2023-2024学年河南省南阳市镇平县第一高级中学高三第四次模拟考试物理试卷含解析

2023-2024学年河南省南阳市镇平县第一高级中学高三第四次模拟考试物理试卷 请考生注意：
1．请用2B 铅笔将选择题答案涂填在答题纸相应位置上，请用0．5毫米及以上黑色字迹的钢笔或签字笔将主观题的答案写在答题纸相应的答题区内。

写在试题卷、草稿纸上均无效。

2．答题前，认真阅读答题纸上的《注意事项》，按规定答题。

一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24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、在光滑的水平面上有一质量为M 、倾角为θ的光滑斜面，其上有一质量为m 的物块，如图所示。

物块在下滑的过程中对斜面压力的大小为（ ）
A ．cos sin cos Mmg M m θθθ+
B ．
cos sin cos Mmg M m θθθ- C ．2cos sin Mmg M m θθ+ D ．2cos sin Mmg M m θθ- 2、如图（a ）所示，在倾角37θ=的斜面上放置着一个金属圆环，圆环的上半部分处在垂直斜面向上的匀强磁场（未画出）中，磁感应强度的大小按如图（b ）所示的规律变化。

释放圆环后，在08t t =和09t t =时刻，圆环均能恰好静
止在斜面上。

假设圆环与斜面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，sin 370.6=，
则圆环和斜面间的动摩擦因数为（ ）
A ．34
B ．1516
C ．1920
D ．2728
3、如图所示，在光滑水平桌面上有一边长为L 、电阻为R 的正方形导线框，在导线框右侧有一宽度为d （d ＞L ）的条形匀强磁场区域，磁场的边界与导线框的一边平行，磁场方向竖直向下。

导线框以某一初速度向右运动，t =0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合，并以此位置开始计时做为导线框位移x 的起点，随后导线框进入磁场区域，直至导线框的右边与磁场区域右边界重合。

下列图象中，可能正确描述上述过程的是（其中q 表示流经线框的电荷量，v 表示线框的瞬时速度）（ ）
A．B．
C．D．
4、如图所示，OA是水平放置的弹性薄钢片，左端固定于O点，右端固定有一个软铁圆柱体，P为套在钢片上的重物。

调节P的位置可以改变OA上下振动的固有频率，使其在40Hz—120Hz之间变化。

在A的正下方固定一个带铁心B 的线圈，线圈中通有f=50Hz的交变电流，使OA在磁场力作用下振动。

关于OA稳定后的振动情况，下列说法中正确的是（）
A．无论P位于何处，频率一定是50Hz
B．无论P位于何处，频率一定是100Hz
C．P所处位置的不同，频率可能取40Hz—120Hz间的任何值
D．调节P使OA振动的固有频率为50Hz时OA的振幅最大
5、投壶是古代士大夫宴饮时做的一种投掷游戏，也是一种礼仪。

某人向放在水平地面的正前方壶中水平投箭（很短，可看做质点），结果箭划着一条弧线提前落地了（如图所示）。

不计空气阻力，为了能把箭抛进壶中，则下次再水平抛箭时，他可能作出的调整为（）
A．减小初速度，抛出点高度变小
B．减小初速度，抛出点高度不变
C．初速度大小不变，降低抛出点高度
D．初速度大小不变，提高抛出点高度
6、图示装置为阅读时使用的角度可调支架，现将一本书放在倾斜支架上，书始终保持静止。

关于该书受力情况，下列说法正确的是（）
A．可能受两个力
B．可能受三个力
C．一定受摩擦力
D．支架下边缘对书一定有弹力
二、多项选择题：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，有多个选项是符合题目要求的。

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、下列说法中正确的是（）
A．物体在竖直方向上作匀加速运动时就会出现失重现象B．合力与该合力的分力同时作用在物体上
C．两物体间的摩擦力一定与两物体间的压力垂直 D．物体的运动方向不一定与它所受合外力的方向一致
8、下列说法中正确的是_________。

