2024届湖南师范大学附属中学等三校高三下学期4月教学质量检测（二模）物理试题（解析版）

这是一份2024届湖南师范大学附属中学等三校高三下学期4月教学质量检测（二模）物理试题（解析版），共16页。试卷主要包含了选择题的作答，非选择题的作答，考试结束后等内容，欢迎下载使用。
2024届湖南师范大学附属中学等三校高三下学期4月教学质量检测（二模）物理试题（解析版）
注意事项：
1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上，并将准考证号条形码贴在答题卡上的指定位置。
2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3．非选择题的作答：用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4．考试结束后．请将本试卷和答题卡一并上交。
一、选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1．2023年12月7日，锦屏大设施正式投入科学运行，是我国又一项“国之重器”，其主要功能是为前沿物理科学研究提供不受宇宙射线影响的实验环境。当宇宙射线中的高能粒子撞击地球大气层中大气原子核时会产生二次粒子簇射．一宇宙射线中的粒子与大气中氮原子核发生作用的核反应方程为。下列说法中正确的是（ ）
A．该核反应为衰变B．X粒子由汤姆孙发现
C．该核反应中X为光子D．该核反应电荷数守恒，质量数也守恒
2．光导纤维作为光传导工具．已广泛应用于通信、互联网等领域。一段光导纤维由折射率不同的内芯和包层构成，如图所示，AB和CD为光导纤维横截面的直径，AB与CD平行，AD和BC长度均为d，一束单色光经AB的中点与过AB的棤截面成45°角从空气入射到光导纤维中，折射光线与AD的夹角为30°，光在真空中传播的速度大小为c，则下列说法中正䂫的是（ ）
A．光导纤维对该单色光的折射率为
B．光导纤维内芯的折射率小于包层的折射率
C．如果增大入射光线与AB橫截面的夹角，光线可能在AB的横截面上发生全反射
D．若外部包层的折射率与空气的折射率相同，则光从AB传播到CD所用的最长时间为
3．某物理兴趣小组设计了一个在空间站内完全失重状态下测量物体质量的装置，如图所示，一个U形的支架，两侧为竖直挡板，挡板上固定两根光滑的平行水平长杆，将一个质量为的箱子穿在水平长杆上，箱子可以在杆上自由滑动，用一根轻绳固定在箱子上，可以通过一小电机给箱子施加一个恒力，两例竖直挡板上各有一个光电计时器开关（图中未画出），可以实现自动计时。初始时箱子紧靠左侧挡板，现启动小电机，箱子在恒定拉力作用下从左侧挡板运动到右侧挡板，光电计时器在箱子离开左侧挡板时开始计时，到这右侧挡板时停止计时，光电计时器记录的时间为，现将一待测物体放入箱子里固定，重复上述实验，光电计时器记录的时间为，则待测物体的质量m为（ ）
A．B．C．D．
4．2023年11月10日，我国首条具有完全自主知识产权的超高速低真空管道磁浮交通系统试验线——高速飞车大同（阳高）试验线一期主体工程完工，其速度能达1000千米/时以上，标志着我国在新型交通领域的研究已迈入世界先进行列。如图所示．高速飞车的质量为m，额定功率为，列车以额定功率在平直轨道上从静止开始运动，经时间t达到该功率下的最大速度，设恒定阻力为，则（ ）
A．列车达到的最大速率等于B．列车达到最大速度前加速度与牵引力成正比
C．列车在时间t内牵引力做功大于D．在时间t内列车位移大于
5．如图，AB为半圆的直径，O为半圆的图心，C为圆上的一点，OC与直径AB垂直，两个等量异种点电荷P、Q分别置于A、B两点，现使点电荷P从A点出发，沿半圆弧向G点缓慢移动，在移动的过程中，取无穷远处为电势的零点，下列说法正确的是（ ）
A．O点的电场强度大小逐渐增大
B．OC直线上零电势点先向下移动再向上移动
C．若在O点放一负试探电荷，则试探电荷的电势能逐渐增大
D．若在O点放一正试探电荷，则试探电荷受到的静电力方向始终与电荷PQ的连线平行
