2024年高考第二次模拟考试卷：物理（全国卷）（全解全析）

这是一份2024年高考第二次模拟考试卷：物理（全国卷）（全解全析），共18页。

1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如
需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写
在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回
二、选择题：本题共8小题，每小题6分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第14~18题只有一项符合题目要求，第19~21题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，有选错或不答的得0分。
14．周村古商城有一件古代青铜“鱼洗”复制品，在其中加入适量清水后，用手有节奏地摩擦“鱼洗”的双耳，会发出嗡嗡声，并能使盆内水花四溅，如图甲所示。图乙为某时刻相向传播的两列同频率水波的波形图，四个位置中最有可能“喷出水花”的位置是（ ）
A．A位置B．位置C．位置D．位置
【答案】B
【详解】由题意知“喷出水花”是因为两列波的波峰与波峰或波谷与波谷发生了相遇，即振动加强。由图像可知，两列波的波峰传到B位置时间相等，故B是振动加强点，其它三点振动不稳定。所以最可能“喷出水花”的是B位置。
故选B。
15．我国自主研发的“夸父一号”太阳探测卫星可以观测太阳辐射的硬X射线。硬X射线是波长很短的光子，设波长为λ。若太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，卫星探测仪镜头正对着太阳，每秒接收到N个该种光子。已知探测仪镜头面积为S，卫星离太阳中心的距离为R，普朗克常量为h，光速为c，则太阳辐射硬X射线的总功率P为（ ）
A．B．C．D．
【答案】C
【详解】每个光子的能量为
太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，根据题意设t秒发射总光子数为n，则
可得
所以t秒辐射光子的总能量
太阳辐射硬X射线的总功率
故选C。
16．2023年9月28日中国首条时速350公里跨海高铁——福厦高铁正式开通运营，福州至厦门两地间形成“一小时生活圈”。如图甲，一满载旅客的复兴号列车以大小为v的速度通过斜面内的一段圆弧形铁轨时，车轮对铁轨恰好都没有侧向挤压。图乙为该段铁轨内、外轨道的截面图。下列说法正确的是（ ）
A．列车受到重力、轨道的支持力和向心力
B．若列车以大于v的速度通过该圆弧轨道，车轮将侧向挤压外轨
C．若列车空载时仍以v的速度通过该圆弧轨道，车轮将侧向挤压内轨
D．若列车以不同的速度通过该圆弧轨道，列车对轨道的压力大小不变
【答案】B
【详解】A．根据题意可知，列车受重力、轨道的支持力，由这两个力的合力提供列车做圆周运动的向心力，故A错误；
B．设轨道的倾角为，圆弧轨道半径为，则可知，当列车以速度v通过圆弧轨道时，由牛顿第二定律有
当速度大于v时，重力与轨道的支持力不足以提供火车转弯时的向心力，此时火车车轮将侧向挤压外轨，使外轨产生弹力，以补足火车转弯所需的向心力，则有
（）
故B正确；
C．若列车以v的速度通过该圆弧轨道，由
可得
即只要满足转弯时的速度为，列车就不会对内外轨产生挤压，与列车是否空载无关，故C错误；
D．根据以上分析可知，若列车速度大于v，列车车轮将挤压外轨，根据
（）
可知，速度越大，外轨对火车的弹力越大，即火车对外轨的弹力越大，则根据平行四边形定则可知，火车在垂直轨道方向的压力与对侧向轨道的压力的合力将随着速度的增加而增加；同理，当火车速度小于v时，重力与支持力的合力将大于其转弯所需的向心力，此时火车车轮将挤压内轨，有
（）
显然速度越小对内侧轨道的压力越大，根据平行四边形定则可知，火车对整个轨道的压力越大，故D错误。
故选B。
17．如图所示，水面上漂浮一直径为的圆形荷叶，一只小蝌蚪（可视为质点）从距水面h的M点沿水平方向以的速度匀速运动，其运动轨迹位于荷叶直径的正下方。小蝌蚪从荷叶下方穿过的过程中荷叶始终保持静止，在水面之上的任意位置都看不到小蝌蚪的时间为。已知水的折射率为，则h约为（ ）
