安徽省华大新高考联盟合肥一中等学校2024届高三下学期三模联考物理试卷（Word版附解析）

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全卷满分100分。考试用时75分钟。
★祝考试顺利★
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10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1. 2023年杭州第19届亚运会，中国跳水队延续强势发挥，连续13届包揽跳水项目的金牌。假设运动员跳水过程简化如图所示，不计空气阻力，在运动员由最低点上升至最高点的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 研究入水姿态时，运动员可以视为质点B. 运动员始终处于失重状态
C. 运动员的机械能先增大后不变D. 运动员即将离开跳板时动能最大
【答案】C
【解析】
【详解】A．研究入水姿态时，运动员的形状不能忽略，不可以视为质点，故A错误；
B．运动员由最低点上升至最高点的过程中，初始时，弹力大于重力，加速度向上，处于超重状态，故B错误；
C．初始时，跳板的弹性势能转化为运动员的机械能，所以运动员的机械能先增大，离开跳板后，运动员只受重力做功，机械能不变，故C正确；
D．运动员的加速度为0时，速度最大，即动能最大，此时跳板的弹力等于运动员重力，跳板还有形变，故D错误。
故选C。
2. 北斗三号由30颗卫星组成，如图所示，中圆地球轨道卫星A与地球静止轨道卫星B在同一平面绕地球做同方向的匀速圆周运动，此时恰好相距最近。已知地球的质量为M、地球自转周期为T，中圆地球轨道卫星A的轨道半径为，万有引力常量为G，则（ ）
A. 卫星A的周期大于卫星B的周期
B. 卫星A的机械能小于卫星B的机械能
C. 卫星A的线速度和加速度均比卫星B的小
D. 经过时间，两卫星到下一次相距最近
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据开普勒第三定律可知，卫星A的周期小于卫星B的周期，故A错误；
B．卫星的质量未知，无法比较机械能大小，故B错误；
C．根据万有引力提供向心力有
解得
，
所以卫星A的线速度和加速度均比卫星B的大，故C错误；
D．根据万有引力提供向心力有
解得
设两卫星下次相距最近的时间为t，则
解得
故D正确。
故选D。
3. 如图所示为研究光电效应的实验装置，初始滑动变阻器滑片P对齐ab中点O点，小明用某种频率的光照射电极K，发现微安表指针偏转。后续又分别用两种频率已知（均大于光电管极限频率）的光照射阴极K，调节滑片P，使微安表示数均为0，记录两次电压表示数。关于该实验，下列说法正确的是（ ）
A. 为了验证光电管极限频率的存在，必须把滑片P移动到O点左侧
B. 在滑片P从初位置移动到b端的过程中，微安表示数一定一直增大
C. 若仅增大入射光的强度，则微安表读数增大，遏止电压也会增大
D. 若已知电子的电荷量为e，可以计算出普朗克常量
【答案】D
【解析】
【详解】A．验证极限频率的存在，主要通过改变入射光频率看是否发生光电效应来判断，滑片P应对齐O点，故A错误；
B．滑片P向b端滑动，光电光加正向电压增加，则微安表中的电流会先增大，当达到饱和光电流时保持不变，故B错误；
C．若仅增大光照强度，则电流会变大，光电子的最大初动能不变，遏止电压不会变，故C错误；
D．设材料的逸出功为，由光电效应方程
解得
故D正确。
故选D。
4. 如图所示，在水平地面上方某处有一个足够长的水平固定横梁，底部悬挂一个静止的盛水小桶，小桶底部离地面高为h。某时刻开始，小桶以加速度匀加速水平向右运动，同时桶底小孔向下漏水，单位时间漏水量相同。当小桶前进h时，水恰好流尽。略去漏水相对小桶的初速度，设水达到地面既不反弹也不流动。地面上水线长度为l，定义地上水线单位长度水的质量为k，忽略空气阻力，则（ ）
A. ，水线从左端到右端k值递减B. ，水线从左端到右端k值递增
C. ，水线从左端到右端k值递减D. ，水线从左端到右端k值递增
【答案】C
【解析】
【详解】第一滴水水平速度为零，则第一滴水将落到水桶初始点的正下方；最后一滴水滴出时水桶的速度
则水平射程
则地面上水线长度为
l=2h
因为水滴水平速度逐渐增加，则相同长度的水平位移所用时间越来越短，而单位时间漏水量相同，则地上水线单位长度水的质量逐渐减小，即水线从左端到右端k值递减。
故选C。
5. 如图所示，某柱状透明介质的横截面为四分之一圆环ABCD，圆环内径为R，外径为（未知）。一束与底边CD平行且相距CD为d的光从介质外表面上的E点射入，调整d的大小，存在某一临界值，使得无论及介质的折射率为多少，该光束一定会在BC表面发生全反射，则等于（ ）
