四川省眉山市仁寿第一中学北校区2023-2024学年高三下学期二模物理试题（Word版附解析）

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考试时间：150分钟，试卷满分300分
相对原子质量：H-1 C-12 O-16 Na-23 P-31 S-32 C-59
二、选择题：本题共8小题，每小题6分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第14~18题只有一项符合题目要求，第19~21题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1. 图中的（a）、（b）、（c）、（d）四幅图涉及不同的原子物理知识，其中说法正确的是（ ）
A. 根据图（a）所示的三种射线在磁场中的轨迹，可以判断出“1”为射线
B. 如图（b）所示，发生光电效应时，入射光光强越强，光电子的最大初动能越大
C. 玻尔通过图（c）所示的粒子散射实验，揭示了原子核还可以再分
D. 利用图（d）所示的氢原子能级示意图，可以解释氢原子光谱为何不是连续光谱
【答案】D
【解析】
【详解】A．图（a）所示放射源射出的三种射线在磁场中运动轨迹不同，射线带正电，根据左手定则判断出射线1为射线，故A错误；
B．如图（b）所示，发生光电效应时，根据光电效应方程
可知入射光频率越大，光电子的最大初动能也就越大，与入射光的强度无关，故B错误；
C．卢瑟福通过图（c）所示在α粒子散射实验的基础上，提出了原子核式结构模型，故C错误；
D．利用图（d）所示的氢原子能级示意图，玻尔将量子观念引入原子领域，并能够解释氢原子的光谱特征，氢原子能级是分立的，光谱也是分立的，故D正确。
故选D。
2. 在2023年10月3日举办的杭州亚运会上，中国运动员全红禅在10m跳台跳水决赛中获得冠军，如图所示为她离开跳台后运动过程的简化v-t图像。下列说法正确的是（ ）

A. 在0~t2时间内她的加速度不变
B. 裁判员给她打分时可以将她视为质点
C. 她在水中的加速度逐渐增大
D. t2时刻她运动到最高点
【答案】A
【解析】
【详解】AC．在v-t图像中，斜率表示加速度，因此在0~t2时间内她的加速度保持不变，这个过程是在空中运动，而在t2时刻进入水中后，加速度逐渐减小，故A正确，C错误；
B．裁判员给她打分时，要观察她的空中动作，因此不能将她视为质点，故B错误；
D．从图像可知，在0~t1做竖直上抛，t1时刻到达最高点，然后做自由落体运动，在t2时刻入水，故D错误。
故选A。
3. 2022年11月3日，梦天实验发射后先在半径为的圆周上以做匀速圆周运动，然后在点点火加速做椭圆运动，在椭圆轨道上稳定运行时经过点速度为，经过点速度为。运行稳定后某次到达椭圆远地点再次加速，最终在半径为的圆周上以做匀速圆周运动。运行稳定后梦天实验舱完成转位，标志着天宫空间站“T”字基本构型在轨组装完成。已知天宫空间站绕地心运行的轨道半径为地球半径的倍，地球自转周期为，地球自转时赤道表面的线速度为，地球表面两极的重力加速度为。下列说法正确的是（ ）
A. 天宫空间站中仪器的重力为零B. 题中涉及到的四个速度中最大的是
C. 天宫空间站运行的周期为D. 天宫空间站的向心加速度为
【答案】D
【解析】
【详解】A．天宫空间站中仪器的重力等于受到的万有引力，不为零，故A错误；
B．根据题意可知，卫星在点点火加速做椭圆运动，则有
故B错误；
C．地球自转的周期和天宫空间站运行的周期没有直接关联，题干没有同步卫星与天宫空间站运行轨道半径的关系，所以无法得到天宫空间站运行的周期，故C错误；
D．设地球的质量为，在地球表面两极处有
天宫空间站绕地球做匀速圆周运动时，有
又
联立可得天宫空间站的向心加速度为
故D正确。
故选D
4. 张家口市坝上地区的风力发电场是北京冬奥会绿色电能的主要供应地之一，其发电、输电简易模型如图所示，已知风轮机叶片转速为每秒z转，通过转速比为的升速齿轮箱带动发电机线圈高速转动，发电机线圈面积为S，匝数为N，匀强磁场的磁感应强度为B，时刻，线圈所在平面与磁场方向垂直，发电机产生的交变电流经过理想变压器升压后。输出电压为U。忽略线圈电阻，下列说法正确的是（ ）
A. 发电机输出的电压为
B. 发电机输出交变电流的频率为
C. 变压器原、副线圈的匝数比为
D. 发电机产生的瞬时电动势
【答案】C
【解析】
【详解】B．发电机线圈的转速为nz，输出交变电流的频率为
