湖南省长沙市雅礼中学2023届高三物理二模试题（PDF版附解析）

姓名准考证号绝密★启用前炎德·英才大联考雅礼中学2023届模拟试卷（二）物理命题人：张为审题人：宋京注意事项：1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。3．考试结束后，将本试题卷和答题卡一并交回。一、单选题（本题共7小题，每小题4分，共28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．霓虹灯发光原理是不同气体原子从高能级向低能级跃迁时发出能量各异的光子而呈现五颜六色，如图为氢原子的能级示意图，已知可见光光子能量范围为1.63eV～3.10eV，若一群氢原子处于n4能级，则下列说法正确的是A．这群氢原子自发跃迁时能辐射出6种不同频率的可见光B．氢原子从n4能级向n2能级跃迁过程中发出的光为可见光C．辐射出的光中从n2能级跃迁到n1能级发出的光的频率最大D．氢原子从n4能级向n2能级跃迁过程中发出的光去照射逸出功为3.2eV的金属钙，能使金属钙发生光电效应2．2023年1月21日，神舟十五号3名航天员在400km高的空间站向祖国人民送上新春祝福，空间站的运行轨道可近似看作圆形轨道Ⅰ，设地球表面重力加速度为g，地球半径为R，椭圆轨道Ⅱ为载人飞船运行轨道，两轨道相切于A点，下列说法正确的是,A．在A点时神舟十五号经过点火加速才能从轨道Ⅰ进入轨道ⅡB．飞船在A点的加速度小于空间站在A点的加速度C．空间站在轨道Ⅰ上的线速度小于gRD．轨道Ⅰ上的神舟十五号飞船想与前方的空间站对接，只需要沿运动方向加速即可3．如图（a）的无人机具有4个旋翼，可以通过调整旋翼倾斜度而产生不同方向的升力。某次实验，调整旋翼使无人机受竖直向上的恒定升力F从地面静止升起，到达稳定速度的过程中，其速度图像如图（b）所示。假设无人机飞行时受到的空气阻力与速率成正比，即fkv，方向与速度方向相反，则下列说法正确的是A．无人机在第1s内的位移等于0.5mB．无人机在第1s内的速度变化量与第2s内的速度变化量相等C．0～2s内空气给无人机的作用力逐渐增大D．0～2s内空气给无人机的作用力逐渐减小4．如图，在倾角为a的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长直导体棒，在导体棒中通有垂直纸面向里的电流，图中a点在导体棒正下方，b点与导体棒的连线与斜面垂直，c点在a点左侧，d点在b点右侧。现欲使导体棒静止在斜面上，下列措施可行的是A．在a处放置一电流方向垂直纸面向里的长直导体棒B．在b处放置一电流方向垂直纸面向里的长直导体棒C．在c处放置一电流方向垂直纸面向里的长直导体棒D．在d处放置一电流方向垂直纸面向里的长直导体棒5．如图，两光滑平行且等间距长直金属导轨水平固定放置，导轨间存在竖直向下的匀强磁场．两根相同的金属棒ab、cd垂直放置在导轨上，处于静止状态。t0时刻，对cd棒施加水平向右的恒力F，棒始终与导轨接触良好，导轨电阻不计。两棒的速度v、v和加速度a、a随时间t变化的关系图像可能正确的是abcdabcd,A．B．C．D．6．如图为一斜边镀银的等腰直角棱镜的截面图，棱镜由一种负折射率的介质制成。负折射率介质仍然满足折射定律，只是入射光线和折射光线位居法线同侧。一束单色光从直角边AB以090角入射，经BC11反射，再经AC折射出棱镜，经AC折射出的光线与法线夹角为，下列说法正确的是2A．一定等于B．与光的颜色有关122C．与棱镜的负折射率有关D．改变，有可能在AC界面发生全反射217．如图，光滑半圆弧槽静止在光滑的水平面上，一滑块从槽顶端A处由静止下滑，滑至槽最低点上方的某点B时速度达到最大，则滑块运动到B点时A．圆弧槽速度也达到最大值B．