2024届四川省绵阳市某中学高三下学期“超越杯”考试理科综合试题-高中物理

试卷更新日期：2024-03-23 类型：高考模拟

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一、选择题：本题共8小题，每小题6分。第14~18题只有一项符合题目要求，第19~21题有多项符合题目要求。全部选对得6分，选对但不全得3分，有选错得0分。

1. 2022年10月31日15时37分，梦天实验舱搭乘长征五号B遥四运载火箭，在中国文昌航天发射场发射升空。11月1日4时27分，梦天实验舱成功对接于天和核心舱前向端口，初步建成三舱段的中国空间站（空间站对接前后的运行轨道可近似为圆轨道且半径一样）。下列说法正确的是（　　）

A、对接成功后的“三舱段”的空间站相比较之前“两舱段”的空间站受到地球的吸引力不变 B、对接后，空间站受到的合外力依然为零 C、对接后，空间站的加速度大小不变 D、梦天实验舱在地面上所受引力的大小小于其对接前瞬间做圆周运动所需的向心力

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2. 如图所示，曲线为一带负电的粒子在某点电荷产生的电场中的部分运动轨迹，P点为轨迹的最低点，以P点为坐标原点建立直角坐标系，粒子的运动轨迹关于y轴对称，Q点是第Ⅰ象限内轨迹上的一点。粒子只受电场力的作用。下列说法正确的是（　　）

A、点电荷一定带负电 B、点电荷一定在y轴负半轴上的某处 C、Q点的电势一定比P点的电势高 D、粒子在P、Q两点的动能与电势能之和一定相等

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3. 质量为2kg的物体与水平地面的动摩擦因数为0.1，在水平拉力F的作用下由静止开始运动，拉力F做的功W和物体的位移s之间的关系如图所示，重力加速度 $g = 10 m / s^{2}$ ，物体从静止到位移为9m的过程中，下列说法中正确的是（　　）

A、物体一直做匀加速直线运动 B、拉力F的平均功率为6.75W C、摩擦力做的功为18J D、拉力F的最大瞬时功率为12W

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4. 如图，一粗糙斜面放置在地面上，斜面顶端装有一光滑定滑轮，一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块N，另一端与斜面上的物块M相连，系统处于静止状态。现用始终垂直于绳子的拉力F缓慢拉动N，直至悬挂N的细绳水平。已知斜面和M始终保持静止，则在此过程中（　　）

A、拉力F的大小先变大后变小 B、M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加 C、地面对斜面的支持力大小一直增大 D、地面对斜面的摩擦力大小先增大后减小

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5. 如图所示，一个平行于纸面的等腰直角三角形导线框，水平向右匀速运动，穿过宽度为d的匀强磁场区域，三角形两直角边长度为2d、线框中产生随时间变化的感应电流i，下列图形正确的是（　　）

A、 B、 C、 D、

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6. 如图，质量为 $3 m$ 的木块静止放置在光滑水平面上，质量为 $m$ 的子弹（可视为质点）以初速度 $v_{0}$ 水平向右射入木块，水平射出木块时速度变为 $\frac{v_{0}}{3}$ ，已知木块的长为 $L$ ，设子弹在木块中的阻力恒为 $f$ 。则子弹在木块中运动的时间为（　　）

A、 $\frac{4 L}{3 v_{0}}$ B、 $\frac{9 L}{5 v_{0}}$ C、 $\frac{2 m v_{0}}{3 f}$ D、 $\frac{4 m v_{0}}{9 f}$

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7. 如图所示，在圆心为O、半径为R的半圆形区域内（不含边界）有磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，MN为直径。大量带正电荷的同种粒子以不同的速率从O点在纸面内沿与ON成 $30 °$ 角的方向射入磁场。粒子的质量为m，电荷量为q，不计粒子受到的重力以及粒子间的相互作用。下列说法正确的是（）

