2023年高考第三次模拟考试卷-物理（湖南A卷）（全解全析）

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2023年高考物理第三次模拟考试卷物理·全解全析注意事项：1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。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一、选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分，每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1．如图所示，一个质量为m的滑块静止置于倾角为30°的粗糙斜面上，一根轻弹簧一端固定在竖直墙上的P点，另一端系在滑块上，弹簧与竖直方向的夹角为30°，则（　　）A．滑块一定受到三个力作用B．弹簧一定处于压缩状态C．斜面对滑块的支持力大小可能为零D．斜面对滑块的摩擦力大小一定等于【答案】  D【解析】A．弹簧与竖直方向的夹角为30°，所以弹簧的方向垂直于斜面，因为弹簧的形变情况未知，所以斜面与滑块之间的弹力大小不确定，所以滑块可能只受重力、斜面支持力和静摩擦力三个力的作用而平衡，也可能有弹簧的弹力，故A错误；B．弹簧对滑块可以是拉力，故弹簧可能处于伸长状态，故B错误；C．由于滑块此时受到的摩擦力大小等于重力沿斜面向下的分力（等于），不可能为零，所以斜面对滑块的支持力不可能为零，故C错误；D．静摩擦力一定等于重力的下滑分力，故为，故D正确。故选D。2．如图所示，水平面上固定着倾角为θ的导体轨道，直流电源、保护电阻、质量为m的导体棒ab和导体轨道构成闭合回路，棒ab处于静止状态，整个装置处于匀强磁场中。下面判断正确的是（　　）A．若磁场方向竖直向上，导体棒与导轨间必有摩擦力B．若磁场方向水平向左，导体棒与导轨间必有摩擦力C．若磁场方向水平向右，导体棒与导轨间必有摩擦力D．若磁场方向竖直向下，导体棒与导轨间未必有摩擦力【答案】  C【解析】四个选项描述的磁场情形对应导体棒所受的重力、支持力、安培力如图甲、乙、丙、丁所示A．如图甲所示，当磁场方向竖直向上时，导体棒受到的安培力水平向右，导体棒还受重力及导轨的支持力，在没有摩擦力的情况下有可能平衡，当时，无摩擦力，故A错误；B．如图乙所示，当磁场方向水平向左时，导体棒受到的安培力竖直向上，若安培力恰好等于重力，没有导轨的支持力及摩擦力也可以平衡，故B错误：C．如图丙所示，当磁场水平向右时，导体棒受到的安培力竖直向下，导体棒还受重力及导轨的支持力，若没有摩擦力，不可能处于平衡状态，则导体棒与导轨间一定存在摩擦力，故C正确；D．如图丁所示，当磁场方向竖直向下时，导体棒受到的安培力水平向左，导体棒还受重力及导轨的支持力，若没有摩擦力，不可能处于平衡状态，则导体棒与导轨间一定存在摩擦力，故D错误。故选C。3．空间被等分成8个区域，每隔1个区域分布着匀强磁场，磁感应强度大小和磁场方向如图所示。半径为l、电阻为r、圆心角为45°的扇形线框绕圆心O在纸面内逆时针匀速转动，角速度大小为��，则线框内电流的有效值为（　　）A． B． C． D．【答案】  B【解析】线圈从图示位置转过第一个和第四个90°时，感应电动势线圈转过第二个和第三个90°时，感应电动势则一个周期内电动势有效值E满足解得则电流的有效值故选B。4．北京2022年冬奥会跳台滑雪比赛在张家口赛区的国家跳台滑雪中心进行，跳台由助滑道、起跳区、着陆坡、停止区组成，如图所示。跳台滑雪运动员在助滑道路段获得速度后从起跳区水平飞出，不计空气阻力，起跳后的飞行路线可以看作是抛物线的一部分，用、E、Ek、P表示运动员在空中运动的速度变化量、机械能、动能、重力的瞬时功率大小，用v0表示从起跳区水平飞出时的速度，用t表示运动员在空中的运动时间，下列图像中可能正确的是（   ）A． B． C． D．