湖南省长沙市第一中学2023-2024学年高三下学期三模物理试题

这是一份湖南省长沙市第一中学2023-2024学年高三下学期三模物理试题，共14页。
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在本试卷和答题卡上．
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6小题，每小题4分，共24分．在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求．
1． 电影《热辣滚烫》讲述了一个女孩通过学习拳击实现自我蜕变的励志故事。沙袋用绳竖直悬挂，主角对沙袋施加300N的作用力，通过调整施力方向使沙袋缓慢移动，尝试了各种施力方向后发现绳偏离竖直方向的最大夹角为，则沙袋的重力为（ ）
A．B．C．D．
2． 如图所示，一束复色光从真空射向半圆形玻璃砖的表面，在圆心O处发生折射，光分成了两束单色光ab分别从AB两点射出，下列说法正确的是（ ）
A．玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率
B．a光从O传播到A的时间大于b光从O传播到B的时间
C．若该复色光由红光与紫光组成，则a光为红光
D．若用同一双缝干涉装置实验，可看到a光的干涉条纹间距比b光的大
3． 2023年8月24日，日本政府正式向海洋排放福岛第一核电站的核污水，其中含有放射性元素多达64种，在这些元素中有21种半衰期超过10年，其中有一种含量最高却难以被清除的氢同位素氚，氚核的衰变方程为，半衰期为12.5年，X为新生成的粒子。关于氚核的衰变下列说法正确的是（ ）
A．X粒子来自原子核的外部
B．经过50年，氚的含量为初始的
C．通过升高海水温度可以改变氚的半衰期
D．的比结合能比的比结合能小
4． 图甲是水上乐园里的“波浪滑梯”，图乙是它的简化模型。它由四段长度相同的光滑斜面组合而成，其中ab平行于cd，bc平行于de，设一物体从a点由静止开始下滑，到达e点，物体在经过各段连接处时速度大小不会突变。下列选项正确的是（ ）
A．物体在cd段的加速度大于在bc段的加速度
B．物体在cd段的速度增加量等于在ab段的速度增加量
C．物体的重力在cd段做的功等于在ab段做的功
D．物体在c点与e点的速度满足：
5． 某节能储能输电网络如图所示，发电机的输出电压U1= 250V，输出功率500kW。降压变压器的匝数比n3：n4= 50：1，输电线总电阻R= 62.5Ω。其余线路电阻不计，用户端电压U4= 220V，功率88kW，所有变压器均为理想变压器。下列说法正确的是（ ）
A．发电机的输出电流为368A
B．输电线上损失的功率为4.8kW
C．输送给储能站的功率为408kW
D．升压变压器的匝数比n1：n2= 1：44
6． 我国北斗卫星导航系统定位精度可达米级。如图所示，P是北纬（即）地球表面附近的近地卫星，质量相同的北斗导航卫星A、B均绕地心O做匀速圆周运动，卫星B是同步地球卫星。某时刻P、A、B、O在同一平面内，其中O、P、A在一条直线上，且OA垂直AB，则（ ）
A．三颗卫星中角速度最小的是A卫星
B．三颗卫星中线速度最小的是P卫星
C．卫星A、B的加速度之比为4∶3
D．卫星A、B的动能之比为3∶4
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．
7． 如图所示，正四面体的四个顶点ABCD分别固定一个点电荷，电荷量分别为、、和，O点为正四面体的正中心，O点到ABCD四点的距离均为r，E点为AD边的中点，静电力常量为k，下列说法正确的是（ ）
A．O点电场强度的大小为B．O点电场强度的大小为
C．O点电势比E点电势高D．O点电势比E点电势低
