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2024郑州宇华实验学校高三下学期第三次模拟考试物理含解析
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这是一份2024郑州宇华实验学校高三下学期第三次模拟考试物理含解析，共13页。
1．答题前，考生务必用黑色碳素笔将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号在答题卡上填写清楚。
2．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，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。在试题卷上作答无效。
3．考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题：本题共5小题，每小题6分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求的。
1.一质点在连续的6 s内做匀加速直线运动，在第一个2 s内位移为12 m，最后一个2 s内位移为36 m，下面说法正确的是（ ）
A.质点的加速度大小是B.质点的加速度大小是
C.质点第2 s末的速度大小是12 m/sD.质点在第1s内的位移大小是6 m
2.如图甲所示，一艘正在进行顺时针急转弯训练的航母，运动轨迹可视作半径为R的水平圆周。航母在圆周运动中，船身发生了向外侧倾斜，且甲板法线与竖直方向夹角为，船体后视简图如图乙所示。一质量为m的小物块放在甲板上，与甲板始终保持相对静止，两者之间的动摩擦因数为。假设航母的运动半径R、夹角不随航速改变，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是（ ）
A.航母对小物块的支持力
B.小物块可能只受重力、支持力两个力作用
C.航母的航速越大，则小物块受到的摩擦力越大
D.航母的最大航速
3.1917年斯泰瓦和托尔曼发现加速转动的金属环中产生了电流。正离子被金属晶格束缚相对金属环静止，而电子由于惯性相对金属环运动，正离子和电子的运动共同产生电流。如图所示，金属环绕过圆心O且垂直于环平面的轴顺时针转动，则（ ）
A.若匀速转动，圆环中会产生恒定电流
B.若匀速转动，转速越大圆环中电流越大
C.若加速转动，圆环中有顺时针方向电流
D.若加速转动，O处的磁场方向垂直纸面向外
4.为了激发同学们的学习兴趣和探究精神，某学校建有节能环保风力发电演示系统，该系统由风力发电机、交流电变压器和用户三部分构成，简易示意图如下。 t=0 时刻，发电机线圈所在平面与磁场方向垂直，风轮机叶片通过升速齿轮箱带动发电机线圈以每秒50转的转速转动，已知发电机线圈面积 S=0.01πm2 ，匝数为 N=100 匝，内阻不计；匀强磁场的磁感应强度为 B=210T 。变压器部分，理想变压器原、副线圈的匝数比为 n1:n2=1:4 。在用户部分电路中电表均为理想电表，定值电阻 R1=R2=4Ω ，D为理想二极管（该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大），则（ ）
A.发电机产生的瞬时电动势 e=102sin50πtV
B.电压表的示数为 402V
C.电流表的示数为 52A
D.原线圈的输入功率为 800W
5.如图所示，在空的铝制饮料罐中插入一根粗细均匀的透明吸管，接口处用蜡密封，吸管中注入一段长度可忽略的油柱，在吸管上标上温度值，就制作成了一个简易气温计。若外界大气压不变，下列说法正确的是（ ）
A.吸管上的温度刻度分布不均匀
B.吸管上标的温度值由下往上减小
C.温度升高时，罐内气体增加的内能大于吸收的热量
D.温度升高时，饮料罐内壁单位面积、单位时间受到气体分子撞击次数减少
二、选择题：本题共3小题，每题6分，共18分。每小题有多项符合题目的要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分。
6.如图所示，水平放置的大餐桌转盘绕着过转盘圆心的竖直轴做匀速圆周运动，转盘表面质地均匀；转盘上放着两个完全相同的小碟子，随着转盘共同转动；两个碟子的质量都是m，线速度大小都是v；其中一个碟子中装有一个苹果，在任何情况下苹果都与该碟子保持相对静止；另一个碟子是空的。以下说法正确的是（ ）
A.匀速转动时，碟子对转盘的摩擦力方向指向转盘圆心
