黑龙江省2024届高三下学期第四次模拟考试物理试卷(含答案)

这是一份黑龙江省2024届高三下学期第四次模拟考试物理试卷(含答案)，共14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．在研究甲、乙两种金属的光电效应现象实验中，光电子的最大初动能与入射光频率v的关系如图所示，则下列说法正确的是( )
A.甲金属的逸出功大于乙金属的逸出功
B.两条图线与横轴的夹角α和β可能不相等
C.若增大入射光的频率，则所需遏止电压随之增大
D.若增大入射光的强度，但不改变入射光的频率，则光电子的最大初动能将增大
2．如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，沿图示路径先后到达状态b和状态c。下列说法正确的是( )
A.从a到b，气体温度降低B.从a到b，气体从外界吸热
C.从b到c，气体内能减小D.从b到c，气体对外界做功
3．在一次消防演习中，消防员从高的地方通过缓降器由静止开始下落，其下落过程的图像如图所示，落地瞬间速度恰好减为零。消防员的质量为，加速和减速过程的加速度大小相等，重力加速度g取，下列说法正确的是( )
A.内，消防员处于超重状态
B.消防员匀速下落的位移大小为
C.全程缓降器对消防员所做的功为
D.消防员整个下降过程所用的时间为
4．一列简谐横波在时的波形如图中实线所示，时的波形如图中虚线所示，则下列说法正确的是( )
A.这列波的波长为
B.平衡位置分别为A、B的两个质点，振动方向始终相同
C.若波向右传播，则波的最大频率为
D.若波向左传播，则波的传播速度大小为
5．如图所示，三角形是直角三角形，其中，在a点固定一个电荷量大小为的点电荷，在b点固定一个电荷量大小为的点电荷.若c点处的电场强度方向与垂直，则的值为( )
A.2B.4C.8D.16
6．华为mate60实现了手机卫星通信，只要有卫星信号覆盖的地方，就可以实现通话.如图所示，三颗赤道上空的通信卫星就能实现环赤道全球通信，已知三颗卫星的离地高度均为h，地球的半径为R，地球同步卫星的离地高度为，地球表面重力加速度为g，引力常量为G，下列说法正确的是( )
A.三颗通信卫星受到地球的万有引力大小相等
B.三颗通信卫星的线速度大小为
C.通信卫星和地球自转周期之比为
D.能实现全球通信时，卫星离地面高度至少
7．如图所示，长为L的轻质细绳一端与带孔小球P连接，另一端与木块Q连接，小球P穿在光滑的固定水平杆(足够长)上，小球P与块Q的质量均为m。时刻，给木块Q一水平向右的瞬时冲量，使其获得的初速度，则从时刻至Q再次运动到P正下方的过程中，下列说法正确的是( )
A.绳对P先做正功后做负功
B.绳对P的冲量大小为
C.木块Q运动到最右侧时的速度大小为0
D.木块Q再次运动到P正下方时，P的速度大小为
二、多选题
8．下列说法正确的是( )
A.液晶具有流动性，其光学性质具有各向异性的特点
B.布朗运动说明了悬浮的颗粒分子在做无规则运动
C.分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大
D.往杯中注水时，水面稍高出杯口，水仍不会流出来，这是水表面张力的作用
9．如图所示，倾角为的斜面末端连接一段水平轨道后与竖直的光滑绝缘半圆轨道平滑连接，0为圆心，为竖直直径的上、下两端点.现有一质量为、带电荷量为的小球(可视为质点)，以大小为的初速度从斜面上某点以垂直斜面方向向上拋出，小球恰好从半圆轨道的最高点A无碰撞飞入半圆轨道.已知整个空间存在水平向右的匀强电场，电场强度大小为，重力加速度g取，下列说法正确的是( )
A.小球在A点的速度大小为
