2024届四川省成都市第七中学高三上学期零诊模拟考试物理试题含解析

  成都七中2022～2023学年度下期高2024届零诊模拟考试

物理试题

本试卷分选择题和非选择题两部分．满分100分，考试时间90分钟．

第Ⅰ卷（选择题，共40分）

一、本题包括8小题，每小题3分，共24分．每小题只有一个选项符合题目要求．

1. 下列说法正确的是（　　）

A. 公式是电容器电容的定义式

B. 当正电荷在某点不受洛伦兹力时，该点的磁感应强度一定为零

C. 卢瑟福发现天然放射现象，说明原子核有复杂的内部结构

D. 麦克斯韦提出了电磁场理论，并预言了电磁波的存在

【答案】D

【解析】

【详解】A．公式

是电容器电容的定义式。

是电容器电容的决定式，A错误；

B．当正电荷运动的速度与磁场方向不平行时才受安培力。当运动方向与磁场方向平行，在某点不受洛伦兹力，因此该点的磁感应强度不一定为零，B错误；

C．贝克勒尔发现天然放射现象，说明原子核有复杂的内部结构，C错误；

D．麦克斯韦提出了电磁场理论，并预言了电磁波的存在，D正确。

故选D。

2. 如图所示为一边长为d的正方体，在FE、ND两边放置足够长直导线，通有相等的电流I，电流方向如图所示。若一根无限长直导线通过电流I时，所产生的磁场在距离导线d处的磁感应强度大小为B，则图中C点处的磁感应强度大小为（　　）

A. 0 B. 2B C. B D.

【答案】D

【解析】

【详解】根据右手螺旋定则，放置在FE边的电流在C点产生的磁场大小为B、方向沿CM；放置在ND边的电流在C点产生的磁场大小为B、方向沿FC；故C点处的磁感应强度大小为

故选D。

3. 如图所示，一带电微粒在重力和水平匀强电场对它的电场力作用下由到做直线运动，连线与竖直方向所夹的锐角为，则下列结论正确的是（　　）

A. 此微粒带负电 B. 微粒可能做匀速直线运动

C. 合外力对微粒做的总功等于零 D. 微粒的电势能减少

【答案】D

【解析】

【详解】AB．带电微粒受重力和电场力均为恒力，故合外力不变，由到做直线运动，则电场力方向水平向右，微粒带正电，加速度不变，故带电微粒做匀加速直线运动，故AB错误；

C．由于微粒从静止开始做加速运动，故合外力的方向与运动的方向相同，故合外力对物体做正功，故C错误；

D．由于电场力做功为

故电场力了对微粒做正功，微粒电势能减小，故D正确。

故选D。

4. 用电阻为r的硬质细导线，做成半径为R的圆环，垂直圆环面的磁场充满其内接正方形，时磁感应强度的方向如图（a）所示，磁感应强度随时间t的变化关系如图（b）所示，则圆环中产生的感应电动势为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】设正方形的边长L，由几何关系

得

又根据法拉第电磁感应定律得

解得圆环中的感应电动势为

故选A。

5. 图甲是某一交流发电机的示意图，两磁极N、S间存在可视为水平向右的匀强磁场，电阻，线圈内阻，电流表为理想电流表．线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的电流随时间变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　）

A. 时，电流表的示数为0

B. 时，穿过线圈的磁通量为零

C. 线圈转动的角速度为

D. 一个周期内，电路中产生的热量为

【答案】B

【解析】

【详解】A．电压表显示的是交流电的有效值，所以其示数不为零，故A错误；

B．在感应电流最大，感应电动势为大，磁通量变化率最大，磁通量为0，故B正确；

C．由图乙可知，周期为，则线圈转动的角速度为

故C错误；

D．由公式可得，一个周期内，电路中产生的热量为

故D错误。

故选B。

6. 交警使用的某型号酒精测试仪如图1所示，其工作原理如图2所示，传感器的电阻值R随酒精气体浓度的增大而减小，电源的电动势为E，内阻为r，电路中的电表均可视为理想电表。当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，下列说法正确的是（　　）

A. 电压表的示数变大，电流表的示数变小

B. 酒精气体浓度越大，电源的效率越低

C. 酒精气体浓度越大，电源的输出功率越小

D. 电压表示数变化量的绝对值与电流表示数变化量的绝对值之比变小

【答案】B

【解析】

【详解】A．当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，酒精气体浓度增大，则传感器的电阻值R减小，根据

