[物理]黑龙江省2023_2024学年高三下学期第四次模拟考试试题(解析版)

这是一份[物理]黑龙江省2023_2024学年高三下学期第四次模拟考试试题(解析版)，共20页。试卷主要包含了选择题的作答，非选择题的作答等内容，欢迎下载使用。
注意事项：
1．本卷满分100分，考试时间75分钟。答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3．非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4．考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。
一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1. 在火星上，太阳能电池板的发电能力有限，因此科学家用放射性材料PuO₂ 作为辅助电源为火星车供电。 PuO₂ 中的Pu元素是238Pu，具有天然放射性，半衰期为87.7年，其衰变方程为，则下列说法正确的是（ ）
A. Pu原子核发生的是α衰变
B. Pu核的结合能小于234U核的结合能
C. 50个238Pu原子核经过87.7年后一定还会剩余25个
D. 238Pu的半衰期跟核内部自身因素有关，也跟原子所处的化学状态和外部条件有关
【答案】A
【解析】A．根据质量数与电荷数守恒有
则为，故原子核发生的是衰变，A正确；
B．结合能是把原子核拆开所需要的能量，故核子数越多，结合能越大，可知核的结合能大于核的结合能，B错误；
C．半衰期是一个统计规律，只针对大量的原子核才成立，对少数、个别原子核不成立，因此50个原子核经过87.7年后不确定还会剩余多少个，C错误；
D．的半衰期跟核内部自身因素有关，跟原子所处的化学状态和外部条件无关，D错误。
故选A。
2. 如图甲所示是创造了中国载人深潜新纪录的“奋斗者号”潜水器，若“奋斗者号”沿竖直方向下潜，从没入海面开始计时，其下潜的图像如图乙所示。已知“奋斗者号”在0~0.5h内的总质量为m，下潜时仅吸入或排出海水改变自身总重，但艇身体积不变，且海水密度均匀，则下列说法正确的是（ ）
A. 0~0.5 h内，“奋斗者号”处于超重状态
B. 0.5~2.5h内，“奋斗者号”的总质量小于m
C. 2.5~3.0h内，“奋斗者号”的加速度大小为2m/s²
D. 0~3.0h内，“奋斗者号”下潜的深度为7200m
【答案】B
【解析】A．内，“奋斗者号”向下做匀加速运动，加速度方向向下，故处于失重状态，故A错误；
B．“奋斗者号”的体积不变，则浮力不变，内，“奋斗者号”做匀速直线运动，此时需要排出部分海水，让重力等于浮力，故“奋斗者号”的总质量小于，故B正确；
C．由图像可知，内，“奋斗者号”的加速度大小为
故C错误；
D．根据图像中图线与时间轴围成的面积表示位移，可知内，“奋斗者号”下潜的深度为
故D错误。
故选B。
3. 如图所示，倾角为的光滑绝缘斜面处于水平向右的匀强电场中，一电荷量为，质量为m的小球，能沿斜面匀加速上滑，重力加速度g，则下列说法中正确的是（ ）
A. 小球在N点的重力势能大于在M点的重力势能
B. 小球在N点的电势能大于在M点的电势能
C. 小球的电势能和动能的和一直在增大
D. 小球的电势能和重力势能的和一直在减小
【答案】AD
【解析】A．由图可知小球从M点到N点过程重力做负功
由上述式子可知，该重力势能增加，所以N点的重力势能大于M点的电势能，故A项正确；
B．由图可知小球从M点到N点过程电场力做正功
由上述式子可知，该电势能减少，所以N点的电势能小于M点的电势能，故B项错误；
C．由上述分析可知，小球的电势能减小，小球做匀加速运动，速度增加，所以小球的动能增加，由功能关系可知小球的电势能转化为小球的重力势能和动能，则有
由上述公式可知，电势能的变化量大于动能的变化量。即小球电势能减少的量比动能增加的量多。所以，小球的电势能和动能的和一直在减小，故C项错误；
D．因为电场力做正功，所以小球的电势能一直在减小，而重力做负功，小球的重力势能增加，由功能关系可知小球的电势能转化为小球的重力势能和动能，则有
由上述公式可知，电势能的变化量大于重力势能的变化量。即小球电势能减少的量比重力势能增加的量多。所以，小球的电势能和重力势能的和一直在减小，故D项正确。
故选AD。
4. 如图所示，质量为m的小物块开始静止在一半径为R 的球壳内，它和球心O的连线与竖直方向的夹角为 ，现让球壳随转台绕转轴OO'一起转动，小物块在球壳内始终未滑动，重力加速度为g，，，则下列说法正确的是（ ）
A. 小物块静止时受到的摩擦力大小为
B. 若转台的角速度为，小物块不受摩擦力
C. 若转台的角速度为，小物块受到沿球面向下的摩擦力