6．一列简谐横波沿x轴方向传播，某一时刻的波形图如图所示，平衡位置分别位于和的P、Q两质点在此时刻的位移均为，此时刻质点P正沿y轴负方向运动，已知该简谐横波传播的周期为，则下列说法中正确的是（ ）
A．该简谐横波沿x轴负方向传播
B．从此时刻开始计时质点P的振动方程为
C．该简谐横波的波长为
D．该简谐横波传播的速度大小为
7．用材料相同粗细均匀的导线做成如图所示的单匝线圈，线圈构成一个闭合回路．左侧小圆的半径为2d，中间大圆的半径为3d，右侧小圆的半径为d，左侧两圆连接处缺口的长度可忽略不计，右侧两圆错开相交连通（麻花状），将线圈固定在与线圈所在平面垂直的磁场中，磁感应强度大小为，式中的和k为常量，则线圈中感应电动势的大小为（ ）
A．B．C．D．
8．2023年10月26日，神舟十七号载人飞船成功对接空间站“天和”核心舱，六名航天员进行了太空会师，开启了中国空间站长期有人驻留的新时代。已知中国空间站运行轨道面与地球赤道面的夹角约为41.5°，运行周期为，地球自转周期为，一颗地球同步静止卫星位于地球赤道上空，示意图如图所示。某时刻，中国空间站和这颗同步卫星相距最近，从此时刻开始计时，再次相距最近所需时间为（ ）
A．B．C．D．
二、选择题：本题共2小题，每小题5分，共10分。在每小题给出的选项中，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。
9．近几年来，中国在变压器制造领域已达到世界领先水平。如图所示为发电机和变压器的简化图，其中发电机的矩形线圈长为2L、宽为L，匝数为N，电阻不计，放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中。理想变压器的原、副线图匝数分别为和，两个副线圈分别接有电阻和。当线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动时，通过电阻的电流为I，下列说法正确的是（ ）
A．原线圈电压为
B．通过电阻的电流为
C．通过原线圈的电流为
D．矩形线圈在匀强磁场中转动的角速度为
10．如图所示为蛤蟆夯，工作时铁砣转动，带动夯跳起向前移动砸实地基。因工作方式像蛙跳而得名。其结构可等效为如图乙所示的示意图，质量为的夯架，夯架上O点有一水平转轴，一质量为m的铁砣通过一半径为R的轻杆连接在转轴上，铁砣可以绕转轴在竖直面内做圆周运动。在一次检测夯性能时杆在竖直方向上，铁砣静止于最低点A，现给铁砣一个水平方向的初速度，之后铁砣在竖直平面内做逆时针方向的圆周运动，支架相对地面始终保持静止。已知铁砣可视为质点，重力加速度大小为g，不计转轴处的摩擦和转轴重力，不计空气阻力，则在铁砣运动过程中以下说法正确的是（ ）
A．铁砣运动到最高点时对杆的弹力最小
B．支架对地面的最小压力为
C．支架对地面的最大摩擦力为
D．支架对地面的最大压力为
三、非选择题：本题共5小题，共58分。
11．（6分）
某实验小组用如图所示的实验装置验证动量守恒定律，桌面上固定一斜面，斜面末端与桌面平滑连接，小球A从斜面上静止释放会运动到桌面上，之后可以从紧贴桌面的边缘开始做平抛运动，如果事先在桌面边缘处放一形状相同的小球B，则小球A将与小球B发生对心碰撞。
按下述步骤进行实验。
①用天平测出A、B两小球的质量，分别为和；
②按图安装好实验装置并调整桌面水平、桌面上先不放小球B，将小球A从斜面上的某位置由静止释放，之后小球从桌面边缘开始做平抛运动，在水平地面的记录纸上留下压痕，重复实验多次，记下平均落地点为P；
③将小球B放在桌面边缘，将小球A从斜面上的某一位置由静止释放，之后与小球B发生碰撞，碰撞之后两球从桌面边缘开始做平抛运动，在水平地面的记录纸上留下压痕，重复实验多次，记下小球A、B的平均落地点分别为M、N；
④已知桌面边缘在记录纸上的投影位置为O点，用毫米刻度尺量出OP、OM和ON。
根据该实验小组的测盘，回答下列问题：
（1）在本实验中下列说法正确的是（ ）
A．每次从斜面上释放小球A的位置必须为同一位置
B．小球A的质量可小于小球B的质量
C．小球A与斜面、桌面之间动摩擦因数越小，实验系统误差越小
D．用画圆法确定小球落地点时，需要用尽量小的圆把所有落点圈起来，圆心即为小球的平均落地点