【答案】  C【解析】A．滑雪运动员从起跳区飞出后做平抛运动，根据速度改变量可知与时间t成正比，A错误；B．不计空气阻力，运动员的机械能是守恒的，其机械能与时间的关系图像应是一条平行于t轴的直线，B错误；C．运动员从水平飞出开始，经过时间t，根据动能定理得解得此时运动员的动能据此可知C正确；D．根据可知重力的瞬时功率P与t成正比。D错误。故选C。5．如图（a）所示，两水平平行正对的金属板M、N间距为d，加有如图（b）所示的交变电压。一质量为m、电荷量为q的带正电的微粒，时刻微粒在两板正中间的P点以速度v0平行金属板运动，3t0时间内粒子未到达极板。则在0~3t0时间内，下列说法正确的是（　　）A．时间内，微粒偏向N板运动B．时，重力对微粒做功的瞬时功率为C．0~2t0时间内，电场力对微粒做的功为D．0~3t0时间内，微粒动能增量为【答案】  C【解析】A．时间内，，电场线方向由N指向粒子带正电，因此受电场力方向指向M板，故A错误；B．时间内，对粒子受力分析，粒子所受电场力为方向竖直向上，因此此时合力的大小为mg，方向竖直向上，根据牛顿第二定律，粒子的加速度大小为g，方向竖直向上。t0~2t0时间内，电场力方向改变，大小未改变，此时合力向下，大小为3mg，根据牛顿第二定律，此时粒子的加速度大小为3g，方向竖直向下，根据运动学公式，时粒子在竖直方向的速度大小为方向竖直向下，根据瞬时功率的公式重力的瞬时功率为故B错误；C．根据B选项分析，粒子在时间内的竖直位移为方向竖直向上。粒子在t0~2t0时间内的竖直位移为方向竖直向下，则0~2t0时间内，粒子竖直方向的总位移为0，则重力做的总功为0。根据动能定理，电场力对微粒做的功为故C正确；D．时间内，粒子的受力与相同，故加速度与时间内相同，根据前面选项已知的信息，的速度为方向竖直向下，则时间内，微粒动能增量为故D错误。故选C。6．如图所示，两倾角均为θ的光滑斜面对接后固定在水平地面上，O点为斜面的最低点。一个小物块从右侧斜面上高为H处由静止滑下，在两个斜面上做往复运动。小物块每次通过O点时都会有动能损失，损失的动能为小物块当次到达O点时动能的10%。小物块从开始下滑到停止的过程中运动的总路程为（　　）A． B． C． D．【答案】  C【解析】小物块第一次到达O点时，根据机械能守恒定律可得小物块获得的动能为此过程中物块运动的路程为小物块第1次经过O点在左斜面上滑过程，有小滑块在左斜面上运动的路程为第2次经过O点沿右斜面上滑时，有小滑块在右斜面上运动的路程为由此可知，小物块从开始下滑到最终停止于O点，运动的总路程为可得，当n趋近于无穷大时，有故选C。7．下列说法中不正确的是（     ）A．某人在速度为0.5c的飞船上打开一光源，则这束光相对于地面的速度应为1.5c B．水中的气泡看起来特别明亮，是因为光从水中射向气泡时在气泡表面发生了全反射C．光导纤维的内芯材料的折射率比外套材料的折射率大D．2021年12月9日，航天员王亚平老师进行了太空授课，在“水球光学实验”中，透过含有气泡的水球可以看到一正一反的两个人像，都是由光的折射引起的【答案】  A【解析】A． 在速度为0.5c的飞船上打开一光源，根据光速不变原理，则这束光相对于地面的速度应为c，A错误；B．光束从水中射向气泡，当入射角等于或大于临界角时，出现全反射现象，则水中的气泡看起来特别明亮，B正确；C．由全反射条件知光导纤维的内芯材料的折射率比外套材料的折射率大，C正确； D．水球具有中间厚，边缘薄的特点，因此水球相当于一个凸透镜，当物体在两倍焦距以外时成倒立，缩小的像。