湖南省2023-2024学年高三下学期质量调研卷（一）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（一）物理试题（Word版附解析），共26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．轧钢厂的热轧机上安装射线测厚仪，仪器探测到的射线强度与钢板的厚度有关。如图所示，某射线测厚仪采用放射性同位素铱192作为放射源，其化学符号是Ir，原子序数为77，放射源在进行衰变产生新核X的同时会释放出射线，放射性元素的半衰期为74天，下列说法正确的是（ ）
A．上述衰变方程为
B．衰变放射出的粒子来自于原子核内一个中子转化为一个质子和电子
C．若有4.0g铱192，经过148天有1.0g发生了衰变
D．若探测器测得的射线强度变弱时，说明钢板厚度变小
2．“地震预警”是指在地震发生以后，抢在地震波传播到受灾地区前，向受灾地区提前几秒至数十秒发出警报，通知目标区域从而实现预警。科研机构对波的特性展开研究，如图甲所示为研究过程中简谐波时刻的波形图，M是此波上的一个质点，平衡位置处于处，图乙为质点M的振动图像，则（ ）
A．该列波的传播速度为4m/sB．该列波的传播方向沿x轴负向传播
C．质点M在9s内通过的路程为340cmD．质点M在2s内沿x轴运动了8m
3．如图，圆形水平餐桌面上有一个半径为r，可绕中心轴转动的同心圆盘，在圆盘的边缘放置一个质量为m的小物块，物块与圆盘间的动摩擦因数以及与桌面的摩擦因数均为。现从静止开始缓慢增大圆盘的角速度，物块从圆盘上滑落后，最终恰好停在桌面边缘。若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g，圆盘厚度及圆盘与餐桌间的间隙不计，物块可视为质点。则（ ）
A．小物块从圆盘上滑落后，小物块在餐桌上做曲线运动
B．餐桌面的半径为
C．物块随圆盘运动的过程中，圆盘对小物块做功为
D．物块在餐桌面上滑行的过程中，所受摩擦力的冲量大小为
4．华为mate60实现了手机卫星通信，只要有卫星信号覆盖的地方，就可以实现通话。如图所示三颗赤道上空的通信卫星就能实现环赤道全球通信，已知三颗卫星离地高度均为h，地球的半径为R，地球同步卫星离地高度为6R，地球表面重力加速度为g，引力常量为G，下列说法正确的是（ ）
A．三颗通信卫星受到地球的万有引力的大小相等
B．能实现全球通信时，卫星离地高度至少2R
C．其中一颗质量为m的通信卫星的动能为
D．通信卫星和地球自转周期之比为
5．保险丝对保护家庭用电安全有着重要作用，如图所示，A是熔断电流为1A的保险丝，理想变压器的原、副线圈的匝数比为2：1，交变电压U=220V，保险丝电阻1Ω，R是用可变电阻。当电路正常工作时，则下列说法正确的是（ ）
A．可变电阻R不能大于54.75Ω
B．可变电阻R越大，其消耗的功率越小
C．通过可变电阻R的电流不能超过0.5A
D．增加原线圈匝数，保险丝可能熔断
6．某同学设计了一货物输送装置，将一个质量为M载物平台架在两根完全相同、半径为r，轴线在同一水平面内的平行长圆柱上。已知平台与两圆柱间的动摩擦因数均为，平台的重心与两柱等距，在载物平台上放上质量为m的物体时也保持物体的重心与两柱等距，两圆柱以角速度绕轴线作相反方向的转动，重力加速度大小为g。现沿平行于轴线的方向施加一恒力F，使载物平台从静止开始运动，物体与平台总保持相对静止。下列说法正确的是（ ）
A．物体和平台开始运动时加速度大小为
B．物体和平台做匀加速运动
C．物体受到平台的摩擦力逐渐增大
D．只有当时平台才能开始运动
二、多选题
7．双彩虹形成的示意图如图所示，一束白光L 由左侧射入水滴，a、b是白光在水滴中经过两次折射和一次反射后的两条出射光线（a、b是单色光）。下列说法正确的是（ ）
A．a光在水滴中的波长大于b 光在水滴中的波长
B．a光在水滴中的波长小于b光在水滴中的波长
