2024海南省高三下学期学业水平诊断（五）物理含解析

这是一份2024海南省高三下学期学业水平诊断（五）物理含解析，共15页。
物 理
考生注意：
1．答题前，考生务必将自己的姓名、考生号填写在试卷和答题卡上，并将考生号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡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、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1．氚（）是我国正在研制的“人造太阳”中的重要核燃料。自然界中氚（）的含量极少，工业上一般用中子轰击获取，核反应方程为，氚（）具有放射性，衰变方程为，则下列判断正确的是（ ）
A．X为β粒子 B．Y为α粒子
C．核反应为α衰变D．衰变过程会放出能量
2．一半圆形透明介质水平放置，一束光线由a、b两种频率的单色光组成。将该光束沿半径方向从圆周上的某点入射，结果只有a单色光从介质的平面部分射出，光路如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．透明介质中的反射光只有b单色光
B．a光的临界角大于b光的临界角
C．该透明介质对a光的折射率大于对b光的折射率
D．a、b光在透明介质中的传播速度关系为
3．A、B两质点从同一地点沿同一方向做直线运动，运动速度v随时间t的变化规律如图所示。已知时刻两质点相遇，则相遇时质点A的速度大小为（ ）
A．6m/sB．6.2m/sC．9.4m/sD．9.6m/s
4．2023年8月，全球首款支持卫星通话的智能手机上市，卫星移动通信的大众“手机时代”来临，而为用户提供语音、数据等卫星通信服务的“幕后功臣”，正是我国自主研制的“天通一号”地球同步轨道卫星系统。该系统由三颗地球同步卫星组成，卫星轨道距地面的高度约为地球半径的5.6倍，关于这三颗卫星，下列判断正确的是（ ）
A．三颗卫星均在赤道正上空，处于平衡状态
B．三颗卫星的线速度、加速度、周期均相同
C．卫星的发射速度大于7.9km/s，在轨运行的速度小于7.9 km/s
D．卫星在轨运行时，向心加速度大小约为地面上物体重力加速度的
5．如图所示，在一个“十”字架水平杆上用细线对称地悬挂两个可视为质点的小球A、B，已知A的质量为，B的质量为，且，图中，。现将整个装置绕竖直杆匀速转动，则A、B两球稳定时，下列说法正确的是（ ）
A．悬挂A球的细线与竖直方向的夹角等于悬挂B球的细线与竖直方向的夹角
B．悬挂A球的细线与竖直方向的夹角大于悬挂B球的细线与竖直方向的夹角
C．A球做圆周运动的线速度大于B球做圆周运动的线速度
D．A球做圆周运动的线速度小于B球做圆周运动的线速度
6．科研工作者常通过观察原子核在磁场中的运动轨迹来判断原子是否发生衰变以及衰变的性质。静止的原子核在磁场中发生衰变后运动轨迹如图1所示；静止的原子核在磁场中发生衰变后运动轨迹如图2所示。下列说法正确的是（ ）
A．Bi衰变后两个产物的动能相同
B．U衰变后两个产物的动量相同
C．图1衰变为β衰变
D．图2中小圆的半径与大圆的半径的关系为
7．如图所示，固定在竖直平面内的光滑半圆环上套有一质量为m的小球，半圆环的圆心为O。现用始终沿圆弧切线方向的力F拉动小球由M点向圆环最高点N缓慢移动，则此过程中，力F和球所受支持力的变化情况是（ ）
A．F减小，增大B．F增大，减小C．F增大，增大D．F减小，减小
8．如图所示，质量为m的长木板A放在光滑的水平面上，物块B、C放在长木板上。物块B的质量也为m，B、C与A间的动摩擦因数均为，A、B、C均处于静止状态，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。现给物块B施加一个水平向右的拉力F，则下列判断正确的是（ ）
A．当F足够小时，A仍保持静止状态
B．当拉力时，物块B与A刚好要发生相对滑动
C．当物块C的质量足够小时，C与A会发生相对滑动
D．当物块c的质量也为m时，物块C能获得的最大加速度为
