湖北省武汉市黄陂区第一高级中学2024届高三下学期模拟考试（三）物理Word版含解析

这是一份湖北省武汉市黄陂区第一高级中学2024届高三下学期模拟考试（三）物理Word版含解析，共9页。试卷主要包含了4m等内容，欢迎下载使用。

命题人：金红 审题人：陶东波 朱小娟
选择题：（共40分，第1~7题只有一个选项符合题意，第8~10题有多个选项符合题意，全部选对得4分，选对但选不全得2分，有选错的得0分）
1.如图为氢原子能级图，大量处于n=4激发态的氢原子，当它们自发地跃迁到较低能级时，下列说法正确的是( )
A. 这些氢原子跃迁时最多可产生3种不同频率的光子
B. 由n=4能级跃迁到n=1能级时发出光子的波长最长
C. 核外电子动能减少，电势能增加 D. 该氢原子放出光子，能量减少
2、一定质量的理想气体从状态a开始。第一次经绝热过程到状态b；第二次先经等压过程到状态c，再经等容过程到状态b。图像如图所示。则（ ）
A. 过程，气体从外界吸热
B. 气体在状态a时比在状态b时的分子平均动能小
C. 过程比过程气体对外界所做的功多
D. 气体在状态a时比在状态c时单位时间内撞击在单位面积上的分子数少
3．为了使在磁场中转动的绝缘轮快速停下来，小明同学设计了以下四种方案：图甲、乙中磁场方向与轮子的转轴平行，图甲中在轮上固定闭合金属线圈，图乙中在轮上固定未闭合金属线圈；图丙、丁中磁场方向与轮子的转轴垂直，图丙中在轮上固定闭合金属线框，图丁中在轮上固定一些细金属棒。四种方案中效果最好的是（ ）
A．甲B．乙 C．丙D．丁
4．如图（a），摩擦角的物理意义是：当两接触面间的静摩擦力达到最大值时，静摩擦力f与支持面的支持力N的合力F与接触面法线间的夹角即为摩擦角，可知。利用摩擦角的知识可以用来估料，如图（b）所示。物料自然堆积成圆锥体，圆锥角底角必定是该物料的摩擦角。若已知物料的摩擦角和高h，动摩擦因数为。物料所受滑动摩擦力等于最大静摩擦力。可求出圆锥体的体积为（ ）
A．B． C．D．
5. 利用手机中的磁传感器可测量埋在地下的水平高压直流长直电缆的深度。在手机上建立了空间直角坐标系Oxyz后保持手机方位不变，且Oz始终竖直向上，如图（a）所示。电缆上方的水平地面上有E、F、G、H四个点，如图（b）所示。EF、GH长均为1.8m且垂直平分。将手机水平贴近地面，电缆通电前将各分量调零，以消除地磁场的影响，通电后测得四点的分量数据见表，其中BxG=BxH。下列关于电缆中电流的方向和电缆距离地面的深度，判断正确的是（ ）
A. 电缆中电流沿平行于+y方向，电缆距离地面的深度为1.2m
B. 电缆中电流沿平行于+y方向，电缆距离地面的深度为2.4m
C. 电缆中电流沿平行于-y方向，电缆距离地面的深度为1.2m
D. 电缆中电流沿平行于-y方向，电缆距离地面的深度为2.4m
6. 如图所示为远距离输电模拟原理图，变压器均为理想变压器，其中降压变压器原、副线圈匝数之比为n。发电机输出电压不变，两变压器间输电线的总电阻为R，降压变压器所接负载的等效电阻为R变，，其余导线电阻不计。当R变变化时，理想电压表V的示数变化为，理想电流表A的示数变化为，下列说法正确的是（ ）
A. R变的触头向下滑动时，输电线上的损耗功率变小
B. R变的触头向下滑动时，电压表的示数变大
C. R变 的触头向上滑动时，输电效率降低
D.
