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物理（全国旧教材版）2024年高考冲刺押题卷 04（新情景题）（全解全析）
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这是一份物理（全国旧教材版）2024年高考冲刺押题卷 04（新情景题）（全解全析），共17页。试卷主要包含了某同学上学时错过了公交车等内容，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．某同学上学时错过了公交车。公交车从上车位置发出10分钟后，他乘上了一辆出租车，两车刚好同时到达下车位置。两车均视为直线运动，二者的图像如下图。关于两车从到的过程，下列说法正确的是（ ）
A．前25min内两车间的距离一直在增大
B．25min末两车第二次相遇
C．25min末公交车速度和加速度的方向均改变
D．公交车的平均速度比出租车的小
【答案】D
【详解】A．由图可知，25min末两车第二次速度相等，第一次共速前两车之间距离一直增大，第一次共速之后一段时间，出租车速度大，两车之间距离一直减小，故A错误；
B．由图可知，25min末两车第二次速度相等，但并没有相遇，故B错误；
C．25min末公交车速度方向不变，故C错误；
D．由题意可知，两车运动的位移相等，但是出租车的运动时间少了10min，由公式可得，公交车的平均速度比出租车的小，故D正确。
故选D。
15．进入冬季后，北方的冰雪运动吸引了许多南方游客。如图为雪地转转游戏，人乘坐雪圈（人和雪圈总质量为50kg）绕轴以2rad/s的角速度在水平雪地上匀速转动，已知水平杆长为2m，离地高为2m，绳长为4m，且绳与水平杆垂直。则雪圈（含人）（ ）
A．所受的合外力为零
B．圆周运动的半径为2m
C．线速度大小为4m/s
D．所受向心力大小为800N
【答案】D
【详解】根据几何关系可知，雪圈（含人）做匀速圆周运动的半径为，则线速度大小为，雪圈（含人）所受的合外力提供所需的向心力，则有，故选D。
16．电路过载时电流一般比额定电流大一些，而短路时则可能达到额定电流的十几倍以上。空气开关是一种常见的电气设备，可用于保护电气线路和设备避免过载或短路的破坏，如图1所示。空气开关内部有电磁脱扣器和热脱扣器两种断开结构，如图2所示。在过载或短路发生的情况下，电路中的强电流流过电磁线圈，线圈内的金属顶针在电磁力的作用下压缩弹簧撞击弹片使电路断开；热脱扣器则是利用双金属片热胀冷缩的原理，当强电流流过双金属片时，材料不同的双金属片发热形变程度不同，金属片带动连杆开关使电路断开。一般家庭电路中用电器往往启动瞬间电流较大，为保证用电器顺利启动，多采用脱扣特征曲线如图3所示的空气开关。脱扣特征曲线的横轴表示线路实际电流相对于额定电流的倍数（部分刻度值未画出），纵轴（t/s）表示电流持续时间，曲线①左下方区域表示空气开关不脱扣，曲线②右上方区域表示脱扣，①、②曲线所夹的区域为不确定区域，在此区域中脱扣器可能是脱扣状态或未脱扣状态。根据以上信息，下列说法正确的是（ ）
A．电路发生过载情况时，更易发生电磁脱扣
B．实际电流为额定电流2倍时，线路设备可持续工作至少10秒
C．实际电流为额定电流7倍时，一定是电磁脱扣器执行断开电路动作
D．线路设备在工作条件下，电磁脱扣器不产生焦耳热
【答案】B
【详解】A.电路发生过载情况时，电路过载时电流一般比额定电流大一些，所以线路实际电流相对于额定电流的倍数偏小，由图3可知更容易发生热脱扣，故A错误；
B.实际电流为额定电流2倍时，由图3可得线路设备可持续工作至少10秒，故B正确；
C.实际电流为额定电流7倍时，由图3可见刚好处于不确定区域，所以不一定是电磁脱扣器执行断开电路动作，故C错误；
D.线路设备在工作条件下，电路中的强电流流过电磁线圈，所以电磁脱扣器产生焦耳热，故D错误。
故选B。
17．钍基熔盐核反应堆不仅发电效率高，而且核废料污染小，具有广阔的应用前景。 本身不能直接使用，需经过一系列核反应后先生成，再衰变生成，利用中子轰击发生裂变后释放核能，其典型产物是和，已知的半衰期为27天，则（ ）
A．裂变反应的方程为
B．的结合能大于的结合能
C．大量的经过54天后有四分之一发生了衰变
D．发生的是β衰变
【答案】D