C．改变白光 L 的入射角度，从水滴到空气，a光不可能发生全反射
D．改变白光 L 的入射角度，从水滴到空气，b光有可能发生全反射
8．冬奥会上有一种女子单板滑雪U形池项目，如图所示为U形池模型，池内各处粗糙程度相同，其中a、c为U形池两侧边缘，且在同一水平面，b为U形池最低点。某运动员从a点上方h高的O点自由下落由左侧切线进入池中，从右侧切线飞出后上升至最高位置d点（相对c点高度为）。不计空气阻力，重力加速度为g，则运动员（ ）
A．运动员由a到c的过程中，在ab段克服摩擦力做的功大于在bc段克服摩擦力做的功
B．运动员从d返回经b恰好到达a点
C．运动员从d返回经b一定能越过a点再上升一定高度
D．运动员第一次过b点对轨道的压力大于第二次过b点对轨道的压力
9．一列沿x轴正方向传播的简谐横波在时刻刚好传到N点，波形如图甲所示，图乙是某个质点的振动图像，M、N、P是平衡位置分别为的质点。则下列说法正确的是（ ）
A．在时间内，质点N的速度在减小，加速度在增大
B．图乙可能是质点M的振动图像
C．在内，质点P通过的路程为
D．在时，质点P的位置坐标为
10．如图甲所示，粗糙水平轨道与半径为的竖直光滑、绝缘的半圆轨道在点平滑连接，过半圆轨道圆心的水平界面的下方分布有水平向右范围足够大的匀强电场（场强未知），质量为的带正电小滑块从水平轨道上点由静止释放，运动中由于摩擦起电滑块电荷量会增加，过点后电荷量保持不变，小滑块在段加速度随位移变化图像如图乙所示。已知间距离为，滑块与轨道间动摩擦因数为，重力加速度为。则以下说法正确的是（ ）
A．小滑块运动到点时速度大小为
B．小滑块在圆弧轨道上运动时，过小滑块对半圆轨道压力最大处半径与夹角为
C．小滑块从圆弧轨道最高点离开的同时，保持电场强度大小不变，方向变为水平向左，则从离开到再次回到水平轨道的运动过程中小滑块一直做曲线运动
D．小滑块从圆弧轨道最高点离开的同时，保持电场强度大小不变，方向变为水平向左，则从离开到小滑块再次到达水平轨道时，速度大小为
三、实验题
11．某同学用如图甲所示的实验装置做“用单摆测重力加速度”的实验。细线的一端固定在一力传感器触点上，力传感器与电脑屏幕相连，能直观显示细线的拉力大小随时间的变化情况，在摆球的平衡位置处安放一个光电门，连接数字计时器，记录小球经过光电门的次数及时间。
(1)用游标卡尺测量摆球直径d，结果如图乙所示，则摆球直径 cm；
(2)将摆球从平衡位置拉开一个合适的角度，由静止释放摆球，摆球在竖直平面内稳定摆动后，启动数字计时器，摆球某次通过光电门时从1开始计数计时，当摆球第n次（n为大于3的奇数）通过光电门时停止计时，记录的时间为t，此过程中计算机屏幕上得到如图丙所示的图像，可知图像中两相邻峰值之间的时间间隔为 。
(3)若在某次实验时该同学未测量摆球直径d，在测得多组细线长度l和对应的周期T后，画出图像。在图线上选取M、N两个点，找到两点相应的横、纵坐标，如图丁所示，利用该两点的坐标可得重力加速度表达式 。
12．学习小组要测量一个电阻的电阻率，已知其长度为L，额定电压为1V。
（1）用螺旋测微器测量该电阻的直径，示数如图甲所示，其直径d= mm；

（2）粗测该电阻的阻值为250Ω，为精确测量其阻值，该同学设计的测量电路如图乙所示，其中蓄电池E电动势约为6.5V（内阻不计）、滑动变阻器R最大阻值为200Ω、定值电阻R1=792Ω、保护电阻R2=250Ω。要求滑动变阻器在接近全电阻范围内可调，且测量时电表的读数不小于其量程的，则图乙中圆圈①位置接入 、圆圈②位置应接入 （均选填器材前的字母序号）；

A．电流表A1（量程为100mA，内阻RA1=3Ω）
B．电流表A2（量程为5mA，内阻RA2=8Ω）
C．电压表V（量程为3V，内阻RV=750Ω）
