[物理]黑龙江省2023_2024学年高三下学期三轮冲刺卷(四)试卷(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. 核污染水里含64种放射性元素，其中的发生衰变时的核反应方程为，该核反应过程中放出的能量为E。设的比结合能为，的比结合能为，X的比结合能为，已知光在真空中的传播速度为c，的半衰期为138天，下列说法正确的是（ ）
A. 该核反应中发生了衰变
B. 该核反应过程中放出的能量
C. 100个原子核经过138天，还剩50个原子核未衰变
D. 该核反应过程中的质量亏损可以表示为
【答案】D
【解析】A．根据质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为4，电荷数为2，为粒子，该核反应中发生了衰变，故A错误；
B．该核反应过程中放出的能量
故B错误；
C．半衰期是一个统计规律，只有针对大量原子核才有统计意义，100个原子核衰变具有随机性，故C错误；
D．根据爱因斯坦质能方程可知
该核反应过程中的质量亏损
故D正确。
故选D。
2. 下列有关光学现象的说法中正确的是（ ）
A. 甲图中，将双缝干涉实验中的双缝间距调小，则干涉条纹间距变小
B. 乙图中，观看立体电影时，需配戴特制眼镜利用了光的衍射现象
C. 丙图为光照射圆孔后的干涉图样
D. 丁图中，肥皂膜在阳光下呈现彩色条纹是光的干涉现象
【答案】D
【解析】A．根据
将双缝干涉实验中的双缝间距调小，则干涉条纹间距变大，故A错误；
B．观看立体电影时，需配戴特制眼镜利用了光的偏振现象，故B错误；
C．丙图为光照射小圆盘后的干涉图样，故C错误；
D．肥皂膜在阳光下呈现彩色条纹是光的干涉现象，故D正确。
故选D。
3. 大自然中，雨滴大约在距离地面1.5~5.0km左右的高空形成并开始下落，下落过程中空气阻力的影响不可忽略。假设空气阻力大小与速度的平方成正比，则雨滴下落过程中，速度v随时间t变化的图像可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】设空气阻力大小为
根据牛顿第二定律有
雨滴做加速度减小的加速运动，最终做匀速直线运动。
故选B。
4. 如图所示，用长度相等的均匀硬质导线弯折成不同形状的刚性闭合线框，若正方形线框与正六边形线框中均通有沿顺时针方向、大小相等的电流，已知通电直导线在周围某点产生的磁感应强度大小与导线中电流大小成正比，与该点到导线的距离成反比，则正方形线框中心a点、正六边形线框中心b点的磁感应强度大小之比为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】根据题意，通电直导线在周围某点产生的磁感应强度大小
设均匀硬质导线长度12L，正方形线框中心a点到任一边的距离为，磁感应强度大小
正六边形线框中心b点到任一边的距离为，磁感应强度大小
所以
故选D。
5. 如图所示，地球的公转轨道接近圆，但彗星的运动轨道则是一个非常扁的椭圆，天文学家哈雷曾经在1682年跟踪过一颗彗星，他算出这颗彗星轨道的半长轴约等于地球公转半径的18倍，并预言这颗彗星将每隔一定时间就会出现。哈雷的预言得到证实，该彗星被命名为哈雷彗星，哈雷彗星最近出现的时间是1986年。若哈雷彗星近日点与太阳中心的距离为r1，远日点与太阳中心的距离为r2，只考虑太阳对哈雷彗星的万有引力，则（ ）
A. 哈雷彗星在近日点与远日点的机械能不相等
B. 哈雷彗星在近日点的速度比远日点的速度小
C. 哈雷彗星在近日点与远日点的加速度大小之比为