中间的气泡和周围的水，组成了一个凹透镜，凹透镜成正立缩小的虚像，所以两种情况都是光的折射现象，D正确；二、选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，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。8．在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核（）发生了一次α衰变。放射出的α粒子（）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R。以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量，生成的新核用Y表示。下面说法正确的是（　　）A．发生衰变后产生的α粒子与新核Y在磁场中运动的轨迹正确的是图丙B．新核Y在磁场中圆周运动的半径为C．α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，且电流大小为D．若衰变过程中释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，则衰变过程中的质量亏损为【答案】  BCD【解析】A．由动量守恒可知，衰变后α粒子与新核Y运动方向相反，所以，轨迹圆应外切，由圆周运动的半径公式可知，α粒子半径大，由左手定则可知两粒子圆周运动方向相同，丁图正确，A错误；B．由圆周运动的半径公式可知B正确；C．圆周运动周期环形电流C正确；D．对α粒子，由洛伦兹力提供向心力可得由质量关系可知，衰变后新核Y质量为由衰变过程动量守恒可得Mv’-mv=0可知系统增加的能量为由质能方程得联立得D正确。故选BCD。9．如图1所示为汽车在足够长水平路面上以恒定功率P启动的模型，假设汽车启动过程中所受阻力F阻恒定；如图2所示为一足够长的水平的光滑平行金属导轨，导轨间距为L，左端接有定值电阻R，导轨处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，将一质量为m的导体棒垂直搁在导轨上并用水平恒力F向右拉动，导体棒和导轨的电阻不计且两者始终接触良好。图3、图4分别是汽车、导体棒开始运动后的v ­ t图像。则下列关于汽车和导体棒运动的说法中正确的是（　　）A．B．C．若图3中的t1已知，则根据题给信息可求出汽车从启动到速度达到最大所运动的距离x1＝D．若图4中的t2已知，则根据题给信息可求出导体棒从开始运动到速度达到最大所运动的距离【答案】  ABD【解析】AB．vm代表的是匀速运动的速度，也就是平衡时物体的运动速度，对汽车启动问题，有得对导体棒问题，有得故AB正确；C．由动能定理可知由于题中没有给出汽车的质量，故无法求出x1的大小，故C错误；D．由得，在导体棒从开始运动到速度达到最大过程中由欧姆定律可知故由动量定理可知计算可知故D正确。故选ABD。10．如图，半径为的光滑圆形轨道固定在竖直面内，小球A、B质量分别为、（为待定系数）。A球从左边与圆心等高处由静止开始沿轨道下滑，与静止于轨道最低点的B球相撞，碰撞中无机械能损失。重力加速度为。关于各种情况下的取值，下列各项中正确的是（　　）A．若0<k<0.2，则小球B第一次碰后就能够运动到圆轨道的最高点B．若0.2<k<1，则小球B第一次碰后将会在某处脱离圆轨道C．若k>1，小球B不可能脱轨D．若k=3，小球A和小球B将在圆轨道的最低点发生第二次碰撞【答案】  ACD【解析】A球下滑到最低点的过程中，机械能守恒A、B发生弹性碰撞，系统动量守恒、机械能守恒解得，若B球恰能运动至最高点时，在最高点由牛顿第二定律B球碰撞后运动到最高点的过程，机械能守恒定律联立解得此时所以当时，小球B第一次碰后能到达最高点；若B球恰能运动至四分之一圆弧处，即碰后不脱轨，由机械能守恒定律联立解得此时所以当时，小球B第一次碰后不能到达四分之一圆弧处，且不脱轨；当时，小球B第一次碰后会越过四分之一圆弧处，但不能到达最高点，会脱轨。