B.若转盘的角速度逐渐增大，则空碟子先相对转盘发生滑动
C.转盘匀速转动半周的过程中，转盘对空碟子摩擦力的冲量大小为
D.转盘匀速转动半周的过程中，转盘对空碟子的摩擦力所做的功为零
7.如图所示，在水平桌面上放有一正三角形线框abc，线框由粗细相同的同种材料制成，边长为L，线框处在与桌面成60°斜向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，ac边与磁场垂直，a、c两点接到直流电源上，流过ac边的电流为I，线框静止在桌面上，线框质量为m，重力加速度为g，则（ ）
A.线框受到的摩擦力大小为B.线框受到的摩擦力大小为
C.线框对桌面的压力大小为D.线框对桌面的压力大小为
8.某同学用单摆测量学校的重力加速度大小，他通过改变摆长L，测出几组对应的周期T，并作出图像如图所示。下列说法正确的是（ ）
A.应选用质量小、体积也小的小球做实验
B.应从摆球经过最低点时开始计时
C.图像不过坐标原点的原因可能是摆长测量值偏大
D.通过作出图像处理数据来求得重力加速度，可消除因摆球质量分布不均匀而导致的系统误差
三、非选择题：本题共5小题，共62分。
9.（6分）某同学用图甲所示装置测量重锤的质量，实验方法如下：在定滑轮两侧分别挂上重锤和n块质量均为的铁片，重锤下端贴一遮光片，重锤下落时遮光片通过位于其正下方的光电门（图中未画出），光电门可以记录下遮光片的遮光时间；调整重锤的高度，使其从适当的位置由静止开始下落，读出遮光片通过光电门的遮光时间；从定滑轮左侧依次取下1块铁片放到右侧重锤上，让重锤每次都从同一位置由静止开始下落，计时器记录的遮光时间分别为，，
(1)用游标卡尺测出遮光片的宽度如图乙所示，则遮光片的宽度_______mm。
(2)遮光时间为时，重锤的加速度为，从左侧取下i块铁片置于右侧重锤上时，对应的遮光时间为，重锤的加速度为，则_______（结果用和表示）。
(3)做出图像是一条直线，直线的斜率为k，则重锤的质量_______（用题目中的已知字母表示）。
10.（12分）物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。例如：
（1）实验原理。某实验小组在做“油膜法估测油酸分子大小”的实验中，需使油酸在水面上形成 层油膜，为使油酸尽可能地散开，将纯油酸用酒精稀释，若稀释后的油酸酒精溶液的浓度为每1000mL油酸酒精溶液中有油酸0.5mL，用滴管向量筒内滴50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加1mL，油酸未完全散开就开始测量油酸膜的面积，会导致油酸分子直径的计算结果_______ （填“偏大”“偏小”或“不变”）。
（2）实验操作。向心力演示器可以探究小球做圆周运动所需向心力F的大小与质量m、角速度ω、轨道半径r之间的关系，装置如图所示，两个变速塔轮通过皮带连接。实验时，匀速转动手柄使长槽和短槽分别随相应的变速塔轮匀速转动，槽内的金属小球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对小球的压力提供向心力，小球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上黑白相间的等分格显示出两个金属球所受向心力的比值。
①在研究向心力F的大小与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时，我们主要用到的物理方法是 。
A.控制变量法 B.等效替代法 C.理想实验法
②为了探究金属球的向心力F的大小与轨道半径r之间的关系，下列说法正确的是 。
A.应使用两个质量不等的小球
B.应使两小球离转轴的距离相同
C.应将皮带套在两边半径相等的变速塔轮上
（3）数据分析。在双缝干涉实验中，用红色激光照射双缝，在屏幕上形成双缝干涉图样。若已知双缝之间的距离为0.30mm，测得双缝到屏幕的距离为1.0m，第1条到第6条亮条纹中心的距离为10.50mm，则红光的波长为 m（保留2位有效数字）。实验中并未直接测量相邻两个亮条纹间的距离，而是测量第1条到第6条亮条纹中心的距离，请分析说明这样做的理由 。
11.（10分）如图所示，质量均为m的物块A、B用绕过光滑轻质定滑轮的不可伸长的刚性轻绳连接，A与地面接触，B离地面的高度h为1.2m，质量为2m的圆环C套在轻绳上，C在B上方处。由静止释放圆环C，C下落后与B碰撞并粘在一起，碰撞时间极短，不计C与绳之间的摩擦和空气阻力，A、B、C均可视为质点，重力加速度取，求：