D. 若转台的角速度为，小物块受到沿球面向下的摩擦力
【答案】D
【解析】A．静止时，对小物块受力分析，根据平衡条件有
故A错误；
B．球壳随转台绕转轴一起转动，小物块做匀速圆周运动，设小物块所受摩擦力恰好为0时的角速度为，对小物块进行受力分析，则有
解得
故B错误；
C．因，故小物块有沿球壳向下运动的趋势，受到沿球面向上的摩擦力，故C错误；
D．因，故小物块有沿球壳向上运动的趋势，受到沿球面向下的摩擦力，因，故小物块有沿球壳向上运动的趋势，受到沿球面向下的摩擦力，故D正确。
故选D。
5. 如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比为，原线圈两端接的交流电源，副线圈两端接的负载电阻，电表均为理想交流电表。下列说法正确的是（ ）
A. 电压表的示数为
B. 电流表示数为
C. 变压器的输入功率为
D. 副线圈中交流电的频率为
【答案】C
【解析】A．原线圈电压的有效值为
副线圈中电压表的示数为有效值，即
A错误；
B．副线圈中的电流为
则原线圈中电流表示数为
B错误；
C．变压器的输入功率等于输出功率，即
C正确；
D．副线圈中交流电的频率应与原线圈中相同，即
D错误。
故选C。
6. 如图所示为某兴趣小组的同学设计的测量电流的装置，质量为的匀质细金属棒MN的中点处通过一绝缘挂钩与一竖直悬挂的轻弹簧相连。在矩形区域abcd 内有垂直纸面向里、磁感应强度大小为B=4T的匀强磁场，与MN的右端N 连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数，MN的长度大于ab。当MN 中没有电流通过且处于平衡状态时，MN与矩形区域的cd 边重合，此时轻弹簧的伸长量为0.01m；当MN中有电流通过时，指针示数可表示电流强度。不计通电时电流产生的磁场的作用，仪表内部构造不允许反偏。若（，），则下列说法正确的是（ ）
A. 轻弹簧的劲度系数为
B. 此电流表的量程是
C. 若匀强磁场的磁感应强度大小加倍，则仪器的量程也加倍
D. 当金属棒的N端与电源正极相接时，会导致电表反偏出现故障
【答案】B
【解析】A．当电流表示数为零时，对金属棒受力分析，有
解得
A错误；
BC．当运动至位置时，电流达到最大，即弹簧继续伸长，此时
解得
由此可知，匀强磁场的磁感应强度大小加倍，仪器的量程减半，B正确，C错误；
D．当金属棒的端与电源正极相接时，金属棒的电流由到，根据左手定则可知，金属棒受到向下的安培力，指针向下正偏，电表不会反偏出现故障，D错误。
故选B。
7. 如图所示，质量均为m的滑块A、B、C放在光滑的水平面上，A紧靠竖直墙壁，一劲度系数为k的轻弹簧将A、B连接，C紧靠B，开始时A、B、C均静止。现给C施加一水平向左、大小为F=mg的恒力，使B、C一起向左运动，当弹簧压缩到最短时，立即撤去恒力。轻弹簧始终处于弹性限度范围内，重力加速度为g，则滑块A的最大速度为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】恒力作用时，弹簧压缩到最短的过程中，一起做简谐运动，根据简谐运动的对称性可知，弹簧压缩到最短时的压缩量为
立即撤去恒力，当弹簧恢复原长时，发生分离，设此时的速度大小为，根据能量守恒有
解得
弹簧恢复原长后，和弹簧组成的系统水平方向动量守恒和动能守恒，当弹簧再次恢复原长时，滑块的速度最大，有
，
联立解得，故选A。
8. 如图所示，玻璃球冠的半径为R，底面镀有反射膜，底面的半径；在纸面内有一条过球心O光线。经过底面AB反射后恰好从M点射出，已知出射光线的反向延长线恰好经过A点，光在真空中的速度为c。下列说法正确的是（ ）

A. 该条光线入射方向与底面AB的夹角为30°
B. 该玻璃球的折射率为
C. 即使底面不镀反射膜，光线也能完全从M点射出
D. 光线从入射到射出经历的时间为
【答案】BD
【解析】A．光线从P点射入，设球冠底面中心为O＇，连接OO＇，如图所示，由解析题可知

解得
由于MA⊥AB，则有∠OAM=60°，△OAM为等边三角形，由几何关系OO＇∥MA，可知∠PNO＇=60°，该条光线入射方向与底面AB的夹角为60°，A错误；
B．由几何关系可知，∠ONE=∠ENM=30°，则有，，由折射定律可得
B正确；
C．由产生全反射的临界角公式可得
>
解得
可知，若使底面不镀反射膜，光线在AB面不会产生全反射，光线不能完全从M点射出，C错误；
D．光线从P点射入到从M点射出，所经的路程为
又有
则有传播时间为
联立解得
D正确。
故选BD。
