湖南省永州市2024届高三下学期物理三模试题

试卷更新日期：2024-05-17 类型：高考模拟

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一、选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。

1. 中国传统工艺——榫卯结构出现在当下流行的拼插玩具中，如图甲所示。凸出部分叫榫，凹进部分叫卯，榫和卯咬合，起到连接作用。图乙是一种榫卯连接构件，相互连接的两部分M、N，其中构件M固定在水平地面上，榫、卯接触面间的动摩擦因数均为μ ，沿N的轴线OP用大小为F的力才能将N从M中缓慢拉出。可认为各接触面间的弹力大小均为 $F_{N}$ ，滑动摩擦力与最大静摩擦力大小相等，N的下表面与水平地面未接触，则榫、卯接触面间的动摩擦因数μ为（　　）

A、 $\frac{F}{2 F_{N}}$ B、 $\frac{F}{3 F_{N}}$ C、 $\frac{F}{4 F_{N}}$ D、 $\frac{F}{5 F_{N}}$

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2. “地震预警”是指在地震发生以后，抢在地震波传播到受灾地区前，向受灾地区提前发出警报，通知目标区域从而实现预警。科研机构对波的特性展开研究，某机械波沿x轴传播，图甲为 $t = 0.6 s$ 时的波动图像，图乙为 $x = 5 m$ 处A质点的振动图像，此时P、Q两质点的位移均为 $- 1 c m$ ，下列说法正确的是（　　）

A、这列波沿x轴正方向传播 B、P质点的振动方程为 $y = 2 s i n (\frac{5 π}{3} t + \frac{π}{6}) (c m)$ C、 $t = 0.6 s$ 时，P、Q两质点加速度大小相同，方向相反 D、从 $t = 0.6 s$ 开始经过0.3s，P、Q两质点经过的路程相等

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3. 如图为理想自耦变压器，在A、B间输入电压有效值恒定的交变电流，开始时滑片 $P_{1}$ 位于线圈 $C D$ 的中点G ，滑片 $P_{2}$ 位于滑动变阻器R的中点，电流表 $A_{1}$ 和 $A_{2}$ 为理想电表，下列说法正确的是（　　）

A、若仅将滑片 $P_{1}$ 向上滑动，则 $A_{1}$ 、 $A_{2}$ 的示数均变小 B、若仅将滑片 $P_{1}$ 向上滑动，则 $A_{1}$ 、 $A_{2}$ 的示数均变大 C、若仅将滑片 $P_{2}$ 向上滑动，则 $A_{1}$ 的示数变大， $A_{2}$ 的示数变小 D、若仅将滑片 $P_{2}$ 向上滑动，则 $A_{1}$ 的示数变小， $A_{2}$ 的示数变大

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4. 如图所示为三棱镜的截面 $Δ A B C$ ， $∠ A = 105 °$ 、 $∠ B = 45 °$ 。某细单色光束从 $A C$ 边上的D点射入三棱镜，折射光线射到 $B C$ 边上的E点，正好发生全反射，反射光线垂直射到 $A B$ 边的F点，光线在D的入射角为 $α$ ，折射角为 $β$ ，已知B、E两点之间的距离为L ， $s i n 15 ° = \frac{\sqrt{6} - \sqrt{2}}{4}$ ，光在真空中的传播速度为c ，下列说法正确的是（　　）

A、 $s i n α = \frac{\sqrt{3} - 1}{4}$ B、 $s i n β = \frac{\sqrt{6} - \sqrt{2}}{6}$ C、光从E到F的传播时间为 $\frac{L}{c}$ D、介质对此单色光的折射率为 $\sqrt{3}$

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5. 如图所示，一质量为M的楔形木块静止放在水平地面上，它的顶角为90°，两底角分别为 $α$ 和 $β$ ；已知楔形木块的两个斜面是光滑的，与地面之间的接触面是粗糙的。现将两个质量均为m的小木块轻轻放在两个斜面上，让a、b同时由静止开始运动。在两个木块共同下滑的过程中，楔形木块对水平地面的摩擦力大小及压力的大小分别为

A、 $m g (s i n α － s i n β)$ ， $M g ＋ m g (s i n α ＋ s i n β)$ B、0， $M g ＋ m g (c o s α ＋ c o s β)$ C、0，Mg＋mg D、 $m g (s i n β － s i n α)$ ， Mg＋mg