A. B. C. D. R
【答案】D
【解析】
【详解】光路图如图所示
光在E点折射，由折射定律
在△OEF中，由正弦定理
得
sinC=
恒成立，又
联立可知有d≥R恒成立，故有
故选D。
6. 如图所示，在竖直平面平面内有匀强电场，半径为R的圆周上有一粒子源P，以相同的速率在平行于圆周面内沿各个方向发射质量为m的带电量为的微粒，微粒可以到达圆周上任意一个位置。比较到达圆上各个位置的微粒，发现到达Q点的微粒的动能最小，从C点离开的微粒的机械能最大。已知，，重力加速度为g，且O点电势，，，不计空气阻力及带电微粒间的相互作用。则（ ）
A. 匀强电场方向沿y轴负方向B. 圆周上C点电势最高
C. 匀强电场的电场强度大小为D. P点的电势为
【答案】C
【解析】
【详解】AB．由于C点的微粒机械能最大，所以匀强电场方向水平向左，C点电势最低，故AB错误；
C．Q点的微粒动能最小，说明电场力与重力的合力方向为QO，根据平行四边形定则有
故C正确；
D．根据电势差与电场强度的关系可知P点的电势为
故D错误
故选C。
7. 理想变压器与两个定值电阻、和电阻箱组成如图所示电路，其中，，电阻箱最大阻值为，变压器原、副线圈的匝数比为。若在a、b间接入交变电流，则下列说法正确的是（ ）
A. 流经的电流每秒改变方向50次
B. 当增大时，流经的电流增大
C. 当时，消耗的功率最大
D. 当增大时，两端电压改变量的大小与流经中电流改变量的大小之比增大
【答案】C
【解析】
【详解】A．由图可知交变电流的周期为
s
每个周期电流方向改变2次，故每秒电流改变100次，故A错误；
B．将变压器与R3视作一等效电阻，则有
则R3增大，由电路串并联关系可知流经R1电流减小，故B错误；
C．如图，将电源、R1、R2视作等效电源，将虚线框外部电路断路
求得等效电动势
将虚线框外部电路短路，求得短路电流为
则等效电源内阻
若要R3消耗的功率最大，此时
故C正确；
D．将除R3以外的电路视作等效电源，R3阻值增大时，R3两端电压改变量的大小与流经R3中电流改变量的大小之比为等效电源内阻，大小不变，故D错误。
故选C。
8. 如图（a）所示，一倾斜传送带以恒定速度v向下传动，质量分别为m、M的两物块P、Q用绕过定滑轮的细绳相连，某时刻P以速度滑上传送带顶端，同时Q也以速度竖直向上运动，此后P运动的图像如图（b）所示，、已知。已知P与滑轮之间的轻绳始终与传送带平行，传送带足够长，Q始终没有与滑轮相碰，重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A. 一定有
B. 一定有
C. 物块P返回传送带顶端的时刻为
D. 根据图像可求出P与传送带间的动摩擦因数以及传送带倾角
【答案】AD
【解析】
【详解】ABD．物块P先向下做减速运动，t1时刻加速度发生变化，说明摩擦力方向发生了变化，即t1时刻物块P与传送带共速，t1时刻之前物块的速度大于传送带的速度，则一定有，在t1时刻之前，对PQ的整体
在t1时刻之后，对PQ的整体
因a1和a2可以从v-t图像斜率中得到，则由两方程联立可求出P与传送带间的动摩擦因数以及传送带倾角，但不能确定M和m的大小关系，选项AD正确，B错误。
C．由图像可知，在t2时刻物块P到达最低点，然后反向沿斜面向上运动，加速度一直为a2，因结合图像的面积等于位移可知物块P返回传送带顶端的时刻为大于时刻，选项C错误；
故选AD。
9. 一列简谐横波沿x轴传播，在时刻的波形如图中实线所示，时刻的波形如图中虚线所示，虚线恰好过质点P的平衡位置。已知质点P平衡位置的坐标，则下列说法正确的是（ ）
A. 若时刻，质点P沿y轴向下振动，则波沿x轴正方向传播
B. 该简谐波传播速度的最小值为
C. 若波沿x轴正方向传播，则质点O的振动方程为
D. 若波沿x轴负方向传播且，则在时，质点P位于平衡位置
【答案】BD
【解析】
【详解】A．若时刻，质点P沿y轴向下振动，根据平移法可知，波沿x轴负方向传播，故A错误；
B．若波向x轴正方向传播，波速为
m/s=（1.0+2.4n）m/s（n=0，1，2…）
若波向x轴负方向传播，波速为
m/s=（1.4+2.4n）m/s（n=0，1，2…）
计算可得波速的最小值为1.0 m/s，故B正确；
C．由图像可知波长为1.2 m，振幅为10 cm，若波沿x轴正方向传播，则周期为
（n=0，1，2…）
质点O的振动方程为
（cm）（n=0，1，2…）
故C错误；
D．若T>0. 5 s，则质点P的振动小于一个周期，n取0，可知波速
v=1.4m/s
t=0.5s时质点P位于平衡位置，波再经=6s，波传播的距离
m=7
故t =6.5 s时，质点P在平衡位置，故D正确。
故选BD。