二、多项选择题：本题共5小题，每小题4分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。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．某研究性学习小组设计了如图1所示的实验装置，将一倾角可调的光滑斜面固定在水平面上，斜面上固定一力传感器，将小球通过摆线挂在力传感器上，摆线与斜面始终保持平行，小球能在斜面上做单摆运动。当斜面倾角时，传感器输出的细线拉力F随时间t的变化曲线如图2所示，则下列说法正确的是（ ）
A．由图2可知单摆的周期为B．只减小斜面倾角，则单摆周期将变大
C．摆线应选用不易伸缩的轻质细绳D．只增大摆线的长度，则单摆周期将减小
10．一单匝闭合线圈处在变化的磁场中，通过线圈的磁通量随时间周期性变化的规律如图所示，其中的曲线部分是正弦图像的一部分，则下列判断正确的是（ ）
A．时刻，感应电流方向发生改变
B．0~0.1s内和0.1s-0.2s内，通过线圈截面的电量大小相等
C．0~0.1s内和0.1s-0.2s内，线圈中产生的焦耳热相等
D．时刻，线圈的电动势瞬时值为
11．如图所示，真空中有三个点电荷、和，和分别固定在的顶点和顶点上。若B点的电场强度为零，，则可能为（ ）
A．，位于点B．，位于点
C．，位于点D．，位于点
12．某司机驾驶汽车在平直高速公路上以速度匀速行驶时，发动机的输出功率为。时刻，司机加大了油门，使汽车输出功率立即增大到P并保持该功率继续行驶。从司机加大油门开始，汽车的图像如图所示，从时刻到再次达到匀速运动的过程中，汽车行驶的位移为s。若司机和汽车的总质量为m，忽略油耗对质量的影响，汽车行驶过程中所受阻力大小不变，则在该过程中，下列说法正确的是（ ）
A．阻力大小为
B．汽车的牵引力不断增大
C．经历的时间为
D．汽车从开始加速到再次匀速运动时平均速度大小为
13．如图1所示，真空中两平行金属板A和B水平放置，板长为l、间距为d，板间加交变电压。左侧紧靠A板有一粒子源P，时刻开始连续向右水平发射速率为、比荷为k的带正电的粒子。若时刻发射的粒子从进入电场到从B板右边缘离开的全过程，竖直方向的速度随时间t变化的图像如图2所示，忽略边缘效应，不计粒子重力和粒子间的相互作用，则（ ）
A．交变电压为周期的锯齿波
B．粒子在竖直方向的最大速度为
C．时刻两极板间的电压为
D．在时刻进入的粒子恰好从B板右边缘离开电场
三、非选择题：本题共5小题，共56分。
14．（10分）
（1）某同学用油膜法测油酸分子直径。配制好的油酸酒精溶液的浓度为每1000 mL油酸酒精溶液中有油酸0.5 mL，用滴管向量筒内滴50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加1mL。现把一滴上述溶液滴入撒有痱子粉的盛水浅盘中，油酸在水面展开，稳定后形成单分子油膜的形状如图所示，方格纸每一小方格的边长均为10 mm。
①根据以上实验结果可知，每滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积______，估算出油酸分子的直径为______m（结果均保留1位有效数字）。
②用油膜法测出分子直径后，若要测阿伏加德罗常数，只需知道油酸的______（填选项序号）。
A．摩尔质量B．体积C．摩尔体积
（2）实验小组要测量某电阻的阻值。
①小组成员先用欧姆表粗测该电阻的阻值，选择开关调到“×10”挡，欧姆调零后测电阻，指针指在图1中指针所指的某一位置，此读数误差较大。小组成员将选择开关调到另一倍率，重新欧姆凋零后测电阻，指针指在图1中指针所指的另一位置，则该电阻的阻值为______Ω。
②为了精确测量该电阻的阻值，小组成员设计了如图2所示的电路：滑动变阻器的阻值范围为0~5Ω，电流表的量程为100 mA，用铅笔画线代替导线在电路中加一根导线，将电路改成能精确测量该电阻阻值的电路。
③实验操作时，先将图2中滑动变阻器的滑动触头移到最）______（填“左”或“右”）端，保持断开，闭合S、，调节滑动变阻器使电流表指针偏转至某一较大位置，并记下此时电流表的读数；依次断开S和，保持滑动变阻器接入电路的阻值不变，调整电阻箱使其阻值接近在①问中粗测的电阻值，再闭合和S，调节电阻箱的阻值使得电流表读数为______时，电阻箱的读数即为待测电阻的阻值。
