武汉二中2023-2024学年度下学期高三模拟考试
物理试卷
考试时间：2024年5月31日上午9：00—10：15试卷满分：100分
一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40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，第8-10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）
1．光电管是应用光电效应原理制成的光电转换器件，在有声电影、自动计数、自动报警等方面有着广泛的应用。现有含光电管的电路如图（a）所示，图（b）是用甲、乙、丙三束光分别照射光电管得到的I-U图线，、表示遏止电压。下列说法中正确的是（ ）
A．甲、乙、丙三束光的光子动量
B．甲光照射时比丙光照射时产生的光电子的最大初动能小
C．分别用甲光、丙光照射同一双缝干涉实验装置，甲光照射比丙光照射形成的干涉条纹间距窄
D．甲、乙是相同颜色的光，甲光束比乙光束的光强度弱
2．某人驾驶汽车在平直公路上以100km/h的速度匀速行驶，某时刻看到前方路上有障碍物，经过一段反应时间，开始刹车，假设刹车后汽车做匀减速直线运动。从看到障碍物到车子停下的过程，汽车的位移x随速度v变化的关系图像由一段平行于x轴的直线与一段曲线组成，直线与曲线的分界点为P点（如图所示）。则下列说法正确的是（ ）
A．曲线部分是一段抛物线
B．司机的反应时间为0.417s
C．刹车的加速度大小为
D．刹车的时间是6s
3．如图所示，ABCD是正四面体，虚线圆为三角形ABD的内切圆，切点分别为M、N、P，O为圆心，正四面体的顶点A、B和D分别固定有电荷量为+Q、+Q和-Q的点电荷，下列说法正确的是（ ）
A．M、P两点的电场强度相同
B．M、O、N、P四点的电势
C．将带正电的试探电荷由O点沿直线移动到C点，电势能先增大后减小
D．将固定在D点的点电荷移动到C点，电场力做功为零
4．风洞是测试飞机性能、研究流体力学的一种必不可少的重要设施，我国的风洞技术处于世界领先地位。如图所示，某次风洞实验中，使风力大小恒定，方向水平，一质量为m的小球先后经过a、b两点，其中在a点的速度大小为v，方向与a、b连线成角；在b点的速度大小也为v，方向与a、b连线成角。已知a、b连线长为d，与水平方向的夹角为45°，下列说法正确的是（ ）
A．从a运动到b点所用的时间为
B．小球的最小速度为0
C．风力大小为
D．若改用质量为2m的轻质小球，同样从a点以相同速度抛出，其仍能经过b点
5．2023年5月30日16时29分神舟十六号成功对接于空间站天和核心舱径向端口，若对接前“神舟十六号”和“空间站”分别在圆形轨道I和II上绕同一方向做匀速圆周运动，圆周运动的半径分别为，，地球半径为R，地球表面重力加速度为g，万有引力常量为G，下列说法正确的是（ ）
A．地球的密度约为
B．神舟十六号与空间站的线速度之比为
C．神舟十六号与空间站的向心加速度之比为
D．从相距最远到相距最近的最短时间为
6．“战绳”是一种时尚的健身器材，有较好的健身效果。如图甲所示，健身者把两根相同绳子的一端固定在P点，用双手分别握住绳子的另一端，然后根据锻炼的需要以不同的频率、不同的幅度上下抖动绳子，使绳子振动起来。某次锻炼中，健身者以2Hz的频率开始抖动绳端，时，绳子上形成的简谐波的波形如图乙所示，a、b为右手所握绳子上的两个质点，二者平衡位置间距离为波长的倍，此时质点a的位移为已知绳子长度为20m，下列说法正确的是（ ）
A．a、b两质点振动的相位差为
B．时，质点a的位移仍为，且速度方向向下
C．健身者抖动绳子端点，经过5s振动恰好传到P点
D．健身者增大抖动频率，振动从绳子端点传播到P点的时间将会减少
7．某同学研究远距离输电的电路如图所示，a、b端接入电压为的交流电源，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，且两变压器的匝数比．已知、的阻值均为，的阻值为，电阻、消耗的功率相同，电表均为理想交流电表，下列说法正确的是（ ）
A．升压变压器的匝数比
B．电压表的示数为
C．电流表的示数为
D．若断路，电流表示数将增大
8．如下图，水面下方有一固定的线状单色光源S，光源倾斜放置，和竖直方向夹角满足，水对该光的折射率为1.33。光源发出的光到达水面后有一部分可以直接透射出去，从水面上方看，该区域的形状可能为（ ）
A． B． C． D．
