[物理]江苏省南通市2023_2024学年高三下学期高考原创模拟(三)试卷(解析版)

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本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。满分100分，考试时间75分钟，请在答题卡上作答。
第Ⅰ卷（选择题共42分）
一、选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合要求的。
1. 如图所示，一轻质绝缘横杆左右两侧各固定一金属环，横杆可绕中心点自由转动。若拿一条形磁铁先后插向两环，关于产生的现象及分析，下列说法中错误的是（ ）
A. 磁铁靠近金属环的过程中，穿过左右两环的磁通量都增大
B. 只有磁铁速度足够大，左环中才产生感应电动势和感应电流
C. 无论磁铁速度多大，右环中都会产生感应电动势和感应电流
D. 磁铁插向右环时，俯视看横杆，横杆将逆时针转动
【答案】B
【解析】A．磁铁靠近金属环的过程中，金属环所在位置的磁感应强度逐渐增大，则穿过左右两环的磁通量都增大，故A正确，不符合题意；
B．结合上述可知，磁铁靠近金属环的过程中，穿过左环的磁通量增大，左环产生感应电动势，由于左环没有闭合，则左环中没有产生感应电流，无论磁铁速度多大，左环中总是产生感应电动势，不产生感应电流，故B错误，符合题意；
C．结合上述，磁铁靠近金属环的过程中，穿过左环的磁通量增大，右环闭合，可知，无论磁铁速度多大，右环中都会产生感应电动势和感应电流，故C正确，不符合题意；
D．磁铁插向右环时，结合上述可知，右环中产生感应电流，根据楞次定律可知，磁铁对感应电流的安培力的作用效果要阻碍磁通量的增大，即安培力方向向里，则俯视看横杆，横杆将逆时针转动，故D正确，不符合题意。
故选B。
2. 如图所示，一条光线从介质1通过介质2进入介质3，、分别为两半圆形介质的圆心。则关于这三种介质的折射率和光在介质中传播的速度大小关系，下列说法正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】CD．根据图形可知，光线从介质1进入介质2的入射角大于折射角，表明
光线从介质2进入介质3的入射角大于折射角，表明
即有
故CD错误；
AB．根据折射率与光速的关系有
可知，折射率越大，光在介质里传播的速度越小，结合上述可知
故A正确，B错误。
故选A。
3. 核能被视为人类解决能源问题终极方案，我国在核能应用和研究方面目前都处于国际一流水平。2个质子和2个中子结合成氦核，并释放出能量。已知中子的质量为，质子的质量为，氦核的质量为m，真空中光速为c。下列说法正确的是（ ）
A. 该核反应属于α衰变反应
B. 该核反应方程中质量亏损为
C. 该核反应释放的核能为
D. 氦核的平均结合能为
【答案】C
【解析】A．2个质子和2个中子结合成氦核的核反应方程为
为核聚变反应，故A错误；
B．该核反应过程中的质量亏损
故B错误；
C．这个核反应中释放的核能
故C正确；
D．氦核的平均结合能为
故D错误。故选C。
4. “舞龙贺新春”巡游活动中，“龙”左右摆动形成的波看作沿x轴负方向传播的简谐波。某时刻的波形图如图所示，a、b、c、d为介质中的四点，这四点距离其平衡位置一样远，下列说法中错误的是（ ）
A. 此刻a、c舞动的方向不相同
B. b、d不可能同时回到平衡位置
C. 此刻c质点的加速度方向沿y轴正方向
D. 由该时刻起c、d两个质点，d先回到平衡位置
【答案】B
【解析】A．根据同侧法可知，此时刻，a沿y轴正方向运动，c沿y轴负方向运动，即此刻a、c舞动的方向不相同，故A正确，不符合题意；
B．根据同侧法可知，此时刻，b沿y轴负方向运动，d沿y轴正方向运动，b、d此刻的位移大小相等，方向相反，可知，b、d可以同时回到平衡位置，故B错误，符合题意；
C．此刻c质点的位移为负，根据
可知，此刻c质点的加速度方向沿y轴正方向，故C正确，不符合题意；
D．结合上述可知，此刻c沿y轴负方向运动，d沿y轴正方向运动，可知，由该时刻起c、d两个质点，d先回到平衡位置，故D正确，不符合题意。
故选B。
