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2024届湖南省北师联盟高三下学期二模考试
物理试题
注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考场号、座位号、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，将本试卷和答题卡一并交回。
考试时间为75分钟，满分100分
一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8 10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1.核污染水中含有的多种放射性元素可能对人类和自然界造成损害。其中铯半衰期约为30年，它经衰变转变为钡核。下列说法正确的是（ ）
A.衰变产生的电子来自铯原子的核外电子
B.钡核的比结合能比铯核小
C.饮原子核内有81个中子
D.容器中有的铯，经过60年后，容器中物质的质量变成
2.如图所示，导线A、B通以大小、方向均相同的恒定电流，在A、B连线的垂直平分线上放置一段长为L的直导线C，A、B、C刚好在正三角形的三个顶点上。现C通以恒定电流，C受到的安培力大小为F。现将导线A的电流反向，且增大为原来的两倍，则C受到的安培力大小变为（ ）
A.F B. C. D.
3.如图所示，一带电微粒从A点射入水平方向的匀强电场中（实线代表电场线，电场方向未知），微粒恰沿直线运动，与水平方向夹角，已知带电微粒的质量为m，电荷量大小为q，A与B相距L，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（ ）
A.从A到B，带电微粒做匀加速直线运动
B.若电场方向向左，则带电微粒带负电
C.从A到B的过程中，带电微粒的重力势能增加、机械能增加
D.要使带电微粒能从A点运动到B点，其射入电场时的速度大小至少为
4.保险丝对电路安全有着重要作用，如图所示，A是额定电流为1A的保险丝，理想变压器的原、副线圈的匝数比为，交变电压，保险丝电阻为，R是可变电阻。则（ ）
A.要使电路正常工作，可变电阻R的阻值不能大于
B.可变电阻R越大，其消耗的功率越大
C.可变电阻R两端的电压不能低于
D.保持R不变，增加原线圈匝数，通过保险丝的电流增大
5.地球赤道上有一个观察者a，赤道平面内有一颗自西向东做匀速圆周运动的近地卫星b，a观测发现，每隔时间t卫星b就会从其正上方飞过。已知地球质量为M、半径为R，引力常量为G，下列说法正确的是（ ）
A.a的加速度等于b的加速度 B.a的线速度大于b的线速度
C.近地卫星b的周期为 D.地球自转的周期为
6.一质量为的物体在水平拉力的作用下，由静止开始在水平地面上沿x轴运动，以出发点为x轴零点，物体的动能与物体坐标x的关系如图所示。物体与水平地面间的动摩擦因数为0.4，重力加速度大小取。下列说法正确的是（ ）
A.在时，拉力的大小为2N
B.在时，拉力的功率为12W
C.从运动到的过程中，物体克服摩擦力做的功为8J
D.从运动到的过程中，拉力的冲量大小为
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.如图甲所示，为沿x轴传播的一列简谐横波在时刻的波动图像，乙图为处质点P的振动图像，质点M位于处。下列判断正确的是（ ）
A.此波在向x轴负方向传播
B.该波的传播速率为
C.经过时间，质点P沿波的传播方向移动8m
D.质点M从图示位置开始运动路程为0.5m时，所需的时间为
8.利用光的干涉可以检查工件表面的平整度，其装置如图甲所示，将一块标准平板玻璃放置在待检测平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两片玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜，当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹可能如图乙、丙所示。以下说法正确的是（ ）