D. 哈雷彗星下次飞近地球约在2062年
【答案】D
【解析】A．哈雷慧星在近日点与远日点运行中，动能与势能相互转化，机械能守恒，故A错误；
B．根据开普勒第二定律可知，哈雷彗星在近日点的速度比远日点的速度大，故B错误；
C．在近日点时，由牛顿第二定律可得
在远日点时，由牛顿第二定律可得
联立解得
故C错误；
D．由开普勒第三定律得
所以
即彗星下次飞近地球将在
故D正确。
故选D。
6. 如图所示，两实线所围成的环形区域内有一径向电场，电场强度方向沿半径指向圆心，电场强度大小可表示为为到圆心的距离，为常量。两个粒子和分别在半径为和的圆轨道上做匀速圆周运动，已知两粒子的比荷大小相等，不考虑粒子间的相互作用及重力，则（ ）
A. 粒子的电势能大于粒子的电势能
B. 粒子的速度大于粒子的速度
C. 粒子的角速度大于粒子的角速度
D. 若再加一个垂直运动平面向里的匀强磁场，粒子做离心运动
【答案】C
【解析】A．两个粒子和分别在半径为和的圆轨道上做匀速圆周运动，向心力由电场力提供，所以两个粒子带正电，若两个粒子的电荷量相同，则粒子的电势能小于粒子的电势能，而两个粒子的电荷量无法确定，所以无法确定电势能的高低，故A错误；
B．圆周运动，电场力提供向心力
解得
两粒子的比荷大小相等，为常量，所以圆周运动的速度为一个定值。粒子的速度等于粒子的速度，故B错误；
C．粒子的速度等于粒子的速度，所以粒子的角速度大于粒子的角速度，故C正确；
D．若再加一个垂直运动平面向里的匀强磁场，因为粒子做的圆周运动的方向不确定，若为顺时针，则合力不足以提供向心力，离心运动，若为逆时针，则合力大于向心力，做向心运动。故D错误。
故选C。
7. 如图甲所示，光滑水平面上有一质量木板A，板左端有一质量的物块B（视为质点），A与B间的动摩擦因数为0.2，初始时均处于静止状态，仅给物块B施加水平向右的力，随时间变化的图像如图乙所示，末撤去，物块B始终未从木板A上滑下。取，最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，则（ ）
A. 时物块B的加速度大小为
B. 时物块B的速度大小为
C. 后木板A与物块B因摩擦产生的热量为
D. 木板A的长度可能为
【答案】C
【解析】A．设拉力为，A、B刚好发生相对运动，以A、B为整体，根据牛顿第二定律可得
以A为对象，根据牛顿第二定律可得
联立解得，
又图乙可知，A、B一开始就发生相对运动，时B的加速度大小为
故A错误；
B．在内对B根据动量定理可得
其中
解得时物块B的速度大小为
故B错误；
C．时木板A的速度大小为
末撤去，之后A、B组成的系统满足动量守恒，则有
解得最终两者的共同速度为
根据能量守恒可知，后木板A与物块B因摩擦产生的热量为
故C正确；
D．设后木板A与物块B发生的相对位移为，则有
解得
由于撤去力前，木板A与物块B也发生了相对位移，且整个过程相对运动方向不变，所以木板A的长度一定大于，故D错误。
故选C。
8. 如图所示，小明同学在篮球训练中两次从同一位置O以不同的初速度将同一篮球抛出，当以初速度斜向上抛出时，篮球沿轨迹1运动；当以初速度水平抛出时，篮球沿轨迹2运动。两轨迹交于A点。忽略空气阻力，关于篮球两次在空中的运动情况，下列判断正确的是（ ）
A. 篮球沿轨迹1运动时加速度较大
B. 篮球沿轨迹1从O运动到A的时间较长
C. 篮球沿轨迹1运动时动能一直增大
D. 篮球沿轨迹1运动到A点时，重力的瞬时功率较大
【答案】BD
【解析】A．由于忽略空气阻力，篮球在运动过程中只受重力，加速度均为g，故A错误；
