2024年高考押题预测卷—物理（江苏卷03）（全解全析）

这是一份2024年高考押题预测卷—物理（江苏卷03）（全解全析），共16页。试卷主要包含了某同学在平静的水面上进行实验等内容，欢迎下载使用。
注意事项：
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
一、选择题：本题共11小题，每小题4分，共44分。
1．现代社会人们享受到健身的乐趣，逐渐重视健身运动。在运动的过程中，智能手环的心率监测能够提供很多帮助，而那个闪烁的“绿光”就是实现心率监测的“工具”。某智能手环发射出的绿光在真空中的波长为λ，绿光在真空中的光速为c，普朗克常量为h，ν、E、p分别表示绿光光子的频率、能量和动量。则下列选项正确的是（ ）
A．B．C．D．
【答案】C
【详解】根据公式，，，所以，，，故选C。
2．如图所示，两根通电导线、沿垂直纸面的方向放置，导线、中通有电流、，电流的方向图中未画出，点为两导线垂直纸面连线的中点，、两点关于点对称，、两点关于点对称，将一段通有垂直纸面向外的电流的直导线放在点时所受的磁场力为零，放在点时所受的磁场力水平向右，则下列说法正确的是（ ）
A．中的电流方向向外、中的电流方向向里
B．
C．通电直导线垂直纸面放在点时所受的磁场力为零
D．通电直导线垂直纸面放在、两点时所受的磁场力相同
【答案】A
【解析】AB．因为一段通有垂直纸面向外的电流的直导线放在c点时所受的磁场力为零，则c点处的磁感应强度为零，即P、Q导线在c点产生的磁场等大反向，则P、Q导线的电流反向，又因为Qc大于Pc，所以Q中的电流大于P中的电流；通有垂直纸面向外的电流的直导线放在d点时所受的磁场力水平向右，根据左手定则，d点处的磁感应强度方向向下，又因为Pd大于Qd，且Q中的电流大于P中的电流，所以Q在d点处的磁感应强度向下，P在d点处的磁感应强度向上，根据安培定则，Q的电流方向向里，P的电流方向向外，故B错误，A正确；
C．因为Q中的电流大于P中的电流，PO等于OQ，则O点处的磁场竖直向上，则通电直导线垂直纸面放在O点时所受的磁场力不为零，故C错误；
D．根据对称关系可知，a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向不同，则通电直导线垂直纸面放在a、b两点时所受的磁场力大小相等，方向不同，故D错误。
故选A。
3．由粒子打在Al27上形成的P30是不稳定的，它衰变后会成为。将P30放射源的小孔正对垂直纸面的圆形磁场区域的直径，假设在某段时间内只有一个P30的原子核发生衰变，则放出粒子的径迹可能是下列图像中的（ ）
A．B．
C．D．
【答案】B
【解析】根据题意，可得衰变方程为，由于衰变产物均带正电，且衰变前后动量守恒，两衰变产物向相反方向运动，进入磁场后粒子做圆周运动，由于两粒子均带正电，且运动方向相反，因此根据左手定则可知，两粒子的运动轨迹一定在小孔正对磁场直径的两侧，且出磁场后做均作匀速直线运动，直至打在光屏上。
故选B。
4．近日，工信部披露的最新数据显示，2023年我国光缆线路建设取得显著成果，新建光缆线路长度达473.8万公里，使得全国光缆线路总长度一举突破6432万公里。光缆线路主要用于光信息传输，在铺设的过程中，尽量不要弯曲。如图所示，一段折射率为n、横截面是圆面的光导纤维，截面半径为r，在铺设的过程中弯曲成了一段圆弧，圆弧的圆心到光导纤维的中心轴线的距离为R，光导纤维外部可认为是真空区域。现有一束光垂直于光导纤维左端截面射入，为了保证这束光经反射后均能从右端面射出，则光导纤维的折射率n至少为（ ）
A．B．C．D．
【答案】B
【解析】如图所示
