2024届湖南省衡阳市炎德英才名校联考联合体高三下学期模拟预测物理试题

试卷更新日期：2024-04-30 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。每小题只有一项符合题目要求）

1. 地球上只有百万分之一的碳是以碳14形式存在于大气中。 $_{6}^{14} C$ 能自发进行 $β$ 衰变，关于 $_{6}^{14} C$ 发生 $β$ 衰变下列说法正确的是（）

A、衰变放出的 $β$ 粒子来自于 $_{6}^{14} C$ 的核外电子 B、衰变产生的新核是 $_{7}^{15} N$ C、衰变产生的新核的比结合能比 $_{6}^{14} C$ 大 D、衰变放出的 $β$ 粒子带负电，具有很强的电离能力

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2. 如图所示为航天员在空间站“胜利会师”以及航天员出舱与地球同框的珍贵画面，已知空间站绕地球飞行可视为做匀速圆周运动，其运行的轨道离地面高度为h，地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，则（　　）

A、航天员在空间站工作生活时不受地球的引力作用 B、空间站绕地球运行的速度大于7.9km/s C、空间站绕地球运行的周期为24小时 D、空间站在轨道处的向心加速度大小为 $\frac{g R^{2}}{{(R + h)}^{2}}$

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3. 2023年12月18日11时，第二十五届哈尔滨冰雪大世界正式开园，以“龙腾冰雪逐梦亚冬”为主题，为世界各地游客打造一座集冰雪艺术、冰雪文化、冰雪演艺、冰雪建筑、冰雪活动、冰雪体育于一体的冰雪乐园。冰雪大世界园区内有一块边长为L的立方体的某种冰块，冰块内上下底面中心连线为 $O O^{'}$ ，在 $O^{'}$ 处安装了一盏可视为点光源的彩灯。已知该种冰块的折射率为 $\sqrt{2}$ ，光在真空中传播速率为c，下列说法正确的是（　　）

A、光在冰块中的传播速度为 $\frac{\sqrt{2}}{2} c$ B、由彩灯直接发出的光照到冰块上表面时，不能都从上表面射出 C、由彩灯直接发出的光照到冰块四个侧面时，都能从侧面射出 D、光从四个侧面射出的过程中，所经历的最长时间为 $\frac{2 L}{c}$

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4. 在水平路面上骑摩托车的人，遇到一个壕沟，其尺寸如图所示。摩托车后轮离开地面后失去动力，之后的运动可视为平抛运动，摩托车后轮落到壕沟对面才算安全。不计空气阻力，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）

A、摩托车在空中相同时间内速度的变化量相同 B、若摩托车能越过壕沟，则其所用时间为 $\sqrt{\frac{2 g}{h}}$ C、摩托车能安全越过壕沟的最小初速度为 $x \sqrt{\frac{2 g}{h}}$ D、若摩托车越不过壕沟，则初速度越小其在空中的运动时间越短

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5. CT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称，CT扫描机可用于对多种病情的探测。图（a）是某种CT机主要部分的剖面图，其中X射线产生部分的示意图如图（b）所示。图（b）中M、N之间有一电子束的加速电场，虚线框内有匀强偏转磁场；经调节后电子束从静止开始沿带箭头的实线所示的方向前进，打到靶上，产生X射线（如图中带箭头的虚线所示）；将电子束打到靶上的点记为P点。则（　　）

A、M处的电势高于N处的电势 B、增大M、N之间的加速电压可使P点左移 C、偏转磁场的方向垂直于纸面向外 D、增大偏转磁场磁感应强度的大小可使P点左移

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6. 物理学中有很多关于圆盘的实验，第一个是法拉第圆盘，圆盘全部处于磁场区域，可绕中心轴转动，通过导线将圆盘圆心和边缘与外面电阻相连。第二个是阿拉果圆盘，将一铜圆盘水平放置，圆盘可绕中心轴自由转动，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，第三个是费曼圆盘，一块水平放置的绝缘体圆盘可绕过其中心的竖直轴自由转动，在圆盘的中部有一个线圈，圆盘的边缘固定着若干带负电的金属小球。以下说法正确的是（　　）

A、法拉第圆盘在转动过程中，圆盘中磁通量不变，有感应电动势，无感应电流 B、阿拉果圆盘实验中，转动圆盘，小磁针会同向转动，反之，转动小磁针，圆盘则不动 C、费曼圆盘中，当开关闭合的一瞬间，圆盘会顺时针（俯视）转动 D、法拉第圆盘和阿拉果圆盘都是电磁驱动的表现