滑块和槽组成的系统总动能最大C．滑块对槽压力做功的功率等于重力对滑块做功的功率D．重力对滑块做功的功率大于滑块克服支持力做功的功率二、多选题（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）8．如图甲，在变压器输入端加上如图乙所示的交变电压uUsint，在副线圈的输出端串接上一只理想二1m极管D和滑动变阻器R，则A．当滑片P上移时，原线圈中的电流I变大1,B．当滑片P上移时，原线圈的输入功率变小C．若拿掉二极管，则副线圈中的交变电压周期与原线圈中的交变电压周期相同1D．保持滑片P不动，R上电流的有效值是无二极管时的29．如图，波源O产生的简谐横波沿x轴正方向传播，P是x0.5m处的质点、Q是x1.1m处的质点，在t0时振动恰好传播到P点，形成的波的图形为图中的实线；在t0.3s时振动恰好传播到Q点，形成的波的图形为图中的虚线，则A．该波的波速等于2m/sB．波源开始振动的方向沿y轴正方向C．在t0.7s时Q点速度等于零D．Q点的振动方向和P点始终相反10．如图甲，质量分别为m和m的A、B两小球用轻质弹簧连接置于光滑水平面上，初始时刻两小球被分别AB锁定，此时弹簧处于压缩状态。t0时刻解除A球锁定，tt时刻解除B球锁定，A、B两球运动的a-t图1像如图乙所示，S表示0到t时间内A的a-t图线与坐标轴所围面积大小，S、S分别表示t到t时间内A、112312B的a-t图线与坐标轴所围面积大小。下列说法正确的是mSA．t时刻后A、B系统的总动量大小始终为mSB．A31A1mSB2C．SSSD．t时刻，弹簧伸长量大于0时刻的压缩量123211．如图，光滑绝缘水平面上，由1、2、3三个带电量均为＋q、质量均为m的相同金属小球，用长均为L的q三根轻质绝缘细绳连接，A、B、C分别为其中心，O为三角形中心，已知单个点电荷q周围空间的电势k，rr为到点电荷的距离，则下列说法正确的是,A．O点的电场强度为零B．长度L取合适值时，A、O两点的电势可能相等23qC．系统的总电势能为EkpL2kD．若B处剪断，则之后小球1的最大速度为vq1m3mL三、实验题（本题共2小题，共15分）12．（6分）某兴趣小组用频闪摄影的方法验证机械能守恒定律，实验中将一钢球从与课桌表面等高处的O点自由释放，在频闪仪拍摄的照片上记录了钢球在下落过程中各个时刻的位置，拍到整个下落过程的频闪照片如图所示。（1）若已知频闪仪的闪光频率为f，重力加速度为g，再结合图中所给下落高度的符号，为验证从O点到A点过程中钢球的机械能守恒成立，需验证的关系式为：2gs。7（2）关于该实验，下列说法正确的是。A．实验开始时，先释放钢球再打开频闪仪2B．也可以用v2gs计算出A点的速度，并用来验证机械能守恒A7C．若已知闪光频率f，该实验方案也可以测出当地重力加速度g的数值2（3）结合实际的实验场景，请估算闪光频率f应为（g取10m/s）。A．1HzB．5HzC．20HzD．100Hz13．（9分）某学习小组在完成练习使用多用电表的实验过程中有如下思考：（1）若多用电表直流电压挡共有2.5V、10V和50V共3个量程挡位，直流电压挡的内部结构如图甲所示，,灵敏电流计满偏电流为I1mA、内阻R2500，则当接线柱B接挡位（填“1”“2”或gg“3”）时直流电压挡的量程为10V。（2）小圆同学根据多用电表的原理，设计了如图乙所示的欧姆表，使用的器材如下：电动势为3.0V、内阻忽略不计的电源；量程为300μA、内阻r99的灵敏电流计G；滑动变阻器R；定值电阻R1；导线若0干、开关一个、红黑表笔各一只。闭合开关S可等效为改变了欧姆表的倍率，则开关闭合后该欧姆表的倍率为开关闭合前倍率的。（3）小梦同学发现多用电表的背后有安装两节干电池的电池槽，因此他认为欧姆表可以看成一个电动势为3V、内阻未知的电源。