A．浸润液体在细管中上升的现象属于毛细现象
B．液晶既有液体的流动性，又具有光学各向异性
C．一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的
D．热量可以自发从高温传到低温，可以自发从低温传到高温
E.干湿泡湿度计中两个温度计读数相差越大，空气的相对湿度越大
9、如图所示，玩具飞机以恒定的仰角斜向上做匀速直线运动，上升至距离地面某高度时，从玩具飞机上掉下一个小零件，零件掉下后，玩具飞机飞行速度保持不变，零件运动过程中受到的空气阻力不计，则零件落地时
A．速度比玩具飞机的速度大
B．和玩具飞机的速度大小可能相等
C．在玩具飞机的正下方
D．在玩具飞机正下方的后侧
10、滑板运动是以滑行为特色、崇尚自由的一种运动，深受都市青年的喜爱。

滑板的一种运动情境可简化为如下模型：如图甲所示，将运动员（包括滑板）简化为质量50kg m =的物块，物块以某一初速度0v 从倾角37θ︒=的斜面底端冲上足够长的斜面，取斜面底端为重力势能零势能面，该物块的机械能E 总和重力势能p E 随离开斜面底端的高度h 的变化规律如图乙所示。

将物块视为质点，重力加速度210m /s ，则由图中数据可得（ ）
A ．初速度05m /s v =
B ．物块与斜面间的动摩擦因数为0.3
C ．物块在斜面上运动的时间为4s 3
D ．物块再次回到斜面底端时的动能为375J
三、实验题：本题共2小题，共18分。

把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。

11．（6分）小妮同学利用如图甲所示的实验装置验证系统机械能守恒。

A 、B 是两个质量均为m 的相同小球，O 为穿过轻杆的固定转轴，C 为固定在支架上的光电门，初始时杆处于水平状态，重力加速度为g 。

实验步骤如下∶
(1)用游标卡尺测得小球B 的直径d 如图乙所示，则d =______mm ；
(2)用毫米刻度尺测得AO 长为l ， BO 长为2l ；
(3)由静止释放两小球，当小球B 通过光电门时，测得光线被小球挡住的时间为∆t ，则在杆由水平转至竖直的过程中两小球组成的系统增加的动能∆E k =___， 减少的重力势能∆E p =____ （用m 、g 、l 、d 、∆t 表示）。

(4)若在误差允许的范围内∆E k =∆E p ，则小球A 、B 组成的系统机械能守恒。

12．（12分）用如图甲所示装置来探究功和动能变化的关系，木板上固定两个完全相同的遮光条A 、B ，用不可伸长的细线将木板通过两个滑轮与弹簧测力计C 相连，木板放在安装有定滑轮和光电门的轨道D 上，轨道放在水平桌面上，P 为小桶（内有砂子），滑轮质量、摩擦不计，
(1)实验中轨道应倾斜一定角度，这样做的目的是___________．
(2)用游标卡尺测量遮光条的宽度，如图乙所示，则遮光条的宽度d ＝_____cm.
(3)实验主要步骤如下：
①测量木板（含遮光条）的质量M ，测量两遮光条间的距离L ，按图甲所示正确连接器材；
②将木板左端与轨道左端对齐，静止释放木板，木板在细线拉动下运动，记录弹簧测力计示数F 及遮光条B 、A 先后经过光电门的时间为t 1、t 2，则遮光条B 、A 通过光电门的过程中木板动能的变化量ΔE k ＝________，合外力对木板做功W ＝________.（以上两空用字母M 、t 1、t 2、d 、L 、F 表示）
③在小桶中增加砂子，重复②的操作，比较W 、ΔE k 的大小，可得出实验结论．
四、计算题：本题共2小题，共26分。

把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。

13．（10分）竖直平面内有一直角形内径相同的细玻璃管，A 端封闭，C 端开口，最初AB 段处于水平状态，中间有一段水银将气体封闭在A 端，各部分尺寸如图所示，外界大气压强p 0=75cmHg 。

（1）若从右侧缓慢注入一定量的水银，可使封闭气体的长度减小为20cm ，需要注入水银的总长度为多少？
（2）若将玻璃管绕经过A 点的水平轴顺时针转动90°，当AB 段处于竖直、BC 段处于水平位置时，封闭气体的长度变为多少？
14．（16分）如图所示，质量为6m =kg 、足够长的长木板放在水平面上，其上表面水平，质量为13m =kg 的物块A 放在长木板上距板右端13m L =处，质量为23kg m =的物块B 放在长木板上左端，地面上离板的右端23m L =处固定一竖直挡板。