（3）实验中根据两电表读数作出如图丙所示的图线（坐标均为国际单位），已知图线的斜率为k，则所测该电阻的阻值Rx= （用题中已知所测物理量符号表示），研究实验误差时发现实验所用定值电阻的阻值比标称值小，则电阻率的测量值将 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。

四、解答题
13．某半径为r的类地行星表面有一单色点光源P，其发出的各方向的光经过厚度为、折射率的均匀行星大气层射向太空。取包含P和行星中心O的某一截面如图所示，设此截面内，一卫星探测器在半径为的轨道上绕行星做匀速圆周运动。忽略行星表面对光的反射。求：
（1）从P点发出的光入射到大气外表面处时，发生全反射的临界角；
（2）大气外表面发光区域在截面上形成的弧长；
（3）卫星探测器运行时，只能在轨道某些部分观测到光，则这部分轨道弧长。
14．如图甲所示，固定在水平面上的滑道由A、B、C三部分组成，其中A部分为“”形平台，其上表面光滑，上方有一与其等长轻质弹簧，弹簧左端固定，右端自然伸长；B部分为质量，长的长木板，其上表面粗糙、下表面光滑；C部分为半径的竖直光滑半圆轨道，其直径竖直。现用质量的小物块将弹簧压缩至点，由静止释放后，小物块沿滑道运动至点水平抛出后恰好落在A的最右端。已知小物块与B上表面的动摩擦因数，。求：
（1）小物块运动至点时对竖直半圆轨道C的压力；
（2）弹簧压缩至点时的弹性势能；
（3）如图乙所示，将竖直半圆轨道C向右移动一段较长的距离后固定，并解除对长木板B的固定。再次将小物块压缩弹簧至点由静止释放，改变小物块与B上表面的动摩擦因数使小物块滑上B且恰好未滑下，此后B与C碰撞，小物块冲上竖直半圆轨道C。求小物块冲上竖直半圆轨道C至落地过程中上升的最大高度。
15．某粒子实验装置的基本结构如图（a）所示。两块圆弧形金属板间存在方向指向圆心的辐射状电场，一质量为m，电荷量为＋q的粒子从粒子源射出后沿纸面垂直该电场方向射入两金属板间，并恰好做半径为的匀速圆周运动，所经圆弧上的电场强度大小均为。在圆弧形金属板右侧有一三维坐标系，在的空间中，存在着沿y轴正方向的匀强电场，电场强度为，在的空间中存在沿z轴正方向的匀强磁场，磁感应强度为B，在的区域存在着沿x轴负方向的磁场和沿y轴正方向的磁场，磁感应强度和的大小均随时间周期性变化（磁场、均未画出）。足够大的荧光屏垂直于x轴放置并可沿x轴水平移动。粒子从金属板间射出后从沿x轴正方向进入匀强电场，然后进入匀强磁场，刚进入匀强磁场时的速度方向与x轴正方向的夹角为60°，刚射出匀强磁场时速度方向沿x轴正方向，不计粒子重力。
（1）求匀强电场的电场强度的大小；
（2）求匀强磁场的磁感应强度B的大小；
（3）从粒子射出匀强磁场开始计时，的区域内和的大小随时间周期性变化的规律如图（b）所示，为已知量。若粒子到达荧光屏时的速度方向与荧光屏的夹角为30°，求荧光屏所在位置的x轴坐标的可能取值。
参考答案：
1．B
【详解】A．根据衰变过程满足质量数和电荷数守恒，可知衰变方程为
故A错误；
B．原子核内中子转化为质子和电子，衰变放射出的粒子来自于原子核内转化的电子，故B正确；
C．半衰期为74天，若有铱192，经过148天有发生了衰变，故C错误；
D．若探测器测得的射线强度变弱时，说明钢板厚度变大，故D错误。
故选B。
2．B
【详解】A．由图甲知，波长
由乙图知，周期
T=2s
该列波的传播速度为
故A错误；
B．由乙图知，时刻M质点向上振动，根据“同侧法”， 该列波的传播方向沿x轴负向传播，故B正确；
C．根据
质点M在9s内通过的路程为
故C错误；
D．质点M只在平衡位置附近振动，并不随波迁移，故D错误。
故选B。
3．C
【详解】A．小物块从圆盘上滑落后，小物块沿切线方向滑出，合外力为与速度方向相反的滑动摩擦力，做匀减速直线运动，A错误；
B．小物块滑下时
在桌面上滑动时，由动能定理得
解得小物块在桌面滑动距离
餐桌面的半径为
B错误；
C．由动能定理，圆盘对小物块做的功为
C正确；
D．物块在餐桌面上滑行的过程中，所受摩擦力的冲量大小为
D错误。