最下端入射的光在界面的入射角最小，故临界状态为最下端入射的光恰好不发生全反射，根据全反射的公式，由几何关系，可得，故选B。
5．某同学在平静的水面上进行实验。如图所示，水面上三点O、a、b在同一直线上，。在时开始周期性向下敲击O处水面，所激发的水面波可以认为是正弦横波；时，a处开始振动，时，b处第二次到达波峰，下列判断正确的是（ ）
A．波的周期为1.6s
B．波的波长为0.56m
C．波速为0.25m/s
D．时刻a处位于平衡位置
【答案】D
【解】C．波速为，故C错误；
A．波到达b点时间为时，b处第二次到达波峰，有，解得，故A错误；
B．波长为，故B错误；
D．时，a处振动，a处位于平衡位置，故D正确。
故选D。
6．如图甲、乙所示为某家庭应急式手动发电机的两个截面示意图。推动手柄使半径为r的圆形线圈a沿轴线往复运动，其运动的图像为如图丙所示的正弦曲线，最大速度为。已知线圈匝数为n，电阻不计，所在位置磁感应强度大小恒为B，理想变压器原、副线圈匝数之比为k，两灯泡电阻均为R，A为理想交流电流表，闭合开关S，下列说法正确的是（ ）
A．两端电压最大值为
B．电流表A的读数为
C．线圈a的输出功率为
D．若断开开关S，中电流不变，原线圈中电流亦不变
【答案】C
【解析】A．由图像可知，发电机产生正弦式交流电，产生电压的最大值为，根据原副线圈匝数比，副线圈电压即两端电压最大值为，A错误；
B．副线圈电压有效值为，两灯泡并联总电阻为，电流表A的读数为，B错误；
C．理想变压器线圈a的输出功率为，C正确；
D．若断开开关S，副线圈电压不变，则中电流不变，但副线圈电流减半，则原线圈中电流减半，D错误。
故选C。
7．2023年太阳风暴频发，进而引发地磁暴，对航空航天器的运行、通讯信息传输等产生了一系列不良影响。我国2022年发射的“夸父一号”卫星，肩负着探测太阳“一磁两爆（即太阳磁场、太阳耀斑和日冕物质抛射）”的任务，为了能完成使命，它的运行轨道设定在距地面高度约为的太阳同步晨昏轨道。已知地球的半径为R，地球极地表面重力加速度为，则下列说法正确的是（ ）
A．“夸父一号”与地球同步卫星虽然运行高度不同，但运行周期相同
B．“夸父一号”的运行周期为
C．太空中运行的航天器处于完全失重状态，所以“夸父一号”搭载的科学仪器不再受重力作用
D．“夸父一号”所处位置的重力加速度大小为
【答案】B
【解析】A．根据开普勒第三定律，“夸父一号”与地球同步卫星运行高度不同，运行周期一定不相同，选项A错误；
B．根据，，解得 “夸父一号”的运行周期为，选项B正确；
C．太空中运行的航天器处于完全失重状态，但是“夸父一号”搭载的科学仪器仍受重力作用，选项C错误；
D．根据，可得 “夸父一号”所处位置的重力加速度大小为，选项D错误。
故选B。
8．操场上两同学练习排球，在空中同一水平直线上A、B两点处分别把1、2相同的两球同时击出，A做平抛运动，B做斜抛运动，两球的运动轨迹在同一竖直平面内，如图，轨迹交于P点，P是AB连线中垂线上一点，球1的初速度为v1，球2的初速度为v2，不考虑排球的旋转，不计空气阻力，两球从抛出到P点的过程中（ ）
A．单位时间内，1球速度的变化大于2球速度的变化
B．两球在P点相遇
C．2球在最高点的速度小于v1
D．1球动量的变化大于2球动量的变化
【答案】C
【解析】A．由于两球的加速度均为重力加速度，所以单位时间内，1球速度的变化等于2球速度的变化，故A错误；
BC．若两球在P点相遇，下落的高度相同，则运动的时间相同，对1球，有，，对2球，有，，由此可知，，所以1球先经过P点，两球不会在P点相遇，2球在最高点的速度小于v1，故B错误，C正确；
D．根据动量定理可得，由于，所以1球动量的变化小于2球动量的变化，故D错误。
故选C。