8． 如图所示，倾角为的足够长的斜面上放有质量均为m相距为L的AB滑块，其中滑块A光滑，滑块B与斜面间的动摩擦因数为，。AB同时由静止开始释放，一段时间后A与B发生第一次碰撞，假设每一次碰撞时间都极短，且都是弹性正碰，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A．释放时，A的加速度为
B．第一次碰后A的速度为
C．从开始释放到第一次碰撞的时间间隔为
D．从开始释放到第二次碰撞的时间间隔为
9． 如图所示，空间中存在水平向右的匀强磁场，磁感应强度为B。某处S点有电子射出，电子的初速度大小均为v，初速度方向呈圆锥形，且均与磁场方向成角（），S点右侧有一与磁场垂直的足够大的荧光屏，电子打在荧光屏上的位置会出现亮斑。若从左向右缓慢移动荧光屏，可以看到大小变化的圆形亮斑（最小为点状亮斑），不考虑其它因素的影响，下列说法正确的是（ ）
A．若圆形亮斑的最大半径为R，则电子的比荷为
B．若圆形亮斑的最大半径为R，则电子的比荷为
C．若荧光屏上出现点状亮斑时，S到屏的距离为d，则电子的比荷可能为
D．若荧光屏上出现点状亮斑时，S到屏的距离为d，则电子的比荷可能为
10． 离子推进器是我国新一代航天动力装置，它的工作原理是将氙气通入电离室后被电离为氙离子，利用加速电场加速氙离子，形成向外发射的粒子流，从而对航天飞机产生反冲力使其获得加速度的。某次测试中，氙气被电离的比例为，氙离子喷射速度为，推进器产生的推力为，已知氙离子的比荷为；计算时，取氙离子的初速度为零，忽略粒子之间的相互作用，下列判断正确的是（ ）
A．氙离子的加速电压为
B．离子推进器发射功率为
C．氙离子向外喷射形成的电流约为
D．每秒进入放电通道的氙气质量约为
三、非选择题：本题共5小题，共56分．
11． 为测量某电压表的内阻，兴趣小组利用如下器材设计了实验，电路图如图所示实验器材：
待测电压表（量程1V，内阻约为500Ω）
电源（电动势1.5V，内阻可忽略不计）
电源（电动势2V，内阻可忽略不计）
滑动变阻器（最大阻值10Ω）
滑动变阻器（最大阻值20Ω）
电阻箱（调节范围0~9999.9Ω）
开关S及导线若干
操作步骤：
①按图连接好电路，闭合开关S前，先调节滑动变阻器的滑片至最左端，调节电阻箱阻值为0
②保持滑动变阻器的滑片位置不变，调节电阻箱阻值，使得电压表指针由满偏变半偏
③闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片至适当位置，使得电压表指针满偏
④读出电阻箱的阻值，即为电压表的内阻
请根据以上实验回答下列问题
（1）操作步骤正确的顺序是 ；
（2）从系统误差的角度考虑，电压表内阻的测量值 真实值（选填“大于”、“小于”或“等于”）；
（3）为减小系统误差，滑动变阻器应选择 （选填“”或“”）；
（4）为减小系统误差，电源应选择 （选填“”或“”）。
12． 某次实验课上，为测量重力加速度，小组设计了如下实验：如图甲所示，细绳一端连接金属小球，另一端固定于O点，O点处有力传感器（图中未画出）可测出细绳的拉力大小。将小球拉至图示位置处，由静止释放，发现细绳的拉力大小在小球摆动的过程中做周期性变化如图乙所示。由图乙可读出拉力大小的变化周期为T，拉力的最大值为，最小值为。就接下来的实验，小组内展开了讨论
（1）小王同学认为：若小球摆动的角度较小，则还需测量摆长L，结合拉力大小的变化周期T，算出重力加速度 （用L、T表示）；
（2）小王同学用刻度尺测量了摆线长，用游标卡尺测量了小球直径如图丙所示，小球直径为
mm；
（3）小李同学认为：无论小球摆动的角度大小，都只需测量小球的质量m，再结合拉力的最大值、最小值，算出重力加速度 （用m、、表示）；
（4）小李同学测量出数据：，可计算出重力加速度
（保留两位有效数字）。
