广西省桂梧高中 2024 年高三第四次模拟考试：物理试题试卷（解析版）

这是一份广西省桂梧高中 2024 年高三第四次模拟考试：物理试题试卷（解析版），共31页。

1．请用 2B 铅笔将选择题答案涂填在答题纸相应位置上， 请用 0．5 毫米及以上黑色字迹的钢笔或签字笔将主观题的答 案写在答题纸相应的答题区内。写在试题卷、草稿纸上均无效。
2．答题前，认真阅读答题纸上的《注意事项》，按规定答题。
一、单项选择题：本题共 6 小题，每小题 4 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、有一个变压器，当输入电压为 220 V 时输出电压为 12 V，某同学在实验过程中发现此变压器副线圈烧坏了，于是 他从变压器上拆掉烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了 5 匝线圈作为副线圈（如图所示），然后将原线圈接到 110 V 交流电源上，将交流电流表与s的固定电阻串联后接在新绕的 5 匝线圈两端，这时电流表的示数为 5 mA。该 同学按理想变压器分析，求出了该变压器副线圈的匝数。你认为该变压器原来的副线圈匝数应为( )
A ．2200 B ．1100 C ．60 D ．30
2、太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动。2019 年 10 月 28 日发生了天王星冲日现象，即天 王星、地球、太阳三者处于同一直线，此时是观察天王星的最佳时间。已知地球到太阳距离为 1 个天文单位，天王星
到太阳距离为 19.2 个天文单位，则下列说法正确的是( )
A ．此时太阳位于地球和天王星之间的某一点
B ．2020 年 10 月 28 日还会出现一次天王星冲日现象
C ．天王星绕太阳公转的周期约为 84 年
D ．地球绕太阳公转的加速度约为天王星绕太阳公转的 20 倍
3、若用假想的引力场线描绘质量相等的两星球之间的引力场分布，使其他星球在该引力场中任意一点所受引力的方向 沿该点引力场线的切线上并指向箭头方向．则描述该引力场的引力场线分布图是( )
A .
B .
C .
D .
4、如图甲所示，一倾角 θ=30°的斜面体固定在水平地面上，一个物块与一轻弹簧相连，静止在斜面上。现用大小为
F
F=kt(k 为常量，F、t 的单位均为国际标准单位)的拉力沿斜面向，上拉轻弹簧的上端，物块受到的摩擦力
f
随时间变
化的关系图象如图乙所示，物块与斜面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度 g=10m/s2 ，则下列判断正确的 是( )
A ．物块的质量为 1.5kg
B ．k 的值为 2.5N/s
3
己__
3
C ．物块与斜面间的动摩擦因数为
D ．t=6s 时，物块的速度大小为 2.2m/s
5、如图所示，某中学航天兴趣小组的同学将静置在地面上的质量为 M （含水）的自制“水火箭”释放升空，在极短的
时间内，质量为m 的水以相对地面为 v0 的速度竖直向下喷出。已知重力加速度为g ，空气阻力不计，下列说法正确的 是( )
A ．火箭的推力来源于火箭外的空气对它的反作用力
B ．水喷出的过程中，火箭和水机械能守恒
Mv
C ．火箭获得的最大速度为 0 M-m
D ．火箭上升的最大高度为
6、4 月 1 日，由于太阳光不能照射到太阳能电池板上， “玉兔二号”月球车开始进入第十六个月夜休眠期。在之后的半
个月内，月球车采用同位素 238 Pu 电池为其保暖供电，已知Pu238 是人工放射性元素，可用中子照237 Np 得到。Pu238
94 93
衰变时只放出 α 射线，其半衰期为 88 年。则( )
A ．用中子辐照 Np237 制造 Pu238 时将放出电子
B ．Pu238 经一次衰变会有两个质子转变为两个中子
C ．Pu238 经一次衰变形成的新核含有 144 个中子
D ．当到达下个月昼太阳能电池板工作时， Pu238 停止衰变不再对外供电
二、多项选择题：本题共 4 小题，每小题 5 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 5 分，选对但不全的得 3 分，有选错的得 0 分。
7、如图所示，在范围足够大、磁感应强度为 B 的垂直纸面向里的水平匀强磁场内，固定着倾角 θ=30°的足够长绝缘斜
3mg
面，一个质量为 m、电荷量为+q 的带电小物块置于斜面的顶端处静止状态，现增加一水平向左的场强 E= 的匀
q
强电场。设滑动时小物块的电荷量不变，从加入电场开始计时，小物块的摩擦力f 大小与时间t、加速度大小 a 与时间 t 的关系图像可能正确的是 ( )
A .