开始A B 、、长木板处于静止状态，现用一水平拉力F 作用在物块A 上，使物块A 相对于长木板滑动，当长木板刚要与挡板相碰时，物块A 刚好脱离木板，长木板与挡板碰撞后以与碰撞前大小相同的速度返回。

已知两物块
与长木板间的动摩擦因数均为10.5μ=，长木板与地面间的动摩擦因数为20.1μ=，重力加速度210m/s g =，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计物块大小，求：
（1）拉力F 的大小；
（2）物块A 滑离长木板后，长木板运动多长时间才会停下来。

15．（12分）如图所示，在竖直平面内建立直角坐标系，y 轴沿竖直方向。

在x =L 到x =2L 之间存在竖直向上的匀强电场和垂直坐标平面向里的匀强磁场，一个比荷为k 的带电微粒从坐标原点以一定初速度沿+x 方向抛出，进入电场和磁场后恰好在竖直平面内做匀速圆周运动，离开电场和磁场后，带电微粒恰好沿+x 方向通过x 轴上x =3L 的位置，已知匀强磁场的磁感应强度为B ，重力加速度为g 。

求：
(1)电场强度的大小；
(2)带电微粒的初速度；
(3)带电微粒做圆周运动的圆心的纵坐标。

参考答案
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24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、C
【解析】
设物块对斜面的压力为N ，物块m 相对斜面的加速度为a 1，斜面的加速度为a 2，方向向左；则物块m 相对地面的加速度为
12 cos x a a a θ=-
1sin y a a θ=
由牛顿第二定律得
对m 有
()12sin cos N m a a θθ=-
1cos sin mg N ma θθ-=
对M 有
2sin N Ma θ=
解得
2cos sin Mmg N M m θθ
=+ 故C 正确，ABD 错误。

故选C 。

2、D
【解析】
根据楞次定律可知，008t 时间内感应电流的方向沿顺时针方向，由左手定则可知圆环上部受安培力沿斜面向下，设圆环半径为r ，电阻为R ，在
08t t =时
有
220101ππ216B B E r r t t t Φ==⋅⋅=，11E I R
= 此时圆环恰好静止由平衡得
01sin 2cos mg B I r mg θμθ+⋅=
同理在
09t t =时
圆环上部分受到的安培力沿斜面向上
2020π2B E r t t ∆Φ==∆，22E I R
= 圆环此时恰好静止，由平衡得
02sin cos 2mg mg B I r θμθ+=⋅
联立以上各式得
2728
μ= 故ABC 错误，D 正确。

故选D 。

3、D
【解析】
AB ．线圈进入磁场时，产生的感应电动势为
E =BLv
感应电流为
E I R
= 线框受到的安培力大小为
22B L v F BIL R
== 由牛顿第二定律为
F =ma
则有
22B L v a mR
= 在线框进入磁场的过程中，由于v 减小，所以a 也减小，则流经线框的电荷量
R BLx R
q ∆Φ== 则q ∝x ，q -x 图象是过原点的直线。

根据数学知识得：
q BL x BLv I t R t R
∆∆===∆∆ 因为v 减小，则q -t 图象切线斜率减小；当线框完全进入磁场后，无感应电流，不受安培力，线框做匀速直线运动，磁通量不变，故AB 错误；
C ．线圈进入磁场的过程做加速度减小的变减速运动，v -t 图象是曲线，故C 错误；
D ．线圈进入磁场的过程，根据动量定理得：
0BILt mv mv -=-
又
BLvt BLx q It R R
=== 联立整理得
22
0B L v v x mR
=- v -x 图象是向下倾斜的直线，线框完全进入磁场后，做匀速直线运动，故D 正确。

故选D 。

4、B
【解析】
ABC ．因交流电的频率为f =50Hz ，则线圈吸引软铁A 的频率为f ′=100Hz ，由受迫振动的规律可知，无论P 位于何处，频率一定是100Hz ，选项AC 错误，B 正确；
D ．调节P 使OA 振动的固有频率为100Hz 时产生共振，此时OA 的振幅最大，选项D 错误；
故选B 。