B错误；
A．线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的为正弦交流电，最大值为
输出电压的有效值为
A错误；
C．变压器原、副线圈的匝数比为
C正确；
D．发电机产生的瞬时电动势为
D错误。
故选C。
5. 质量为的钢板与直立轻弹簧的上端连接，弹簧下端固定在地上，钢板处于平衡状态。一质量也为的物块从钢板正上方高为的处自由落下，打在钢板上并与钢板一起向下运动后到达最低点，已知重力加速度为，空气阻力不计。下列说法正确的是（ ）
A. 物块和钢板一起运动到最低点过程物块的机械能守恒
B. 从物块下落到一起运动到最低点的过程物块、钢板和弹簧组成的系统机械能守恒
C. 物块和钢板一起运动到最低点过程中弹簧弹性势能的增加量为
D. 物块和钢板一起运动到最低点过程中弹簧弹性势能的增加量为
【答案】C
【解析】
【详解】A．物块和钢板一起运动到最低点过程，钢板对物块的弹力做负功，则物块的机械能减少，故A错误；
B．由于物块与钢板碰撞过程存在机械能损失，则从物块下落到一起运动到最低点的过程物块、钢板和弹簧组成的系统机械能不守恒，故B错误；
CD．物块下落过程，做自由落体运动，则有
物块与钢板碰撞过程，根据动量守恒可得
解得
物块和钢板一起运动到最低点过程中，根据能量守恒可得
可得弹簧弹性势能的增加量为
故C正确，D错误。
故选C。
6. 如图甲所示，平行于倾角为固定斜面向上的拉力使小物块沿斜面向上运动，运动过程中加速与的关系如图乙。图线的斜率为，与轴交点坐标为，与轴交点为。由图可知（ ）
A. 小物块的质量对B. 小物块的质量为
C. 摩擦力与重力沿斜面的分力大小之和为D. 摩擦力与重力沿斜面的分力大小之和为
【答案】BD
【解析】
【详解】以物块对象，根据牛顿第二定律可得
可得
结合图像可得
，
可知小物块的质量为
摩擦力与重力沿斜面的分力大小之和为
故选BD。
7. 如图所示，放置在水平桌面上的单匝线圈边长为，电阻为。第一次在大小为的水平外力作用下以速度向右匀速进入竖直向上的匀强磁场（图中虚线为磁场边界）。第二次在大小为的水平外力作用下以向右匀速进入同一匀强磁场。下列说法正确的是（ ）
A. 两次完全进入磁场的过程中安培力做功相等B. 两次完全进入磁场的过程中安培力冲量相等
C. 磁场的磁感应强度为D. 线圈受到的摩擦力为
【答案】BC
【解析】
【详解】CD．根据题意有
，
，
解得
，
故C正确，D错误；
A．两次完全进入磁场的过程中，安培力大小不相等，位移相等，则安培力做功不相等，故A错误；
B．两次完全进入磁场的过程中安培力冲量分别为
可知两次完全进入磁场的过程中安培力冲量相等，故B正确。
故选BC。
8. 如图所示，竖直平面内建立直角坐标系，整个空间存在平行平面的匀强电场，电场强度方向与轴正方向成角。质量为的带电小球从坐标原点沿轴的正方向以初速度水平抛出，经过一段时间小球以的速度穿过轴正半轴某点（图中未画），重力加速度为，不计空气阻力。则下列说法正确的是（ ）
A. 小球所受电场力大小为
B. 小球所受电场力大小为
C. 小球电势能最大时动能最小
D. 小球电势能最大时水平速度大小等于竖直速度大小
【答案】BD
【解析】
【详解】AB．将小球的运动分解为水平方向和竖直方向，根据对称性可知，小球穿过轴正半轴时的水平分速度为
则小球穿过轴正半轴时的竖直分速度为
水平方向有
，
竖直方向有
，
联立可得小球所受电场力大小为
故A错误，B正确；
CD．小球抛出后，当速度方向与电场线垂直斜向上时，克服电场力做功最多，电势能最大，此时电场力的方向与速度方向垂直，而重力的方向与速度方向夹角为钝角，接下来小球的速度会继续减小，并非此时是动能最小的时刻；由于此时小球速度与水平方向成，则此时水平速度大小等于竖直速度大小，故C错误，D正确。
故选BD。
第Ⅱ卷（非选择题，共174分）
三、非选择题：包括必考题和选考题两部分。第22题~第32题为必考题，每个试题考生都必须做答。第33题~第38题为选考题，考生根据要求做答。
（一）必考题（共129分）
9. 某实验小组用如图（a）所示装置通过半径相同的小球1和2的碰撞来验证动量守恒定律。实验时先使小球1从斜槽顶端固定挡板处由静止开始释放，落到位于水平地面的记录纸上，重复上述操作10次。再把小球2放在记录纸上留下落点痕迹。重复这种操作10次，用最小的圆圈把所有落点圈在里面，圆心即为落点的平均位置，得到如图（b）所示的三个落点、和。点为斜槽末端在记录纸上的竖直投影点。