A.若要使干涉条纹变密，可以增加垫的纸张数量
B.若要使干涉条纹变密，可以使用波长更长的单色光
C.若要使干涉条纹变密，可以向左移动纸片
D.图丙条纹弯曲处对应着待检测平板玻璃有凹陷
9.如图所示，小球从O点的正上方离地高处的P点以的速度水平抛出，同时在O点右方地面上S点以速度斜向左上方与地面成抛出一小球，两小球恰在O、S连线靠近O的三等分点M的正上方相遇。g取，若不计空气阻力，则两小球抛出后到相遇过程（ ）
A.两小球相遇时斜抛小球处于下落阶段
B.两小球初速度大小关系为
C.OS的间距为60m
D.两小球相遇点一定在距离地面30m高度处
10.如图甲所示，纸面内有和两光滑导体轨道，与平行且足够长，与成135°角，两导轨左右两端接有定值电阻，阻值分别为R和。一质量为m、长度大于导轨间距的导体棒横跨在两导轨上，与轨道接触于G点，与轨道接触于H点。导体棒与轨道垂直，间距为L，导体棒与b点间距也为L。以H点为原点、沿轨道向右为正方向建立x坐标轴。空间中存在磁感应强度大小为B、垂直纸面向里的匀强磁场。某时刻，导体棒获得一个沿x轴正方向的初速度，同时受到沿x轴方向的外力F作用，其运动至b点前的速度的倒数与位移关系如图乙所示。导体棒运动至b点时撤去外力F，随后又前进一段距离后停止运动，整个运动过程中导体棒与两导轨始终接触良好，不计导轨及导体棒的电阻。以下说法正确的是（ ）
A.流过电阻R的电流方向为
B.导体棒在轨道上通过的距离为
C.撤去外力F前，流过电阻R的电流为
D.导体棒运动过程中，电阻产生的焦耳热为
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11.（6分）某中学实验小组为探究加速度与合力的关系，设计了如图甲所示的实验装置。
主要实验步骤如下：
①按图甲安装实验器材：重物用轻绳挂在动滑轮上（二者的总质量为m），其下端与纸带相连；轻绳左端与固定于天花板的力传感器相连，可以测量绳上的拉力大小，右端跨过定滑轮与质量为M的钩码连接；
②接通打点计时器的电源，释放钩码，带动重物上升，在纸带上打出一系列点，记录此时传感器的读数F；
③改变钩码的质量，多次重复实验步骤②，利用纸带计算重物的加速度a，得到多组a、F数据。
请回答以下问题：
（1）已知打点计时器的打点周期为0.02s，某次实验所得纸带如图乙所示，M、P和P、N间各有4个点未标出，则重物的加速度大小为______（结果保留两位有效数字）。
（2）实验得到重物的加速度大小a与力传感器示数F的关系如图丙所示，图像的斜率为k、纵截距为，则重物和动滑轮的总质量______，当钩码与二者总质量相等时，重物的加速度大小为______。（本问结果均用k、b表示）
12.（8分）材料的电阻随压力的变化而变化的现象称为“压阻效应”，利用这种效应可以制作压敏电阻。某中学创新小组准备从实验室中两个压敏电阻m、n中选择一个，与电磁继电器组成电路为学校食堂设计一个小型“可自动注水的储水池”，主要步骤如下：
（1）利用图甲所示电路测量压敏电阻的阻值随压力变化的规律。主要器材如下：
压敏电阻两个
电源（电动势，内阻不计）
电流表（量程，内阻）
电流表（量程，内阻约为）
定值电阻
滑动变阻器（最大阻值为）
开关、及导线若干
①为尽量准确的测量压敏电阻的阻值，导线c端应与______（选填“a”或“b”）点连接。
②首先测量的数值，正确连接电路，使压敏电阻上的压力，闭合开关、，调节滑动变阻器的滑片到合适位置，分别记录电流表和的读数和，可知______（用字母、、、表示）。
③两名同学分别测得两个压敏电阻m，n的阻值随压力变化的图像如图乙、丙所示。
（2）“可自动注水储水池”的电路如图丁所示，为保护电阻。当线圈中的电流超过某一值时，继电器的衔铁将被吸合，与上方触点分离、注水装置所在电路断开并停止注水。
①分析原理可知，压敏电阻应选择______（选填“m”或“n”），水位上升时，保护电阻的电功率会______（选填“变大”或“变小”）。
②若想增大可自动注水储水池的蓄水量，可将保护电阻的阻值______（选填“变大”或“变小”）。