9．我国已经在空间站上开展过四次精彩的太空授课，在亿万中小学生心里播撒下科学的种子。“天宫课堂”的教师们曾经做过两个有趣实验：一个是微重力环境下液桥演示实验，在两个固体表面之间可形成大尺寸液桥，如图a所示；另一个是微重力环境下液体显著的“毛细现象”演示，把三根粗细不同的塑料管，同时放入装满水的培养皿，水在管内不断上升，直到管顶，如图b所示。对于这两个实验的原理及其就用的理解，下列说法正确的是（ ）
A．液体表而张力使得液桥表面形状得以维持，而不会“垮塌”
B．分子势能Ep和分子间距离r的关系图像如图c所示，能总体上反映水表面层中水分子势能Ep的是图中“A”位置
C．农民使用“松土保墒”进行耕作，通过松土形成了土壤毛细管，使得土壤下面的水分更容易被输送到地表
D．航天员在太空微重力环境中会因为无法吸墨、运墨而写不成毛笔字
【答案】A
【解析】A．液体表而张力使得液桥表面形状得以维持，而不会“垮塌”，故A正确；
B．分子势能Ep和分子间距离r的关系图像如图c所示，水表面层中水分子间距离大于内部水分子的距离，能总体上反映水表面层中水分子势能Ep的是图中“C”位置，故B错误；
C．农民使用“松土保熵”进行耕作，通过松土阻断了土壤毛细管，使得土壤下面的水分不容易被输送到地表，故C错误；
D．毛笔书写过程中，在毛细现象作用下，墨汁与可以被浸润的毛笔材料发生相互作用力的平衡，于是墨汁便被吸入毛笔材料中，并牢牢“困”在毛笔内部。而当毛笔尖与纸张接触时，留在毛笔表面的墨汁，同样在毛细作用下，被吸附到纸上，其间根本无须重力作用。故D错误。
故选A。
10．如图所示，薄板B放在倾角为的光滑斜面上，斜面固定且足够长，薄板的下端位于斜面底端，上端通过轻绳与固定在地面上的电动机连接，轻绳跨过定滑轮，定滑轮质量与摩擦均不计，斜面上方的细绳与斜面平行。时刻，一小物块A从薄板上端由静止释放的同时，薄板在电动机带动下由静止开始沿斜面向上做加速度的匀加速直线运动。已知薄板长，小物块A的质量，薄板B的质量，A、B间的动摩擦因数。下列说法正确的是（ ）
A．从到小物块A离开薄板前，细绳对薄板B的拉力为7N
B．小物块A到达斜面底端时速度为
C．小物块A将要离开薄板时电动机的瞬时输出功率为16W
D．小物块A与薄板B之间因摩擦产生的内能为2.5J
【答案】C
【解析】A．对薄板，根据牛顿第二定律，代入数据得F=12N，故A错误；
B．对A，根据动能定理，当s=L时，因为，所以，故B错误；
C．A在薄板上运动的加速度大小，根据，得小物块A在薄板B上运动时间，此时B速度，电动机的瞬时输出功率，故C正确；
D．小物块A与薄板B之间因摩擦产生的内能，故D错误。
故选C。
11．在与纸面平行的匀强电场中，建立如图甲所示的直角坐标系，a、b、c、d是该坐标系中的4个点，已知、、；现有一电子以某一初速度从点沿Od方向射入，则图乙中abcd区域内，能大致反映电子运动轨迹的是（ ）
A．①B．②C．③D．④
【答案】B
【解析】已知、、，则ad中点f（0，L）的电势为，可知bf连线为等势线，场强与等势线垂直，即沿着aO方向斜向下，电子以某一初速度从点沿Od方向射入图乙中abcd区域内，电子的初速度方向与电场力方向垂直，电子做类平抛运动，则能大致反映电子运动轨迹的是②。故选B。
二、实验题：本题共15分。
12．（15分）实验小组用如图1所示装置来验证两个小球在斜槽末端碰撞时的动量守恒。A、B为两个直径相同的小球，质量分别为、，且。实验时，接球板水平放置，让入射球A多次从斜轨上E点静止释放，平均落点为；再把被碰小球B静放在水平轨道末端，再将入射小球A，从斜轨上某一位置静止释放，与小球B相撞，并多次重复，分别记录两个小球碰后的平均落点、。
(1)为了确认两个小球的直径相同，实验小组用游标卡尺对它们进行了测量，下面四幅图分别是四次测量情景，其中最佳的操作是______。