（2）若在误差允许范围内只要满足关系式__________（用、、OP、OM和ON表示），则说明碰撞中的动量是守恒的，若测得，则__________。
（3）若在误差允许范围内只要满足关系式__________（用OP、OM和ON表示），则说明两球的碰撞是弹性碰撞。
12．（10分）
某物理兴趣小组的同学从一款报废的电子产品中拆下一个电池，通过查阅说明书了解到该电池的电动势约为。他们通过实验尽量准确地测出该电池的电动势和内阻。除了待测电池，实验室可提供的器材还有：
A．电源（电动势约为，内阻约为）
B．电源（电动势约为，内阻约为）
C．电流表A（量程为，内阻约为）
D．滑动变阻器（阻值范围为）
E．定值电阻（阻值为）
F．定值电阻（阻值为）
G．电阻箱
H．导线和开关
（1）该同学先用图甲所示的电路测量电流表的内阻，为提高测量精度，电源E应该选择__________（填器材前的选项字母）
（2）正确选择器材后先闭合开关，调节，使电流表示数为；再闭合开关，保持不变，调节电阻箱R使得电流表示数为，此时电阻箱接入电路的阻值为，则电流表内阻的测量值为__________。
（3）根据以上方法正确测量出电流表的内阻为，该同学又设计了如图乙所示的电路测量电池的电动势E和内阻r。电路中的定值电阻为保护电阻，要求无论电阻箱阻值调到多少电路中的电流也不会超过电流表的量程，则保护电阻应该选择__________（填器材前的选项字母）
（4）正确选择器材后按图乙连接好电路，闭合开关，调节电阻箱R，记录电阻箱接入电路的阻值R和相应的电流I，将测得数据以R为横坐标，以为纵坐标作出图像，经计算机拟合得到如图丙所示的图线，由图线可得该电池电动势E为__________V，电池内阻r为__________。（结果均保留2位有效数字）
（5）在实验过程中由于在测量电流表内阻时存在着系统误差，这个系统误差会使测出的电池电动势E__________（填“大于”、“小”或“等于”）真实值，电池内阻r__________（填“大于”、“小于”或“等于”）真实值。
13．（10分）
在快递分类时常用传送带运送快件，一倾角为37°的传送带在电动机的带动下以恒定速率顺时针方向运行，传送带底端到顶端的距离为，如图甲所示。传送带现将一质量的快件静止放于传送带底端，以传送带最底端为参考平面，快件在传送带上运动整个过程中速度的平方随位移x的变化如图乙所示，取重力加速度大小，，，快件可视为质点，求：
（1）快件与传送带之间的动摩擦因数；
（2）快件从传送带底端到顶端过程电动机多做的功W。
14．（14分）
离子诊断分离器原理图如图甲所示，A、B为两平行金属极板，板长为，两板间距为，A、B两极板间加有大小可调节的电压，所加电压如图乙所示，已知，周期为T，平行极板右侧空间有范围足够大的匀强磁场，磁感应强度大小为，宽度为，均匀分布的中性粒子和带电离子混合粒子束以相同的速度通过平行极板，中性粒子射出两板间后继续沿原方向运动，被中性粒子接收器接收，带电离子射出两板间后进入磁场中，经磁场偏转后打到离子接收器上，离子接收器的宽度为。已知离子质量均为m，离子带电荷量为，不考虑所有粒子的重力，不考虑粒子间的相互作用，带电离子在电场中运动时间极短，可认为在通过过程中电压不变。求：
（1）当电压时带电离子在电场中沿垂直于极板方向上偏转的最大距离；
（2）当时刻进入A、B两极板间的带电离子进入磁场点与离开磁场点之间的距离s；
（3）离子接收器上任一时刻均有离子打到的区域长度d。
15．（18分）
如图所示，一倾角为的固定粗糙斜面的顶端放有质量的U形导体框，导体框的电阻忽略不计；一电阻的光滑金属棒CD的两端置于导体框上，金属棒的质量，与导体框构成矩形回路CDEF；EF与斜面底边平行，长度，初始时EF与CD用细线连接，相距，一起以速度沿斜面向下匀速运动。整个装置处在磁感应强度的匀强磁场中，磁场方向与斜面垂直，某时刻剪断细线，经时间后金属棒沿斜面向下运动的速度保持不变，金属棒和导轨始终接触良好，重力加速度大小取，。求：
（1）在时间内任意时刻金属棒与导体框的加速度大小之比；
（2）时刻金属棒和导体框的速度分别为多大；
（3）时刻EF与CD的距离。