（1）C、B碰撞后瞬间，共同速度为多大；
（2）碰撞后，B经过多长时间到达地面。
12.（14分）如图所示，真空中两个电荷量均为的点电荷分别固定在同一水平线上的A、B两点，O为连线的中点，C、D为连线竖直中垂线上关于O点对称的两点，A、C两点的距离为r，与的夹角为。已知连线竖直中垂线上的点到A点的距离为x，则该点的电势为（以无穷远处为零电势点），静电力常量为k，重力加速度为g。
（1）求C点的电场强度；
（2）将一质量为M带负电的小球从D点以某一初速度向上抛出，恰能上升到C点，求抛出时的速度；
（3）一个质量为m、电荷量为的试探电荷（重力不计）从C点以某一竖直向下的初速度运动，若此电荷能够到达O点，求其在C点的速度最小值。
13.（20分）如图所示，固定在水平地面开口向上的圆柱形导热气缸，用质量的活塞密封一定质量的理想气体，活塞可以在气缸内无摩擦移动。活塞用不可伸长的轻绳跨过两个定滑轮与地面上质量的物块连接。初始时，活塞与缸底的距离，缸内气体温度，轻绳恰好处于伸直状态，且无拉力。已知大气压强，活塞横截面积，忽略一切摩擦。现使缸内气体温度缓慢下降，则
（1）当物块恰好对地面无压力时，求缸内气体的温度；
（2）当缸内气体温度降至时，求物块上升高度；
（3）已知整个过程缸内气体内能减小121.2J，求其放出的热量Q。
2024学年郑州市宇华实验学校高三（下）第三次模拟考试
物理 • 参考答案
一、选择题：本题共5小题，每小题6分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求的。
1.【答案】B
【解析】AB：设第一个2 s内的位移为x1，第三个2 s内，即最后1个2 s内的位移为x3，根据可得加速度a=3 m/s2，A错误，B正确；
C：由匀变速直线运动连续相等时间内通过的位移差为定值，即，解得=24 m，第2 s末的瞬时速度等于前4 s内的平均速度，则第2 s末速度为=9 m/s，C错误；
D：第1 s末的瞬时速度等于第一个2 s内的平均速度，则=6 m/s，在第1 s内反向看为匀减速运动，则有，D错误；选B。
2.【答案】C
【解析】AB.根据题意可知，小物块做圆周运动，一定受到重力、支持力、摩擦力，通过正交分析法如图所示
由图可知，而，，联立解得，AB错误；
CD.由图可知，小物块做圆周运动的向心力由和提供，有，由于，，联立解得，可得航母的航速越大，小物块受到的摩擦力越大；当最大静摩擦力等于滑动摩擦力时，航母有最大航速，有，代入上式得，由A中得，联立解得，C正确，D错误。选C。
3.【答案】C
【解析】AB.若匀速转动，圆环中的正离子和电子的相对位置不会变化，不会产生电流。故AB错误；
C.若加速转动，圆环中正离子被金属晶格束缚相对金属环静止，而电子由于惯性相对金属环运动即逆时针运动，根据正电荷的定向移动方向为电流方向，负电荷的运动方向为电流的反方向可知有顺时针方向电流。故C正确；
D.根据右手螺旋定则可知，若加速转动，O处的磁场方向垂直纸面向里。故D错误。
故选C。
4.【答案】C
【解析】A.发电机产生的最大电动势有
Em=NBSω=NBS2πn=102V
因为 t=0 时刻，发电机线圈所在平面与磁场方向垂直，所以其瞬时电动势为
e=Emsinωt=Emsin2πnt=102sin100πtV
故A项错误；
B.因为线圈无内阻，所以原线圈两端的电压为
u1=1022V=10V
因为理想变压器，所以副线圈两端的电压为
u2=n2n1u1=41×10V=40V
又因为电压变的示数为有效值，所以电压表的示数为40V，故B项错误；
C.因为二极管为理想二极管，电流表的示数也为有效值，所以有
u2m2R22R2T2=I2R2T
解得
I=52A
故C项正确；
D.电阻 R1 的功率为
P1=U2R1=400W
电阻 R2 的功率为
P2=I2R2=200W
副线圈功率为
P副=P1+P2=600W
因为是理想变压器，所以
P原=P副=600W
故D项错误。
故选C。
5.【答案】D
【解析】A.若油柱缓慢移动，则封闭的理想气体发生了等压变化，则，，所以，由此可知，吸管上的温度刻度分布均匀，A错误；
B.若温度升高，气体体积变大，油柱向上移动，则吸管上的温度刻度值由下往上增大，B错误；
C.气温升高时，气体内能增加，气体体积增大，对外做功，根据热力学第一定律
可知，气体吸收的热量大于对外做的功，罐内气体增加的内能小于吸收的热量，C错误；
D.随温度升高，每个分子产生的平均撞击力变大，而气体发生等压变化，则单位时间内罐内壁单位面积上受到气体分子撞击的次数减小，D正确。选D。