可知电流表示数增大，根据

可知电压表示数减小，即电压表示数减小，电流表示数增大，A错误；

B．电源的效率

当酒精气体浓度增大时，传感器的电阻值R减小，根据上式可知电源的效率降低，B正确；

C．电源的输出功率

作出该函数的图像如图所示

根据图像可知，由于与电源内阻之间的关系，因此当酒精气体浓度增大，传感器的电阻值R减小，减小，电源的输出功率有可能减小，有可能增大，也有可能先增大后减小，C错误；

D．根据

可知

即电压表示数变化量的绝对值与电流表示数变化量的绝对值之比不变，D错误。

故选B。

7. 如图的交流电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比为，电阻，，为滑动变阻器且最大阻值为，A为理想电流表，电源电压u随时间t变化的表达式是。下列说法正确的是（　　）

A. 副线圈中电流方向每秒钟改变100次

B. 该理想变压器原、副线圈中磁通量的变化率之比为

C. 滑片P向上移动时，流过电阻的电流增大

D. 当电流表的示数为时，通过的电流大小为

【答案】A

【解析】

【详解】A．根据电压u随时间t变化的表达式有

解得

可知副线圈中电流方向每秒钟改变次数为

A正确；

B．理想变压器不计漏磁，通过原副线圈的磁通量相等，该理想变压器原、副线圈中磁通量的变化率之比为，B错误；

C．将变压器与负载等效为一个电阻，则等效电阻为

则原线圈中的电流

当滑片P向上移动时，滑动变阻器接入的电阻增大，负载并联总电阻增大，变压器等效电阻增大，则原线圈中的电流减小，即流过电阻的电流减小， C错误；

D．当电流表的示数为时，副线圈两端电压为

根据电压匝数关系有

解得

交流电压的有效值为

则通过的电流大小为

D错误。

故选A。

8. 磁敏元件在越来越多的电子产品中被使用，市场上看到的带皮套的智能手机就是使用磁性物质和霍尔元件等起到开关控制的，当打开皮套，磁体远离霍尔元件，手机屏幕亮；当合上皮套，磁体靠近霍尔元件，屏幕熄灭，手机进入省电模式。如图所示，一块宽度为、长为、厚度为的矩形半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为的自由电子，通入水平向右大小为的电流时，当手机套合上时元件处于垂直于上表面、方向向上且磁感应强度大小为的匀强磁场中，于是元件的前、后表面产生稳定电势差；以此来控制屏幕熄灭，则下列说法正确的是（　　）

A. 前表面的电势比后表面的电势高

B. 自由电子所受洛伦兹力的大小为

C. 用这种霍尔元件探测某空间的磁场时，霍尔元件的摆放方向对无影响

D. 若该元件单位体积内的自由电子个数为，则发生霍尔效应时，元件前后表面的电势差为

【答案】D

【解析】

【详解】A．元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子，通入水平向右大小为I的电流时，电子向左运动，由左手定律可得电子受洛伦兹力的作用往前表面偏转，故前表面的电势比后表面的电势低，故A错误；

BC．元件的前、后表面产生稳定电势差时，电子受到的洛伦兹力与电场力平衡

整理得

为垂直于上表面的磁感应强度的大小，故霍尔元件的摆放方向对有影响，故BC错误；

D．元件单位体积内的自由电子个数为n，根据电流的微观表达式

整理得

电子受到的洛伦兹力与电场力平衡

联立得元件前后表面的电势差为

D正确

故选D。

二、本题包括4小题，每小题4分，共16分．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4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分．

9. 如图所示，A、B为两个等量同种点电荷，a、O、b在点电荷A、B的连线上，c、O、d在连线的中垂线上，则（    ）

A. a、b两点的场强相同，电势不相同

B. c、d两点的场强不相同，电势相同

C. O点是点电荷A、B连线上电势最低的点，也是点电荷A、B连线上场强最小的点

D. O点是中垂线上电势最高的点，也是中垂线上场强最大的点

【答案】BC

【解析】

【详解】A．在等量同种电荷的连线上，中点处的电场强度为零，从中点向两边电场强度在增大，方向都是指向中点O处，所以、两点的电场强度大小相等，方向不同，而、两点关于O点对称，根据等势线分布可知、电势相同，故A错误；

