湖北省七市州2023-2024学年高三(下)联合统一调研测试物理试卷（3月）

试卷更新日期：2024-03-26 类型：月考试卷

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一、单选题：本大题共7小题，共28分。

1. $2023$ 年 $8$ 月，“中国环流三号”首次实现 $100$ 万安培等离子体电流下的高约束模式运行，标志着我国在可控核聚变领域达到了国际领先水平。下列关于核聚变的说法正确的是（）

A、轻核聚变过程，原子核的比结合能变大
B、轻核聚变在常温常压下即可自发地进行
C、轻核聚变过程，生成物的质量大于反应物的质量
D、与核裂变反应相比，核聚变的产能效率更低

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2. 将塑料瓶下侧开一个小孔，瓶中灌入清水，水就从小孔流出 $.$ 将激光水平射向塑料瓶小孔，观察到激光束沿水流方向发生了弯曲，光被完全限制在水流内，出现了“水流导光”现象。则下列说法正确的是（）

A、“水流导光”是一种光的行射现象
B、“水流导光”是一种光的全反射现象
C、改用折射率较小的液体，更容易发生“水流导光”现象
D、激光在水中的传播速度大于其在空气中的传播速度

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3. $1887$ 年，赫兹在研究电磁波的实验中偶然发现，接收电路的间隙如果受到光照，就更容易产生电火花，这就是最早发现的光电效应现象。用如图所示电路研究光电效应，下列说法正确的是（）

A、爱因斯坦为了解释光电效应现象的实验规律，提出了“光子”说
B、光照强度越大，电子从 $K$ 板逸出时的初动能越大
C、光照条件不变时，闭合开关 $S$ ，滑片 $P$ 向右移动时，光电流会一直增大
D、只要照射足够长的时间，任何频率的光都能够使 $K$ 板发出光电子

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4. 太极图的含义丰富而复杂，它体现了中国古代哲学的智慧。如图所示， $O$ 为大圆的圆心， $O_{1}$ 为上侧阳半圆的圆心， $O_{2}$ 为下侧阴半圆的圆心， $O$ 、 $O_{1}$ 、 $O_{2}$ 在同一直线上， $A B$ 为大圆的直径且与 $O_{1} O_{2}$ 连线垂直， $C$ 、 $D$ 为关于 $O$ 点对称的两点，在 $O_{1}$ 、 $O_{2}$ 两点分别固定电荷量大小相等的异种点电荷，整个空间只有 $O_{1}$ 、 $O_{2}$ 处点电荷产生的电场。下列说法正确的是（）

A、C、 $D$ 两点电势相等 B、把电子由 $A$ 沿直线移到 $B$ 的过程中，电子的电势能先增加后减小 C、把质子由 $A$ 沿直线移到 $B$ 的过程中，质子所受电场力先增加后减小 D、将一电子 $($ 不计重力 $)$ 从 $A$ 点由静止释放，电子可以沿直线在 $A B$ 间做往返运动

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5. 如图所示，光敏电阻 $A$ 、 $B$ 与恒压源 $($ 输出电压 $U$ 不变 $)$ 串联，光敏电阻的阻值随光照强度增大而减小，初始时 $A$ 、 $B$ 的光照强度 $E$ 相同，阻值相等。现保持 $A$ 的光照强度 $E_{A}$ 不变，改变 $B$ 的光照强度 $E_{B}$ ，则 $B$ 消耗的电功率 $P$ 变化情况为（）

A、无论 $E_{B}$ 增大还是减小， $P$ 均变小
B、无论 $E_{B}$ 增大还是减小， $P$ 均变大
C、 $E_{B}$ 增大时， $P$ 变大， $E_{B}$ 减小时， $P$ 变小
D、 $E_{B}$ 增大时， $P$ 变小， $E_{B}$ 减小时， $P$ 变大