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二、选择题（本题共4小题，每小题5分，共20分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对得5分，选对但不全得3分，有选错或不选得0分）

7. 静电透镜是电子透镜中的一种，由带电导体所产生的静电场来使电子束聚焦和成像的装置，它广泛应用于电子器件和电子显微镜中。已知某静电透镜内部的电场线的分布如图所示，其中A、B和C为电场中三个点，则下列说法中正确的是（　　）

A、A、B两点的电场方向相同 B、C点的电势比A点的电势低 C、B点的电场强度比A点的大 D、电子从A点运动到C点，其电势能增大

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8. 如图所示，质量为m的木块在质量为M的长木板上，受到水平向右的拉力F的作用而向右滑行，长木板处于静止状态，已知木块与木板间的动摩擦因数为μ₁ ，木板与地面间的动摩擦因数为 $μ_{2}$ ，下列说法正确的是（　　）

A、木板受到地面的摩擦力的大小一定是 $μ_{1} m g$ B、木板受到地面的摩擦力的大小一定是 $μ_{2} (m + M) g$ C、当 $F > μ_{2} (m + M) g$ 时，木板便会开始运动 D、无论怎样改变F的大小，木板都不可能运动

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9. 一列横波沿直线传播，在波的传播方向上有A、B两点。在t时刻A、B两点间形成如图甲所示波形，在（ $t + 3 s$ ）时刻A、B两点间形成如图乙所示波形，已知A、B两点平衡位置间距离 $a = 9 m$ ，则以下说法中正确的是（　　）

A、若周期为4s，波一定向右传播 B、若周期大于4s，波可能向右传播 C、若波速为8.5m/s，波一定向左传播 D、该波波速可能的最小值为0.5m/s

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10. 如图，质量均为m的小球A、B用一根长为l的轻杆相连，竖直放置在光滑水平地面上，质量也为m的小球C挨着小球B放置在地面上。扰动轻杆使小球A向左倾倒，小球B、C在同一竖直面内向右运动。当杆与地面有一定夹角时小球B和C分离，已知C球的最大速度为v，小球A落地后不反弹，重力加速度为g。下面说法正确的是（）

A、球B、C分离前，A、B两球组成的系统机械能逐渐减小 B、球B、C分离时，球B对地面的压力大小为2mg C、从开始到A球落地的过程中，杆对球B做的功为 $\frac{1}{8} m v^{2}$ D、小球A落地时的动能为 $m g l - \frac{5}{8} m v^{2}$

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三、填空题（本题共2小题，共16分）

11. 某兴趣小组在实验室里找到了一小金属球做了一个如图所示的单摆，来测量当地的重力加速度。具体操作如下：
（1）甲同学用某种仪器来测量摆球的直径，得到的测量值为 $d = 2.275 mm$ ，此测量数据是选用了仪器测量得到的。（填标号）
A．毫米刻度尺 B.10分度游标卡尺 C.20分度游标卡尺 D．螺旋测微器
（2）测量单摆的周期时，乙同学在摆球某次通过最低点时按下停表开始计时，同时数1；当摆球第二次通过最低点时数2，依此法往下数，当他数到80时，按下停表停止计时，读出这段时间t，则该单摆的周期为（填标号）
A． $\frac{t}{39}$ B． $\frac{t}{39.5}$ C． $\frac{t}{40}$ D． $\frac{t}{79}$
（3）丙同学忘记测量摆球直径，但他仍改变细线的长度先后做两次实验，记录细线的长度及单摆对应的周期分别为 $l_{1}$ 、 $T_{1}$ ，和 $l_{2}$ 、 $T_{2}$ ，则重力加速度为（用 $l_{1}$ 、 $T_{1}$ 、 $l_{2}$ 、 $T_{2}$ 表示）。该同学测出的重力加速度当地重力加速度（填“>”、“<”、“=”）

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12. 光伏电池是将太阳能转化为电能的装置，由于其能量来源于“取之不尽”的太阳能辐射，而且清洁、安全、无污染，目前已广泛应用于人们生活的各个方面。小明家里就安装了一套太阳能庭院灯，小明和科技小组的同学拆下了其中的光伏电池，欲测量其电动势和内阻。通过查阅铭牌，他们了解到电池规格为“12V；2Ω；6A·h”，高亮度LED照明灯的规格为“6W；10V”。