A、粒子在磁场中运动的最长时间为 $\frac{5 π m}{3 q B}$ B、若粒子恰好从圆弧边界离开磁场，则粒子的速度大小为 $\frac{q B R}{m}$ C、若粒子恰好从O点正上方的P点离开磁场，则粒子的速度大小为 $\frac{\sqrt{3} q B R}{3 m}$ D、选择合适的速度，粒子可能从M点离开磁场

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8. 如右图所示，两根光滑足够长且电阻不计的平行金属导轨MNPQ和 $M_{1} N_{1} P_{1} Q_{1}$ ，固定水在平面上，MN与 $M_{1} N_{1}$ 距离为 $2 l$ ， PQ与 $P_{1} Q_{1}$ 距离为l。金属棒a和b的质量分别为2m和m、长度分别为 $2 l$ 与l，金属棒a、b分别垂直放在导轨 $M M_{1}$ 和 $P P_{1}$ 上，静止在导轨上。整个装置处于竖直向下的、磁感强度为B的匀强磁场中。现a棒获得水平向右初速度 $v_{0}$ ，两棒运动时始终保持平行且a总在 $M N M_{1} N_{1}$ 上运动，b总在 $P Q P_{1} Q_{1}$ 上运动，下列说法正确的（）

A、开始到稳定过程中，金属棒a和b组成系统动量守恒 B、稳定后，金属棒a和b均做加速度相同的匀加速直线运动 C、稳定后，金属棒a和b均做速度不相等的匀速直线运动 D、稳定后，金属棒a和b单位时间扫过的面积相等

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二、必考题（共129分）

9. 某同学为了验证动量守恒定律设计了如图所示的装置，取一段中心处有一小孔、两端开口的PV细管，将PV管水平固定在图示木架上，PV管内壁光滑。选择两个大小相同带孔小球（直径均略小于PV管的内径），用穿过两小球的细绳将压缩的弹簧锁定在PV管的中间，点燃火柴烧断细绳，两小球在弹簧的弹力作用下，分别从PV管的两端水平射出，分别落到水平台面的P、Q两点。用天平测出两球质量m₁、m₂ ，用刻度尺测出两管口离地面的高度h。回答下列问题：

（1）为了完成本实验，除了测量两小球的质量外，还必须测量。
A．弹簧的压缩量Δx
B．PV细管的长度
C．小球落地点到管口的水平距离 $x_{1} 和 x_{2}$
（2）利用上述测得的实验数据，验证动量守恒定律的表达式为。（用题中和第一问中所给符号表示）
（3）已知当地重力加速度为g，则解除弹簧锁定前，弹簧的弹性势能是。

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10. 多用电表是实验室中常用的测量仪器，如图（a），为多量程多用电表示意图，其中电流有1.0A、2.5A两个挡位，电压有2.5V、10V两个挡位，欧姆表有两个挡位。
（1）通过一个单刀多掷开关S，B可以分别与触点1、2、3、4、5、6接通，从而实现用多用电表测量不同物理量的功能。
①图（a）中B是（选填“红”或“黑”）表笔；
②当S接触点（选填“1、2、3、4、5、6”）时对应多用电表2.5V挡；
（2）多用电表测量未知电阻阻值的电路如图（b），测量时应将图（a）中S接触点3，电源的电动势为E₁ ， R₀为调零电阻。某次将待测电阻用电阻箱代替时，电路中电流I与电阻箱的阻值R_x关系图像如图（c），则此时多用电表的内阻为kΩ，该电池的电动势E₁=V。
（3）如果随着使用时间的增长，该多用电表内部的电源电动势减小，内阻增大，但仍然能够欧姆调零，若仍用该表测电阻，则测量结果。（选填“偏大”“偏小”或“不变”）