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6. $2023$ 年 $6$ 月底投运的杭州柔性低频交流输电示范工程实现了杭州市富阳区、萧山区两大负荷中心互联互通，为杭州亚运会主场馆所在区域提供了最大功率为 $30.8$ 万千瓦的灵活电能支撑。如图所示是该输电工程的原理简图，海上风力发电站输出电压 $U = 880 V$ ，经升压变压器转换为 $220 k V$ 的高压后送入远距离输电线路，到达杭州电力中心通过降压变压器将电能分别输送给富阳和萧山负荷中心，降压变压器原副线圈的匝数比为 $n_{3} : n_{4} : n_{5} = 200 : 1 : 2$ 。下列说法正确的是（）

A、升压变压器原副线圈的匝数之比为 $n_{1} : n_{2} = 1 : 25$
B、通过 $R$ 的电流与通过富阳负荷中心的电流之比 $1 : 200$
C、仅当富阳负荷中心负载增加时，萧山负荷中心获得的电压增大
D、当换用传统电网输电时，远距离输电线路等效电阻 $R$ 增大。若萧山和富阳负荷中心负载不变，则海上风力发电站输出功率减小

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7. $《$ 天问 $》$ 是屈原笔下的不朽诗篇，而“天问”行星探索系列代表着中国人对深空物理研究的不懈追求。如下图所示，半径均为 $R$ 的两球形行星 $A B$ 的密度之比为 $ρ_{A} : ρ_{B} = 1 : 2$ ， $A B$ 各有一个近地卫星 $C D$ ，其绕行周期分别为 $T_{c}$ 、 $T_{D}$ 站在行星表面的宇航员从距 $A$ 行星表面高为 $h$ 处以 $v_{0}$ 水平抛出一物体 $a$ ，从距 $B$ 行星表面高为 $2 h$ 处以 $2 v_{0}$ 水平抛出另一物体 $b$ 。下列说法正确的是（）

A、 $C D$ 绕 $A B$ 运行的速度之比为 $1 : 2$
B、 $C D$ 绕 $A B$ 运行的周期满足 $T_{C} = T_{D}$
C、由于不知道 $a$ 与 $b$ 的质量，所以无法求出二者落地时速度之比
D、 $a$ 、 $b$ 两物体从抛出到落地的位移之比为 $1 : 2$

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二、多选题：本大题共3小题，共12分。

8. 一列简谐横波沿 $x$ 轴传播， $t = 0$ 时刻其波形图如图甲所示， $M$ 、 $P$ 是介质中沿波的传播方向上的两个质点，质点 $P$ 振动的部分 $v - t$ 图像如图乙所示，其中 $λ$ 、A. $t_{1}$ 、 $t_{2}$ 已知，下列说法正确的是（）

A、该波的周期为 $t_{2}$
B、 $t = 0$ 时刻，质点 $M$ 的速度为 $0$
C、 $t_{1}$ 时刻，质点 $P$ 的加速度最大
D、如果质点 $P$ 的平衡位置位于 $\frac{λ}{2}$ ∽ $\frac{3 λ}{4}$ 之间，则该波沿 $x$ 轴正方向传播

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9. 如图所示，间距均为 $d$ 的倾斜金属导轨 $A D$ 、 $H G$ 与水平金属导轨 $D E$ 、 $G F$ 在 $D$ 、 $G$ 两点用绝缘材料平滑连接。在 $A D G H$ 平面内存在垂直于导轨平面向上、磁感应强度为 $B_{1}$ 的匀强磁场，在 $D E F G$ 平面存在竖直向上、磁感应强度为 $B_{2}$ 的匀强磁场。在 $A D$ 、 $H G$ 间连接一电容为 $C$ 的电容器和一个自感系数为 $L$ 的电感线圈，在 $E F$ 间接一小灯泡。开始时，开关 $S$ 断开，一质量为 $m$ 、长为 $d$ 的金属棒在倾斜导轨上从距水平地面高为 $h$ 的位置由静止释放，不计导轨和金属棒的电阻及一切摩擦，已知重力加速度为 $g$ ，电容器的耐压值足够高。则下列说法正确的是（）

