吉林省通化市梅河口市第五中学2024届高三下学期一模物理试卷(含解析)

吉林省通化市梅河口市第五中学2024届高三下学期一模物理试卷
学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．光刻机是制作芯片的核心装置，主要功能是利用光线把掩膜版上的图形印制到硅片上。如图所示，DUV光刻机使用的是深紫外线，其波长为193nm。为提高投影精细图的能力，在光刻胶和投影物镜之间填充液体以提高分辨率，则与没加入液体相比，下列说法正确的是( )
A.深紫外线进入液体后传播速度变大
B.传播相等的距离，深紫外线在液体中所需的时间更长
C.深紫外线光子的能量在液体中更大
D.深紫外线在液体中更容易发生衍射，能提高分辨率
2．地震监测技术的主要原理是利用了地震发生后横波与纵波的时间差，由监测站发出的电磁波在监测站监测仪记录的地震横波波形图和振动图像，已知地震纵波的平均波速为，两种地震波都向x轴正方向传播，地震时两者同时从震源发出。下列说法正确的是( )
A.地震横波的周期为
B.用于地震预警监测的是横波
C.若震源位于地表以下，则纵波、横波到达震源正上方的地表时间差为
D.若将监测站显示的地震横波看成简谐横波，以时刻作为计时起点，则该振动图像的振动方程为
3．2023年8月24日，日本政府正式向海洋排放福岛第一核电站的核污水，其中含有放射性元素多达64种，在这些元素中有21种半衰期超过10年，其中有一种含量最高却难以被清除的氢同位素氚，氚核的衰变方程为，半衰期为12.5年，X为新生成的粒子。关于氚核的衰变下列说法正确的是( )
A.X粒子来自原子核的外部
B.经过50年，氚的含量为初始的
C.通过升高海水温度可以改变氚的半衰期
D.的比结合能比的比结合能小
4．如图甲所示，理想变压器的原线圈匝数为，连接一个理想交流电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头P调节，副线圈接有定值电阻和压敏电阻R，压敏电阻的阻值R与所受压力大小F的对应关系如图乙所示。物块m置于压敏电阻上，保持原线圈输入的交流电压不变。下列说法正确的是( )
A.只减小物块对R的压力，电流表的示数减小
B.只增大物块对R的压力，两端的电压增大
C.只将滑动触头P向左滑动，电流表的示数增大
D.只将滑动触头P向右滑动，两端的电压增大
5．北京时间2023年9月21日15时48分，“天宫课堂”第四课在中国空间站开讲，新晋“太空教师”景海鹏、朱杨柱、桂海潮为广大青少年带来了一场精彩的太空科普课，这是中国航天员首次在梦天实验舱内进行授课。已知中国空间站绕地球做匀速圆周运动的周期约为90分钟，则其公转轨道半径和地球同步卫星的公转轨道半径之比约为( )
A. B.
C. D.
6．如图所示，电源的电动势为3V、内阻为2Ω，的电阻为8Ω，电容器的电容为600μF，所有电压表和电流表均视为理想电表。在将滑动变阻器(最大阻值为8Ω)的滑片由上端缓慢地滑到下端的过程中，下列说法正确的是( )
A.示数增大，示数减小 B.消耗的电功率先增大后减小
C.两端的最大电压为2V D.电容器极板上增加的电荷量为
7．一电动玩具汽车启动时，以额定功率沿直线加速并达到最大速度，其加速度a与速度倒数的关系图像如图所示。已知电动玩具汽车受到的阻力大小恒为100N，取重力加速度大小。则电动玩具汽车的额定功率和最大速度分别为( )