B .
C .
D .
8、一个长方体金属导体的棱长如图所示，将该长方体导体放在匀强磁场中，并使前侧面与磁场垂直， 已知磁感应强度 为 B 。导体的左右两侧面外接电源，产生由左向右的稳定电流时，测得导体的上、下表面间的电势差为 U 。则下列说 法正确的是 ( )
A ．上、下两表面比较，上表面电势高 B ．上、下两表面比较，下表面电势高
U U
C ．导体中自由电子定向移动的速率为 D ．导体中自由电子定向移动的速率为
dB hB
9、下列图中线圈按图示方向运动时（图示磁场均为匀强磁场， 除 B 项外，其余选项中的磁场范围均足够大）能产生 感应电流的是 ( )
A .
B .
C .
D .
10、在用单摆测定重力加速度的实验中，为了减小测量误差，下列措施正确的有( )
A ．对于相同半径的木球和铁球，选用铁球
B ．单摆的摆角从原来的5 改变为15
C ．测量摆球振动周期时，选取最高点作为计时的起、终点位置
D ．在测量单摆的周期时，防止出现“圆锥摆”
E.测量摆长时，单摆在悬挂状态下摆线长加上摆球的半径作为摆长
三、实验题：本题共 2 小题，共 18 分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。
11．（6 分）如图甲所示，一与电脑连接的拉力传感器固定在竖直墙壁上，通过细绳拉住一放在长木板上的小铁块，细 绳水平伸直，初始时拉力传感器示数为零。现要测量小铁块与长木板之间的动摩擦因数，用一较大的水平拉力拉住长 木板右端的挂钩，把长木板从小铁块下面拉出，在电脑上得到如图乙所示的数据图像，已知当地重力加速度 g=9.8m/s2。
(1)测得小铁块的质量 m=0.50kg，则小铁块与长木板间的动摩擦因数 μ= 。（结果保留三位有效数字）
(2)以不同的速度把长木板拉出， 随着速度的增加，小铁块受到的摩擦力 。（填“越来越大”“越来越小”或
“不变”）
(3)若固定长木板，去掉小铁块上的细绳，用一水平推力推小铁块，则至少需要 N 的推力才能推动小铁块。
12．（12 分）温度传感器的核心部分是一个热敏电阻。某课外活动小组的同学在学习了伏安法测电阻之后，利用所学 知识来测量由某种金属制成的热敏电阻的阻值。可供选择的实验器材如下：
A ．直流电源，电动势 E=6V，内阻不计；
B ．毫安表 A1 ，量程为 600mA ，内阻约为 0.5 Ω ; C ．毫安表 A2 ，量程为 10mA ，内阻 RA=100 Ω ; D ．定值电阻 R0=400 Ω ;
E ．滑动变阻器 R=5 Ω ;
F ．被测热敏电阻 Rt ，开关、导线若干。
(1)实验要求能够在 0~5V 范围内，比较准确地对热敏电阻的阻值 Rt 进行测量，请在图甲的方框中设计实验电路_____。
(2)某次测量中，闭合开关 S，记下毫安表 A1 的示数 I1 和毫安表 A2 的示数 I2，则计算热敏电阻阻值的表达式为 Rt=______ （用题给的物理量符号表示）。
(3)该小组的同学利用图甲电路，按照正确的实验操作步骤，作出的I2－I1 图象如图乙所示，由图可知，该热敏电阻的 阻值随毫安表 A2 的示数的增大而____（填“增大”“减小”或“不变”）。
(4)该小组的同学通过查阅资料得知该热敏电阻的阻值随温度的变化关系如图丙所示。将该热敏电阻接入如图丁所示电 路，电路中电源电压恒为 9V，内阻不计，理想电流表示数为 0.7A，定值电阻 R1=30 Ω ,则由以上信息可求出定值电 阻 R2 的阻值为 Ω ,此时该金属热敏电阻的温度为 ℃。
四、计算题：本题共 2 小题，共 26 分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算 步骤。
13．（10 分）跳伞员常常采用“加速自由降落”（即AFF）的方法跳伞。如果一个质量为 50kg 的运动员在 3658m 的高 度从飞机上跳出（初速为零），降落 40s 时，竖直向下的速度达到 50m/s，假设这一运动是匀加速直线运动。求：
（1）运动员平均空气阻力为多大？
（2）降落 40s 时打开降落伞，此时他离地面的高度是多少？
（3）打开降落伞后，运动员受的阻力f 大于重力，且f与速度 v 成正比，即f ＝kv（k 为常数）。请简述运动员接下来
可能的运动情况。
14．（16 分）如图所示，宽度为 3L 的区域被平均分为区域Ⅰ、 Ⅱ 、Ⅲ , 其中 Ⅰ 、Ⅲ有匀强磁场，它们的磁感应强度
L
大小相等，方向垂直纸面且相反，长为 3L ，宽为 的矩形 abcd 紧邻磁场下方，与磁场边界对齐，O 为 dc 边的中
2
点，P 为 dc 边中垂线上的一点，OP=3L ．矩形内有匀强电场，电场强度大小为 E，方向由a 指向 O ．电荷量为 q、质 量为 m、重力不计的带电粒子由a 点静止释放，经电场加速后进入磁场，运动轨迹刚好与区域Ⅲ的右边界相切.