A．B．
C．D．
(2)关于该实验的要求，说法正确的是______。
A．斜槽末端必须是水平的B．斜槽轨道必须是光滑的
C．必须测出斜槽末端的高度D．放上小球B后，A球必须仍从E点释放
(3)图1中O点为斜槽末端在接球板上的投影点，实验中，测出、、的长度分别为、、，若两球碰撞时动量守恒，则满足的表达式为 （用题中给定的物理量表示）。
(4)图3中，仅改变接球板的放置，把接球板竖放在斜槽末端的右侧，O点为碰前B球球心在接球板上的投影点。使小球A仍从斜槽上E点由静止释放，重复上述操作，在接球板上得到三个落点、、，测出、、长度分别为、、，若两球碰撞时动量守恒，则满足的表达式为 （用题中给定的物理量表示）。
(5)如图4所示。再一次仅改变接球板的放置，让接球板的一端紧靠在斜槽末端，使小球A仍从斜槽上E点由静止释放，重复第一次实验操作，在接球板上得到三个落点、、，其中O点为斜槽末端与接球板的接触点，测出、、长度分别为、、，若两球碰撞时动量守恒，则满足的表达式为 （用题中给定的物理量表示）。
【答案】(1)C （3分） (2)AD （3分） (3) （3分）
(4) （3分） (5)（3分）
【解析】（1）游标卡尺测量小球的直径，应将小球卡在外爪的刀口上。故选A。
（2）ABD．为使小球A运动至轨道末端的速度相同，方向水平，放上小球B后，A球必须仍从E点释放，末端必须水平，安装的斜槽轨道不需要光滑，故AD正确，B错误；
C．小球从斜槽末端飞出后，做平抛运动，竖直方向上，小球下落的高度相等，则小球在空中运动的时间相等，小球水平位移之比等于小球速度之比，实验不需要测出斜槽末端距地面的高度，故C错误。
故选AD。
（3）小球从斜槽末端飞出后，做平抛运动，竖直方向上，小球下落的高度相等，则小球在空中运动的时间相等，设为，碰撞前小球A的速度为，碰撞后小球A、小球B的速度分别为，，两球碰撞前后的总动量守恒有，整理得。
（4）设的距离为，小球做平抛运动，碰撞前小球A有，，碰撞后小球A、小球B有，，，，两球碰撞前后的总动量守恒有，整理得。
（5）设斜面的倾角为，小球做平抛运动，有，，解得，则碰撞前小球A的速度为，碰撞后小球A、小球B的速度分别为，，两球碰撞前后的总动量守恒有，整理得。
三、计算题：本题共4小题，共41分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
13．（6分）气调保鲜技术可通过抑制储藏物细胞的呼吸量来延缓其新陈代谢过程，使之处于近休眠状态来达到保鲜的效果。某保鲜盒中内密封了一定质量的理想气体，气体的体积约为，压强，温度，保鲜盒上部为柔性材料，气体体积可膨胀或被压缩，盒内压强与外界大气压强相等，求：
（1）将保鲜盒放入保险库，保鲜盒内气体体积不变，保鲜库内压强，求此时保鲜盒内的温度；
（2）现将保鲜盒运至高海拔环境，需将保鲜盒内的一部分气体缓慢放出以保持体积不变，假设释放气体过程中温度不变，现需将保鲜盒内的气体放出，求外界大气压强。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）由查理定律可得（2分）
其中
解得
可得此时保鲜盒内的温度（1分）
（2）由玻意耳定律可得（2分）
其中
可得外界大气压强为（1分）
14．（8分）极紫外线广泛应用于芯片制造行业，如图甲所示，用波长的极紫外线照射光电管，恰好能发生光电效应。已知普朗克常量，,，。
（1）求阴极 K 材料的逸出功；
（2）图乙是氢原子的能级图，若大量处于激发态的氢原子发出的光照射阴极 K，灵敏电流计G显示有示数，调整电源和滑动变阻器，测得电流计示数I与电压表示数U的关系图像如图丙，则图丙中的大小是多少?
