2024年高考物理模拟试题

2024-07-01余建刚林灏

广东教育·高中 2024年6期

余建刚林灏

一、单选题（本大题共7小题，每小题4分，共28分. 在每个小题给出的四个选项中，只有一个符合要求）

1.原子处于磁场中，某些能级会发生劈裂. XX代表激发态1，X代表激发态2，G代表基态，由于精细结构劈裂，X态劈裂为两支，分别为XH、XV两个能级图. 如图所示，原子劈裂前辐射光谱线①和②，劈裂后辐射出光谱线③④⑤和⑥，则下列说法正确的是（）

A.①和③的能量相等

B.③的频率大于⑤的频率

C.③和④的频率之和等于⑤和⑥的频率之和

D.若用④照射某种金属能发生光电效应，则用⑥照射也一定能发生

2.足球场上，某运动员进行“边路突破”训练，沿边线将足球向前踢出，为控制足球，又向前追赶足球，下列v-t和s-t图像能大致反映此过程的是（）

3. 如图甲所示，用瓦片做屋顶是我国建筑的特色之一. 铺设瓦片时，屋顶结构可简化为图乙所示，建筑工人将瓦片轻放在两根相互平行的檩条正中间后，瓦片静止在檩条上. 已知檩条间距离为d，檩条与水平面夹角均为θ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力. 下列说法正确的是（）

A. 仅减小θ时，瓦片与每根檩条间的摩擦力的合力变大

B. 仅减小θ时，瓦片与每根檩条间的弹力的合力变小

C. 仅减小d时，瓦片与每根檩条间弹力变大

D. 仅减小d时，瓦片可能会下滑

4.如图所示为一半径为R =6 cm的透明半球体，PQ为半球体的直径，O为半球体的球心. 现有一束激光保持垂直半球球的平面处射入半球体，入射点从P点沿直径PQ方向缓慢向Q点移动. 发现当入射点移动2 cm后，才开始有光线从球冠射出，（不考虑光线在半球体内多次反射），则该半球体的折射率为（）

A.23 B.32 C.34 D.43

5.某同学自己绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上，组成了一个新变压器，如图甲所示，线圈a作为原线圈连接到学生电源的交流输出端，原、副线圈的匝数比为3：1，电源输出的电压如图乙所示，线圈b接小灯泡. 若他组成的新变压器可视为理想变压器，则下列说法不正确的是（）

A.电源输出电压的频率为50Hz

B.若小灯泡两端并联一个电阻，电源的输出功率增大

C.若小灯泡两端并联交流电压表，则此电压表示数为12V

D.将线圈a改接在学生电源的直流输出端，小灯泡也能发光

6. 1930年，物理学家劳伦斯发明了世界上第一台回旋加速器，因此获得1939年诺贝尔物理学奖. 回旋加速器的基本结构如图所示，两个正对着的D型金属盒处在垂直底面的匀强磁场中，两个D型盒之间的狭缝连接高压交流电源，整个装置处在真空环境中，实现对带电粒子的加速，且加速过程中忽略相对论效应和重力的影响. 下列说法正确的是（）

A.带电粒子加速获得的能量来自于磁场

B.随着带电粒子的加速，带电粒子在磁场中做圆周运动的周期将减小

C.仅增大D型盒的半径，带电粒子加速所获得的最大动能增大

D.加速质子（11H）的交流电，也可以用来加速氘（21H）原子核

7. 篮球运动员做定点投篮训练，篮球从同一位置投出，且初速度大小相等，第1次投篮篮球直接进篮筐，第2次篮球在篮板上反弹后进筐，篮球反弹前后垂直篮板方向分速度等大反向，平行于篮板方向分速度不变，轨迹如图所示，忽略空气阻力和篮球撞击篮板的时间，关于两次投篮说法正确的是（）

A. 两次投篮，篮球从离手到进筐的时间相同

B. 篮球第1次上升的最大高度比第2次的大

C. 篮球经过a点时，第1次的动能比第2次的大

D. 篮球两次进筐时，在竖直方向分速度相同

[CS%100，0，0，0]二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分. 在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求. 全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分.

