湖南省2023-2024学年高三下学期质量调研卷（二）物理试题（Word版附解析）

这是一份湖南省2023-2024学年高三下学期质量调研卷（二）物理试题（Word版附解析），共19页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题
1．小明利用手机传感器，测得电梯从静止开始运行的加速度－时间图像，如图所示。手机传感器中加速度向上时为正值，下列说法正确的是（ ）

A．0.6s~0.8s电梯处于匀加速下降阶段
B．0.9s~1.2s电梯处于匀速上升阶段
C．0.9s~1.2s电梯处于匀加速上升阶段
D．1.7s~2.3s电梯处于静止阶段
2．据统计，我国发射的卫星已近600颗，位居世界第二位，这些卫星以导航、遥感、通信为主要类别，尤其是北斗导航卫星的发射使我国具备了全球精确导航定位、授时和短报文通信等能力。如图，A、B、C为我国发射的3颗卫星，其轨道皆为圆形，其中卫星A、B的轨道在赤道平面内，卫星C的轨道为极地轨道，轨道半径rC < rA < rB，下列说法正确的是（ ）
A．卫星B一定与地球自转同步B．卫星A的动能比卫星B的动能大
C．卫星C的线速度大小可能为8.0km/sD．卫星A的加速度比卫星B的加速度大
3．如图所示，将附有一层肥皂液膜的圆形铁丝圈竖直放置在红色光源的右侧，人在与光源同侧的位置观察液膜，下列说法正确的是（ ）

A．若将该装置放在地球表面上观察，可看到竖直直条纹
B．若将该装置放在空间站上观察，可看到水平直条纹
C．若该装置在地球表面观察到的水平直条纹的间距为，在月球表面观察到的水平直条纹的间距为，则
D．若将红色光源换为蓝色光源，在地球表面观察到的水平直条纹的间距将增大
4．老师采用图1所示的实验器材演示交变电流的产生，并联的两个发光二极管连接方式如图2所示，二极管两端正向电压大于0.7V时才能发光，反向电压超过20V将损坏。匀速转动手柄，1min内二极管闪烁100次。已知发电机中正方形线框的边长为10cm，匝数为1000，假设线圈所在处的磁场可视为匀强磁场，下列判断正确的是（ ）
A．线框的转速为100r/s
B．线框的电动势有效值可能是20V
C．磁感应强度B不会超过0.4T
D．若转速减半，1min内闪烁次数将变为50次
5．美国物理学家密立根于20世纪初进行了多次试验，比准确地测定了电子的电荷量，其实验原理图可简化为如图所示模型，置于真空中的油滴室内有两块水平放置的平行金属板A、B与电压为的恒定电源两极相连，板的间距为、油滴散布在油滴室中，在重力作用下，少数油滴通过上面金属板的小孔进入平行板间。现有一质量为的带电油滴在极板间匀速下落，已知元电荷，重力加速度，则（ ）
A．油滴带正电
B．油滴中电子的数目为
C．油滴从小孔运动到金属板B过程中，电势能减少
D．若将金属板A向上缓慢移动一小段距离，油滴将加速下降
6．随着工作压力的增大以及生活水平的提高，越来越多的人选择在假期出行旅游放松身上放置一与地板成θ角的木板，木板上静置一木块。某段时间内，木块随车厢一起斜向上做加速度为a的匀加速运动。已知缆绳与水平方向夹角也为θ。若木板与车厢底板夹角缓慢增大稍许，木块、木板与车厢始终保持相对静止，则关于木块对木板的压力和木块对木板的摩擦，下列说法正确的是（ ）

A．减小，减小B．增大，增大
C．减小，增大D．增大，减小
二、多选题
7．图甲是半圆柱形玻璃体的横截面，一束紫光从真空沿半圆柱体的径向射入，并与底面上过O点的法线成角，CD为足够大的光学传感器，可以探测从AB面反射光的强度。若反射光强度随变化规律如图乙所示，取，，则下列说法正确的是（ ）
A．减小到时，光将全部从AB界面透射出去
B．减小时，反射光线和折射光线夹角随之减小
C．该紫光在半圆柱体中的折射率为
