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2024-2025学年湖北省圆创压轴卷高三（第二次）模拟考试物理试卷（5月）
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.硼中子俘获疗法是目前治疗癌症最先进的手段之一，其治疗原理是先向患者体内注射含硼药物，药物很快聚集在肿瘤细胞内，再用中子束照射肿瘤部位，当中子被肿瘤细胞中的俘获时发生核反应，产生的粒子可以精确地杀死肿瘤细胞而不会对相邻的正常细胞产生过多影响。已知、、粒子的比结合能分别为、、。以下说法正确的是
A. 该反应属于衰变
B. 该核反应无射线产生
C. 反应前后质量数守恒，质量也守恒
D. 该核反应释放的能量为
2.如图所示，空间有A、B、C三个点，任何两点间的距离均为L，O为AB边的中点。在A、B处分别固定有等量正电荷Q。一带电量为q的粒子从C点由静止释放由C点向O点运动，已知静电力常量为k，不计粒子重力。取无限远处电势为零，已知点电荷Q产生的电场在距离r处的电势为。下列说法正确的是
A. 该粒子带正电
B. 粒子将做简谐运动
C. 粒子从C运动至O的过程中，加速度大小先增大后减小
D. 粒子在O点的动能为
3.已知光在介质中传播时沿用时最短路径传播，遵守折射定律，，其中，是光在两种介质中的速度。如图所示，光从介质中P点射入，从介质中Q点射出，已知，则光在介质2中折射角正弦值为
A. B. C. D.
4.如图所示，一质量为M、倾角为的斜劈静止在粗糙的水平地面上，斜劈由粗糙程度不同的两种材料拼接而成，AB段的动摩擦因数为，BC段的动摩擦因数为。质量为m的滑块以一定的初速度从斜劈上滑下，已知滑块从A滑到C的过程中，斜劈M始终静止。下列说法正确的是
A. 滑块从A运动到B的过程，斜劈和滑块组成的系统处于失重状态
B. 滑块从A运动到B的过程，斜劈受到地面的摩擦力水平向左
C. 滑块从A运动到B的过程，斜劈受到地面的支持力小于
D. 滑块从B运动到C的过程，斜劈受到地面的摩擦力水平向左
5.如图所示，理想变压器的原副线圈的匝数比，原线圈接正弦交变电流，原线圈接入电阻为r的灯泡，副线圈接电动机，电动机线圈电阻为R。当输入端接通电源后电压表的示数为U，电动机带动一质量为m的重物以某一速度匀速上升。若电动机因摩擦造成的能量损失不计，则下列说法正确的是
A. 副线圈电压为2U B. 电动机消耗电功率的最大值为
C. 电动机输出机械功率最大值为 D. 重物的最大速度为
6.天问三号是中国研发的火星探测器，任务是从火星取样返回，计划2025年前后实施发射。其包括两个航天器：着陆器-上升器组合体、轨道器-返回器组合体。已知火星的半径约为地球半径的倍，火星绕太阳运行的轨道半径约为地球绕太阳运行轨道半径的倍，火星的第一宇宙速度约为地球的倍。如图所示，设行星绕太阳的运动是匀速圆周运动，且忽略行星自转影响。则以下说正确的是
A. 火星的平均密度约为地球平均密度的倍
B. 火星与太阳之间的万有引力约为地球与太阳之间万有引力的25倍
C. 地球的公转周期大于火星的公转周期
D. 地球绕太阳运动的加速度比火星的小
7.现代宇航服自带推力系统，航天员进行太空出舱活动离开飞船，即使没有安全绳，也能通过宇航服的自带推力系统喷射气体获得的反冲速度，使宇航员回到飞船。如图所示，某宇航员通过宇航服的推力系统以的初速度平行于舱壁匀速运动。舱门在舱壁上A点，初速度方向上B点与离A点最近，A、B两点间距离。宇航员在平行舱壁匀速运动在某位置再通过宇航服的推力系统获得大小为u的反冲速度后，运动位移x回到舱门A点。将宇航员视为质点。下列说法正确的是
A. 宇航员在B点向下喷气，能到达A点
B. 宇航员最快能1 s回到舱门
C. 当反冲速度大小时，x的最小值为5 m
D. 当反冲速度大小时，x的最小值为10 m
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8.一列简谐横波沿x轴负方向传播，时的波形图所示，已知波的周期，P，Q两质点平衡位置的坐标分别为，。则此后P，Q两质点第1次和第2次位移相同的时刻分别是
