[物理][三模]黑龙江省百师联盟2023_2024学年高三下学期联考三(三模)试题(解析版)

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1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考场号、座位号、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用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。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
考试时间为75分钟，满分100分
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，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1. 2023年6月7日，甘肃省的针基反应堆获得运行许可证，正式开始运行，有效期为10年。（针核）经过x次α衰变和y次β衰变后变成能（铅核），则（ ）
A. x=5，y=4 B. x=6，y=4 C. x=6，y=5 D. x=5，y=3
【答案】B
【解析】根据质量数和电荷数守恒有
，
解得x=6，y=4
B正确。故选B。
2. 如图所示，一架直梯斜靠在光滑的竖直墙壁上，下端放在粗糙的水平地面上，直梯处于静止状态。下列说法正确的是（ ）
A. 地面对直梯的支持力是由于直梯的形变产生的
B. 将直梯缓慢向墙壁靠近，直梯所受合外力变大
C. 将直梯缓慢向墙壁靠近，地面对直梯的支持力大小不变
D. 地面对直梯的摩擦力大于墙壁对直梯的弹力
【答案】C
【解析】A．地面对直梯的支持力是由于地面的形变产生的，A错误；
B．将直梯缓慢向墙壁靠近，直梯一直处于平衡状态，直梯所受合外力一直为零，B错误；
C．直梯处于静止状态，地面对梯子的支持力与重力相等，始终不变，C正确；
D．水平方向上合力为零，即地面对直梯的摩擦力等于墙壁对直梯的弹力，D错误。
故选C。
3. 2024年1月11日，太原卫星发射中心在山东海阳附近海域使用“引力一号”遥一商业运载火箭将卫星顺利送入预定轨道，飞行试验任务获得圆满成功，这是“引力一号”火箭首次飞行，创造全球最大固体运载火箭、中国运力最大民商火箭纪录。已知卫星的质量为m，在轨道上稳定运行时离地面的高度为h，地球表面附近的重力加速度为g，地球半径为R。卫星的运动可视为匀速圆周运动，不考虑地球自转的影响。下列说法正确的是（ ）
A. 火箭加速升空过程中，卫星处于失重状态
B. 在轨道上运行时，卫星的线速度将大于地球的第一宇宙速度
C. 在轨道上运行时，卫星的动能为
D. 在轨道上运行时，卫星的速度大小为
【答案】C
【解析】A．火箭加速升空过程中，卫星处于超重状态，故A错误；
B．第一宇宙速度是人造地球卫星的最小发射速度和最大环绕速度。在轨道上运行时，卫星的线速度小于地球的第一宇宙速度，故B错误；
CD．设地球表面有质量为m0的物体，有
卫星在轨道上运行时，根据万有引力提供向心力有
则卫星的速度大小为
动能
故C正确，D错误。
故选C。
4. 燃气灶的电子脉冲点火器的原理如图甲所示，通过转换器将直流电压转化为如图乙所示的脉冲电压（波形可认为按正弦规律变化），峰值为10V，将其加在理想升压变压器的原线圈上，当变压器副线圈电压的瞬时值大于5kV时，钢针和金属板就会产生电火花，进而点燃燃气。已知变压器原、副线圈的匝数比为。下列说法正确的是（ ）
A. 跳过转换器，若将干电池直接接在原线圈两端，只要k足够大仍可点火
B. 点火器正常工作时，每秒点火k次
C. 图乙中脉冲电压的有效值为
D. 若满足k>500，点火器方可点火成功
【答案】D
【解析】A．变压器不能改变直流电压，故不可能使钢针点火，A错误；
B．点火器正常工作时，钢针和金属板间每隔时间T放电一次，一秒点火次数为，B错误；
C．根据电流的热效应有
解得脉冲电压的有效值
C错误；
D．当变压器副线圈电压的瞬时值大于5kV时，钢针和金属板就会产生电火花，临界情况为
故应满足
k>500
D正确。
故选D。