二、选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多项符合题目的要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分。
6.【答案】CD
【解析】A.匀速转动时，碟子的向心力由转盘给碟子的摩擦力提供，指向转盘圆心，由牛顿第三定律可得，碟子对转盘的摩擦力方向为转盘圆心与碟子的连线向外，A错误；
B.当刚发生相对滑动时有最大静摩擦提供向心力，即，两个碟子与转盘接触面动摩擦因数相同，半径相同，则可知两个碟子相对转盘发生滑动的角速度相同，B错误；
C.转盘匀速转动半周的过程中，空碟子速度反向，合外力对空碟子的冲量等于其动量改变量，则有，C正确；
D.转盘匀速转动半周的过程中，转盘对空碟子的摩擦力提供向心力，始终指向圆心，与速度方向垂直，不做功，则转盘对空碟子的摩擦力所做的功为零，D正确。选CD。
7.【答案】BD
【解析】A B.线框静止在桌面上，线框受到的摩擦力是静摩擦力，与安培力水平方向的分力的合力平衡，磁感应强度垂直于桌面的分量
导线ac与导线abc并联，且导线abc的电阻是导线ac电阻的两倍，故通过abc的电流是通过导线ac电流的一半，即，线框所受安培力的合力为
A错误，B正确；
C D.磁感应强度平行于桌面的分量
安培力在竖直方向上的合力
受力分析得
故线框对桌面的压力大小为，C错误，D正确。
故选D。
8.【答案】BD
【解析】A.为了减小空气阻力的影响，应选用质量大、体积小的小球做实验，A错误；
B.为了减小误差，应从摆球经过最低点开始计时，B正确；
C.设摆线长度为L，小球半径为r，根据单摆公式可得，化简可得，可知，图像不过坐标原点的原因可能是测量摆长时，忘记加上小球的半径，C错误；
D.图像的斜率为，通过作出图像处理数据来求得重力加速度，可消除因摆球质量分布不均匀而导致的系统误差，D正确。选BD。
三、非选择题：本题共5小题，共62分。
9.（6分）【答案】(1)10.20；(2)；(3)
【解析】（1）20分度游标卡尺的精确值为，由图可知遮光片的宽度为
（2）设挡光条的宽度为d，则重锤到达光电门的速度为，当挡光时间为时的速度为，挡光时间为时的速度为，重锤在竖直方向做匀加速直线运动，则有，，联立解得
（3）根据牛顿第二定律得，，联立解得，作出的图线的斜率为k，则，解得
10.（12分）【答案】单分子；偏大；A；C；6.3×10-7；通过测多个亮条纹间距求平均值可减少误差
【解析】
（1）[1][2]用油膜法估算分子直径时，需使油酸在水面上形成单分子油膜。
油酸分子直径
油酸未完全散开就开始测量油酸膜的面积，所测S偏小，会导致油酸分子直径的计算结果偏大。
（2）[3]在研究向心力F的大小与适量m、角速度、半径r之间的关系时，主要用到的物理方法是控制变量法。
故选A。
[4]为了探究金属球的向心力F的大小与轨道半径r之间的关系，应该保持质量m和角速度相同，则应使用两个质量相等的小球，应使两小球离转轴的距离不相同，将皮带套在两边半径相等的变速塔轮上。
故选C。
（3）[5]相邻两条纹的间距为
代入数据得
[6]若直接测量相邻两个亮条纹间的距离，测量误差较大，而测量第1条到第6条亮条纹中心的距离，然后再除以5，得到相邻条纹间距的平均值，测量误差较小。
11.（10分）【答案】（1）；（2）
【解析】（1）C与B碰撞前的过程，由动能定理有，得，碰撞动量守恒有，得
（2）C与B碰撞后粘在一起，一起向下做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律，得，由运动学公式有，得
12.（14分）【答案】（1），方向竖直向上；（2）；（3）
【解析】（1）两点电荷均为正电荷且带电量相等，则两点电荷在C点处的电场强度方向均背离各自电荷，电场强度如图所示
根据电场强度的矢量合成法则可得C点的场强，方向竖直向上。
（2）带负电的小球从D点O静电力做正功，从O到C电场力做负功，根据对称性可知，小球从D到C的过程中，静电力对小球所做功的代数和为零，则根据动能定理有，解得
（3）根据题意，C点的电势为，O点的电势为，则可得，若一个质量为m、电荷量为的试探电荷（重力不计）从C点以某一竖直向下的初速度运动恰好能够到达O点，则由动能定理有，解得，可知能够到达O点的最小速度
13.（20分）【答案】（1）；（2）；（3）160J
【解析】（1）初始时，对活塞，解得，当物块对地面无压力时，对活塞，解得，对气体，由等容变化，解得
