅球从点到点过程比从点到点的过程中速度变化快
D. 铅球从点运动到点，合外力做的功大于重力势能的减少量
【答案】B
【解析】
【详解】A．铅球运动到c点时速度沿水平方向，重力的瞬时功率为
PG=mgvcs90°=0
故A错误；
B．根据可知，铅球从点运动到点和从点运动到点速度变化方向均与加速度方向相同，故B正确；
C．速度变化快慢即为加速度，铅球从点到点的过程比从点到点的过程中加速度相同即速度变化快慢相同，故C错误；
D．铅球从a点运动到e点，只有重力做功，根据重力做功与重力势能的关系可知，重力做功等于重力势能的减少量，故D错误。
故选B。
3. 如图所示为某种透明介质做成的等腰直角三棱镜的截面示意图。由、两种单色光组成的细光束从空气垂直于边射入棱镜，经两次反射后光束垂直于边射出，且在、边只有光射出，光路图如图所示，下列说法正确的是（ ）

A. 光的频率比光的频率小
B. 该三棱镜对光折射率应小于等于
C. 、两种单色光通过同一单缝，光的衍射现象更明显
D. 光在三棱镜中的传播速度小于光在三棱镜中的传播速度
【答案】D
【解析】
【详解】B．因a光在AB、AC边外侧均无出射光线，故发生了全反射，则临界角
C≤45°
由折射定律得
可得
故B错误；
A．b光在AB、AC边有光线出射，说明b光的临界角大于45°，b光的折射率小于a光的折射率，a光的频率大于b光的频率，故A错误；
C．b光的频率小，所以b光波长长，同一单缝衍射，b光衍射现象更明显，故C错误；
D．由
可知b光在三棱镜中的传播速度大于a光在三棱镜中的传播速度，故D正确。
故选D。
4. 如图所示，三角形斜面A放置水平地面上，将光滑滑块B放置于斜面A上，在滑块B上施加水平向右恒力F，斜面A和滑块B一起向右匀速运动，已知滑块B的质量为m、斜面A的质量为2m，斜面倾角为，已知，，则斜面与地面之间的动摩擦因数为（ ）

A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】对滑块B受力分析且由平衡可得
对A、B整体由平衡可得
联立以上两式得
则
故选A。
5. 战绳作为一项超燃脂的运动，十分受人欢迎。一次战绳练习中，某运动达人晃动绳的一端使其上下振动（可视为简谐振动）形成横波。图甲、图乙分别是同一绳上P、Q两质点的振动图像，传播方向为P到Q。波长大于1m、小于3m，P、Q两质点在波的传播方向上相距3m，下列说法正确的是（ ）

A. 该列波的波长可能为B. P、Q两质点振动方向始终相反
C. 该列波的波速可能为D. 从至，Q质点运动的路程为3.4m
【答案】C
【解析】
【详解】ABC．由题意可知
（其中n=0、1、2……）
由于波长大于1m、小于3m，则n只能取1、2，当n=1时有
得
当n=2时有
得
且当波长为时，波速
由于P、Q两距离并不是半个波长的奇数倍，故P、Q两点的振动方向并不是始终相反，故AB错误，C正确；
D．由于
且由于0时刻Q质点处于平衡位置，则此时间内Q运动的路程
故D错误。
故选C。
6. 如图所示，间距的粗糙倾斜金属轨道与水平面间的夹角，在其顶端与阻值为的定值电阻相连，间距相同的光滑金属轨道固定在水平面上，两轨道都足够长且在处平滑连接，至间是光滑绝缘带，保证倾斜轨道与水平轨道间电流不导通。倾斜轨道处有垂直轨道向上、磁感应强度大小为的匀强磁场，水平轨道处有竖直向上。磁感应强度大小为的匀强磁场。两根导体棒1、2的质量均为，两棒接入电路部分的电阻均为，初始时刻，导体棒1放置在倾斜轨道上，且距离足够远，导体棒2静置于水平轨道上，已知倾斜轨道与导体棒1间的动摩擦因数，。现将导体棒1由静止释放，运动过程中未与导体棒2发生碰撞。，，重力加速度，两棒与轨道始终垂直且接触良好，导轨电阻不计。下列说法正确的是（ ）