A. B. C. D.
9.如图所示，在光滑的水平面上建立平面直角坐标系，在第一象限内存在垂直纸面向外的磁场，磁感应强度，，x为横坐标值，现使边长为L正方形线框ABCD沿x轴从原点以速度向右匀速直线运动，以下说法正确的是
A. 线框中电动势为
B. 若线框变成一个面积为S圆形，则电动势为
C. 若线框质量为m、电阻为R，给线框一个初速度，则通过线框最大电荷量为
D. 若线框质量为m、电阻为R，给线框一个初速度，则通过线框最大电荷量为
10.匀强磁场B水平向左，一带正电的粒子以速度进入磁场，初速度方向与磁场反方向夹角为，已知粒子质量为m，电荷量为q，忽略粒子重力，粒子运动轨迹如下图所示，则以下说法正确的是
A. 螺旋的半径为
B. 相邻两螺旋间距为
C. 带电粒子在运动时加速度大小不变
D. 若带电粒子速度大小不变，方向可以变化，则当夹角为满足某一条件时，粒子在一个周期运动轨迹所包围的体积有最大值
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.现要验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一物理规律。给定的器材如下：
一倾角可以调节的长斜面如图所示、小车质量为、计时器一个、米尺。
在探究如何消除上述实验中摩擦阻力影响的过程中，某同学设计的方案是：
如图所示，当斜面倾角为时，小车沿斜面匀速下滑，对小车进行受力分析后，则小车与斜面动摩擦因数__________；用图中两段距离的比值表示
当斜面倾角增大为，小车受到合力为__________。用mg和图中两段距离表示
12.如图是由某金属材料制成的电阻R随摄氏温度t变化的图象，图中表示时的电阻，k表示图线的斜率，则温度为时电阻__________；用，k，t表示
若用该电阻与电池电动势，内阻不计、电流表量程为5 mA、内阻、电阻箱串联起来，连接成如图所示的电路，用中电阻做测温探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的“金属电阻温度计”。
①在标识“金属电阻温度计”的温度刻度时，需要弄清所测温度和电流的对应关系．请用E、、k等物理量表示所测温度t与电流I的关系式__________。
②电流刻度较大处对应的温度刻度__________。填“较大”或“较小”
③若电阻R随摄氏温度t变化的特性由图中数据求出，电阻箱阻值，在图中电流表刻度盘上1 mA、3 mA、5 mA刻度处对应的温度数值。
④若电池在使用久了之后电动势减小，则温度测量值__________填“偏大”或“偏小”。
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
13.某同学设计了一款测量水深的装置。导热良好的气缸由A、B两部分构成，两部分的横截面积分别为4S和S，A气缸的长度为，B气缸中活塞可以自由移动的长度为l，且。该装置在船上时两密闭良好的轻薄活塞位置如图所示，A气缸中的气体压强为，B气缸中的气体压强与外界大气压强均为为已知相当于10 m高的水柱产生的压强，测量水深时可以认为海水温度一直与船上相同，不计一切摩擦。求
气缸B中的活塞向左移动时该装置在海水中的深度；
该装置可以测量的海水的最大深度。
14.如图所示，两间距、左侧接有一电容器的光滑足够长的水平导轨处于垂直纸面向里的磁场中，已知电容器的电容，磁感应强度B随位置x的变化如图所示。一长为、质量的金属棒在外力F的作用下从坐标原点O沿x轴正方向以的速度匀速运动到处，此时电容器被击穿，电容器变成一个的电阻，通过改变外力F，使电路中电流保持不变，已知在运动过程中金属棒与始终与导轨垂直且接触良好。求
电容器被击穿之前外力F做的功；