他使用欧姆挡的“×1”倍率，欧姆调零后，将一个半导体元件、电阻箱和多用电表组装成如图丙所示的电路。半导体元件的伏安特性曲线如图丁所示。①由图丁知电阻箱接入回路的阻值越大，半导体元件的电阻就越（填“大”或“小”）；②当电阻箱接入回路的阻值为0时，欧姆表显示的示数为15Ω，则当电阻箱接人回路的阻值为15Ω时，半导体元件消耗的功率为W（保留小数点后两位）。四、计算题（本题共3小题，共37分）14．（10分）某山地车气压避震器主要部件为活塞杆和圆柱形汽缸（出厂时已充入一定量气体）。汽缸内气柱长度变化范围为40mm～100mm，汽缸导热性良好，不计活塞杆与汽缸间摩擦；,（1）为检测该避震器的气密性是否良好，将其竖直放置于足够大的加热箱中（加热箱中气压恒定），当温度T300K时空气柱长度为60mm，当温度缓慢升至T360K时，空气柱长度为72mm，通过计算判断该12避震器的气密性是否良好。（2）在室外将避震器安装在山地车上，此时空气柱长度为100mm，汽缸内的压强为5p，骑行过程中由于颠0簸导致气柱长度在最大范围内变化（假定过程中气体温度恒定），求汽缸内的最大压强。（结果用p表示）015．（12分）某质谱仪部分结构的原理图如图所示。在空间直角坐标系Oxyz的y0区域有沿－z方向的匀强电场，电场强度大小为E，在y0区域有沿－z方向的匀强磁场，在x2d处有一足够大的屏，俯视图如图乙。质量为m、电荷量为q的粒子从y轴上P0,d,0以初速度v沿＋y方向射出，粒子第一次经过x轴时速度方向与－0x方向的夹角60。不计粒子的重力，粒子打到屏上立即被吸收。求：（1）粒子的电性；（2）磁感应强度大小B；（3）粒子打到屏上位置的z轴坐标z。116．（15分）如图，一斜面固定在水平地面上，斜面倾角37，质量为5m的小物块A通过一根跨过固定滑轮的绳子连接质量同为5m的小物块B，连接A的绳子与斜面平行，物块B距离地面高度为L，物块A与斜面最上端挡板的距离也为L，绳无阻碍穿过挡板上小孔。质量为2m的小球C套在B上方的绳子上，绳子与小球C之间的最大静摩擦力f6mg，不计滑轮和绳子质量以及滑轮与绳子之间的摩擦，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，m34重力加速度为g，sin，cos。55,（1）若系统处于静止状态，求A与斜面间动摩擦因数的最小值μ；1（2）若，同时由静止释放A、B、C，物块A与挡板碰撞原速反弹，物块B与地面碰撞后速度瞬间变成20，求绳子再次绷紧，B向上运动的初速度v（绷紧过程C的速度未变）；B（3）接第（2）问，若C始终没有落到B上，求整个过程中C与绳子之间因摩擦产生的热量Q。炎德·英才大联考雅礼中学2023届模拟试卷（二）物理参考答案一、单选题（本题共7小题，每小题4分，共28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）题号1234567答案BCDDCAC1．B2【解析】这群氢原子自发跃迁时能发出光子频率的种类为C6，即能辐射出6种不同频率的光子，而这64种光子中从n4能级跃迁n3能级、从n4能级跃迁n1能级，从n2能级跃迁n1能级、从n2能级跃迁n1能级时辐射出的能量不在可见光范围，A错误；这群氢原子中从n4能级跃迁n2能级时辐射出的能量为2．55eV，在可见光光子能量范围之内，B正确；辐射出的光中从n4能级跃迁到n1能级发出光的频率最大，C错误；这群氢原子从n4能级跃迁n2能级时辐射出的能量为2.55eV，小于钙的逸出功3.2eV，所以不能发生光电效应，D错误。故选B。2．