B．设篮球沿轨迹1运动时，最高点到A的高度差为，则
设OA两点高度差为，则
由于
可知
篮球沿轨迹1从O运动到A的时间等于篮球从O点到最高点的时间与之和，一定大于，即大于篮球沿轨道2从O运动到A的时间，故B正确；
C．篮球沿轨迹1运动时动能先减小后增大，故C错误；
D．篮球沿轨迹1运动到A点时，重力的瞬时功率
篮球沿轨迹2运动到A点时，重力的瞬时功率
由此可知
故D正确。
故选BD。
9. 一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波源沿y轴方向振动。时刻，波刚好传到A点，如图所示，时，B点开始振动。下列说法中正确的是（ ）
A. 波源的起振方向沿y轴正方向
B. 时，质点P回到平衡位置
C. 时，质点Q回到平衡位置
D. 质点B的振动方程是
【答案】ACD
【解析】A．波沿x轴正方向传播，时刻，刚好传到A点，A点沿y轴正方向起振，则波源的起振方向沿y轴正方向，A正确；
BC．设波传播的速度为v，则
即该波的传播速度大小为1m/s，设Q、P平衡位置到波形图平衡位置的距离分别为、，Q、P到平衡位置的最快时间分别为、，质点P回到平衡位置用时
质点Q回到平衡位置用时
B错误，C正确；
D．设机械波的波长为，周期为T，振幅为A，则 QUOTE ，，，B点的振动方程
D正确。
故选ACD。
10. 如图所示，空间存在竖直方向的匀强磁场，磁感应强度大小为，两根足够长水平金属直轨道平行放置，轨道间距。将质量均为、长度均为L、电阻均为的金属棒a、b垂直轨道放置，金属棒与直轨道间动摩擦因数均为。现用外力F使金属棒b保持静止，对金属棒a施加大小为，水平向右的恒力，当金属棒a匀速运动时，撤去固定金属棒b的外力F，在运动过程中，金属棒与导轨始终垂直且接触良好，导轨电阻不计，取。下列说法正确的是（ ）
A. 金属棒a匀速运动时的速度大小为4m/s
B. 金属棒a匀速运动时，其两端的电势差为4V
C. 撤去外力F后，a、b两金属棒的速度差不断增大
D. 最终金属棒b以大小为的加速度运动
【答案】AD
【解析】A．当加速度时，金属棒a做匀速运动，此时有
又
联立解得
故A正确；
B．金属棒a匀速运动时，切割磁感线产生电动势为
由于两金属棒阻值相等，则金属棒a两端的电势差大小为
故B错误；
D．由牛顿第二定律可得
，
最终两金属棒加速度相同，有
，
故D正确；
C．又
解得
即最终两棒速度差保持不变，故C错误。
故选AD。
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 某实验小组利用如图所示的实验装置测量弹簧的劲度系数，让毫米刻度尺的0刻度线与弹簧上端对齐，实验时通过改变弹簧下端悬挂的钩码数量，改变弹簧的弹力F，并利用刻度尺读出对应的弹簧长度L。
（1）下列说法不正确的是________。
A. 悬吊钩码时，应在钩码静止后再读数
B. 每次必须增加相同个数的钩码，钩码的总重力与弹力F大小相等
C. 如果未测量弹簧原长，实验就无法得到弹簧的劲度系数
D. 用几个不同的弹簧分别测出几组弹力与伸长量，得出弹力与伸长量之比相等
（2）实验小组先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用刻度尺测出弹簧的原长，再把弹簧竖直悬挂起来。挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度L，把作为弹簧的伸长量x，则作出的弹簧弹力F与弹簧的伸长量x之间的关系图像，可能正确的是________。