9．某缓冲装置的理想模型如图所示，劲度系数足够大的轻质弹簧与轻杆相连，轻杆足够长，轻杆可在固定的槽内移动，与槽间的滑动摩擦力与插入的距离d成正比（），固定的槽足够长，装置可安全工作。若一小车分别以初动能和撞击弹簧，导致轻杆分别向右移动L和3L。已知轻杆初始时位于槽间的长度为L，装置安全工作时，轻杆与槽间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且不计小车与地面间的摩擦。比较小车这两次撞击缓冲过程，下列说法正确的是（弹簧的弹性势能）（ ）
A．小车撞击弹簧的初动能之比大于1：4
B．系统损失的机械能之比为1：4
C．小车做加速度增大的减速运动
D．两次小车反弹离开弹簧的速度之比为1：2
10．预测到2025年，我国将成为第一个在航空母舰上用中压直流技术的电磁弹射器实现对飞机的精确控制。其简单模拟等效电路如图（俯视图），直流电源电动势，超级电容器的电容，两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距，电阻不计，磁感应强度大小的匀强磁场垂直于导轨平面向外。质量，的金属棒MN（相当于飞机）垂直放在两导轨间处于静止状态，并与导轨良好接触。开关S先接1，使电容器完全充电，然后将S接至2，MN开始向右加速运动，MN达到最大速度之后离开导轨。则（ ）
A．开关S接2后，MN做匀加速直线运动
B．S接至2瞬间金属棒MN加速度大小为
C．MN的最大速度为36m/s
D．下一架相同飞机要以相同的最大速度起飞还需要对电容器充电的电量为3.6C
二、非选择题（本题共5小题，共60分。）
11．（6分）某同学为了验证对心碰撞过程中的动量守恒定律，设计了如下实验：用纸板搭建如图所示的滑道，使硬币可以平滑地从斜面滑到水平面上，选择适当的一点标记为O，其中OA为水平段。选择相同材质的一角硬币和一元硬币进行实验。测量硬币的质量，得到一角和一元硬币的质量分别为和（）。将硬币甲放置在斜面某一位置，标记此位置为B。由静止释放甲，当甲停在水平面上某处时，测量甲硬币右侧从O点到停止处的滑行距离OP。将硬币乙放置在O处，左侧与O点重合，将甲放置于B点由静止释放。当两枚硬币发生碰撞后，分别测量甲右侧、乙左侧从O点到停止处的滑行距离OM和ON。保持释放位置不变，重复实验若干次，得到OP、OM、ON的平均值分别为、、。
（1）在本实验中，乙选用的是__________（填“一元”或“一角”）硬币；
（2）碰撞前，甲到O点时速度的大小可表示为__________（设硬币与纸板间的动摩擦因数为，重力加速度为g）；
（3）若甲、乙碰撞过程中动量守恒，则__________（用和表示），然后通过测得的具体数据验证硬币对心碰撞过程中动量是否守恒。
12．（10分）2024年3月28日，国产某米汽车一上市就得到了广大消费者的欢迎。下图为网传的某米汽车电池的参数图片，则根据这张图片某实验小组决定研究一下某米汽车的电池，已知该车内的整块电池是由20块刀片电池串联而成，其中一块刀片电池又由10块电芯串联而成进行了如下的实验：
MODENAME/型号：A13100 PARTNUMBER/零件号：P000000367001 MANUFACTOR/制造商代码：r47832 L1-1ONBATTERY/锂离子电池 726.7V139.0Ah 101.0kwh642.0kg MADEINCHINA
（1）如果用1A的电流给该汽车的一块电芯充电需要__________h时间充满。（保留两位有效数字）
（2）实验小组A，为了能较准确的测量该款车辆电池的电动势E和内阻r，该同学设计了一个可以排除电流表和电压表内阻影响的实验方案，如图1所示，记录了单刀双掷开关分别接1、2对应的多组电压表的示数U和电流表的示数I，根据实验记录的数据绘制如图2中所示的A、B两条U-I图线，可以判断图线A是利用单刀双掷开关接__________（选填“1”或“2”）中的实验数据描出的，由图线A得出的内阻测量值比真实值偏__________（选填“大”或“小”）。综合A、B两条图线，此电芯的电动势为__________，内阻__________（用图中、、、表示）。
13．（10分）如图所示是王同学家新买的某品牌5座小汽车油箱盖里面的标牌，标牌内容为厂家建议冷态时（汽车静止停放时）轮胎充气压力标准，王同学通过上网查询得知1bar=100kP，王同学一家人利用寒假满载行李进行中国红色文化自驾游。出发前汽车停放在室温为27℃的地下车库，根据厂家建议，王同学把汽车后轮胎压充气调整为2.8bar，王同学一家人驾驶该汽车在高速公路连续行驶了4小时后开进了服务区，刚到服务区时王同学发现汽车胎压仪表盘上显示车后轮胎压为3.36bar，已知轮胎内气体可看作理想气体，车胎的容积可视为不变，热力学温度与摄氏温度的关系.