A．B．C．D．
【答案】B
【详解】根据题意可知，当蝌蚪反射的光在荷叶边缘水面上发生全反射时，则在水面上看不到蝌蚪
根据全反射的临界角公式可得
则
在水面之上看不到小蝌蚪的时间为
解得
结合几何关系可知
解得
故选B。
18．如图甲，“星下点”是指卫星和地心连线与地球表面的交点。图乙是航天控制中心大屏幕上显示卫星FZ01的“星下点”在一段时间内的轨迹，已知地球同步卫星的轨道半径为（R是地球的半径），FZ01绕行方向与地球自转方向一致，则下列说法正确的是（ ）
A．卫星FZ01的轨道半径约为
B．卫星FZ01的轨道半径约为
C．卫星FZ01可以记录到南极点的气候变化
D．卫星FZ01不可以记录到北极点的气候变化
【答案】C
【详解】AB．由轨迹图可知，地球自转一圈，卫星运动3圈，卫星做圆周运动，根据万有引力提供向心力
可得同步卫星的周期为
卫星FZ01的周期为
则卫星FZ01的轨道半径与同步卫星的轨道半径关系为
故AB错误；
CD．卫星FZ01纬度最高时有
卫星离地球球心所在水平面的高度为
即卫星高度大于北极点的高度，卫星FZ01可以记录到北极点的气候变化，同理可得，卫星FZ01可以记录到南极点的气候变化，故C正确，D错误。
故选C。
19．如图所示为正弦交流电通过理想变压器对某家庭供电的电路图，线路电阻为，开关、均闭合，各用电器均正常工作，某时发现指示灯亮度增加了，可能的原因是（ ）
A．输入电压变小B．输入电压变大
C．电阻变大D．电饭锅煮饭结束，变为保温状态
【答案】BD
【详解】A．输入电压变小，则有副线圈输出电压变小，副线圈的总电流变小，指示灯的电流变小，亮度减小，A错误；
B．输入电压变大，则有副线图输出电压变大，副线圈的总电流变大，指示灯的电流变大，亮度增加，B正确；
C．电阻变大，副线圈的总电流减小，指示灯的电流减小，亮度减小，错误；
D．电饭锅变为保温状态，副线圈的输出功率减小，副线图的总电流减小，线路电阻两端电压减小，副线圈输出电压不变，则有指示灯L两端电压增大，电流增大，亮度增加，D正确。
故选BD。
20．一种圆柱形粒子探测装置的横截面如图所示。内圆区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，外圆是探测器，AB和PM分别为内圆的两条相互垂直的直径，两个粒子先后从P点沿径向射入磁场。粒子1经磁场偏转后打在探测器上的Q点，粒子2经磁场偏转后从磁场边界C点离开，最后打在探测器上的N点，PC圆弧恰好为内圆周长的三分之一，粒子2在磁场中运动的时间为t。装置内部为真空状态，忽略粒子所受重力及粒子间相互作用力。下列说法正确的是（ ）
A．粒子1可能为电子
B．若两粒子的入射速率相等，则粒子1的比荷小于粒子2的比荷
C．若仅减小粒子2的入射速率，则粒子2在磁场中的运动时间增加
D．改变粒子2入射方向，速率变为原来的，则粒子2在磁场中运动的最长时间为t
【答案】ACD
【详解】A．粒子1受向下偏转，由左手定则可知，粒子1带负电，粒子1可能为电子，故A正确；
B．洛伦兹力提供粒子在磁场中做圆周运动所需的向心力
可得
由题图可知粒子l运动的半径小于粒子2运动的半径，若两粒子的入射速率相等，则粒子1的比荷大于粒子2的比荷，故B错误；
C．若仅减小粒子2的入射速率，则粒子2运动半径减小，从磁场射出时，轨迹所对应的圆心角增大，粒子2在磁场中的运动时间为
则若仅减小粒子2的入射速率，则粒子2在磁场中的运动时间增加，故C正确；
D．PC圆弧恰好为内圆周长的三分之一，则粒子2在磁场中轨迹所对应的圆心角为
设内圆半径为，根据几何关系，粒子2在磁场中运动半径为
开始粒子2在磁场中运动时间为
粒子2速率变为原来的，此时粒子2在磁场中运动半径为
根据几何关系，当粒子2的轨迹对应的弦为直径时，粒子2在磁场中运动的时间最长，此时的圆心角为
速度改变后，粒子2在磁场中运动的最长时间为
故D正确。
故选ACD。