5. 某集光束设备中有半圆柱形新材料元件，将该元件置于水平桌面上，截面如图所示，圆心为0，半径为R，光束从半圆柱正上方竖直向下入射，且光线关于过圆心的竖直轴左右对称，光束的水平宽度为，光束从元件下表面折射出的区域宽度为。此元件的折射率为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】最边缘的光线对应的光路图如图所示
设其入射角和折射角分别为和，根据已知可知，，
根据几何关系可知
则
根据折射率定义有
故选B。
6. 物理课上，老师做了一个演示实验，如图所示。一个没有底的空塑料瓶上固定着一根铁锯条和一块易拉罐（金属）片，把它们分别跟静电起电机的两极相连，锯条接电源负极，金属片接正极。在塑料瓶里放一盘点燃的蚊香，很快就看见整个透明塑料瓶里烟雾缭绕。当把起电机一摇，顿时塑料瓶清澈透明，停止摇动，又是烟雾缭绕。当起电机摇动时（ ）
A. 塑料瓶内金属片附近电场强度最大
B. 塑料瓶内锯条附近的气体分子更容易被电离
C. 电子运动过程中遇到烟雾颗粒，使烟雾颗粒带正电
D. 带电的烟雾颗粒向着金属片运动时，电势能增加
【答案】B
【解析】AB．塑料瓶内锯条附近电场强度最大，锯条附近的空气分子更容易被电离，故A错误，B正确；
C．空气分子被电离后，正离子被吸到锯条上，电子向着金属片运动过程中，遇到烟雾颗粒，使烟雾颗粒带负电，故C错误；
D．带负电的烟雾颗粒向着金属片运动时，静电力做正功，电势能减少，故D错误。
故选B。
7. CRH380A型电力动车组共8节车厢，中间6节为动车，自带动力，另外2节为拖车，不带动力。如图所示为动车在水平长直轨道上模拟运行图，每节动力车厢的额定功率均为P。列车以额定功率向右以最大速度运行，1号车厢会受到前方空气的阻力，假设车厢碰到空气前空气的速度为0，碰到车厢后空气的速度变为与车厢速度相同。已知空气密度为ρ，1号车厢的迎风面积（垂直运动方向上的投影面积）为S。若每节车厢的质量均相等，不计其他阻力，忽略其它车厢受到的空气阻力，则下列说法正确的是（ ）
A. 列车最大运行速度大小为
B. 列车的最大运行速度大小
C. 若突然撤去动力，6号车厢对7号车厢的作用力大小为
D. 若突然撤去动力，6号车厢对7号车厢的作用力大小为
【答案】D
【解析】AB．设动车的速度大小为v，动车对空气的作用力大小为F，则根据动量定理可得
解得
当牵引力等于阻力时，动车速度达到最大，则有
解得
故AB错误；
CD．当动车速度达到最大时，动车受到的空气阻力
设每节车厢的质量为m，撤去动力瞬间，对动车整体根据牛顿第二定律进行分析可得
对7、8号车厢分析可得
联立解得6号车厢对7号车厢的作用力大小为
故C错误，D正确。
故选D。
8. 在学校运动场上50m直跑道AB的两端，分别安装了由同一信号发生器带动的两个相同的扬声器。两个扬声器连续发出波长为5m的声波。一同学从该跑道的中点O出发，向端点A缓慢行进。在此过程中他会听到扬声器的声音强弱交替（ ）
A. 这是波的干涉现象
B. 这是波的多普勒效应
C. 他走到距O点6.25m处，听到的声音较弱
D. 他走到距O点8.75m处，听到的声音较强
【答案】AC
【解析】AB．他会听到扬声器的声音强弱交替是波的干涉现象，A正确，B错误；
C．当他走到距O点x=6.25m处，两列波的波程差
听到的声音较弱，C正确；
D．他走到距O点处，两列波的波程差
听到的声音较弱，D错误。
故选AC。
9. A，B两个粒子都带正电，B的电荷量是A的3倍，B的质量是A的2倍。A以大小为v的速度向静止的B飞去，由于静电力，它们之间的距离缩短到某一极限值后又被弹开，最终各自以新的速度做匀速直线运动。设作用前后它们的轨迹都在同一直线上，只考虑静电力的作用，当两个粒子间的距离趋于无限远时，静电力可忽略，A的质量为m。下列说法正确的是（ ）
A. A、B组成的系统动量守恒
B. A、B距离最近时，A的速度大小为
C. 从开始运动到二者距离最近时，A、B组成的系统损失的机械能为
D. A、B最终做匀速直线运动时的速度大小相等
【答案】ABC
【解析】A．由于只考虑静电力的作用，A、B组成的系统所受外力的合力为0，则A、B组成的系统动量守恒，故A正确；
B．在静电力作用下，A做减速运动，B做加速运动，当二者共速时，距离最近，根据动量守恒有
解得
故B正确；
C．结合上述，根据能量守恒可知，系统损失的机械能
故C正确；
