[物理]河南省许昌部分高中2023_2024学年高三下学期模拟考试(三)试题(解析版)

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1. 原子物理学的发展使人们不断认识了微观世界的复杂结构，下列关于物质结构的认识正确的是（ ）
A. β衰变放出的电子来源于原子的内层电子
B. 原子的内层电子由激发态回到基态时能放出γ射线
C. 卢瑟福的α粒子散射实验表明原子的质量几乎全部集中在一个很小的核上
D. 发生核反应时，核子的比结合能一定增大
【答案】C
【解析】A．β衰变放出的电子来源于原子核，故A错误；
B．原子内层电子由激发态回到基态时能放出X射线，故B错误；
C．卢瑟福的α粒子散射实验表明原子的质量几乎全部集中在一个很小的核上，故C正确；
D．发生核反应时，核子的比结合能可能增大，也可能减小，故D错误。故选C。
2. 为保证安全，某地规定汽车在隧道内运动时的速度不得超过v，其指示牌位于隧道入口前L处。某汽车在平直道路上正常行驶，速率为2v，通过指示牌时发现限速标志，司机经过的反应时间踩下刹车，为使汽车进入隧道时不超速，则汽车刹车的加速度不能小于（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】汽车匀速通过位移为
汽车匀减速通过位移为
即
解得
故选A。
3. 如图所示，将一个质量为m的小滑块放在倾角为θ的固定绝缘斜面上，小滑块静止不动。现使小滑块带电，电荷量为，并施加平行于斜面向下的匀强电场，使小滑块以初速度v由斜面某位置沿斜面上滑距离l后滑下，小滑块返回出发点时的速度大小为，重力加速度为g。则匀强电场的场强为（ ）
A. B.
C D.
【答案】A
【解析】小滑块上滑，根据动能定理得
小滑块下滑，根据动能定理得
解得,故选A。
4. 如图所示，光滑水平面上有大小相同的A、B两球在同一直线上运动，质量分别为2kg、1kg。取向右为正方向，若两小球碰前A的速度为2m/s，B的速度为-3m/s，则碰后A的速度可能为（ ）
A. -2m/sB. -1m/sC. 1m/sD. 2m/s
【答案】B
【解析】根据动量守恒定律有
碰撞前后动能不增加，即
不发生二次碰撞有
解得
故选B。
5. 如图所示，两列简谐波波源分别位于A、B两点处，其中A、B两点的坐标分别为，时刻两列波的前端分别传播至处。已知两列简谐波的波速均为0.2m/s，则（ ）
A. B处产生的简谐波的周期为1s
B. 时刻两列波前端同时到达M点
C. N点为振动加强点
D. 时刻M点位移为
【答案】D
【解析】A.B处产生的简谐波的波长为0.4m，则周期为
A错误；
B.N点到两列波前段的距离相同，均为0.4m，波速相同，则两列波前端同时到达N点的时刻为
M点距离右侧的波前更近，因此右侧的波前端先到达M点，B错误；
C.A处产生的简谐波的波长为0.2m，则周期为
由于两列波的周期不同，不能产生干涉现象，不能叫加强点，C错误；
D.A处简谐波传播至M点的时间分别为
则再经过，A波的波谷传播至M点。又
由
则B波位于1.05m处的振动形式传播至M点，而时刻B波位于1.05m处的质点的位移为，根据波的叠加原理可知M点位移为，D正确。故选D。
6. 如图所示，一定质量的理想气体先后经过1、2、3三个过程回到初始状态A，下列说法正确的是（ ）
A. 过程1气体体积增大，气体对外界做功
B. 过程2气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功
C. 过程3一定是吸热
D. 气体经过一个循环回到初始状态A的过程中外界对气体做功
【答案】AD
【解析】A．根据理想气体状态方程可知，过程1压强减小，温度不变，故体积增大，气体对外界做功，A正确；
B．根据理想气体状态方程可知，过程2压强不变，温度升高，故体积增大，气体对外界做功，内能增大，根据，气体从外界吸收的热量大于气体对外界做的功，B错误；
C．根据理想气体状态方程可知，过程3压强增大，温度降低，故体积减小，外界对气体做功，内能减小，根据，气体放出的热量大于外界对气体做的功，C错误；