8. “弩”是古代的狩猎工具，某工匠复原古代的 “弩”并试射，将弩箭（弩箭可视为质点）以80m/s的初速度水平射出，成功击中距其射出位置水平距离为20m处的目标. 已知重力加速度g＝10m/s2，忽略空气阻力，下列说法正确的是（）

A.弩箭飞行过程中机械能逐渐增大

B.弩箭被射出过程中，弩箭动能的增加量等于弓弩弹性势能的减小量

C.弩箭被射出后，在空中飞行的时间为0.5s

D.弩箭射出时的位置比目标高约0.31m

9. 如图所示，是闪电击中广州塔的画面，广州塔的尖顶是一避雷针，雷雨天气时，低端带负电的云层经过避雷针上方时，避雷针尖端放电形成瞬间强电流，云层所带的负电荷经避雷针导入大地，在此过程中，下列说法正确的是（）

A. 云层靠近避雷针时，针尖感应出正电荷

B. 向塔尖端运动的负电荷受到的电场力越来越小

C. 越靠近避雷针尖端，电场强度越大

D. 向塔尖端运动的负电荷电势能减小

10.摩托车和汽车上装有的磁性转速表的结构原理图如图所示，转轴Ⅰ随待测物沿图示方向旋转，永磁体同步旋转. 铝盘、游丝和指针固定在转轴Ⅱ上，铝盘靠近永磁体，当待测物以一定的转速旋转时，指针所指的刻度盘刻度即对应被测物的转速.下列说法正确的是（）

A.铝盘接通电源后，通有电流的铝盘才会在磁场作用下带动指针转动

B.永磁体转动时，铝盘中产生感应电流，感应电流使铝盘受磁场力作用而转动

C.刻度盘上的零刻度线应标在刻度盘的中央

D.若去掉游丝和指针，使转轴Ⅱ可以无阻碍地自由转动，铝盘就能同永磁体完全同步转动

三、非选择题：本题共5小题，共54分.

11.（7分）某探究小组探究利用单摆装置测重力加速度，如图甲所示，细线端拴一个球，另一端连接拉力传感器，固定在铁架台上，将球拉开一个很小的角度静止释放，传感器可绘制出球在摆动过程中细线拉力周期性变化的图像，如图乙所示.

（1）由图乙可得该单摆的运动周期T为 s（结果保留两位有效数字）.

（2）在摆球自然悬垂的状态下，用毫米刻度尺量取从悬点到摆球最顶端的长度l=990.6mm；用游标卡尺测量摆球的直径，示数如图丙，则摆球直径d= mm，摆长为L= mm.

（3）根据单摆周期公式，可得重力加速度g= （用题中所给字母表示），测的当地重力加速度值为（结果保留三位有效数字）.

（4）若摆线上端悬点未固定好，摆动中出现松动，则测得重力加速度值比真实值偏 .

12.（9分）电子秤是人们生活中常用的一种称量工具，某科技小组制作了一台简易电子秤，原理图如图甲所示，电压表可视为理想电压表（量程为3V），滑动变阻器的最大阻值为R0=27Ω，滑动变阻器滑片P能滑动最大距离为l=3cm.

（1）该小组先利用如图乙所示电路测定电子秤里1节纽扣电池的电动势和内阻，改变电阻箱R的阻值，得到多组数据作出图像，如图丙所示，已知直线纵截距为13，斜率为16. 若电流表内阻可忽略，由图像可知纽扣电池的电动势E= V，内阻r= Ω（结果保留两位有效数字）；若电流表内阻不可忽略，则电动势的测量值真实值，内阻的测量值真实值（选填“大于”、“等于”或“等于”）.