A.200W 2m/s B.100W 4m/s C.100W 2m/s D.200W 4m/s
二、多选题
8．设想将来发射一颗人造卫星，其绕地球运行的轨道半径是月球绕地球运行轨道半径的。该卫星与月球绕地球做匀速圆周运动时的( )
A.周期之比为1:8 B.线速度大小之比为8：1
C.向心加速度大小之比为16：1 D.角速度之比为4:1
9．研究光电效应中遏止电压、光电流大小与照射光的频率及强弱等物理量关系的电路如图甲所示。图中阳极A和阴极K间的电压大小可调，电源的正负极也可以对调。分别用a、b、c三束单色光照射阴极K，调节A、K间的电压U的大小，得到光电流I与电压U的关系如图乙所示。已知电子的电荷量为e，则下列说法正确的是( )
A.单色光a的频率等于单色光b的频率
B.单色光a的频率大于单色光c的频率
C.单色光a的强度大于单色光b的强度
D.单色光c与单色光a的光子能量之差为
10．如图所示，圆形区域内存在一匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里。质量为m、电荷量为q的带电粒子由A点沿平行于直径CD的方向射入磁场，射入时粒子运动的速率为，粒子经过圆心O，最后离开磁场。已知圆形区域半径为R，不计粒子受到的重力。下列说法正确的是( )
A.粒子在磁场中运动的半径为
B.A点到CD的距离为
C.粒子在磁场中运动的位移大小为
D.粒子在磁场中运动的时间为
三、实验题
11．某实验小组利用如图甲所示的装置验证了机械能守恒定律，实验时完成了如下的操作：
a.首先接通气垫导轨，然后调节气垫导轨水平，将光电门固定在气垫导轨上，调节滑轮的高度使轻绳水平；
b.用游标卡尺测量遮光条的宽度d；
c.将质量为M的滑块（含遮光条）放在气垫导轨上，用轻绳跨过定滑轮，另一端拴接一个质量为m的钩码；
d.将钩码由静止释放，记录滑块经过光电门时的挡光时间t，测量出释放点到光电门的距离L；
e.改变钩码的个数n（每个钩码质量均为m），仍将滑块从同一位置静止释放，记录滑块经过光电门时相应的挡光时间.
（1）游标卡尺示数如图乙所示，则遮光条的宽度为______cm；
（2）已知重力加速度为g，若所挂钩码的个数为n，系统的机械能守恒时，关系式______成立（用已知和测量的物理量的字母表示）；
（3）利用记录的实验数据，以为横轴、为纵轴描绘出相应的图像，作出的图线斜率为k，若系统的机械能守恒，则______（用已知和测量的物理量的字母表示）.
12．某同学测量某电阻的电阻值.
（1）首先用多用电表进行粗测，将旋钮扳到“×10”的挡位，进行欧姆调零后将两表笔与待测电阻的两端相接触，多用电表的指针位置如图甲所示，则电阻测量值为______Ω；
（2）为了精确测量该电阻阻值，实验室为其提供了如下的实验器材：
a.待测电阻
b.电压表（量程1V、内阻）
c.电流表（量程2A、内阻）
d.电流表（量程30mA、内阻）
e.滑动变阻器
f.滑动变阻器
g.电阻箱
h.电源（电动势3V、内阻不计）、开关，导线若干
①该同学分析实验器材，发现电压表的量程太小，需将该电压表改装成3V量程的电压表，应______（填“串联”或“并联”）电阻箱，并将的阻值调为______Ω；
②实验时，为了减小实验误差，且要求电表的示数从零开始调节，请将设计的电路画在图乙虚线框中，并标出所选用的相应的器材符号；
③某次测量时，电压表与电流表的示数分别为U、I，则待测电阻的阻值______（用已知物理量的字母表示）.
