湖南省怀化市2023届高三物理下学期仿真考试（二模）试题（Word版附解析）

怀化市中小学课程改革教育质量监测试卷2023年上期高三二模仿真考试物理一、选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.中国“嫦娥五号”在月球采集的约2公斤月壤中含有地球上鲜有的，是地球上很难得到的清洁、安全和高效的核聚变发电燃料，被科学家们称为“完美能源”。有关聚变的核反应方程如下：①，②；下列说法正确的是（　　）A.X为质子，核反应①、②又称热核反应B.的比结合能比的比结合能大C.方程①中：反应前后原子核总质量相等D.方程②中：核子平均释放的能量约为2.14MeV【答案】D【解析】【详解】A．由电荷数守恒和质量数守恒可知，X的质量数为核电荷数为可知X为中子，核反应①、②为聚变反应，又称热核反应，A错误；B．由核反应方程②可知，由于该核反应释放出核能，所以生成物比反应物更稳定，比结合能也更大，即比结合能比的比结合能小，B错误；C．由质能方程可知，反应式①中有核能放出，一定有质量亏损，因此方程①中：反应前后原子核总质量不相等，C错误；D．方程②中，每个含有三个核子，因此每个核子平均释放的能量为即核子平均释放的能量约为2.14MeV，D正确。故选D。2.高锟是著名的华裔物理学家，因在光纤通信方面的研究获得诺贝尔物理学奖，被人们尊称为光纤之父。 光纤通信的主要部件为光导纤维，其由纤芯和包层两部分组成，以合适角度进入光纤的光能够在纤芯和包层分界面上发生全反射。如图所示，一条长直光导纤维的长度，纤芯的折射率，在纤芯与包层的分界面发生全反射的临界角。现一束细光从左端面中点射入，下列说法正确的是（　　）A.光导纤维中纤芯材料的折射率应小于包层材料的折射率B.为使射入的光在纤芯与包层的界面恰好发生全反射，光在左端面的入射角应为C.若从左端射入的光能够传送到右端（无损失），则光在光导纤维内传输的最长时间约为D.若从左端射入的光能够传送到右端（无损失），则光在光导纤维内传输的最短时间约为【答案】C【解析】【详解】A．为了在内芯与包层的分界面发生全反射，光导纤维中内芯材料的折射率应大于包层材料的折射率，故A错误；B．为使射入的光在内芯与包层的界面恰好发生全反射，设光在左端面的入射角为，则有又可得解得故B错误；C．光在内芯的传播速度为当光射到芯层与包层分界面的入射角等于临界角时，光在光导纤维内传输的时间最长，此时光传播的路程为则最长时间 故C正确；D．当光射向左端面的入射角为时，光在光导纤维内传输的时间最短，则有故D错误。故选C。3.为了激发同学们的学习兴趣和探究精神，某学校建有节能环保风力发电演示系统，该系统由风力发电机、交流电变压器和用户三部分构成，简易示意图如下。时刻，发电机线圈所在平面与磁场方向垂直，风轮机叶片通过升速齿轮箱带动发电机线圈以每秒50转的转速转动，已知发电机线圈面积，匝数为匝，内阻不计；匀强磁场的磁感应强度为。变压器部分，理想变压器原、副线圈的匝数比为。在用户部分电路中电表均为理想电表，定值电阻，D为理想二极管（该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大），则（　　）A.发电机产生的瞬时电动势B.电压表的示数为C.电流表的示数为D.原线圈的输入功率为【答案】C【解析】【详解】A．发电机产生的最大电动势有因为时刻，发电机线圈所在平面与磁场方向垂直，所以其瞬时电动势为 故A项错误；B．因为线圈无内阻，所以原线圈两端的电压为因为理想变压器，所以副线圈两端的电压为又因为电压变的示数为有效值，所以电压表的示数为40V，故B项错误；C．因为二极管为理想二极管，电流表的示数也为有效值，所以有解得故C项正确；D．电阻的功率为电阻的功率为副线圈功率为因为是理想变压器，所以故D项错误。故选C。4.当物体从高空下落时，在无风的条件下，空气对物体的阻力会随物体速度的增大而增大，因此物体下落 一段距离后将会匀速下落，这个速度称为此物体下落的稳态速度。