C【解析】载人飞船若要从轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ，做近心运动，需要在A点减速，故A错误；载人飞船在轨道Ⅰ上通过A点时受到的万有引力等于在轨道Ⅱ上运行时通过A时点万有引力，由牛顿第二定律可知，它们的加2GMmvGMm速度相等，故B错误；根据万有引力提供向心力有m，万有引力等于重力有mg可知，22rrRgR是围绕地球做圆周运动的最大速度，则空间站在轨道Ⅰ上的速度小于gR，故C正确；轨道Ⅰ上的神舟十五号飞船想与前方的空间站对接，需要加速，而加速后轨道半径会变大，则需要在低轨道上加速才能完成与空间站对接，故D错误。故选C。3．D1【解析】根据v-t图像与横轴围成的面积表示位移，可知无人机在第1s内的位移满足x11m0.5m，12,故A错误；根据v-t图像的切线斜率表示加速度，可知到达稳定速度的过程中，无人机的加速度逐渐减小，无人机在第1s内的速度变化量大于第2s内的速度变化量，故B错误；空气给无人机的作用力是升力和阻力的合力，由于无人机的加速度逐渐减小，根据牛顿第二定律可得Fmgma，可知空气给无人机的作用力逐渐空减小，故C错误，D正确。故选D。4．D【解析】在斜面下放置导体棒前，斜面上的导体棒受重力和斜面的支持力，如图所示，为使导体棒静止在斜面上，在d处放置一电流方向垂直纸面向里的直导体格可能使斜面上的导体棒在重力、支持力和安培力三力作用下保持平衡，而在a、b或c处放置一电流方向垂直纸面向里的直导体棒均不可能使斜面上的导体棒保持平衡。故选D。5．CF【解析】金属棒cd在恒力F作用下由静止开始加速，此时金属棒ab、cd加速度a0，a，之后回abcdm路中出现感应电流，金属棒cd受到的安培力与恒力F反向，金属棒cd的加速度减小，金属棒ab在安培力作用下开始加速，金属棒cd与金属棒ab的速度差逐渐增大，回路中的电动势逐渐增大，安培力22BLF安vcdvab逐渐增大，金属棒cd加速度减小，金属棒ab加速度增大，当acdaad时，vcdvab不R总再变化，回路中的电流不再变化，安培力不变，两棒加速度不变，但是两金属棒的速度仍在增大，故C符合题意，ABD不符合题意。故选C。6．A【解析】根据题意，在负折射率材料制成的棱镜中画出光路图，如图所示由几何知识可知，故A正确；的大小由决定，与光的颜色和棱镜的负折射率无关，故BC错误；1221由光路的可逆性可知，改变，在AC界面不会发生全反射，故D错误。故选A。17．C【解析】滑块运动到B点时，对圆弧槽的压力斜向左下方，有水平向左的分力，圆弧槽继续向左加速，圆弧槽速度没有达到最大值，A错误；滑块和槽组成的系统机械能守恒，滑块运动最低点，系统重力势能最小，由滑块和槽组成的系统总动能最大，B错误；在B点取一很短时间△t，对滑块分析，由动能定理得,EkPtPtE可得PP0，则有PP，可知滑块克服支持力做功的功率等于重支重k支重支重t力对滑块做功的功率，根据槽对滑块的支持力与滑块对槽的压力是作用与反作用力关系，可知滑块对槽压力做功的功率等于重力对滑块做功的功率，C正确，D错误。故选C。二、多选题（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）题号891011答案BCADABACD8．BC【解析】当滑片P上移时，接入副线圈中的电阻变大，副线圈电路电压不变，所以副线圈中的电流减小，相应的原线圈中的电流也减小，故A错误；当滑片P上移时，接入副线圈中的电阻变大，副线圈电路电压不变，所以副线圈的功率变小，相应的原线圈的输入功率也变小，故B正确；不接入二极管时，副线圈中的电压波形与原线圈中电压波形周期相同，理想整流二极管的作用是半波整流，即将副线圈中正向电压或负向电压滤除，所以经二极管整流之后的波形与原线圈中电压波形周期也是相同的，故C正确；保持滑片P不动，在一个周12期内，有二极管时R上产生的热量是无二极管时的，所以有二极管时R上电流有效值是无二极管时的，22故D错误。