（2）该小组探究电压表的示数U与被测物体质量m之间的关系，设计了如上图所示实验，已知轻弹簧与托盘的电阻忽略不计：

①调节图甲中滑片P的位置，使电压表的示数恰好为零；

②在托盘里缓慢加入细砂，直到滑片P恰好滑到滑动变阻器的b端，然后调节电阻箱R，直到电压表示数U=2V，且弹簧一直处于弹性限度内，则此时电阻箱的读数为R= Ω；

③若所用弹簧的劲度系数k=2.94×103N/m，重力加速度g=9.8m/s2，则该电子秤所能称量的最大质量m= kg；

（3）由此可得，电压表的示数U与被测物体质量m之间的关系式为U= . （用题目中给出的物理量符号表示）

13.（9分）空气炸锅是一种新型的烹饪工具，如右图所示为某型号空气炸锅的简化模型图，空气炸锅中有一气密性良好的内胆，内胆内的气体可视为质量不变的理想气体，初始气体压强为p0、温度为T0，现启动加热模式使气体温度升高到43T0，此过程中气体吸收的热量为Q，内胆中气体体积不变，求：

（1）封闭气体的压强p；

（2）气体的内能变化了多少？

14.（11分）2023年11月，首台国产质子治疗装置在上海正式走向临床治疗（如图甲所示），该装置主要原理是质子加速后汇聚到圆柱形管道中轴线成质子束，然后经高能运输线运送至各治疗室.现有质子加速后，沿圆柱形管道中轴线OO′以v0=2×108m/s匀速运动.如图乙现由于某些客观原因，管道需要“拐弯”到另一对接管道，该管道与原管道夹角60°，现再“拐弯”处矩形ABCD区域内，加上电场或磁场，使得管道中质子从该区域射出时刚好沿对接管道的中轴线运动运动（如图为从ED的中点并与水平方向成60°沿图中方向射出）.下面有两种设计方案：

（已知：BD=ED=d=0.5m，质子电荷量q=+1.6×10-19C，质子质量m=1.6x10-27kg）

（1）方案一：在矩形ABCD区域，区域内设计一沿AC方向的匀强电场，使质子最终从ED的中点并与水平方向成60°沿图中方向射出，求所需的电场强度多大，AB与CD间需施加多少电压？

（2）方案二：矩形ABCD区域，区域设计一垂直ABCD所在平面的匀强磁场，使质子最终从ED的中点并与水平方向成60°沿图中方向射出，求所需的磁场强度B的大小和方向？

（3）你认为这哪种方案更符合实际情况，便于实施，简要说明理由．

15. （15分）智能机器人自动分拣快递包裹被赋予“惊艳世界的中国黑科技”称号.分拣机器人工作效率高，落袋准确率达 99.9%.在供包台工作人员将包裹放在机器人的水平托盘上，智能扫码读取包裹目的地信息，经过大数据迅速分析后生成最优路线，将包裹自动送至方形分拣口.当抵达目的地分拣口时，翻转托盘使托盘倾角缓慢增大，直至包裹滑下，将包裹投入分拣口中（如图甲）.（最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，重力加速度g取10 m/s2）.如图乙所示，机器A把质量m=1kg的包裹从分拣处运至直线相距L=45m的投递口处，在运行过程中包裹与水平托盘保持相对静止.已知机器人运行最大加速度a=3m/s2，运行最大速度v0=3m/s．

（1）求A从分拣处运行至投递口所需的最短时间t；

（2）若包裹与水平托盘的动摩擦因数为μ=33，则在机器人到达投递口处，要使得包裹刚开始下滑，托盘的最小倾角θ应该是多少；

（3）机器人A投递完包裹后返回分拣处途中发生故障，自动机器人立刻制动程序，制动时速度为3m/s，由于惯性，机器人制动后再地面滑行4.5 m后停下来，此时刚好有另一机器人B，以最大速度碰撞3m/s与机器人A发生弹性碰撞，碰撞后机器A滑行了2 m停下来.则机器人B的总质量是机器人的A的多少倍？

参考答案

一、单选题（本大题共7小题，每小题4分，共28分.在每个小题给出的四个选项中，只有一个符合要求）

1.C

【解析】因原子能级跃迁放出的光子的能量等于原子的能级差，由题图可知光子①、③对应的能量关系为 E③＜E①，A项错误；由题图可知光子③、⑤对应的能量关系为 E③＜E⑤，由光子能量E＝hν，③的频率小于的⑤频率，B项错误；XX态能级与基态能级差保持不变，故③和④的频率之和等于⑤和⑥的频率之和，C项正确；由光子能量E＝hν，和E④＞E⑥，知用④照射该金属表面时能发生光电效应，可知E④大于此金属的逸出功W0，因E⑥＜E④，则无法比较E⑥与W0的大小关系，故用⑥照射该金属不一定能发生光电效应，D项错误.