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6. 如图所示，嫦娥五号探测器由轨道器、返回器、着陆器和上升器等多个部分组成。探测器完成对月球表面的取样任务后，样品将由上升器携带升空进入环月轨道，与环月轨道上做匀速圆周运动的轨道器、返回器组合体（简称“组合体”）对接。为了安全，上升器与组合体对接时，必须具有相同的速度。已知上升器（含样品）的质量为m ，月球的半径为R ，月球表面的“重力加速度”为g ，组合体到月球表面的高度为h。取上升器与月球相距无穷远时引力势能为零，上升器与月球球心距离r时，引力势能为 $E_{p} = - \frac{G M m}{r}$ ， G为引力常量。M为月球的质量（未知），不计月球自转的影响。下列说法正确的是（　　）

A、月球的质量 $M = \frac{g (R + h)^{2}}{G}$ B、组合体在环月轨道上做圆周运动的速度v的大小为 $\sqrt{\frac{g R^{2}}{r + h}}$ C、上升器与组合体成功对接时上升器的能量为 $- \frac{m g R^{2}}{R + h}$ D、上升器从月球表面升空并与组合体成功对接至少需要的能量为 $m g R - \frac{m g R^{2}}{2 (R + h)}$

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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. 点电荷A、B、C固定在xOy平面内，A、B位于x轴上2d和4d处，C位于y轴上4d处，如图所示，已知在原点O处的电场方向沿y轴正方向，点电荷A的电荷量为-q ，点电荷B、C的电荷量大小相等，下列说法正确的是（　　）

A、点电荷A、B带同种电荷 B、点电荷B的电荷量大小为4q C、一个带负电的试探电荷沿直线从O点运动到P点，电势能先增大再减小 D、一个带负电的试探电荷沿直线从O点运动到P点，电势能先减小再增大

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8. 氢原子从高能级向低能级跃迁时，会产生四种频率的可见光，其光谱如图甲所示。氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光Ⅰ，从能级3跃迁到能级2产生可见光Ⅱ，用同一双缝干涉装置研究这两种光的干涉现象，得到如图乙和图丙所示的干涉条纹，用这两种光分别照射如图丁所示的实验装置，都能产生光电效应。下列说法正确的是（　　）

A、图甲中的 $H_{α}$ 对应的是Ⅱ B、图乙中的干涉条纹对应的是Ⅱ C、Ⅰ的光子动量小于Ⅱ的光子动量 D、P向a移动，电流表示数为零时Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大

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9. 某实验研究小组为探究物体冲上粗糙斜面能达到的最大位移x与斜面倾角θ的关系，使某一物体每次以不变的初速率v₀沿足够长的斜面向上运动，如图甲所示，调节斜面与水平面的夹角θ ，实验测得x与θ的关系如图乙所示，取g=10m/s²。则由图可知（　　）

A、物体的初速率 $v_{0} = 5 m / s$ B、物体与斜面间的动摩擦因数 $μ = 0.75$ C、图乙中 $x_{m i n} = 0.36 m$ D、取初始位置所在水平面为重力势能参考平面，当 $θ = 37 °$ ，物体上滑过程中动能与重力势能相等时，物体上滑的位移为0.5m

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10. 如图所示为某离子速度分析器截面图，用于探究空间区域离子发射的速度。建立如图的坐标系，在 $x O y$ 平面（纸面）内，圆Ⅰ与圆Ⅱ相切于F点，与x、y轴相切于A、C两点，圆心位置分别为 $O_{1}$ 、 $O_{2}$ ，半径均为R ，两圆心连线与 $O F$ 垂直，圆内分别存在垂直纸面向外的匀强磁场 $B_{1}$ 、 $B_{2}$ 。离子源发射质量为m、电荷量为q、速度大小为 $v_{0}$ 的正离子，从A点沿 $A O_{1}$ 方向射入磁场 $B_{1}$ ，经F点进入磁场 $B_{2}$ 。不计离子的重力及相互作用，已知 $t a n \frac{π}{8} = \sqrt{2} - 1$ ，下列说法正确的是（　　）

