?湖南師大附中2021級高三摸底考試試卷
物 理
得分：________
本試題卷分第I卷（選擇題）和第II卷（非選擇題）兩部分，共8頁。時量75分鐘，滿分100分。
第I卷
一、單項選擇題：本題共6小題，每小題4分，共24分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。
1．2023年4月12日21時，中國有“人造太陽”之稱的全超導托卡馬克核聚變實驗裝置EAST創(chuàng)造新的世界紀錄，成功實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)高約束模式等離子體運行403秒。下列關于核聚變的說法正確的是（ ）
A．核電站采用核聚變技術發(fā)電
B．任何兩個原子核都可以發(fā)生聚變
C．兩個輕核結合成質(zhì)量較大的原子核，核子的比結合能變大
D．兩個輕核結合成質(zhì)量較大的原子核，生成核的質(zhì)量大于兩輕核的質(zhì)量之和
2．“笛音雷”是春節(jié)期間常放的一種鞭炮，其點火后一段時間內(nèi)的速度一時間圖像如圖所示（取豎直向上為正方向），其中時刻為“笛音雷”起飛時刻、DE段是斜率大小為重力加速度g的直線。不計空氣阻力，則關于“笛音雷”的運動，下列說法正確的是（ ）

A．“笛音雷”在時刻上升至最高點
B．時間內(nèi)“笛音雷”做自由落體運動
C．時間內(nèi)“笛音雷”的平均速度為
D．時間內(nèi)“笛音雷”處于失重狀態(tài)
3．“抖空竹”是中國傳統(tǒng)的體育活動之一，在我國有悠久的歷史，為國家級非物質(zhì)文化遺產(chǎn)之一?，F(xiàn)將抖空竹中的一個變化過程簡化成以下模型：輕繩系于兩根輕桿的端點位置，左、右手分別握住兩根輕桿的另一端，一定質(zhì)量的空竹架在彈性繩上。接下來做出如下動作，左手抬高的同時右手放低，使繩的兩個端點勻速移動，其軌跡為豎直面內(nèi)等腰梯形的兩個腰（梯形的上下底水平），如圖所示。則兩端點分別自A、C兩點，沿AB、CD以同一速度勻速移動，忽略摩擦力及空氣阻力的影響，則運動過程中（ ）

A．左右兩邊繩的彈力均不變 B．左右兩邊繩的彈力不相等
C．左邊繩的彈力變大 D．右邊繩的彈力變小
4．如圖所示，地球和行星繞太陽做勻速圓周運動，地球和行星做勻速圓周運動的半徑、之比為，不計地球和行星之間的相互影響，下列說法錯誤的是（ ）

A．行星繞太陽做圓周運動的周期為8年
B．由圖示位置開始計時，至少再經(jīng)過年，地球、太陽和行星連線為同一直線
C．地球和行星的線速度大小之比為
D．經(jīng)過相同時間，地球、行星半徑掃過的面積之比為
5．反射式速調(diào)管是常用的微波器件之一，它利用電子團在電場中的振蕩來產(chǎn)生微波，其振蕩原理與下述過程類似。已知靜電場的方向平行于x軸，其電勢隨x的分布如圖所示。一質(zhì)量，電荷量的帶負電的粒子從點由靜止開始，僅在電場力作用下在x軸上往返運動。則（ ）

A．x軸左側(cè)電場強度和右側(cè)電場強度的大小之比
B．粒子在區(qū)間運動過程中的電勢能先增加后減小
C．該粒子運動過程中電勢能變化量的最大值為
D．該粒子運動的周期
6．如圖甲，豎直彈簧固定在水平地面上，一質(zhì)量為m、可視為質(zhì)點的鐵球從距彈簧上端h的O點靜止釋放，以O點（即坐標原點）開始計時，鐵球所受的彈力F的大小隨鐵球下落的位置坐標x的變化關系如圖乙所示，不計空氣阻力，重力加速度取g。下列結論正確的是（ ）

A．彈簧彈性勢能最大值為
B．鐵球運動過程中最大動能為
C．當時小球重力勢能與彈簧彈性勢能之和最小
D．鐵球壓縮彈簧過程中重力做功功率逐漸增大
二、多項選擇題：本題共4小題，每小題5分，共20分。在每小題給出的四個選項中，有多項符合題目要求，全部選對的得5分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。
7．如圖甲所示，在平靜的水面下有一個點光源S，它發(fā)出的是兩種不同顏色的a光和b光，在水面上形成了一個被照亮的圓形區(qū)域，該區(qū)域的中間為由a、b兩種單色光所構成的復色光的圓形區(qū)域，周邊為環(huán)狀單色光區(qū)域，且為a光的顏色（見圖乙）。則下列說法正確的是（ ）

