2023届湖南省益阳市安化县第二中学高三下学期三模物理试题（含解析）

2023届湖南省益阳市安化县第二中学高三下学期三模物理试题

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题

1．碳14是宇宙射线撞击空气中的氮14原子所产生，具有放射性，碳14原子发生衰变转变为氮14。生物存活期间需要呼吸，其体内的碳14含量大致不变；生物停止呼吸后，体内的碳14开始减少。可以根据死亡生物体内残余碳14含量来推断它的死亡时间。碳14各个半衰期所剩原子比例如图所示，某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的三分之一。下列说法正确的是（　　）

A．碳14的衰变方程为

B．该古木的年代距今大于11460年

C．14C和14N中含有的中子个数相等

D．如果古木处于高温、高压下测量结果可能有较大误差

2．如图甲所示，水平弹簧振子以O点为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动，取向右为正方向，小球的位移x随时间t的变化图像如图乙所示。已知时，小球位于A点。以下说法正确的是（　　）

A．小球的振动周期是4s，时，小球位于O点

B．0―2s内，小球的运动方向未发生改变

C．0―2s内，小球的速度先变小再变大

D．时，小球的加速度最大

3．如图所示，用长为的绝缘轻线把质量为、带电荷量为的小球悬挂于天花板上点，小球静止于点正下方。如果在天花板下方空间，加上水平向右的匀强电场（未画出），小球向右运动，悬线向右偏转的最大角度为53°，重力加速度为，已知，。下列说法正确的是（　　）

A．所加匀强电场的电场强度为

B．小球受到的电场力大小为

C．小球的电势能增加了

D．合力做功的功率先增大后减小

4．如图所示，一光束包含两种不同频率的单色光，从空气射向两面平行玻璃砖的上表面，玻璃砖下表面有反射层，光束经两次折射和一次反射后，从玻璃砖上表面分为a、b两束单色光射出。下列说法正确的是（　　）

A．a光的频率小于b光的频率

B．光束a在空气中的波长较大

C．出射光束a、b不一定相互平行

D．a光在玻璃砖中的传播速度小于b光

5．A、B两质点同时、同地沿同一直线运动，其v-t图象分别如图中a、b所示，t1时刻曲线b的切线与a平行，在0-t2时间内，下列说法正确的是（　　）

A．质点A一直做匀加速直线运动

B．t1时刻两质点的加速度相等，相距最远

C．t2时刻两质点的速度相等，相距最远

D．t2时刻两质点的速度相等，A恰好追上B

6．如图所示，电源电动势E=16V，内阻，在磁感应强度B=1T、方向竖直向下的匀强磁场中，质量的金属细杆MN置于倾角为的导轨上，导轨的宽度为，杆与导轨间的动摩擦因数为，滑轨与MN杆的电阻忽略不计，取，，，可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。要使MN杆在滑轨上恰好不上滑，滑动变阻器R的阻值为（　　）

A． B． C． D．

7．如图所示，在一水平面上放置了一个顶端固定有滑轮的斜面，物块、重叠放置在斜面上，细绳的一端与物块相连，另一端有结点，结点处还有两段细绳，一段连接重物，另一段用外力拉住。现让外力将物块缓慢向上拉动，将从竖直拉至水平，拉动过程中始终保证夹角，且绳子始终拉直，物块和以及斜面体始终静止，则下列说法正确的是（　　）

A．绳子的拉力先增大后减小

B．对的摩擦力一直在增大

C．斜面对的摩擦力可能一直在减小

D．地面对斜面体的摩擦力一直减小

二、多选题

8．甲、乙两颗卫星在不同轨道上绕地球运动，甲卫星的轨道是圆，半径为R，乙卫星的轨道是椭圆，其中P点为近地点，到地心的距离为a，Q为远地点，到地心的距离为b。已知，则下列说法正确的是（　　）