5、D
【解析】
设小球平抛运动的初速度为0v ，抛出点离桶的高度为h ，水平位移为x ，则平抛运动的时间为：
t =水平位移为：
0x v t v ==由题可知，要使水平位移增大，则当减小初速度或初速度大小不变时，需要时间变大，即抛出点的高度h 增大，故选项ABC 错误，D 正确；
故选D 。

6、B
【解析】
AB ．由题意可知，书受到重力和弹力作用，由于有书沿斜面向下的分力作用，所以物体必然受到一个沿斜面向上的力，
以维持平衡，这个力为摩擦力，也可以是支架下边缘对书的弹力，也可以是摩擦力和支架下边缘对书弹力的合力，故可能受三个力，四个力作用，故A错误，B正确；
C．由于当书沿斜面向下的分力作用与支架下边缘对书弹力相等时，此时摩擦力不存在，故C错误；
D．由于当书沿斜面向下的分力作用，与向上的摩擦力相等时，则支架下边缘对书弹力不存在，故D错误。

故选B。

二、多项选择题：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，有多个选项是符合题目要求的。

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、CD
【解析】
A．物体做向下的加速运动时才是失重现象，选项A错误；
B．合力与分力是等效替代的关系，不能同时作用在物体上，选项B错误；
C．物体间的摩擦力方向一定与压力方向垂直，选项C正确；
D．物体的运动方向不一定与它所受合外力的方向一致，如做曲线运动的物体，选项D正确。

故选CD。

8、ABC
【解析】
A. 浸润液体在细管中上升的现象属于毛细现象，选项A正确；
B.液晶既有液体的流动性，又有光学性质的各向异性；选项B正确；
C.根据热力学第二定律可知，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。

选项C正确；
D.热量可以自发从高温传到低温，但不能自发从低温传到高温。

选项D错误；
E.干泡温度计显示空气温度，湿泡温度计显示的是浸水纱布的温度，空气相对湿度越小（越干燥），则湿泡处水挥发越快，温度越低，两个温度计差值就越大，选项E错误。

故选ABC。

9、AC
【解析】
AB.零件掉下的一瞬间速度与玩具飞机的速度相同，根据机械能守恒可知，落地时的速度大于玩具飞机的速度，故A 正确B错误；
CD. 由于零件在运动过程中水平方向的分速度与玩具飞机的水平分速度相同，因此落地时在玩具飞机的正下方，故C 正确D错误；
10、AD
【解析】
A ．斜面底端为重力势能零势能面，则
2011625J 2
E mv ==总 得
05m/s v =
故A 正确；
B ．当p E E =总时，物块运动到最高点由图乙可知此时
m 1m h =
根据功能关系，有
m cos 125J sin h mg E μθθ
⋅=∆=总 得物块与斜面间动摩擦因数
316
μ= 故B 错误；
CD ．物块沿斜面上滑的时间
012s sin cos 3
v t g g θμθ==+ 上滑的位移
m 5m sin 3
h s θ== 因为tan μθ<，所以物块最终会沿斜面下滑，下滑的
29
t == 物块在斜面上运动的时间为
1269
t t t ++== 滑到斜面底端时的动能
m k 12cos 375J sin h E E mg μθθ
=-⋅=总
故C 错误，D 正确。