物理学习兴趣小组探究发现，在相同的环境条件下，球形物体的稳态速度仅与球半径及质量有关，下表是某学习兴趣小组探究的实验数据（g取）小球ABCDE小球半径r（）0.50.51.52.02.5小球质量m（）254540100小球稳态速度v（m/s）1640402032试根据表中的数据分析判断下列说法正确的是（　　）A.探究球形物体所受空气阻力f与球的速度v关系时应该选择B、C两球B.探究球形物体所受空气阻力f与球的半径r关系时应该选择A、B两球C.由上表实验数据可得出球形物体所受空气阻力f与球的速度v及半径r的关系式为D.B、C两球达到稳态速度时所受空气阻力之比为【答案】C【解析】【详解】A．对于每个球，在达到稳态速度时，阻力与质量成正比，对于A、B球，半径相同，由A、B球数据可知，质量与终极速度成正比，从而可得，阻力与终极速度成正比，所以探究球形物体所受空气阻力f与球的速度v关系时应该选择A、B两球，故A错误；B．由B、C两球数据分析可知阻力与半径的平方成正比，所以探究球形物体所受空气阻力f与球的半径r关系时应该选择B、C两球，故B错误；C．阻力与终极速度成正比，阻力与半径的平方成正比，可得代入一组数据得k=5所以故C正确；D．达到稳态速度时f=mg 所以故D错误。故选C。5.如图甲所示为利用霍尔元件制作的位移传感器。将霍尔元件置于两块磁性强弱相同、同名磁极相对放置的磁体正中间，以中间位置为坐标原点建立如图乙所示的空间坐标系。当霍尔元件沿轴方向移动到不同位置时，将产生不同的霍尔电压U，通过测量电压U就可以知道位移。已知沿轴方向磁感应强度大小（为常数，且>0），电流I沿方向大小不变。该传感器灵敏度，要使该传感器的灵敏度变大，下列措施可行的是（　　）A.把霍尔元件沿方向的厚度变小B.把霍尔元件沿方向的高度变大C.把霍尔元件沿方向的长度变大D.把霍尔元件沿方向的高度变小【答案】A【解析】【详解】设霍尔元件沿y轴反向的高度为d，沿x轴方向的厚度为l，电流的微观表达式为得自由电荷受洛伦兹力和电场力平衡得由磁感应强度大小得 则可知，要使该传感器的灵敏度变大，应把霍尔元件沿方向的厚度l变小。故选A。6.如图所示，质量为m的小球A从地面上斜抛，抛出时的速度大小为25m/s，方向与水平方向夹角为53°角，在A抛出的同时有一质量为3m的黏性小球B从某高处自由下落，当A上升到最高点时恰能击中竖直下落中的黏性小球B，A、B两球碰撞时间极短，碰后A、B两球粘在一起落回地面，不计空气阻力，，g取。以下说法正确的是（　　）A.小球B下落时离地面的高度是20mB.小球A上升至最高处时离地面40mC.小球A从抛出到落回地面的时间为3sD.小球A从抛出到落回地面的水平距离为60m【答案】C【解析】【详解】AB．A球竖直方向做竖直上抛运动至最高点，B球做自由落体落体运动，则两球运动的高度相同，均为为小球B下落时离地面的高度是40m，AB错误；C．两球竖直方向的运动是互逆的，相遇时小球A竖直速度为0，小球B的速度为根据两球在竖直方向上的动量守恒 两球粘在一起后的竖直速度为继续下落，有得则小球A从抛出到落回地面的时间为3s，C正确；D．小球A从抛出到与小球B相撞的水平距离为根据两球在水平方向上的动量守恒得相撞后两球的水平位移为小球A从抛出到落回地面的水平距离为D错误。故选C。二、选择题：本题共5小题，每小题5分，共25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。7.赤道上某处固定有很长的竖直索道，太空电梯可沿索道上下运动。电影《流浪地球2》有这样一个片段，太空电梯沿索道匀速上升，某时刻站在太空电梯地板上的人突然飘起来了，下列说法正确的是（　　）（已知地球半径，地球表面重力加速度g取） A.太空电梯沿索道匀速上升时，太空电梯绕地心运动的角速度变大B.太空电梯沿索道匀速上升时，太空电梯绕地心运动的线速度变大C.站在太空电梯地板上的人突然飘起来时，太空电梯离地面的高度约为D.