15．（10分）某课外活动实验小组设计如图1所示实验装置验证机械能守恒定律，在动滑轮的下方悬挂重物A、定滑轮的下方悬挂重物B，重物B上固定一遮光条，遮光条的宽度为d，已知A、B的质量相等，悬挂滑轮的轻质细线始终保持竖直，滑轮及遮光条的质量忽略不计。在遮光条正下方固定四个光电门，调节各光电门的中心，使其与遮光条的中心均在同一竖直线上。由静止释放重物B，记录重物B通过每个光电门的挡光时间，重力加速度为g。
（1）开始时，绳绷直，重物A、B处于静止状态。释放后，A、B开始运动，测出遮光条通过某一光电门的时间为，则重物B经过该光电门时的速度为______（用题中所给物理量的字母表示）。
（2）用游标卡尺测得遮光条的宽度如图2所示，则遮光条的宽度______cm。
（3）若测得某光电门的中心与遮光条释放点的竖直距离为，遮光条通过此光电门的挡光时间为，重物A、B的质量均为m，则从释放点下落至遮光条通过此光电门中心时的系统动能的增加量______，系统重力势能的减小量______（以上两空均用题中所给物理量的字母表示）。若在实验误差允许的范围内有，则说明A、B构成的系统机械能守恒。
16．（10分）某课外活动小组设计了一台抽气的装置如图所示，容器A的容积为，内部装有压强为的理想气体，容器A连接管道中间有一开口，可以与打气筒B相连，且该连接口左、右两侧各有一开关M、N（M、N均为单向通气）。打气筒B的容积为，且初始状态活塞在最底端，将活塞向上提到最上端后再向下压至最底端，为一次抽压全过程。若所有过程气体温度可视为不变，忽略连接管道部分的体积，求：
（1）抽压1次后，A容器内气体的压强；
（2）若要使A容器中的压强减小到以下，至少要抽压几次。
17．（12分）如图1所示，足够长、间距为1m的平行光滑金属导轨固定在水平面上，导轨左端接有阻值的定值电阻。垂直于导轨的虚线MN到导轨左端的距离为1m，其左侧有垂直于导轨平面向上的匀强磁场Ⅰ，右侧有垂直于导轨平面向下的匀强磁场Ⅱ，两磁场的磁感应强度大小均为2T。质量为0.5kg、接入电路电阻为2Ω的金属棒ab垂直于导轨放置在磁场Ⅱ中，现将磁场Ⅰ的磁感应强度在2s内均匀减小为零，同时给金属棒施加一个水平向右的拉力F，保持金属棒在此时间段内静止，导轨电阻不计。
（1）求在磁场Ⅰ的磁感应强度减小过程中，作用在金属棒上的拉力F的大小；
（2）磁场Ⅰ的磁感应强度减为零后，金属棒在拉力作用下向右运动，运动过程中金属棒中电流随金属棒运动时间的关系如图2所示，求前2s内金属棒运动的加速度大小和拉力的冲量大小。
18．（14分）如图所示，在光滑的水平地面上有一用绝缘材料制成的小车，在小车左、右两端各固定一块很大的金属板，并使金属板均匀带上等量的异种电荷，从而在两金属板间形成水平向左的匀强电场，电场强度的大小为E（未知）。半径为R的半圆形光滑绝缘轨道紧贴两金属板固定在车的水平底板上，直径AC水平，且知小车、金属板和半圆形轨道的总质量为M=2m。质量为m、电荷量为的带正电小球（可视为点电荷）从A点由静止释放，沿半圆形轨道运动到最低点B时速度大于零。已知重力加速度为g，求：
（1）小球沿半圆形轨道从A点运动到最低点B的过程中，电场力对小车M和小球m组成的系统做了多少功；
（2）当小球运动到最低点B时小球的速度大小和小车速度大小；
（3）小车向左运动的最大距离。
海南省2023—2024学年高三学业水平诊断（五）
物理·答案
1-8题每小题3分，共24分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。9~13小题每小题4分，共20分，在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1．答案 D
命题透析 本题考查考生对核反应方程和衰变方程的理解，考查物理观念和科学思维。
思路点拨 根据质量数、电荷数守恒可知，x为粒子，Y为粒子，A、B项错误；核反应；属于人工转变，C项错误；衰变过程会伴随着能量的释放，D项正确。