B.小球从拋出到A点的运动是类平拋运动
C.小球第一次在半圆轨道上滑行过程中，可能会在某处脱离半圆轨道
D.小球第一次在半圆轨道上滑行过程中对轨道的最大压力大小为
10．如图所示，质量，长，(电阻的水平导体棒ab，其两个端点分别搭接在竖直平行正对放置的两光滑金属圆环上，两圆环半径均为，阻值为的定值电阻用导线与圆环相连接，整个装置处在方向竖直向下、磁感应强度大小刃的匀强磁场中.导体棒ab在外力F作用下以速率绕两圆环的中心轴匀速转动，ab在圆环最低点时记为时刻，重力加速度g取，电流表为理想交流表，其他电阻不计。下列说法正确的是( )
A.电流表的示数为
B.定值电阻两端的电压为
C.从到的过程中，通过导体棒ab的电量为
D.从到的过程中，外力F做的功为
三、实验题
11．如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个质量相等且已知的钩码做“探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系”实验，重力加速度g取。
(1)实验中还需要的测量工具是_____；
(2)根据实验数据绘图，如图乙所示，纵轴是钩码的质量m，横轴是弹簧的形变量x，由图乙可知，弹簧的劲度系数_____；图线不通过坐标原点的原因是__________。
(3)实验中用两根不同的弹簧a和b得到的弹簧弹力F与弹簧长度L的关系图像，如图丙所示，下列说法正确的是_____。
A.a的原长比b的长
B.a的劲度系数比b的小
C.a的劲度系数比b的大
D.弹力与弹簧长度成正比
12．某研究性学习小组，计划将毫安表的表盘改装成可直接读取重力数值的表盘，设计的电路图如图甲所示.实验器材如下：电源(电动势，内阻)，灵敏毫安表(满偏电流1mA，内阻)，电阻箱(最大阻值)，拉力敏感电阻丝，开关S、导线若干.已知拉力敏感电阻丝的阻值随拉力F变化的规律如图乙所示。
(1)未悬挂重物时，调节电阻箱，使灵敏毫安表满偏，此时电阻箱的阻值为_____Ω，改装后的表盘重力“0”刻度位于表盘的_____(填“左”或“右”)端。
(2)若毫安表指针指向表盘正中间刻度，此时拉力敏感电阻丝的阻值_____Ω。
(3)若所挂重物的重力为，此时电阻丝与竖直方向的夹角，则拉力敏感电阻丝的阻值_____Ω，通过毫安表的电流为_____
四、计算题
13．某广场有一个喷泉，喷泉底部装有五颜六色的彩灯，如图所示.如果彩灯为一个直径的圆形水平灯盘，放置在水池底部，灯盘到水面的距离为h，水池面积足够大。已知灯盘发出的红光在水中的折射率为，真空中的光速为c，求：
(1)灯盘发出的红光能射出水面的最短时间；
(2)灯盘发出红光时，能直接射出水面的面积。
14．如图所示，一半径为的光滑圆弧的底端B与水平传送带相接，传送带的运行速度为，长为，DEF为固定于竖直平面内的一段内壁光滑的中空细管，EF段被弯成以O为圆心、半径的一小段圆弧，管的D端弯成与水平传送带C端平滑相接，O点位于地面，OF连线竖直.一质量为的滑块(可视为质点)从圆弧顶端A点无初速滑下，滑到传送带上后被送入细管DEF。已知滑块与传送带间的动摩擦因数，重力加速度g取，不计空气阻力，滑块横截面略小于细管中空部分的横截面.求：
(1)滑块到达光滑圆弧底端B时对轨道的压力大小；
(2)滑块与传送带间因摩擦产生的热量；
(3)滑块滑到F点后水平飞出，滑块的落地点到O点的距离。
15．如图所示，在平面直角坐标系中，y轴左侧存在沿x轴负方向的匀强电场，y轴右侧存在垂直纸面向里的匀强磁场，匀强磁场的右边界放一竖直的屏，屏与y轴平行，且与y轴间距为。质量为m、电量为的粒子从电场中的A点沿y轴正方向、以初速度射出，粒子从坐标原点O进入匀强磁场并恰好打在屏与x轴的交点P。已知A点坐标为，粒子重力不计，求：