10. 如图所示，用边长为a的六块荧光屏组成的正六边形ABCDEF区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一束比荷（电荷量与质量之比）为k的带电粒子从A点沿AE方向射入磁场区域。粒子打在荧光屏上会使其感光且粒子被吸收并导走。粒子速率均匀分布在范围之内。若不计粒子重力及粒子间相互作用力，则（ ）
A. 若粒子带正电，DE屏（除D点外）会发光
B. 若粒子带正电，磁场中有粒子经过的区域的面积为
C. 若粒子带负电，AF屏上会发光的长度为
D. 若粒子带负电，在磁场中运动时间相等的粒子数目占总粒子数的一半
【答案】BC
【解析】
【详解】A．若粒子带正电，粒子在磁场中做圆周运动，由左手定则可以判断，粒子向右偏转，洛伦兹力提供向心力，由牛顿定律可知
而粒子速率的分布为，代入可得粒子的半径
由几何关系可知粒子轨迹如图
由图可知速度最大时，从点射出，DE屏（除D点外）不会发光，故A错误；
B．由图可知，粒子经过的区域的面积为，故B正确；
C．若粒子带负电荷，粒子将向左偏，最小速度轨迹如图中在六边形中部分
由几何关系可知，AF屏上会发光的长度为，故C正确；
D．由几何关系可知，在磁场中运动时间相等的粒子为半径在范围内，其数目占总数目的，故D错误。
故选BC。
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 某中学实验小组用如图甲所示的实验装置探究做功与动能变化的关系，一端安装轻质光滑定滑轮的长木板放在水平桌面上，长木板A处有一带长方形遮光片的滑块，滑块右端固定有力传感器，能测出滑块所受的拉力，滑块、传感器及遮光片的总质量为M，滑块右端由跨过定滑轮的细绳与一沙桶相连，沙桶和沙的总质量为m，遮光片两条长边与长木板垂直；长木板上B处固定一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间为t，d表示遮光片的宽度，L表示遮光片右侧初位置至光电门之间的距离。
(1)实验前___________平衡滑块与长木板间的摩擦力（填“需要”或“不需要”）。
(2)实验过程中___________满足M远大于。（填“需要”或“不需要”）
(3)实验主要步骤如下：
①按图甲正确安装器材并进行正确调节。
②该同学首先用游标卡尺测量了遮光片的宽度，如图乙所示，遮光片宽度的测量值___________cm。
③让沙桶内盛上适量细沙，由静止释放滑块，滑块在细线拉动下运动，记录力传感器的示数F和遮光片通过光电门的时间t；保持质量M和遮光片右侧初位置至光电门之间的距离L不变，改变沙桶内细沙的质量，重复以上步骤。为了直观地研究滑块动能变化与合外力对它所做功的关系，根据多次实验记录的F和t描点，拟合成一条直线图像，数据处理时应做出的图像是___________请填写选项前对应的字母。
A． B． C． D．
【答案】 ①. 需要 ②. 不需要 ③. 0.560 ④. C
【解析】
【分析】
【详解】(1)[1]实验前需要平衡滑块与长木板间的摩擦力，从而使得细线的拉力等于滑块受到的合力。
(2)[2]因为有力传感器测量滑块受到的拉力，则实验过程中不需要满足M远大于。
(3)②[3]遮光片宽度的测量值0.5cm+0.05mm×12=0.560cm。
③[4]滑块经过光电门时的速度为
则要验证的关系为
解得
即为了能拟合成一条直线图像，数据处理时应做出的图像是图像。
故选C。
12. 实验室有一阻值约为的金属电阻丝，小吴欲测量该金属的电阻率，实验器材和步骤如下：
A．电流表（量程为0~0.6A，内阻为）
B．电流表（量程为0~200mA，内阻为）
C．滑动变阻器（阻值范围，允许最大电流0.2A）
D．滑动变阻器（阻值范围，允许最大电流1.0A）
E．螺旋测微器
F．电压表（量程0~3V，内阻约为）
G．电池组（电动势3V，内电阻）
H．开关一个和导线若干
（1）小吴同学采用分压式电路进行试验，为了准确测量出电阻丝的电阻，电流表应选______，滑动变阻器应选______（填写器材前面的字母）；
（2）如图（a）所示，将电阻丝拉直后两端分别固定在刻度尺两端的接线柱a和b上，其间有一可沿电阻丝滑动的触头P，触头的上端为接线柱c。当按下触头P时，它才与电阻丝接触，触头的位置可在刻度尺上读出。在图（b）线框中画出实验原理图。在实验过程中改变触头与电阻丝接触的位置，记录接入电路的电阻丝R的长度L，并移动滑动变阻器的滑片，使电流表示数I保持不变，记录对应的电压表读数U。
（3）利用测量数据描点作出图线，该图线为一条倾斜的直线，若所有操作都规范，理论上该直线______（填“会”或“不会”）过坐标原点。若求得图线的斜率k，用电阻丝的直径d、电流I和斜率k表示电阻丝的电阻率______。
【答案】（1） ①. B ②. C
（2） （3） ①. 不会 ②.