站在太空电梯地板上的人突然飘起来时，太空电梯离地面的高度约为【答案】BD【解析】【详解】A．太空电梯和地球要保持相对静止，则电梯各处必有相同的角速度，故A错误；B．由公式可知，太空电梯沿索道匀速上升时，做圆周运动的半径变大，则太空电梯绕地心运动的线速度变大，故B正确；CD．站在太空电梯地板上的人突然飘起来时，人所受万有引力恰好提供做圆周运动向心力，设此时太空电梯离地面的高度为，则有，地球表面物体受到的重力联立解得故C错误，D正确。故选BD。8.一匀强电场的方向平行纸面，纸面内A、B、C三点的位置如图所示，AB=AC=1m，∠BAC=90°。带正电的粒子P，其电荷量为，粒子P以速度从A点出发能过B点，在A到B的过程中粒子P的电势能减少2.4J。若让粒子P以速度从A点出发则能过C点，在A到C的过程粒子P的动能增加3.2J。粒子P在所有运动过程只受电场力，下列结论正确的是（　　） A.B、C两点的电势相等B.C.匀强电场的大小为D.若将粒子P从B移动到C，电场力做功0.8J【答案】BCD【解析】【详解】A．带正电的粒子从A点到B点，电势能减少2.4J，从A点到C点，动能增加3.2J，则电势能减少3.2J，所以B点的电势高于C点的电势，故A错误；B．从A点到B点，电势能减少2.4J，即从A点到C点，电势能减少3.2J，即又所以故B正确；C．电场强度方向如图分别过B、C两点作垂直于电场线的垂线，由于 所以得代入数据得，电场强度E=故C正确；D．粒子P从B移动到C，电场力做功故D正确。故选BCD。9.“战绳”是一种时尚的健身器材，有较好的健身效果。如图1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，t=0时，绳子上形成的简谐波的波形如图2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，此时质点a的位移为8cm。已知绳子长度为12m，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cm，且速度方向向下C.健身者增大抖动频率，将减少振动从绳子端点传播到P点的时间D.健身者抖动绳子端点（刚开始处于平衡位置），经过0.4s振动恰好传到P点【答案】AB【解析】【详解】A．a、b两质点二者平衡位置间距离如果为一个波长，则其相位差为2p，依题意其平衡位置相距波长，则振动的相位差为故A正确；B．由题意可知振动频率为2Hz，则周期为0.5s，则从图示位置开始计时，则质点a的位移与时间的关系为可知当时，质点a的位移仍为cm，且由图2可知此时质点a从波峰向平衡位置运动，故B正确；C．波速由介质而定，则增大抖动频率，不会改变振动从绳子端点传播到P点的时间，故C错误；D．从图中可以得到，波长为8m，周期为0.5秒，则波速为经0.4s，传播的距离为即健身者抖动绳子端点（刚开始处于平衡位置），经过0.4s振动不能传到P点，故D错误。故选AB。10.如图所示，两根足够长光滑平行金属导轨间距l=0.9m，与水平面夹角，正方形区域abcd内有匀强磁场，磁感应强度B=2T，方向垂直于斜面向上。甲、乙是两根质量相同、电阻均为的金属杆，垂直于导轨放置。甲置于磁场的上边界ab处，乙置于甲上方l处，现将两金属杆由静止同时释放，并立即在甲上施加一个沿导轨方向的拉力F，甲始终以的加速度沿导轨向下运动，乙进入磁场时恰好做匀速运动，g取。则（　　） A.甲穿过磁场过程中拉力F随时间均匀增大B.每根金属杆的质量为0.3kgC.乙穿过磁场过程中安培力的功率是3WD.乙穿过磁场过程中，通过整个回路的电荷量为【答案】AC【解析】【详解】A．甲在磁场中做匀加速直线运动，由牛顿第二定律可得可知即外力F始终等于安培力F安，由于电路中的感应电流为则有安培力因此甲穿过磁场过程中拉力F随时间均匀增大，A正确；B．