故选BC。9．AD【解析】由题知，在t0时振动恰好传播到P点，形成波的图形为图中的实线；在t0.3s时振动恰好传播xxQP到Q点，形成波的图形为图中的虚线，则v2m/s，A正确；由题知，在t0时振动恰好传播t到P点，则根据“上坡、下坡”法可知P点起振方向沿y轴负方向，则波源开始振动的方向沿y轴负方向，B错误；根据题图可知λ＝0.4m，则该波的周期T0.2s，且由题知，在t0.3s时振动恰好传播到Q点，则再经过0.4s即2T刚好为0.7s，则Q点回到平衡位置且沿y轴负方向振动，此时速度最大，C错误；P，Q间距离s0.6m1.5，则Q点的振动方向和P点始终相反，D正确。故选AD。10．AB【解析】a-t图像的面积等于这段时间的速度变化量大小，t0时刻解除A球锁定，tt时刻解除B球锁定，1v说明t时刻只有A球具有速度，设此时A球的速度为1，则有vv0vS，t时刻后A、B组成的1A11111系统满足动量守恒，故总动量等于t时刻A球的动量，则有pmvmS，A正确；由图像可知t时刻A1总A1A11球的加速度为0，则此时弹簧弹力等于0，即弹簧处于原长状态，t时刻两球的加速度都达到最大，说明此时2弹簧的弹力最大，弹簧的伸长量最大，即t时刻两球具有相同的速度，设t时刻A、B两球的速度为v，从t2221,到t过程，A球的速度变化量大小为vvvS，B球的速度变化量大小为vv0S，从t到2A2122B231t过程，A、B组成的系统满足动量守恒，则有mvmvmv，可得mvvmv，联立可得2A1A2B2A12B2mSA3t时刻，A球速度变化量大小为vvS，从t到t过程，A球的速度变，B正确；从t0到1A11112mSB2化量大小为vvvS，从t到t过程，B球的速度变化量大小为vv0S，联立可得A212212B23SSSv，C错误；从t0到t时刻，A、B、弹簧组成的系统满足机械能守恒，则有1232212Ep0mAmBv2Ep2，说明t0时刻弹簧的弹性势能大于t2时刻弹簧的弹性势能，即t0时刻弹簧2的压缩量大于t时刻弹簧的伸长量，D错误；故选AB。211．ACD【解析】根据对称性可知A、B、C三处点电荷在O点产生的电场强度大小相等，根据电场强度的叠加法则可L3L得O点的电场强度大小为0，故A正确；O点到金属小球的距离均为，A点到金属小球3的距离为，32qq23q根据电势叠加原则，A、O两点的电势分别为k2k24k，AL33LL22qqk333k，则A、O两点电势不论在L取何值时都不可能相等，故B错误；1电荷的电势能OLL3222q2qEp123qk，同理可得2和3电荷电势能Ep2Ep3k，故整个系统电势能为LLEEEq2plp2p23Ek，故C正确；三球一条直线时整个系统电势能最小，动能最大，1球速度最大，p2L22222qqq3q此时1电荷的电势能E'qk，2和3电荷电势能E'E'kkk，此时p123p2p3LL2L2LE'E'E'5q2p1p2p3整个系统电势能最小为E'k，对系统，根据能量守恒p22L223q5q12122kkkmv2mv，根据动量守恒mv2mv，两式联立解得vq，故D正确。12121mL2L223mL故选ACD。,三、实验题（本题共2小题，共15分）12．（6分）122（1）fss（2）C（3）C864【解析】s8s6s8s6f（1）A点的速度为vA2T212据需要验证的原理公式mghmv2122可得需要验证的关系式为2gsfss78642（2）实验开始时，应先打开频闪仪再释放钢球，故A错误；用v2gs计算出A点的速度等效于已经确定A7钢球下落过程中机械能守恒了，再去验证将无意义，在本实验中A点的速度需用平均速度法求出，故B错误；若已知闪光频率f，运用逐差法通过该实验方案可以测出当地重力加速度g的教值，故C正确。