A．a(chǎn)光的頻率大于b光的頻率
B．a(chǎn)光的折射率小于b光的折射率
C．a(chǎn)光在水中的傳播速度比b光大
D．a(chǎn)光在水中發(fā)生全反射的臨界角小于b光在水中發(fā)生全反射的臨界角
8．在如圖所示的電路中，輸入交變電壓的瞬時值，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比，兩定值電阻、的阻值相同。在滑動變阻器的滑片P向上滑動一小段的過程中，、兩端電壓的變化量分別為、，的電功率的變化量為。下列說法正確的是（ ）

A．中電流的頻率是中電流頻率的2倍
B．
C．
D．當滑片P移到最上端時，兩端的電壓為
9．某同學將一乒乓球從距水平地面高h處的A點以速度水平拋出，乒乓球運動過程中受到的空氣阻力始終與速度成正比，方向始終與運動方向相反，落到水平地面上的B點時速度方向與水平地面的夾角為，如圖所示。已知乒乓球從A點拋出時受到的空氣阻力最大，最大值恰好等于自身受到的重力，重力加速度大小為g。下列說法正確的是（ ）

A．乒乓球從A點運動到B點的過程中速度先減小后增大
B．乒乓球落到B點時的速度大小為
C．乒乓球的水平射程為
D．乒乓球從A點運動到B點的時間為
10．如圖所示，界線MN以下存在一個方向水平的磁場（垂直于紙面向里），取MN上一點O作為原點，豎直向下建立y軸，磁場的磁感應強度B隨y坐標（以m為單位）的分布規(guī)律為。一邊長為、質(zhì)量為、電阻的正方形金屬框從MN上方靜止釋放，后金屬框的邊到達界線MN，此時給金屬框施加一個豎直方向的外力F，直至金屬框完全進入磁場時撤去該外力。已知金屬框在進入磁場的過程中電流保持恒定，且金屬框運動過程中上下邊始終水平、左右邊始終豎直，g取，下列說法正確的是（ ）

A．金屬框進入磁場的過程中電流大小為1A
B．金屬框進入磁場的過程經(jīng)歷的時間為
C．金屬框進入磁場的過程中外力F做的功為
D．金屬框完全進入磁場后繼續(xù)做加速運動，直到速度達到3m/s后不再加速
第II卷
三、實驗題（11題6分，12題9分）
11．（6分）圖甲為“探究加速度與物體所受合外力關系”的實驗裝置，實驗中所用小車的質(zhì)量為M，重物的質(zhì)量為m，實驗時改變重物的質(zhì)量，記下測力計對應的讀數(shù)F。

（1）實驗過程中，________（填“需要”或“不需要”）滿足。
（2）實驗過程中得到如圖乙所示的紙帶，已知所用交流電的頻率為50Hz。其中A、B、C、D、E為五個計數(shù)點，相鄰兩個計數(shù)點之間還有4個點沒有標出，根據(jù)紙帶提供的數(shù)據(jù)，可求出小車加速度的大小為________。（計算結果保留三位有效數(shù)字）
（3）當重物質(zhì)量合適時，小車做勻速運動，此時測力計的讀數(shù)為。更換重物，用a表示小車的加速度，F(xiàn)表示彈簧測力計的示數(shù)，下列描繪的關系圖像合理的是________。
A． B． C． D．
12．（9分）在測定一組干電池的電動勢和內(nèi)阻的實驗中，備有下列器材：
A．電流表1（量程2mA，內(nèi)阻）
B．電流表2（量程1A，內(nèi)阻約）
C．定值電阻
D．滑動變阻器
E．開關和導線若干
（1）某同學根據(jù)提供的器材設計電路來完成實驗，如圖甲所示，MN連接________（選填“電流表1”或“電流表2”），PQ連接另一電流表；

（2）該同學利用測出的實驗數(shù)據(jù)作出的圖線（為電流表1的示數(shù)，為電流表2的示數(shù)，且遠小于）如圖乙所示，則由圖線可得被測電池的電動勢________V，內(nèi)阻________。（以上結果均保留兩位有效數(shù)字）