由题意可知，乙杆进入磁场前做初速度是零的匀加速直线运动，则有加速度为乙进入磁场时的速度是乙进入磁场后做匀速直线运动，由平衡条件可得解得 B错误；C．乙穿过磁场过程中安培力的功率是C正确；D．乙进入磁场后做匀速直线运动，则有乙穿过磁场过程中，通过整个回路的电荷量是D错误。故选AC。11.如图所示，小物块质量，长木板质量（假设木板足够长），各接触面摩擦系数从上至下依次为，，小物块以初速度向右滑上木板，木板初始受力F为14N，初速度为0，F维持1.5s后撤去，以初始状态为计时起点，，则（　　）A.经过1s二者速度第一次大小相等B.速度第一次大小相等后二者一起加速，再一起减速C.小物块相对长木板向右最远运动3mD.经过1.625s二者速度第二次大小相等【答案】AC【解析】【详解】A.对物块应用牛顿第二定律得物块加速度大小对木板应用牛顿第二定律得则二者速度相等时，有 可得故A正确；B.第一次速度相等后，由于木板的加速度大于小物块的加速度，所以小物块相对于木板向左运动，则小物块受到的摩擦力向右，大小不变，开始向右做加速度大小不变的加速运动，木板继续加速，再次共速后一起减速，故B错误；C.速度第一次相等时，小物块位移是木板的位移这个过程中位移差为3m，之后小物块相对于木板向左运动，则木板的加速度再经过0.5s，撤去F后，木板开始减速，直到再次共速时，小物块速度都小于木板的速度，所以1s之后，小物块相对于木板一直向左运动，故小物块相对长木板向右最远运动3m，故C正确；D.撤去F后，两物体再次共速前木板加速度大小可得则故D错误。故选AC。三、非选择题：本题共5小题，共51分。 12.某乒乓球爱好者，利用手机研究乒乓球与球台碰撞过程中能量损失的情况。实验步骤如①固定好手机，打开录音功能；②从一定高度由静止释放乒乓球；③手机记录下乒乓球与台面碰撞的声音，其随时间（单位：s）的变化图像如图所示。根据声音图像记录的碰撞次序及相应碰撞时刻，如下表所示。碰撞次数1234567碰撞时刻（s）1.121.582.002.402.783.143.47根据实验数据，回答下列向题：（1）利用碰撞时间间隔，计算出第3次碰撞后乒乓球的弹起瞬间的速度大小为_____（保留2位有效数字，当地重力加速度）。（2）设碰撞后弹起瞬间与该次碰撞前瞬间速度大小的比值为k，则每次碰撞损失的动能为碰撞前动能的______倍（用k表示），第2次碰撞过程中______（保留2位有效数字）。【答案】①.1.96②.③.0.95【解析】【分析】【详解】（1）[1]由表可知从第3次碰撞到第四次碰撞用时0.4s，则碰后弹起的时间为0.2s，根据匀变速直线运动位移与时间关系，有（2）[2][3]设碰撞后弹起瞬间的速度为，该次碰撞前瞬间速度大小为，则碰撞后的动能为，该次碰撞前的动能为，所以每次碰撞损失的动能为，则碰撞前后动能的比值为第3次碰撞前的速度第3次碰撞后速度 所以13.某小组测量某金属细杆（如图甲）的电阻率，应用了学生电源E、定值电阻、电压表和、电阻箱R等器材，操作步骤如下：（1）用刻度尺测量金属细杆的长度L，用游标卡尺在不同部位测量金属环横截面的直径D，读数如图乙所示，示数为______cm；（2）按图丙连接电路，a、b间器件表示金属环，闭合开关，调节电阻箱，记录两块电压表和电阻箱的读数，绘制出丁图，可计算出金属环的阻值______，用L、D、表示出该金属环的电阻率______；（3）从系统误差角度看，由丁图计算出的阻值______真实值（选填“大于”、“小于”或“等于”）。【答案】①.1.07②.2.6③.④.大于【解析】【详解】（1）[1]游标卡尺的分度值为0.1mm，根据游标卡尺读数规则可得，示数为10mm+7×0.1mm=10.7mm=1.07cm（2）[2]由题意及电路图可得 图线斜率即为金属环的电阻大小，即[3]由题意可得，金属环的电阻率为（3）[4]由上述电路图分析可得，由丁图计算出的电路金属环两端的电压准确，通过的电流比真实值小，忽略了电压表V1的电流，因此由丁图计算出的阻值大于真实值。14.