21．如图所示，质量为mA=1kg，mB=2kg的物块A和B用轻弹簧连接并竖直放置，轻绳绕过固定在同一水平面上的两个定滑轮，一端与物块A连接，另一端与质量为mC=1kg的小球C相连，小球C套在水平固定的光滑直杆上。开始时小球C锁定在直杆上的P点，连接小球的轻绳和水平方向的夹角θ=60°，物体B对地面的压力恰好为零。现解除对小球C的锁定，同时施加一个水平向右、大小为F=16N的恒力，小球C运动到直杆上的Q点时速度达到最大，OQ与水平方向的夹角也为θ=60°，D为PQ的中点，PQ距离L=2m，在小球C的运动过程中，轻绳始终处于拉直状态，弹簧始终在弹性限度内，忽略两个定滑轮大小以及滑轮、绳与轴之间的摩擦力，g取10m/s2，下列说法正确的是（ ）
A．小球C从P点运动到D点的过程中，合外力对物体A的冲量为零
B．小球C从P点运动到Q点的过程中，轻绳拉力对物体A做功为零
C．小球C运动到Q点时的速度大小为
D．小球C运动到Q点时，物体A的加速度大小为
【答案】ACD
【详解】A．小球C运动到D点时，物体A刚好运动最低点，此时A的速度为零，根据动量定理可得
可知合外力对物体A的冲量为零，故A正确；
B．小球C从P点运动到Q点的过程中，此时物体A刚好回到初始位置，此过程重力、弹簧弹力对A球做功均为0；由于小球C运动到Q点沿绳子方向的速度不为0，则此时A的速度不为0，根据动能定理可得
故B错误；
C．小球C运动到Q点时，此时物体A刚好回到初始位置，弹簧的弹性势能变化量为零，A、C和弹簧组成的系统根据能量守恒有
又
联立解得
故C正确；
D．小球C运动到直杆上的Q点时速度达到最大，根据平衡条件有
根据对称性可知，小球C运动到直杆上的Q点时物体B对地面的压力恰好为零，则弹簧处于伸长状态，且大小为
物体A的加速度大小为
故D正确。
故选ACD。
三、非选择题
22．（6分）套圈游戏深得人们的喜爱。游戏时，将圆圈向前抛出，套中目标即为获胜。假定沿水平方向将圆圈抛出，忽略空气阻力；
（1）圆圈在空中做 （“匀变速”或“变加速”）运动。
（2）某同学在试投时，圆圈落在图中的虚线位置。正式投掷时，为了能套住小熊，应 。
A．保持初速度不变，增大抛出点的高度；B．保持初速度不变，减小抛出点的高度
C．保持抛出点的高度不变，增大初速度；D．同时增大抛出点的高度和初速度
（3）探究平抛运动实验中，某小组测得了物体水平方向位移随时间变化的图像和竖直方向速度随时间变化的图像。分析图象可知:物体初速度大小约为： 物体在初始的0.5s内竖直方向的位移大小约为： （结果均保留三位有效数字）
【答案】 匀变速 B
【详解】（1）[1]沿水平方向将圆圈抛出，忽略空气阻力，圆圈只受重力，做匀变速运动。
（2）[2]AB．圆圈在水平方向做匀速直线运动
为了能套住小熊，若初速度不变，则要减小运动时间，竖直方向上
要减小运动时间，需要降低抛出高度，A错误，B正确；
C．保持抛出点的高度不变，则运动时间不变，要减小水平位移，需要减小抛出速度，C错误；
D．同时增大抛出点的高度和初速度，会同时增大运动时间和初速度，D错误。
故选B。
（3）[3]水平方向，由
解得
[4]竖直位移
23．（10分）为测量某电源电动势E和内阻r，现备有下列器材：
A．待测电源
B．电流表（量程0~0.6A，内阻约为0.1Ω）
C．电压表（量程0~3.0V，内阻约为10kΩ）
D．滑动变阻器（最大阻值为10Ω，额定电流2A）
E．定值电阻
F．开关、导线若干
实验电路图如图（a）所示
（1）按照（a）电路图，将图（b）中的器材实物笔画线代替导线补充完整 ；
（2）改变滑动变阻器的阻值，多次测量并记录多组U、I数据，作出图像，如图（c）所示，根据图像求得电源电动势 V，内阻 Ω。（结果均保留三位有效数字）
（3）为消除电表内阻引起的误差，采用一种改进后的“补偿”电路，如图（d）所示。
①开关，均断开，均处于接入电路最大值。
②闭合，调节，使电压表V，电流表数值合适。
③保持阻值不变，闭合，调节，使示数为零，记录电压表的示数U与电流表的示数。
④重复②、③操作测多组U、，作出图像，根据图像可测得真实的电动势E及内阻r。
在某次测量中，闭合后电压表的示数 （选填“大于”、“等于”或“小于”）闭合前电压表的示数。
【答案】 1.80 1.10 大于
【详解】（1）[1]按照（a）电路图，将图（b）中的器材实物笔画线代替导线补充完整，如图所示
（2）[2][3]根据题意，由闭合回路欧姆定律有
结合图（c）可得
，
解得
（3）[4]在某次测量中，闭合前，设此时电压表示数为，电流表示数为，电压表内阻为，电流表内阻为，滑动变阻器接入电路阻值为；根据闭合电路欧姆定律可得