电容器被击穿之后，金属棒运动1 m所需要的时间；
电容器被击穿之后，金属棒运动1 m外力F做的功。
15.如图所示，在光滑的水平地面上有一辆足够长的上表面粗糙的平板小车，已知小车的质量为M、上表面的动摩擦因数为，小车正以速度向右匀速运动。此时在离小车右端高为h处有一个质量为m的弹性小球由静止下落，小球与小车碰撞后在竖直方向上以原速率反弹，不计空气阻力在相互接触的过程中它们之间的弹力远大于小球的重力且时间极短，小球可视为质点。求：
小球与小车第一次碰撞后在水平方向上获得的速度是多少；
从小球与小车第n次碰撞后弹起小球的水平速度小于车的水平速度到第次碰撞小车的过程中，小车运动的位移是多少；
系统最终产生的热量是多少。
答案和解析
1.【答案】D
【解析】该核反应属于原子核的人工转变，A错误;
反应产生核不稳定，能向外放出射线，B错误;
反应前后质量数守恒，但存在质量亏损，C错误;
生成与粒子的结合能之和为，反应物的结合能为，故该反应释放的能量为，D正确。
2.【答案】C
【解析】粒子在C受静电力指向O，故粒子带负电，选项A错误;
粒子仅受静电力，以O点为中心点做周期性往复运动，粒子受静电力提供合外力，但静电力大小与粒子到O点的距离不是成正比，故粒子的运动不是简谐运动，选项B错误;
粒子在与或点的连线与AB间的夹角满足时合力最大，加速度最大，选项C正确;
粒子运动到O点的动能为，选项D错误。
3.【答案】A
【解析】光的折射定律为，其中是入射角，是折射角，、是光在两种介质中的速度。本题中已知，需要通过几何关系找出入射角和折射角的正弦值与已知坐标的关系来求解。设入射角为，折射角为。
根据几何关系，设P点坐标为，Q点坐标为，由图可知，，
，因为，所以 ，故选A。
4.【答案】B
【解析】【详解】滑块从A到B受力分析有：，沿斜面向上，可知滑块和斜劈处于超重状态，A错误;
对整体分析水平方向有：，可知水平向左，B正确;
竖直方向上有：，可知，C错误;
滑块从B运动到C过程中，因，可知，地面给斜劈的摩擦力为零，D错误。
5.【答案】D
【解析】A、根据理想变压器电压关系，输入电压与输出电压之比为匝数正比，则，所以，A错误，
设输入电流为I，则根据理想变压器电流关系，所以输出端电流为2I，
B、根据能量守恒定律，电动机消耗的电功率为，结合电源输出功率的特点可知，电动机消耗的最大电功率为错误，
D、设输入电流为I，则根据理想变压器电流关系，所以输出端电流为2I，根据能量守恒定律，电动机输出机械功率为，结合电源输出功率的特点可知，电动机输出电大机械功率为正确，
C、设输入电流为I，则根据理想变压器电流关系，所以输出端电流为2I，根据能量守恒定律，
电动机输出机械功率为，结合电源输出功率的特点可知，电动机输出电大机械功率为，
当重物达到最大速度时，所以重物获得的最大速度为。
6.【答案】A
【解析】【详解】设太阳的质量为M，行星的质量为，行星的第一宇宙速度为v。由，得，则，，故，A正确；
根据万有引力定律得，B错误;
由得、，火星绕太阳运行的轨道半径大于地球绕太阳运行轨道半径，故地球的公转周期小于火星的公转周期，地球绕太阳运动的加速度比火星的大， C、D错误。
7.【答案】D
【解析】A.宇航员在B点向下喷气获得向上的分速度，其合速度方向不沿BA方向，不能到达A点，选项A错误;
B.宇航员回到舱门最短时间，选项B错误;
当时，合速度方向与成最大夹角满足，则，，选项C错误;
D.当时，合速度方向与成角，则，，选项D正确。
8.【答案】CD
【解析】解：由题意可知波速为，
当的波谷传播PQ中点时，PQ两质点的位移第1次相同，则所需时间为，故C正确。
当的波峰传播PQ中点时，PQ两质点的位移第2次相同，则所需时间为，故D正确。
9.【答案】BD