故选C。（2）课桌表面到地面的高度约为0.8m，小球做自由落体运动，从图中可知经过8次闪光到达地面，故有121g8T0.8m，解得T0.05s，即f20Hz，故C正确。2T13．（9分）（1）2（2）0.01（3）①大②0.07（0.06～0.08均可）【解析】（1）灵敏电流计与电阻串联时可改装为电压表，串联电阻越大，改装后的量程越大，故接线柱B连接2时量程为10V。（2）开关闭合后，由于电流表的量程扩大了100倍，则用该电流表改装成欧姆表时，同一刻度对应的阻值变11为原来的，开关闭合后该多用电表的倍率为开关闭合前倍率的。100100（3）①电阻箱接入回路的电阻越大，则整个回路的电流越小，根据半导体元件的伏安特性曲线，电流越小则电阻越大。②根据半导体元件伏安特性曲线，当电压为1.5V，电流为100mA时其电阻正好为15Ω，设欧姆表内阻为r，则EIRr，解得r15，当电阻箱阻值为15Ω时，可将欧姆表和电阻箱等效为电动势为3V，内阻为30Ω的电源，其伏安特性曲线如图所示，交点即元件的工作电压和电流，U1.14V，I0.062A，故此时元件功率PUI0.07W。,四、计算题（本题共3小题，共37分）14．（10分）（1）避震器不漏气，详见解析（2）12.5p0【解析】（1）由于加热箱中气压p恒定，对汽缸受力分析有1mgpSpS1故汽缸内压强恒定若汽缸不漏气时，根据盖——吕萨克定律lSlS12TT12代入得l72mm2气柱计算长度和测量长度相等，因此该避震器不漏气（2）骑行过程中，汽缸内气体为等温变化plSplS3344代入p5p，l100mm，l40mm3034数据解得p12.5p40骑行过程中汽缸内的压强最大值为12.5p015．（12分）2mv6Eqd0（1）正电（2B（3）z122dqmv0【解析】（1）粒子在磁场中的运动轨迹如图,由左手定则知粒子带正电（2）设粒子做圆周运动的半径为r，由几何关系有rcosd洛伦兹力提供向心力2v0qvBm0r解得mv0B2dq（3）设粒子经过x轴时的坐标为x，则1xrsin2d1粒子在y0区域电场中做类平抛运动，在xOy平面内沿v方向做匀速直线运动，设粒子碰到屏前做类平抛运02dx1动的时间为t，则vt101cos粒子运动的加速度Eqa．m在z轴负方向运动的距离12z'at112解得223d6Eqdt，z'112vmv00所以打到屏上位置的z轴坐标26Eqdz12mv016．（15分）,3gL18（1）1（2）（3）mgL623【解析】（1）由题设条件可知，若系统处于静止状态，小物块A受到的最大静摩擦力方向沿斜面向下，A与斜面间动摩擦因数有最小值，由平衡条件可得mAgsinmAgcosmBmCg解得mBmCgmAgsin7mg5mgsin371mgcos5mgcos37A1（2）若，同时由静止释放A、B、C，由牛顿第二定律可得2mBmCgmAgsinmAgcosmAmBmCa解得1ag6物块A与挡板碰撞时的速度3gLv2aLA33gL由题意可知，绳绷紧过程C的速度未变v，可知绳绷紧时A、B共速，则有A、B组成的系统动量C3守恒，设向上为正方向，由动量守恒定律可得mAvAmAmBvB解得B的初速度m13gLAvvvBAAmm26AB（3）A沿斜面向下减速，B沿绳向上减速，对于AB整体5mgfm5mgsincos10ma1ag1减速到零的时间vLBt1a12g1,C物体沿绳向下减速：f2mg2mam2a2g2减速到零的时间vLCt2a12g2B与C恰好在同一时间速度变为0B上升的高度21v2axxLB11124C下落的高度21v2axxLC21112BC相对位移1xL1811此时BC的状态与初始相同，但B离地的高度为L，为初始高度的相对位移24241xxl1l24113xxl1…LL8242318QfxmgLm23,