D．改用红光入射时，CD上探测到反射光强度最大值对应的
8．静电透镜被广泛应用于电子器件中，如图所示是阴极射线示波管的聚焦电场，其中虚线为等势线，任意两条相邻等势线间电势差相等，z轴为该电场的中心轴线。一电子从其左侧进入聚焦电场，实线为电子运动的轨迹，P、Q、R为其轨迹上的三点，电子仅在电场力作用下从P点运动到R点，在此过程中，下列说法正确的是（ ）
A．P点的电势低于Q点的电势
B．电子在P点的加速度小于在R点的加速度
C．从P至R的运动过程中，电子的电势能增加
D．从P至R的运动过程中，电子的动能一直增大
9．如图所示，质量为2m、长为L的长木板c静止在光滑水平面上，质量为m的物块b放在c的正中央，质量为m的物块a以大小为的速度从c的左端滑上c，a与b发生弹性正碰，最终b刚好到c的右端与c相对静止，不计物块大小，物块a、b与c间动摩擦因数相同，重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A．a与b碰撞前b与c保持相对静止B．a与b碰撞后，a与b都相对c滑动
C．物块与木板间的动摩擦因数为D．整个过程因摩擦产生的内能为
10．如图所示，倾斜光滑金属导轨的倾角为30°，水平导轨粗糙，两平行导轨的间距均为L。质量为m、电阻为R、长度为L的金属棒a垂直水平导轨放置，两导轨间均存在垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小分别为和。现把质量为m、电阻为R、长度也为L的金属棒b垂直倾斜导轨由静止释放，重力加速度为g，倾斜导轨无限长，金属棒a始终静止，下列说法中正确的是（ ）
A．金属棒a受到向左的摩擦力
B．金属棒a受到的最大摩擦力一定为
C．金属棒b的最大速度为
D．金属棒b减小的重力势能等于金属棒a和金属棒b中产生的总焦耳热
三、实验题
11．某同学用如图甲所示的装置验证动量定理，实验过程中部分实验步骤如下：
(1)将一遮光条固定在滑块上，用20分度的游标卡尺测量遮光条的宽度，游标卡尺如图乙所示，则遮光条的宽度 mm。
(2)滑块离开弹簧一段时间后通过光电门，光电门测得遮光条的挡光时间为，可得弹簧恢复形变的过程中滑块的速度大小为 m/s。
(3)将一与轻弹簧相连的压力传感器固定在气垫导轨左端，一光电门安装在气垫导轨上方，用滑块将弹簧压缩一段距离后由静止释放，压力传感器显示出弹簧弹力F随时间t变化的图像如图丙所示，根据图丙可求得弹簧对滑块的冲量大小为 。（计算结果保留2位有效数字）
12．用如图甲所示的电路研究压敏电阻应变片的压阻效应。电源的电动势为3V。
内阻忽略不计。除图甲中的器材外，实验室还提供了如下器材可供选择：
电压表V（量程为0~15V，内阻约为20kΩ，其读数用U表示）
电流表（量程为0~0.6A，内阻，其读数用表示）
电流表（量程为0~0.6A，内阻约为2Ω，其读数用表示）
(1)请在选好器材后完成图甲中虚线框内的部分电路 ；
(2)在电阻上施加压力F，闭合开关S，记下电表读数，该电路测量电阻阻值的表达式为 （用题目中给出的字母表示）。改变压力F，得到不同的值，记录数据并绘成图像如图乙所示；
(3)一同学想把电流表改成简易压力表，他仍然使用原来的表盘，只是把表盘上标示的数字“0.2、0.4、0.6”改为相应的压力值，实验采用的电路如图丙所示。他在表盘上表示0.1A的刻度线处标上数字0，则电路中滑动变阻器的阻值应为 ；此压力表表盘上0.20A的刻度线处标上的压力值为 N。
四、解答题
13．如图所示，爆米花机是一种对谷物进行膨化加工的装置，主体为一导热良好的钢制罐体，罐体的容积为，两端分别焊接了支撑轴和摇柄。在（标准大气压）的气压，27℃的干燥环境下打开阀门向罐体内放入的谷物，关闭阀门，将支撑轴和摇柄架设在火炉的支架上进行旋转加热，谷物内部分水分汽化成高压水蒸气与罐内空气形成混合气体。当罐内混合气体温度为627℃、压强达时，打开阀门，因为外部压强突然变小，巨大的压强差使得谷物迅速膨胀，从而达到膨化的效果。忽略谷物间隙气体的体积和在罐体内加热过程中谷物体积的变化。已知绝对零度为。求：