【答案】（1）或；（2）
【解析】（1）设波长为110nm的极紫外线的波长为，逸出功（1分）
频率（1分）
代入数据解得或（2分）
（2）处于能级的氢原子向低能级跃迁时产生多种不同能量的光子，产生的光电流是多种光子产生的光电子综合表现，要使光电流全部遏止，必须要截住能最大的光电子。
能量最大的光子（1分）
由光电效应方程可知光电子最大初动能（1分）
遏止光压必须满足（1分）
解得（1分）
15．（12分）如图1所示，OA为一段固定在竖直平面内且与水平桌面相切于桌子边缘O点的呈抛物线状的光滑轨道，轨道左端点A距桌面的高度及桌面距地面的高度均为。以O点为原点，水平向右为x轴正方向，竖直向上为y轴正方向建立坐标系。现在轨道末端放置一质量的小球1，其保持静止，另将小球2自轨道端点A静止释放，两小球在轨道末端发生弹性正碰。已知小球1落地点的横坐标为，小球2碰后的运动轨迹恰与轨道关于坐标原点对称，两小球皆可视为质点，空气阻力忽略不计，重力加速度g取。求：
（1）小球2的质量及其与小球1碰撞后瞬间的速度大小；
（2）如图2所示，曲线上M点的曲率圆定义为：通过M点和曲线上紧邻M点两侧的两点作一圆，在极限情况下，这个圆就叫做M点的曲率圆，其半径ρ叫做M点的曲率半径。轨道上B点的曲率半径为多大；
（3）小球2自A点静止释放后经过轨道上的B点时，对轨道的压力大小。
【答案】（1），；（2）；（3）
【解析】（1）小球2自点由静止释放，至与小球1碰撞前，由机械能守恒定律可得
（1分）
小球1被碰后做平抛运动，故有（1分）
又两小球发生的是弹性正碰，由动量守恒定律及机械能守恒定律可得（1分）
（1分）
联立解得（1分）
（2）由对称可知，轨道上点的曲率半径即“抛物线”上对称点的曲率半径
由平抛运动规律可知，当小球2以的初速度离开点，运动至时，速度大小为（1分）
方向与水平面成角，且（1分）
将小球所受重力沿方向及其垂直方向分解，若小球沿点的曲率圆运动，有
（1分）
解得点即点的曲率半径为（1分）
（3）当小球2自点静止释放运动至点时，由机械能守恒定律可得

（1分）
对小球受力分析，如图所示。由此可得
则小球运动至点时轨道对其支持力大小为（1分）
由牛顿第三定律可得，小球运动至点时对轨道的压力大小为（1分）
16．（15分）如图是离子控制器工作原理示意图。装置由加速电场、电磁分析器、偏转电场和偏转磁场组成。各组件中心截面均分布在坐标平面xOy。加速电场在第三象限，带正电离子自O点由静止释放，自A点垂直x轴进入电磁分析器。电磁分析器截面是内外半径分别为和的四分之一圆环，圆心均处在坐标原点，电磁分析器所处区域可以周期性的加入垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B（已知），或者指向坐标原点的辐向电场，离子进入分析器位置和射出位置到圆心等距，且无论是电场还是磁场，离子均在该区域做半径为R的圆周运动。第一象限存在沿y轴负向的匀强电场，离子第一次穿越x正半轴时速度方向与x轴正方向夹角为45°。第四象限存在垂直纸面的匀强磁场。整个系统置于真空中，已知离子离开第二象限时速度为v，不计离子重力。
（1）求电磁分析器中的离子轨迹所处区域的电场强度E与磁感应强度B之比和离子的比荷；
（2）求第一项象限匀强电场的电场强度；假设第四象限磁场方向垂直纸面向外，为使离子不再次穿过y轴，第四象限磁场磁感应强度的最小值；
（3）如果第四象限存在垂直纸面向里的匀强磁场，在区域磁感应强度为；在磁感应强度为，区域磁感应强度为B，……，区域磁感应强度为，求离子第二次穿越x正半轴之前，在运动过程中离x轴的最大距离。
【答案】（1），；（2），；（3）
【解析】（1）根据题意离子在电磁分析器中做圆周运动，半径为R，当电场存在时，电场力提供向心力
（1分）
当磁场存在时，洛伦兹力提供向心力，（1分）
所以（1分）
（1分）
（2）离子穿过x轴速度方向与x轴成45°，所以沿y方向速度为（1分）
离子在第二象限做类平抛运动，该过程水平方向位移
设第一象限中电场强度为，竖直方向位移（1分）
根据平抛运动推论，末速度与x轴反向夹角的正切值等于位移与x轴方向夹角正切值的2倍，所以
（1分）
解得水平位移为
联立解得，电场强度（1分）
为使离子不自y轴离开，则离子运动轨迹如图
设离子在第四象限中运动半径为，根据几何关系可得（1分）
其中
综上解得（1分）
（3）离子第一次穿过x轴水平速度为v，竖直方向速度也为v，当距离x轴最远时，离子速度与x轴平行，速度为，选取刚进入磁场的很短时间，离子竖直方向分速度产生水平方向洛伦兹力，该力产生的冲量等于水平方向的动量变化，根据动量定理（1分）
进行求和
代入数据（1分）
所以
设粒子在区域沿y轴方向位移为，则有（1分）
解得（1分）
所以距离x轴最大距离（1分）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
C
A
B
B
D
C
B
C
A
C
B