13.（10分）如图所示，某老师用封闭着一定质量理想气体、横截面积的注射器提起质量的桶装水，此时注射器内气柱长度。已知大气压强，环境温度，注射器内气柱最大长度为8cm，g取，注射器和水桶质量可以忽略，不计一切阻力，注射器密封良好。求：
（1）当放下桶装水时，注射器内气柱的长度；
（2）当环境温度变为37℃时，注射器最多能提起桶装水的质量（结果保留三位有效数字）。
14.（12分）如图所示，一虚线将坐标系分为上下两部分，虚线交y轴于P点、交x轴于Q点，。虚线上方区域为垂直指向左下方的匀强电场，电场强度大小为E；下方区域为垂直于平面向里的匀强磁场，磁感应强度未知。一带电荷量为、质量为m的粒子从P点以沿x轴正方向抛出，不计重力，此后运动过程中其轨迹与虚线边界的第一个交点为M、第二个交点为N（M、N两点未画出）。
（1）求从P点运动至M点的过程中，粒子离虚线边界的最远距离；
（2）若，求磁感应强度的大小；
（3）若且，求粒子被抛出后到达x轴所用的时间。
15.（18分）如图所示，劲度系数的弹簧一端固定于地面上，另一端连接物块A，物块B置于A上（不粘连），A、B质量均为1kg且都可看成质点，物块B上方有一带圆孔的挡板，质量为4kg的物块C放在圆孔上方不掉落，整个装置处于静止状态。现在给物块B施加方向始终竖直向上、大小为的恒力，使A、B开始运动，A、B分离时，A在锁定装置的作用下迅速在该位置静止，B向上运动并与C发生碰撞，然后下落与A碰撞，已知A碰撞前瞬间解除锁定，锁定装置之后不再对A作用。B与A、C的碰撞均为弹性碰撞，弹簧的弹性势能（x为弹簧的形变量），重力加速度g取。求：（结果可用根号表示）
（1）A、B第一次分离时弹簧的形变量；
（2）B下落与A第一次碰撞结束时，物块A的速度大小。
（3）从A、B运动开始，物块A运动的总路程s。
2024届湖南省北师联盟高三下学期二模考试
物理参考答案及评分意见
1.C 【解析】衰变产生的电子是由原子核内的中子转化而来的，A错误；由于衰变释放能量，所以钡核的比结合能比铯核大，B错误；铯的衰变方程为，钡原子核内有81个中子，C正确；经过60年，两个半衰期，铯变成250g，但是钡也在容器中，所以质量大于250g，D错误。
2.A 【解析】对C受力分析如图甲所示，设导线A给C的力大小为，则，将A导线电流反向，并增大到2倍后，对C受力分析如图乙所示，可得，A正确。
3.D 【解析】带电微粒沿直线从A运动到B，说明带电微粒受到的电场力一定水平向左，受力分析可得，带电微粒的加速度大小为，做匀减速直线运动，A错误；电场力一定向左，若电场方向向左，则带电微粒带正电，B错误；从A到B的过程中，重力对带电微粒做负功，重力势能增加，电场力对带电微粒做负功，电势能增加，机械能减少，C错误；恰好能到B处时，有，D正确。
4.C 【解析】将可变电阻等效到原线圈电路中，其等效电阻，原线圈回路满足闭合回路欧姆定律，即，由于A的熔断电流为1A，所以，即，A错误；当时R的功率最大，时，电阻越大，功率越小，B错误；设可变电阻R两端电压为，则原线圈两端电压为，，则，C正确；增加原线圈匝数，等效电阻变大，通过保险丝的电流减小，D错误。
5.D 【解析】a的加速度和线速度都小于b，A、B错误；b为近地卫星，可认为其运动半径为R，设其周期为，由万有引力提供向心力有，解得，C错误；设地球自转周期为，又由每隔时间t卫星b超地球一圈，有，解得地球自转周期，D正确。
6.D 【解析】根据动能定理可知，图像斜率的绝对值代表物体所受合力的大小，即从运动到的过程中，合力大小为，从运动到的过程中，合力大小为，物体所受摩擦力大小为，则拉力大小分别为，，A错误；在时，物体的速度大小为，拉力的功率，B错误；从运动到的过程中，物体克服摩擦力做的功，C错误；在时，物体的速度大小为，从运动到的过程中，物体运动的时间，拉力的冲量大小为，D正确。
7.BD 【解析】由振动图像可知，0.5s时质点P沿y轴正方向运动，由上下坡法可知P点处于下坡，即波的传播方向为x轴正方向，A错误；由图可知，波的波长，周期，波的传播速率，B正确；质点P不会随波逐流，只会上下振动，经过时间，P运动的路程，C错误；当质点M运动的路程为时，M处于处且沿y轴正方向运动，以图示位置为计时0点，质点M的振动方程为，当，可得，D正确。
