湖北省重点中学2024届高三下学期G3联考(二模)物理试卷含答案

湖北省2024年重点中学G3联考3月试题（答案在最后）
一、选择题：本题共10题，每小题4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，第8—10题有多项符合题目要求。

全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

1.我国科学家为解决“玉兔号”月球车长时间处于黑夜工作的需要，研制了一种小型核能电池，将核反应释放的核能转变为电能，需要的功率并不大，但要便于防护其产生的核辐射．请据此猜测“玉兔号”所用的核能电池有可能发生的核反应方程是()A.H ＋H →He ＋n B.U ＋n →Ba ＋Kr ＋3n
C.Pu →Am ＋e
D.Ar ＋He →P ＋n
2.如图甲所示，每年夏季，我国多地会出现日晕现象，日晕是日光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的。

如图乙所示为一束太阳光射到六角形冰晶上时的光路图，a 、b 为其折射出的光线中的两种单色光，下列说法正确的是（）
A.a 光的频率比b 光的频率大
B.在冰晶中，b 光的传播速度较小
C.用同一装置做单缝衍射实验，b 光中央亮条纹更宽
D.从同种玻璃中射入空气发生全反射时，a 光的临界角较小
3.“祝融号”火星车需要“休眠”以度过火星寒冷的冬季．假设火星和地球的冬季是各自公转周期的四分之一，且火星的冬季时长约为地球的1.88倍．火星和地球绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动．下列关于火星、地球公转的说法正确的是()
A.火星公转的线速度比地球的大
B.火星公转的角速度比地球的大
C.火星公转的半径比地球的小
D.火星公转的加速度比地球的小
4.如图甲所示，点电荷-q 绕点电荷+Q 做半径为r 的匀速圆周运动，角速度为ω1；
如图乙所示，点电荷-q 在相距为r 的两个固定点电荷+Q 连线的中垂面上，做角速度
为ω2的匀速圆周运动，-q 到+Q 的距离始终为r.则ω1∶ω2为()A.1∶2 B.1∶1 C.1∶3 D.2∶3
5.如图所示，半径为R 的圆盘边缘有一钉子B ，在水平光线下，圆盘的转轴A 和钉子B 在右
侧墙壁上形成影子O 和P ，以O 为原点在竖直方向上建立x 坐标系。

t ＝0时从图示位置沿逆
时针方向匀速转动圆盘，角速度为ω，则P 做简谐运动的表达式为()
A.x ＝R sin ⎪⎭⎫ ⎝⎛
-2πωt B.x ＝R sin ⎪⎭⎫ ⎝⎛+2πωt C.x ＝2R sin ⎪⎭⎫ ⎝⎛-2πωt D.x ＝2R sin ⎪⎭⎫ ⎝
⎛+2πωt 6.如图所示，在2022年北京冬奥会高山滑雪男子大回转比赛中，中国选手张洋铭沿着雪
道加速滑下，途径a 、b 、c 、d 四个位置。

若将此过程视为匀加速直线运动，张洋铭在ab 、
bc 、cd 三段位移内速度增加量之比为1:2:1，a 、b 之间距离为L 1，c 、d 之间距离为L 3，
则b 、c 之间距离L 2为
A.8L 1
B.78L 3
C.L 1+L 3
D.2
1（L 1+L 3）7.如今网上购物非常流行，快递公司把邮件送到家里，消费者足不出户就可以购买到想要的商品。

如图是某快递公司分拣邮件的倾斜传输装置：传送带A 、B 间长度为L =10m ，倾角为θ=30°，正以恒定速率v =5m/s 顺时针运转。

现将一质量为m =1kg 的邮件（可视为质点）轻放在传送带底端A 点，则邮件从A 运动到B 过程中，传送带对邮件的冲量大小为（已知邮件与传送带之间的动摩擦因数为μ=
23，重力加速度g =10m/s 2）A.5N ·s B.20N ·s
C.153N ·s
D.435N ·s 8.如图甲所示，已知车轮边缘上一质点P 的轨迹可看成质点P 相对圆心O 作速率为v
的匀速圆周运动，同时圆心O 向右相对地面以速率v 作匀速运动形成的，该轨迹称为圆
滚线。

如图乙所示，空间存在竖直向下的大小为E 匀强电场和水平方向（垂直纸面向里）
大小为B 的匀强磁场，已知一质量为m 、电量大小为q 的正离子在电场力和洛伦兹力共
同作用下，从静止开始自A 点沿曲线AC 运动（该曲线属于圆滚线），到达B 点时速度为零，C 为运动的最低点。