5. 一个质点从时刻开始沿直线运动，在时间内的速度随时间变化的图像如图所示，在时刻，质点的加速度大小为，则关于质点在时间内的运动，下列说法正确的是（ ）
A. 质点的加速度一直减小
B. 质点在时刻可能回到起点
C. 质点在时刻速度大小可能等于
D. 质点在前一半时间内的平均速度大于后一半时间内的平均速度
【答案】D
【解析】A．图像中，图像某点切线的斜率的绝对值表示加速度的大小，根据图像可知，斜率的绝对值先增大后减小，即质点的加速度先增大后减小，故A错误；
C．由于质点的加速度大小为，而图像中，图像某点切线的斜率的绝对值表示加速度的大小，作出时刻的切线如图所示
根据图像可知，质点在时刻速度大小一定小于，故C错误；
B．质点先沿正方向减速运动，后沿负方向做加速运动，图像与时间轴所围几何图形的面积表示位移，根据上述图像可知，质点在前一半时间内的位移
点在后一半时间内的位移
即质点在时刻不可能回到起点，故B错误；
D．结合上述可知，质点在前一半时间内的平均速度
质点在后一半时间内的平均速度
即质点在前一半时间内的平均速度大于后一半时间内的平均速度，故D正确。
故选D。
6. 如图所示，容器内一定质量的理想气体从状态a（、、）依次经热力学过程、、后又回到状态a，三个状态的坐标如图所示，下列说法中正确的是（ ）
A. 在过程中，外界对气体做功
B. 过程中，气体内能保持不变
C. 在过程中，单位时间内气体分子对器壁单位面积的碰撞次数逐渐减少
D. 气体在过程中的内能增加量大于气体在过程中的内能减少量
【答案】C
【解析】A．在过程中，气体体积增大，气体对外界做功，故A错误；
B．根据理想气体状态方程有
根据图像可知
可知
则状态a与状态b处于同一条等温线，即处于同一条双曲线上，根据等温线的分布规律可知，则在过程中，气体温度先升高后降低，则气体内能先增大后减小至与初始a状态的内能相等，故B错误；
C．在过程中，压强不变，体积增大，根据盖吕萨克定律可知，气体温度升高，则分子运动的平均速率增大，每个分子撞击器壁的平均作用力增大，由于压强不变，则单位时间内气体分子对器壁单位面积的碰撞次数逐渐减少，故C正确；
D．结合上述可知，气体状态a与状态b的温度相等，状态a与状态b的内能相等，过程气体温度升高，内能增大，过程，体积不变，压强减小，根据查理定律可知，温度降低，内能减小，则气体在过程中的内能增加量等于于气体在过程中的内能减少量，故D错误。
故选C。
7. 截止2023年底，我国已连续成功发射载人飞船12次。飞船发射后先运行在如图所示的圆轨道Ⅰ上，空间站运行在圆轨道Ⅲ上，要实施对接，飞船先在A点变轨到椭圆轨道Ⅱ上，在B点变轨刚好与空间站“天和”核心舱实现对接。已知轨道Ⅰ、Ⅲ的半径分别为、，则关于飞船在椭圆轨道Ⅱ上的运动，下列说法正确的是（ ）
A. 飞船从A运动到B，飞船与地心连线在单位时间内扫过的面积变小
B. 飞船从A运动到B，飞船的机械能不断减小
C. 飞船在A、B两点的线速度大小之比为
D. 飞船在A、B两点的加速度大小之比为
【答案】D
【解析】A．船从A运动到B，飞船在同一椭圆轨道上运动，根据开普勒第二定律可知，飞船与地心连线在单位时间内扫过的面积相等，故A错误；
B．飞船从A运动到B，只有万有引力做功，飞船的机械能不变，故B错误；
C．飞船在椭圆轨道Ⅱ上的运动，飞船在A、B两点时，在极短的相等时间间隔内，根据开普勒第二定律有
解得
故C错误；
D．根据
，
解得
故D正确。
故选D。
8. 如图所示，长为L的不可伸长的轻绳一端固定在倾角为的固定斜面体上的O点，另一端拴一质量为m、可视为质点的滑块。在最低点A点给滑块沿斜面且垂直绳的初速度，滑块转动并恰能通过最高点B点。已知滑块与斜面体间的动摩擦因数为，重力加速度大小为g，则下列说法正确的是（ ）
A. 滑块恰好通过B点时的速度大小为
B. 滑块从A点滑到B点克服摩擦力做的功为
C. 滑块在A点的初动能为
D. 滑块在A点时轻绳的拉力大小为
【答案】C
【解析】A．滑块转动并恰能通过最高点B点，表明在最高点由重力沿斜面的分力提供向心力，则有
解得
故A错误；
B．滑块所受滑动摩擦力大小始终为
摩擦力方向始终与线速度方向相反，则滑块从A点滑到B点克服摩擦力做的功为
