2023届湖南省长沙市湖南师范大学附属中学高三下学期模拟试卷物理试题（三）（含解析）

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2023届湖南省长沙市湖南师范大学附属中学高三下学期模拟试卷物理试题（三）学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题1．在物理学的发展过程中，物理学家们做出了巨大的贡献，下列关于物理学家贡献的说法正确的是（　　）A．库仑首先提出了电磁场理论 B．伽利略首先发现了自由落体运动的规律C．开尔文第一次将量子观念引入原子领域 D．安培首先提出电荷周围存在电场的概念2．电影《流浪地球》讲述的是面对太阳快速老化膨胀的灾难，人类制定了“流浪地球”计划，这首先需要使自转角速度大小为的地球停止自转，再将地球推移出太阳系到达距离太阳最近的恒星（比邻星）。为了使地球停止自转，设想的方案就是在地球赤道上均匀地安装N台“喷气”发动机，如图所示（N较大，图中只画出了4个）。假设每台发动机均能沿赤道的切线方向提供大小恒为F的推力，该推力可阻碍地球的自转。已知描述地球转动的动力学方程与描述质点运动的牛顿第二定律方程具有相似性，为，其中M为外力的总力矩，即外力与对应力臂乘积的总和，其值为NFR；I为地球相对地轴的转动惯量；为地球的角速度的变化率。将地球看成质量分布均匀的球体，下列说法中正确的是（　　）  A．的单位为rad/sB．地球停止自转后，赤道附近比两极点附近的重力加速度大C．地球自转刹车过程中，赤道表面附近的重力加速度逐渐变小D．在与的类比中，与质量m对应的物理量是转动惯量I3．如图(a)所示，一列简谐横波沿x轴传播，实线和虚线分别为t1时刻和t2时刻的波形图，其中t2>t1，P、Q分别是平衡位置为x1=1.0m和x2=4.0 m的两质点。图(b)为质点Q的振动图像，下列说法正确的是（　　）A．t2-t1=0.1sB．t2时刻Q的速度达到最大C．简谐横波沿x轴传播的速度大小为40m/sD．t1到t2内，P、Q运动的路程相等4．如图所示，倾角为30°的斜面顶端竖直固定一光滑的定滑轮，工人师傅用轻绳通过定滑轮牵引斜面底端的重物（可视为质点），此时连接重物的轻绳与水平面的夹角为45°，重物与斜面间的动摩擦因数。在重物缓慢被牵引到斜面顶端的过程中，轻绳拉力F、重物所受摩擦力f的大小变化情况是（　　）A．拉力F先减小再增大 B．拉力F逐渐减小C．摩擦力f先减小再增大 D．摩擦力f先增大再减小5．如图，粗糙的水平地面上有三块材料完全相同的木块A、B、C，质量均为m，B、C之间用轻质细绳连接．现用一水平恒力F拉C，使三者由静止开始一起做匀加速运动，运动过程中把一块橡皮泥粘在某一块上面，系统仍加速运动，且始终没有相对滑动，则在粘上橡皮泥并达到稳定后，下列说法正确的是A．若粘在木块A上面，绳的拉力不变B．若粘在木块A上面，绳的拉力减小C．若粘在木块C上面，A、B间摩擦力增大D．若粘在木块C上面，绳的拉力和A、B间摩擦力都减小6．如图所示，在海边的山坡上同一位置以相同大小的初速度v0抛出两个石子，速度方向与水平方向夹角均为θ，两石子在同一竖直面内落入水中，不计空气阻力。两石子抛出后（　　）A．在空中运动时间相同B．在空中同一高度时速度方向相同C．落至水面速度大小不同D．落至水面水平射程相同7．如图所示，一正方形金属框，边长为，电阻为R，匀强磁场区域Ⅰ、Ⅲ的磁感应强度大小为2B，方向垂直纸面向内，匀强磁场区域Ⅱ、Ⅳ的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外，正方形金属框匀速穿过磁场区域，速度大小为v，方向向右，与磁场边界垂直，产生的感应电流与时间的关系图像为（电流正方向为逆时针方向）（　　）A． B．C． D． 二、多选题8．如乙图所示，一束复色光从空气射向一个球状水滴后被分成了a、b两束单色光，分别将这两束单色光射向图甲所示的装置，仅有一束光能发生光电效应。