(1)匀强电场的电场强度E的大小；
(2)匀强磁场的磁感应强度B的大小及粒子从A运动到P的时间；
(3)保持其他条件不变，仅改变匀强磁场的磁感应强度大小，让磁感应强度大小在到之间变化，则粒子打到屏上的范围。
参考答案
1．答案：C
解析：根据爱因斯坦光电效应方程，可知光电子的最大初动能与入射光频率v的关系图像的斜率为普朗克常量h，横轴截距为，所以两条图线的斜率一定相等，α和β一定相等，甲金属的逸出功小于乙金属的逸出功，AB错误；
由可知，增大入射光的频率，产生的光电子的最大初动能增大，由可知，所需遏止电压随之增大，C正确；
根据光电效应规律可知，不改变入射光频率v，只增大入射光的强度，则光电子的最大初动能不变，D错误。
2．答案：A
解析：由图可知，从状态a到状态b，气体发生等压变化，体积减小，根据盖一吕萨克定律，可知气体温度降低，则气体内能减小，因气体体积减小，故外界对气体做功，再根据热力学第一定律，可知气体向外界放热，A正确、B错误；从状态b到状态c，气体发生等容变化，压强增大，根据查理定律，可知气体温度升高，内能增大，因气体体积不变，故气体对外界不做功，CD错误。
3．答案：D
解析：内，消防员加速下降，加速度方向向下，故处于失重状态，A错误；消防员加速阶段的位移大小，因加速和减速过程的加速度大小相等，故减速阶段的位移也为，则消防员匀速下落的位移大小为，B错误；整个过程，由动能定理有，解得，C错误；消防员整个下降过程所用的时间为，D正确。
4．答案：A
解析：由图可知，这列波的波长为，A正确；两个质点的平衡位置相距，故振动方向始终相反，B错误；若波向右传播，有，解得，则波的最小频率为，C错误；若波向左传播，有，解得，则波的传播速度大小为，D错误。
5．答案：C
解析：设边长度为r，则边长度为，根据库仑定律可知，a处点电荷在c点产生的电场强度大小为，b处点电荷在c点产生的电场强度大小为，由几何关系有，解得，C正确。
6．答案：B
解析：通信卫星受到地球的万有引力大小为，因三颗通信卫星的质量未知，故三颗通信卫星受到地球的万有引力大小不一定相等，A错误；对通信卫星，由万有引力提供向心力，有，在地球表面有，联立解得三颗通信卫星的线速度大小为，B正确；由万有引力提供向心力，有由几何关系有，解得，所以通信卫星离地高度至少为R，D错误。
7．答案：D
解析：从时刻至Q再次运动到P正下方的过程中，细绳一直处于向右倾斜状态，故绳对P一直做正功，A错误；从时刻至Q再次运动到P正下方的过程中，由动量守恒有，由能量守恒有，联立解得，对P由动量定理可得，由受力分析可知重力与支持力不相等，故，B错误、D正确；木块Q运动到最右侧时，具有和P相同的水平速度，由动量守恒有，解得，C错误。
8．答案：ACD
解析：液晶像液体一样可以流动，又具有某些晶体结构的特征，所以液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，A正确；布朗运动说明了液体分子在做永不停息的无规则运动，B错误；当分子间的距离时，随着分子间距离的增大，分子势能先减小后增大，C正确；往杯中注水时，水面稍高出杯口，水仍不会流出来，这是由于水的表面张力可以使液面具有收缩的趋势，D正确。
9．答案：BD
解析：小球受重力和电场力的作用，则合力大小为，设F与水平方向夹角为α，则，解得，即F与垂直，故小球做类平抛运动，则，A错误、B正确；如图所示
根据受力情况可知小球运动过程中的等效最低点为C点，小球到C点时对轨道的压力最大，因在A点小球恰好能无碰撞飞入半圆轨道，故小球在A点对轨道的压力为零，所以小球第一次在半圆轨道上滑行过程中不会脱离半圆轨道，C错误；在A点，根据牛顿第二定律得，解得，从A到C，对小球由动能定理有，根据牛顿第二定律有，联立解得，根据牛顿第三定律得小球对轨道的最大压力大小为，D正确。
