2024届山东省菏泽市牡丹区菏泽外国语学校高三下学期三模物理试题（学生版+教师版）

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第Ⅰ卷（选择题）
一、单选题（本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。）
1. 镍63（）核电池是一种利用镍63同位素进行能量转换的装置，工作原理基于镍63同位素的放射性衰变，其半衰期为100.1年，在衰变过程中，镍63同位素会释放出一个高能电子，同时转变成稳定的铜63（）同位素。核电池中含有大量的镍63同位素，当这些同位素发生衰变时，释放出的高能电子会被捕获并导入电路中，电子的流动产生的电流可以用来驱动各种电子设备或充电电池。下列说法正确的是（ ）
A. 镍63的衰变方程为
B. 镍63的比结合能小于铜63的比结合能
C. 镍63的衰变是由于强相互作用引起的
D. 100个镍63经过200.2年还剩下25个
2. 测体重时，电子秤的示数会不断变化，电子秤的示数始终与它受到的压力大小成正比，最后才稳定。某同学想探究不同情境下电子秤示数的变化情况。已知该同学的质量为，重力加速度大小取。下列情境中关于电子秤示数说法正确的是（ ）
A. 该同学在电子秤上下蹲的过程中，电子秤的示数先增大后减小
B. 该同学在电子秤上下蹲的过程中，电子秤的示数先减小后增大
C. 在减速下降的电梯中，人站在电子秤上时电子秤示数小于真实体重
D. 在以的加速度匀加速上升的电梯中，人站在电子秤上时电子秤示数为
3. 双缝干涉实验装置的截面图如图所示。光源S到S1、S2的距离相等，O点为S1、S2连线中垂线与光屏的交点。光源S发出的波长为的光，经S1出射后垂直穿过玻璃片传播到O点，经S2出射后直接传播到O点，由S1到O点与由S2到O点，光传播的时间差为。玻璃片厚度为10，玻璃对该波长光的折射率为1.5，空气中光速为c，不计光在玻璃片内的反射。以下判断正确的是（ ）
A. B. C. D.
4. 如图所示，密闭容器中一定质量理想气体的状态由A经B变化到C，再回到A，完成循环。下列说法正确的是（ ）

A. ①过程气体对外做功同时放出热量
B. ③过程外界对气体做的功小于气体放出的热量
C. ①②过程吸收的总热量等于③过程放出的热量
D. ③过程单位时间内气体分子对器壁单位面积的碰撞次数减少
5. 我国首颗超百Gbps容量的高通量地球静止轨道通信卫星中星26号于北京时间2023年2月23日在西昌卫星发射中心成功发射，该卫星将与中星16号、中星19号共同为用户提供高速的专网通信和卫星互联网接入等服务。中星26与某一椭圆轨道侦察卫星的运动轨迹以及某时刻所处位置、运行方向如图所示，两卫星的运行周期相同，两个轨道相交于A、B两点，CD连线过地心，E、D分别为侦察卫星的近地点和远地点。下列说法正确的是（ ）
A. E、D两点间距离为中星26号卫星轨道半径的2倍
B. 侦察卫星从D点到A点过程中机械能逐渐增大
C. 相等时间内中星26与地球的连线扫过的面积等于侦察卫星与地球的连线扫过的面积
D. 中星26在C点线速度v1等于侦察卫星在D点线速度v2
6. 风筝在我国已存在两千年之久，又有纸鸢、鹞子之称。如图所示，某时刻风筝静止在空中，风筝面与水平面夹角为，牵引线与竖直方向夹角为。已知风筝质量为m，垂直风筝面的风速大小为v，风筝面的面积为S，重力加速度为g，则风筝所在高度空气密度为（ ）
A. B. C. D.
7. 如图所示，一轻弹簧左端固定，右端连接一物块，置于粗糙的水平面上。开始时弹簧处于原长，现用一恒力F将物块由静止向右拉动直至弹簧弹性势能第一次达到最大。在此过程中，关于物块的速度v、物块的动能、弹簧的弹性势能、物块和弹簧的机械能E随时间t或位移x变化的图像，其中可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
8. 图甲为超声波悬浮仪，上方圆柱体中，高频电信号（由图乙电路产生）通过压电陶瓷转换成同频率的高频声信号，发出超声波，下方圆柱体将接收到的超声波信号反射回去。两列超声波信号叠加后，会出现振幅几乎为零的点——节点，在节点两侧声波压力的作用下，小水珠能在节点处附近保持悬浮状态，该情境可等效简化为图丙所示情形，图丙为某时刻两列超声波的波形图，P、Q为波源，点、点分别为两列波的波前，已知声波传播的速度为340m/s，LC振荡回路的振荡周期为，则下列说法正确的是（ ）

A. 该超声波悬浮仪所发出的超声波信号频率为340Hz
B. 两列波稳定叠加后，波源P、Q之间小水珠共有10个悬浮点
C. 两列波稳定叠加后，波源P、Q之间振幅为2A的点共有8个
D. 拔出图乙线圈中的铁芯，可以减少悬浮仪中的节点个数
二、多选题（本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不选全的得2分，有选错的得0分。）
9. 如图所示，某同学进行远距离投篮练习，篮球出手的位置距地面的高度为1.95m，距篮框中心水平距离为10m，篮球被抛出时竖直向上的分速度大小为6m/s，经过时间t篮球落入篮框。已知篮框距地面的高度为3.05m，篮球飞行过程中未与篮板、篮框接触，忽略空气阻力，重力加速度g取9.8m/s2.下列说法正确的是（ ）
A.