2.C

【解析】AB.运动员将足球向前踢出，由于地面有阻力作用，足球做匀减速运动，运动员向前追赶做加速运动，故AB错误；

CD.s-t图像的斜率表示速度，足球做减速运动，运动员做加速运动，且踢球时两者在同一位置，故C正确，D错误.故选C.

3.D

【解析】CD.檩条给瓦片的支持力如下图所示

两檩条给瓦片的支持力与檩条垂直向上的夹角为α，则有

2Fcos α=mgcos θ

若仅减小檩条间的距离d时，夹角α变小，则两檩条给瓦片的支持F力变小，故瓦片与每根檩条间的弹力变小，最大静摩擦力变小，则瓦片可能下滑，故C错误，D正确；

AB.若仅减小θ时，根据

f=mgsinθ

可知瓦片与檩条间的摩擦力的合力变小，根据

2Fcos α=mgcos θ

可知若仅减小θ时，瓦片与檩条间的弹力的合力变大，故AB错误.故选D.

4.B

【解析】由题意作出光路图，如图所示设射点移动2cm，该入射点位置为A，此时入射角为C.

由几何关系可知OA=0.6cm-0.2cm=0.4cm

sinC=OAR=23.

则由全反射规律，可知sinC=1n.

得n=32.

5.D

【解析】A.由图可知，电源输出电压的频率为

f=1T=10.02Hz=50Hz

故A正确，不符合题意；

B.原线圈电压有效值

U1=3622V=36V

根据

U1U2=n1n2

U2=12V

故B正确，不符合题意；

C.若小灯泡两端并联交流电压表，则此电压表示数为

U2=12V

故C正确，不符合题意；

D.理想变压器是传输交流电，因此原线圈接直流电无作用，故D错误，符合题意.

故选D.

6.C

【解析】A.洛伦兹力永远不做功，带电粒子加速获得的能量来自于电场，A项错误；

B.根据洛伦兹力提供向心力可得

qvB=mv2πT

解得

T=2πmqB

粒子在磁场中做圆周运动的周期与粒子的速度无关，B项错误；

C.根据

qvB=mv2R

得

v=qBRm

当粒子做圆周运动的半径增大时，速度增大，动能增大，运动的半径最大时，粒子运动的速度最大，动能最大，因此仅增大D型盒的半径，带电粒子加速所获得的最大动能增大，C项正确；

D.为保证粒子经过电场获得加速，交流电的周期要与圆周运动的周期相等，11H与21H在磁场中做圆周运动的周期不同，则加速它们的交流电周期也不同，D项错误.

故选C.

7.B

【解析】B.第2次篮球在篮板上反弹后进筐，篮球反弹前后垂直篮板方向分速度等大，若没有篮板，篮球水平位移较大，又由于两次初速度大小相等，所以第2次篮球水平初速度较大，竖直分速度较小，篮球第1次上升的最大高度比第2次的大，故B正确；

A.竖直方向上，根据

x=v竖直t-12gt2

第1次篮球从离手到进筐的时间较大，故A错误；

C.初动能相等，篮球经过a点时，重力势能相等，根据机械能守恒，第1次的动能等于第2次的动能，故C错误；

D.篮球两次进筐时，水平方向分速度不同，在竖直方向分速度不同，故D错误.

故选B.

二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分.在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求.全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分.