（2）对气体，由等压变化，即，解得
（3）整个降温压缩过程活塞对气体做功，根据热力学第一定律，得，放出热量为160J
1．答题前，考生务必用黑色碳素笔将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号在答题卡上填写清楚。
2．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，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。在试题卷上作答无效。
3．考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题：本题共5小题，每小题6分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求的。
1.一质点在连续的6 s内做匀加速直线运动，在第一个2 s内位移为12 m，最后一个2 s内位移为36 m，下面说法正确的是（ ）
A.质点的加速度大小是B.质点的加速度大小是
C.质点第2 s末的速度大小是12 m/sD.质点在第1s内的位移大小是6 m
2.如图甲所示，一艘正在进行顺时针急转弯训练的航母，运动轨迹可视作半径为R的水平圆周。航母在圆周运动中，船身发生了向外侧倾斜，且甲板法线与竖直方向夹角为，船体后视简图如图乙所示。一质量为m的小物块放在甲板上，与甲板始终保持相对静止，两者之间的动摩擦因数为。假设航母的运动半径R、夹角不随航速改变，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是（ ）
A.航母对小物块的支持力
B.小物块可能只受重力、支持力两个力作用
C.航母的航速越大，则小物块受到的摩擦力越大
D.航母的最大航速
3.1917年斯泰瓦和托尔曼发现加速转动的金属环中产生了电流。正离子被金属晶格束缚相对金属环静止，而电子由于惯性相对金属环运动，正离子和电子的运动共同产生电流。如图所示，金属环绕过圆心O且垂直于环平面的轴顺时针转动，则（ ）
A.若匀速转动，圆环中会产生恒定电流
B.若匀速转动，转速越大圆环中电流越大
C.若加速转动，圆环中有顺时针方向电流
D.若加速转动，O处的磁场方向垂直纸面向外
4.为了激发同学们的学习兴趣和探究精神，某学校建有节能环保风力发电演示系统，该系统由风力发电机、交流电变压器和用户三部分构成，简易示意图如下。 t=0 时刻，发电机线圈所在平面与磁场方向垂直，风轮机叶片通过升速齿轮箱带动发电机线圈以每秒50转的转速转动，已知发电机线圈面积 S=0.01πm2 ，匝数为 N=100 匝，内阻不计；匀强磁场的磁感应强度为 B=210T 。变压器部分，理想变压器原、副线圈的匝数比为 n1:n2=1:4 。在用户部分电路中电表均为理想电表，定值电阻 R1=R2=4Ω ，D为理想二极管（该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大），则（ ）
A.发电机产生的瞬时电动势 e=102sin50πtV
B.电压表的示数为 402V
C.电流表的示数为 52A
D.原线圈的输入功率为 800W
5.如图所示，在空的铝制饮料罐中插入一根粗细均匀的透明吸管，接口处用蜡密封，吸管中注入一段长度可忽略的油柱，在吸管上标上温度值，就制作成了一个简易气温计。若外界大气压不变，下列说法正确的是（ ）
A.吸管上的温度刻度分布不均匀
B.吸管上标的温度值由下往上减小
C.温度升高时，罐内气体增加的内能大于吸收的热量
D.温度升高时，饮料罐内壁单位面积、单位时间受到气体分子撞击次数减少
二、选择题：本题共3小题，每题6分，共18分。每小题有多项符合题目的要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分。
6.如图所示，水平放置的大餐桌转盘绕着过转盘圆心的竖直轴做匀速圆周运动，转盘表面质地均匀；转盘上放着两个完全相同的小碟子，随着转盘共同转动；两个碟子的质量都是m，线速度大小都是v；其中一个碟子中装有一个苹果，在任何情况下苹果都与该碟子保持相对静止；另一个碟子是空的。以下说法正确的是（ ）
A.匀速转动时，碟子对转盘的摩擦力方向指向转盘圆心
B.若转盘的角速度逐渐增大，则空碟子先相对转盘发生滑动
C.转盘匀速转动半周的过程中，转盘对空碟子摩擦力的冲量大小为
D.转盘匀速转动半周的过程中，转盘对空碟子的摩擦力所做的功为零