D．可作出图像
气体经过一个循环，外界对气体做功，选项D正确。故选AD。
7. 如图所示，在半径为R、圆心为O的圆形区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，从圆上某点A射入一质量为m，带电量为的粒子以速度v射入磁场区域，射入时的粒子与AO之间的夹角为，不计粒子重力，则（ ）
A. 若粒子在磁场中的运动半径为R，则粒子射出磁场时的速度偏转角为
B. 若粒子在磁场中的运动半径为R，则粒子射出磁场时的速度偏转角为
C. 若仅增大粒子的速度v，则粒子在磁场中的运动时间变短
D. 若粒子在磁场中的运动半径小于R，仅增大角度θ，则粒子在磁场中的运动时间变短
【答案】AC
【解析】AB．根据磁聚焦的知识可知，若粒子在磁场中的运动半径为R，粒子射出时的速度方向一定与OA垂直，所以速度偏转角为，故A正确，B错误；
C．仅增大粒子的速度v，粒子的运动轨迹如图甲所示
由图甲可知，粒子在磁场中运动的圆心角α变小，根据
可知，时间变短，故C正确；
D．若粒子在磁场中运动的半径小于R，仅增大角度θ，则由图乙可知，粒子在磁场中的运动时间变长，故D错误。
故选AC。
8. 如图所示为某内燃机的活塞——曲轴结构，该结构由活塞滑块P和连杆PQ、OQ组成。其中滑块P穿在固定杆上，Q点可绕着O点顺时针转动，工作时气缸推动活塞滑块P沿着固定杆上下运动，带动Q点转动。已知连杆OQ长为R，某时刻活塞滑块在竖直杆上向下滑动的速度为v，连杆PQ与固定杆的夹角为θ，PQ杆与OQ杆的夹角为φ（此时φ为钝角）。下列说法正确的是（ ）
A. 此时Q点的线速度为
B. 此时Q点的角速度为
C. 若Q点匀速转动，则此时P向下加速
D. P的速度大小始终小于Q点的线速度大小
【答案】BC
【解析】AB.设活塞滑块速度为v，P点的速度的方向沿竖直方向，将P点的速度分解，根据运动的合成与分解可知，沿杆方向的分速度为，Q点做圆周运动，实际速度是圆周运动的线速度，可以分解为沿杆方向的分速度和垂直于杆方向的分速度，设Q的线速度为，则
，
又二者沿杆方向的分速度是相等的，即联立可得
，
A错误，B正确；
CD.若Q匀速转动，θ增大、φ减小，则此时P向下加速，P、Q线速度大小关系与边长有关，大小无法比较，C正确，D错误。
故选BC。
二、非选择题：
9. 某同学从实验室找到一个如图甲所示的元件，将其接在一节干电池的两端时，该元件能发出黄光。该同学想知道这到底是一个小灯泡还是一个发光二极管，他试图用多用电表进行判断。
（1）该同学在使用多用电表前，发现指针不在左边“0”刻度线处，应先调整如图乙所示的多用电表的_____________（填“S”“T”或“K”）；
（2）该同学完成（1）操作后，将多用电表选择开关旋转到电阻挡的“×1”挡，将红黑表笔_____________，经过相应的操作，使指针指向右边“0”刻度线处；
（3）该同学先把红表笔接在元件的短管脚上，把黑表笔接在元件的长管脚上，多用电表指针指示位置如图丙所示，然后他将两表笔的位置互换，发现指针几乎指在左边“0”刻度线处。这说明该元件是二极管，且二极管的正极是_____________（填“长管脚”或“短管脚”）所连接的一极。
【答案】（1）S （2）短接 （3）长管脚
【解析】【小问1详解】
使用多用电表前，若发现指针不在左边“0”刻度线处，则应旋动“S”进行机械调零；
【小问2详解】
此步骤为欧姆调零，进行欧姆调零时，先选好挡位，再将红黑表笔短接，然后旋转旋钮T，使指针指向右边“0”刻度线处；
【小问3详解】
由题意可知，该元件是二极管；红表笔接在元件的短管脚上，黑表笔接在元件的长管脚上，由题图可知，指针有明显的偏转，说明二极管正向连接，两表笔的位置互换以后，发现指针几乎指在左边“0”刻度线处，说明二极管是反向连接，因此该二极管的正极是长管脚。
10. 如图所示，某实验小组同学设计了实验验证摆锤下摆过程中机械能守恒。他们将绳子的上端固定在O点，下端连接圆柱形的摆锤P，在摆锤摆动的路径上某点固定好光电门。实验时，改变光电门的位置，从同一点释放摆锤，测出光电门到悬点O的高度差h，利用光电门测出摆锤经过光电门的时间t。