2．答案 B
命题透析 本题考查光的反射、折射、全反射，意在考查考生的理解能力和分析能力。
思路点拨 透明介质中的反射光是a、b两种单色光的复合光，选项A错误；因b光发生了全反射，则b光的临界角小于a光，根据可得，b光的折射率较大，选项C错误，选项B正确；因，根据可知a、b在透明介质中的传播速度关系为，选项D错误。
3．答案 D
命题透析 本题考查考生匀变速直线运动的理解，考查考生的科学思维。
思路点拨 两质点相遇时，设A的速度为，根据题意，解得，D项正确。
4．答案 C
命题透析 本题以天通一号为背景，考查万有引力，考查考生的科学思维。
思路点拨 卫星做圆周运动，受力不平衡，A项错误；三颗卫星的线速度大小、加速度大小、周期均相同，但线速度方向、加速度方向不同，B项错误；近地卫星的发射速度最小为7.9km/s，在轨运行速度最大为7.9km/s，因此同步卫星发射速度大于7.9km/s，在轨运行速度小于7.9km/s，C项正确；由，，解得，D项错误。
5．答案 A
命题透析 本题结合圆锥摆模型考查物体受力分析、向心力公式的应用，意在考查考生的理解能力和分析能力。
思路点拨 将小球的圆周运动等效成圆锥摆，设等效摆长为L，摆线与竖直方向的夹角为，则，解得，由于两球的角速度相同，因此相同。而，可知悬挂A球的细线与竖直方向的夹角等于悬挂B球的细线与竖直方向的夹角，A球做圆周运动的半径等于B球做网周运动的半径，由可知，A球的线速度等于B球的线速度，故选项A正确，选项B、C、D错误。
6．答案 C
命题透析 本题结合在磁场中原子核的衰变考查动量守恒定律和带电粒子在磁场中的运动，意在考查考生的理解能力和分析能力。
思路点拨 衰变后两个产物的动量大小相同，但两产物的质量不相等，所以动能不相同，选项A错误；衰变后两个产物的动量大小相同，但方向不同，选项B错误；的衰变方程为，选项C正确；的衰变方程为，衰变前后动量守恒，即，半径之比等于电量的反比，从而求出半径之比为45∶1，故选项D错误。
7．答案 A
命题透析 本题以小球的缓慢运动为背景，考查共点力作用下的物体的动态平衡，意在考查学生的分析能力。
思路点拨 小球受力如图所示，设OM与水平方向夹角为，依据共点力的平衡，有，，小球由M点向最高点N缓慢移动，增大，F减小，增大，选项A正确。
8．答案 D
命题透析 本题以板块模型为背景，考查考生对整体法和隔离法的应用，考查科学思维。
思路点拨 当F足够小时，对整体根据牛顿第二定律可知，A一定会获得一个加速度运动，A项错误；根据牛顿第二定律可知，当拉力时，物块B与A间的摩擦力小于，并没有刚好要滑动，B项错误；当B与A发生相对滑动时，假设C与A不会发生相对滑动，则，解得，则A对C的摩擦力，假设成立，即C与A不可能发生相对滑动，C项错误；当C的质量也为m时，物块C能获得的最大加速度，D项正确。
9．答案 BC
命题透析 本题结合斜面的摆动考查单摆的周期公式，意在考查考生的理解能力和分析能力。
思路点拨 由图2可知，小钢球摆动的周期为，选项A错误；因为在斜面上的单摆等效重力加速度，只减小斜面倾角，则等效重力加速度减小，根据单摆周期公式可知单摆周期将变大，选项B正确；摆线应选用不易伸缩的轻质细绳，选项C正确；只增大摆线的长度，根据单摆周期公式可知单摆周期将变大，选项D错误。
10．答案 BD
命题透析 本题考查考生对电磁感应的理解，考查物理概念和科学思维。
思路点拨 根据楞次定律可知，时刻，线圈中电流方向不变，A项错误；由可知，B项正确；0~0.1s内和0.1s~0.2s内，电动势的有效值不同，因此产生的焦耳热不等，C项错误；时刻，线圈中电动势为，D项正确。
11．答案 AC
命题透析 本题以多个电荷的电场为背景，考查点电荷的电场强度及电场强度矢量合成等知识，意在考查学生运用数学知识解决物理问题的能力。
思路点拨 如图所示，设点电荷、在B点的场强分别为和，，由几何知识知，，由、得，它们的合场强恰好与斜边OA的中线BC共线，方向由B到C且。若位于点，且时，B点的合电场强度为0，解得。由几何知识知，D点坐标为，由对称性知若且位于点D时，B点的合电场强度为0，选项A、C正确。
12．答案 AC