不计重力，则（）
A.该离子带负电
B.A 、B 两点位于同一高度
C.该离子电势能先增大后减小
D.到达C 点时离子速度最大
9.如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝1∶2，一个二极管和阻值为R＝10Ω的负载电阻串联后接到副线圈的两端．现在a、b 两端接入如图乙所示的电压，c、d 间接入理想电压表．已知二极管的正向电阻为
零，反向电阻为无穷大，则()
A.电压表读数为100V
B.R 的功率为500W
C.若将二极管短路，电压表示数为200V
D.若将二极管短路，变压器的输入功率为2000W
10.如图所示，水平放置的平行板电容器充电后与电源断开，一带电粒子从A 点沿半圆ABC 的直径方向以某一速度水平射入电场，恰好经过半圆的最低点B 。

粒子重力不计，下列分析正确的是()
A.经过B 点时的速度方向沿半圆的半径
B.无论射入速度多大，粒子都不可能沿着半径方向离开半圆
C.若仅将下板下移少许，板间电压增大
D.若仅将下板下移少许，该粒子以相同的速度从原处射入电场，仍会经过B 点
二、非选择题：包括实验题和计算题两部分。

第11、12题为实验题，总分16分。

第13题至第15题为计算题，总分40分。

11.如图甲所示是一个研究向心力大小与哪些因素有关的DIS 实验装置的示意图，其中做匀速圆周运动的圆柱体的质量为m ，放置在未画出的水平圆盘上，圆周轨道的半径为r ，力电传感器测定的是向心力的大小，光电传感器测定的是圆柱体的线速度大小，表格中是所得数据，图乙分别为F -v 图像、F -v 2图像、F -v 3图像．
(1)数据表格和图乙中的三个图像分别是在探究向心力F
和圆柱体线速度大小v 的关系时，保持圆柱体质量不变、
半径r ＝0.1m 的条件下得到的．研究图像后，可得出向心
力F 和圆柱体线速度大小v 的关系式
____________________________．
(2)为了研究F 与r 成反比的关系，实验时除了保持圆柱体质量不变外，还应保持________不变．
(3)若已知向心力公式为F ＝m 2，根据上面的图线可以推算出，本实验中圆柱体的质量为____________．
12.多用电表是实验室必备仪器，某实验小组把一欧姆挡等效
为一个直流电源，用一个滑动变阻器和一个电压表测量该多用
电表内电源电动势和欧姆“×1”挡内部总电阻，他所采用的实
验电路如图甲所示。

实验器材：待测多用电表(欧姆挡部分刻度损坏)；
电压表V ：量程6V ，内阻约15k Ω；
滑动变阻器最大阻值50Ω；
导线若干；
根据以下操作步骤，回答有关问题：
(1)将待测多用电表调到欧姆“×1”挡，将表笔A 、B 短接，调
节欧姆调零旋钮，进行欧姆挡调零。

(2)调零完毕，将表笔A 、B 分别与图甲中1、2两端相接，其
中A 为______表笔(填“红”或“黑”)。

(3)图乙是多用电表某次测量的示数，该示数为________Ω。

(4)多次调节变阻器的滑片位置，改变其接入电路的阻值，记录多用电表的示数R 和电压表的示数U ，以为纵坐标、
为横坐标作出如图丙所示的图像，根据图像可得电源电动势E ＝______V ；欧姆“×1”挡内部总电阻r ＝________Ω。

13.某高中每年要对在校学生组织一次健康体检，如图所示，是一种血压计的气路系统，血压计未工作时，气路系统内部封闭一定质量的空气，其压强为p 0，体积为V 0，血压计工作时，气泵工作，向气路系统充入压强为p 0的空气，气路系统体积膨胀，当气路系统的压强达到1.5p 0时，气路系统内的空气体积变为1.2V 0，然后打开机械阀放出部分空气后，气路系统的压强变为1.2p 0时，气路系统内的空气体积变为1.1V 0，已知外界大气压强为p 0，假定气路系统气体可视为理想气体，空气的温度不发生变化且与外界相同。

（1）当气路系统的压强达到1.5p 0时，充入的外部空气体积；
（2）打开机械阀门放出的空气质量与气路系统剩余的空气质量之比。

14.如图所示，半径为R=0.5m 的光滑圆弧曲面与倾角为370
足够长的固定粗糙斜面MN 在N 点平滑相接，质量为m B =0.04kg 的小物块B 恰好静止在斜面上，此时物块B 与N 点的距离为0.25m。