D．设A、B最终做匀速直线运动时的速度分别为vA和vB，以A的初速度方向为正方向，根据动量守恒和能量守恒有
，
解得
，
故D错误。
故选ABC。
10. 如图甲所示，光滑绝缘水平面上有宽度为2L的条形磁场，磁场方向竖直向下，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示，B0，t0均已知，理想边界有磁场。质量为m、电阻为R的匀质长方形单匝线框，其长为2L，宽为L，线框bc边与ad边的中点分别是e、f。在0~t0时间内将线框锁定，使e，f连线刚好与磁场左边界重合。t0时刻线框获得一个向右的初速度，已知ab边离开磁场时线框的速度大小为ab边刚进入磁场时的。下列说法正确的是（ ）
A. cd边在磁场中运动时，bc边不受安培力作用
B. t=0时刻，ef两点间的电势差为
C. 在0~t0内，cd边所受安培力的冲量大小为
D. ab边在磁场中运动过程中，bc边产生的焦耳热为
【答案】BC
【解析】A．cd边在磁场中运动过程中，bc边在磁场中的部分受安培力作用，A错误；
B．在0~t0内，感生电动势
ef两点间的电动势
B正确；
C．在0~t0内，线框中的电流
cd边所受安培力大小为
由此可知，安培力大小随时间按一次函数关系变化，cd边所受安培力冲量大小为
C正确；
D．设ab边刚进磁场时速度为v，ab边在磁场中运动过程中，有
ab边在磁场中运动过程中，有
bc边产生的焦耳热
解得
D错误。
故选BC。
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 小明利用实验室的器材设计了如图甲所示的实验装置进行“验证力的平行四边形定则”实验。固定在竖直木板上的量角器直边水平，三根细绳分别连接弹簧测力计a，b和重物c，三根细绳的节点O与量角器的中心点在同一位置。某次实验测得弹簧测力计a，b的示数和重物c的重力分别为F1、F2和G，并根据实验数据作图如图乙所示。
（1）关于该实验，下列说法正确的是_________。
A. 本实验采用了等效替代的物理思想
B. 连接弹簧测力计两细绳之间的夹角越大越好
C. 连接结点O的三根细绳必须等长
D. 弹簧测力计必须与量角器平行
（2）图乙中，_________（选填“F”或“F'”）大小等于重物c的真实重力。
（3）弹簧测力计a对准60°刻度，弹簧测力计b从180°刻度绕O点沿顺时针方向缓慢旋转至90°刻度，则弹簧测力计a的示数_________，弹簧测力计b的示数_________。（均选填“一直增大”“一直减小”“先增大后减小”或“先减小后增大”）
【答案】（1）AD （2）F' （3）一直减小 先减小后增大
【解析】【小问1详解】
A．本实验采用了等效替代的物理思想，A正确；
B．为减小实验误差，与两弹簧测力计相连的细绳之间的夹角要适当大一点，但不是越大越好，B错误；
C．连接结点O的三根细绳等长与否对实验无影响，C错误；
D．测量时弹簧测力计必须与量角器平行且在同一竖直平面内，D正确。故选AD。
【小问2详解】
图乙中，F'大小等于重物c的真实重力，F是利用平行四边形定则作出的合力的理论值。
【小问3详解】
[1][2]画出力的矢量三角形，如图所示，
可知弹簧测力计a的示数一直减小，弹簧测力计b的示数先减小后增大。
12. 图甲为多用电表示意图。
（1）用多用电表“×100”倍率的欧姆挡测量某电阻的阻值，发现指针偏转角太大。为了测量结果比较准确，按以下步骤进行了实验：
①换用“×10”或“×1k”中合适倍率的欧姆挡；
②两表笔短接，通过调节______（选填“S”“T”或“K”），进行欧姆调零；
③重新测量并读数，根据图乙刻度盘上的指示并结合所选的合适倍率，测得电阻是______Ω。
（2）图丙为“×10”和“×1k”两种倍率的欧姆挡内部电路示意图。若已知电流表G的内阻Rg=18Ω，则R1的阻值为______Ω；若已知电源电动势为1.5V，结合图乙所示的中值电阻，可得电流表G的满偏电流Ig=______mA。
（3）当电流正向流经发光二极管时（从正极流入），电阻较小，二极管正常发光。现用多用电表的欧姆挡测量发光二极管电阻，发现二极管发光，则可知红表笔连接的是二极管的______（选填“正极”或“负极”）。
【答案】（1）T 160 （2）2 1 （3）负极
【解析】【小问1详解】