气压式升降椅通过汽缸上下运动来支配椅子升降，其简易结构如图所示，圆柱形汽缸与椅面固定连接，其总质量为。横截面积为的柱状气动杆与底座固定连接，可自由移动的汽缸与气动杆之间封闭一定质量的理想气体，稳定后测得封闭气体柱长度为。设汽缸气密性、导热性能良好，不计摩擦，已知大气压强为，室内温度，取。若质量为的人盘坐在椅面上，室内温度保持不变。求：（1）稳定后椅面下降的高度；（2）稳定后，室内气温缓慢升高至，此过程中封闭气体吸收热量，求封闭气体内能的变化量。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）初始状态时，以圆柱形气缸与椅面整体为研究对象，根据平衡条件有 当人坐上后，稳定时有根据波意耳定律有下落高度为（2）根据外界对气缸内气体做功为根据热力学第一定律有解得15.如图所示，M、N为等离子体发电机的两个极板，分别通过导线与平行板电容器的两个极板P、Q相连。M与N、P与Q的间距均为d，M、N中间有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为，一束等离子体（高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）以速度v沿垂直于磁场的方向喷入磁场。P、Q间加一垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小为。一电荷量为q、质量为m的正离子以某一速度（未知）沿平行于极板方向从A点射入电容器。不计离子的重力和电容器的边缘效应。（1）已知离子在P、Q间恰好做匀速直线运动，求离子速度的大小；（2）若撤去P、Q间的磁场，离子从A点以原来的速度入射后恰好从下极板的右侧边缘射出电场，射出电场时速度方向与水平方向成30°角，求A点离下极板的距离h；（3）以极板Q右侧边缘O点为原点建立如图所示的直角坐标系xOy，在第一、四象限内存在磁感应强度大小相等、方向相反的匀强磁场。若在第（2）问的情形中，离子能够经过点，求第一、四象限内匀强磁场的磁感应强度的大小。 【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）设磁流体发电机两极板之间的电压为U，等离子体的电荷量为，则有离子在P、Q间做匀速直线运动的过程中解得（2）设离子射出板间电场时速度大小为，根据动能定理得离子在电场中做类平抛运动，水平方向做匀速直线运动，则有解得（3）设x为离子在一、四象限磁场中每次偏转圆弧所对应的弦长，由运动的对称性可知，离子能到达C点需满足设离子的轨道半径为R，圆弧所对应的圆心角为60°，则有 可得由洛伦兹力提供向心力，有解得16.图甲是一种智能减震装置的示意图，轻弹簧下端固定，上端与质量为m的减震环a连接，并套在固定的竖直杆上，a与杆之间的智能涂层材料可对a施加大小可调节的阻力，当a的速度为零时涂层对其不施加作用力．在某次性能测试中，质量为0.5m的光滑环b从杆顶端被静止释放，之后与a发生正碰；碰撞后，b的速度大小变为碰前的倍、方向向上，a向下运动2d时速度减为零，此过程中a受到涂层的阻力大小f与下移距离s之间的关系如图乙。已知a静止在弹簧上时，与杆顶端距离为4.5d，弹簧压缩量为2d，重力加速度为g。求：（1）与a碰前瞬间，b的速度大小；（2）的值；（3）在a第一次向下运动过程中，当b的动能为时a的动能。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）小环b下落的过程为自由落体，则解得与a碰前瞬间，b的速度大小为 （2）ab发生碰撞，设向下为正方向，根据动量守恒定律可知a向下运动2d时速度减为零的过程中，由动能定理可知由题可知a静止在弹簧上时，弹簧压缩量为2d，根据胡克定律可知联立解得（3）当b的动能为时，b的速度为根据动量定理可知解得在a第一次向下运动过程中，取一段时间，根据动量定理可知当Δ时当Δt=时 此时a的动能为