海南省2024届高三下学期学业水平诊断（三）物理试卷(含答案)

这是一份海南省2024届高三下学期学业水平诊断（三）物理试卷(含答案)，共23页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．2023年6月7日，国家核安全局给予中国科学院上海应用物理研究所核反应堆运行许可证，世界首个钍基反应堆在甘肃省武威市正式运行，钍总储量够全球用2万年.钍原子核反应过程为，下列说法正确的是( )
A.三个核反应都是衰变反应B.X为中子
C.Y是来自于原子核外的电子D.钍原子核有142个中子
2．如图所示，水平桌面上放置闭合导体圆环，圆环某一直径正上方有通电直导线，下列情况中，闭合圆环中有感应电流产生的是( )
A.增大通电直导线中的电流
B.圆环绕图示直径旋转
C.通电直导线竖直向上远离圆环
D.通电直导线竖直向下靠近圆环
3．小明制作了一个火箭模型，火箭模型质量为M（含燃料），开始火箭模型静置在地面上，点火后在极短时间内以相对地面的速度竖直向下喷出质量为m的燃气，喷气过程中忽略重力和空气阻力的影响，下列说法正确的是( )
A.火箭喷气过程机械能守恒
B.火箭的推力来源于空气对它的反作用力
C.喷气结束时火箭模型的动量大小为
D.喷气结束时火箭模型的速度大小为
4．一列沿x轴传播的简谐横波，时的部分波形图如图1所示，处质点的振动图像如图2所示，下列说法正确的是( )
A.这列横波的传播速度为
B.这列横波沿x轴正方向传播
C.处质点在内通过的路程为
D.处质点时沿y轴正方向振动
5．已知地球半径为R，地球表面重力加速度为g，中国空间站离地面的高度为，引力常量为G，则( )
A.地球的密度为
B.空间站运动的速度大小为
C.空间站运动的周期为
D.空间站运动的加速度大小为
6．如图所示，电源电动势，内阻，小电动机电阻为0.4Ω，电流表、电压表均为理想电表，闭合开关，电动机正常工作，电压表示数为1V，电流表示数为1A，则( )
A.定值电阻R阻值为4ΩB.电动机的输出功率为0.5W
C.电源的输出功率为2WD.电源的效率为75%
7．如图所示，A、B是水平面上两个平行的半圆柱体，光滑圆柱体C搁置其上，三者均静止。、为切点，，半径与竖直方向的夹角为θ，圆柱体C受到A、B的支持力大小分别为和，A、B受到的摩擦力大小分别为，则( )
A.B.
C.D.
8．如图所示，一轻质弹簧一端固定在O点，另一端与小球相连。小球套在竖直固定、粗细均匀的粗糙杆上，与杆垂直，小球在P点时，弹簧处于自然伸长状态，两点与O点的距离相等，最大静摩擦力等于滑动摩擦力.小球从M点静止释放，在运动过程中，弹簧始终在弹性限度内，下列说法正确的是( )
A.小球运动到P点时速度最大
B.小球运动到N点时的速度是运动到P点速度的倍
C.从M点到N点的运动过程中，小球受到的摩擦力先变大再变小
D.从M点到P点和从P点到N点的运动过程中，小球受到的摩擦力做功相同
二、多选题
9．如图所示为氢原子的能级示意图，氢原子第n能级的能量为，其中是基态能量，而。大量氢原子处于能级，普朗克常量为h，下列说法正确的是( )
A.可辐射出6种不同频率的光子
B.辐射出的频率最大的光子对应的能量为
C.辐射出的光子最大频率为
D.跃迁到低能级后电子动能减小
10．套圈是我国民众喜爱的传统游戏，小孩和大人在同一条竖直线上的不同高度分别水平抛出相同的圆环，结果恰好都套中前方同一物体，不计空气阻力。若大人和小孩抛出圆环的高度之比为，圆环及被套物体均可视为质点，则下列说法正确的是( )
A.大人和小孩抛出的圆环初速度之比为
B.大人和小孩抛出的圆环在空中飞行的时间之比为
C.大人和小孩抛出的圆环落地时重力的瞬时功率之比为
D.大人和小孩抛出的圆环在空中运动过程中动量的变化量之比为
11．如图所示，边长为L的正方形区域内存在匀强磁场，方向垂直于纸面（所在平面）向外。边中点O有一粒子源，可平行纸面向磁场内任意方向发射质量为m、电荷量为q的带电粒子，粒子速度大小均为v，不计粒子重力以及粒子间的相互作用。已知垂直边射入的粒子恰好从边中点M射出磁场，下列说法中正确的是( )
A.粒子带负电