9. 航天器进行宇宙探索的过程中，经常要进行变轨。若某次发射卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道Ⅰ，到达轨道Ⅰ的A点时实施变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道Ⅱ的远地点B时，再次实施变轨进入圆形轨道Ⅲ绕地球做圆周运动。关于该卫星，下列说法正确的是（ ）
A. 该卫星的发射速度大于
B. 该卫星在轨道Ⅰ上运动的周期小于在轨道Ⅱ上运动的周期
C. 该卫星在轨道Ⅰ上运行时的速度大于在轨道Ⅲ上运行时的速度
D. 该卫星在轨道Ⅱ上经过B点时的加速度大于在轨道Ⅲ上经过B点时的加速度
【答案】BC
【解析】A．卫星没有脱离地球，故发射速度满足，故A错误；
B．根据开普勒第三定律
又轨道Ⅰ的半径小于轨道Ⅱ的半长轴，故卫星在轨道Ⅰ上运动的周期小于在轨道Ⅱ上运动的周期，故B正确；
C．卫星绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力，根据
解得
可知卫星在轨道Ⅰ上运行时的速度大于在轨道Ⅲ上运行时的速度，故C正确；
D．由牛顿第二定律有
解得
故卫星在轨道Ⅱ上经过点时加速度等于在轨道Ⅲ上经过点时的加速度，故D错误。
故选BC。
10. 如图所示，在一圆盘内有垂直圆盘平面竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B，圆盘半径为L，长度为L的金属棒在圆盘内绕着圆心做角速度为ω的匀速圆周运动，在圆盘左侧连接一电容器，电容器内有一电荷量为-q（q>0）的带电油滴。已知电容器两极板的距离为d，电容为C，重力加速度为g，若该油滴处于静止状态，则下列说法正确的是（ ）
A. 从上往下看，金属棒沿逆时针方向运动
B. 电容器极板的带电量为
C. 该油滴的质量为
D. 将电容器的上极板稍微上移，该油滴将向下运动
【答案】AD
【解析】A．由于电容器内静止的油滴带负电，则电容器上极板带正电，下极板带负电，根据右手定则可知，从上往下看，金属棒沿逆时针方向运动，A正确；
B．根据法拉第电磁感应定律，可知金属棒转动产生的感应电动势为
则电容器极板所带的电荷量为
B错误；
C．电容器间的电场强度大小为
根据平衡条件有
则油滴的质量为
C错误；
D．由于金属棒匀速运动，故产生的感应电动势不变，将电容器的上极板稍微上移，则极板间距离变大，根据
可知电容器间的电场强度减小，则电场力减小，故油滴受到的重力大于电场力，将向下运动，D正确。故选AD。
二、非选择题：本题共5 小题，共54分。
11. 在“测定电源的电动势和内阻”的实验中，实验室备有如下器材：
A.干电池1节
B.电流表 A（量程0~0.6 A，内阻约0.1 Ω）
C灵敏电流计G（满偏电流内阻）
D.滑动变阻器（0~10 Ω）
E.电阻箱 R（0~9999.9 Ω）
F.开关、导线若干
（1）由于没有电压表，需要把灵敏电流计G改装成量程为2V的电压表，需_______（填“串”或“并”）联一个阻值为_________的电阻。
（2）改装后采用如图甲所示电路进行测量，绘出的图线（为灵敏电流计G的示数，为电流表A的示数）如图乙所示，可得被测干电池的电动势________内阻________Ω。（结果均保留两位小数）
【答案】（1）串 3950 （2） 1.46 0.33
【解析】【小问1详解】
[1][2]把灵敏电流计改装成量程为的电压表，需串联电阻；根据串联电路，有
解得
【小问2详解】
[1][2]由闭合电路欧姆定律得
化简可得
即
联立解得
12. 小明同学用如图所示的装置验证机械能守恒定律。一根细线系住钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于A点。光电门固定在A的正下方，在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条。将钢球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间t可由计时器测出，取作为钢球经过A点时的速度。记录钢球每次下落的高度h和计时器示数t，计算并比较钢球在释放点和A点之间的势能变化大小与动能变化大小，就能验证机械能是否守恒。

（1）用计算钢球重力势能变化的大小，式中钢球下落高度h应测量释放时的钢球球心到___________之间的竖直距离。
A.钢球在A点时的顶端
B.钢球在A点时的球心
C.钢球在A点时的底端
（2）用计算钢球动能变化的大小。利用游标卡尺测量遮光条宽度，示数如图所示，其读数为______mm。某次测量中，计时器的示数为0.002s，则钢球的速度为______m/s。（计算结果保留三位有效数字）

（3）下表为该同学的实验结果：