B．在中垂线上从O点处开始向两边先增大后减小，上面方向竖直向上，下面方向竖直向下，所以、两点的电场强度方向不同，根据对称性可知电势相等，故B正确；

C．根据电势对称以及沿电场方向电势降落可得O点是点电荷A、B连线上电势最低的点，也是点电荷A、B连线上场强最小的点，故C正确；

D．O点是中垂线上电势最高的点，但不是中垂线上场强最大的点，故D错误。

故选BC。

10. 学校中某参赛选手设计了科技节运输轨道，如图甲所示，可简化为倾角为的足够长固定绝缘光滑斜面．以斜面底端为坐标原点，沿斜面向上为x轴的正方向，且沿x轴部分区域存在电场。在斜面底端由静止释放一质量为m、电荷量为的滑块，在滑块向上运动的一段过程中，机械能E随位置坐标x的变化如图乙所示，曲线A点处切线斜率最大。滑块可视为质点，不计空气阻力，不计滑块产生的电场，重力加速度g已知．以下说法正确的是（　　）

A. 在过程中，滑块动能先减小后恒定

B. 在处滑块的动能最大，

C. 在的过程中重力势能与电势能之和先减小后增大

D. 在过程中，滑块先加速后减速

【答案】CD

【解析】

【详解】A．滑块在过程机械能增加，在过程，高度增加，机械能不变，说明只有重力做功，重力势能增加，动能减小，A错误；

B．电场力做的功等于滑块机械能的变化，即

E-x图像的斜率表示qE，根据图像可知过程电场力逐渐增大，过程电场力逐渐减小，到处电场强度为零。由牛顿第二定律得

加速度先增大后减小，最后反向增大，直至电场力为零时，则当电场强度减小到时滑块的动能最大,即在的某处，B错误；

C．D．过程滑块做加速度增大的加速运动，然后做加速度逐渐减小的加速运动，再做滑块做加速度逐渐增大的减速运动，后做匀减速直线运动，所以过程中重力势能与电势能之和先减小后增大，过程先加速，再减速，C正确，D正确。

故选CD。

11. 一群处于基态的氢原子，在大量电子的碰撞下跃迁至的能级，然后从能级向低能级跃迁，如图甲，氢原子从能级跃迁到能级产生可见光Ⅰ，从能级跃迁到能级产生可见光Ⅱ，图乙是光Ⅰ、光Ⅱ对同种材料照射时产生的光电流与电压图线，已知普朗克常量h，元电荷e，光在真空中的速度为c，下列说法正确的是（　　）

A. 使处于基态的氢原子跃迁至能级的电子动能可能为

B. 图乙的图线a对应光Ⅰ

C. 图乙中的、满足关系

D. 一个氢原子从能级回落，可以最多发出6种不同频率的光

【答案】AC

【解析】

【详解】A．由题意可知，一群处于基态的氢原子，在大量电子的碰撞下跃迁至的能级，的能级与的能级差

由于实物粒子的动能可全部或部分被氢原子吸收，因此使处于基态的氢原子跃迁至能级，电子的动能可能为，A正确；    

B．氢原子从能级跃迁到能级产生可见光Ⅰ的能量为

氢原子从能级跃迁到能级产生可见光Ⅱ的能量为

图乙是光Ⅰ、光Ⅱ对同种材料照射时产生的光电流与电压图线，由于光Ⅰ的能量比光Ⅱ的能量大，由光电效应方程可知，光Ⅰ照射产生光电子的最大初动能大于光Ⅱ照射产生光电子的最大初动能，因此由，可知光Ⅰ照射时的遏止电压大于光Ⅱ照射时的遏止电压，则图乙的图线b对应光Ⅰ，B错误；

C．由

可得

C正确；

D．若是一群氢原子从能级回落，可以最多发出

即6种不同频率的光，而一个氢原子从能级回落，可以最多发出

即3种不同频率的光，D错误。

故选AC。

12. 如图所示，直角三角形区域内有垂直于纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场，边长为L，．带正电的粒子流（其重力忽略不计）以相同速度在范围内垂直边射入（不计粒子间的相互作用力），从D点射入的粒子恰好不能从边射出．已知从边垂直射出的粒子在磁场中运动的时间为，在磁场中运动时间最长的粒子所用时间为，则（　　）