解得
故B错误；
C．块从A点滑到B点过程，根据动能定理有
结合上述解得
故C正确；
D．滑块在A点时，对滑块进行分析，根据牛顿第二定律有
其中
解得轻绳的拉力大小为
故D错误。
故选C
二、选择题：本题共2小题，每小题5分，共10分。在每小题给出的选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
9. 如图所示，真空中有一圆柱体，圆柱体下底面直径ab与直径ef垂直，上底面直径cd与直径ab平行，在d点固定电荷量为+Q的点电荷，在b点固定电荷量为-Q的点电荷。下列说法正确的是（ ）
A. e点电势大于f点电势
B. a、c两点电场强度相同
C. 质子沿直线从e点运动到f点的过程中，电势能先减小后增大
D. 电子沿直线从e点运动到f点的过程中，电场力先做正功后做负功
【答案】BC
【解析】A．根据等量异种点电荷的等势面的分布规律可知，e点与f点连线与两点电荷连线垂直，e点与f点位于同一等势面上，则e点电势等于f点的电势，故A错误；
B．根据等量异种点电荷的电场分布规律，a、c两点关于两点电荷连线的中点对称，可知，a、c两点电场强度的大小相等，方向相同，即a、c两点电场强度相同，故B正确；
C．沿电场线方向电势降低，电场线与等势面垂直，根据等量异种点电荷的等势面与电场线的分布规律可知，沿直线从e点运动到f点的过程中，电势先降低后升高，质子带正电，根据
可知，质子沿直线从e点运动到f点的过程中，电势能先减小后增大，故C正确；
D．沿直线从e点运动到f点的过程中，电势先降低后升高，电子带负电，根据
可知，电子沿直线从e点运动到f点的过程中，电势能先增大后减小，则电场力先做负功后做正功，故D错误。
故选BC。
10. 如图所示，两足够长的光滑平行长直金属导轨固定在水平面上，导轨间距为L。两根长度均为L的导体棒a、b静置于导轨上，导体棒a的质量为2m，电阻为R，导体棒b的质量为m，电阻为2R。导轨间存在竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场，给导体棒b一个水平向右的瞬时冲量I，使b获得一个向右的初速度，同时给导体棒a一个水平外力，使a保持静止，当b的速度减小为初速度的一半时，撤去作用在a上的外力。两导体棒运动过程中始终与导轨垂直并接触良好，平行长直金属导轨的电阻忽略不计。从给b一个冲量到最终a、b共速的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 作用在导体棒a上的最大外力为
B. 作用在导体棒a上的外力的冲量大小为
C. 通过导体棒b的电量为
D. 整个回路产生的焦耳热为
【答案】BD
【解析】A．导体棒b获得初速度瞬间有
此时的感应电动势
此时的感应电流为
此时作用在导体棒a上的外力最大，根据平衡条件有
解得
故A错误；
B．有外力作用时，处于静止状态，外力与导体棒a所受安培力始终大小相等，方向相反，而两导体棒中电流相等，所受安培力大小相等，方向相反，则外力与导体棒b所受安培力大小相等，方向相同，可知外力的冲量与安培力对导体棒b的冲量大小相等，方向相同，对导体棒b进行分析，根据动量定理有
解得
故B正确；
C．撤去外力后，b 减速，a向右加速，对两棒构成的系统，根据动量守恒定律有
解得
对导体棒b进行分析，根据动量定理有
根据电流定义式有
结合上述解得
故C错误；
D．根据能量守恒定律，整个回路产生的焦耳热为
结合上述解得
故D正确。
故选BD。
第Ⅱ卷（非选择题共58分）
三、非选择题：共5题，共58分。
11. 某实验小组用如图甲所示的装置探究牛顿第二定律。将长木板一端固定在水平桌面的左端，在长木板另一端用垫块将木板垫起。在木板上固定两个光电门1和2，木板上端放置一个带有遮光条的小车，小车通过轻质细线绕过固定在木板右端的光滑定滑轮与小物块相连，木板上方的细线与木板平行，重力加速度大小为g。实验步骤如下：
（1）在小车上放上一定质量的砝码，调整垫块的位置，给小车一沿木板向下的初速度，直到遮光条通过两个光电门的遮光时间相等，然后去掉小物块，让小车沿木板下滑记录遮光条经过光电门1、2的遮光时间、，可求出小车加速度a；