A．卫星乙运动到P点时的速度可能小于卫星甲的速度

B．卫星乙运动到Q点时的速度一定小于卫星甲的速度

C．若，卫星甲运行的周期一定小于卫星乙运行的周期

D．若，卫星乙与地心连线单位时间扫过的面积比卫星甲小

9．在如图所示的电路中，变压器为理想变压器电压表、电流表均为理想电表，给电路输入端通以正弦交流电，a、b、c三个灯泡均正常发光。灯泡a上标有“9V，3W”字样，a、c两个灯泡完全相同，变压器原、副线圈的匝数之比为3：1，下列说法正确的是（　　）

A．电流表的示数为 B．电压表的示数为27V

C．灯泡b的额定功率为6W D．电路输入端的输入电压为27V

10．如图甲所示，长为L的木板M放在水平地面上，质量为m=2kg的小物块（可视为质点）放在木板的右端，两者均静止。现用水平向右的F作用在木板上，通过传感器测出木板的加速度a与外力F的变化关系图如图乙所示。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g=10m/s2，下列说法正确的是（　　）

A．m与M间的动摩擦因数μ1=0.2 B．M与水平地面间的动摩擦因数μ2=0.3

C．M的质量为2kg D．图乙中横轴截距为6N

11．如图甲，平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨光滑且足够长，两导轨间距，电阻忽略不计，其间接有的电阻。垂直导轨放置质量、电阻的金属杆，整个装置处于磁感应强度的匀强磁场中，磁场方向竖直向下。现用水平向右的外力F拉金属杆，使之由静止开始做加速运动，电压传感器工作电流很小，可忽略不计，它可将R两端的电压U即时采集并输入电脑，获得电压U随时间t变化的关系图像如图乙，图线为过原点直线。运动过程中，与导轨始终垂直且接触良好，下列说法正确的是（　　）

A．金属杆做匀加速运动且加速度大小为

B．第末外力F的瞬时功率为

C．内金属杆上产生的焦耳热为

D．若末撤去外力，则杆还能运动

三、实验题

12．某兴趣小组用如图所示的实验装置来测物块与斜面间的动摩擦因数，PQ为一块倾斜放置的木板，在斜面底端Q处固定一个光电门，光电门与数字计时器相连（图中未画），每次实验时将同一物块（其上固定有宽度为d的遮光条）从不同高度h处由静止释放，数字计时器显示遮光条通过光电门的挡光时间为t，但始终保持斜面底边长不变。（设物块与斜面间的动摩擦因数处处相同）

（1）物块到达斜面底端的速度大小______（用题目中所给字母表示）；

（2）该小组根据实验数据，计算得到物块经过光电门的速度大小v，并作出了如图所示的图像，其图像与横轴的交点为，由此可知物块与斜面间的动摩擦因数______；

（3）若更换为动摩擦因数更小的斜面，重复上述实验得到图像，其图像的斜率将______（填“增大”“减小”或“不变”）。

13．传感器在现代生活中有着广泛的应用。某学习小组利用压力传感器设计了一个测量压力大小的电路。压敏电阻的阻值R与所受压力大小F的对应关系如图甲所示，压力F在0~200N范围内时图线为直线。先利用如图乙所示的电路，测量F＝0时压敏电阻的阻值R，再在电流表相应刻度处标记对应的压力值。主要器材如下：

压敏电阻R（F＝0时，阻值在90~110Ω之间）

电源（电动势E＝12V，内阻不计）

电流表（量程10mA，内阻）

电流表（量程50mA，内阻约为100Ω）

定值电阻

滑动变阻器R2

开关、及导线若干

请完成下列问题：

（1）要求尽量准确测量压敏电阻的电阻值，导线c端应与______（选填“a”或“b”）点连接；

（2）滑动变阻器有两种规格，本实验中应选择______的；

A．最大阻值为20Ω

B．最大阻值为100Ω

（3）闭合开关、，调节滑动变阻器接入电路部分的阻值从最大值逐渐减小，电流表读数为40mA时，电流表读数为8.0mA，可知______Ω；

（4）断开开关，继续调节滑动变阻器，使电流表达到满偏，满偏电流刻度处标记F＝0。此时滑动变阻器接入电路部分的阻值和内阻之和为______Ω。保持滑动变阻器阻值不变，当压力F＝160N时，电流表示数为______mA。