四、解答題（13題12分，14題13分，15題16分）
13．（12分）一只籃球的體積為，球內(nèi)氣體的壓強為，溫度為?，F(xiàn)用打氣筒對籃球充入壓強為、溫度為、體積為（大小未知）的氣體，使球內(nèi)氣體壓強變?yōu)?，同時溫度升至。已知氣體內(nèi)能U與溫度的關系為（k為正常數(shù)），充氣過程中氣體向外放出Q的熱量，籃球體積不變。求：
（1）充入氣體的體積的大小；
（2）充氣過程中打氣筒對氣體做的功。
14．（13分）如圖所示，質(zhì)量為m的小圓環(huán)A套在足夠長的光滑水平桿上，質(zhì)量為3m的小球B通過長度為L的輕繩與A連接，初始時輕繩處于水平伸直狀態(tài)，A、B均靜止，光滑水平地面上靜止有小球1和2，小球1的質(zhì)量為3m，小球2的質(zhì)量為m，小球1位于A環(huán)正下方L處，某時刻釋放小球B，B到達最低點時輕繩恰好斷裂，之后B在水平地面上向左運動，所有小球之間的碰撞均為彈性正碰，已知重力加速度為g，不計空氣阻力，所有小球均可視為質(zhì)點，求：

（1）輕繩斷裂時A、B各自的速度大??；
（2）輕繩所能承受的最大拉力；
（3）小球1與小球2第一次碰撞過程中，小球1對小球2的沖量大小。
15．（16分）某離子實驗裝置的基本原理如圖甲所示。I區(qū)寬度為d，左邊界與x軸垂直交于坐標原點O，其內(nèi)充滿垂直于平面向里的勻強磁場，磁感應強度大小為；II區(qū)寬度為L，左邊界與x軸垂直交于點，右邊界與x軸垂直交于點，其內(nèi)充滿沿y軸負方向的勻強電場。測試板垂直x軸置于II區(qū)右邊界，其中心C與點重合。從離子源不斷飄出電荷量為q、質(zhì)量為m的正離子，加速后沿x軸正方向過O點，依次經(jīng)I區(qū)、II區(qū)，恰好到達測試板中心C。已知離子剛進入II區(qū)時速度方向與x軸正方向的夾角為。忽略離子間的相互作用，不計重力。

（1）求離子在I區(qū)中運動時速度的大小v；
（2）求II區(qū)內(nèi)電場強度的大小E；
（3）保持上述條件不變，將II區(qū)分為左右兩部分，分別填充磁感應強度大小均為B（數(shù)值未知）方向相反且平行y軸的勻強磁場，如圖乙所示。為使離子的運動軌跡與測試板相切于C點，需沿x軸移動測試板，求移動后C到的距離s。





湖南師大附中2021級高三摸底考試試卷
物理參考答案
1-6：CDACAB 7．BC 8．BD 9．BCD
10．AC
一、單項選擇題：本題共6小題，每小題4分，共24分。每小題給出的四個選項中，只有一個選項是符合題目要求的。
1．C【解析】核電站采用核裂變技術發(fā)電，故A錯誤；自然界中最容易實現(xiàn)的聚變反應是氫的同位素——氘與氚的聚變，不是任意的原子核就能發(fā)生核聚變，故B錯誤；兩個輕核結合成質(zhì)量較大的核的過程中要釋放能量，核子的平均質(zhì)量減小，所以核子的比結合能增加，故C正確；兩個輕核結合成質(zhì)量較大的原子核，釋放能量，生成核的質(zhì)量小于兩輕核的質(zhì)量之和，故D錯誤。故選C。
2．D【解析】由圖可知，時間內(nèi)“笛音雷”的速度一直為正值，表明其速度方向始終向上，可知，“笛音雷”在時刻并沒有上升至最高點，上升至最高點應該在時刻之后，故A錯誤；
時間內(nèi)“笛音雷”速度方向向上，圖像斜率為一恒定的負值，表明時間內(nèi)“笛音雷”實際上是在向上做豎直上拋運動，其加速度就是重力加速度g，故B錯誤；
將A、B用直線連起來，該直線代表勻加速直線運動，其平均速度為，而AB線段與橫軸所圍的面積大于AB曲線與橫軸所圍的面積，該面積表示位移，根據(jù)可知，直線代表的勻加速直線運動的平均速度大于AB曲線代表的變加速直線運動的平均速度，即時間內(nèi)“笛音雷”的平均速度小于，故C錯誤；根據(jù)上述，時間內(nèi)“笛音雷”做豎直上拋運動，加速度方向豎直向下，“笛音雷”處于失重狀態(tài)，故D正確。故選D。
3．A【解析】以空竹為研究對象進行受力分析，同一根繩子拉力處處相等，所以，B錯誤，在水平方向空竹處于共點力平衡，設與水平方向的夾角為，與水平方向的夾角為，，所以，，所以兩根繩與豎直方向的夾角相等，為，則，，兩端點移動的過程，兩端點在水平方向上的距離不變，所以彈力大小不變。