（1）求该粒子经过 O 点时速度大小 v0；
（2）求匀强磁场的磁感强度大小 B;
（3）若在 aO 之间距 O 点 x 处静止释放该粒子，粒子在磁场区域中共偏转 n 次到达 P 点，求 x 满足的条件及 n 的可
能取值.
1
15．（12 分）如图，间距为 L 的光滑金属导轨，半径为 r 的 圆弧部分竖直放置、直的部分固定于水平地面， MNQP
4
范围内有磁感应强度大小为 B、方向竖直向下的匀强磁场．金属棒 ab 和 cd 垂直导轨放置且接触良好， cd 静止在磁场 中，ab 从圆弧导轨的顶端由静止释放，进入磁场后与 cd 在运动中始终不接触．已知两根导体棒的质量均为 m、电阻 均为 R ．金属导轨电阻不计，重力加速度为 g ．求
（1）ab 棒到达圆弧底端时对轨道压力的大小： 3
（2）当 ab 棒速度为 2gr 时，cd 棒加速度的大小（此时两棒均未离开磁场）
4
1
（3）若 cd 棒以 2gr 离开磁场，已知从 cd 棒开始运动到其离开磁场一段时间后，通过 cd 棒的电荷量为q ．求此过
4
程系统产生的焦耳热是多少．（此过程 ab 棒始终在磁场中运动）
参考答案
一、单项选择题：本题共 6 小题，每小题 4 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、C
【解题分析】
由题意可知当新绕 5 匝线圈后，原线圈接到 110 V 交流电源上，新绕线圈电流为 5mA，则新绕线圈的电压为
根据原副线圈电压值比等于匝数比可知
可得原线圈的匝数为
匝 匝
又因为当副线圈没有损坏输入电压为 220V 时输出电压为 12 V，可得
可得该变压器原来的副线圈匝数应为
匝E6d匝
故 C 正确，ABD 错误。 故选 C。
2、C
【解题分析】
A ．天王星、地球都绕太阳做圆周运动，即太阳为中心天体，所以太阳不可能位于地球和天王星之间，故 A 错误； BC ．天王星、地球绕太阳做匀速圆周运动，根据开普勒第三定律可知
0
得
0
即天王星绕太阳公转的周期约为 84 年，如果两次行星冲日时间间隔为 t 年，则地球多转动一周，有
0
解得
年 ≈ 1.01年
0
再出现一次天王星冲日现象并不在 2020 年 10 月 28 日，故 B 错误，C 正确；
D ．由公式
得
地球绕太阳公转的加速度约为天王星绕太阳公转的 369 倍，故 D 错误。 故选 C。
3、B
【解题分析】
根据题意，其他星球受到中心天体的引力指向中心天体，所以引力场线应该终止于中心天体，故 AD 错误；其他星球 在该引力场中每一点的场力应该等于两星球单独存在时场力的矢量和，所以除了两星球连线上其他各处的合力并不指
向这两个星球，所以引力场线应该是曲线，故 C 错误，B 正确。 故选 B。
4、B
【解题分析】
A ．t=0 时，弹簧拉力为零，物块所受摩擦力等于其所受重力沿斜面的下滑分力，则 mg sinθ = 5N
故m = 1kg ， yA 错误；
B ．当 t=2s 时，弹簧拉力 F = 2k ，由题图乙知，此时物块所受摩擦力为零，则 2k = mg sinθ
解得k = 2.5N/s ，故 B 正确；
F
f
C ．拉力增大到一定程度，物块向上滑动，由题图乙知，物块与斜面之间的滑动摩擦力大小 μmg csθ = 6N
解得
故 C 错误；
= 6N ，则
D ．由题图乙可知物块在 t1=4.4s 时开始运动，此时
F = kt = 11N
1
在 t=6s 时
F = kt =15N
在 4.4s~6s 内，物块受弹簧拉力的冲量
摩擦力和重力下滑分力的冲量
I = (5 + 6) × (6 — 4.4) N .s
阻 而
I =I — I =mv
合 F 阻
解得
v = 3.2m/s 故 D 错误。 故选 B。
5、D
【解题分析】
A ．火箭的推力来源于向下喷出的水对它的反作用力， A 错误；