（1）从开始加热到压强变为时，罐体内水蒸气的分压强；
（2）打开阀门后的混合气体迅速膨胀对外做功使得谷物全部喷出，当混合气体温度为127℃，罐体内剩余混合气体质量占原有混合气体质量的百分比。
14．如图所示，将带负电荷，电荷量q＝0.5C、质量m′＝0.02kg的滑块放在小车的水平绝缘板的左端，小车的质量M＝0.08kg，滑块与绝缘板间的动摩擦因数μ＝0.4，小车的绝缘板足够长，它们所在的空间存在磁感应强度B＝1.0T的水平方向的匀强磁场（垂直于纸面向里）。开始时小车静止在光滑水平面上，一轻质细绳长L＝0.8m，一端固定在O点，另一端与质量m＝0.04kg的小球相连，把小球从水平位置由静止释放，当小球运动到最低点时与小车相撞，碰撞后小球恰好静止，g取10m/s2。求
（1）与小车碰撞前小球到达最低点时对细线的拉力；
（2）小球与小车的碰撞过程中系统损失的机械能ΔE；
（3）碰撞后小车的最终速度。
15．如图所示，光滑金属导轨ABC-DEF相互平行，BC-EF段水平放置，AB-DE平面与水平面成37°，矩形MNQP内有垂直斜面向上的匀强磁场，水平导轨BC-EF间有竖直向上的匀强磁场，两部分磁场感应强度大小相等。两根完全相同的金属棒a和b并排放在导轨AD处，某时刻由静止释放金属棒a，当a运动到MN时再释放金属棒b，a在斜面磁场中刚好一直做匀速运动；当a运动到PQ处时，b恰好运动到MN；当a运动到BE处时，b恰好运动到PQ。已知两导轨间距及a、b金属棒长度相同均为，每根金属棒质量，电阻，AD到MN的距离。斜导轨与水平导轨在BE处平滑连接，金属棒a、b在运动过程中与导轨接触良好，不计其它电路电阻，不考虑磁场的边界效应，重力加速度，，。求：
（1）金属棒a运动到BE处时的速度大小及磁场磁感应强度大小；
（2）若发现在金属棒b进入水平导轨前，金属棒a在水平导轨上已经向左运动6m，求金属棒a最终的运动速度大小及整个过程中棒a上产生的焦耳热。
（3）在（2）的已知条件下，求金属棒a进入水平导轨后，金属棒a在水平导轨上的运动过程中通过金属棒a横截面的电荷量。
参考答案：
1．C
【详解】A．0.6s~0.8s电梯加速度不断变化，不做匀加速运动，故A错误；
BC．0.9s~1.2s电梯加速度恒定且为正值，处于匀加速上升阶段，故B错误，C正确；
D．1.7s~2.3s电梯加速度为0，处于匀速运动阶段，故D错误。
故选C。
2．D
【详解】
A．地球同步卫星的轨道除了位于赤道平面内外，距离地面的高度、线速度和角速度的大小都是固定的，而B不一定是同步卫星，故A错误；
B．根据
可得
三颗卫星的质量大小关系不知道，无法比较动能的大小，故B错误；
C．第一宇宙速度为7.9km/s，是卫星的最大轨道速度，卫星C的线速度大小一定小于7.9km/s，故C错误；
D．三颗卫星的轨道半径rC < rA < rB，根据
，
则
aC > aA > aB
故D正确。
故选D。
3．C
【详解】A．单色光在光程差相同的位置干涉连成的线会形成条纹，当肥皂液膜竖直放置时，单色光垂直照射肥皂液膜，在前、后两面反射形成干涉条纹，若将该装置放在地球上观察，由于重力作用，在高度相等的位置的光程差相同，故可看到水平直条纹，故A错误；
B．若将该装置放在空间站观察，由于处于完全失重状态，肥皂液膜厚度均匀，所以观察不到干涉条纹，故B错误；
C．因为地球表面的重力加速度大于月球表面的重力加速度，该装置在地球表面薄膜上下厚度相差更大，该装置在地球表面观察到的水平条纹间距为，在月球表面观察到的水平直条纹间距为，则，故C正确；