A. 粒子的比荷为 B. 粒子运动的轨道半径为

C. 粒子射入磁场的速度大小为 D. 粒子流在磁场中扫过的面积为

【答案】CD

【解析】

【详解】A．粒子在磁场中做匀速圆周运动，垂直BC边射出运动的时间为

又有

解得粒子的比荷为

故A错误；

B．设运动时间最长的粒子在磁场中运动轨迹所对应的圆心角为，根据题意有

解得

粒子运动轨迹如图所示

设粒子轨迹半径为R，根据几何关系

解得

故B错误；

C．粒子在磁场中运动时，洛伦兹力提供向心力

可得粒子射入磁场的速度大小为

故C正确；

D．从D点射入的粒子恰好不从AB边界射出，由几何知识可得粒子在磁场中扫过的面积为

故D正确。

故选CD。

第Ⅱ卷（非选择题，共60分）

三、非选择题：本卷包括必考题和选考题两部分．第13～17题为必考题，每个试题考生都必须做答．第18～19题为选考题，考生根据要求做答．

（一）必考题（共48分）

13. 为测量金属丝电阻率，某同学先利用螺旋测微器测量了该金属丝的直径。

(1)如图甲所示，则其读数为__________cm。

(2)该同学设计了如图乙所示的电路对金属丝电阻进行测量，已知电流表，内阻为，示数为；已知电流表，内阻为，示数为，则待测电阻的表达式为：__________（选用所需要的已知量即可）。

(3)若测得该金属丝电阻，长度为，直径已经在(1)中测出，则该种金属的电阻率为：__________（注意需要写单位）。

【答案】    ①. 0.1600    ②.     ③.

【解析】

【详解】（1）[1]螺旋测微器的读数为

（2）[2]由串并联关系可知

联立解得

（3）[3]由电阻定律可知

14. 某探究小组找到由三块完全相同铅蓄电池串联而成的电池组，如图甲所示。小组成员欲测量铅蓄电池在电量即将放尽时的电动势和内阻，可供选择的器材如下：

A．待测电池组（额定电动势为，内阻较小）；

B．电流表A（量程为，内阻）；

C．电压表V（量程为，内阻）；

D．定值电阻；

E．定值电阻；

F．滑动变阻器；

G．滑动变阻器；

H．导线若干、开关。

探究小组设计了如图乙所示的实验方案。请回答下列问题：

（1）滑动变阻器R应选择______，①处应选择______；（均填写器材前序号）

（2）探究小组测得多组U、I数据，绘制出如图丙所示的图线，则每块铅蓄电池的电动势为______V、内阻为______（结果均保留一位小数），铅蓄电池电动势的测量值__________（填“大于”、“等于”或“小于”）真实值。

【答案】    ①. F    ②. E    ③. 1.8    ④. 0.1    ⑤. 等于

【解析】

【详解】（1）[1]因为电流表内阻较小，为了使电压表示数变化明显些，所以滑动变阻器R应选择F。

[2]电池组的额定电动势为，电压表（量程为，内阻），电压表需要改装，若①处选择D，改装后的电压表的量程为，量程太小，不符合题意；故①处应选择E，改装后的电压表的量程为。

（2）[3][4]当电压表的示数为U时，改装后的电压表的示数为，根据闭合电路欧姆定律有

结合图像可得当

时，则

即

当时，，即

解得

[5]在此实验中，电流表“相对电源内接法”，且电流表内阻已测得，所以从实验原理上判断电动势的测量值与真实值相等。。

15. 如图，空间存在水平向右的匀强电场，一带电量为、质量为m的小球，自距离地面高h的A点由静止释放。落地点B距离释放点的水平距离为，重力加速度为g，求：

（1）电场强度E的大小；

（2）落地时小球的动能。

【答案】（1）；（2）；

【解析】

【详解】（1）小球竖直方向做自由落体运动，有

水平方向做匀加速直线运动，有

根据牛顿第二定律，有

联立解得

（2）根据动能定理

解得落地时小球的动能为

16. 某兴趣小组为了研究电磁阻尼的原理，设计了如图所示的装置进行实验，水平平行轨道、间距为L，处于方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中，左端连着阻值为R的定值电阻，细绳绕过定滑轮一端连接质量为m，长为L、有效电阻也为R的导体棒a，另一端连接质量为的重物b，导体棒a始终保持水平并垂直于导轨，且与导轨接触良好，重物b距离地面的高度为h，刚开始a、b初速度均为0，现静止释放重物b，当重物b落地前瞬间导体棒a速度恰好达到稳定，（运动过程中不考虑摩擦力的影响，重力加速度g已知）求：