A. 导体棒1滑至瞬间的速度大小为
B. 导体棒1滑至瞬间，导体棒2的加速度大小为
C. 稳定时，导体棒2的速度大小为
D. 整个运动过程中通过导体棒2的电荷量为0.32C
【答案】B
【解析】
【详解】A．由于导体棒1释放点离足够远，导体棒1滑至时一定达到稳定状态，由平衡可得
即有
解得
故A错误；
B．导体棒1滑至瞬间，导体棒1切割磁感线产生的电动势为
回路中的电流为
此时导体棒2的加速度为
故B正确；
C．导体棒1、2组成的系统由动量守恒可得
得
即稳定时，导体棒2的速度大小为1.6m/s2，故C错误；
D．对导体棒2由动量定理有
即
电荷量
故D错误。
故选B。
二、选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7. 为建设美丽乡村，某地兴建的小型水电站交流发电机输出功率为，输电线总电阻为，升压变压器、降压变压器均为理想变压器。如图所示为发电站为用户供电的电路图。下列说法正确的是（ ）
A. B.
C. D. 用户增多时，变小
【答案】BC
【解析】
【详解】A．由于
因此
A错误；
B．由于
因此
B正确；
C．由于
，
解得
C正确；
D．用户增多时，则负载总电阻变小，I4增加，由于
因此I线增大，D错误。
故选BC。
8. 如图所示，轻质细杆两端固定两个质量不相等的小球a、b，小球a置于光滑的水平地面上，从图示位置，静止释放b球，下列说法正确的是（ ）

A. b球落地的瞬间，a球的速度为0
B. 在b球落地前的整个过程中，b球的机械能守恒
C. 在b球落地前的整个过程中，轻杆对b球的冲量不为0
D. 在b球落地前的整个过程中，轻杆对b球做的总功不为0
【答案】AC
【解析】
【详解】A．a、b组成的系统在水平方向上所受合力为零，动量守恒，系统水平方向的初动量为零，在b球落地瞬间系统水平方向动量仍为零，此时b球的速度方向竖直向下，a球的速度为零，故A正确；
BD．由于当b球落地的瞬间，系统水平方向动量为0，所以a球先加速后减速到最后速度变为0，则轻杆对a球先做正功后做负功，由于球a、b与轻杆组成的系统机械能守恒，则在b球落地前的整个过程中，轻杆对b球先做负功后做正功，且对b球做的总功为0，由于轻杆对b球先做负功后做正功，此过程中b球的机械能不守恒，故BD错误；
C．对b球，水平方向上动量变化为零，由动量定理可知，杆对b球的水平冲量为零。在竖直方向上，根据系统机械能守恒可知，b落地时速度与只在重力作用下的速度一样，如图所示v-t图像中斜线为b球自由落体运动的图线，曲线为b球竖直方向的运动图线，在竖直方向上运动的位移与落地速度相同，对比可知b球落地所用时间相对自由落体运动的时间要长，由动量定理可知杆对b球的竖直方向的冲量必定不为零，且冲量方向向上，所以杆对b球的水平和竖直冲量可知，杆对b球的冲量不为零，且方向竖直向上，故C正确。
故选AC。

9. 中国天眼FAST已发现约500颗脉冲星，成为世界上发现脉冲星效率最高的设备，如在球状星团M92第一次探测到“红背蜘蛛”脉冲双星。如图是相距为的A、B星球构成的双星系统绕O点做匀速圆周运动情景，其运动周期为。C为B的卫星，绕B做匀速圆周运动的轨道半径为，周期也为，忽略A与C之间的引力，且A与B之间的引力远大于C与B之间的引力，引力常量为，下列说法正确的是（ ）

A. C的质量为B. B的质量为
C. A质量为D. A、B的轨道半径之比为
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．对C球由万有引力提供向心力有
解得
由于C的质量约去，无法求出C的质量，故A错误，B正确；
CD．对A、B组成的双星系统有
、、
联立解得
、
则
、
故C正确，D错误。
故选BC。
10. 如图所示，小物块质量，长木板质量（假设木板足够长），小物块与长木板间的动摩擦因数，长木板与水平地面间的动摩擦因数，小物块以初速度向右滑上长木板，长木板初始受力，初速度为0，维持1.5s后撤去，以初始状态为计时起点，，下列说法正确的是（ ）