调节滑片P的位置，当电流表示数恰为零时，电压变示数为。已知该种金属的极限频率为，电子电荷量的绝对值为e，普朗克常量为h，下列说法正确的是（    ）A．a光在玻璃中的传播速度比b光小B．b光的光子能量为C．保持光强不变，滑片P由图示位置向左移，电流表示数变大D．用同一双缝做光的干涉实验，a光产生的干涉条纹间距比b光的大9．如图，光滑绝缘水平地面上有一水平绝缘轻弹簧左端固定，右端与一质量为m、电荷量为的滑块P（可视作质点）拴接，沿水平方向建立x轴，沿x轴加一水平方向电场（图中未画出），x轴上的电势随位置x的变化关系如图所示。滑块从弹簧原长处静止释放（未超出弹性限度），沿x轴正方向运动直至速度为零的过程中（　　）A．电场的电势越来越低，电场强度越来越小B．滑块的加速度先增大后减小C．当滑块的速度最大时，弹簧弹性势能与滑块动能之和最大D．滑块克服弹力做的功等于电势能的减少量10．2023年2月16日国家电网有限公司金上—湖北±800千伏特高压直流输电工程、通山抽水蓄能电站开工建设。如图是特高压输电过程的示意图，发电站输出电压稳定，经升压后被整流成800kV的直流电，经输电线后，被逆变成交流电，再被降压后供用户使用，假设电压在整流和逆变前后有效值不变。则下列说法正确的是（　　）A．将发电站输出的电压整流后仍能利用升压变压器升压B．采用高压直流输电时，可减小输电线路上电感的影响C．用户越多，输电线上损耗的功率越大D．保持输电功率不变，若电压经升压和整流后为400kV，输电线上损耗的功率加倍 三、单选题11．半导体芯片制造中，常通过离子注入进行掺杂来改变材料的导电性能。如图是离子注入的工作原理示意图，离子经电场加速后沿水平方向进入速度选择器，通过速度选择器的离子经过磁分析器和偏转系统，注入水平面内的晶圆（硅片）。速度选择器中的电场强度的大小为E、方向竖直向上。速度选择器、磁分析器中的磁感应强度方向均垂直纸面向外，大小分别为B1、B2。偏转系统根据需要加合适的电场或者磁场。磁分析器截面的内外半径分别为R1和R2，入口端面竖直，出口端面水平，两端中心位置M和N处各有一个小孔；偏转系统下边缘与晶圆所在水平面平行，当偏转系统不加电场及磁场时，离子恰好竖直注入到晶圆上的O点（即图中坐标原点）。整个系统置于真空中，不计离子重力及其进入加速电场的初速度。下列说法正确的是（　　）A．可以利用此系统给晶圆同时注入带正电离子和带负电的离子B．从磁分析器下端孔N离开的离子，其比荷为C．如果偏转系统只加沿x轴正方向的磁场，则离子会注入到x轴正方向的晶圆上D．只增大加速电场的电压，可使同种离子注入到晶圆更深处 四、实验题12．某学习小组用如图甲所示的装置测量砝码盘的质量。左、右两个相同的砝码盘中各装有5个质量相同的砝码，砝码的质量为50g，装置中左端砝码盘的下端连接纸带。现将左端砝码盘中的砝码逐一地放到右端砝码盘中，并将两砝码盘由静止释放，运动过程两盘一直保持水平，通过纸带计算出与转移的砝码个数n相对应的加速度a，已知交流电的频率为f=50Hz。（1）某次实验，该组同学得到了如图乙所示的一条纸带，每5个计时点取1个计数点。所有测量数据如图乙所示，则（本问中计算结果保留两位有效数字）①打下C点时纸带的速度为_______m/s；②纸带的加速度大小为______m/s2。（2）若该组同学得到的n-a图像如图丙所示，重力加速度g=10m/s2，则每个砝码盘的质量为_______ g。13．一只演示电流表G，表盘既无刻度值又不知其内阻值。为测量该电流表的参数，某同学进行了下列操作：  （1）将G按图所示接入电路，为确保安全，开关闭合前，滑动变阻器的滑片应置于___________（填“最左端”“最右端”或“正中间”）；（2）将电阻箱R调为，闭合开关，调节的滑片使G的指针指到满偏，此时V的示数为1.20V；（3）保持V的示数不变，反复调整R的阻值和滑片的位置，使G的指针指到，此时电阻箱R的阻值为；（4）可知G的内阻为___________，满偏电流为___________mA；（5）将G改装成量程为3V的电压表，电阻箱的值需调为，则___________。 