故选C。
4．D
【详解】A．通信卫星受到的万有引力
三颗通信卫星的质量未知，所以万有引力大小不一定相等，A错误；
B．三颗通信卫星若要全覆盖，则其如图所示
由几何关系可知
解得通信卫星高度至少
B错误；
C．对卫星
在地球表面
其动能为
C错误；
D．由开普勒第三定律可得，通信卫星和同步卫星周期之比为
同步卫星与地球自转周期相等，解得通信卫星和地球自转周期之比为
D正确。
故选D。
5．B
【详解】
AB．将保险丝电阻看成交变电源内阻，则有可变电阻消耗的功率等于理想变压器原线圈消耗的功率，设原线圈等效电阻为R1，则有
联立可得
当电路正常工作时，原线圈电流，则
即
所以
根据电源输出功率的特点可知可变电阻R越大，输出功率越小，即原线圈消耗的功率越小，可变电阻消耗的功率越小，故B正确，A错误；
C．设电阻R为r时，原线圈中电流刚好达到熔断电流，即，根据
则副线圈的电流
即通过可变电阻R的电流不能超2A；故C错误；
D．当其他条件不变，增加原线圈匝数，根据
可知相当于增加了原线圈的等效电阻，则根据欧姆定律可知原线圈电流减小，保险丝不会熔断，故D错误；
故选B。
6．A
【详解】A．平台与两个圆柱表面的摩擦力相等，大小
开始时平台受到两圆柱的摩擦力平衡，所以开始运动时加速度大小为
故A正确；
B．圆柱表面的点转动的线速度大小为
若平台运动的速度大小为v，则沿该方向上受到一根圆柱的摩擦力分量为
根据牛顿第二定律可得
因为v在不断增大，加速度会越来越小，故B错误；
C．对物体进行受力分析可得
加速度越来越小，故物体受到平台的摩擦力逐渐减小，故C错误；
D．平台开始运动时加速度大小为
所以即使F较小，平台也运动，故D错误。
故选A。
7．BC
【详解】AB．由图可知a光的偏折程度大，水滴对 a光的折射率大于对b光的折射率，则有
，
由
可知
可知a光在水滴中的波长小于b光在水滴中的波长，故 A 错误，B正确；
CD．由图中几何关系可知，光从水滴射出空气的入射角等于光从空气射入水滴的折射角，则从水滴到空气，两束光均不可能发生全反射，故 C 正确，D 错误。
故选BC。
8．ACD
【详解】A．运动员由a到c的过程中，由于摩擦力做负功，使得ab段与bc段在相同高度的两个位置，总是ab段的速度大于bc段的速度，故ab段的平均速率大于bc段的平均速率，ab段的平均压力大于bc段的平均压力，ab段的平均摩擦力大于bc段的平均摩擦力，故在ab段克服摩擦力做的功大于在bc段克服摩擦力做的功，故A正确；
BC．由题意数据可知第一次从a到c的过程中，克服摩擦力做功的大小为
由于从d返回的过程，经过相同位置的速度总是比从a到c过程经过相同位置的速度小，可知返回过程的平均摩擦力比a到c过程的平均摩擦力小，故返回过程中从c到a的过程中，克服摩擦力做功小于，可知运动员从d返回经b一定能越过a点再上升一定高度，故B错误，C正确；
D．运动员经过b点时，根据牛顿第二定律得
由于运动员第一次过b点的速度大于第二次经过b点的速度，故运动员第一次通过b点的受到的支持力大于第二次过b点受到的支持力，根据牛顿第三定律可知，运动员第一次过b点对轨道的压力大于第二次过b点对轨道的压力，故D正确。
故选ACD。
9．BC
【详解】A．质点N在甲图位置，到7.0s末，需再振动的时间为
由甲图知，时质点N在平衡位置向-y方向振动，所以在7.0s~8.0s时间内，质点N从-4cm处，向平衡位置振动，质点N的速度在增大，加速度在减小，故A错误；
B．图乙表示的质点在时，在平衡位置向+y方向振动，可能是质点M的振动图像，故B正确；
C．由甲图可知，波长
由乙图可知，周期
该列波的传播速度为
波从N传播到P需要的时间
在2s~10s内，质点P运动的时间
质点P通过的路程为
故C正确；
D．在t=12s时，质点P总共运动的时间为
质点P在+y最大位移处，质点P的位置坐标为（12m，4cm），故D错误。
故选BC。
10．AD