求：（1）汽车开进服务区时，后轮胎内气体的温度：
（2）汽车开进服务区后，王同学立即从后轮胎内放出一部分气体让胎压回到2.8bar，若放气前后轮胎内气体的温度不变，则从后轮胎内放出气体的质量占后轮胎内气体总质量的百分比。（结果保留三位有效数字）
14．（16分）如图甲所示，固定在水平面上的滑道由A、B、C三部分组成，其中A部分为“”形平台，其上表面光滑，上方有一与其等长轻质弹簧，弹簧左端固定，右端自然伸长；B部分为质量，长的长木板，其上表面粗糙、下表面光滑；C部分为半径的竖直光滑半圆轨道，其直径竖直。现用质量的小物块将弹簧压缩至P点，由静止释放后，小物块沿滑道运动至Q点水平抛出后恰好落在A的最右端。已知小物块与B上表面的动摩擦因数，。求：
（1）小物块运动至Q点时对竖直半圆轨道C的压力；
（2）弹簧压缩至P点时的弹性势能；
（3）如图乙所示，将竖直半圆轨道C向右移动一段较长的距离S后固定，并解除对长木板B的固定。再次将小物块压缩弹簧至P点由静止释放，改变小物块与B上表面的动摩擦因数使小物块滑上B且恰好未滑下，此后B与C碰撞，小物块冲上竖直半圆轨道C。求小物块冲上竖直半圆轨道C至落地过程中上升的最大高度。
15．（18分）如图所示，平面直角坐标系xOy中第一、二、四象限内存在磁感应强度大小为B的匀强磁场。第一、四象限内磁场方向垂直纸面向里，第二象限内磁场方向垂直纸面向外。第三象限存在沿y轴正方向的匀强电场。质量为m、电荷量为的粒子从点以一定初速度释放，初速度方向与x轴正方向的夹角为，从点垂直y轴进入第四象限磁场区域，然后从点垂直x轴进入第一象限。不计粒子重力，求：
（1）粒子进入第四象限时的速度v：
（2）若使第二象限磁场反向，大小变成2B，求粒子第100次经过y轴时的纵坐标；
（3）若在第二象限内施加一沿x轴负方向、电场强度大小与第三象限电场相同的匀强电场，求粒子在第二象限运动的最大速度V．
物理答案
一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B A D C D B C AC CD BD
二、非选择题：本题共5小题，共60分。
11（1）一角（2分） （2）（2分） （3）（2分）
12（1）0.70（2分）（2）1（2分）大（2分）（2分）
13（10分）（1）对车胎内气体分析，出发前压强为
温度为，到服务区时压强为
温度为，车胎的容积可视为不变，根据查理定律，得
代入数据解得
（2）设轮胎容积为，放气后压强为
设在该压强下体积变为，放气前后轮胎内气体的温度不变，根据玻意耳定律，得
代入数据解得.
从后轮胎内放出气体的质量，占后轮胎内气体总质量m的百分比为
14（16分）（1）根据题意可知，小物块从Q点飞出做平拋运动，设小物块在Q点的速度为，水平方向上有
竖直方向上有
小物块在点，由牛顿第二定律有
联立代入数据解得
由牛顿第三定律可得，小物块运动至Q点时对竖直半圆轨道C的压力为
（2）根据题意，设弹簧压缩至点时的弹性势能为，小物块由点到点的过程中，由能量守恒定律有
解得
（3）设小物块滑上B的速度为，有
解得
之后小物块与共速由动量守恒定律有
解得
根据题意，设小物块脱离轨道时速度大小为v，方向与竖直方向夹角为，
在脱离位置，由牛顿第二定律有
小物块冲上到脱离轨道位置，由动能定理有
解得脱离轨道时，
脱离轨道后，小物块做斜抛运动，则上升的最大高度为.
则小物块冲上竖直半圆轨道至落地过程中上升的最大高度
联立代入数据解得.
15（18分）（1）粒子在第四象限内的磁场中由洛伦兹力提供向心力
根据几何关系有
解得
（2）粒子在第四象限内的磁场中由洛伦兹力提供向心力
在第二象限运动的圆周运动半径为
第2，4，6，8次经过y轴的坐标分别为：1，21，31，41，…，可得第100次经过y轴的坐标为.
（3）在第三象限电场中，水平方向
竖直方向
解得
由于只有电场力做功，当粒子x方向的位移最大时速度最大，此时x轴方向的分速度为零，沿y轴方向的分速度即为合速度，则对粒子，由
可得
由动能定理得
解得