【解析】
小问1详解】
[1]电池组电动势为，根据欧姆定律，通过电阻丝的最大电流约为
因此电流表选B
[2]滑动变阻器采用分压式接法，为了保证电路安全和方便实验操作，滑动变阻器选阻值较小的，因此选C
【小问2详解】
由于电流表内阻已知，因此电流表采用内接法，滑动变阻器采用分压式接法，设计的实验原理图为
【小问3详解】
[1]根据欧姆定律得
电阻丝的接入电阻
根据电阻定律得
联立解得
若所有操作都规范， 图线理论上不会过坐标原点
[2] 图线斜率
解得
13. 如图所示，用细线将质量为的小球悬挂组成一个单摆，单摆的摆长为。现用水平向右的力将小球由最低点处缓慢拉到细线与竖直方向的夹角为的处，小球静止在处时，力，然后撤去力，小球由处静止释放。重力加速度为，不计空气阻力，求：
(1)的大小和小球由到的过程中力做的功；
(2)小球摆动的过程中，细线的最大拉力。
【答案】(1)，；(2)
【解析】
【详解】(1)由物体的平衡条件得

由功能关系得

解得


(2)由B到A有

在A处有

解得
14. 如图所示，在静止的水面上有一质量为的小船，一质量为的救生员站在船尾，相对小船静止。回答下列问题：
(1)当小船以速率向右匀速行驶时，救生员相对船以速率水平向左跃入水中，不考虑水对船的阻力，求救生员跃出后小船的速率；
(2)当船静止在水面上时，救生员从船尾走到船头，已知船长为，不考虑水对船的阻力，求此过程中船后退的距离；
(3)开动小船的发动机，小船以速度匀速行驶，小船受到的阻力为。已知水的密度为，小船螺旋桨与水作用的有效面积为，求小船的发动机的输出平均功率。
【答案】(1)；(2)；(3)
【解析】
【详解】(1)设救生员跃出后小船的速率为
解得
(2)设某一时刻救生员向前的速度为，船后退的速度为
救生员向前的位移为，船后退位移为
解得
(3)船匀速行驶，螺旋桨对水的推力为
设螺旋桨作用水后水的速度为，则时间内螺旋桨推动水的质量为
对有
设螺旋桨对水做功的功率为
推力对船做功的功率为
小船发动机的输出功率
解得
15. 如图，倾角的足够长的粗糙平行金属导轨由上下两部分组成，宽度分别为L、2L，质量分别为m与2m、接入回路中电阻分别为R与2R的金属杆N、M垂直于导轨放置，在N上端与M下端分别安装有固定立柱，一不可伸长的绝缘细线绕过定滑轮两端分别连接N的中点与质量为3m的物块，导轨及金属杆都处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，M、N与导轨间的动摩擦因数均为，现解除N上端的固定立柱，N开始沿导轨向上运动，已知在N的运动过程中，细绳与导轨平面平行且始终与N垂直，导轨与金属杆接触良好，运动过程中物块始终未与地面接触，M、N也未脱离轨道，M未进入上部分轨道。导轨的电阻忽略不计，已知，，重力加速度为g。
（1）求M刚要运动时，在物块下落的高度为h的过程中，
①N上产生焦耳热；
②N运动的时间；
（2）取沿轨道向上为正方向，N相对M的加速度用表示，求的最小值。
【答案】（1）①；②；（2）
【解析】
【详解】（1）①②M刚要运动时，设N运动的时间为t，速度大小为v，电流通过N产生的热量为QN。这一过程，对N、M及物块组成的系统，由能量守恒定律得
对M，由平衡条件得
又
，
解得
对N和物块，取极短时间内，由动最定理得
累积有
解得
（2）当最小时，设N及物块以相同的加速度做匀加速运动，M以加速度做匀加速运动，最终回路中电流为，对N及物块整体，由牛顿第二定律得
对M，由牛顿第二定律得
设某时刻N、M的速度分别为、，回路中电动势为
经极短时间，回路中电动势
欲使，则有
联立得
，
则