（1）落点到点的距离为________。
（2）由图（b）信息可知，小球1和2的质量之比近似为________。（填正确答案标号）
A. B. C.
（3）由图（b）信息可知，在误差允许范围内，小球1和2碰撞________弹性碰撞。（选填“是”或“不是”）
【答案】（1）20.0
（2）A （3）是
【解析】
【小问1详解】
图中刻度尺的分度值，由图（b）可知落点到点的距离为。
【小问2详解】
设碰前瞬间小球1的速度为，碰后瞬间小球1、2的速度分别为、，由动量守恒定律得
两小球竖直方向做自由落体运动，下落高度相同，运动时间相等，则有
可得
则小球1和2的质量之比为
故选A。
【小问3详解】
假设小球1和2碰撞为弹性碰撞，根据机械能守恒可得
又
联立可得
则有
由图（b）可得
假设成立，故小球1和2碰撞是弹性碰撞。
10. 灵敏电流计在电学实验中有非常重要的作用，除了用于改装电表外，我们常常运用它“灵敏”的特性来设计电路。在含灵敏电流计的电路中，当通过其电流为零时，其所在处可理解为断路，也可理解为两端等势，等同于同一结点。某同学利用灵敏电流计的“灵敏”特性设计了一个电路来测量某定值电阻的阻值（约为）。所用实验器材如下：
A.电压表（，内阻约）；
B.电压表（，内阻约为）；
C.电流表（，内阻约）；
D.电流表（，内阻约为）；
E.电流计（，内阻约为）；
F.电阻箱（）；
G.电源E（，内阻很小）
（1）为了较准确地测量电阻，电压表应选________（选填“A”或“B”），电流表应选________（选填“C”或“D”）；
（2）为方便实验调节，闭合开关前电阻箱应调整至________；
（3）闭合开关后，调节电阻箱的阻值，当电流计读数为零时，分别读取并记录电阻箱阻值、电压表读数和电流表读数，则待测电阻的测量值为________；（用题目给出的物理量表示）
（4）考虑电表内阻影响，待测电阻的测量值________真实值（选填“大于”、“等于”或“小于”）。
【答案】（1） ①. A ②. C
（2）6 （3）
（4）等于
【解析】
【小问1详解】
[1]由题意可知，电源电动势为3V，电路中最大电压为3V，为了测量准确，则电压表应该选择量程的，即选A。
[2]由题意可知，待测电阻约为20Ω，电路中的最大电流为
为了测量准确，电流表应该选择量程，即选C。
【小问2详解】
为保护电路安全，初始时，应该使灵敏电流计为零，即
解得
【小问3详解】
当电流计读数为零时，待测电阻的测量值为
【小问4详解】
由于电流计读数为零，则电流表和电压表示数均代表待测电阻两端的电压和电流，所以待测电阻的测量值等于真实值。
11. 图为跳台滑雪运动赛道的简化示意图，由助滑道、起跳区、着陆坡等组成，助滑道和着陆坡与水平面的夹角均为，直线段长，段为圆弧状，半径，在点与直线相切，在点切线水平。运动员由点无初速下滑，从起跳区的点以速度起跳，在空中飞行后降落在着陆坡上点。运动员和装备总质量，重力加速度，，忽略空气阻力。求：
（1）在处运动员对起跳区压力；
（2）由至过程，阻力对运动员所做的功。
【答案】（1），方向竖直向下；（2）
【解析】
【详解】（1）从C点到斜面D点过程做平抛运动，则有
，
又几何关系可得
联立可得
可得C点速度为
在C处，根据牛顿第二定律可得
代数数据可得支持力大小为
根据牛顿第三定律可知，在处运动员对起跳区压力大小为，方向竖直向下。
（2）由至过程，根据动能定理可得
其中
联立解得阻力对运动员所做的功