A．若0<k<0.2，小球B第一次碰后能够运动到圆轨道的最高点，故A正确；B．若0.2<k<1，小球B第一次碰后有可能运动到最高点，不脱轨，也有可能未到最高点而脱轨，故B错误；C．若k>1，小球B不能到达轨道的四分之一圆弧处，不可能脱轨，C正确；D．若，则，，两球碰后速度大小相等，方向相反，故会同时回到最低点，在最低点发生第二次碰撞，故D正确。故选ACD。11．已知引力常量为G，星球的质量M，星球的半径R，飞船在轨道I上运动时的质量m，P、Q点与星球表面的高度分别h1、h2，飞船与星球中心的距离为r时，引力势能为（取无穷远处引力势能为零），飞船经过Q点的速度大小为v，在P点由轨道I变为轨道II的过程中，发动机沿轨道的切线方向瞬间一次性喷出一部分气体，喷出的气体相对喷气后飞船的速度大小为u，则下列说法正确的是（　　）A．飞船在圆形轨道I上运动的速度大小约B．飞船经过P点时的速度大小为C．飞船在轨道II上运动时速度大小变化D．喷出的气体的质量为【答案】  ACD【解析】A．飞船在圆形轨道I上，根据万有引力提供向心力，则有解得A正确；B．飞船从Q到P，在同一轨道飞船机械能守恒，根据机械能守恒定律，有解得B错误；C．轨道II为椭圆，根据开普勒第二定律可知，飞船在轨道II上运动时速度大小变化，C正确；D．根据动量守恒定律，有解得D正确。故选ACD。12. （6分）某幼儿园欲建造一个滑梯，根据空地大小和安全需要，对制作滑梯的板材与儿童裤料之间的动摩擦因数有一定要求。小明同学用如图乙所示的实验装置测量板材与儿童裤料间的动摩擦因数μ。他先取一种板材水平固定在桌面上，物块（用儿童裤料包裹）受重物的牵引在板材上由静止开始运动，细绳始终与桌面平行。当重物落地后，物块再运动一段距离后停在板材上，打点计时器打出的纸带记录了物块的运动的情况。（1）图丙为小明同学选取重物落地后的一段纸带，1、2、3、4、5是他选取的5个计数点，相邻两个计数点之间还有四个点未画出。图上注明了他对各计数点间的测量结果，已知打点计时器电源的频率为50Hz。利用纸带测得的数据可求出打第2个计数点的速度大小为___m/s，该物块在减速运动过程中的加速度大小a＝____m/s2。（计算结果均保留2位有效数字）（2）若重力加速度g取10m/s2，则板材与儿童裤料间动摩擦因数μ＝_____。【答案】                 【解析】（1）已知打点计时器电源的频率为50Hz，相邻两个计数点之间还有四个点未画出，可得利用纸带测得的数据可求出打第2个计数点的速度大小为根据逐差法求加速度可得代入数据，解得负号表示与运动方向相反，故加速度大小为；（2）对物块受力分析可得又重力加速度大小为，可得13. （9分）某学习小组用水果和两种金属电极做了一个“水果电池”，为了测量其电动势和内阻，进行了以下实验：（1）为了尽可能准确地测出水果电池的电动势和内阻，使用的实验器材有：数字式多用电表（可视为理想电压表）、滑动变阻器（最大阻值足够大）、微安表、导线、开关等。实验电路如图甲所示，请根据电路图在图乙中完成实物连线。(        )（2）连接好电路后闭合开关，调节滑动变阻器，记录数字电压表和微安表的示数。作出图像，如图丙所示。由图像求得水果电池的电动势______________V，内阻______________（结果保留三位有效数字）。（3）若实验室中没有数字式多用电表，只能用普通电压表（量程为）做实验，这样会使得电动势的测量值______________，内阻的测量值______________。（均选填“偏大”“偏小”或“无偏差”）【答案】            1.00     21.7     偏小     偏小【解析】（1）如图（2）由图像可知，图像与纵轴交点的坐标值即为电源电动势图像斜率的绝对值为内阻（3）由图示电路图可知，由于电压表的分流作用，通过电源的电流大于电流表示数，电源U-I实验图像与真实图像如图所示由图示图象可知，电源电动势的测量值比真实值偏小，电源内阻的测量值比真实值偏小。