8.AC 【解析】经空气薄膜上下表面分别反射的两列光是相干光源，其光程差，即光程差是空气层厚度的2倍，当光程差时，此处出现亮条纹，因此相邻亮条纹之间的空气层厚度差一定为，增加纸张数量后，空气层的倾角变大，则相邻亮纹（或暗纹）之间的间距变小，因此干涉条纹变密，A正确；使用波长更长的单色光，相邻亮纹（或暗纹）之间的间距变大，因此干涉条纹变疏，B错误；向左移动纸片，空气层的倾角变大，则相邻亮纹（或暗纹）之间的间距变小，因此干涉条纹变密，C正确；同一级条纹对应的空气膜厚度相等，则图丙条纹弯曲处对应着待检测平板玻璃有凸起，D错误。
9.BC 【解析】由于相遇处在连线靠近O的三等分点M的正上方，则，，B正确；竖直方向满足，解得，此时斜抛的小球竖直方向的分速度大小为，解得，则此时斜抛小球恰到最高点，A错误；相遇时离地高度，D错误；的间距，C正确。
10.BC 【解析】根据右手定则，流过电阻R的电流方向为，A错误；导体棒运动至b点时速度为，对导体棒从b点开始沿轨道运动直至静止，根据动量定理有，，解得，B正确；导体棒在轨道上运动到任意位置x时，根据图像可知，电动势，通过导体棒的电流，通过电阻R的电流，即，C正确；撤去外力F前电路中的总热量，由图像面积可知，撤去外力F后导体棒继续运动，整个回路产生的热量，电阻产生的热量，D错误。
11.（1）1.6（2分） （2）（2分） （3分）
【解析】（1）由可得。
（2）由牛顿第二定律得，可得，则斜率，截距绝对值，故。钩码的加速度为重物的2倍，则，又，解得。
12.（1）①a（2分） ②（2分） （2）①m（1分）变大（2分） ②变大（2分）
【解析】（1）①选“a”时，测量无系统误差，故导线c端应与“a”点连接。
②并联支路电压相等，有，解得。
（2）①水位上升时，继电器的衔铁将被吸合，说明电磁铁磁性变强，电路中电流变大，压敏电阻R的阻值会变小，故选m；水位上升时，电路中电流变大，保护电阻的电功率变大。
②若想增大可自动注水储水池的蓄水量，即压力更大，压敏电阻阻值更小时停止注水，由于停止注水时的电流不变，故应将保护电阻阻值变大。
13.（1） （2）
【解析】（1）受力分析有（2分）
解得
气体发生等温变化，有（2分）
解得（1分）
（2）根据理想气体状态方程有（2分）
解得
（2分）
解得（1分）
14.（1） （2） （3）
【解析】（1）将在沿电场强度方向和垂直电场强度方向分解，当沿电场强度方向速度减至0时，粒子离虚线边界最远，根据牛顿第二定律有（1分）
（1分）
最远距离（2分）
（2）粒子轨迹如图所示。粒子从在垂直电场强度方向上做匀速直线运动，
则（1分）
粒子从做匀速圆周运动，由（1分）
整理得，由几何关系知，（1分）
结合，解得（1分）
（3）粒子从的时间（1分）
由于，可知，对应的（1分）
由几何关系可知，粒子从的圆心角（1分）
（1分）
由题意知，粒子的运动具有重复性，结合几何关系有
故粒子从抛出至到达x轴的时间（1分）
解得（1分）
15.（1） （2） （3）
【解析】（1）A、B分离时，有相同的加速度，对B受力分析有（1分）
解得
对A受力分析有（1分）
解得（1分）
（2）初态A、B静止，有（1分）
解得
从开始运动到A、B第一次分离，对A、B整体根据能量守恒有
（1分）
解得（1分）
A、B分离后，B匀速向上运动，与C碰撞，根据动量守恒有（1分）
根据能量守恒有（1分）
解得，即物块B的速度大小为，方向竖直向下（1分）
之后B匀速向下运动，第一次与A碰撞，根据动量守恒有（1分）
根据能量守恒有（1分）
解得，（1分）
（3）A、B第一次碰撞后，A向下运动至最低处，根据能量守恒有
（1分）
解得
A再反向加速，回到原位后，与B第二次碰撞，A、B交换速度。B再次匀速上升碰撞C，由碰撞结论可知，碰后
对A，根据能量守恒有（1分）
解得
以此类推，可知（1分）
A运动的总路程（1分）

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