（1）导体棒a稳定的速度v；

（2）导体棒a从开始运动到稳定的过程中电阻R上的热量Q；

（3）导体棒a从开始运动到稳定需要的时间t。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）a棒稳定时，a受重力、支持力、拉力和向左的安培力，a棒运动时产生的感应电动势为

感应电流为

受到安培力为

根据平衡条件可得

联立解得

（2）根据棒和物体组成的系统，根据能量守恒

根据焦耳热公式可得

联立解得

（3）棒从静止开始运动到稳定速度，根据动量定理得，对重物b有

对棒a有

联立可得

又，可得

解得

17. 如图，平面直角坐标系中，在x轴上方有方向垂直纸面向外、半径为R的圆形匀强磁场区域，圆心的位置坐标为，x轴下方的虚线与x轴平行，在下方有垂直纸面向里的矩形匀强磁场区域，磁场上边界与重合，在与x轴间有方向沿y轴负方向的匀强电场。先后有两个相同的带正电粒子a和b，以平行于x轴的速度分别正对点和点射入圆形磁场区域，经磁场偏转后都经过原点O进入x轴下方电场区域。已知下方矩形区域匀强磁场磁感应强度，匀强电场的场强大小，与x轴间距离，粒子质量为m，电荷量为q，粒子重力不计，计算结果可以保留根式形式。

（1）求圆形区域匀强磁场磁感应强度的大小；

（2）若矩形磁场区域足够大，求带电粒子b在x轴下方运动的周期；

（3）适当调整矩形磁场左右边界和下边界的位置，要使带电粒子b恰能回到x轴，求矩形磁场区域的最小面积。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）设粒子在圆形磁场区域运动半径为，由于a、b粒子均能经过O点，所以

另有

解得

（2）若矩形磁场区域足够大，对于带电粒子b，设过O点后经时间进入矩形磁场区域，进入磁场时速度大小为，速度方向与夹角为，粒子b在矩形磁场区域做圆周运动周期为，有

且

，

所以

解得

（3）①当粒子恰好回到x轴，并且速度方向向左时

得

②当粒子恰好回到x轴，并且速度方向向右时，如图所示

解得

由于

故要使带电粒子b恰能回到x轴，矩形磁场区域的最小面积

（二）选考题：共12分．请考生从2道题中任选一题做答，并用2B铅笔在答题卡上把所选题目的题号涂黑．注意所做题目的题号必须与所涂题目的题号一致，在答题卡选答区域指定位置答题．如果多做，则按所做的第一题计分．

18. 一列简谐横波沿x轴传播，时刻的波形如图甲所示，平衡位置在的质点P的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是（　　）

A. 该波的波长为

B. 该波的波源的振动频率为

C. 该波沿x轴负方向传播

D. 该波的波速为

E. O点和处的质点始终振动反相

【答案】BCE

【解析】

【详解】A．由图甲可知该波的波长为，故A错误；

B．由图乙可知，该波的周期为0.4s，则频率为

故B正确；

C．由图乙可知，，质点P向y轴负方向振动，由同侧法可知，该波沿x轴负方向传播，故C正确；

D．该波的波速

故D错误；

E．O点和处的质点距离为半个波长，始终振动反相，故E正确。

故选BCE。

19. 如图所示为一玻璃砖的截面图，其形状是由半径为R的半圆和直角三角形CDE组成，O为圆心，。AO连线垂直CD，现从A点沿与AO成角发出一细光束，从B点射入玻璃砖后折射光束与AO平行，B点到AO的距离为，光在真空中的光速为c。

（1）求玻璃砖的折射率n；

（2）求光束在玻璃砖中传播时间t（不考虑光在DE面上的反射）

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）光路如图所示

由几何关系可得角

，

则由折射定律

（2）其临界角

解得

由于折射光线平行AO，则光束射到CE边的入射角为，则在CE边发生全反射。

由几何关系可得，光束射到DE边的入射角为，故从DE边射出。则该光束在此玻璃砖中传播速度为

由几何关系可得光束在玻璃砖中传播的路程为

则传播时间