14. （9分）我国部分地区有放孔明灯祈福的习俗，如图所示为一圆柱形孔明灯，下端开口，其底面面积S=0.52m2，高h=1.0m，灯体的质量m=0.13kg，将灯体固定，加热灯内气体，当温度由7℃升至77℃时，取重力加速度10m/s2，常压下7℃空气密度ρ=1.3kg/m3，求：（1）灯内逸出气体的质量与加热前灯内气体的质量之比；（2）灯体解除固定，灯内温度升高到多少孔明灯能升空？（保留一位小数）【答案】  （1）；（2）73.7℃【解析】（1）加热前气体的温度为加热后的气体温度为设圆柱的体积为V，逸出的气体的体积为ΔV1，对剩余气体的体积根据盖·吕萨克定律得同温同压下，气体的质量比等于体积比，所以逸出的气体与加热前的质量比为解得（2）当灯体的重力和内部气体的重力之和等于浮力时灯会上升，所以只要排出的气体的重力等于灯体的重力灯就能上升。设加热到t3后排出的气体的体积为ΔV2对剩余气体的体积根据盖·吕萨克定律得根据题意得解得15. （13分）一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前5s内做匀加速直线运动，5s末达到额定功率，之后保持以额定功率运动，其图像如图所示。已知汽车的质量为，汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍，求：（1）汽车在前5s内的加速度a和牵引力的大小F；（2）汽车的额定功率为；（3）汽车达到额定功率开始继续沿直线行驶1分钟通过的路程x（汽车已经达到最大速度）。【答案】  （1）4m/s2，5000N；（2）100kW；（3）1200m【解析】（1）由图线的斜率可得汽车在前5s内的加速度为根据牛顿第二定律有代入相关数据求得，牵引力的大小（2）汽车5s末达到额定功率，此时的速度大小为可得汽车的额定功率为（3）汽车达到额定功率开始继续沿直线行驶1分钟通过的路程为（汽车已经达到最大速度），根据动能定理有联立，代入相关数据求得16. （15分）如图甲，距离很近的竖直边界两侧为相同的匀强磁场区域，磁场范围很大，方向垂直纸面向里。在边界上固定两个等长的平行金属板A 和D，两金属板中心各有一小孔、，板间电压的变化规律如图乙，正、反向最大电压均为U0，周期为。一个质量为m、电荷量为＋q 的粒子在磁场中运动的周期也是。现将该粒子在时刻由静止释放，经电场加速后通过又垂直于边界进入右侧磁场区域，在以后的运动过程中不与金属板相碰。不计粒子重力、极板外的电场及粒子在两边界间运动的时间。（1）求金属板的最大长度L；（2）求粒子第n 次通过的速度；（3）若质量电荷量为＋q 的另一个粒子在t=0 时刻由静止释放，求该粒子在磁场中运动的最大半径R。【答案】  （1）；（2）；（3）【解析】（1）由题意可知，带电粒子在电场中第一次做加速运动，由动能定理则有带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，则有可得由题意可知，带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的最小半径，解得金属板的最大长度（2）带电粒子从S1、S2中经一次，就加速一次，且每次加速的电压都是，由动能定理可得解得（3）质量电荷量为＋q 的粒子，在磁场中运动周期因此该粒子第2次被加速时的电压是；第3次被加速时的电压是，⋯，分析可知粒子被连续加速6次后，粒子的速度最大，圆周的半径最大，则有第1次加速运动中，由动能定理则有第2次加速运动中，则有⋯第6次加速运动中，则有以上6式联立解得则有解得该粒子在磁场中运动的最大半径为