【解析】A.由题意可知BD边所处位置磁感应强度总比AC边所处位置磁感应强度大kL，则由法拉第电磁感应定律得，线框中电动势为，故A错误；
B. 如图所示，
假设线框是任意形状的封闭曲线，把曲线在纵向平均分割成无数个条状面元，每个面元的高度为，其任意选择一个矩形ABCD，则这个矩形中产生的感应电动势为
，其中的正好是面元的面积，所以再把它求定积分后就是线框的面积。在随位移均匀变化的磁场中，线框在匀速运动时产生的感应电动势与线框的面积成正比，比例系数为，所以电动势为，故B正确；
结合上面分析可知当线框速度为v时，设电路中电流为I，由安培力可知BD边与AC边受到安培力差值为
，对线框用动量定理得 ，整理后得，故C错误，D正确。
故选：BD。
10.【答案】CD
【解析】解：A，带电粒子螺旋半径为，故A错误;
B，相邻两螺旋间距为，B错误;
C，带电粒子在水平方向上做匀速直线运动，竖直面内匀速圆周运动，所以其加速度大小不变，C正确;
D，由图可知，，，，
一个周期内通过的体积，
又因为，
当时，带电粒子在一个周期内通过的体积有最大值。D正确
11.【答案】；。
【解析】小车沿斜面匀速下滑，对小车进行受力分析，则有，
小车受到合力，
由图可知，，，
所以上式可简化为
12.【答案】；
①【】、②较小、③、、；
偏大。
【解析】解：由图线直线斜截式方程得。
①由闭合电路欧姆定律可知，而，
联立解得【】;
②关系一一对应，且非线性，I越大，t越小，故填“较小”;
③代入数值后得、、
电源电动势变小后， 由关系可知温度测量值偏大。
13.【答案】解：以气缸B中的气体为研究对象，，，，
由玻意耳定律有，
解得，
活塞向左移动时该装置在海水中的深度。
当气缸B中的活塞刚好移动到气缸B的最左端时，以气缸A和气缸B中的气体整体为研究对象，有：
，
解得，
该装置可以测量的海水最大深度
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.【答案】解：由图象乙知，在内，
棒匀速运动，棒中电流
其中，
解得
外力F与棒受到的安培力始终平衡，即
则
由题可知当电容器被击穿后变成一个电阻，由于电路中电流不变，设此后某时刻金属棒速度为v，则由法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律得，
代值后得
为了求金属棒运动时间，可以做图像，如下图所示
由图可求出金属棒从到，金属棒的运动时间为
由功能关系，
代值后得。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.【答案】解：设小球落在小车表面时的速度为v，小球在下落过程中机械能守恒，则有，
设小球与小车碰撞过程中的相互作用力为N，接触时间为，由于二者的水平速度不同所以在相互接触的过程中会产生动摩擦力，碰撞结束后小球竖直方向上以原速率反弹，设小球水平方向上获得的速度为，则有在竖直方向上弹力的冲量，
在水平方向上摩擦力的冲量，
由以上三式可求得；
通过分析可知小球每次与小车碰撞过程中弹力和摩擦力的冲量都不变，所以小球与小车每碰撞一次小球的竖直速率不变，水平速度增加，
当小球与小车第n次碰撞后水平方向的速度为，
小球与小车碰撞弹起后，相对于地面做斜抛运动，
当小球第次落在小车表面时所用的时间为，
小球与小车组成的系统在水平方向上动量守恒，设第n次碰撞后小车的速度为，
则有Mv，
小车在这段时间内的位移为，
联立以上式子可求得；
小球在水平方向上的速度不断变大，最终会与小车共速，设共同速度为，
则有，
系统全过程产生的热量为2，
联立以上式子可求得
【解析】详细解答和解析过程见【答案】

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