7.如图所示，在水平桌面上放有一正三角形线框abc，线框由粗细相同的同种材料制成，边长为L，线框处在与桌面成60°斜向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，ac边与磁场垂直，a、c两点接到直流电源上，流过ac边的电流为I，线框静止在桌面上，线框质量为m，重力加速度为g，则（ ）
A.线框受到的摩擦力大小为B.线框受到的摩擦力大小为
C.线框对桌面的压力大小为D.线框对桌面的压力大小为
8.某同学用单摆测量学校的重力加速度大小，他通过改变摆长L，测出几组对应的周期T，并作出图像如图所示。下列说法正确的是（ ）
A.应选用质量小、体积也小的小球做实验
B.应从摆球经过最低点时开始计时
C.图像不过坐标原点的原因可能是摆长测量值偏大
D.通过作出图像处理数据来求得重力加速度，可消除因摆球质量分布不均匀而导致的系统误差
三、非选择题：本题共5小题，共62分。
9.（6分）某同学用图甲所示装置测量重锤的质量，实验方法如下：在定滑轮两侧分别挂上重锤和n块质量均为的铁片，重锤下端贴一遮光片，重锤下落时遮光片通过位于其正下方的光电门（图中未画出），光电门可以记录下遮光片的遮光时间；调整重锤的高度，使其从适当的位置由静止开始下落，读出遮光片通过光电门的遮光时间；从定滑轮左侧依次取下1块铁片放到右侧重锤上，让重锤每次都从同一位置由静止开始下落，计时器记录的遮光时间分别为，，
(1)用游标卡尺测出遮光片的宽度如图乙所示，则遮光片的宽度_______mm。
(2)遮光时间为时，重锤的加速度为，从左侧取下i块铁片置于右侧重锤上时，对应的遮光时间为，重锤的加速度为，则_______（结果用和表示）。
(3)做出图像是一条直线，直线的斜率为k，则重锤的质量_______（用题目中的已知字母表示）。
10.（12分）物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。例如：
（1）实验原理。某实验小组在做“油膜法估测油酸分子大小”的实验中，需使油酸在水面上形成 层油膜，为使油酸尽可能地散开，将纯油酸用酒精稀释，若稀释后的油酸酒精溶液的浓度为每1000mL油酸酒精溶液中有油酸0.5mL，用滴管向量筒内滴50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加1mL，油酸未完全散开就开始测量油酸膜的面积，会导致油酸分子直径的计算结果_______ （填“偏大”“偏小”或“不变”）。
（2）实验操作。向心力演示器可以探究小球做圆周运动所需向心力F的大小与质量m、角速度ω、轨道半径r之间的关系，装置如图所示，两个变速塔轮通过皮带连接。实验时，匀速转动手柄使长槽和短槽分别随相应的变速塔轮匀速转动，槽内的金属小球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对小球的压力提供向心力，小球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上黑白相间的等分格显示出两个金属球所受向心力的比值。
①在研究向心力F的大小与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时，我们主要用到的物理方法是 。
A.控制变量法 B.等效替代法 C.理想实验法
②为了探究金属球的向心力F的大小与轨道半径r之间的关系，下列说法正确的是 。
A.应使用两个质量不等的小球
B.应使两小球离转轴的距离相同
C.应将皮带套在两边半径相等的变速塔轮上
（3）数据分析。在双缝干涉实验中，用红色激光照射双缝，在屏幕上形成双缝干涉图样。若已知双缝之间的距离为0.30mm，测得双缝到屏幕的距离为1.0m，第1条到第6条亮条纹中心的距离为10.50mm，则红光的波长为 m（保留2位有效数字）。实验中并未直接测量相邻两个亮条纹间的距离，而是测量第1条到第6条亮条纹中心的距离，请分析说明这样做的理由 。
11.（10分）如图所示，质量均为m的物块A、B用绕过光滑轻质定滑轮的不可伸长的刚性轻绳连接，A与地面接触，B离地面的高度h为1.2m，质量为2m的圆环C套在轻绳上，C在B上方处。由静止释放圆环C，C下落后与B碰撞并粘在一起，碰撞时间极短，不计C与绳之间的摩擦和空气阻力，A、B、C均可视为质点，重力加速度取，求：
（1）C、B碰撞后瞬间，共同速度为多大；
（2）碰撞后，B经过多长时间到达地面。