B ．水喷出的过程中，瓶内气体做功，火箭及水的机械能不守恒， B 错误；
C ．在水喷出后的瞬间，火箭获得的速度最大，由动量守恒定律有
(M — m)v — mv = 0
0
解得
C 错误；
D ．水喷出后，火箭做竖直上抛运动，有 v2 = 2gh
解得
D 正确。
故选 D。
6、A
【解题分析】
A ．用中子辐照 Np237 时的核反应方程为
1 n +237 Np →238 Pu + 0 e
0 93 94 -1
根据核反应方程可知，有电子放出，故 A 正确； BC ．Pu238 经一次α 衰变，衰变方程为
238 Pu → 234 U + 4 He
94 92 2
Pu238 经一次α 衰变会把 2 个质子和 2 个中子作为一个整体抛射出来，衰变后形成的新核中有中子数为 234 -92 =142 （个）
故 BC 错误；
D ．放射性元素有半衰期是由放射性元素本身决定的，与外界环境无关，故 D 错误。 故选 A。
二、多项选择题：本题共 4 小题，每小题 5 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 5 分，选对但不全的得 3 分，有选错的得 0 分。
7、BD
【解题分析】
加电场后，滑块受到水平向左的电场力，大小为 F = 3 mg，和竖直向下的重力合成可得合力为 F=2mg，方向沿斜面
电
向下；此时斜面受到的正压力为零，滑块受摩擦力为 0；
滑块沿斜面做加速运动，则受到垂直斜面向下的洛伦兹力，随速度的增加，洛伦兹力变大，则滑块对斜面的正压力变 大，摩擦力逐渐变大；根据 2mg-f=ma 可知，加速度逐渐减小，当 2mg=f 时，加速度 a=0，滑块做匀速运动，则图像 BD 正确，AC 错误。
故选 BD。
8、BD
【解题分析】
AB ．电流向右，则金属导体中的自由电子定向向左移动，由左手定则知洛伦兹力向上，则上表面累积负电荷，其电势 低，选项 B 正确，A 错误。
CD ．稳定状态时，电子做匀速直线运动，受力平衡，有 eE = evB
又有
解得
U v =
hB
选项 C 错误，D 正确； 故选 BD.
9、BC
【解题分析】
A 中线圈运动过程中磁通量不变化，不能产生感应电流； D 中线圈在运动的过程中穿过线圈的磁通量始终是零，不能 产生感应电流；B、C 两种情况下线圈运动过程中磁通量发生了变化，故能产生感应电流；
故选 BC。
10、ADE
【解题分析】
A ．对于相同半径的木球和铁球，选择铁球可以忽略空气阻力以及悬线的重力， A 正确；
B ．单摆在摆角很小的情况下才做简谐运动，单摆的摆角不能太大， 一般不超过5 ，B 错误； C ．为了减小测量周期时的误差，应取摆球通过的最低点作为计时的起、终点位置，C 错误； D ．摆球做圆锥摆时周期表达式为
L csθ
T = 2兀
g
若用
T = 2兀
算出重力加速度 g 误差较大，为了减小测量误差，应防止出现“圆锥摆” ，D 正确； E ．测量摆长时，单摆在悬挂状态下摆线长加上摆球的半径作为摆长，E 正确。
故选 ADE。
三、实验题：本题共 2 小题，共 18 分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。
11、0.204 不变 1.20
【解题分析】
(1)[1] ．由题图乙可知，小铁块所受滑动摩擦力 f = 1.0N ，由 f = μmg 解得小铁块与长木板之间的动摩擦因数
μ=0.204.
(2)[2] ．由于摩擦力与小铁块运动的速度无关，所以随着速度的增加，小铁块受到的摩擦力不变。
(3)[3] ．由题图乙可知，小铁块所受的最大静摩擦力
f = 1.20N
max
所以至少需要 1.20N 的推力才能推动小铁块。
12、
增大 17.5 55
【解题分析】
(1)[1] .