又
联立可得
保持阻值不变，闭合，调节，使示数为零，设此时电压表示数为，电流表示数为，由于示数为零，则表两端电势相等，根据闭合电路欧姆定律可得
又
联立可得
则有
可得
则在某次测量中，闭合后电压表的示数大于闭合前电压表的示数。
24．（10分）如图，某实验小组为测量一个玻璃葫芦的容积，在玻璃葫芦开口处竖直插入一根两端开口、内部横截面积为的均匀透明足够长塑料管，密封好接口，用氮气排空内部气体，并用一小段水柱封闭氮气。外界温度为300K时，气柱长度为；当外界温度缓慢升高到310K时，气柱长度变为50cm。已知外界大气压恒为，水柱长度不计。
（1）求温度变化过程中氮气对外界做的功；
（2）求葫芦的容积。

【答案】（1）；（2）
【详解】（1）由功的定义式可得
解得氮气对外界做的功
（2）设葫芦的容积为，封闭气体的初、末态温度分别为T1、T2，体积分别为V1、V2，根据盖—吕萨克定律有
又因为
联立以上各式并代入数据得
25．（16分）如图所示，一内壁光滑的绝缘圆管ADB固定在竖直平面内。圆管的圆心为O，D点为圆管的最低点，A、B两点在同一水平线上，AB的长度为2L，圆管的半径（圆管的内径忽略不计）。过OD的虚线与过AB的虚线垂直相交于C点，在虚线AB的上方存在方向水平向右、范围足够大的匀强电场；虚线AB的下方存在方向竖直向下、范围足够大的、电场强度大小的匀强电场。圆心O正上方的P点有一质量为m、电荷量为的带电小球（可视为质点），P、C间距为L。现将该小球从P点无初速度释放，经过一段时间后，小球刚好从管口A处无碰撞地进入圆管内，并继续运动。已知重力加速度大小为g。求：
（1）虚线AB上方匀强电场的电场强度大小；
（2）小球到达管口A处的速度大小；
（3）小球从管口B离开后，经过一段时间到达虚线AB上的N点（图中未标出），求小球在圆管中运动的时间与运动的总时间之比。

【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）小球释放后在重力和电场力的作用下做匀加速直线运动，小球从A点沿切线方向进入圆管，则此时速度方向与竖直方向的夹角为45°，即加速度方向与竖直方向的夹角为45°，则
解得
（2）小球由P点运动到A点的过程做匀加速直线运动，设所用时间为，加速度为a，则
解得
（3）小球由P点运动到A点的过程所用时间为
小球在管中运动时
设小球在圆管内做匀速圆周运动的时间为，则
小球离开圆管后做类平抛运动，加速度仍为a，且B点速度等于A点的速度，设小球从B点到N点的过程中所用时间为，则
由几何关系可知
联立解得
则
26．（20分）为了确保载人飞船返回舱安全着陆，设计师在返回舱的底部安装了4台完全相同的电磁缓冲装置，如图（a）所示，图（b）为其中一台电磁缓冲装置的结构简图。舱体沿竖直方向固定着两光滑绝缘导轨MN、PQ，导轨内侧安装电磁铁（图中未画出），能产生垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为B。导轨内的缓冲滑块K内部用绝缘材料填充，外侧绕有n匝闭合矩形线圈abcd，其总电阻为R，ab边长为L。着陆时电磁缓冲装置以速度v0与地面碰撞后，滑块K立即停下，此后在线圈与轨道的磁场作用下使舱体减速，从而实现缓冲。导轨MN、PQ及线圈的ad和bc边足够长，返回舱质量为m（缓冲滑块K质量忽略不计），取重力加速度为g，一切摩擦阻力不计。求：
（1）缓冲滑块K刚停止运动时，舱体的加速度大小；
（2）舱体着陆时（即导轨MN、PQ刚触地前瞬时）的速度v的大小；
（3）若舱体的速度大小从v0减到v的过程中，舱体下落的高度为h，则该过程中每台电磁缓冲装置中产生的焦耳热Q。
【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）缓冲滑块K刚停止运动时，单个闭合矩形线圈产生的感应电动势为
回路电流为
返回舱所受单个闭合矩形线圈的安培力为
根据牛顿第二定律得
解得
（2）返回舱向下做减速运动，受到向上的安培力和向下的重力，随着速度的减小，安培力减小，直到安培力减小到与重力大小相等时，速度最小，此后匀速运动，直至舱体着陆时速度大小为v，可得
，，
由平衡条件可知
解得
（3）由能量守恒
解得