D．若将光源换为蓝色光源，因为波长变短，所以在地球表面观察，可看到水平直条纹的间距将减小，故D错误。
故选C。
4．C
【详解】
A．正弦式交变电流一个周期内电流方向改变2次，所以1min内有50个周期，线框的转速为50r/min，故A错误；
B．若线框的电动势有效值是20V，则最大值为
二极管将被击穿，故B错误；
C．由最大值
Em=nBSω=nBS×2πf=1000×B×0.12×2×3.14×V＜20V
解得
B＜0.4T
故C正确；
D．若转速减半，交流电的最大值减半，如果这时的最大值小于0．7V，二极管将不会闪烁，1min内闪烁次数将变为0次，故D错误。
故选C。
5．D
【详解】A．带电油滴在极板间匀速下落，可知带电油滴受到电场力方向竖直向上，与电场方向相反，故油滴带负电，A错误；
B．带电油滴在极板间匀速下落，根据受力平衡可得
解得油滴的电荷量为
可知等于油滴的电荷量，并不等于油滴中电子的数目，B错误；
C．油滴从小孔运动到金属板B过程中，电场力做功为
可知电场力做负功，电势能增加，C错误；
D．根据
若将金属板A向上缓慢移动一小段距离，极板间的距离增大，极板间的电压不变，则极板间的电场强度减小，油滴受到的电场力减小，故油滴受到的合力竖直向下，油滴将加速下降，D正确。
故选D。
6．C
【详解】木块受力如图甲，支持力与静摩擦合力斜向右上，与重力的合力沿缆绳斜向右上。因为木块质量和加速度均不变，故三个力的合力不变，又木块重力不变，则支持力与静摩擦合力不变。木板与底板夹角缓慢增大稍许，如图乙，减小，增大。
故选C。
7．CD
【详解】C．由图乙可知，反射光强度在之后达到最大且不再增大，则说明时发生全反射，可得
解得折射率为
C正确；
A．入射角减小到时，仍存在反射光线，只是反射角为零，光纤不会从界面透射出去，A错误；
B．入射角减小是，反射角和折射角也逐渐减小，由几何关系可知，反射光线和折射光线夹角随之增大，B错误；
D．改用红光入射时，折射率减小，所以光学传感器探测到反射强度达到最大时大于，D正确。
故选CD。
8．AD
【详解】A．电子仅在电场力作用下从P点运动到R点，由于合力方向指向轨迹的内侧，电子带负电，所受电场力方向与电场强度方向相反，电场力方向与等势线垂直，可知，电场线方向整体从右指向左，又由于沿电场线方向，电势降低，可知，P点的电势低于Q点的电势，故A正确；
B．由于任意两条相邻等势线间电势差相等，则等势线分布的密集程度能够表示电场的强弱，P点的等势线分布比R点的密集，则P点的电场强度大于在R点的电场强度，可知，电子在P点的加速度大于在R点的加速度，故B错误；
CD．结合上述可知，从P至R的运动过程中，电子所受电场力做正功，电子的电势能减小，电子的动能增大，故C错误，D正确。
故选AD。
9．AC
【详解】A．a滑上c后相对滑动过程中，假设b相对c静止，由牛顿第二定律得，对b、c整体，根据牛顿第二定律
对b，根据牛顿第二定律
解得
即b与c间的静摩擦力小于最大静摩擦力，则b相对c保持静止，b、c一起加速运动，a与b碰撞前b做匀加速运动，速度不为零，故A正确；
B．设a、b碰撞前瞬间a的速度为，a、b发生弹性碰撞，碰撞过程系统动量守恒、机械能守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得
由机械能守恒定律得
解得
，
即碰撞后a、b两者交换速度，b相对c滑动，由A可知，a、c相对静止一起运动，故B错误；
CD．b刚好滑到c的右端与c相对静止，a、b、c共速，设共同速度为，a、b、c组成的系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得
由能量守恒定律得
其中
解得
，
故C正确，D错误。