他发现表中的与之间存在差异，认为这是由于空气阻力造成的。你是否同意他的观点？请说明理由______________________
【答案】（1）B （2）3.80 1.90 （3）见解析
【解析】（1）[1]根据题意可知，小球下落的高度是初末位置球心之间的高度差。
故选B。
（2）[2]由图可知，游标为分度，且第16个小格与主尺对齐，则游标卡尺读数为
[3]钢球的速度为
（3）[4]不同意。如果是空气阻力造成的，应该是
而图表中大于，则存在的差异，不是由于空气阻力造成的。
13. 如图所示，导热性能良好的汽缸开口向上放在水平地面上，缸内用质量和厚度不计、面积为S的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞上放质量为4m的物块A，绕过定滑轮的细线一端连接物块A，另一端连接质量为2m的物块B，开始时，A、B均处于静止状态，活塞离缸底的距离为，离缸口的距离为，物块B对地面的压力恰好为零，重力加速度为g，环境温度为，大气压强，不计一切摩擦，现缓慢升高环境温度，求：
（1）当细线上的拉力恰好为零时，环境的温度为多少；
（2）若缸内气体的内能与温度的关系为，则从开始升温至活塞刚好到缸口时，缸内气体吸收的热量为多少。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）设开始时缸内气体的压强为，根据平衡条件有
，
联立解得
当细线的拉力恰好为零时，设缸内气体压强为，根据平衡条件有
解得
开始时缸内气体温度，设细线拉力恰好为零时，环境温度为，气体发生等容变化，有
解得
（2）设活塞移到缸口时，环境温度为，从细线拉力刚好为零至活塞移到缸口，气体发生等压变化，则
解得
缸内气体内能增量
外界对气体做功为
根据热力学第一定律
解得
14. 如图所示，平面直角坐标系xOy第一象限内存在垂直纸面向外的匀强磁场（磁感应强度大小未知），第二象限内存在沿y轴正方向的匀强电场（电场强度大小未知）。质量为m、电荷量为的粒子从x轴上的P点以与x轴正方向成角斜向上的初速度垂直匀强磁场射入，恰好从y轴上的C点垂直于y轴射入匀强电场，最后经x轴上的Q点射出匀强电场。已知，，不计粒子的重力，求：
（1）匀强磁场的磁感应强度B的大小；
（2）匀强电场的电场强度E的大小；
（3）如果保持匀强电场与匀强磁场的方向不变，而将它们的位置左右对调，且电场强度大小，磁感应强度大小，仍将该粒子从P点以初速度沿某一方向发射，仍能从y轴上的C点射入第二象限，则粒子进入匀强磁场后做圆周运动的半径。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，其运动轨迹如图所示
由几何关系有
解得
由洛伦兹力提供向心力有
解得
（2）粒子在匀强电场中做类平抛运动，水平方向有
竖直方向有
联立解得
（3）对粒子在匀强电场中的运动，由动能定理有
解得
又有
联立解得
15. 如图所示，一高为倾角为的斜面体固定在水平地面上，一质量为长度为的薄木板B置于斜面顶端，薄木板下端连接有一根原长为的轻弹簧，恰好能保持静止。一质量为的小物块A从斜面体左侧以的初速度水平抛出，经一段时间后恰好从斜面顶端沿平行于斜面方向落到薄木板上，当薄木板下滑到斜面底端碰到挡板时立刻停下，小物块A 最后恰好能脱离弹簧，且弹簧被压缩时一直处于弹性限度内。已知A、B之间的动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计空气阻力，重力加速度 g取，，，求∶
（1）小物块 A水平抛出的高度H；
（2）薄木板与挡板碰撞前瞬间，薄木板和小物块的速度大小；
（3）弹簧被压缩到最短时的弹性势能。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）小物块落到薄木板前做平抛运动，故
竖直方向有
解得
（2）小物块落到薄木板时的速度大小为
由薄木板恰好静止在斜面上，有
，解得斜面与薄木板间的动摩擦因数
小物块在薄木板上滑行时，由牛顿第二定律有
沿斜面向上；对薄木板B，由牛顿第二定律有
沿斜面向下；假设与薄木板共速时，还没有压缩弹簧且薄木板还没有到达挡板，有
解得
此过程中
故
说明上述假设成立。共速后，因
A与B一起匀速到薄木板与底端挡板碰撞，故薄木板与挡板碰撞前瞬间，薄木板和小物块的速度大小均为
（3）薄木板停下，此后做匀减速到与弹簧接触的过程，设接触弹簧时的速度大小为，由运动学有
解得
设弹簧最大压缩量为，A从开始压缩弹簧到刚好回到原长过程，由能量守恒有
从开始压缩弹簧到弹簧被压缩最短过程，由能量守恒有
联立解得弹簧压缩到最短时的弹性势能为
4.892
9.786
14.69
19.59
29.38
5.04
10.1
15.1
20.0
29.8