12.（14分）如图所示，真空中两个电荷量均为的点电荷分别固定在同一水平线上的A、B两点，O为连线的中点，C、D为连线竖直中垂线上关于O点对称的两点，A、C两点的距离为r，与的夹角为。已知连线竖直中垂线上的点到A点的距离为x，则该点的电势为（以无穷远处为零电势点），静电力常量为k，重力加速度为g。
（1）求C点的电场强度；
（2）将一质量为M带负电的小球从D点以某一初速度向上抛出，恰能上升到C点，求抛出时的速度；
（3）一个质量为m、电荷量为的试探电荷（重力不计）从C点以某一竖直向下的初速度运动，若此电荷能够到达O点，求其在C点的速度最小值。
13.（20分）如图所示，固定在水平地面开口向上的圆柱形导热气缸，用质量的活塞密封一定质量的理想气体，活塞可以在气缸内无摩擦移动。活塞用不可伸长的轻绳跨过两个定滑轮与地面上质量的物块连接。初始时，活塞与缸底的距离，缸内气体温度，轻绳恰好处于伸直状态，且无拉力。已知大气压强，活塞横截面积，忽略一切摩擦。现使缸内气体温度缓慢下降，则
（1）当物块恰好对地面无压力时，求缸内气体的温度；
（2）当缸内气体温度降至时，求物块上升高度；
（3）已知整个过程缸内气体内能减小121.2J，求其放出的热量Q。
2024学年郑州市宇华实验学校高三（下）第三次模拟考试
物理 • 参考答案
一、选择题：本题共5小题，每小题6分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求的。
1.【答案】B
【解析】AB：设第一个2 s内的位移为x1，第三个2 s内，即最后1个2 s内的位移为x3，根据可得加速度a=3 m/s2，A错误，B正确；
C：由匀变速直线运动连续相等时间内通过的位移差为定值，即，解得=24 m，第2 s末的瞬时速度等于前4 s内的平均速度，则第2 s末速度为=9 m/s，C错误；
D：第1 s末的瞬时速度等于第一个2 s内的平均速度，则=6 m/s，在第1 s内反向看为匀减速运动，则有，D错误；选B。
2.【答案】C
【解析】AB.根据题意可知，小物块做圆周运动，一定受到重力、支持力、摩擦力，通过正交分析法如图所示
由图可知，而，，联立解得，AB错误；
CD.由图可知，小物块做圆周运动的向心力由和提供，有，由于，，联立解得，可得航母的航速越大，小物块受到的摩擦力越大；当最大静摩擦力等于滑动摩擦力时，航母有最大航速，有，代入上式得，由A中得，联立解得，C正确，D错误。选C。
3.【答案】C
【解析】AB.若匀速转动，圆环中的正离子和电子的相对位置不会变化，不会产生电流。故AB错误；
C.若加速转动，圆环中正离子被金属晶格束缚相对金属环静止，而电子由于惯性相对金属环运动即逆时针运动，根据正电荷的定向移动方向为电流方向，负电荷的运动方向为电流的反方向可知有顺时针方向电流。故C正确；
D.根据右手螺旋定则可知，若加速转动，O处的磁场方向垂直纸面向里。故D错误。
故选C。
4.【答案】C
【解析】A.发电机产生的最大电动势有
Em=NBSω=NBS2πn=102V
因为 t=0 时刻，发电机线圈所在平面与磁场方向垂直，所以其瞬时电动势为
e=Emsinωt=Emsin2πnt=102sin100πtV
故A项错误；
B.因为线圈无内阻，所以原线圈两端的电压为
u1=1022V=10V
因为理想变压器，所以副线圈两端的电压为
u2=n2n1u1=41×10V=40V
又因为电压变的示数为有效值，所以电压表的示数为40V，故B项错误；
C.因为二极管为理想二极管，电流表的示数也为有效值，所以有
u2m2R22R2T2=I2R2T
解得
I=52A
故C项正确；
D.电阻 R1 的功率为
P1=U2R1=400W
电阻 R2 的功率为
P2=I2R2=200W
副线圈功率为
P副=P1+P2=600W
因为是理想变压器，所以
P原=P副=600W
故D项错误。
故选C。
5.【答案】D
【解析】A.若油柱缓慢移动，则封闭的理想气体发生了等压变化，则，，所以，由此可知，吸管上的温度刻度分布均匀，A错误；
B.若温度升高，气体体积变大，油柱向上移动，则吸管上的温度刻度值由下往上增大，B错误；
C.气温升高时，气体内能增加，气体体积增大，对外做功，根据热力学第一定律
可知，气体吸收的热量大于对外做的功，罐内气体增加的内能小于吸收的热量，C错误；
D.随温度升高，每个分子产生的平均撞击力变大，而气体发生等压变化，则单位时间内罐内壁单位面积上受到气体分子撞击的次数减小，D正确。选D。
二、选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多项符合题目的要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分。