B.磁场的磁感应强度大小为
C.从a点射出磁场的粒子在磁场中运动的时间为
D.有粒子从b点射出磁场
12．如图所示为远距离输电示意图，现将输送电压由升级为，在保持发电站输出电压，发电站输送的总电功率、输电线电阻、用户得到的电压均不变的情况下，则( )
A.升压变压器原、副线圈匝数比变为原来的
B.输电线上损失的电压变为原来的
C.输电线损失的功率变为原来的
D.降压变压器原、副线圈匝数比变为原来的
13．如图所示，在平面中，四个点电荷带电量绝对值相等，两个带正电，两个带负电，到轴的距离均相等，是点电荷连线与坐标轴的交点，下列说法正确的是( )
A.O点的电场强度为0
B.两点的电场强度大小和方向均相同
C.将电子沿x轴从c点移动到a点，电场力一直不做功
D.将电子从b点沿y轴正方向移动，其电势能一直减小
三、实验题
14．某实验小组的同学利用如图所示的双缝干涉实验装置测量光的波长。
(1)实验过程中，在光屏上得到了明暗相间的条纹，则下列说法正确的是_____________（填选项序号）。
A.仅增大双缝间距，相邻干涉条纹中心间距增大
B.仅增大双缝到屏的距离，相邻干涉条纹中心间距增大
C.仅增大单缝到双缝的距离，相邻干涉条纹中心间距增大
D.仅把蓝色滤光片换成红色滤光片，相邻干涉条纹中心间距增大
(2)如果双缝间距是d，双缝到屏的距离是L，第1条亮纹中央到第5条亮纹中央间距是x，则光的波长是______（用表示）。
15．如图1所示是利用两个电流表和测量电池电动势E和内阻r的电路原理图，图中S为开关，为电阻箱，电流表（量程，内阻），电流表（量程，内阻）.
(1)开关闭合之前，应将两个电阻箱的阻值都调至______（填“最大”或“零”）。
(2)将电流表改装为量程为的电压表，应将电阻箱的阻值调为_____Ω。
(3)调节电阻箱阻值，读出电流表和的示数和，多次改变电阻箱阻值，以为纵坐标、为横坐标画出所对应的图线如图2所示，利用图线求得电源电动势______V，内阻______Ω（均保留2位有效数字）。
四、计算题
16．用如图所示的装置验证碰撞中的动量守恒，小球a用不可伸长的细线悬挂起来，向左拉起a球并由静止释放，在最低点小球a与放置在光滑支撑杆上的直径相同的小球b发生对心碰撞，碰后小球a反弹，向左摆到一定的高度，小球b做平抛运动，已知重力加速度为g。
(1)测量出细线长度L，小球的半径r，a球由静止释放时细线与竖直方向的夹角α，可知小球a碰撞前瞬间的速度大小_____。
(2)测量出碰撞后小球b做平抛运动的水平位移x，竖直下落高度h，可知碰撞后小球b的速度大小______。
(3)测量出小球a的质量，小球b的质量，碰后瞬间a球速度大小为，实验中验证动量守恒定律的表达式为_______（用表示）。
17．如图1所示，粗细均匀、导热良好的圆柱形汽缸水平放置，两个完全相同的活塞封闭了质量相等的两部分同种理想气体，每部分气体的长度均为L。现将汽缸缓慢转至开口向上，活塞质量均为，其中为大气压强，S为活塞截面积，g为重力加速度。已知环境温度、大气压强均恒定，两活塞可以沿汽缸壁无摩擦滑动且不漏气。
(1)判断此过程两部分气体哪个放热较多，并简要说明理由；
(2)汽缸开口向上，稳定后两部分气体的长度分别为多少。
18．如图所示，水平地面上有一固定的上表面光滑四分之一圆弧槽C，半径。质量为、长度为的长木板B和圆弧槽紧靠在一起（二者未粘连、上表面相切）。一质量为的小滑块A从长木板的左端以初速度冲上长木板，小滑块与长木板间的动摩擦因数，长木板与地面之间的动摩擦因数，重力加速度g取。
(1)求滑块运动到最高点时对圆弧槽的压力大小；
(2)判断滑块会不会从长木板上滑下？若不会，求滑块在长木板上静止的位置到木板右端的距离；若会，求滑块从长木板上滑下时，滑块的速度大小（可用根式表示）。
19．如图所示，相距为L的平行金属导轨由水平和倾斜两部分组成，水平部分导轨光滑且足够长，处在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，倾斜部分导轨粗糙，与水平导轨平滑连接。有两根完全相同的金属棒甲和乙固定在倾斜导轨上，将甲从图中位置由静止释放，到达倾斜导轨底端的速度为，当甲进入磁场后速度为零时，将乙从图中位置由静止释放，最后乙与甲以共同的速度在磁场中运动。已知甲、乙的初始位置到倾斜导轨底端的距离之比为，甲和乙的质量均为m，接入电路的电阻均为R，运动过程中甲、乙始终与导轨垂直且接触良好，导轨电阻不计。求：