A、磁感应强度 $B_{1}$ 的大小为 $\frac{(\sqrt{2} - 1) m v_{0}}{R q}$ B、若离子不会碰到y轴，则 $B_{2}$ 的最小值为 $\frac{\sqrt{2} m v_{0}}{R q}$ C、若离子源发射点可在圆Ⅰ内移动，且离子的速度大小可调、发射方向均沿y轴正方向，要使离子都能从F点垂直 $O F$ 方向射入圆Ⅱ，则离子发射点位置需满足的函数关系式为 $y = - (\sqrt{2} + 1) x + (3 + 2 \sqrt{2}) R$ D、若离子源发射点可在圆Ⅰ内移动，且离子的速度大小可调、发射方向均沿y轴正方向，要使离子都能从F点垂直 $O F$ 方向射入圆Ⅱ，则圆Ⅰ内可能有离子经过的区域面积为 $\frac{(π - 2 \sqrt{2}) (3 + 2 \sqrt{2})}{16} R^{2}$

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三、非选择题：本题共5小题，共56分。

11. 小刘同学准备用实验探究胡克定律，他把弹簧上端固定在铁架台的横杆上，弹簧的右侧固定一刻度尺，如图1所示．在弹簧下端悬挂不同质量的钩码，记录弹簧在不同拉力作用下的长度 $x$ ，以弹簧弹力 $F$ 为纵轴、弹簧长度 $x$ 为横轴建立直角坐标系。

(1)、测得弹力 $F$ 与弹簧长度 $x$ 的关系如图2所示，图中 $x_{0}$ 表示____（选择字母代号）。

A、弹簧的形变量 B、弹簧形变量的变化量 C、弹簧处于水平状态下的自然长度 D、弹簧处于竖直状态下的自然长度

(2)、实验中，使用两条不同的轻质弹簧 $a$ 和 $b$ ，得到的弹力 $F$ 与弹簧长度 $x$ 的图像如图3所示，由此可知 $a$ 弹簧的劲度系数（填“大于”，“等于”或“小于”） $b$ 弹簧的劲度系数。

(3)、实验过程中发现某类弹簧自身受到的重力相对其弹力非常小，可视为轻质弹簧，若把该类弹簧在铁架台上竖直悬挂时，弹簧呈现的形态是图4中的哪一幅图。（选择字母代号“A”或“B”或“C”）

(4)、小刘同学在完成实验（2）后，将质量为 $m$ 的钩码分别挂在轻质弹簧 $a 、 b$ 上，并测得 $a 、 b$ 弹簧的长度分别为 $L_{1} 、 L_{2}$ ，若将 $a 、 b$ 弹簧首尾相连串接在一起，则串接后整根弹簧的劲度系数k=。（已知当地重力加速度为 $g$ ，结果用“ $m 、 L_{1} 、 L_{2} 、 g 、 x_{a} 、 x_{b}$ ”等符号表示）

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12. 小明同学暑假在工地上找到一段导线，他想用自己所学的实验方法来测量该导线的电阻R_x。

(1)、小明先用多用电表的欧姆挡进行粗略测量，选用欧姆挡“×1”挡进行测量时，指针位置如图所示，则读数为Ω。

(2)、小明还从实验室中借了以下器材，用另一种方案来测量该导线的电阻。
A.电流表G：内阻R_g=100Ω，满偏电流I_g=3mA
B.电流表A：量程为0.6A，内阻约为1Ω
C.滑动变阻器R：最大阻值为5Ω
D.定值电阻：R₁=500Ω，R₂=1900Ω
E.电源：电动势E=6V，内阻不计
F.开关S一个、导线若干
①实验器材中缺少电压表，可将电流表G与一个定值电阻改装成量程为6V的电压表，则定值电阻应选（选填“R₁”或“R₂”）。
②为了尽可能获取多组数据并减小实验误差，请在虚线框内画出测量电路原理图并标注所选器材的符号。
③某次测量中，电流表G的读数为I₁=2.70mA时，电流表A的读数为I₂=0.50A，由此求得这段导线的电阻为Ω（结果保留2位有效数字）。