4．C【解析】根據(jù)萬有引力提供圓周運動向心力有，可得周期，
所以，因為地球公轉(zhuǎn)周期為1年，故行星公轉(zhuǎn)周期為8年，故A正確，不符合題意；地球周期短，故當?shù)厍虮刃行嵌喙D(zhuǎn)半周時，地球、太陽和行星連線為同一直線，即，周期年，故B正確，不符合題意；
根據(jù)萬有引力提供圓周運動向心力有，得線速度，可得，，故C錯誤，符合題意；行星與太陽連線掃過的面積故，故，故D正確，不符合題意。故選C。
5．A【解析】由電場強度與電勢差的關系可得，解得，A正確；
粒子在過程中，電勢先增大后減小，根據(jù)公式，可得帶負電粒子的電勢能先減小后增大，B錯誤；
根據(jù)電場力做功與電勢能變化關系可得，該粒子運動過程中電勢差取最大值時，電勢能變化量取最大值，即為，C錯誤；粒子在過程中，由牛頓第二定律和勻變速直線運動規(guī)律可得，，，粒子在過程中，由牛頓第二定律和勻變速直線運動規(guī)律可得，，，該粒子運動的周期，聯(lián)立可得：，D錯誤；故選A。
6．B【解析】根據(jù)圖乙可知，當時，小球的重力跟彈簧彈力平衡，此時小球速度最大，動能最大，所以系統(tǒng)的勢能最少，故C錯誤；
小球剛接觸彈簧的一段時間內(nèi)，重力大于彈簧彈力，小球加速下降，重力做功功率逐漸增大，重力與彈簧彈力平衡后，由于慣性小球繼續(xù)向下運動，由于彈簧彈力大于重力，則小球減速下降，重力做功功率逐漸減小，故D錯誤；
由圖像可知，為平衡位置，此時彈簧的壓縮量為。假如小球剛接觸彈簧時沒有速度，根據(jù)簡諧運動的對稱性可知，彈簧的最大壓縮量為，而實際上小球剛接觸彈簧時有向下的速度，可知，彈簧的最大壓縮量大于，小球到達最低點的坐標大于，所以彈簧彈性勢能的最大值大于，故A錯誤；
根據(jù)動能定理，可得，故B正確。故選B。
二、多項選擇題：本題共4小題，每小題5分，共20分。每小題給出的四個選項中，有多個選項是符合題目要求。全部選對的得5分，選對但不全的得3分，有錯選得0分。
7．BC【解析】a光照射的面積較大，知a光的臨界角較大，根據(jù)，知a光的折射率較小，根據(jù)光的折射率越小頻率也越小，可知a光的頻率小于b光的頻率，故AD錯誤，B正確；
根據(jù)，可知a光在水中傳播的速度較大，故C正確；故選BC。
8．BD【解析】變壓器改變的是交流電的電壓和電流，不改變頻率，A錯誤；和都是定值電阻，有，又由理想變壓器特點知原副線圈上的電流與匝數(shù)成反比，則有，可得，B正確；
設兩端電壓分別為，，滑片上滑，副線圈電阻減小電流增大，原線圈電流增大，兩端電壓增大，知，其電功率的變化量為，C錯誤；當滑片P移到最上端時，副線圈電阻只有，設為R，將原副線圈及副線圈電路等效為原線圈的一個電阻，由，，，，聯(lián)立可得，由閉合電路歐姆定律，對原線圈電路有，可得兩端的電壓為，D正確。故選BD。
9．BCD 【解析】乒乓球從A點拋出時受到的空氣阻力最大，最大值恰好等于自身受到的重力，則有，到B點時速度方向與水平地面的夾角為，則小球一直做減速運動，故A錯誤；
運用配速法，配一速度，使其阻力與重力平衡，則可理解為豎直向下的勻速直線運動和斜向上的變加速直線運動，如圖所示，由圖知，落地點的速度為，斜向下方向，根據(jù)牛頓第二定律有，累積可得，則有，，則有，豎直方向上有，其中，，則有，解得，故BCD正確。故選BCD。