12. 在“质子疗法”中，质子先被加速到具有较高的能量，然后被引向轰击肿瘤，杀死细胞。如图所示，质量为m、电荷量为q的质子从极板A处由静止加速，通过极板中间的小孔后进入速度选择器，并沿直线运动。速度选择器中的匀强磁场垂直纸面向里，磁感应强度大小为，极板间的电场强度大小为。坐标系中区域充满沿y轴负方向的匀强电场Ⅰ，区域充满垂直纸面向外的匀强磁场Ⅱ，OP与x轴夹角。匀强磁场Ⅱ的磁感应强度大小，且。质子从（0，d）点进入电场Ⅰ，并垂直OP进入磁场Ⅱ。取质子比荷为，。求：
（l）极板间的加速电压U；
（2）匀强电场Ⅰ的电场强度；
（3）质子能到达x轴上的区间的长度L（结果用根号表示）。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）质子进入速度选择器中的速度为，由力的平衡得
由动能定理有
联立得
，
（2）质子在电场中运动到达上的点时间为，竖直方向速度为，水平位移为，竖直位移为，加速度为。由运动学公式有
，，
由几何关系有
，
由牛顿第二定律有
联立可得
，，
（3）质子进入磁场的速度为，则
质子在磁场中运动半径为，由牛顿第二定律有
有
由几何关系有
，
当，质子恰好从N点飞出，当，质子恰好与轴相切。故质子能到达轴上区间长度
（二）选考题：共45分。请考生从给出的2道物理题、2道化学题、2道生物题中每科任选一题做答，并用2B铅笔在答题卡上把所选题目的题号涂黑。注意所做题目的题号必须与所涂题目的题号一致，在答题卡选答区域指定位置答题。如果多做，则每学科按所做的第一题计分。
【物理-选修3-4】
13. “战绳”是一种近年流行的健身器材，健身者把两根相同绳子的一端固定在一点，用双手分别握住绳子的另一端（图乙中的P点），上下抖动绳端，使绳子振动起来（图甲）。以手的平衡位置为坐标原点，图乙是健身者右手在抖动绳子过程中时刻的波形，若右手抖动的频率是。下列说法正确的是（ ）
A. 时刻质点Q位于波峰位置
B. 时刻质点P的位移为
C. 绳波的波速为
D. P点从图示时刻开始第一次回到平衡位置的时间为
E. 健身者提高抖动的频率绳波的波速将增大
【答案】BCD
【解析】
【详解】CE．由图可知波长为
又周期为
则绳波的波速为
健身者提高抖动的频率，绳波的波速保持不变，故C正确，E错误；
A．由图可知时刻质点Q从平衡位置沿轴正方向振动，由于
可知时刻质点Q位于平衡位置沿轴负方向振动，故A错误；
B．设时刻波动方程为
其中处于的质点Q此时处于平衡位置，则有
解得
可得波动方程为
则时刻质点P的位移为
由于
可知时刻质点P的位移为，故B正确；
D．由图乙，假设在质点P左侧有对应的波形图，则时刻处的质点处于平衡位置，根据波形平移法可知P点从图示时刻开始第一次回到平衡位置的时间为
故D正确。
故选BCD。
14. 如图，一玻璃工件的上半部是半径为的半球体，点为球心；下半部是半径为、高为的圆柱体，圆柱体底面镀有反射膜。有一平行于中心轴的光线从半球面射入，该光线与之间的距离为。已知最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平行，不考虑多次反射。
（1）请在答题卷上画出光路图；
（2）求该玻璃的折射率。（结果可以保留根号）
【答案】（1）见解析；（2）
【解析】
【详解】（1）根据光路的对称性和光路可逆性，与入射光线相对于OC轴对称的出射光线一定与入射光线平行；这样，从半球面射入的折射光线，将从圆柱体底面中心C点反射，光路图如图所示
（2）由图中几何关系可得
由正弦定理有
联立解得
由折射定律有
解得