[物理]江苏省南通市2023_2024学年高三下学期第四次模拟预测试题(解析版)

这是一份[物理]江苏省南通市2023_2024学年高三下学期第四次模拟预测试题(解析版)，共17页。试卷主要包含了单选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题：本大题共11小题，共44分。
1. 如图所示是双缝干涉实验装置，用红色激光照射时，光屏上有明暗相间的条纹，则（ ）
A. 减小屏与双缝的距离，条纹间距变大B. 减小屏与双缝的距离，条纹间距不变
C. 换成绿色激光，条纹间距变大D. 换成绿色激光，条纹间距变小
【答案】D
【解析】AB．由干涉条纹规律
可知减小双缝到光屏的距离，条纹间距变小，AB错误；
CD．由干涉条纹规律
可知将红色激光换为绿色激光，波长变短，条纹间距变小，故 C错误，D正确。
故选D。
2. 2024年4月30日，神舟十七号载人飞船返回舱成功着陆。返回舱距离地面约时启动发动机，沿竖直方向匀减速着陆，此过程中返回舱距离地面的高度h、速度v随时间t变化的关系图像可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】图像的斜率表示加速度，图像的斜率表示速度，由题知，返回舱竖直方向做匀减速直线运动，其速度逐渐减小，加速度不变，则是一条倾斜向下的直线，图像随h减小，其图像的斜率减小。故选B。
3. 如图所示，竖直挡板有镂空字母F，全反射棱镜的左侧面与挡板平行，一水平光束从挡板左侧入射，穿过棱镜后在其下方水平光屏abcd上形成的图样是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】光透过镂空部分后，会在全反射棱镜的倾斜面处发生全反射，如图所示：
一水平光束从挡板左侧入射，F的上半部分根据光路可以确定在ab，下半部分靠近F的下半部分。
故选C。
4. 如图所示，小球在半径为R的光滑圆弧轨道上A、B间来回运动，轨道弧长远小于R，则（ ）
A. 弧长AB变小，周期不变B. 弧长AB变小，周期变大
C. 小球质量变小，周期变小D. 小球质量变小，周期变大
【答案】A
【解析】因为弧长远小于半径R，小球都做单摆运动，根据单摆的周期公式
可知小球的周期与弧长大小和小球质量无关。
故选A。
5. 如图所示，水平长直导线中通有恒定电流，以导线为中轴线取一个长方体区域，则（ ）
A. 上表面四个顶点处磁感应强度的方向都相同
B. 上表面四个顶点处磁感应强度的大小都相同
C. 穿过上表面的磁通量比右侧面的大
D. 穿过上表面的磁通量比右侧面的小
【答案】B
【解析】A．由通电导线右手螺旋定则，根据对称性可知上表面四个顶点处磁感应强度的方向不都相同，故A错误；
B．由通电导线右手螺旋定则，根据对称性可知上表面四个顶点处磁感应强度的大小都相同，故B正确；
CD．由通电导线右手螺旋定则，根据对称性，通过上表面的磁通量为零。右侧面与磁场方向相平行，通过右侧面的磁通量为零，故CD错误。
故选B。
6. 真空中两个等量异种电荷（电荷量均为q）连线的中点处电场强度为E，则两个电荷之间的库仑力大小是
A. qE/8B. qE /4C. qE/2D. qE
【答案】A
【解析】设两个电荷的距离为r，两个等量异种点电荷在中点产生的电场强度大小相等，方向相同，则大小为
故中点处的合场强为
而两个电荷之间的库仑力大小为
联立得，故选A。
7. 如图所示，矩形线圈abcd放在垂直纸面向里的匀强磁场中，cd边与磁场右边界MN重合，PQ为线圈的水平中轴线。现分别使线圈绕MN和PQ轴以相同角速度匀速转动，一个周期内线圈中产生的焦耳热分别为、。则（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】两线圈转动的角速度相同，当线圈绕MN轴转动时，感应电动势的最大值
一个周期内只有一半时间处于磁场中，则一个周期内产生热量
当线圈绕PQ转动时，感应电动势的最大值
整个过程线框一直处于磁场中，则一个周期内产生的热量
联立知
故选B。
