2024年湖南师大附中博才实验学校高考物理模拟试卷(含详细答案解析)

这是一份2024年湖南师大附中博才实验学校高考物理模拟试卷(含详细答案解析)，共20页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，实验题，简答题等内容，欢迎下载使用。
1.如图所示的位移(x)−时间(t)图像和速度(v)−时间(t)图像中，甲、乙、丙、丁代表四辆车在一条直线上的运动情况，则下列说法正确的是( )
A. t1时刻甲、乙两车速度相同
B. 0∼t1时间内的某时刻甲、乙两车速度相同，距离最大
C. 0∼t2时间内，丙、丁两车的平均速度相同
D. 0∼t2时间内，丙、丁两车的位移相同
2.如图所示，AB两点相距3r，P、M两点把AB连线三等分，在B点固定一点电荷+q，A点固定另一点电荷，已知M点电场强度为0，静电力常量为k，取无穷远处电势为零，则( )
A. A点的电荷带负电
B. A点的电荷所带电荷量为 2q
C. P点电势为0
D. 撤去B处的点电荷，M点的电场强度大小为kqr2
3.如图所示，倾斜轨道与水平面的夹角为θ，倾斜轨道上放置一光滑的导电金属导轨abcd，导轨间距为L，ab间接有一直流电源，cd段垂直于导轨放置一金属棒，回路内的电流为I，整个空间处在磁感应强度为B的竖直向上的匀强磁场中，金属棒刚好处于静止状态，已知重力加速度为g，则( )
A. a端接电源的正极
B. 金属棒受到的安培力大小为BIL
C. 金属棒的质量为BILgsinθ
D. 金属棒的质量为BILcsθg
4.2023年10月26日11时14分，搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F遥十七运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，进入预定轨道，发射取得圆满成功。如图所示是神舟十七号载人飞船成功对接空间站组合体的画面。对接后可近似认为组合体在轨道上做匀速圆周运动，下列说法正确的是( )
A. 根据组合体运动线速度大小为v，周期为T，万有引力常量为G，可算出地球的质量M=Tv32πG
B. 对接前飞船运动到比空间站更低的轨道，减速后有可能与空间站对接
C. 对接后组合体由于太空中阻力的作用，若不加以调整轨道会慢慢升高
D. 在组合体的实验舱内指令长汤洪波由静止释放一个小球，可以根据小球的下落高度和时间计算所在轨道处的重力加速度
5.如图所示，光滑水平面左侧连接一传送带，传送带长L=4m，水平面右侧连接一12光滑圆周轨道，小物块(可视为质点)的质量m=0.1kg，与传送带间的动摩擦因数为μ=0.2，重力加速度g取10m/s2，当传送带速度v0=2m/s时，小物块由静止开始放到传送带的最左端时，小物块刚好滑到12圆周的最高点，则( )
A. 小物块在传送带上一直做加速运动B. 小物块在传送带上的运动时间为2s
C. 半圆周的半径为0.08mD. 小物块在半圆周最高点的速度为1m/s
6.如图所示，轻质弹簧上端悬挂于天花板，下端系有质量为M的圆板，处于平衡状态。一质量为m的圆环套在弹簧外，与圆板距离为h，让环自由下落撞击圆板，碰撞时间极短，碰后圆环与圆板共同向下运动，已知重力加速度为g，则( )
A. 碰撞过程中环与板组成的系统动量和机械能都守恒
B. 碰撞过程中系统损失的机械能为mghMM+m
C. 圆环和圆板的最大速度为mm+M 2gh
D. 碰撞后的瞬间圆板对环的弹力为2MmgM+m
二、多选题：本大题共4小题，共20分。
7.一列简谐横波沿直线传播，A和B两点是沿传播方向上两点，波由A传向B，A、B两点平衡位置相距s=3m，从0时刻起A点的振动图像如图中的甲所示，B点的振动图像如图中的乙所示，则下列说法正确的是( )
A. 该波的波长可能为4m
B. 该波的波长可能为2.4m
C. 该机械波的最大传播速度为0.6m/s
D. 该波遇到10m的孔，一定能发生明显的衍射
8.如图所示，楔形玻璃的横截面AOB的顶角为θ=37∘，OA边上的点光源S到顶点O的距离为L，光线射向OB边，不考虑多次反射，从OB边射出的最短时间为3L4c，其中c为光在真空中的传播速度，sin37∘=0.6，cs37∘=0.8，则( )
A. 光在玻璃中的传播速度为35cB. 玻璃的折射率为1.25
C. 从S点射向O点的光线恰好能发生全反射D. OB上的发光长度为65L
9.如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，R2、R3为定值电阻，R1为滑动变阻器，R2=R3=r，变阻器R1的总阻值为3r，C为下极板接地的平行板电容器，电表均为理想电表，G为灵敏电流计。初始状态S1和S2均闭合，滑片P位于最右端，此时两极板之间的带电油滴Q恰好处于平衡状态，则下列说法正确的是( )