6.【答案】CD
【解析】A.匀速转动时，碟子的向心力由转盘给碟子的摩擦力提供，指向转盘圆心，由牛顿第三定律可得，碟子对转盘的摩擦力方向为转盘圆心与碟子的连线向外，A错误；
B.当刚发生相对滑动时有最大静摩擦提供向心力，即，两个碟子与转盘接触面动摩擦因数相同，半径相同，则可知两个碟子相对转盘发生滑动的角速度相同，B错误；
C.转盘匀速转动半周的过程中，空碟子速度反向，合外力对空碟子的冲量等于其动量改变量，则有，C正确；
D.转盘匀速转动半周的过程中，转盘对空碟子的摩擦力提供向心力，始终指向圆心，与速度方向垂直，不做功，则转盘对空碟子的摩擦力所做的功为零，D正确。选CD。
7.【答案】BD
【解析】A B.线框静止在桌面上，线框受到的摩擦力是静摩擦力，与安培力水平方向的分力的合力平衡，磁感应强度垂直于桌面的分量
导线ac与导线abc并联，且导线abc的电阻是导线ac电阻的两倍，故通过abc的电流是通过导线ac电流的一半，即，线框所受安培力的合力为
A错误，B正确；
C D.磁感应强度平行于桌面的分量
安培力在竖直方向上的合力
受力分析得
故线框对桌面的压力大小为，C错误，D正确。
故选D。
8.【答案】BD
【解析】A.为了减小空气阻力的影响，应选用质量大、体积小的小球做实验，A错误；
B.为了减小误差，应从摆球经过最低点开始计时，B正确；
C.设摆线长度为L，小球半径为r，根据单摆公式可得，化简可得，可知，图像不过坐标原点的原因可能是测量摆长时，忘记加上小球的半径，C错误；
D.图像的斜率为，通过作出图像处理数据来求得重力加速度，可消除因摆球质量分布不均匀而导致的系统误差，D正确。选BD。
三、非选择题：本题共5小题，共62分。
9.（6分）【答案】(1)10.20；(2)；(3)
【解析】（1）20分度游标卡尺的精确值为，由图可知遮光片的宽度为
（2）设挡光条的宽度为d，则重锤到达光电门的速度为，当挡光时间为时的速度为，挡光时间为时的速度为，重锤在竖直方向做匀加速直线运动，则有，，联立解得
（3）根据牛顿第二定律得，，联立解得，作出的图线的斜率为k，则，解得
10.（12分）【答案】单分子；偏大；A；C；6.3×10-7；通过测多个亮条纹间距求平均值可减少误差
【解析】
（1）[1][2]用油膜法估算分子直径时，需使油酸在水面上形成单分子油膜。
油酸分子直径
油酸未完全散开就开始测量油酸膜的面积，所测S偏小，会导致油酸分子直径的计算结果偏大。
（2）[3]在研究向心力F的大小与适量m、角速度、半径r之间的关系时，主要用到的物理方法是控制变量法。
故选A。
[4]为了探究金属球的向心力F的大小与轨道半径r之间的关系，应该保持质量m和角速度相同，则应使用两个质量相等的小球，应使两小球离转轴的距离不相同，将皮带套在两边半径相等的变速塔轮上。
故选C。
（3）[5]相邻两条纹的间距为
代入数据得
[6]若直接测量相邻两个亮条纹间的距离，测量误差较大，而测量第1条到第6条亮条纹中心的距离，然后再除以5，得到相邻条纹间距的平均值，测量误差较小。
11.（10分）【答案】（1）；（2）
【解析】（1）C与B碰撞前的过程，由动能定理有，得，碰撞动量守恒有，得
（2）C与B碰撞后粘在一起，一起向下做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律，得，由运动学公式有，得
12.（14分）【答案】（1），方向竖直向上；（2）；（3）
【解析】（1）两点电荷均为正电荷且带电量相等，则两点电荷在C点处的电场强度方向均背离各自电荷，电场强度如图所示
根据电场强度的矢量合成法则可得C点的场强，方向竖直向上。
（2）带负电的小球从D点O静电力做正功，从O到C电场力做负功，根据对称性可知，小球从D到C的过程中，静电力对小球所做功的代数和为零，则根据动能定理有，解得
（3）根据题意，C点的电势为，O点的电势为，则可得，若一个质量为m、电荷量为的试探电荷（重力不计）从C点以某一竖直向下的初速度运动恰好能够到达O点，则由动能定理有，解得，可知能够到达O点的最小速度
13.（20分）【答案】（1）；（2）；（3）160J
【解析】（1）初始时，对活塞，解得，当物块对地面无压力时，对活塞，解得，对气体，由等容变化，解得
（2）对气体，由等压变化，即，解得
（3）整个降温压缩过程活塞对气体做功，根据热力学第一定律，得，放出热量为160J
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