8. 如图所示，山上一条输电导线架设在两支架间，M、N分别为导线在支架处的两点，P为导线最低点，则这三处导线中的张力、、大小关系是（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】由题意，P点为导线的最低点，所以P点的切线水平。对MN整体进行受力分析，设在M、N两点处导线和竖直方向上的夹角分别为和都不等于，对MN整体，在水平方向上合力为零，则
，所以
所以
即
对MP段
即
所以
同理可得
所以
故选A。
9. 某小组设计的测温装置如图所示，竖直玻璃管B与玻璃泡A相连插在水槽中，封有一定量的气体，大气压强不变的情况下，管内水柱高度可反映泡内气体的温度，即环境温度。环境温度变化时，玻璃泡内气体压强可视为不变。则（ ）
A. 测温物质是水B. 水柱越高温度越高
C. 管上的刻度是均匀的D. 测温范围由A体积决定
【答案】C
【解析】A．测温物质是封闭气体，故A错误；
B．玻璃泡内气体压强可视为不变，水柱越高，封闭气体体积越小，根据盖吕萨克定律可知温度越低，故B错误；
C．设玻璃泡A的容积为，直玻璃管的横截面积S，总长度，水柱高度为时温度为，温度变为T时，水柱高度为x，根据盖吕萨克定律
整理得
T与x是一次函数关系，则管上的刻度是均匀的，故C正确；
D．测温范围由B的总长度决定，故D错误。
故选C。
10. 如图所示，水平面上一滑块压在一张纸上，将纸匀速抽出，滑块向前移动一段距离后停止。若换一质量更大的滑块，压在纸上的同一位置，将纸以相同的速度抽出，已知两滑块与纸、水平面之间的动摩擦因数相同，则（ ）

A. 纸抽出的时间变长B. 纸抽出的时间变短
C. 抽纸过程拉力做功变多D. 抽纸过程拉力做功不变
【答案】C
【解析】AB．设滑块的质量为m，则滑块与纸之间的摩擦力大小为，纸抽出过程中，根据牛顿第二定律可知
解得滑块的加速度大小为
纸抽出过程中，物块相对纸的位移
两次将纸以相同的速度抽出，滑块压在纸上的同一位置，即x、相同，加速度相同，所以两次的纸抽出的时间相同，AB错误；
CD．纸抽出时，滑块的速度
加速度a与时间t相同，所以滑块的速度相同，而第二次滑块与纸之间的摩擦力增大，两者的相对位移不变，所以因摩擦产生的热量增大，根据能量守恒可得抽纸过程拉力做功变多，故C正确，D错误。
故选C。
11. 如图所示，质量相同的两小球分别系在一根细线的下端和中点，细线的上端悬于O点。现使系统绕过O点的竖直轴以某一角速度匀速转动，稳定时两球可能的位置是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】设两球稳定时，两球做匀速圆周运动的角速度均为，最上方绳子与竖直方向的夹角为，最下方绳子与竖直方向的夹角为，绳子的总长度为2L，对两球整体，由牛顿第二定律
，
得
对下方小球，由牛顿第二定律
，
得
联立知
解得
故D正确，ABC错误。
故选D。
二、实验题：本大题共1小题，共9分。
12. 某小组为探究滑动变阻器的限流特性，设计如图甲所示电路，选取不同的滑动变阻器 R，研究滑片 P滑动过程中通过定值电阻电流的变化情况。
（1）按照图甲，请用笔画线代替导线，将图乙中实物电路补充完整____。
（2）图乙中A、B分别为滑动变阻器电阻丝的左、右两端，闭合开关时，滑动变阻器滑片应置于__________端选填“A”或“B”
（3）已知电源电动势为E、内阻不计，定值电阻为，电流表内阻不计，滑动变阻器的总电阻为R，L为A、B间的长度，l为B、P间的长度，取，改变滑片P的位置，记录不同l时的电流I及对应的
（4）实验中，选用三个最大阻值不同的滑动变阻器分别接入电路，描点作出图像如图丙所示，根据图线拟合的函数关系为，其中可表示为__________，k可表示为__________选用E、、R表示
（5）采用限流式电路测量一阻值与相近的未知电阻，由图丙可知，应选择__________选填“”、“2”或“20”对应的滑动变阻器，理由是__________。
【答案】（1） （2）A （4） （5）2 选择此滑动变阻器，电流的变化比较明显
【解析】详解】（1）[1]实物图如图所示
（2）[2]为了安全起见，闭合开关时，滑动变阻器滑片应置于A端，使得全电路电阻达到最大，电流最小；
（4）[3][4]根据图丙可知
根据电路结构及闭合电路欧姆定律得出
而
联立得出
故得出
（5）[5][6]因为待测电阻与相近，故应选择的滑动变阻器的起到有效的调节作用，应选择的对应的滑动变阻器。因为根据图丙可以看出选择此滑动变阻器，电流的变化比较明显。