A. 将滑动变阻器R1的滑动头向左移动，油滴在运动过程中的电势能和动能都增大
B. 将滑动变阻器R1的滑动头向左移动，电压表的示数增大，变阻器R1上的功率先增大后减小
C. 将两极板的正对面积减小，电流计中有向下的电流
D. 断开开关S2，将电容器上极板向上平移一小段距离，带电油滴Q的电势能不变
10.如图为“双聚焦分析器”质谱仪的结构示意图，静电分析器中与圆心O1等距离的各点场强大小相等、方向沿径向，电场强度大小可表示为E=kr,r为考查点到球心O1的距离，磁分析器中以O2为圆心、圆心角为90∘的扇形区域内，分布着方向垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，其左边界与静电分析器的右端面平行。在静电分析器前有一可以整体左右平移的粒子源和加速器。由粒子源发出的一电荷量为q的正离子经加速电场加速后，从静电分析器正中间的M点垂直于电场方向，沿半径为R的四分之一圆弧轨迹做匀速圆周运动，从N点射出，接着由P点垂直磁分析器的左边界射入，最后垂直打在荧光屏的Q点，已知Q点与圆心O2的距离为d。则下列说法正确的是( )
A. 加速电压为k2
B. 离子的质量为2d2B2qk
C. 若仅将离子质量变为原来的910，其他条件不变，则它打在荧光屏的位置在Q点左侧
D. 若粒子源和加速器整体向右平移一小段距离，则离子在分析器中不能做匀速圆周运动
三、填空题：本大题共1小题，共7分。
11.近年来手机更新换代，飞速发展，手机功能越来越强大。某同学在研究直线运动的实验中，先将手机拍摄的时间间隔设置为T，一小球靠近墙面竖直向上抛出，分别拍摄了上升和下降两个阶段的频闪照片，如图甲和乙所示，测出每块砖的厚度为d。已知小球所受阻力大小不变，不计砖和砖之间的缝隙宽度。
(1)试判断O点是否为小球上升的最高点______(选填“是”或“否”)。
(2)小球上升过程的加速度大小为______。
(3)小球下落过程通过A的速度大小为______，上升过程通过 A点的速度大小为______。
四、实验题：本大题共1小题，共9分。
12.(1)某同学学习了多用电表的原理后，设计了一个如图甲所示的欧姆表，所用器材有：一节干电池(E=1.5V)、满偏电流为Ig=3mA、内阻为Rg=270Ω的表头、电阻箱、滑动变阻器、导线若干，他把红黑表笔短接，调节滑动变阻器的阻值，使得电流表满偏，在3mA处标上“0”Ω，在0mA处标上“∞”Ω，依次标上相应的刻度，则在1.5mA处应标上______Ω。
(2)为了粗测二极管的正向电阻，当指针偏转角度较大时，红表笔连接的是二极管的______极(选填“正”或“负”)；此时，电流表的指针指在如图乙所示的位置，该读数为______ mA，二极管的正向电阻为______Ω。
(3)在实验室有一标称值不清楚的电压表，按照正确的操作，把该电压表的正负两个接线柱接入自制的多用电表中，电流表的读数为I=0.50mA，电压表总共有40个小格，此时的电压表指针指在10个小格处，则该电压表的内阻为______Ω，量程为______ V。
五、简答题：本大题共3小题，共40分。
13.如图所示是2023年10月31日神舟十六号载人飞船返回舱成功返回的画面。高度在8公里时，返回舱主伞打开，此时返回舱速度为80m/s，离地1m前，返回舱已经匀速运动，速度为10m/s，已知主伞打开后主伞所受空气阻力与速度成正比，即f=kv，已知返回舱质量(含宇航员)为m=3000kg，不考虑返回舱质量的变化，主伞质量忽略不计，不计其他阻力，g=10m/s2。求：
(1)主伞打开瞬间，返回舱的加速度大小；
(2)估算主伞打开到返回舱离地1m的过程中系统克服阻力做的功(结果保留两位有效数字)。
14.如图所示，水平面上有三个滑块A、B和C，mA=mC=1kg，mB=2kg，C物块的右侧光滑，左侧粗糙，物块与水平面间的动摩擦因数均为μ=0.2，A和B间夹有一压缩轻弹簧(弹簧与A、B不相连)，开始时在外力作用下处于静止状态，撤除外力后，弹簧恢复原长时A刚好和C碰撞后粘在一起，A和C向左滑行1m后静止，已知A、B和C均可看作质点，g=10m/s2，求：
(1)A和C碰撞后的瞬间速度的大小；
(2)开始时弹簧的弹性势能为多大；
(3)若弹簧的劲度系数k=8003N/m，弹簧的弹性势能表达式为Ep=12kx2，x为弹簧的形变量，求初始时A和C之间的距离。
15.截至2023年8月底，武威重离子中心已完成近900例患者治疗，疗效显著。医用重离子放疗设备主要由加速和散射两部分组成，整个系统如甲图所示，简化模型如乙图所示。乙图中，区域Ⅰ为加速区，加速电压为U，区域Ⅱ、Ⅲ为散射区域，偏转磁场磁感应强度大小均为B，区域Ⅱ中磁场沿y轴正方向，区域Ⅲ中磁场沿x轴正方向。质量为m、电荷量为q的带正电的重离子在O点由静止进入加速电场，离子离开区域Ⅱ时速度偏转了37∘，不计离子的重力，sin37∘=0.6，cs37∘=0.8。