(1)金属棒乙运动到倾斜导轨底端时的速度大小；
(2)金属棒甲停止时在磁场中运动的距离；
(3)整个过程甲金属棒产生的焦耳热。
参考答案
1．答案：D
解析：AB.核反应过程中，质量数和电荷数守恒，可知
、
X、Y为电子，是β衰变
而是人工核反应，不是衰变反应，故AB错误；
C.Y为电子，核反应生成电子来自于原子核的内部中子转变为质子产生的，故C错误；
D.钍原子核的中子为个，故D正确。
故选D。
2．答案：B
解析：产生感应电流的条件是闭合回路磁通量发生变化，闭合导体圆环某一直径正上方的直导线中通有电流时，通电导线产生的磁场在以通电导线的投影为对称轴的闭合导体圆环前后面中，磁场方向相反，则闭合导体圆环的磁通量为零。
A.增大通电直导线中的电流，闭合导体圆环的磁通量依然为零，不会产生感应电流，A错误；
B.圆环绕图示直径旋转，通过圆环的磁通量变化，产生感应电流，B正确；
CD.通电直导线靠近或远离圆环，圆环的磁通量始终为零，不产生感应电流，C、D错误。
故选B。
3．答案：C
解析：A.系统体统所受合外力为零，满足动量守恒，但机械能不守恒，A错误；
B.火箭的推力是燃料燃烧产生的高温高压气体向后喷出时对火箭的反作用力，B错误；
C.开始总动量为零，规定气体喷出的方向为正方向，根据动量守恒定律得
喷气结束时火箭模型的动量大小
C正确；
D.根据
解得
D错误。
故选C。
4．答案：A
解析：A.根据图像可知
传播速度为
A正确；
B.时，处质点沿y轴负方向振动，根据波源带动法可知这列横波沿x轴负方向传播，B错误；
C.振动周期为，则内通过的路程为
C错误；
D.处质点时沿y轴正方向振动，，时沿y轴负方向振动，D错误。
故选A。
5．答案：D
解析：A.根据万有引力定律
地球的体积
地球的密度
联立以上各式解得
故A错误；
B.空间站运行半径
根据牛顿第二定律
解得
故B错误；
C.空间站运动的周期为
故C错误；
D.根据
得
故D正确。
故选D。
6．答案：C
解析：A.根据闭合电路欧姆定律可得
代入数据解得
故A错误；
B.电动机输出功率为
故B错误；
C.电源的输出功率为
故C正确；
D.电源的效率为
故D错误。
故选C。
7．答案：A
解析：AB.根据题意，以圆柱体C为研究对象，其受力如图所示
根据平衡条件可得
，
可得
故A正确，B错误；
CD.根据题意，对A、B、C整体，半圆柱体A、B在水平方向的合力为零，即A和B受到的摩擦力大小
方向相反，故CD错误。
故选A。
8．答案：D
解析：A.滑动摩擦力
逐渐减小，加速度为零时速度最大，小球运动到P点时加速度不为零，故A错误；
B.小球从M点向P点运动过程，设弹簧与竖直方向夹角为θ，弹簧的拉力为
逐渐减小，支持力为
逐渐减小，摩擦力小球从M到P根据功能关系
从M到N根据功能关系
故B错误；
C.从M点到N点的运动过程中，小球受到的摩擦力先变小再变大，故C错误；
D.根据对称性可知在任意关于P点对称的点摩擦力大小相等，因此由对称性可知M到P和P到N摩擦力做功大小相等，故D正确。
故选D。
9．答案：AB
解析：A.大量氢原子从能级向基态跃迁时，最多可辐射
种
不同频率的光子，故A正确；
BC.由公式
可知，由跃迁到时辐射的光子频率最大，则辐射出最大能量为
解得辐射出的光子最大频率为
故B正确，C错误；
D.原子跃迁到低能级后，电子的轨道半径减小，电子绕核做匀速圆周运动，库仑力提供向心力，则有
可得
可知，轨道半径减小，则电子动能增大，故D错误。
故选AB。
10．答案：BCD
解析：B.圆环做平抛运动，竖直方向上根据
可得
大人和小孩抛出圆环的高度之比为，则运动时间之比为，故B正确；
A.圆环在水平方向上有
可得
水平位移相等，则平抛初速度之比为时间的反比，即为，故A错误；
C.圆环落地时重力的瞬时功率为
落地时重力的瞬时功率之比等于时间之比为，故C正确；