四、解答题

14．如图甲，上端开口的导热汽缸放置在水平面上，质量为m、横截面积为S的活塞密封了一定质量的理想气体。当环境温度为时，活塞静止的位置与气缸底部距离为h，离缸口的距离为。已知重力加速度为g，活塞厚度及活塞与汽缸壁之间的摩擦不计，大气压强为。求：

（1）若缓慢升高环境温度，使活塞刚好能移到缸口，求升高后的环境温度T；

（2）若先在缸内壁紧贴活塞上表面固定一卡环（与活塞接触但没有作用力），如图乙，再缓慢升高环境温度到T，则升温后卡环对活塞的压力多大。

15．如图所示，xOy坐标系中，第三象限存在沿x轴正向的匀强电场，第四象限与x轴和y轴相切的半径为R=0.2m的圆形区域内存在匀强磁场B1，磁感应强度B1=0.1T，方向垂直纸面向里，x轴上方存在垂直纸面向外的匀强磁场B2，磁感应强度B2=0.3T。在第三象限x=-40cm，y=-8cm至-36cm间存在粒子源，比荷k=108C/kg的相同带正电粒子由粒子源无初速度释放后进入电场，在电场中加速后进入圆形磁场，其中正对圆心入射的粒子经B1偏转后恰好以垂直于x轴的方向经切点P点进入磁场B2，带电粒子最终都打到放置在x轴上的收集板上。不计粒子的重力，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：

（1）第三象限中加速电场的电场强度E；

（2）收集板最小长度L；

（3）带电粒子在磁场B1、B2中运动的总时间范围（用含π的分数式表示）。

16．如图所示，水平传送带长8.3m，质量的木块随传送带一起以的速度向左匀速运动（传送带的速度恒定），木块与传送带间的动摩擦因数为，当木块运动到最左端的A点时，一颗质量为的子弹以的水平向右的速度正对射入木块并穿出，穿出速度为，以后每隔就有一颗子弹水平地射中木块，设子弹射穿木块的时间极短，且每次射穿时阻力相同，g取，子弹和木块均可视为质点，求：

（1）在第二颗子弹击中前，木块向右运动离A点的最大距离；

（2）木块在传送带上最多能被几颗子弹击中；

（3）从第一颗子弹击中木块到木块最终离开传送带的过程中，子弹、木块和传送带这一系统所产生的热能是多少。

参考答案：

1．A

【详解】A．根据质量数守恒和电荷数守恒，又因为碳14发生衰变，所以衰变方程为

故A正确；

B．根据图像可知，剩余三分之一，时间应该大于5730年小于11460年。故B错误；

C．由元素序数知碳14中子数为8，氮14中子数为7。故C错误；

D．半衰期与温度、压强无关。故D错误。

故选A。

2．B

【详解】A．由振动图像可知，小球的振动周期是4s，t=0时，小球位于B点，选项A错误；

BC．0-2s内，小球由B点到A点，则小球的运动方向未发生改变，小球的速度先变大再变小，选项B正确，C错误；

D．t=1s时，小球在O点，此时小球的加速度为零，选项D错误。

故选B。

3．B

【详解】A．小球向右运动过程中由能量守恒定律得

解得

A错误；

B．小球受到的电场力大小为

B正确；

C．电场力对小球做正功电势能减少，电势能减少量为

C错误；

D．小球在开始运动及到达最右端时速度为零，合力做功的功率为零，小球速度最大时，速度与合力垂直，合力做功功率也为零，故合力做功的功率先增大后减小再增大再减小，D错误；

故选B。

4．D

【详解】

A．光束进入玻璃砖后，a光的偏折程度大，折射率大，频率大，所以a光的频率大于b光的频率，故A错误；

B．光束a频率较大，根据 ，光束a在空气中的波长较小，故B错误；

C．对a光根据折射定律得

根据反射定律

所以

对b光同理得

所以

出射光束a、b一定相互平行，故C错误；

D．根据 ，a光的折射率大，a光在玻璃砖中的传播速度小于b光，故D正确。

故选D。

5．C

【详解】质点A先向负方向做匀减速直线运动，然后向正方向做匀加速直线运动，故A错误；因v-t图象的斜率表示加速度，图线与t轴所围面积表示位移大小，所以t1时刻两质点的加速度相等，t2时刻两质点的速度相等，此时两质点的v-t图象与t轴所围面积差最大，即相距最远；故BD错误，C正确．故选C.