(1)求离子进入磁场区域Ⅱ时速度大小；
(2)求磁场Ⅱ的宽度d；
(3)区域Ⅲ磁场宽为d′=10πB 2mUq，在区域Ⅲ右侧边界放置一接收屏，接收屏中心O′与离子进入电场时的O点在同一直线上，求当离子到达接收屏时距离接收屏中心O′点的距离。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】解：A、x−t图像中，交点表示相遇，斜率表示速度，由图像可知，t1时刻，两车相遇但速度不同，故A错误；
B、x−t图像中斜率表示速度，由图像可知，0∼t1时间内，甲的速度先小于乙的速度，后大于乙的速度，则一定有一个时刻，两车的速度相同，此时两车间的距离最大，故B正确；
CD、v−t图像中，图像与坐标轴所围面积表示位移，由图像可知，0∼t2时间内，丙车的位移小于丁车的位移，平均速度是位移与时间的比值，则0∼t2时间内，丙车的平均速度小于丁车的平均速度，故CD错误；
故选：B。
x−t图像中，交点表示相遇，斜率表示速度，根据图像比较两车的速度即可；v−t图像中，图像与坐标轴所围面积表示位移，根据图像比较两车的位移即可，平均速度是位移与时间的比值。
本题考查v−t图像和x−t图像，解题关键是知道两图像中斜率和面积的含义，知道平均速度的定义。
2.【答案】D
【解析】解：AB、M点是AB连线的三等分点，且M点的电场强度为0。这意味着A点和B点的点电荷在M点产生的电场强度大小相等，方向相反。设A点的电荷量为Q，根据库仑定律，A点和B点的点电荷在M点产生的电场强度大小分别为：
EA=kQ(2r)2,EB=kqr2，因为M点的电场强度为0，所以EA=EB，即：kQ(2r)2=kqr2，解这个方程，我们得到：Q=4q，所以A点的电荷量为4q，带正电。故AB错误；
C、由于P点是AB连线的三等分点，且A点和B点的点电荷都是正电荷，所以P点的电势不为0。故C错误。
D、撤去B处的点电荷，M点的电场强度大小为A点的点电荷在M点产生的电场强度，即：EM=kQ(2r)2=k4q(2r)2=kqr2，故D正确。
故选：D。
AB、根据M点的电场强度为0，可知A点和B点的点电荷在M点产生的电场强度大小相等，方向相反，根据点电荷的场强公式列式求解；
C、根据取无穷远为零电势点时，正电荷周围电势为正进行判断；
D、根据点电荷的场强的公式计算。
本题考查了点电荷的场强的叠加，关键要明确点电荷的场强公式，弄清场强的方向，难度不大。
3.【答案】B
【解析】解：A.cd棒受力平衡，根据左手定则，cd棒中的电流方向从c到d，a端接电源的负极，故A错误；
B.B和I相互垂直，故金属棒受到的安培力为BIL，故B正确；
CD.如图所示，
根据共点力平衡条件得：
BIL=mgtanθ
m=BILgtanθ
故CD错误。
故选：B。
根据左手定则判断安培力方向，结合物体平衡条件列方程可正确求解。
解决本题的关键掌握安培力的大小公式FA=BIL，以及会根据共点力平衡求质量。
4.【答案】A
【解析】解：A、组合体在轨道上做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，有
GMmR2=mv2R
周期为：T=2πRv
解得地球的质量为：M=Tv32πG，故A正确；
B、对接前飞船运动到比空间站更低的轨道，根据变轨原理，飞船需加速做离心运动，从而进入更高的轨道，加速后才可能与空间站对接，故B错误；
C、轨道越高，组合体机械能越大，对接后组合体由于太空中阻力的作用，若不加以调整，组合体的机械能减小，速度减小，做近心运动，轨道会慢慢降低，故C错误；
D、在空间站中，其任何物体所受万有引力都全部用来提供向心力，都处于完全失重状态，所以在组合体的实验舱内小球释放后不会下落，无法据此计算轨道处的重力加速度，故D错误。
故选：A。
组合体在轨道上做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力求地球的质量。对接前飞船运动到比空间站更低的轨道，需要加速后才可能与空间站对接。对接后组合体由于太空中阻力的作用，速度减小，轨道会降低。在组合体的实验舱内小球处于完全失重状态，小球释放后不会下落。
解答本题的关键要掌握万有引力提供向心力这一思路，并能用来计算地球的质量。同时要掌握变轨原理，并能用来分析实际问题。
5.【答案】C
【解析】解：AB、小物块放到传送带上时，开始阶段做匀加速运动，由牛顿第二定律有：μmg=ma，可得a=2m/s2
小物块和传送带共速前运动的时间为
t1=v0a=22s=1s
此过程运动的位移为
x1=v02t1=22×1m=1m