8.BD

【解析】A.弩箭飞行过程中，只有重力做功，机械能守恒，故A错误；

B.弩箭被射出过程中，由能量守恒定律，弩箭动能的增加量等于弓弩弹性势能的减小量，故B正确；

C.弩箭做平抛运动，水平方向上有

t=lv0=2080s=0.25s

故C错误；

D.驽箭射出时的初始位置在竖直方向上应高出目标的距离为

y=12gt2=0.3125m≈0.31m

故D正确.故选BD.

9.ACD

【解析】A.根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，可知云层靠近避雷针时，针尖感应出正电荷，故A正确；

B.据电场线的疏密可知，塔尖的电场强度较大，所以向塔尖端运动的电荷受到的电场力越来越大，故B错误；

C.由于电荷更容易集中到尖端，越靠近避雷针尖端电场强度越大，故C正确；

D.负电荷在电场力的作用下向塔尖端运动，电场力做正功，电势能减小，故D正确.

故选ACD.

10.BC

【解析】AB.当永磁体随转轴转动时，产生转动的磁场，铝盘中会产生感应电流，这时永磁体会对铝盘有力的作用，从而产生一个转动的力矩，由于游丝的反力矩，会使指针稳定指在某一刻度上，故A错误，B正确；

C.刻度盘上的零刻度线应标在刻度盘的中央，故C正确；

D.若去掉游丝和指针，使转轴Ⅱ可以无阻碍地自由转动，永磁体固定在转轴Ⅰ上，铝盘固定在转轴Ⅱ上，由楞次定律知，铝盘不能同永磁体完全同步转动，其转速低于永磁体的转速，故D错误.故选BC.

三、非选择题：本题共5小题，共54分.

11.（共7分）

（1）2 （1分）

（2）18.8（1分），944.9 （1分）

（3）g=4π2LT2（1分） 9.72 （2分）

（4）偏小（1分）

【解析】（1）单摆在摆动过程中，摆球位于最高点时，细线弹力最小，根据图乙可知，连续两次细线弹力最小经历时间为半个周期，则有12T=1.0s

解得T=2.0s

（2）10分度游标卡尺的精确值为0.1mm，摆球的直径为d=18mm+8×0.1mm=18.8mm.

该摆摆长为L=18.8 /2 mm+990.6cm=1000.0mm

（3）根据T=2πLg

解得

g=4π2LT2

测得当地重力加速度g的值为

g=4π2LT2=4×3.142×1.00002.02m/s2≈9.86m/s2.

（4）摆线上端悬点未固定好，摆动中出现松动，则L测量值偏小，导致g偏小

12.（共9分）

（1）3.0 0.50 等于大于（每空1分）

（2）13（1分） 9（2分）（3）mgR0EmgR0+kL（R+r）（2分）

【解析】本题考查闭合电路欧姆定律、胡克定律、串并联等必备知识，理解、推理论证、实验探究等关键能力.（1）由闭合电路欧姆定律E=I（R+r），得1I=1ER+1Er，于是斜率k=1E=13，截距b=1Er=16，得到E=3.0V，r=0.50Ω.若考虑电流表内阻，于是上式变为E=I（R+r+Rg），得1I=1ER+1E（r+Rg）.所以，电动势测量值仍等于真实值，内阻测量值大于真实值.（2）当电压表达到满偏时滑动变阻器接入电路电阻R0=27Ω，根据闭合电路欧姆定律可得UR0=ER0+r+R，解得R=13Ω.（3）滑片P滑到滑动变阻器的b端，弹簧的形变量增加了3cm，由平衡条件有kΔx=mg，则该电子秤所能称量的最大质量为m=9kg.（4）根据闭合电路欧姆定律和力的平衡有Umgk×R0L=Emgk×R0L+R+r，解得U=mgR0EmgR0+kL（R+r）.

13.（9分）（1）43p0（4分）；（2）增加Q（5分）

【解析】（1）由于温度升高，体积不变，气体为等容变化，根据查理定律可得

p0T0=p43T0 （2分）

解得

p=43p0（2分）

（2）根据热力学第一定律有

ΔU=Q+W（1分）

由于气体体积不变，所以

W=0（1分）

所以

ΔU=Q（1分）

14.（11分）