故选AC。
10．AB
【详解】A．金属棒b沿导轨下滑时，由楞次定律可知，金属棒a中电流从近端流向远端导轨，根据左手定则，可知金属棒a所受安培力水平向右，又因为金属棒始终静止，所以其所受摩擦力向左，A正确；
B．当金属棒b下滑速度最大时，对金属棒b分析，有
对金属棒a分析
B正确；
C．由闭合电路欧姆定律可知
解得
C错误；
D．由能量守恒定律可知，金属棒b减小的机械能等于金属棒a和金属棒b中产生的总焦耳热，D错误。
故选AB。
11．(1)4.00
(2)0.2
(3)0.77
【详解】（1）图乙游标卡尺分度值为0.05mm，则遮光条的宽度为
d=4mm+0.05mm×0=4.00mm
（2）弹簧恢复形变的过程中滑块的速度大小为
（3）弹簧对滑块的冲量大小等于图像与坐标轴所围的面积，约等于。
12．(1)见解析
(2)
(3) 10.5 7.5
【详解】（1）电源的电动势为3V，实验所给电压表量程为0~15V，读数误差较大，不宜使用。由于电流表A1内阻已知，则可用电流表A1作电压表使用，如下图所示
（2）根据并串联电路规律和欧姆定律可得，该电路测量电阻阻值的表达式为
（3）[1]根据闭合电路欧姆定律有
由题可知，当时，压力为零，结合图乙可知，代入数据解得
[2]由图乙可知，与所受压力成一次函数关系，两者关系为
则根据闭合电路欧姆定律有
可知当时，可得此时压力值为
13．（1）；（2）
【详解】（1）对原有空气，根据查理定律
其中
，
联立可得
从开始加热到压强变为时，罐体内水蒸气的分压强为
（2）设罐体的体积为，对混合气体分析，由理想气体状态方程可得
其中
可得
则有罐体内剩余混合气体质量占原有混合气体质量的百分比为
14．（1）1.2N，方向竖直向下；（2）0.16J；（3）1.9m/s，方向水平向左
【详解】（1）小球摆下过程，由动能定理有
mgL＝mv2
解得
v＝4m/s
小球在最低点时，由牛顿第二定律得
T－mg＝m
解得
T＝1.2N
由牛顿第三定律可知小球对细绳的拉力
T′＝1.2N
方向竖直向下。
（2）小球与小车碰撞瞬间，小球与小车组成的系统动量守恒，以水平向左为正方向，有
mv＝Mv1＋0
解得
v1＝2m/s
由能量守恒定律，有
ΔE＝mv2－M
解得
ΔE＝0.16J
（3）假设滑块与车最终相对静止，则有
Mv1＝（M＋m′）v2
解得
v2＝1.6m/s
由此得
F洛＝qv2B>m′g
故假设不成立，因此滑块最终悬浮。滑块悬浮瞬间，满足
F洛′＝qv2′B＝m′g
解得
v2′＝0.4m/s
将滑块与小车看成一个系统，系统动量守恒，有
Mv1＝Mv′＋m′v2′
解得
v′＝1.9m/s
方向水平向左。
15．（1），；（2），；（3）
【详解】（1）金属棒未进入磁场时，由牛顿第二定律得
解得
由运动学公式有
解得
则有
经题意分析可知，金属棒a、b在倾斜导轨上，进入磁场前、进入磁场中、离开磁场后运动的每一阶段时间相等，均为，所以金属棒a运动到BE处时的速度大小
金属棒在磁场中匀速运动，则有
又
，
联立解得
（2）若发现在金属棒b进入水平导轨前，金属棒a在水平导轨上已经向左运动6m，设此时金属棒a的速度大小，对金属棒a根据动量定理可得
又
联立解得
根据题意分析可知，b金属棒刚进入水平导轨时的速度大小为
a、b同时在水平导轨上运动时，系统动量守恒，则有
解得金属棒a、b最终的运动速度大小为
整个过程，由能量守恒可得
其中
代入数据得
所以金属棒上产生的焦耳热为
（3）金属棒a进入水平导轨后，在金属棒b进入水平导轨前过程，通过金属棒a横截面的电荷量为
在金属棒b进入水平导轨到金属棒a、b达到共速过程，对金属棒a根据动量定理可得
解得
由于两个过程金属棒a通过的电流方向相反，则金属棒a在水平导轨上的运动过程中通过金属棒a横截面的电荷量为