A、金属棒在倾斜导轨上做匀加速运动
B、金属棒在水平导轨上做匀减速运动
C、金属棒进入 $D E F G$ 区域后，闭合开关 $S$ 瞬间，通过 $L$ 的电流最小
D、在整个过程中，通过小灯泡的总电荷量为 $q = \frac{1}{B_{2} d} \sqrt{\frac{2 m g h}{m + C B_{1}^{2} d^{2}}}$

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10. 如图所示，质量分别为 $m$ 、 $3 m$ 、 $n m (n = 1$ 、 $2$ 、 $3 \dots \dots)$ 的 $\frac{1}{4}$ 圆弧槽、小球 $B$ 、小球 $C$ 均静止在水平面上，圆弧槽的半径为 $R$ ，末端与水平面相切，现将质量为 $m$ 的小球 $A$ 从圆弧槽上与圆心等高的位置由静止释放，一段时间后与 $B$ 发生弹性正碰，已知重力加速度为 $g$ ，不计 $A$ 、 $B$ 、 $C$ 大小及一切摩擦。下列说法正确的是
（）

A、小球 $A$ 通过圆弧槽最低点时对圆弧槽的压力大小为 $m g$
B、若 $B C$ 发生的是完全非弹性碰撞， $n$ 取不同值时， $B C$ 碰撞损失的机械能不同
C、若 $B C$ 发生的是弹性正碰，当 $n = 2$ 时，碰撞完成后小球 $C$ 的速度为 $\frac{3}{5} \sqrt{g R}$
D、 $n$ 取不同值时， $C$ 最终的动量不同，其最小值为 $\frac{3}{8} m \sqrt{g R}$

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三、实验题：本大题共2小题，共16分。

11. 为验证机械能守恒定律，某小组同学设计的实验装置如图所示，细线的一端拴一个金属小球，另一端连在天花板 $O$ 处的拉力传感器上 $.$ 先用水平作用力将小球从最低点 $A$ 处缓慢拉至 $B$ 点，然后由静止释放， $B$ 、 $A$ 的竖直高度差为 $h$ ，记录小球通过 $A$ 处光电门的遮光时间为 $t$ ，金属小球的直径为 $d (d < < h)$ ，整个过程中细线都处于绷直状态，已知当地重力加速度为 $g$ 。

(1)、小球从 $A$ 移至 $B$ 点过程中，拉力传感器的示数可能____。

A、一直变大 B、一直变小 C、保持不变

(2)、小球通过最低点的速度大小为 $;$

(3)、小球从静止释放到最低点的过程中，满足机械能守恒的关系式为。

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12. 某同学要测量一段特制的圆柱形导体材料的电阻率 $ρ$ ，同时测电源的内阻 $r$ ，实验室提供了如下器材：
待测的圆柱形导体 $R_{x} ($ 阻值未知 $)$ 螺旋测微器
游标卡尺电流表 $A ($ 内阻很小 $)$
电阻箱 $R$ 待测电源
开关 $S$ 、开关 $K$ ，导线若干

(1)、他用螺旋测微器测量该导体的直径 $D$ ，结果如图甲所示，可读出 $D =$ $m m$ ，用游标卡尺测得该导体的长度为 $L = 4.97 c m$ 。

(2)、他设计了如图乙所示的电路，并进行了如下的操作：
$①$ 断开开关 $K$ ，闭合开关 $S$ ，改变电阻箱的阻值 $R$ ，记录不同 $R$ 对应的电流表示数 $I;$
$②$ 将开关 $S$ 、 $K$ 均闭合，改变电阻箱的阻值 $R$ ，再记录不同 $R$ 对应的电流表示数 $I$ 。

(3)、他画出了步骤 $① ②$ 记录的数据对应的 $\frac{1}{I} - R$ 图像，如图丙中两条图线 $I$ 、 $I$ ，则步骤 $①$ 对应的图线为 $($ 选填“ $I$ ”或“Ⅱ” $)$ ，电源的内阻 $r =$ $Ω$ 。