A. B.
C. D.
（3）通过图像的斜率求出弹簧的劲度系数k，则k________（选填“大于”“小于”或“等于”）劲度系数的真实值。
（4）若实验中毫米刻度尺没有完全竖直，而读数时视线保持水平，则由实验数据测量得到的弹簧劲度系数将________（选填“偏大”“偏小”或“不受影响”）。
【答案】（1）BCD （2）B
（3）等于 （4）偏小
【解析】（1）A.悬吊钩码时，应在钩码静止后再读数，防止钩码摆动过程影响示数，A正确；
B.每次增加的钩码个数不需要相同，勾码的总重力与弹力F大小相等，B错误；
C.未测量弹簧原长，通过图像的斜率也可以得到弹簧的劲度系数，C错误；
D.实验中应以同一根弹簧为实验对象，不同的弹簧劲度系数可能不同，得出弹力与伸长量之比可能不相等，D错误。
本题选错误，故选BCD。
（2）胡克定律
公式中x为形变量，由于题目中没有考虑到弹簧自身重力，使得当弹力为零时弹簧的伸长量不为零，故弹簧弹力F与弹簧的伸长量x之间的关系图像交于x轴。故ACD错误，B正确。
故选B。
（3）图像的斜率等于弹簧的劲度系数。
（4）若实验中刻度尺没有完全竖直，则测得的弹簧伸长量偏大，因此得到的劲度系数偏小。
12. 寒冷的冬季，某农场会用自动控温系统对蔬菜大棚进行控温，要求当蔬菜大棚内的温度低于15℃时，加热系统立即启动。实验小组对上述工作系统进行了如下探究：
（1）先用伏安法测量某热敏电阻的阻值（约为几十千欧），实验室提供以下器材：
A．电流表（量程，内阻约为）
B．电流表（量程，内阻约为）
C．电压表（量程，内阻约为）
D．电压表（量程，内阻约为）
E．滑动变阻器（阻值范围，允许的最大电流）
F．滑动变阻器（阻值范围，允许的最大电流）
G．待测热敏电阻
H．蓄电池（电动势，内阻不计）
L．开关和导线若干
J．恒温室
①为了使测量结果更准确，采用下列实验电路进行实验，较合理的是______。
A．B．
C．D．
②实验时滑动变阻器应选用______，电压表应选用______，电流表应选用______。（均填器材前面的字母序号）
（2）经过测量不同温度下热敏电阻的阻值，得到其阻值与温度的关系如图甲所示。实验小组用该热敏电阻设计了如图乙、丙所示的两种温度控制电路，为热敏电阻，为电阻箱，控制系统可视为阻值为的定值电阻，电源的电动势（内阻不计）。当通过控制系统的电流大于时，加热系统将开启；当通过控制系统的电流小于时，加热系统将关闭。若要使得温度低于15℃时，加热系统立即启动，应该选用______（选填“图乙”或“图丙”）电路，应将调为______；若将调大，则加热系统的开启温度将______（选填“高于”或“低于”）15℃。
【答案】（1）B F D B
（2）图丙 800 低于
【解析】【小问1详解】
[1]由题意可知，热敏电阻阻值约为几十千欧，远远大于电流表的内阻，因此使用电流表内接，滑动变阻器阻值与热敏电阻的阻值相比均比较小，从操作角度考虑，使用分压接法，故选B；
[2]若使用F，则干路的电流约为
没有超过滑动变阻器的额定电流，所以，为了便于调节，应选用阻值范围较小的F；
[3]电源电动势为12V，电压表量程选择15V合理，故选D；
[4]当热敏电阻与电流表两端电压为12V时，通过热敏电阻的电流小于1mA，因此电流表选择B。
【小问2详解】
[1]温度越低，热敏电阻的阻值越大，图丙中控制系统与热敏电阻并联，则通过控制系统的电流越大，故应选图丙；
[2]由图甲可知，当温度为15℃时，热敏电阻的阻值为
控制系统可视为阻值为
根据闭合电路欧姆定律可得
其中
代入数据，解得
[3]若将R调大，要想维持控制系统两端的电压不变，则应变大，温度降低，故加热系统的开启温度降低于15℃。
13. 如图所示，一粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内有一段高度为4cm的水银柱，水银柱下密封了一定质量的理想气体，水银柱上表面到管口的距离为2cm。若缓慢加热管内被密封的气体，当温度为T时，水银柱的上表面恰好与管口平齐；若保持气体温度不变，将细管倒置，稳定时水银柱下表面恰好位于管口处且无水银滴落。已知开始管内气体温度为297K，大气压强为76cmHg。求：