四、计算题
13．如图所示，粗糙水平面NQ右侧固定一个弹性挡板，左侧在竖直平面内固定一个半径、圆心角的光滑圆弧轨道MN。半径ON与水平面垂直，N点与挡板的距离。可视为质点的滑块质量，从P点以初速度水平抛出，恰好在M点沿切线进入圆弧轨道。已知重力加速度g取，。
(1)求滑块经过N点时对圆弧轨道的压力大小；
(2)若滑块与挡板只发生一次碰撞且不能从M点滑出轨道，求滑块与水平面间的动摩擦因数μ的取值范围。
14．如图所示，间距为d、足够长的平行金属导轨MQ、NP与水平面的夹角为θ，两导轨处在磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中；导轨上端通过开关S可以分别与电源E（内阻为r）、电阻R和电容器C相连。金属棒ab质量为m、长度为d，置于导轨上与导轨垂直且始终接触良好。已知重力加速度为g，金属棒与导轨电阻不计，电容器的击穿电压为U。
(1)若导轨光滑，现将开关S置于“1”位置，金属棒由静止释放一段时间后恰好做匀速运动（金属棒已达到稳定状态），求此时金属棒的速度大小；
(2)若金属棒ab与导轨间的动摩擦因数为μ，现将开关S置于“2”位置，求金属棒由静止释放后沿导轨下滑的最大速度；
(3)若导轨光滑，现将开关S置于“3”位置，为保证电容不被击穿，求金属棒由静止释放后沿轨道运动的最大距离l。
15．如图所示，质量为2m的木板C静止在光滑的水平地面上，质量分别为m和2m的物块（可视为质点）紧挨着放在木板C上。某时刻分别以和的初速度向相反方向运动，均刚好不从C上滑落，已知两物块与木板C之间的动摩擦因数均为μ，重力加速度为g，求：
（1）最初时刻三个物体各自的加速度大小；
（2）木板C的最大速度的大小；
（3）木板C的长度。
参考答案
1．答案：B
解析：A.光在真空中传播速度c大于在介质中传播速度v，深紫外线进入液体后传播速度变小，A错误；
B.设传播L距离，在真空中的时间
在液体中所需的时间
故B正确；
C.深紫外线进入液体频率不变，根据可知光子能量不变，C错误；
D.深紫外线进入液体频率不变，传播速度变小，波长变短，更不容易发生明显衍射，D错误。
故选B。
2．答案：C
解析：A.由题图振动图像可知地震横波的周期为
A错误；
B.由题图波动图像可知地震横波的波长为
则地震横波的波速为
因此用于地震预警监测的是纵波，B错误；
C.若震源位于地表以下，则纵波、横波到达震源正上方的地表时间差为
C正确；
D.由题图可知
又角速度
初相位
则若将监测站显示的地震横波看成简谐横波，以时刻作为计时起点，则该振动图像的振动方程为
D错误。
故选C。
3．答案：D
解析：A.根据电荷数守恒和质量数守恒可知X粒子是电子，其来源于原子核内一个中子转变为一个质子同时释放一个电子，故A错误；
B.半衰期为12.5年，经过50年，即4个半衰期，氚的含量为初始的
故B错误；
C.半衰期是原子核自身属性，不随外界的物理化学环境变化而变化，故C错误；
D.由于该核聚变释放能量，生成物的原子核更稳定，氚核的比结合能小于氦核的比结合能，故D正确。
故选D。
4．答案：D
解析：A.只减小物块对R的压力，则R阻值减小，次级电阻减小，次级电流变大，则初级电流变大，即电流表的示数变大，选项A错误；
B.只增大物块对R的压力，则R阻值变大，因次级电压不变，可知两端的电压减小，选项B错误；
C.只将滑动触头P向左滑动，次级匝数减小，根据则次级电压减小，次级电流减小，根据可知，次级功率减小，则初级功率也减小，初级电流减小，即电流表的示数减小，选项C错误；
D.只将滑动触头P向右滑动，次级匝数增加，则次级电压变大，则两端的电压增大，选项D正确。
故选D。
5．答案：B
解析：ABCD.绕地球做匀速圆周运动的卫星，万有引力提供向心力，则有
可得
空间站匀速圆周运动周期
地球同步卫星匀速圆周运动周期
代入可得中国空间站公转轨道半径和地球同步卫星的公转轨道半径之比约为
故选B。
6．答案：D
解析：A.将滑动变阻器的滑片由上端缓慢地滑到下端的过程中，滑动变阻器接入电路阻值变大，则总电阻变大，根据闭合电路欧姆定律可知，电路总电流减小，路端电压增大，则示数增大，两端电压减小，则滑动变阻器两端电压增大，即示数增大，故A错误;
B.消耗的电功率为
根据数学知识可知，当
消耗的电功率最大，由于的最大值为8Ω，则消耗的电功率一直增大，故B错误;