13． 如图所示，一足够长、两侧粗细均匀的U型管竖直放置。管内盛有水银，右端开口，左端封闭一定质量的理想气体，封闭气体的长度，右管水银液面比左管水银液面高。大气压强。
（1）求左管内封闭气体的压强；
（2）现从右管口逐渐取出水银，直到右管中水银液面下降25cm为止，求此时左管内封闭气体的压强。设整个过程温度不变。
14． 三个可视为质点的小球A、B、C用两根长为L的轻杆通过铰链相连，竖立在足够大的水平地面上，A、B、C的质量分别为m、m、。因受微小的扰动，A球下降，B球向左，C球向右滑动，若三个小球只在同一竖直面内运动，不计一切摩擦，重力加速度为g，在A球从开始下降到落地前的过程中，求：
（1）A球落地前瞬间的速度大小及方向；
（2）A球的水平位移的大小；
（3）过程中A球机械能最小时，离地多高。
15． 利用磁场实现离子偏转是科学仪器中广泛应用技术。如图所示，在平面内存在有区域足够大的方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为。位于坐标原点处的离子源能在平面内持续发射质量为、电荷量为的负离子，其速度方向与轴夹角的最大值为，且各个方向速度大小随变化的关系为，式中为未知定值。且的离子恰好通过坐标为（，）的点。不计离子的重力及离子间的相互作用，并忽略磁场的边界效应。
（1）求关系式中的值；
（2）离子通过界面时坐标的范围；
（3）为回收离子，今在界面右侧加一定宽度且平行于轴的匀强电场，如图所示，电场强度。为使所有离子都不能穿越电场区域且重回界面，求所加电场的宽度至少为多大？
答案解析部分
1．【答案】D
2．【答案】B
3．【答案】D
4．【答案】C
5．【答案】C
6．【答案】C
7．【答案】A,C
8．【答案】A,C
9．【答案】A,C,D
10．【答案】A,C
11．【答案】（1）①③②④
（2）大于
（3）
（4）
12．【答案】（1）
（2）21.3
（3）
（4）9.7m/s2
13．【答案】（1）解：以封闭气体为研究对象，设初始时气体的压强为，有
（2）解：设最终左侧封闭气体的液面下降高度为，管的横截面积为S，初始时气体的体积为
最终阶段气体的体积为
最终阶段气体的压强为
由于该过程气体的温度不变，即发生等温变化，有
解得
14．【答案】（1）解：令A落地瞬间，水平分速度为，根据运动的关联速度规律，可知，B、C的水平速度也为，对A、B、C构成的系统，水平方向动量守恒，则有
解得
对A、B、C构成的系统，根据机械能守恒定律有
解得
方向竖直向下。
（2）解：A球下落过程，令A向右的水平分速度为，B向左的速度为，C向右的速度为，根据运动速度得关联规律可知
水平方向，系统动量守恒，则有
解得
，
对B、C分析有
对A进行分析有
结合上述解得
（3）解：令A的竖直分速度为，当杆与水平方向夹角为时，根据运动速度的关联规律有
结合上述解得
根据机械能守恒定律有
解得
令，对其求导数
当该导数等于0时，解得
此时取最大值，B、C的机械能最大，A的机械能最小，此时A离地的高度为
15．【答案】（1）解：由于的离子恰好通过坐标为（，）的点，此时离子的速度为，运动半径为
由牛顿第二定律得
解得
（2）解：对于任意速度方向与轴成角的离子，设其在磁场中的运动半径为，如图所示
由牛顿第二定律得
且有
解得
故所有离子做圆周运动的轨道圆心均在界面上，且速度方向垂直于界面；当时
故离子通过界面时坐标的最小值为
坐标的最大值为
则离子通过界面时坐标的范围为
（3）解：须保证最大速度为的离子不能穿越电场区域。
解法一：设离子在进入电场时，除了有垂直于界面的初速度，还有两个大小相等、方向相反的沿界面的速度，如图所示
令
可得
则该离子做圆周运动的速度
与水平方向的夹角
则该离子做圆周运动时满足
可得
则所求电场的最小宽度
解法二：恰好能重回界面的离子到达右边界的速度方向与界面平行，设其为，对该离子竖直方向运用动量定理有
求和得
又由动能定理得
综合可得电场的最小宽度为