三、计算题：本大题共4小题，共40分。
13. 嫦娥六号探测器将于2024年6月登月。已知探测器在近月圆轨道运行速度大小为v，月球半径为R，万有引力常量为G，不考虑月球自转。求：
（1）月球质量
（2）月球表面重力加速度大小。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）探测器绕月球做圆周运动，万有引力定律及牛顿第二定律得
化简可得月球质量
（2）不考虑月球自转的影响，月球表面的物体受到的重力等于万有引力
将月球质量代入上式化简可得月球表面的重力加速度
14. 一速率为的自由电子和一个氢原子碰撞，忽略碰撞过程氢原子动能的变化，电子损失的动能使该氢原子从基态跃迁至第4能级。已知氢原子处于基态时能量为，n能级时能量为，电子质量为m，普朗克常量为h，真空中光速为。
（1）求碰后自由电子速率v；
（2）若该氢原子从第4能级向低能级跃迁，可能释放光子的最大波长。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）根据题意，氢原子在第4能级的能量为
氢原子由基态跃迁到第4能级吸收能量
自由电子损失的动能
解得
（2）氢原子由第4能级跃迁到第3能级，放出的光子有最大波长
解得
15. 如图所示，质量的滑块内有圆弧管道，管道处于竖直面内，由四个半径的圆弧形细管组成，P为两圆弧连接处。质量的小球沿水平面从左侧以某一初速度进入管道内，已知管道直径远小于圆弧半径，不计一切摩擦。
（1）锁定滑块，若小球恰能穿过管道，求小球的初速度大小
（2）解除锁定，小球以初速度进入管道后运动至P点，求此过程中滑块对小球做的功
（3）解除锁定，小球以水平速度进入管道，滑块始终未离开地面，求小球最终的速度大小。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）由题意可知，若小球恰能穿过管道，小球在圆弧管道最高点速度为零，小球机械能守恒
解得
（2）小球运动到P点时，小球的水平分速度与管道的速度相同，水平方向，由动量守恒定律：
管道的速度
由能量守恒定律
解得小球的速度
对小球，由动能定理：
解得滑块对小球做功
（3）①小球恰能到管道最高点，与滑块一起运动，小球和滑块水平方向动量守恒
解得
②小球和滑块分离，小球和滑块的最终速度为、。对小球和滑块组成的系统，水平方向，由动量守恒定律：
由能量守恒定律
联立解得，
即小球最终以速度从滑块左侧滑离，或者小球穿过滑块以向右运动
16. 如图所示，在 xy平面的区域内有沿y轴正方向的匀强电场，在的区域内有垂直于xy平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小可改变。一粒子从y轴上的处沿方向以速度射出，在处进入磁场。已知粒子的质量为m、电荷量为，粒子的重力忽略不计。
（1）求电场强度大小E；
（2）改变磁感应强度大小，使粒子能再次回到电场中，求磁感应强度的最小值B；
（3）磁感应强度大小变为某值时，粒子恰好沿方向离开磁场。保持该磁感应强度不变，将粒子从 y正半轴的任意位置仍以速度沿方向射出，求粒子离开磁场时的横坐标x与其对应的初始射出位置纵坐标y的关系。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）设粒子由P点运动到Q点时间为t，粒子在电场中的加速度为 a，y方向
x方向
由牛顿第二定律得
解得
（2）设粒子从Q点进入磁场时速度v与x轴的夹角为，y方向的速度大小为，如图
则
解得粒子进入磁场时速度大小
与 x轴的夹角
粒子在磁场中运动轨迹与磁场下边界相切时，磁感应强度最小，设此时圆周运动的半径为R，由几何关系得
根据牛顿第二定律
解得
（3）粒子从Q点进入磁场后，恰好沿方向离开磁场，此时磁感应强度大小为，粒子圆周运动的半径
由
解得
设粒子从处以射出，从 A点进入磁场时速度与x轴的夹角为，磁场中的
运动半径为，由
解得
设C点为圆心，AB垂直于x轴与磁场下边界交于B点，如图
在中
由速度关系
解得
说明C点在磁场下边界上，即从y轴上任意位置释放粒子均能沿轴方向离开磁场
设粒子在电场中运动的时间为
2
解得