(1)、若通过分压电阻保证LED灯正常发光，则给光伏电池充满电后，理论上可使LED灯连续照明h；

(2)、实验室可提供的器材如下：
电流表A（量程0.6A，内阻约为2Ω）
电压表V（量程15V，内阻约为10kΩ）
滑动变阻器 $R_{1}$ （0~20Ω）
电阻箱 $R_{2}$ （最大阻值99Ω，最小分度0.1）
电阻箱 $R_{3}$ （最大阻值999Ω，最小分度1Ω）
单刀单掷开关 $S_{1}$ 、单刀双掷开关 $S_{2}$ 及导线若干
为测量该电池的电动势和内阻，该小组设计了如图甲所示的电路，并按以下步骤进行操作：
①闭合开关 $S_{1}$ ，断开开关 $S_{2}$ ，调节滑动变阻器 $R_{1}$ 使电流表指针满偏：
②保持滑片P不动，把开关 $S_{2}$ 与1接通，调节电阻箱使电流表指针半偏，读出电阻箱的阻值 $r_{0}$ ，则可得电流表的内阻 $R_{A} =$ ，该测量值真实值（选填“大于”“小于”或“等于”），其中电阻箱应选择（选填“ $R_{2}$ ”或“ $R_{3}$ ”）；
③闭合开关 $S_{1}$ ，把开关 $S_{2}$ 与2接通，调节滑动变阻器阻值，记下多组电流表的示数I和相应电压表的示数U；
④以U为纵坐标，I为横坐标，作出 $U - I$ 图线如图乙所示，图线斜率的绝对值为k，纵截距为b，根据图线求得电动势 $E =$ ，内阻 $r =$ ；

(3)、在不计电流表内阻测量误差的情况下，测量电动势和内阻时电流表和电压表（选填“会”或“不会”）引起系统误差。

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四、计算题（本题共3小题，其中第13题12分，第14题13分，第15题15分，共40分。写出必要的推理过程，仅有结果不得分）

13. 某种喷雾器的贮液筒的总容积为7.5 L，如图所示，装入6 L的药液后再用密封盖将贮液筒密封，与贮液筒相连的活塞式打气筒每次能压入300 cm³ ， 1 atm的空气，设整个过程温度保持不变．
(1)要使贮气筒中空气的压强达到4 atm，打气筒应打压几次？
(2)在贮气筒中空气的压强达到4 atm时，打开喷嘴使其喷雾，直到内外气体压强相等，这时筒内还剩多少药液？

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14. 两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ与水平面的夹角为 $θ = 30 °$ ， M、P之间连接电阻R，虚线E、F的上方有垂直导轨平面斜向下的磁场， $B = 1 T$ 。金属线框ABCD质量 $m = 0.2 kg$ ， AB、CD的长度 $L_{1} = 1 m$ ， AD、BC的长度 $L_{2} = 0.5 m$ ， AB、CD的电阻均为 $r = 0.6 Ω$ ， AD、BC和导轨电阻不计， $t = 0$ 时刻，CD边与EF重合，沿斜面向上方向施加一个作用力F，力的大小随速度的变化关系为 $F = (2.8 + v) N$ ，线框从静止开始做匀加速直线运动，线框恰好全部进入磁场时，撤去F，当线框下滑的过程中，AB未出磁场前已经匀速。求：
（可供参考的知识：两个电动势相同的电源并联后对电路供电时，电源的总电动势等于单个电源的电动势，电源的总电阻等于两个电源内阻的并联电阻）
（1）电阻R的阻值；
（2）从撤掉F到AB恰好出磁场的时间t。

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15. 目前我国航天事业正处在飞速发展时期，对于人造卫星的发射，曾经有人提出这样的构想：沿着地球的某条弦挖一通道，并铺设成光滑轨道，在通道的两个出口分别将一物体和待测卫星同时释放，利用两者碰撞（弹性碰撞）效应，就可以将卫星发射出去，已知地表重力加速度 $g_{0}$ ，地球半径R。物体做简谐运动的周期 $T = 2 π \sqrt{\frac{m}{k}}$ ， m为物体的质量， $k$ 为简谐运动物体的回复力和其离开平衡位置的位移大小之比。
（1）如图1所示，设想在地球上距地心h处挖一条光滑通道AB，从A点静止释放一个质量为m的物体，求物体通过通道中心 $O^{'}$ 的速度大小，以及物体从A运动到B点的时间（质量分布均匀的空腔对空腔内的物体的万有引力为零）
（2）如图2所示，若通道已经挖好，且 $h = \sqrt{\frac{2}{3}} R$ ，如果在AB处同时释放两个物体，物体质量分别为M和m，他们同时到达 $O^{'}$ 点并发生弹性碰撞，要使小物体飞出通道口速度达到第一宇宙速度，M和m应该满足什么关系？

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