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11. 如图所示，两根间距 $L = 1.0 m$ 、电阻不计的足够长光滑平行金属导轨与水平面夹角 $θ = 30 °$ ，导轨底端接有 $R = 2.0 Ω$ 的定值电阻，导轨所在区域存在磁感应强度 $B = 1.0 T$ 的匀强磁场，磁场方向垂直导轨平面向上。一质量 $m = 0.2 kg$ 、电阻 $r = 1.0 Ω$ 的金属杆 $a b$ 垂直于导轨放置，某时刻给金属杆一个沿斜面向上 $F = 2.0 N$ 的恒力，使金属杆由静止开始运动 $x = 1.2 m$ 时达到最大速度，重力加速度 $g = 10 {m/s}^{2}$ 。求：
（1）金属杆获得的最大速度 $v_{m}$ 的大小和此时 $a b$ 杆两端的电势差 $U_{a b}$ ；
（2）金属杆从静止到运动1.2m的过程中，通过电阻R的电荷量q和电阻R产生的焦耳热 $Q_{R}$ 。

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12. 如图甲所示，在光滑绝缘水平桌面内建立平面直角坐标系xOy，在第Ⅱ象限内有平行于桌面的匀强电场，场强方向与x轴负方向的夹角 $θ = 45 °$ 。在第Ⅲ象限垂直于桌面放置两块相互平行的平板 $C_{1}$ 、 $C_{2}$ ，两板间距为 $d_{1} = L$ ，板间有竖直向上的匀强磁场，两板右端在y轴上，板 $C_{1}$ 与x轴重合，在其左端紧贴桌面有一小孔M，小孔M离坐标原点O的距离为L。在第Ⅳ象限垂直于x轴放置一块平行于y轴的竖直平板 $C_{3}$ ，平板 $C_{3}$ 在x轴上垂足为Q，垂足Q与原点O相距 $d_{2} = \frac{1}{3} L$ 。现将一质量为m、带电量为 $- q$ 的小球从桌面上的P点以初速度 $v_{0}$ 垂直于电场方向射出，刚好垂直 $C_{1}$ 板穿过M孔进入磁场。已知小球可视为质点，P点与小孔M在垂直电场方向上的距离为s，不考虑空气阻力。
（1）求匀强电场的场强大小和到M点时小球的速度；
（2）要使带电小球无碰撞地穿出磁场并打到平板 $C_{3}$ 上，求磁感应强度的取值范围；
（3）若 $t = 0$ 时刻小球从M点进入磁场，磁场的磁感应强度随时间周期性变化，取竖直向上为磁场的正方向，如图乙所示，磁场的变化周期 $T = \frac{4 π m}{3 q B_{0}}$ ，小孔M离坐标原点O的距离 $L = \frac{4 \sqrt{2} m v_{0}}{q B_{0}}$ ，求小球从M点打在平板 $C_{3}$ 上所用的时间。

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三、【物理选修3-4】

13. 如图（a）所示，演员正在舞台上表演“水袖”，“水袖”来自于戏曲舞蹈中，不仅肢体动作得以延伸，更是扩展了身体的表现力和延伸了内在感情，体现了中华民族精神气质和韵味。某次表演中演员甩出水袖的波浪可简化为简谐横波，沿x轴正方向传播的某时刻部分波形图如图（b）所示（3-18m之间有多个完整波形图未画出），若手抖动的频率是0.4Hz，袖子足够长且忽略横波传播时振幅的衰减，则图示时刻P点的振动方向为（填“沿y轴正方向”或“沿y轴负方向”），该简谐横波的波长为m，该简谐横波的传播速度为m/s。

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14. 某透明材料对红光的折射率为n=2，工厂用这种材料做出一个半径为 $r = \sqrt{2} cm$ 的透明半球体，其底面内壁涂有吸光材料，O为半球体的球心，在O点正上方有一点光源 S，能够朝各个方向发射红光，如图为透明半球体的截面示意图。已知OS的距离d=1cm，真空中的光速 $c = 3.0 \times 10^{8} m/s$ （忽略经透明半球体内表面反射后射出的光），答案可保留根号，求
（1）红光到透明半球体表面的最长时间；
（2）透明半球体外表面不发光区域在此截面上形成的弧长。

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