五、解答题14．某科技小组自制了一个用力传感器测量温度的装置。如图所示，导热性能良好的汽缸固定在水平地面上，汽缸横截面积S为。质量m为5kg的活塞与汽缸间无摩擦且不漏气，活塞上方通过一刚性轻杆连接一个固定的力传感器，传感器可以直接显示出传感器对轻杆的力，传感器示数为正表示传感器对轻杆的作用力竖直向上。环境温度为时，力传感器的示数F为50N。整个装置静止，大气压恒为，g取，取273K。求：（1）环境温度为多少时，传感器示数恰好为零；（2）将轻杆替换为轻弹簧，环境温度为时，力传感器的示数仍为50N，此时活塞与汽缸底部距离L为20cm。环境温度由缓慢上升为的过程中，活塞缓慢上升的距离d为1cm，则时力传感器示数为多少？  15．光滑绝缘水平桌面上有一边长为L的矩形线圈abcd，其质量为m，其各边电阻相等，线圈ab边以速度v进入一个有明显边界的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B，如图所示，磁场的宽度大于L。当线圈全部进入磁场区域时，其动能恰好等于ab边进入磁场前时的一半，求：（1）ab边刚进入磁场瞬间，a、b两点的电压是多少？（2）判断线圈能否全部穿出磁场，并叙述理由；（3）线圈从开始进入磁场到完全出磁场的整个过程中安培力对线框做的总功。16．如图所示，长木板与光滑圆弧体放在光滑的水平面上，质量均为，长木板长，厚度忽略不计，长木板距平台的距离，平台与水平面的高度差；质量小滑块（大小可忽略不计）放在粗糙的平台上，与平台间的动摩擦因数，距平台的右端，现给小滑块一水平向右的初速度，滑块与长木板间的动摩擦因数，重力加速度。小滑块落在长木板上时碰撞时间极短可忽略，且不弹起。当滑块滑到长木板最右端时，长木板刚好与圆弧体发生弹性碰撞，碰撞时间极短可忽略不计。求：（1）小滑块滑到平台右端时的速度大小；（2）当滑块滑到长木板最右端时小滑块的速度大小；（3）若小滑块刚好滑至圆弧的最高点，圆弧的半径R。
参考答案：1．B【详解】A．麦克斯韦提出了电磁场理论，赫兹通过实验验证了电磁波的存在，选项A错误；B．伽利略首先发现了自由落体运动的规律，选项B正确；C．玻尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律，选项C错误；D．英国物理学家法拉第提出了场的概念，电场、磁场都是法拉第最先提出的，选项D错误。故选B。2．D【详解】A．根据的概念“为地球的角速度的变化率”可得则有的单位为，A错误；B．地球停止自转后，地球表面任何地方物体的向心加速度是零，万有引力完全产生重力，所以赤道附近与极地附近的重力加速度大小相等，B错误；C．地球自转刹车过程中，赤道上的物体的向心加速度逐渐减小，根据可知，赤道表面附近的重力加速度逐渐变大，C错误；D．在与的类比中，为单位时间内地球的角速度的变化量，a为单位时间内速度的变化量，所以与a对应，则与质量m对应的物理量是转动惯量I，D正确。故选D。3．C【详解】A．因为没有说明t1时刻是哪个时刻，假设t1=0，根据图(b)可知，质点Q在t1时刻正在沿y轴正方向振动，则波向x轴正方向传播，可得假设t1=0.1s，根据图(b)可知，质点Q在t1时刻正在沿y轴负方向振动，则波向x轴负方向传播，同理可得故A错误；B．由A分析可知，无论是哪种情况，t2时刻质点Q都在波峰，振动速度等于零，最小，故B错误；C．由图可看出波长为8m，周期为0.2s，则波速为故C正确；D．t1到t2内， Q运动的路程可能是或如果t1=0，在第一个时间内，P沿y轴负方向运动到与x轴对称的位置，路程y1大于振幅A，则t1到t2内的路程同理如果t1=0.1s，在第一个时间内，P沿y轴正方向运动到波峰，又沿y轴负方向回到原位置，路程y2小于振幅A，则t1到t2内的路程可知P、Q运动的路程不相等，故D错误。故选C。4．