(4)、若考虑电流表内阻的影响，则电源内阻的测量值相对真实值 $($ 选填“偏大”“偏小”“相等” $)$ 。

(5)、若不考虑电流表内阻的影响，此导体材料的电阻率为 $ρ =$ $Ω \cdot m$ 。 $($ 结果保留 $1$ 位有效数字 $)$

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四、计算题：本大题共3小题，共44分。

13. 某导热性能良好的葫芦形钢瓶中密封有一定质量、可视为理想气体的空气，瓶内初始温度 $T_{1} = 300 K$ ，压强 $p_{1} = 3.0 \times 10^{5} P a$ ，已知大气压强 $p_{0} = 1.0 \times 10^{5} P a$ 。

(1)、若瓶内空气温度升高到 $37 ℃$ ，求瓶内空气的压强 $p_{2};$

(2)、若打开瓶盖，周围环境温度恒为 $27 ℃$ ，足够长时间后，求瓶内剩余的空气质量与原有空气质量的比值。

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14. 如图所示，质量为 $m = 2 k g$ 、左侧固定有竖直挡板的平板小车静置于光滑水平地面上，质量均为 $m = 2 k g$ 的甲、乙两物块 $($ 均可视为质点 $)$ 紧挨着并排放置在小车的水平表面上，物块甲距左侧挡板 $d = 4.5 m$ ，物块乙距小车右端足够远。已知甲、乙两物块与小车接触面间动摩擦因数分别为 $μ_{1} = 0.1$ 、 $μ_{2} = 0.2$ ，重力加速度 $g = 10 m / s^{2}$ 。 $t = 0$ 时刻开始用水平向右的恒力 $F = 10 N$ 作用于小车， $t = 3 s$ 时撤去力 $F$ 。若物块与挡板发生碰撞，则碰后不再分开。求：

(1)、 $t = 0$ 时，甲物块的加速度大小 $a_{甲};$

(2)、小车的最终速度的大小 $v;$

(3)、甲、乙两物块间的最终距离 $L$ 。

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15. 如图所示的平面直角坐标系中， $x$ 轴水平向右、 $y$ 轴竖直向上，区域 $I$ 存在平行于 $x o y$ 平面的匀强电场，电场强度大小为 $E = \frac{m g}{q}$ ，区域Ⅱ存在垂直于 $x o y$ 平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为 $B = \frac{\sqrt{3} m g}{q v_{0}}$ ，区域Ⅲ存在竖直向上、场强大小为 $E = \frac{m g}{q}$ 的匀强电场，和垂直于 $x o y$ 平面向外、宽度均为 $d$ 、磁感应强度大小依次为 $B_{0}$ 、 $2 B_{0} \dots n B_{0}$ 的匀强磁场。在坐标原点 $O$ 将质量为 $m$ 、电荷量为 $+ q$ 的小球以大小为 $v_{0}$ 的初速度竖直向上抛出，小球运动过程中经过 $A$ 、 $C$ 两点，在 $A$ 点的速度大小为 $\frac{\sqrt{3}}{3} v_{0}$ ，方向与 $x$ 轴正方向相同，第一次经过 $N N^{'}$ 时速度方向沿 $x$ 轴正方向 $; M M^{'}$ 、 $N N^{'}$ 是相邻区域的边界且均与 $x$ 轴垂直， $C$ 是 $M M^{'}$ 与 $x$ 轴的交点，各区域竖直空间足够大。已知重力加速度为 $g$ 。求：

(1)、小球从 $O$ 到 $A$ 速度变化量 $△ v$ 的大小和区域Ⅰ中电场强度与 $x$ 轴正方向的夹角 $θ;$

(2)、小球经过 $C$ 点时的速度大小 $v_{c}$ 和在区域Ⅱ运动时的最大速度 $v;$

(3)、若 $B_{0} = \frac{\sqrt{3} m v_{0}}{2024 q d}$ ，小球在区域Ⅲ运动过程中最大的水平位移 $x$ 。

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