（2）改变小车上所放砝码的质量，再次调整垫块的位置，重复（1）中操作，求出小车上所放砝码质量为m时对应的小车加速度a；
（3）若实验数据满足牛顿第二定律，以砝码的质量m为横轴，在坐标纸上作出_______（填字母序号）关系图线为一条直线，如图乙所示；
A. B. C. D.
（4）已知图乙中直线的斜率为k，纵截距为b，则小车和砝码受到的合力大小为______，小车的质量为______（用题给已知量字母表示）
【答案】（3）B （4）
【解析】[1]令小车质量为，小物块质量为，斜面倾角为，当遮光条通过两个光电门的遮光时间相等时，表明小车向下做匀速直线运动，则有
去掉小物块后，根据牛顿第二定律有
解得
可知，加速度的倒数与小物块质量成线性关系，若实验数据满足牛顿第二定律，以砝码的质量m为横轴，在坐标纸上作出关系图线为一条直线。
故选B。
[2][3]根据图像与上述函数方程有
，
解得
，
根据上述可知，去掉小物块后，小车和砝码受到的合力大小为
12. 某物理实验小组对“测量一节新干电池的电动势和内阻”的实验方案进行了探究。实验室提供的器材有：
A.量程为3V的电压表V
B.量程为0.6A的电流表A
C.定值电阻（）
D.滑动变阻器（0-10Ω）
E.开关S，导线若干
（1）根据实验电路图甲，请用笔画线代替导线在图乙中完成实物图连接______；
（2）实验中，改变滑动变阻器的阻值，得到了六组实验数据，已在图丙所示坐标系中描点，请作出图像______；根据图像得出该干电池的电动势E=______V，内阻r=______Ω（保留两位有效数字）。
【答案】（1）见解析 （2）见解析 1.6 0.50
【解析】【小问1详解】
根据实验电路图甲，连接实物图如图所示
【小问2详解】
[1]根据所描点迹，用一条直线连接，使点迹均匀分布在直线两侧，如图所示
[2][3] 根据闭合电路欧姆定律有
结合图像有，
解得
13. 某栋居民楼发生火灾，消防队前往救援。如图所示，消防水龙头的喷嘴位置O与着火点A的连线与水平面的夹角为30°。已知水离开喷嘴时的速度大小为，方向与水平面的夹角为60°，忽略空气阻力，重力加速度g取。求：
（1）水柱在空中距离O点的最大竖直高度；
（2）水柱到达着火点A时的速度大小。
【答案】（1）28.8m；（2）16m/s
【解析】（1）水在空中做斜抛运动，竖直方向上的分速度减为0时，水柱上升至最高点，利用逆向思维，根据速度与位移的关系式有
解得
（2）水在空中做斜抛运动，水柱从O运动到A过程有
，
水柱到达着火点A时的速度大小
解得
14. 如图所示，某货场需将质量m＝10kg的货物（视为质点）从高处运送到指定存放点。轨道BCD静置于光滑水平面上，右侧靠在障碍物旁，轨道BCD上表面由光滑圆弧轨道BC和水平粗糙轨道CD组成，圆弧轨道BC的半径R＝2.75m，所对圆心角，BC与CD相切于C点，CD段长L＝5m。现利用固定的倾斜轨道传送货物，倾斜轨道在B点与圆弧轨道BC恰好相切，将货物由距离B点高度h＝1.5m的A点处无初速滑下，货物滑到轨道BCD左端D点时恰好保持相对静止。货物与倾斜轨道、粗糙轨道CD间的动摩擦因数分别为、，重力加速度大小取，，不计空气阻力。求：
（1）货物滑到B点时的速度大小；
（2）轨道BCD的质量；
（3）整个过程中克服摩擦力产生的内能。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）货物滑到B点时，根据动能定理
解得货物滑到B点时的速度大小为
（2）货物从B点到C点，根据动能定理
解得
货物滑到轨道BCD左端D点时恰好保持相对静止，根据动量守恒以及能量守恒可得
解得
，
（3）整个过程中克服摩擦力产生的内能
15. 如图所示，真空中有一回旋加速器，半径为R0的两D形盒内有垂直纸面向外、磁感应强度为B1的匀强磁场，左盒通过一水平管道与一个左右两侧都开有很小狭缝的圆筒相连，圆筒的半径为r，圆筒内有垂直纸面向里的磁感应强度恒为B2的匀强磁场，现在左盒附近的点S放置一电子，在两盒狭缝间加上一交变电压来给电子周期性加速，经过时间t电子便获得一定速率贴着管壁通过水平管道后进入圆筒。已知电子在狭缝中加速次数与回旋半周的次数相同，电子的比荷为，电子在两D盒狭缝间运动的时间不计，加速电子时电压的大小可视为不变，电子重力不计。求：
（1）进入圆筒磁场的电子获得的速度大小；
（2）两D形盒间加速电压U的值；
（3）若D形盒中磁感应强度大小可调节，通过调节使电子与下圆筒壁发生多次弹性碰撞又不作循环的从圆筒的右狭缝直接离开圆筒，求电子与下圆筒壁碰撞n（n=1，2，3……）次后的速率。
【答案】（1）；（2）；（3）见解析
【解析】（1）当电子贴着管壁运动时，根据洛伦兹力提供向心力有
所以
（2）根据动能定理有
联立可得
（3）电子在圆筒中碰撞筒壁又做圆周运动的情形呈现周期性和对称性，作出两种情况为例如图所示
由图可得
（n=1，2，3……）
根据几何关系可得
即
（n=1，2，3……）
根据洛伦兹力提供向心力
所以
（n=1，2，3……）