A【详解】对重物进行受力分析，受重力mg、斜面的支持力N、滑动摩擦力f以及拉力F，由于可知f与N的合力F0的方向始终不变，且与竖直方向的夹角为则可认为重物在F0、mg和F的作用下处于动态平衡状态，作出一系列力的矢量三角形如图所示，则由图可知F先减小后增大，F0一直减小，易知所以f一直减小，故BCD错误，A正确。故选A。5．D【详解】解：因无相对滑动，所以，无论橡皮泥粘到哪块上，根据牛顿第二定律都有：F﹣3μmg﹣μ△mg=（3m+△m）a，a都将减小．AB、若粘在A木块上面，以C为研究对象，受F、摩擦力μmg、绳子拉力T，F﹣μmg﹣T=ma，则得：T=F﹣μmg﹣ma，a减小，F、μmg不变，所以，T增大．故AB错误；CD、若粘在C木块上面，a减小，对A有：fA=ma，可知A的摩擦力减小，以AB为整体，有T﹣2μmg=2ma，得：T=2μmg+2ma，则T减小，故C错误，D正确；故选D．【点评】解决本题的关键要灵活选择研究对象，会用整体法和隔离法，能够正确地受力分析，运用牛顿第二定律进行求解．6．B【详解】A．两石子抛出后，只受重力作用，竖直方向加速度为重力加速度，设抛出点到水面的高度为，竖直向下为正方向。斜向上抛出的空中运动时间为，斜向下抛出的空中运动时间为，则得A错误；B．由斜上抛运动的对称性可知，斜上抛的物体落回到与抛出点同一高度时，竖直方向的分速度与斜下抛的竖直分速度相同。水平方向，两石子的水平方向都做匀速运动，水平分速度抛出点下方处，竖直方向两石子均有得在空中距离水面同一高度时，速度与水平方向的夹角，则为一定值。在空中同一高度时速度方向相同。B正确；C．从抛出到落到水面，由动能定理得得落至水面速度大小落至水面速度大小相同。C错误；D．落至水面水平射程因得落至水面水平射程不同。D错误。故选B。7．A【详解】当0~时，线圈进入磁场Ⅰ，有效长度逐渐增加，当全部进入磁场Ⅰ时，即时感应电流大小为方向为逆时针方向；当~时，线圈从Ⅰ进入磁场Ⅱ，有效长度逐渐减小，感应电流逐渐减小，当线圈全部进入磁场Ⅱ时即时刻感应电流方向逆时针方向；当~时，线圈从Ⅱ进入磁场Ⅲ，有效长度逐渐减小后反向增加，感应电流逐渐减小后反向增加，当线圈全部进入磁场Ⅲ时时刻感应电流方向顺时针方向；当~时，线圈从Ⅲ进入磁场Ⅳ，有效长度逐渐减小，感应电流逐渐减小，当线圈全部进入磁场Ⅳ时整个线圈也全部进入磁场，此时即时刻感应电流方向顺时针方向；以后整个线圈开始出离磁场，当时，感应电流大小为方向为顺时针方向。对比图像可知，只有选项A正确。故选A。8．BD【详解】A．由乙图知，由于两束光入射角相同，b光的折射角小，根据可知b光的折射率大于a光的折射率，根据所以b光在玻璃中的传播速度比a光小，A错误；B．由折射率和频率的关可知，b光的频率大于a光的频率，故b光发生光电效应，根据光电效应方程又有所以b光的光子能量为B正确；C．保持光强不变，滑片P由图示位置向左移，则AK两端的电压变小，则电流表示数可能不变，可能变小，C错误；D．由于b光的折射率大，所以a光的波长大于b光的波长，根据用同一双缝做光的干涉实验，a光产生的干涉条纹间距比b光的大，D正确。故选BD。9．AD【详解】A．由x轴上的电势随位置x的变化关系图像，可知电场的电势越来越低，由图像的斜率表示电场强度，可知电场强度越来越小，A正确；B．由题意可知，沿x轴正方向电势降低，即电场方向沿x轴正方向。滑块P沿x轴正方向运动时，受到向右的电场力和向左的弹力，开始两力的合力方向沿x轴正方向，且合力由大变小，当合力是零时，加速度是零，滑块P速度最大，随沿x轴正方向运动位移的增大，电场强度逐渐减小，弹力逐渐增大，其合力方向向左，且逐渐增大，当滑块P速度是零时，弹力最大，因此滑块P的加速度先减小后增大，B错误；C．由题意可知，滑块P运动中，电势能的减少量等于滑块动能的增加量与弹簧的弹性势能的增加量之和，因此滑块P速度是零时，电势能的减少量最大，则有弹簧弹性势能与滑块动能之和最大，C错误；D．由以上分析可知，滑块P速度是零时，电势能的减少量最大，且全部转化为弹簧的弹性势能，即为滑块P克服弹力所做的功，D正确。