B. t=1s
C. 篮球落入篮框时速度与竖直方向夹角的正切值为
D. 篮球被抛出时速度与竖直方向夹角的正切值为
10. 白鹤滩水电站是目前世界上在建规模最大、技术难度最高水电工程，是我国实施“西电东送”的大国重器，建成后其发电量位居世界第二，仅次于三峡水电站，其采用的是特高压远距离输电方式。若保持输送电能总功率、输电距离不变的情况下，从原来的高压输电升级为的特高压输电，下列说法正确的是（ ）
A. 若输电线不变，则输电线中的电流变为原来的10倍
B. 若输电线不变，则输电线中的电流变为原来的
C. 若输电线不变，则输电线上损失的功率变为原来的
D. 若更换直径为原来输电线直径的同种材料制成的输电线，则输电线上损失的功率不变
11. 如图所示，空间中A、B、C、、、六个点恰好为竖直正三棱柱的顶点，在点固定有正电荷，点固定有正电荷，点固定有负电荷，带电量。以下说法正确的是（ ）
A. A、B两点的电场强度相同，电势也相同
B. 若将自点竖直向上移动至B点，则其所受静电力逐渐减小
C. 若将自点竖直向上移动至C点，则其电势能逐渐增大
D. 若将自点竖直向上移动至B点，则其电势能始终不变
12. 足够长U形导轨平置在光滑水平绝缘桌面上，宽为，电阻不计。质量为、长为、电阻为的导体棒MN放置在导轨上，与导轨形成矩形回路并始终接触良好，I和Ⅱ区域内分别存在竖直方向的匀强磁场，磁感应强度分别为和，其中，方向向下。用不可伸长的轻绳跨过固定轻滑轮将导轨CD段中点与质量为的重物相连，绳与CD垂直且平行于桌面。如图所示，某时刻MN、CD同时分别进入磁场区域I和Ⅱ并做匀速直线运动，MN、CD与磁场边界平行。MN的速度，CD的速度为且，MN和导轨间的动摩擦因数为0.2。重力加速度大小取，下列说法正确的是（ ）

A. 的方向向上B. 的方向向下C. D.
第II卷（非选择题）
三、实验题（第13题共6分：第一、二空各1分，第三、四空各两分。第14题共8分：第一、二空各1分，第三、四、五空各2分）
13. 如图甲所示，图中阴影部分ABC为透明材料制成的柱形光学元件的横截面，AC为半径为R的圆弧，某实验小组为测量该光学元件的折射率，先通过作图确定了圆弧圆心O的位置。请回答下面问题：
（1）实验小组先在O处插一枚大头针，然后在线段OB和OC之间某一位置插大头针，在BC边右侧任意位置观察，发现都无法挡住，原因是______，若要在BC边右侧观察到挡住，应将向______边方向移动（选填“OB”或“OC”）；
（2）该小组经过讨论，重新设计了实验方案，进行了如下操作：
①在O处插大头针，在BC边右侧合适位置插大头针，调整观察角度，再插上大头针，使把和都挡住；
②画出元件边界，作出图乙所示光路图，以、连线与BC边交点为圆心作圆，分别过圆与直线和的交点作BC边的垂线，垂足分别为、；
③用刻度尺测出线段和的长度分别为、，则该元件的折射率n=______；
（3）若测得该元件的折射率n=2，在O处固定一点光源，只考虑首次从圆弧AC直接射向AB、BC的光线，从点光源射向圆弧AC的光中，有一部分不能从AB、BC面直接射出，则这部分光照射到圆弧AC上的弧长为______。
14. 某实验小组设计了如图甲所示的实验电路来测量电源的电动势和内阻，实验所用器材如下：
A.待测电源（电动势E约为3V，内阻r约为2Ω）
B.电流表（量程为0.6A，内阻约为0.5Ω）
C.电压表（量程为3V，内阻约为3kΩ）
D.滑动变阻器（最大电阻20Ω、额定电流为1A）
E.定值电阻（阻值为5Ω）
F.开关与导线若干
请回答下列问题：
（1）实验中定值电阻的作用是______；
（2）将滑动变阻器的滑片移至阻值最小处，闭合开关S后，发现电压表指针偏转角度很小，该小组同学随即改变滑片位置使滑动变阻器接入电路的阻值增大，发现电压表指针偏转角度仍然很小，接着他又将电压表的b接线柱处导线拆下，依次与c、d、e三个接线柱进行试触，发现试触c、d时，电压表无示数，试触e时电压表示数接近满偏，可以判断电路存在的故障是______；