10．AC【解析】進入磁場前做自由落體運動，有，金屬框在進入磁場的過程中電流保持恒定，所以剛進入瞬間，感應電動勢公式，有，則感應電流為故A正確；
金屬框進入磁場的過程中，由安培力公式，有，剛進入瞬間，安培力為，完全進入瞬間，安培力為，所以安培力做的負功大小為，又因為安培力做的負功就等于回路中產(chǎn)生的焦耳熱，則，代入數(shù)據(jù)得金屬框進入磁場的過程經(jīng)歷的時間為，故B錯誤；
完全進入瞬間，安培力為，完全進入磁場時，速度為，金屬框進入磁場的過程中，由動能定理，得，所以外力F做功，故C正確；
金屬框完全進入磁場后，設勻速運動時的速度大小為，上下兩邊切割磁感應線產(chǎn)生的感應電動勢為，根據(jù)閉合電路歐姆定律可得，上下兩邊產(chǎn)生的安培力的合力為，其中：，根據(jù)平衡條件可得，聯(lián)立解得，故D錯誤。故選AC。
三、實驗題（11題6分，12題9分）
11．（6分，每空2分）
（1）不需要
（2）
（3）D
【解析】（1）實驗中，細線對滑輪和小車的作用力通過測力計測量，不需要滿足；
（2）相鄰計數(shù)點間的時間間隔為，根據(jù)逐差法可得小車的加速度為。
（3）小車勻速運動時有，當更換重物后，由牛頓第二定律有，解得，可知函數(shù)為一次函數(shù)，圖像為一條傾斜直線，與橫軸交于一點。故選D。
12．（9分，每空3分）（1）電流表1
（2）
【解析】（1）PQ連接電流表測電路的電流，MN連接內(nèi)阻已知的電流表相當于改裝了一只電壓表，故PQ接電流表2，MN接電流表1。
（2）由閉合電路歐姆定律，解得，結合圖像解得，。
四、解答題（13題12分，14題13分，15題16分）
13．（12分）【解析】（1）充入氣體的體積為，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有
（3分）
解得
（2分）
（2）由于充氣過程中氣體向外放出Q的熱量，根據(jù)熱力學第一定律有
（2分）
根據(jù)氣體內(nèi)能U與溫度的關系表達式有
（3分）
解得
（2分）
14．（13分）【解析】（1）小球B開始釋放至輕繩斷裂，A、B組成的系統(tǒng)水平方向動量守恒，則有
（1分）
A、B組成的系統(tǒng)滿足機械能守恒，則有
（2分）
聯(lián)立解得
， （1分）
（2）B到達最低點時輕繩剛好斷裂，達到最大拉力，由向心力公式有
（2分）
聯(lián)立解得輕繩所能承受的最大拉力為
（1分）
（3）繩斷后，B球在水平地面向左運動與1號球碰撞，設碰后B球和1號球的速度分別為和，由動量守恒和能量守恒可得
， （1分）
解得
， （1分）
1、2號球碰撞前后動量守恒和機械能守恒，則有
， （1分）
解得
， （1分）
對2號球，由動量定理可得
（1分）
解得小球1對小球2的沖量大小為
（1分）
15．（16分）【解析】（1）設離子在I區(qū)內(nèi)做勻速圓周運動的半徑為r，由牛頓第二定律得
① （2分）
根據(jù)幾何關系得
② （1分）
聯(lián)立①②式得
（1分）
（2）離子在II區(qū)內(nèi)只受電場力，x方向做勻速直線運動，y方向做勻變速直線運動，設從進入電場到擊中測試板中心C的時間為t，y方向的位移為，加速度大小為a，由牛頓第二定律得
（1分）
由運動的合成與分解得
， （2分）
聯(lián)立得
（2分）
（3）II區(qū)內(nèi)填充磁場后，離子在垂直y軸的方向做線速度大小為的勻速圓周運動，如圖所示。設左側(cè)部分的圓心角為，圓周運動半徑為，運動軌跡長度為，由幾何關系得

， （2分）
由于在y軸方向的運動不變，離子的運動軌跡與測試板相切于C點，則離子在II區(qū)內(nèi)的運動時間不變，故有 （1分）
C到的距離
（2分）
聯(lián)立得
（2分）


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