10．答案：AD
解析：导体棒ab在圆环最低点时，速度v与磁感线垂直，有效切割速度最大，经过时间t导体棒速度与磁感线夹角为，导体棒的有效切割速度为，则感应电动势随时间的变化规律为，电动势最大值为，感应电流最大值为，电流表示数为电流有效值，故电流表示数为，A正确；
导体棒ab两端的电压为，B错误；
导体棒做圆周运动的周期为，因，故在时间内，通过导体棒ab的电量为，C错误；从到的过程中，由能量守恒有，D正确。
11．答案：(1)刻度尺(2)100；弹簧的自身重力(3)C
解析：(1)实验需要测弹簧的长度、形变量，故还需要的测量工具是刻度尺。
(2)由图乙可知，图线的物理意义表明弹簧的弹力大小和弹簧伸长量的大小成正比，有，解得；由图乙可知，当时，x大于零，说明没有挂钩码时弹簧伸长，是由弹簧自身的重力造成的。
(3)图像中横截距表示弹簧的原长，故a的原长比b的短，A错误；
图像的斜率表示弹簧的劲度系数k，故a的劲度系数比b的大，B错误，C正确；
弹簧的弹力满足胡克定律，弹力与弹簧的形变量成正比，与弹簧的长度不成正比，D错误。
12．答案：(1)297；右(2)2700(3)2200；0.60(或0.6)
解析：(1)由图乙可知，没有悬挂重物时，根据闭合电路欧姆定律有，解得；由于电阻丝的阻值随拉力F的增大而增大，因此电流随拉力的增大而减小，故重力为零时，电流最大，毫安表的示数最大，则改装后的表盘重力“0”刻度位于表盘的右端。
(2)若毫安表指针指向表盘正中间刻度，根据闭合电路欧姆定律有，解得
(3)若所挂重物的重力为，则拉力大小为，根据图乙可知，则拉力敏感电阻丝的阻值；根据闭合电路欧姆定律有，解得
13．答案：(1)(2)
解析：(1)从灯盘发出的竖直向上的光垂直穿出水面时，所用路程最短，即用时最短，红光在水中的传播速度为
则最短时间为
(2)设N端红光在水面上的A点恰好发生全反射，光路如图所示
则，解得
由几何关系，有
则总面积为
14．答案：(1)6N(2)0.3J(3)
解析：(1)设滑块到达B点的速度大小为
由机械能守恒定律有，解得
滑块在B点，由向心力公式有
解得
根据牛顿第三定律可知，滑块到达光滑圆弧底端B时对轨道的压力大小为
(2)滑块在传送带上做匀加速运动，由牛顿第二定律有
由速度位移公式得，解得
滑块在传送带上运行的时间为
传送带运行的距离为
故滑块与传送带间因摩擦产生的热量为
(3)滑块从C至F，由机械能守恒有
滑块离开F点后做平抛运动，竖直方向有
联立解得滑块的落地点到O点的距离
15．答案：(1)(2)(3)
解析：(1)粒子在匀强电场中做类平抛运动
竖直方向有，解得
水平方向有，解得
水平方向由运动学公式，有
解得
(2)粒子射入匀强磁场中的速度大小为
速度方向与x轴正方向的夹角满足，解得
粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，粒子的运动轨迹如图所示由几何关系有，解得
由洛伦兹力提供向心力，有，解得
粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期为
由几何关系可知，粒子在匀强磁场中做圆周运动的圆弧对应的圆心角为故粒子在匀强磁场中的运动时间为
则粒子从A运动到P的总时间为
(3)当磁感应强度大小为时，粒子做圆周运动的半径为
分析可知粒子将垂直打在屏上P点上方的某点，设为M点由几何关系可得当磁感应强度大小为时，粒子做圆周运动的半径为
分析可知粒子轨迹恰好与屏相切，且切点在P点下方，设为N点由几何关系可得故粒子可打到屏上的范围为