C.当接入电路阻值为0时，电路电流最大，则有，故C错误;
D.滑动变阻器的滑片在上端时，接入电路阻值为0，则电容器两端电压为0;当滑动变阻器的滑片在下端时，根据闭合电路欧姆定律可得
则电容器两端电压为
则电容器极板上增加的电荷量为，故D正确。
7．答案：A
解析：设电动玩具汽车的额定功率为P，受到的阻力大小为f，根据牛顿第二定律可得
又
联立可得
根据图像可得
解得
当牵引力等于阻力时，速度到达最大，则有
8．答案：AC
解析：A.根据开普勒第三定律可得，人造卫星绕地球运行的轨道半径与月球绕地球运行轨道半径之比为，则人造卫星绕地球运行的周期与月球绕地球运行周期之比为:，故A正确;
B.卫星和月球绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力有，解得，人造卫星绕地球运行的轨道半径与月球绕地球运行轨道半径之比为，则二者线速度大小之比为2:1，故B错误；
C.根据牛顿第二定律可得，解得，则人造卫星绕地球运行的加速度与月球绕地球运行的加速度大小之比为16:1，故C正确；
D.解得，则人造卫星绕地球运行的角速度与月球绕地球运行的角速度大小之比为8:1，故D错误。
9．答案：AD
解析：A.由图像可知，单色光ab的截止电压相等，根据
可知，单色光a的频率等于单色光b的频率，选项A正确;
B.单色光a的截止电压小于单色光c的截止电压，根据
可知，单色光a的频率小于单色光c的频率，选项B错误;
C.单色光a的饱和光电流小于b的饱和光电流，可知单色光a的强度小于单色光b的强度，选项C错误;
D.根据，可知
单色光c与单色光a的光子能量之差为，选项D正确。
10．答案：BC
解析：A.粒子在磁场中运动的半径为，选项A错误;
B.由几何关系可知，A点到CD的距离为，选项B正确;
C.粒子在磁场中运动的位移大小为，选项C正确;
D.粒子在磁场中运动的时间为，
11．答案：（1）0.170（2）（3）
解析：（1）由游标卡尺的读数规则可知，遮光条的宽度为；
（2）滑块经过遮光条时的速度为，若系统的机械能守恒，则钩码减少的重力势能等于钩码和滑块增加的动能，钩码减少的重力势能为，系统动能的增加量为，若系统的机械能守恒，则有；
（3）在利用图像处理实验数据时，关系式应为，若系统的机械能守恒，则图像的斜率.
12．答案：（1）140
（2）①串联；600.0
②如图所示
③
解析：（1）该次测量多用电表的读数为；
（2）①由电压表的改装原理可知，应将电压表与定值电阻串联，又，解得；
②要求电表的示数从零开始调节，因此滑动变阻器应采用分压接法，则滑动变阻器应选；由于待测电阻约为，电源电动势为，则允许的最大电流约等于，所以电流表应选用，由于改装电压表的内阻已知，因此电流表应外接，结合以上分析可知，测量电路如图所示：
③电压表的示数为U，则待测电阻两端的电压为，则待测电阻的阻值为.
13．答案：(1)(2)
解析：(1)依题意，滑块到达M点时，速度分解为水平和竖直两个方向，可得
滑块从M点运动到N点过程，由动能定理可得
滑块在最低点N时，由牛顿第二定律可得
联立，解得
根据牛顿第三定律可知滑块经过N点时对圆弧轨道的压力大小为
(2)动摩擦因数μ取最大值时，滑块第一次向右运动恰好与挡板碰撞，有
解得
滑块恰好可以再次滑到M点，由动能定理可得
解得
滑块恰好不与挡板发生第二次碰撞，即
解得
所以动摩擦因数μ的取值范围为
14．答案：(1)(2)(3)
解析：(1)金属棒由静止释放一段时间后恰好做匀速运动，合力为零，则
其中
解得
(2)达到最大速度后，合力为零，此时
解得最大速度
(3)为保证电容不被击穿，最大电压
设释放金属棒的一小段时间的加速度为a，根据牛顿第二定律可得
根据电流的定义式得
金属棒的加速度为
根据
解得
15．答案：（1）；；（2）（3）
解析：（1）最初时刻对A由牛顿第二定律可得
解得
最初时刻对B由牛顿第二定律可得
解得
最初时刻对B由牛顿第二定律可得
解得
（2）当三者共速，一起向右匀速运动时，C的速度最大，设向右为正，对组成的系统由动量守恒定律得
解得
所以木板C的最大速度的大小为。
（3）当三者共速时，刚好不从C上滑落，则A位于C的最左端，B位于C的最右端，设对B由动能定理可得
解得
设C的位移大小为，对C由动能定理可得
解得
相对于C滑动的位移大小分别为、，B的位移为，则B相对C滑动的距离为
对由能量守恒定律可得
解得
则木板C长