7.. 一块质量为M、长为l的长木板A 静止放在光滑的水平面上，质量为m的物体B（可视为质点）以初速度v0从左端滑上长木板 A 的上表面并从右端滑下，该过程中，物体B的动能减少量为，长木板A的动能增加量为，A、B间因摩擦产生的热量为Q，下列说法正确的是（ ）
A. A、B组成的系统动量、机械能均守恒
B. ，，Q的值可能为，，
C. ，，Q的值可能为，，
D. 若增大v0和长木板A的质量M，B一定会从长木板A的右端滑下，且Q将增大
8.两列机械波在同种介质中相向而行，P、Q为两列波的波源，以P、Q连线和中垂线为轴建立如图所示的坐标系，P、Q的坐标如图所示。某时刻的波形如图所示。已知P波的传播速度为10m/s，O点有一个观察者，下列判断正确的( )
A. 两波源P、Q的起振方向相同
B. 经过足够长的时间O的振幅为45cm
C. 波源Q产生的波比波源P产生的波更容易发生衍射现象
D. 当观察者以2m/s的速度向Q点运动时，观察者接收到Q波的频率大于2.5Hz
9.设想在赤道上建造如图甲所示的“太空电梯”，宇航员可通过竖直的电梯直通太空站。图乙中r为宇航员到地心的距离，R为地球半径，曲线A为地球引力对宇航员产生的加速度大小与r的关系；直线B为宇航员由于地球自转而产生的向心加速度大小与r的关系。关于相对地面静止在不同高度的宇航员，下列说法正确的有（ ）
A.随着r增大，宇航员的线速度增大
B.图中r0为地球同步卫星的轨道半径
C.宇航员在r=R处的线速度等于第一宇宙速度
D.随着r增大，宇航员感受到“重力”也增大
10. 如图所示，倾角为θ的斜面体c置于水平地面上，小物块b置于斜面上，绝缘细绳一端与b相连（绳与斜面平行），另一端跨过光滑的定滑轮与带电小球M连接，定滑轮的正下方也有一带电小球N，M、N质量均为m，带电荷量大小均为q。M静止时细线与竖直方向成β角（β<90°）。M、N处于同一水平线上。现在同一竖直面内向下方，缓慢移动N，直到N移动到M 位置的正下方，此过程中b、c、M始终处于静止状态。M、N均可视为点电荷，静电力常量为k，重力加速度为g。下列说法中正确的是（ ）
A. M、N间的库仑力先增大后减小 B. 绝缘细绳对M的拉力逐渐增大
C. 地面对c的摩擦力逐渐减小 D. M、N间距离最大值为
二．实验题：本题共2小题，共18分。
11、（每空2分）科技文化节中， 某兴趣小组做了如下实验。利用单摆测量重力加速度，实验操作如下：
(1) 使用游标卡尺测量实芯钢球的直径， 如下图所示，钢球直径的读数为
d= mm；
(2) 将器材按甲图方式连接， 用刻度尺测量出悬点与钢球最上端间细线长度为 l；使 钢球按照乙图方式运动， 摆角小于 5°，钢球第 1 次经过最低点处开始计时， 第 n 次 经过最低点时的总时间为 t，则重力加速度 g= ；(用测得的物理量表示)
(3) 若钢球实际按图丙方式在水平面内做圆周运动，但仍然视作单摆， 则测量出的重力加速度值 (填“偏大”或“偏小”)。
（4）某同学又将钢球换成沙摆如图甲所示， 薄木板被沿箭头方向水平 拉出的过程中，漏斗漏出的沙在板上形成的一段曲线如图乙所示，当沙摆摆动经过最低点时开始计时(记为第 1 次)， 当它第 20 次经过最低点时测得所需的时间为 19s (忽略摆长的变化)，取当地重力加速度 g=10m/s2 ，则：
a．该沙摆的摆长约为 m（结果保留2位有效数字）
b．由图乙可知薄木板做的是匀加速运动， 且加速度大小约为 m/s2（结果保留2位有效数字）
12．（2+1+1+2+2）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”）。
三．计算题：本题共3小题，共42分。
13.(9分则3+6)如图所示，水池中装有某透明液体，深度为H，水池底部有足够大的平面镜MN，单色点光源S距离镜面H3，与竖直方向成30∘角的光线入射到液面的O点，发现其反射光线和折射光线恰好相互垂直。求：
(1)液体的折射率;
(2)从液面上方看去，能被照亮的区域面积。