（1）细管的长度；
（2）水银柱的上表面恰好与管口平齐时的温度T。
【答案】（1）24cm；（2）330K
【解析】（1）设细管的长度为L，横截面积为S，水银柱高度为h，初始时，设水银柱上表面到管口的距离为h1，被密封气体的体积为V，压强为p，细管倒置时，气体体积为V1，压强为p1，由玻意耳定律有
由力的平衡条件有
由题意有
代入数据，联立解得
（2）设气体被加热前后的温度分别为T0和T，由盖—吕萨克定律有
代入数据解得
14. 如图所示，轨道的上表面由长度为的水平部分和半径为的四分之一光滑圆弧组成，轨道质量为，静止于光滑的水平地面上。一质量为的小滑块（看做质点）从点开始沿面水平向左运动，面与小滑块之间的动摩擦因数为，重力加速度大小为。
（1）要使滑块能越过点滑上圆弧，求：
①滑块运动到点的过程中产生的热量；
②滑块在点初速度满足的条件。
（2）若滑块在点的初速度，求滑块滑上圆弧后能达到的最大高度。
【答案】（1）①；②；（2）
【解析】（1）①滑块运动到点的过程中产生的热量为
②滑块在水平轨道上向左做匀减速直线运动，滑块恰好到达B点时与轨道共速，由能量守恒定律和动量守恒定律得
联立解得
要使滑块能越过B点滑上圆弧AB，滑块在C点的初速度应满足
（2）滑块滑上圆弧AB后当滑块和轨道共速时，滑轮达到最大高度，由系统水平方向动量守恒和能量守恒可得
解得滑块滑上圆弧后能达到的最大高度为
15. 如图所示，在平面内，在且的区域内存在匀强电场，方向沿轴正方向，电场强度的大小为；在及区间内分别存在垂直平面向外的匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ，磁感应强度大小和方向均相同。平面内点有一粒子源，可向平面的第一象限和第四象限内沿不同方向射入速度大小均为的粒子，粒子质量为，带正电且电荷量为。不计粒子重力和粒子间的相互作用。
（1）求粒子首次进入匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ后，在磁场中做匀速圆周运动的半径之比；
（2）若匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ磁感应强度大小为，当粒子射入的速度方向与轴方向的夹角为时，粒子首次进入匀强磁场区域Ⅱ时恰好不从下边界射出磁场，求；
（3）若匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ的磁感应强度大小为，粒子沿方向射入，求粒子在电场中被加速的次数。
【答案】（1）；（2）；（3）18
【解析】（1）粒子进入匀强磁场区域I，根据洛伦兹力提供向心力有
粒子经过电场的过程，根据动能定理有
粒子首次进入匀强磁场区域II，根据洛伦兹力提供向心力
联立解得
（2）在匀强磁场区域I中，根据洛伦兹力提供向心力有
解得
粒子经过电场的过程根据动能定理有
粒子在电场中运动时x轴方向的速度不变，设出电场时粒子速度方向与y轴负方向的夹角为，则有
在匀强磁场区域II中根据洛伦兹力提供向心力有
粒子不从下边界离开磁场，则有
解得
（3）在匀强磁场区域I中，根据洛伦兹力提供向心力有
解得
则在匀强磁场区域II中运动的半径为
粒子沿y轴正方向射入，则粒子在匀强磁场区域I和II中的轨迹均是半圆，在一个周期内，其沿x轴方向移动的距离为
在电场中被减、加速各n1次后，粒子在电场中只被加速，则有
n1取正整数，则
n1=15次
设粒子再被加速n2次后，速度为vn，则
解得
(n2为正整数)
在匀强磁场区域II中根据洛伦兹力提供向心力有
粒子从磁场下边界射出，则有
n2为正整数，解得
n2=4
粒子运动15个周期后，再被加速3次，从匀强磁场区域II射出，则粒子共被加速的次数为
n=15次+3次=18次