点睛：本题主要就是考查学生对速度时间图象的理解，要知道在速度时间的图象中，速度的正负表示运动方向，直线的斜率代表的是加速度的大小，图象的面积代表的是位移．

6．A

【详解】画出杆MN在滑轨上恰好不上滑这种情况下的受力分析图，如图所示

由平衡条件得，沿斜面方向

垂直斜面方向

而

解得

故选A。

7．A

【详解】A．以结点O为研究对象，受到两段细绳的拉力和外力F，其中OA段拉力大小等于mg，结点O转动过程中，动态分析图如下

根据拉密定理有

由于α保持不变，因此为定值。结点O转动至水平的过程中，角一直减小到直角，可得F逐渐增大，γ角从一直增大到，绳子的拉力先增大后减小，故A正确；

B．对C受力分析，C一直处于平衡状态，B、C间的摩擦力一直不变，故B错误；

C．对B、C整体受力分析可知，绳子的拉力与摩擦力的合力等于重力沿斜面向下的分力，由于绳子的拉力先增大后减小，所以斜面对B的摩擦力不可能一直减小，故C错误；

D．对B、C以及斜面整体分析，地面对斜面体的摩擦力大小等于拉力F在水平方向的分力，拉力F在水平方向的分力先增大后减小，故摩擦力也是先增大后减小，故D错误。

故选A。

8．BD

【详解】A．若卫星乙以P点到地心的距离做匀速圆周运动时的速度为，根据公式

得

可知，因为卫星乙以P点到地心的距离的圆轨道在P点加速才能进入椭圆轨道，所以卫星乙在P点的速度大于，故卫星乙运动到P点时的速度一定大于卫星甲的速度，A错误；

B．同理，卫星乙以Q点到地心的距离做匀速圆周运动时的速度为，可得，因为卫星乙以Q点到地心的距离的圆轨道在Q点减速才能进入椭圆轨道，所以卫星乙在Q点的速度小于，故卫星乙运动到Q点时的速度一定小于卫星甲的速度，B正确；