14.(15分3+6+6)一转动装置如图所示，足够长的水平轻杆固定在竖直轻杆上，小圆环A和轻弹簧套在水平杆上，原长为的弹簧左端固定于竖直杆，右端与A相连，小圆环B套在竖直杆上，可沿杆滑动。A、B之间用不可伸长的轻绳连接，初始时系统处于静止状态，弹簧长度为，绳与竖直方向的夹角。现使整个装置缓慢加速后绕竖直杆匀速转动，此时弹簧弹力与初始时大小相等，已知，，不计一切摩擦，重力加速度为，，，求：
（1）初始状态弹簧中的弹力大小；
（2）装置转动的角速度；
（3）装置由静止到匀速转动过程中，外界对装置所做的功。
15．（18分4+10+4）如图甲所示的坐标系中区域有沿y轴负向的匀强电场，电场强度，区域有垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度的大小和方向随时间的变化关系如图乙所示，当垂直纸面向里时磁感应强度为正，图中，有足够大的荧光屏垂直于x轴放置并可沿x轴水平移动。现有一带电粒子质量，电量的带电粒子从电场的P点（已知P点y轴坐标为0.3m），沿平行x轴以某一初速度进入电场，恰好从坐标原点与x轴成60°进入磁场，取带电粒子进入磁场为时刻，不计粒子重力，答案可用根号表示，求：
（1）带电粒子的初速度；
（2）若要完整研究带电粒子在磁场中的运动轨迹，磁场沿y轴方向的最小区间的上限坐标，和下限坐标；
（3）若要带电粒子垂直打在荧光屏上，荧光屏所在位置的x轴的可能坐标值．位置
Bx/μT
By/μT
Bz/μT
G
BxG
0
0
H
BxH
0
0
E
8
0
6
F
8
0
-6
答案
4.【答案】A
【解析】物料自然堆积成圆锥体，圆锥角底角必定是该物料的摩擦角，对物料作受力分析如图所示
当底角大于时，物料将沿锥面下滑，为使物料不下滑，应使减小；当底角小于时，物料将停留在锥面上，那么使物料恰好不下滑应使增大，且让，所以底角会保持为定值。若已知和锥体的高h，则可求出它的体积为 故选A。
5.【答案】A【解析】
【详解】由题中数据可知，E、F两点水平x方向的磁感应强度大小相等，方向均沿+x方向，竖直z方向的磁感应强度大小相等，E点沿+z方向分量与F点沿-z方向分量相等，结合G、H两点在y、z方向磁感应强度均为零，可知E、F点位置如图1所示；
G、H在EF的中垂线上，故电缆中电流沿+y方向。F点的磁感应强度分解如图2所示。可得
又EF长为L=1.8m，由几何关系可得
解得距离地面的深度为 h=1.2m 故选 A。
6.【答案】D【解析】【详解】AB．R变 的阻值减小，电流表的示数增大，由于降压变压器的匝数比不变，则输电线上的电流增大，输电线上的损耗功率变大。又因为升压变压器输出电压U₂不变，则降压变压器的输入电压减小，依据电压与匝数的关系知电压表的示数减小，故AB 错误，C．由以上分析知，R变的阻值增大，输电线电流减小，则降压变压器的输入电压U3增大，输电效率为 可知输电效率提高，故C 错误；D．根据输电线路，设升压变压器副线圈两端的电压为，输电线路的电流为，则降压变压器原线圈两端的电压 根据电压与匝数之间的关系可得 根据匝数与电流之间的关系 联立可得 由于升压变压器原线圈无负载，因此始终不变，则根据以上函数关系可知故D正确。 故选 BD。
7.【答案】B【详解】A．A、B组成的系统合力为零，因此动量守恒；而A、B由于存在摩擦生热，故系统机械能不守恒，A错误；
BC．画出物体B和长木板A的速度—时间图线，分别如图中1和2所示，图中1和2之间的梯形面积表示板长，1与轴所围的面积表示物体B的位移x1，2与轴所围的面积表示长木板A的位移x2，由图可知
又有 则有
可知B项所给数值有可能，故B正确，C错误。D．若增大v0和长木板A的质量M，在v-t图像中1将向上平移，而2的图像斜率变小，即A 的加速度变小，显然可知B一定会从长木板A 的右端滑下，而Q=fl不变，D错误。 故选B。
8.【答案】BD 【解析】A.由图像可知，波源P起振方向沿y轴负方向；而波源Q的起振方向沿y轴正方向，起振方向相反，A错误；B.两列波到达O点时总是同相位，振动加强，因此经过足够长的时间O的振幅为45cm，B正确；
C.两列波的波长均为4m，产生明显衍射条件相同，C错误；D.由于两列机械波在同种介质中传播，故波速相同，当观察者以2m/s的速度向Q点运动时，观察到的波速为v=v波+v人=12m/s 根据v=λ⋅f