（1）利用光电门测量速度时，测出摆锤上固定的挡光片的宽度为d，则摆锤通过光电门的瞬时速度为v=___________；
（2）该实验小组同学通过描绘图像验证机械能守恒，为便于分析，他们应描绘_____________图像才能的到一条直线；
A. B. C. D.
（3）该实验小组同学通过（2）中图像分析，得到斜率为k，若满足k=__________（用d、g表示），则可验证该过程机械能守恒；
（4）该实验小组同学通过图像数据计算发现斜率的大小比用当地的重力加速度代入得到的斜率小，试写出两条可能的原因：_____________；_____________。
【答案】（1） （2）D （3） （4）空气阻力 绳子也有动能
【解析】【小问1详解】
利用光电门测量速度是利用挡光片的宽度与挡光时间的比值，即
【小问2详解】
设释放点到悬点O的高度差为h0，由机械能守恒定律有
即
故选D
【小问3详解】
根据以上分析可得斜率为
【小问4详解】
[1][2]通过图像数据计算发现斜率的大小比用当地的重力加速度代入得到的斜率小，则表明重力势能的减小量大于摆锤动能的增加量，故而可知可能的原因是空气阻力、绳子也有动能或绳子变长弹性势能增大等。
11. 某种电磁流量计的外形如图甲所示，工作原理如图乙所示：直径为d的圆柱形管道的上、下方装有励磁线圈，励磁线圈通过恒定电流Ⅰ时，管内会产生竖直向下的匀强磁场，磁感应强度与所加的励磁电流成正比，比例系数为k；当含有大量正负离子的液体沿管道以图示方向以恒定速度v通过流量计时，在水平直径两端的a、b电极之间就会产生恒定的电势差，可以通过连接在a、b两端的电压表读出，经过转换即可得到穿过管道的液体的流量（单位时间内流过管道横截面的液体体积）。
（1）a、b哪点电势高？
（2）为了把电压表转换为流量表，需要得到流量与电压表示数的比值s，求s的值。
【答案】（1）b点电势高；（2）
【解析】（1）根据左手定则可知，正电荷受到的洛伦兹力指向b，故b点电势高；
（2）磁感应强度为
a、b电极之间产生恒定的电势差时，有
管道中液体的流量为
解得
12. 如图所示，一辆质量为的列车（底部装有线圈，可视为粗细均匀的线框abcd，匝数为，电阻为）以速度运动，某时刻启动电磁制动系统并关闭发动机。电磁制动系统可视为交替出现的大小相等、方向相反的匀强磁场区域，磁感应强度大小均为，其中编号为奇数区域的磁场方向垂直于纸面向外，编号为偶数区域的磁场方向垂直于纸面向里（磁场均未画出）。列车在轨道上运动过程中受到的阻力恒为，磁场区域的宽度均为，所有磁场的长度和bc边的长度相等，均为。开始时线框的ab边与第一个磁场区域的右边界重合，重力加速度g取。
（1）求ab边刚进入第一个磁场区域瞬间列车的加速度大小；
（2）若已知整个制动过程中的制动时间为，求制动过程中列车向前运动的距离。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）ab边刚进入第一个磁场瞬间感应电动势为
电流为
安培力为
列车的加速度为
（2）ab边刚进入第一个磁场过程中
累加可得
ab边刚进第二个磁场至停止的过程中
累加可得
解得
13. 如图所示，质量为的长木板B静止在光滑水平面上，木板B右端处有竖直挡板C，挡板C下端到地面高度略大于木板B厚度，质量滑块A（大小远小于木板B的长度）放在木板最右端，滑块A与木板B上表面间的动摩擦因数为，给木板施加向右恒力，外力作用1s后撤去，滑块A与挡板C碰撞无能量损失，且碰撞时间极短可忽略不计，整个过程中滑块A始终未滑离木板B，重力加速度g取。求：
（1）滑块A与挡板C第一次碰撞前因摩擦产生的内能；
（2）木板B最小长度；
（3）滑块A与挡板C第一次碰撞后运动的总路程。
【答案】（1）6J；（2）15m；（3）9m
【解析】（1）恒力F作用下滑块A的加速度为
木板B的加速度为
木板位移为
此时木板速度
滑块速度为
滑块与木板间相对位移为
撤去外力F后木板加速度
当两者达到共同速度v时所用时间为，则
解得
，
此过程两者相对位移
第一次碰撞前因摩擦产生内能为
（2）自撤去F至第一次共速过程，木板位移
木板位移
两者第一次达到共同速度后与挡板发生碰撞，此后滑块与挡板不断碰撞，碰撞过程无能量损失，滑块始终未脱离木板最终二者静止，滑块A停在挡板C左侧，此过程滑块相对木板向左的位移为L3，由能量守恒定律有
解得
则木板B最小长度为
（3）滑块A与挡板第一次碰撞后到第二次达到共同速度，根据动量守恒有
解得
同理第二次碰撞到第三次达到共同速度，有
解得
以此类推⋯⋯，滑块A与挡板第一次碰撞后运动总路程为