另一质量为m A =0.2kg 的小物块A 从
与圆心等高处由静止释放，通过N 点滑上斜面，与物块B 发生弹性碰撞。

已知物块A 与斜面间的动摩擦因数为0.5，
重力加速度g=10m/s 2，两物块均可视为质点，碰撞时间极短，sin370=0.6,cos370=0.8,求
（1）物块A 运动到N 点时对曲面的压力；
（2）从物块A 与B 第一次碰撞到两物块再次碰撞经历的时间。

15.如图1所示某种风力发电装置，轻质钕磁铁固定在带状薄膜的末端，上下各固定一个完全相同的线圈，当风通过薄膜，使薄膜产生周期性的颤振位移，从而在线圈中产生交变电流。

如图2所示为简化原理图，两线圈与磁铁共轴，
以薄膜平衡位置为原点0建立竖直向上x轴，线圈与磁铁相距均为x0，当风力作用时薄膜带动磁铁在竖直方向上下振动时，振幅为A。

已知线圈的匝数为n、横截面积为S；磁铁中轴线上各点磁感应强度B的大小与该点到磁铁中心距离x的关系如图3所示，图中0B、1B、2B为已知量，忽略线圈的长度，线圈内各处磁感应强度的竖直分量近似等于线圈中心位置的磁感应强度大小。

负载电阻R的e端与上线圈的a端连接，f端与下线圈的某端连接，使两线圈作为电源处于串联状态。

不计线圈电阻和自感互感的影响，重力加速度为g。

（1）上线圈的b端应与下线圈的哪一端连接？（选“c端”或“d端”）
（2）在磁铁从平衡位置向上运动到最大位移的过程中，求通过电阻R的电荷量；
（3）图3中磁感应强度B随x的变化关系式为（其中k为未知常数），当磁铁以速率0v经平衡位置向上运动时，求此时负载电阻R的电功率。

（结果用n、S、x0、0v、0B、R表示）
参考答案
1.【答案】C
【解析】A选项中的方程所对应的核反应是轻核聚变反应，反应剧烈，至今可控聚变反应还处于实验研究阶段，所以不宜采用，故A错误；B选项中的方程所对应的核反应是重核裂变反应，虽然实现了人工控制，但因反应剧烈，防护要求高，还不能小型化，目前只有一些大型的核电站采用，故B错误；C选项中的方程所对应
的核反应是人工放射性同位素的衰变反应，是小型核能电池主要采用的反应方式，故C正确；D选项中的方程所对应的核反应是人工转变核反应，需要高能α粒子，在月球车上不易实现，故D错误．
2.【答案】B
【解析】由题图可知a光的偏折程度比b光的偏折程度小，所以a光的折射率比b光的折射率小，a光的频率
比b光的频率小，故A错误；根据=可知在冰晶中，b光的传播速度较小，故B正确；波长越小，衍射现象越不明显，单缝衍射的中央亮条纹越窄，用同一装置做单缝衍射实验，b光中央亮条纹更窄，故C错误；根据
可知，从同种玻璃中射入空气发生全反射时，a光的临界角较大，故D错误。

3.【答案】D
【解析】由题意可知，火星的公转周期大于地球的公转周期，根据G＝m r，可得T＝2π，
可知火星的公转半径大于地球的公转半径，故C错误；根据G＝m，可得v＝，结合C选项解析，可知火星公转的线速度小于地球公转的线速度，故A错误；根据ω＝可知火星公转的角速度小于地球公转的角速度，故B错误；根据G＝ma，可得a＝，可知火星公转的加速度小于地球公转的加速度，故D
正确．
4.【答案】A
【解析】点电荷-q绕点电荷+Q做半径为r的匀速圆周运动，由库仑引力提供向心力，如图甲所示，由牛顿第二定律得k Q2=m12r，点电荷-q在相距为r的两个固定点电荷+Q连线的中垂面上，做角速度为ω2的匀速圆周
运动，如图乙所示，由库仑引力的合力提供向心力，有3k Q2=m22，联立解得ω1∶ω2=1∶2，故A正确.
5.【答案】B
【解析】由图可知，影子P做简谐运动的振幅为R，以向上为正方向，设P的振动方程为x＝R sin(ωt＋φ)，由图可知，当t＝0时，P的位移为R，代入振动方程解得φ＝，则P做简谐运动的表达式为x＝R sin，故B正确，A、C、D错误。