（3）该小组同学排除故障后按规范操作继续进行实验，闭合开关S后，改变滑动变阻器滑片位置，记录若干组电压表示数U和对应电流表示数I，根据记录的实验数据作出U﹣I图像，如图乙所示，由图像可得，电源的电动势E=______，内阻r=______；（用、、表示）
（4）在滑动变阻器滑片从左向右缓慢滑动过程中，测得若干组U、I值，从测得的第一组数据开始，若依次选用两组连续的U、I值计算电源电动势和内阻，则测得的电动势和内阻的测量误差______（选填“越来越大”“越来越小”或“不变”）。
四、解答题（本题共4小题，共46分）
15. 气钉枪是一种广泛应用于建筑、装修等领域的气动工具，工作时以高压气体为动力，如图甲所示是气钉枪和与之配套的气罐、气泵。图乙是气钉枪发射装置示意图，气缸通过细管与气罐相连。射钉时打开开关，气罐向气缸内压入高压气体推动活塞运动，活塞上的撞针将钉子打入物体，同时切断气源，然后阀门自动打开放气，复位弹簧将活塞拉回原位置。气钉枪配套气罐的容积，气缸有效容积，气钉枪正常使用时气罐内压强范围为，为大气压强，当气罐内气体压强低于时气泵会自动启动充气，压强达到时停止充气。假设所有过程气体温度不变，已知气罐内气体初始压强为，。
（1）使用过程中，当气罐内气体压强降为时气泵启动，充气过程停止使用气钉枪，当充气结束时，求气泵共向气罐内泵入压强为的空气体积；
（2）充气结束后用气钉枪射出100颗钉子后，求此时气罐中气体压强p。
16. 如图所示，固定的光滑半圆柱面ABCD与粗糙矩形水平桌面OABP相切于AB边，半圆柱面的圆弧半径R=0.4m，OA的长为L=2m。小物块从O点开始以某一大小不变的初速度v0沿水平面运动，初速度方向与OA方向之间的夹角为θ。若θ=0°，小物块恰好经过半圆弧轨道的最高点。已知小物块与水平桌面间的滑动摩擦因数μ=0.1，重力加速度g=10m/s2。求：
（1）初速度v0的大小；
（2）若小物块沿半圆弧运动的最大高度为h=0.4m，求夹角θ的余弦值。
17. 某离子实验装置基本原理如图甲所示。Ⅰ区宽度为d，左边界与x轴垂直交于坐标原点O，其内充满垂直于平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为；Ⅱ区宽度为L，左边界与x轴垂直交于点，右边界与x轴垂直交于点，其内充满沿y轴负方向的匀强电场。测试板垂直x轴置于Ⅱ区右边界，其中心C与点重合。从离子源不断飘出电荷量为q、质量为m的正离子，加速后沿x轴正方向过O点，依次经Ⅰ区、Ⅱ区，恰好到达测试板中心C。已知离子刚进入Ⅱ区时速度方向与x轴正方向的夹角为。忽略离子间的相互作用，不计重力。
（1）求离子在Ⅰ区中运动时速度的大小v；
（2）求Ⅱ区内电场强度的大小E；
（3）保持上述条件不变，将Ⅱ区分为左右两部分，分别填充磁感应强度大小均为B（数值未知）方向相反且平行y轴的匀强磁场，如图乙所示。为使离子的运动轨迹与测试板相切于C点，需沿x轴移动测试板，求移动后C到的距离S。
18. 如图甲，固定点O处悬挂长为L的轻质细绳，末端拴接一个质量为m的小球，在O点正下方处固定一细钉。将细绳向左侧拉至水平位置，由静止释放小球，当细绳摆至竖直位置时，被细钉挡住，此后小球恰好能在竖直平面内做圆周运动。如图乙，O点下方的光滑水平面上有一凹槽，凹槽左右挡板内侧间的距离也为L，在凹槽右侧靠近挡板处置有一质量为m的小物块，凹槽上表面与物块间的动摩擦因数μ＝0.1。物块与凹槽一起以速度向左运动，小球从图乙所示位置由静止释放，释放时细线与水平方向间的夹角为α且sinα＝0.3。当小球摆到最低点时刚好与凹槽左侧发生碰撞，小球被弹回，同时凹槽被原速率弹回。此后小球摆到右侧后无法做完整的圆周运动，而是在某位置脱离圆轨道做抛体运动，小球做抛体运动的轨迹与所在直线交于E点（图中未画出）。已知小球与凹槽不发生二次碰撞，所有的碰撞均为弹性碰撞，重力加速度，求
（1）点到O点的距离；
（2）凹槽的质量M；
（3）E点到圆轨道最低点的距离；
（4）若，小球和凹槽在轨道最低点相碰后，凹槽与物块达到共速时物块到右侧挡板的距离x及从碰撞后到共速所经历的时间t。