U = I
g
题目中没有电压表，可用已知内阻的电流表 A2 与定值电阻 R0 串联构成量程为
的电压表；滑动变阻器用分压电路，电路如图：
(R + R ) = 0.01× (100 + 400)V=5V
A 0
(2)[2] ．由电流可知
. 根据Rt = 可得
1 2
t
则该热敏电阻的阻值随毫安表A2 的示数的增大，斜率 变大，可知 Rt 变大。
t
(4)[4][5] ．通过 R1 的电流
1
则通过 R2 和 Rt 的电流为 0.4A；由 I2-I1 图像可知，I2=4mA，此时 Rt 两端电压为 2V，则 R2 两端电压为 7V，则
根据 Rt-t 图像可知
解得 t=55℃
四、计算题：本题共 2 小题，共 26 分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算 步骤。
13、（1）437.5N；（2）2658m（3）①若下落的高度足够长，跳伞员将先做加速度逐渐减小的减速运动，最终将趋于匀
速。②若下落的高度比较短，跳伞员将做加速度逐渐减小的减速运动直至落地。 【解题分析】
考查牛顿第二定律的应用。 【题目详解】
（1）加速下落过程中的加速度：
v 50
a ＝ ＝ m/s2 ＝1.25m/s2 t 40
根据牛顿第二定律得： mg﹣f ＝ma
解得：
f ＝mg﹣ma ＝500﹣50×1.25N ＝437.5N （2）加速降落的位移：
1 1
s ＝ at2 = ×1.25×402m ＝1000m
2 2
距离地面的高度：
h ＝3658m﹣1000m ＝2658m
（3）若阻力f大于重力 G，则合外力方向向上，与向下的速度方向相反，所以物体的速度将减小。由牛顿第二定律：
f﹣mg ＝ma, 其中f ＝kv
整理得：
a,＝kv ﹣g m
因为速度在逐渐减小，所以 a 将变小。
①若下落的高度足够长，跳伞员将先做加速度逐渐减小的减速运动，最终将趋于匀速。
②若下落的高度比较短，跳伞员将做加速度逐渐减小的减速运动直至落地。
14、（1）
2qEL m
3mE （2）
2qL
（3） L ,其中 n=2、3、4、5、6、7、8
【解题分析】
试题分析：（1）由题意可知 aO=L,粒子在 aO 加速过程中有
由动能定理： qEL =
解得粒子经过 O 点时速度大小： v0 =
（2）粒子在磁场区域Ⅲ中的运动轨迹如图，设粒子轨迹圆半径为 R0，
由几何关系可得： R0 - R0 cs 600 = 由洛伦兹力提供向心力得： qv0 B = m
0
联立以上解得
（3）若粒子在磁场中一共经历 n 次偏转到达 P，设粒子轨迹圆半径为 R,
由几何关系可得
00
9 ≤ n<9 ，且 n 取正整数
依题意得: 联立解得：
7
设粒子在磁场中的运动速率为 v，则有： qvB = m 在电场中的加速过程，由动能定理： qEx =
联立解得 L ,其中 n=2 、3、4 、5、6、7、8
考点：带电粒子在匀强电场中的运动、带电粒子在匀强磁场中的运动
【名师点睛】本题主要考查了带电粒子在匀强电场中的运动、带电粒子在匀强磁场中的运动 ．电场对粒子做正功，由 动能定理求出粒子经过 O 点时速度大小；作出粒子运动轨迹，找到圆心、找出半径与磁场宽度的关系即可解题.
15、（1）3mg ．（2） ．（3）BLq 2gr - mgr- .
B2 L2 2gr 1 B2 L2 q2
4mR 16 2m
【解题分析】
（1）ab 下滑过程机械能守恒，由机械能守恒定律得：mgr=
解得：v0= 2gr ，
ab 运动到底端时，由牛顿第二定律得：F-mg=m ，
解得：F=3mg，
由牛顿第三定律知：ab 对轨道压力大小：F′=F=3mg；
（2）两棒组成的系统动量守恒，以向右为正方向， 由动量守恒定律：mv0=mvab+mv ′，
解得： ，
ab 棒产生的电动势：Eab=BLvab，
cd 棒产生的感应电动势：Ecd=BLv′，
回路中电流 解得：
此时 cd 棒所受安培力：F=BIL，
F
此时 cd 棒加速度：a= ，
m
解得：
1
2gr 离开磁场后向右匀速运动，
（3）由题意可知，cd 棒以
4
且从 cd 棒开始运动到通过其电荷量为q 的时间内，通过 ab 棒电荷量也为q .
对 ab 棒，由动量定理可知： -BI Lt=mvab-mv0，
其中：q=I t，
解得：vab= ，
此过程，由能量守恒定律得：mgr= 解得：Q=BLqmgr-