故选AD。10．BC【详解】A．将发电站输出的电压直接整流，则输入升压变压器原线圈的为直流电，升压变压器的副线圈将不会输出电压，故A错误；B．长距离输电时，线路上的电容、电感对交变电流的影响不能忽略，有时它们引起的电能损失甚至大于导线电阻引起的电能损失，为了减少感抗和容抗，在输电环节可以使用直流电，故B正确；C．用户增多，降压变压器副线圈中的电流增大，降压变压器原线圈中的电流增大，输电线上的电流增大，则由公式可知，输电线上损耗的功率增大，故C正确；D．保持输电功率不变，由公式可知，若电压经升压和整流后为400kV，输电线中的电流变为原来的2倍，由可知输电线上损耗的功率变为原来的4倍，故D错误。故选BC。11．B【详解】A．由左手定则可知，只有正离子才能通过磁分析器，负离子不能通过磁分析器，故A错误；B．离子通过速度选择器时，有解得速度离子在磁分析器中，有由几何关系得联立可得故B正确；C．如果偏转系统只加沿x轴正方向的磁场，由左手定则可知离子向轴正方向偏转，故C错误；D．只增大加速电场的电压，则粒子速度不满足无法做匀速直线运动通过速度选择器，所以不一定能到达圆晶处，故D错误。故选B。12．     0.84     1.7     150【详解】（1）①[1]相邻两计数点间的时间间隔打下C点时纸带的速度②[2]由匀变速直线运动推导公式（2）[3]设一个砝码盘的质量为M，由牛顿第二定律得整理得结合图像，由几何知识可知解得13．     最右端     100     3.0     900【详解】（1）防止电表示数过大被烧坏，电压应从0开始逐渐增大，滑动变阻器的滑片应置于最右端。（4）利用（2）（3）两步结合欧姆定律可以列式解得（5）利用欧姆定律得解得14．（1）294K；（2）【详解】（1）传感器示数对活塞而言故时封闭气体的压强，当传感器示数为0，封闭气体的压强由查理定律得（2）环境温度为时，力传感器的示数仍为50N，此时封闭气体的压强，，温度上升至时，根据得对活塞受力分析解得15．（1）；（2）能全部穿出磁场，见解析；（3）【详解】（1）ab边刚进入磁场瞬间产生的瞬时感应电动势为切割磁感线的ab边相当于电源，则可知，a、b两点的电压为路端电压，设每条边的电阻为r，根据闭合电路的欧姆定律可得则（2）由题意可知，线圈全部进入磁场后动能变为原来的一半，则可知线圈出磁场时的速度小于进磁场时的速度，根据安培力可知，出磁场时所受安培力小于进磁场时所受安培力，设进磁场时的平均安培力为，出磁场时的平均安培力为，则根据动能定理，有显然不为零，即线圈出磁场时的速度不为零，故可知线圈能全部穿出磁场。（3）根据题意，线圈进入磁场后动能变为原来的一半，设进入磁场后的速度为，则有解得设线圈进入磁场所用的时间为，则有可知在线圈全部进入磁场的过程中，通过线圈的电荷量为根据动量定理可得即设线圈完全出磁场瞬间速度为，线圈中的平均感应电流为，所用时间为，则根据动量定理有而线圈完全进入磁场和完全出磁场通过线圈的电荷量相同，即有因此可得解得对线圈进入磁场开始和出磁场全过程中，设安培力做的功为W，则由动能定理可得解得16．（1）；（2）6m/s；（3）0.15m【详解】（1）小物块在平台上滑动的过程中，根据动能定理，有解得（2）小滑块从平台边缘飞出，做平抛运动，竖直方向，有水平方向，有小滑块与长木板碰撞过程，竖直方向根据动量定理，规定竖直向上为正方向，有水平方向，规定水平向右为正方向，对小滑块根据动量定理，有对长木板有此后小滑块做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律，有由位移时间关系，有长木板做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律，有有位移时间关系，有滑块滑到长木板最右端时小滑块的速度长木板的速度（3）长木板与圆弧体发生弹性碰撞有解得小滑块滑上圆弧的最高点时，小滑块与圆弧的速度相同，根据小滑块与圆弧组成的系统水平动量守恒和能量守恒得