故选AD 。

三、实验题：本题共2小题，共18分。

把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。

11、12.40 2
258∆md t
mgl 【解析】
(1)[1]游标卡尺的主尺读数为12mm ，游标读数为
0.058mm 0.40mm ⨯=
则游标卡尺的最终读数为
120.40mm 12.40mm d =+=
(3)[2]小球B 通过光电门的瞬时速度
B d v t
=∆ A 、B 转动的半径之比为1：2，A 、B 的角速度相等，根据v r ω=知A 、B 的速度之比为1：2，所以A 的瞬时速度 22B A v d v t =
=∆ 系统动能增加量
2
222581122k A B md E mv mv t
∆+=∆= [3]系统重力势能的减小量
2p E mg l mgl mgl ∆=-=
12、平衡摩擦力 0.560cm 222112d d E M t t ⎡⎤
⎛⎫⎛⎫⎢⎥=- ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦
W =FL 【解析】
（1）为了使绳子拉力充当合力，即细线拉力做的功等于合力对木板做的功应先平衡摩擦力，即实验中轨道应倾斜一定角度，这样做的目的是平衡摩擦力；
（2）游标卡尺的读数先读出主尺的刻度数：5mm ，游标尺的刻度第12个刻度与上边的刻度对齐，所以游标读数为：0.05×12=0.60mm ，总读数为：5mm+0.60mm=5.60mm=0.560cm
（3）木板通过A 时的速度：v A ＝2d t ；通过B 时的速度：v B ＝1
d t ；则木板通过A 、B 过程中动能的变化量：
222221111222A B d d E Mv Mv M t t ⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎢⎥=-- ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦
＝；合力对木板所做的功：W =FL ；
四、计算题：本题共2小题，共26分。

把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。

13、（1）30cm ，（2）39.04cm 。

【解析】
（1）由玻意耳定律：
1122pV p V =
得到：
01122()p gh L S p L S ρ+⋅=⋅
解得：p 2=125cmHg
右侧水银总高度h 2=50cm ，注入水银的总长度为：
(h 2-h 1)+(L 1-L 2)=30cm ；
（2）设顺时针转动90°后，水银未溢出，且AB 部分留有x 长度的水银，
玻意耳定律：
011011()()()p gh L S p x L l x S ρ+⋅=-
⋅+-
代入数据，得到：
(7525)25(75)(2525)S
x x S +⨯=-⨯+-
变形为
x 2-125
x +1250cm=0
解得x >0
，假设成立，x =不合题意，舍去；则： x = 末态气体长度
L
3=L 1+l 1-39.04cm x ≈。

14、（1）17N ；（2）
3。

【解析】 （1）物块A 在拉力F 的作用下做初速度为零的匀加速运动，设加速度大小为1a
根据牛顿第二定律有
1111F m g m a μ-=
设物块A 从开始运动到滑离长木板所用的时间为1t ，根据运动学公式有 2121112
L L a t += 假设开始时物块B 与长木板不会发生相对滑动，一起做加速运动的加速度为2a 则 ()()1121222m g m m m g m m a μμ-++=+
解得
221m/s 3
a = 由于22121N 15N m a m g μ=<=假设成立
根据运动学公式有
222112
L a t =
解得 17N F =
（2）在长木板与挡板相碰的一瞬间，设物块B 和长木板的速度为1v ，根据运动学公式有 21222v a L =
解得
1v =
长木板与挡板碰撞后，物块B 以大小为1v 的速度向右做匀减速运动，加速度大小 2315m/s a g μ==
长木板以大小为1v 的速度向左做匀减速运动，加速度大小 ()1222244m/s m g m m g
a m μμ⨯++==
物块B 向右减速运动的时间
1235
v t a ==s 当物块B 的速度为零时，长木板的速度为
2142v v a t =-= 此后物块B 向左做匀加速运动，加速度大小仍为23s 5m/a =，长木板向左仍做匀减速运动，加速度大小仍为
244m/s a =。

设再经3t 时间，两者达到共同速度，则 24333v a t a t -=
解得
345
t s = 此时物块与长木板的速度
333v a t == 此后物块与长木板一起做匀减速运动的加速度大小 2521m/s a g μ==
此后物块B 和长木板一起运动的时间
3459
v t a == 因此物块A 滑离后长木板运动的时间
2343t t t t =++=
15、 (1)g k
；(2)2g kB ；(3)2222228g k B L k B g - 【解析】
（1）进入电场和磁场后恰好在竖直平面内做匀速圆周运动，则 mg qE =
g E k
= （2）粒子轨迹如图所示
由几何关系知 2cos R L =θ
由洛伦兹力提供向心力
2
mv qvB R
= cos y
v v θ=
竖直方向有 y gt =v
水平方向有 0L v t =
联立解得
02g v kB
= （3）竖直方向有 212
h gt = 圆心的纵坐标为 'sin O
y h R =-+θ 联立解得
2222228g k B L y k B g =-σ。