A. 经过1s二者速度第一次大小相等B. 速度第一次大小相等后二者一起加速，再一起减速
C. 小物块相对长木板向右最远运动3mD. 经过二者速度第二次大小相等
【答案】ACD
【解析】
【详解】A．对物块应用牛顿第二定律得物块加速度大小
对木板应用牛顿第二定律得
则二者速度相等时，由
即
解得
故A正确；
B．第一次速度相等后，假设两者一起加速，则一起加速的加速度为
物块此时所需的合外力即摩擦力为
所以假设不成立，即第一次速度相等后二者不会一起加速，故B错误；
C．两者共速的速度为
F作用过程中，速度第一次相等时，小物块的位移是
木板的位移
这个过程中的位移差为3m，之后小物块相对于木板向左运动，则木板的加速度
再经过
小物块和木板的速度分别为
撤去F后，木板开始减速，直到再次共速时，小物块速度都小于木板的速度，所以1s之后，小物块相对于木板一直向左运动，故小物块相对长木板向右最远运动3m，故C正确；
D．撤去F后，两物体再次共速前木板加速度大小
且
即
解得
所以
故D正确。
故选ACD。
三、非选择题：本题共5小题，共56分。
11. 学校物理兴趣小组在暗室中用如图甲所示的装置测定当地的重力加速度。实验器材有：支架、漏斗、橡皮管、尖嘴玻璃管螺丝夹子、接水铝盒、一根荧光刻度的米尺、频闪仪。
实验步骤如下：
A．在漏斗内盛满水，旋松螺丝夹子，使水滴以一定的频率一滴滴落下；
B．用频闪仪发出的白闪光将水滴照亮，由大到小逐渐调节频闪仪的频率，直到第一次看到一串仿佛固定不动的水滴；
C．用竖直放置的米尺测得各水滴所对应的刻度；
D．采集数据进行处理。
（1）在步骤B中，当看到空间有一串仿佛固定不动的水滴时，频闪仪的闪光频率__________（填“大于”、“小于”或“等于”）水滴滴落的频率；
（2）若观察到水滴“固定不动”时频闪仪的闪光频率为10Hz，读出其中几个连续的水滴的距离关系如图乙所示，则第3个水滴此时的速度大小__________m/s，当地的重力加速度大小__________。（结果均保留两位有效数）
【答案】 ①. 等于 ②. 1.9 ③. 9.7
【解析】
【详解】（1）[1]频闪仪频率等于水滴滴落的频率时，则每滴下来的一滴水，频闪仪都在相同的位置记录，故可看到一串仿佛固定不动的水滴；
（2）[2]第3个水滴此时的速度大小
[3]由逐差法可得当地重力加速度为
12. 某实验小组同学在实验室找到了一段粗细均匀、电阻率较大的电阻丝，设计了如图甲所示的电路进行了实验探究，其中MN为电阻丝，其横截面积大小为，R0是阻值为的定值电阻。正确接线后，闭合开关S，调节滑片P，记录电压表示数U、电流表示数I以及对应的PN长度x，通过调节滑片P，记录多组U、I、x的值。

（1）实验室提供“0.6A、3A”双量程电流表，在本实验中该同学选用0.6A挡。实验过程中，测得某次电流表的示数如图乙所示，则此时电流大小为__________A；

（2）根据实验数据绘出的图像如图丙所示，由图丙可得电池的电动势__________V，内阻__________。（结果均保留两位有效数字）；由于电表内阻的影响，通过图像法得到的电动势的测量值__________其真实值（选填“大于”、“等于”或“小于”）；

（3）根据实验数据可进一步绘出图像如图丁所示，根据图像可得电阻丝的电阻率__________；图丁中所作图线不通过地标原点的原因是__________。

【答案】 ①. 0.30 ②. 1.5 ③. 0.60 ④. 小于 ⑤. ⑥. 电流表有内阻
【解析】
【详解】（1）[1]电流表选用0.6A挡，其最小分度为0.02A，由图可知，此时电流大小为0.30A；
（2）[2]由闭合电路欧姆定律可知
由图乙所示可知，图像与纵坐标间的交点表示电动势，故有
[3]图像的斜率
其中
解得
[4]由图示可知，伏安法测电阻相对于电源来说采用电流表外接法，由于电压表分流作用，电流表测量值偏小，当外电路短路时，电流测量值等于真实值，电源的U-I图像如图所示