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13. 一根粗细均匀、长度 $L = 90 c m$ 的导热玻璃管开口向下竖直放置，管中水银柱的长度 $l_{1} = 15 c m$ ，封闭的理想气体柱的长度 $l_{2} = 75 c m$ ，如图甲所示；现将玻璃管缓慢转动 $180 °$ 至开口向上并固定，如图乙所示。已知外界大气压强恒为75 $c m H g$ ，环境的热力学温度始终为 $T_{0} = 300 K$ 。

(1)、求图乙中水银到管口的距离h；

(2)、对图乙中的封闭气体加热，要使水银全部从玻璃管顶端溢出，求封闭气体的热力学温度不能低于多少。

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14. 将扁平的小石片在手上呈水平放置后用力飞出，石片遇到水面后并不会直接沉入水中，而是擦着水面滑行一小段距离后再弹起飞行，跳跃数次后沉入水中，即称为“打水漂”。如图所示，小明在岸边离水面高度h₀=1.8m处，将一质量m=20g的小石片以初速度v₀=8m/s水平飞出，小石片在水面上滑行时受到的水平阻力恒为f=0.5N，若小石片每次均接触水面Δt=0.04s后弹起，弹起时竖直方向的速度与此时沿水面滑行的速度之比为常数k=0.75。小石片在水面上弹跳数次后沿水面的速度减为零，此后以a=2.0m/s²的恒定加速度沿竖直方向沉入水深h=1m的河底。取重力加速度g=10m/s² ，不计空气阻力。求：

(1)、小石片第一次与水面接触前水平方向的位移x；

(2)、小石片从开始抛出到沉入河底前瞬间的整个过程中，水对小石片做的功W；

(3)、小石片最后一次弹起在空中飞行的时间t。

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15. 图甲为某种发电装置，轻质钕磁铁固定在带状薄膜上，上下各固定一个完全相同的线圈。两线圈与磁铁共轴，以薄膜平衡位置为原点O建立竖直向上x轴，线圈中心与磁铁相距均为 $x_{0}$ ，当周期性外力作用时，薄膜带动磁铁在竖直方向上下振动，振幅为A。已知线圈的匝数为n、横截面积为S、磁铁中轴线上各点磁感应强度B的大小与该点到磁铁中心距离x的关系如图乙所示，忽略线圈长度，线圈内各处磁感应强度的竖直分量近似等于线圈中心位置的磁感应强度大小，不计线圈电阻和自感互感的影响，电路连接如图丙所示。定值电阻 $R = 5 Ω$ ，电容器的电容 $C = 0.2 F$ ，足够长的光滑平行金属导轨 $A G$ 、 $B H$ 固定于水平面内，相距为 $L = 2 m$ ，处于竖直向下、大小为 $B_{4} = 1 T$ 的匀强磁场中，轨道在C、D处各被一小段正对的绝缘材料隔开，质量为 $m_{a} = 1 k g$ 的金属棒a静置于导轨 $A B$ 处，质量为 $m_{b} = 3 k g$ 的金属棒b紧贴 $C D$ 右侧放置，质量为 $m_{c} = 1 k g$ 的金属棒c静置于b棒右侧 $s_{0} = 2 m$ 的 $E F$ 处。a、b棒的接入电阻相同， $R_{a} = R_{b} = 2 Ω$ ， c棒的接入电阻 $R_{c} = 4 Ω$ ，所有导轨的电阻均不计。初始时单刀双掷开关S与触点“1”闭合。

(1)、若磁铁从O点运动到最高点历时 $Δ t$ ，判断此过程流过电阻R中电流方向及流过R的电荷量；

(2)、磁铁上升过程某时刻，电容器带电荷量 $Q_{1} = 2 C$ 时，将开关S拨到触点“2”。当金属棒a运动至 $C D$ 时电容器的电压 $U = 6 V$ ，此时a、b两棒相碰结合为一个“双棒”整体，最终各棒运动达到稳定状态，求最终“双棒”整体与c棒的距离以及从a、b棒碰后到各棒稳定的过程中a棒中产生的焦耳热；

(3)、图乙中B与x关系式满足 $B = \frac{k}{x}$ （其中k为未知常数），图中 $B_{1}$ 、 $B_{2}$ 、 $B_{3}$ 为已知量，写出磁铁以速率 $v_{0}$ 向上经平衡位置时，电阻 $R$ 的电功率表达式。

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