【详解】A．从A到B由动能定理可得
由图象可得，小滑块从A到B运动过程中，合力做的功为
则小滑块运动到B点时速度大小为
故A正确；
B．对滑块受力分析，有重力和电场力以及轨道对滑块的支持力，当滑块运动到半圆轨道上时，重力与电场力的合力与轨道对滑块的支持力共线时，滑块对半圆轨道压力最大，所以此处半径与OB夹角的正切值为
由图像可知，在B点时，滑块所受电场力为
其中
则
所以
则
故B错误；
C．由B选项分析可知，B点时滑块的电荷量为
从B到C的过程中，由动能定理得
解得
小滑块从圆弧轨道最高点C离开时，先做平抛运动，则
，，
解得
设滑块速度的偏转角为，则
从C点出去后，电场方向与水平方向的夹角为，则
所以
即滑块再次进入电场时，将做匀加速直线运动，故C错误；
D．由C选项分析可知，当滑块再次进入电场时的速度为
从再次进入电场到再次到达水平轨道，由动能定理得
其中
解得
故D正确。
故选AD。
11．(1)1.240
(2)
(3)
【详解】（1）摆球直径为
（2）图像的峰值对于小球经过最低点，每个周期小球经过两次该位置，可知图像中两相邻峰值之间的时间间隔为
（3）根据单摆周期公式
可得
可知图像的斜率
由图丁可知
故重力加速度表达式为
12． 1.990 C B 偏大
【详解】（1）[1]该电阻的直径
（2）[2][3] 圆圈②位置应接入B，即电流表A2，与定值电阻R1改装成伏特表，该伏特表的量程为
圆圈①位置接入C，当电压表满偏时，待测电阻两端电压为
解得
电压表与待测电阻的总电压为4V，恰好等于改装后的伏特表的量程4V，两个电表能同时满偏。
（3）[4]①为电压表，读数为U，②为电流表，读数为I，根据欧姆定律得
解得
根据图像得
解得
[5]研究实验误差时发现实验所用定值电阻的阻值比标称值小，则电阻的测量值Rx偏大，根据电阻定律
解得
测量值Rx偏大，电阻率的测量值偏大。
13．(1)30°；(2)；(3)
【详解】(1)从P点发出的光入射到大气外表面处时，发生全反射的临界角满足
解得
(2)当P点发出的光线在大气外表面恰好发生全反射时，光路如图所示
由正弦定理可得
解得
故从P点射出的光线在大气外表面恰好发生全反射时光线PB与OP延长线的夹角为45°，在大气外表面发光区域对应的圆心角为
故发光区域在截面上形成的弧长为
(3)如图所示，临界光线从B点射向卫星轨道上的C点，在直角中，由几何关系可得
解得
即轨道上能观测到光的部分对应的圆心角为60°，对应的轨道弧长为
14．（1）；（2）；（3）
【详解】
（1）根据题意可知，小物块从点飞出做平拋运动，设小物块在点的速度为，水平方向上有
竖直方向上有
小物块在点，由牛顿第二定律有
联立代入数据解得
由牛顿第三定律可得，小物块运动至点时对竖直半圆轨道C的压力为
（2）根据题意，设弹簧压缩至点时的弹性势能为，小物块由点到点的过程中，由能量守恒定律有
解得
（3）设小物块滑上B的速度为，有
解得
之后小物块与B共速由动量守恒定律有
解得
根据题意，设小物块脱离轨道时速度大小为，方向与竖直方向夹角为，在脱离位置，由牛顿第二定律有
小物块冲上C到脱离轨道位置，由动能定理有
解得脱离轨道时
，
脱离轨道后，小物块做斜抛运动，则上升的最大高度为
则小物块冲上竖直半圆轨道C至落地过程中上升的最大高度
联立代入数据解得
15．（1）；（2）；（3）见解析
【详解】（1）粒子在圆弧形金属板间做匀速圆周运动，有
在的空间中做类平抛运动，则有
联立可得
（2）粒子进入匀强磁场区域做匀速圆周运动，其轨迹如图所示
根据洛伦兹力提供向心力有
根据几何关系有
联立可得
（3）粒子在的区域内做匀速圆周运动的周期为
轨迹半径为
a．若粒子射出时与z轴负方向的夹角为30°，则粒子在该区域内运动轨迹沿y轴负方向的俯视图如图所示
由图可得
（n=1，2，3…）
b．若粒子射出时与z轴正方向的夹角为30°，则粒子在该区域内运动轨迹沿y轴负方向的俯视图如图所示
由图可得
（n=1，2，3…）