由图像可知，电动势测量值小于真实值；
（3）[5]根据图甲所示电路图可知
由图像可得
则有
[6]由
可知，图丁中所作图线不通过地标原点的原因是电流表有内阻。
13. 2023年3月30日，我国“神舟十五号”飞行乘组圆满完成了第三次太空行走任务。航天员出舱活动前要在节点舱（做出舱准备的气闸舱）穿上特制的航天服，航天服内密封有一定质量的气体（视为理想气体），开始时密封气体的体积为，压强为，温度为。为方便打开舱门，需将节点舱内气压适当降低，当节点舱内气压降低到目标值时，航天服内气体体积变为，温度变为。忽略航天员呼吸造成的影响，取0℃为273K。
（1）求节点舱内气压降低到目标值时航天服内气体的压强；
（2）将节点舱内气压降低到目标值后航天员感觉到航天服内气压偏高，于是他将航天服内一部分气体缓慢放出，使航天服内气压降到，此时航天服内气体体积变为，求放出的气体与放气后内部留存气体的质量比。（设放气过程中气体温度始终不变）
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）对航天服内气体，有
得
（2）设放出的气体体积为，有
放出的气体与放气后内部留存气体的质量比
得
，
14. 如图所示，小明和滑块P均静止在光滑平台上，某时刻小明将滑块P以一定速度从A点水平推出后，滑块P恰好B点无碰撞滑入半径R1=3m的光滑圆弧轨道BC，然后从C点进入与圆弧轨道BC相切于C点的水平面CD，与放置在水平面E点的滑块Q发生弹性正碰，碰后滑块Q冲上静止在光滑水平面上的、半径为的四分之一光滑弧槽S，圆弧槽与水平面相切于点，最高点为。已知滑块P的质量，滑块Q的质量，圆弧槽S的质量，两点的高度差，光滑圆弧轨道对应的圆心角53°，，滑块P与部分的动摩擦因数，点右侧水平面足够长且光滑，将滑块P和Q看做质点，重力加速度，，。求：
（1）滑块P被推出时的速度大小v0；
（2）滑块P和Q相碰后Q的速度vQ；
（3）滑块Q冲上圆弧槽S后能从弧槽S最高点G冲出的最大高度hm。

【答案】（1）；（2），方向水平向右；（3）
【解析】
【详解】（1）设滑块P被推出后瞬间，P的速度为，滑块P在点的速度为，其竖直分速度为，有
联立解得
（2）滑块P从A点到点，设到点的速度为，有
得
滑块P、Q碰后，设P、Q的速度分别为和，有
得
，方向水平向右
（3）滑块从点冲上圆弧槽S，对Q与S组成的系统，有
得
15. 如图所示，以圆柱底面中心点为坐标原点建立空间直角坐标系，另一底面中心点坐标为，圆柱底面半径为。在圆柱区域内存在沿轴正方向的匀强磁场。磁场区域左侧有一矩形区域，其中边与轴平行，边与轴平行，矩形区域的尺寸和位置已在图中标出。区域内均匀分布电子源，沿轴正方向持续不断地发射速率均为的电子。从边射出的电子经过磁场偏转后均从点射出，从边射出的电子经过磁场偏转后均从点射出。在圆柱两底面的正下方有两块半径为的半圆形平行金属收集板、，圆心分别位于点、点。已知电子质量为，电荷量为，两金属收集板之间的电压，，。忽略电子重力、电子间相互作用和电子收集后对电压的影响。求：
（1）磁感应强度的大小；
（2）从点射出的电子打到金属收集板上时的位置坐标及金属收集板收集到电子区域的面积；
（3）若在金属板正对的半圆柱空间内新增沿轴负方向、磁感应强度为的匀强磁场，并调节间电压为。求过时速度沿轴负方向的电子继续运动时间后的位置坐标。

【答案】（1）；（2）（，，）、；（3）（，，）
【解析】
【详解】（1）由题意，有电子在磁场中运动的半径
洛伦兹力提供向心力
得
（2）如图，由几何关系，有
，


则
得
坐标为（，，）、面积为
（3）金属板间运动过程
得
则