[1]指针偏角太大，通过表头的电阻太小，为了使指针指在中央刻线附近，应换用小倍率，即选“×10”倍率，欧姆表选挡后，需要重新进行欧姆调零，即调节欧姆调零旋钮“T”；
[2]根据欧姆表的读数规律，换挡后，图乙中指针指示的数字为16.0，乘以倍率10后得到的测量值为160Ω。
【小问2详解】
[1]图丙中，开关S闭合时，流过电源的电流较大，得到欧姆表的中值电阻较小，为较低倍率的欧姆挡，开关S断开时则为较高倍率的欧姆挡。开关S闭合，相当于电流表量程扩大10倍，干路电流为10Ig，则R1流过的电流为9Ig，则有
解得
[2]当开关S断开时，结合上述可知，倍率为“×100”挡，由图乙可知中值电阻为
故电流表G的满偏电流
【小问3详解】
根据“红进黑出”、“正进负出”的规律，电流从黑表笔流出多用电表，流进二极管，二极管亮时电流从正极流进，故黑表笔接二极管正极，红表笔接二极管负极。
13. 某同学设计了一个“隔空取钱”的小游戏。把若干现金放在桌面上，盖上盆子，不用手接触盆子就能把钱取走。该同学做了下面操作：把两张餐巾纸平铺在盆底上，倒上适量水，把一只抽气拔罐扣在湿透的餐巾纸上，用抽气筒抽掉拔罐中的一部分气体，手抓拔罐缓慢地提起盆子，取走现金。示意图如图所示，假设拔罐口横截面积为S1，盆底的横截面积为S2，盆子和湿透的餐巾纸总质量为m，当盆子悬在空中时对盆子施加竖直向下、大小为F的力，盆子（包括餐巾纸）与拔罐刚好分离。拔罐中气体视为理想气体，忽略抽气过程气体温度的变化及盆子的形变，大气压强为p0，重力加速度为g，求：
（1）盆子提起后，拔罐中气体的压强；
（2）罐内剩余气体的质量与抽气前罐内气体质量之比。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）设盆子提起后，拔罐中气体的压强为，则有
解得
（2）设拔罐中气体的体积为V，抽出气体在压强为时的体积为，由玻意耳定律有
罐内剩余气体的质量与抽气前罐内气体质量之比
14. 风洞是测试飞机性能、研究流体力学的一种必不可少的重要设施，我国的风洞技术处于世界领先地位。某次风洞实验可提供恒定的水平风力，如图所示，一小球先后经过A、B两点时的速度大小分别为v和，其中在A点的速度水平向右，在B点的速度竖直向下。已知A、B连线长为d，小球质量为m。（重力加速度g未知）求：小球从A点运动到B点的过程中。
（1）所用的时间t；
（2）最小的动能Ek；
（3）损失的机械能。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）将小球的运动分解，水平方向有
竖直方向有
小球的位移
解得
（2）设小球的加速度与水平方向的夹角为，则
小球的最小速度大小为
小球的最小动能
（3）小球损失的机械能等于克服水平风力做的功，即
15. 在如图所示的坐标系中，第二象限内区域有一电场强度大小为E、方向沿y轴负方向的有界匀强电场。在x>0的某个区域内有一个矩形有界匀强磁场（图中未画出）。现有一个带正电、电荷量为q，质量为m的电荷从电场左边界上Q点以某一速度垂直电场方向进入电场，然后从O点进入第四象限，粒子随后进入磁场，运动一段时间后粒子到达x轴上并沿x轴负方向向O点运动，忽略粒子的重力。
（1）求粒子从O点刚进入第四象限时的速度大小和方向；
（2）若粒子在磁场中做匀速圆周运动时的向心加速度大小与其在电场中的加速度大小相等，从粒子第一次经过O点开始计时，求粒子再次回到O点所用的时间；
（3）在满足（2）问和题干中的条件下，求矩形有界磁场的最小面积。
【答案】（1），与x轴正方向夹角为60°；（2）；（3）
【解析】（1）设粒子第一次通过坐标原点O时速度大小为v，方向与x轴正方向夹角为，粒子从Q到O时间为t0，由类平抛运动规律，沿x轴方向有
沿y轴方向有
根据牛顿第二定律有
联立解得
，
（2）设粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径为r，则
解得
根据粒子进入磁场和粒子飞出磁场的速度方向可确定磁场的位置，如图所示。
假设OP间的距离为s，由几何关系得
粒子从O点到刚进入磁场所用的时间
粒子匀强磁场中运动时间
从粒子第一次经过O点开始计时，到粒子再次回到O点的时间
将代入上式，解得
（3）满足条件的磁场为图中的矩形abcd，最小面积
代入，解得