命题透析 本题结合机车的加速问题考查功率和动能定理等知识，意在考查考生的理解能力和分析能力。
思路点拨 汽车以速度匀速行驶时，牵引力等于阻力，即，有，A正确；汽车以功率P匀速行驶时牵引力等于阻力，有，可得，汽车从开始加速到再次匀速运动时平均速度大于，选项D错误；汽车做加速运动，速度增大，功率不变，据知，牵引力不断减小，选项B错误；由动能定理有，所经历的时间，选项C正确。
13．答案 BC
命题透析 本题以带电粒子在交变电场中的运动为背景，考查带电粒子的类平抛运动及图像等知识点，意在考查学生综合应用知识解决问题的能力。
思路点拨 粒子在电场中运动，竖直方向的图像呈周期性变化，其周期，而在时间内，加速度a恒定，电压恒定，故交变电压为周期的方形波，A错误；图像的面积表示竖直方向的位移，有得，选项B正确；由图像知，结合，解得，选项C正确；依据图像作图像如析图所示，周期，时刻进入的粒子，在竖直方向先向下加速运动，然后向下减速，再向上加速，向上减速，由对称性知粒子在竖直方向位移为0，故粒子从A板右端边缘离开电场，选项D错误。
14．答案：（1）①（2分） （1分） ②C（1分）
（2）②C（1分）
②如图所示（2分）
③左（1分） (1分)
命题透析 本题以测量油酸分子直径和测量电阻的阻值为背景，考查考生的实验能力和科学探究素养。
思路点拨 （1）①每滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积；每个正方形的面积为，面积超过正方形面积一半的正方形的个数为80个，则油酸膜的面积约为；把油酸分子看成球形，且不考虑分子间的空隙，则分子的直径为；
②由油酸分子直径可以求出油酸分子的体积，只要知道油酸的摩尔体积，由摩尔体积和单个油酸分子体积之比可以求1摩尔油酸所含有的油酸分子数目，即可以求出可伏加德罗常数，故选C。
（2）①第一次指针偏转较大，被测电阻较小，换较小倍率“×1”挡，则被测电阻阻值为15Ω；
②图2电路中，如果滑动变阻器采用限流接法，电路中的最小电流，大于电流表的量程，且滑动变阻器阻值较小，因此滑动变阻器应采用分压接法，电路如图所示；
③实验操作时，先将滑动变阻器的滑动触头移到左端，使其输出电压为零；根据等效原理，当电流表的示数为时，电阻箱的读数即为待测电阻的阻值。
15．答案（1）（2分） （2）1.020（2分） （3）（3分） （3分）
命题透析 本题通过滑轮组系统的实验装置来验证系统的机械能守恒定律，意在考查考生的实验探究能力。
思路点拨 （1）由题意可得，遮光片遮光时重物B的速度。
（2）遮光条的宽度为。
（3），，根据机械能守恒定律得：若，则可以得出A、B构成的系统机械能守恒。
16．命题透析 本题结合抽气问题考查玻意耳定律等知识，意在考查考生的理解能力和分析推理能力。
思路点拨 （1）对于A中气体，则抽压第一次时有：，解得：
（2）当抽压第二次时，有，解得：
同理有
依题意有：，即
解得：，故至少要抽压3次
17．命题透析 本题以导体杆在匀强磁场中运动为情境，考查安培力的大小计算、牛顿第二定律、法拉第电磁感应定律等问题．考查考生的科学思维。
思路点拨 （1）在磁场Ⅰ减小过程中，回路中电动势，解得
回路中电流大小，解得
安培力大小
根据力的平衡，解得
（2）由结合图像可知，金属棒做初速度为零的匀加速直线运动
时，设金属棒速度为v，则，解得
由，解得
根据动量定理，解得
18．命题透析 本题结合带电小球在小车上光滑轨道上的运动考查动能定理、动量守恒定律、功能关系、电场力做功等知识，意在考查考生的理解能力和分析综合能力。
思路点拨 （1）设小球从A点进入半圆形轨道，沿轨道运动到最低点B的过程中，小球和小车的水平位移分别为、，则电场力对小球做的功
电场力对M做的功
电场力对M和小球组成系统做功为
（2）对于小球由A点运动最低点B的过程中，小球和小车构成的系统在水平方向动量守恒，根据水平方向动量守恒可得：
根据能量守恒可得：
联立解得：，
（3）如图所示，当小球运动到最低点B后继续运动，当速度为零时，小车向左运动的最大距离为，小球向有运动的最大水平位移为，根据水平方向的动量守恒可得：
根据能量守恒律律可得：
解得：
解得：