D.根据动量定理，可得合力的冲量等于动量的变化量
动量的变化量之比也为时间之比，故D正确。
故选BCD。
11．答案：BC
解析：A.根据左手定则可知粒子带正电，故A错误；
B.洛伦兹力提供向心力可得
垂直边射入的粒子恰好从边中点M射出磁场，则运动半径为
联立解得磁场的磁感应强度为
故B正确；
C.从a点射出磁场的粒子在磁场中运动的轨迹如图所示
则从a点射出磁场的粒子在磁场中的运动时间为
故C正确；
D.离子的运动半径为
之间距离大于L，即大于轨迹直径，所以没有粒子从b点射出磁场，故D错误。
故选BC。
12．答案：AB
解析：A.根据电压匝数比的关系有
输送电压变为原来的10倍，升压变压器原、副线圈匝数比值变为原来的，A正确；
B.输送总功率
输电电流变成原来的，损失的电压
变为原来的，B正确；
C.输电线损失的功率
变为原来，C错误；
D.根据电压分配关系有
根据
降压变压器原、副线圈匝数比值不是原来的，D错误。
故选AB。
13．答案：BC
解析：A.两个正电荷在O处激发的电场沿y轴负方向，两个负电荷在O处激发的电场也沿y轴负方向，所以O处合电场的电场强度方向沿y轴负方向，故A错误；
B.根据场强的叠加原理结合对称性可知，两点的电场强度大小和方向均相同，故B正确；
C.根据等量异种点电荷的中垂面为等势面，可知x轴为等势面，将电子沿x轴从c点移动到a点，电场力一直不做功，故C正确；
D.b点的场强方向沿y轴负方向，从b点沿y轴正方向到无穷远处，场强方向应先y轴负方向后沿y轴正方向，则将电子从b点沿y轴正方向移动，电场力先做正功后做负功，其电势能先减小后增大，故D错误。
故选BC。
14．答案：(1)BD
(2)
解析：(1)A.根据双缝干涉的条纹间距公式
式中L为双缝到光屏的距离，d为双缝间距离，由此可知，仅增大双缝间距d，相邻干涉条纹中心间距减小，A错误；
B.仅增大双缝到屏的距离L，相邻干涉条纹中心间距增大，B正确；
C.仅将单缝与双缝间距增大不会影响条纹间距，C错误；
D.仅把蓝色滤光片换成红色滤光片，红光波长λ长，相邻干涉条纹中心间距增大，D正确。
故选BD。
(2)第一条亮纹到第五条亮纹间距是x，则相邻亮条纹间距为
根据公式可得光的波长是
15．答案：(1)最大
(2)4
(3)2.5；1.4
解析：(1)为了保护电路，防止电流表超过量程而损坏，开关闭合之前，应将电阻箱阻值调至最大。
(2)根据电表的改装原则，将电流表改装成电压表，则根据串联分压进行改装，则有
解得
(3)根据实验原理，由闭合电路欧姆定律有
变式可得
结合图像可知
，
解得
，
16．答案：(1)
(2)
(3)
解析：(1)根据机械能守恒定律可得
解得
(2)小球b做平抛运动，在竖直方向有
水平方向有
解得
(3)若碰撞过程满足动量守恒，则有
17．答案：(1)气体a放热较多，见解析(2)，
解析：(1)将汽缸缓慢转至开口向上后，由于a部分的气体的压强较大，体积减小的较多，外界对其做功较多，气体内能保持不变，根据
可知气体a放热较多；
(2)设大气压强，活塞的质量为m，截面积为S，气柱长度分别为
由玻意耳定律，对a部分气体，有
对b部分气体，有
解得
18．答案：(1)5N(2)会滑下，
解析：(1)由动能定理有
解得
运动到圆弧槽最高点时
又
解得
根据牛顿第三定律可知，滑块运动到最高点时对圆弧槽的压力大小为；
(2)滑块返回长木板时
解得
对滑块受力分析，根据牛顿第二定律有
解得
对长木板受力分析，根据牛顿第二定律有
解得
假设没有从长木板上滑下，则
解得
运动相对位移
滑块会滑下长木板，设经过时间t滑下长木板
解得
（另一解舍去）
滑块从长木板上滑下时的速度
解得
19．答案：(1)(2)(3)
解析：(1)由题意知，甲、乙两金属棒在斜面上运动时的加速度相同，设加速度为a，甲的初始位置倾斜导轨底端距离为，则
解得
(2)金属棒甲停止时在磁场中运动的距离为x，根据动量定理有
又
联立解得
(3)导体棒甲、乙稳定时两棒产生的电动势大小相等，根据动量守恒定律得
解得
导体棒甲从释放到静止，系统产生的焦耳热为
从释放导体棒乙到甲、乙稳定的过程，系统产生的焦耳热为
整个过程中导体棒甲产生的焦耳热为