6.【答案】C
7.【答案】D
8.【答案】BD
9.【答案】AD
【解析】交流电压表、电流表测得的分别为交变电压和交变电流的有效值，根据变压比公式＝，得到输出电压的有效值U2＝2×V＝100V，而输出电压U2不等于c、d端电压，因二极管具有单向导电性，输入电压通过变压器变压并经二极管整流后有效值发生变化，为U cd＝U2＝100V，即电压表读数为100V，故A 正确；R的功率为P R＝＝1000W，故B错误；若将二极管短路，电压表示数为U2＝100V≈141.1V，故C错误；若将二极管短路，变压器的输出功率P R＝＝2000W，则变压器的输入功率为2000W，故D
正确．
10.【答案】BCD
【解析】粒子在平行板电容器中向下偏转，到达B 点时，既有水平方向的速度，又有竖直向下的速度，故经过B 点时的速度方向向右下方，故A 错误；粒子受力方向和初速度方向垂直，粒子做类平抛运动，类平抛运动速度反向延长线过水平位移的中点，若粒子沿着半径方向离开半圆，则反向延长线过圆心，所以一定从C 点射出是不可能的，故B 正确；若仅将下板下移少许，则平行板电容器极板间的距离d 变大，由C ＝可知电容变小，又平行板电容器充电后与电源断开，则Q 不变，由U ＝可知板间电压增大，故C 正确；若仅将下板下移少许，由E ＝＝，则电场强度不变，受力情况不变，该粒子以相同的速度从原处射入电场，运动轨迹不变，则仍会经过B 点，故D 正确。

11.【答案】(1)F ＝0.88v 2(2)线速度大小v (3)0.088kg
【解析】(1)研究数据表格和题图乙中B 图不难得出F ∝v 2，进一步研究知题图乙B 中图线的斜率k ＝ΔΔ2≈0.88，故F 与v 的关系式为F ＝0.88v 2.
(2)还应保持线速度大小v 不变．
(3)因F ＝m 2＝0.88v 2，半径r ＝0.1m ，则m ＝0.088kg.
12.【答案】(2)黑(3)7.0(4)320
【解析】(2)多用电表内部电源的正极与黑表笔相连，流过电压表的电流应从正接线柱流向负接线柱，因此A 为黑表笔。

(3)将多用电表选择开关打到欧姆“×1”挡，由图乙可知示数为7.0Ω。

(4)根据闭合电路的欧姆定律有E ＝U ＋r 解得＝·－所以－图线中k ＝＝＝，b ＝－＝－，解得r ＝20Ω，E ＝3V 。

13.【解析】（1）假设充人的外部空气的体积为V，则有00011
p V p V pV +=把101.5p p =，101.2v V =代入，可得充入的外部空气的体积
0.8V V =（2）假设放出的气体在201.2p p =时，对应的体积为V ∆，则有
1122(
)pV p V V =+∆放出的空气质量与气路系统剩余的空气质量之比2
::m m V V ∆=∆把201.1V V =代入可得
:4:11
m m ∆=
14
.
15.（1）d 端；（2）()21B B S
q n R -=；（3）2222
00
12
04n S B v P Rx =【详解】（1）根据右手定则可知上线圈的b 端应与下线圈的d 端连接；（2）设上线圈产生感应电动势1E ，设下线圈产生感应电动势2E ，由法拉第电磁感应定律
(
)2
011-∆Φ==∆∆B B S
E n n t t
()0
12
2-∆Φ==∆∆B B S
E n n t t
设回路总电动势为E ，由两电源串联
()2112-=+=∆B B S
E E E n t
设回路电流为I ，由闭合回路欧姆定律
()21-=
=∆B B S E I n R R t
设通过电阻R 的电荷量为q ，则()21-=∆=B B S
q I t n R
（3）由题意可知00=
k
B x 可得
00
=k B x 设磁铁经平衡位置向上位移x ∆，所用时间t ∆，上线圈产生感应电动势3E ，则
00333⎛⎫- ⎪-∆∆Φ∆⎝⎭===∆∆∆k k nS x x x nS B E n t t t
()()()
000300000∆==-∆∆-∆-∆nSkv nSB v nSk x E x x x t x x x x x 设下线圈产生感应电动势4E ，由上同理可得
()
0040=
+∆nSB v E x x 设回路电动势为E ，则()
0000034220022=+=
=-∆nSB v x nSB v E E E x x x 设负载电阻R 的电功率为P ，则22222001204===n S B v E P R Rx。