C．若，即椭圆轨道的半长轴小于，根据开普勒第三定律可知卫星甲运行的周期一定大于卫星乙运行的周期，C错误；

D．根据前面分析，若，同理可知两卫星的运行周期相等，又因为椭圆轨道的面积小于圆轨道面积，故卫星乙与地心连线单位时间扫过的面积比卫星甲小，D正确。

故选BD。

9．BC

【详解】A．灯泡a上标有“9V，3W”字样，a、c两个灯泡完全相同，则正常发光的电流为

则变压器的原线圈的电流为

根据理想变压器的电流比等于匝数的反比，有

根据并联分流原理，可得电流表的示数为

故A错误；

B．电压表的示数为

故B正确；

C．灯泡b的额定功率为

故C正确；

D．电路输入端的输入电压为

故D错误；

故选BC。

10．AD

【详解】A．由图可知，当N时，物块和木板刚好发生相对滑动，两者加速度为2m/s2。对物块

解得

A正确；

BC．物块和木板发生相对滑动过程中，对木板

即

由图像知，斜率

解得

当N时，，得

BC错误；

D．横轴截距表示物块和木板整体即将相对地面滑动，故

得

D正确。

故选AD。

11．AD

【详解】A．金属杆ab切割磁感线产生的电动势为

电阻R两端的电压为

由图可知电压U与时间成正比，即

联立解得

整理可得

即金属杆ab的速度与时间成正比，金属杆做匀加速运动；加速度为

故A正确；

B．第末金属杆的速度为

受到的安培力为

根据牛顿第二定律有

解得

所以外力F的瞬时功率为

故B错误；

C．第末金属杆中的瞬时电流为

所以内金属杆中产生的热为

故C错误；

D．若末撤去外力，则杆还能运动

第末撤去外力时，杆的速度为

撤去外力后到金属杆停下的过程中，根据动量守恒可得

其中

联立解得

故D正确。

故选AD。

12．          0.5     不变

【详解】（1）[1]物块到达斜面底端的速度大小

（2）[2]设斜面的长为s，倾角为，由动能定理得

即

由图象可知，当时，，代入得到

（3）[3]由

知斜率

为定值，若更换动摩擦因数更小的斜面，图象的斜率不变。

13．     a     B     100     140     30

【详解】（1）[1]导线c端应接a，和定值电阻串联可当成电压表测量压敏电阻R两端的电压，和的电流之差是通过压敏电阻R的电流，若接b，因的内阻未知，不能准确测量R两端的电压值。

（2）[2]F＝0时，滑动变阻器若选择最大阻值为20Ω的，全部接入电路时，电路总电阻

则干路电流约为

超过的量程，所以应选择最大阻值为100Ω的滑动变阻器，即选B，以确保安全。

（3）[3]闭合开关、，当两电流表、的示数分别为、时，有

（4）[4]断开开关，继续调节滑动变阻器，使电流表达到满偏，有

可得

[5]R－F图像的斜率为

由线性关系知

当压力F＝160N时，R＝260Ω，电流表示数为

14．（1）；（2）

【详解】（1）缓慢升高环境温度，使活塞刚好能移到缸口的过程中，气体经历等压变化，设活塞刚好能移到缸口时气体的温度为T2，根据盖—吕萨克定律得

其中

联立解得

（2）根据题意可知气体在升温过程中体积不变，根据查理定律可得

其中

联立解得升温后卡环对活塞的压力为

15．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）由几何关系，粒子在电场加速后进入中匀速圆周运动的半径

粒子在中圆周运动

对粒子在电场中运动由动能定理

解得

，

（2）粒子均将从P点进入磁场，粒子在中圆周运动

作出粒子源上下边界粒子的轨迹如图

由几何关系知

故，

则从粒子源下端进入再进入的粒子打在收集板最左端

垂直轴进入的粒子打在收集板最右端

所以收集板长度

（3）粒子进入时的位置越靠下，进入点与连线弦切角越大，在中运动时间越长，同时粒子在中的运动轨迹从劣弧向优弧变化，在中转过圆心角变大，因此粒子源上下边界入射的粒子在磁场中运动的时间即为边界时间情况由进入磁场粒子在磁场中运动时间最短

由进入磁场粒子在磁场中运动时间最长

粒子在磁场中运动时间

16．（1）0.9m；（2）16；（3）14155.5J

【详解】（1）第一颗子弹射入木块过程中动量守恒则有

解得，子弹穿出后，木块的速度为

，方向向右

根据牛顿第二定律有

可得，木块在传送带上滑行的加速度为

则木块速度减为零的时间为

故在第二颗子弹击中前，木块向右运动离A点的最大距离为

（2）在第二颗子弹射中木块前，木块再向左做加速运动，加速的时间为

速度增大为

此时速度恰好与传送带共速，则向左运动的位移为

所以在两颗子弹射中木块的时间间隔内，木块向右运动的总位移为

所以在第16颗子弹击中前，木块向右移动的位移为

在第16颗子弹击中后，木块将会先向右移动的位移，此时木块的总位移为

故木块将从B端落下，所以木块在传送带上最多能被16颗子弹击中。

（3）第一颗子弹穿过木块过程中，产生的热量为

木块向右减速过程中，木块相对于传送带的位移为

木块向右减速过程中，产生的热量为

木块向左加速过程中，木块相对于传送带的位移为

木块向左减速过程中，产生的热量为

第16颗子弹击中木块后，木块向右减速的过程有

解得，第16颗子弹击中木块后，木块向右减速的时间为

则第16颗子弹击中木块后，木块相对于传送带的位移为

第16颗子弹击中木块后，木块向右减速过程中，产生的热量为

则全过程产生的热量为