可得观察者接收到Q波的频率f观=vλ=124Hz=3Hz>2.5Hz
9.【答案】AB【解析】A.相对地面静止在不同高度的宇航员，地球自转角速度不变，根据 v=ωr 可知宇航员的线速度随着r的增大而增大，故A正确；B.当 r=r0 时，引力加速度正好等于宇航员做圆周运动的向心加速度，即万有引力提供做圆周运动的向心力，所以宇航员相当于卫星，此时宇航员的角速度跟地球的自转角速度一致，可以看作是地球的同步卫星，即 r0 为地球同步卫星的轨道半径，故B正确；C.宇航员在 r=R 处是在地面上，除了受到万有引力还受到地面的支持力，线速度远小于第一宇宙速度，故C错误；D.宇航员乘坐太空舱在“太空电梯”的某位置时，由牛顿第二定律可得 GMmr2−FN=mω2r 其中 FN 为太空舱对宇航员的支持力，宇航员感受的“重力”为 FN=GMmr2−mω2r=ma引−ma向=ma引−a向 其中： a引 为地球引力对宇航员产生的加速度大小， a向 为地球自转而产生的向心加速度大小，由图可知：在 R⩽r⩽r0 时， a引−a向 随着r增大而减小，宇航员感受的“重力”随r的增大而减小，故D错误。 故选AB。
10.【答案】CD【解析】【详解】ABD．画出小球M的受力示意图如图所示当小球M位置不动，N缓慢向下方移动时，绝缘细绳对M的拉力FT逐渐减小，N对M的库仑力F库先减小后增大，M、N间库仑力最小时，M、N间距离最大，则有
解得
故D正确，AB 错误；C．将b和c看成一个整体，受重力、绳子沿斜面向上的拉力、地面的支持力以及水平向左的摩擦力，根据正交分解法，可知地面对c的摩擦力的大小等于拉力的水平分量，当拉力减小时，地面对c的摩擦力减小，故C正确。 故选 CD。
11. (1)12.35 (2) л2(n−1)2(l+d2)t2 (3)偏大 （4）1.0 3.1x10-2
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)根据题意作图，如图所示，OA为反射线，OB为折射线，a=30∘ β=60∘
由折射定律得 n=sinβsinα 解得n= 3
(2)S关于镜面的像点为S∘，SS'与液面交点为E，光线Q'D刚好不能射出液面。设临界角为C
n=sin90∘sinC
由平面镜成像和几何知识得
S'E=43H
能被照亮的区域为一个圆形区域，半径为ED ED=43HtanC
(补充：未用镜像，则：ED=R3tanC+HtanC ) 能被照亮的区域面积为S S=π(ED)2
解得S=8πH29
14. 【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）系统处于静止状态时，设绳中张力为，弹簧弹力为，对受力分析有
对受力分析有 解得
（2）装置绕竖直杆匀速转动时，设绳中张力为，此时绳与竖直方向夹角为，此时弹簧伸长，设伸长量为，对受力分析有
设绳长为，则
对受力分析有 解得
（3）系统动能的增加量即为A物块动能的增加量，有
系统重力势能的增加量即为物块重力势能的增加量，设上升的高度为，有
其中 则外界对装置所做的功
解得
15．【答案】（1） （2），
（3）或
【解析】（1）根据带电粒子在区域1电场做类平抛运动特点有，（2分）
其中（1分） 联立上式得（1分）
（2）进入磁场的速度（1分）进入磁场后从图乙可知在时间内，
轨迹半径由得（1分） 运动周期，运动时（1分）
在时间内， 轨迹半径由得（1分）
运动周期，运动时间（1分）
在时间内，运动半径仍为，运动时间（1分）
所以进入磁场后在如图示的磁场中的运动轨迹如下图所示：
要形成完整的轨迹，从轨迹图中可看出磁场区域的上限坐标
（2分）
磁场区域的下限坐标（2分）
（3）若在区域垂直打在荧光屏上，
由上图可知轨迹圆心到之间的距离
所以，
（2分）
若在区域垂直打在荧光屏上，
根据对称轨迹圆心到之间的距离
（2分）
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
D
C
C
A
A
D
B
BD
AB
CD