【详解】A．发生裂变反应时要有中子参加反应，选项A错误；
B．利用中子轰击发生裂变后释放核能，其产物是和，生成物更稳定，比结合能更大，但是质量数不同无法判断的结合能与的结合能的关系，选项B错误；
C．已知的半衰期为27天，则大量的经过54天后有四分之三发生了衰变，剩下原来的四分之一没有衰变，选项C错误；
D．衰变生成的反应方程为，则发生的是β衰变，选项D正确。
故选D。
18．如图甲所示，某工人在流水线上切割玻璃，在水平工作台面建立平面直角坐标系，玻璃沿轴运行的速度恒定不变，切割时刀头的初速度沿轴方向，运动过程中刀头相对玻璃的速度方向保持不变且逐渐减小，经过时间刀头运动到点，如图乙所示，经过2T、3T时间刀头运动到、点，则刀头的轨迹可能是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】D
【详解】由题知，切割时刀头的初速度沿轴方向即合速度方向沿y轴方向，运动过程中刀头相对玻璃的速度方向保持不变且逐渐减小，则刀头相对玻璃的速度方向做减速直线运动，其图像如图所示
由图像知，图像围成的面积表示位移，玻璃沿轴运行的速度恒定不变，经过时间刀头运动到点，经过2T、3T时间刀头运动到、点，由图像可知在y轴方向相等的时间段逐渐减小，且合速度在x轴方向的分速度从0开始逐渐增大，如图所示，D选项图像满足题意。
故选D。
19．小明同学用漆包线和铁钉绕制了一个如图所示简易变压器，初级线圈匝数匝，接入正弦交流电。次级线圈匝数匝，其两端并接着两只极性相反发光二极管LED（单向导电），此LED两端电压超过就会导通被点亮。忽略铁钉漏磁，下列说法正确的是（ ）
A．图中电压表示数为
B．两只LED都不能被点亮
C．每只LED闪光频率
D．LED两端电压峰值
【答案】AC
【详解】A．图中电压表示数为正弦交流电电压有效值，即，依题意，忽略铁钉漏磁，看作理想变压器，有，解得，则两只LED都能被点亮。故A正确；BD错误；
C．正弦交流电的频率为，可知每只LED闪光频率也是。故C正确。
故选AC。
20．竖直放置的光滑绝缘四分之一圆形轨道两端分别与绝缘粗糙水平传送带CD和光滑绝缘的竖直轨道AB平滑相接，C点为四分之一圆形轨道的最低点，整个装置处在水平向左的匀强电场中，如图（a）所示．一带正电的金属小物块（视为质点）从A位置处无初速度自由滑下，滑至底端C并冲上沿逆时针方向匀速转动的水平的足够长的传送带，在水平传送带上运动的速度一时间图象如图（b）所示，规定速度水平向左为正方向，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列说法正确的是（ ）
A．金属小物块经过最低点C时对轨道的压力最大
B．传送带的速度大小为
C．仅增大传送带转动的速度一定能使金属小物块冲出A点
D．沿竖直轨道从A点滑到C点的过程中，金属小物块的重力势能与电势能的总和先减小后增大
【答案】BD
【详解】A．金属小物块在圆弧轨道下滑时受向下的重力和向左的电场力以及轨道的支持力，在三力平衡位置加速度为零，速度最大，对轨道的压力最大，该位置在C点以上的某位置，则经过最低点C时对轨道的压力不是最大，选项A错误；
B．由v-t图像可知，物块滑上传送带上后先向右减速，速度减为零后向左加速，最后与传送带共速，可知传送带的速度大小为，选项B正确；
C．仅增大传送带转动的速度，则物块再次回到C点时的最大速度等于第一次经过C点时的速度，则金属小物块最多只能刚好回到A点，选项C错误；
D．沿竖直轨道从A点滑到C点的过程中，只有重力和电场力做功，则金属小物块的动能、重力势能和电势能之和守恒，由A的分析可知，从A到C金属块的速度先增加后减小，即金属块的动能先增加后减小，可知金属小物块的重力势能与电势能的总和先减小后增大，选项D正确。
故选BD。
21．如图（a），S为粒子源，不断沿水平方向发射速度相同的同种带负电粒子。MN为竖直放置的接收屏，能够记录粒子打在屏上的位置。当同时存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场时，粒子恰好沿直线打到MN上的O点；当只存在上述某一种场时，粒子打在MN上的P点或Q点，P、O、Q三点的位置关系如图（b）所示，OQ间距离为OP间距离的倍。已知电场强度大小为E，磁感应强度大小为B，粒子源S到接收屏MN的距离为d。不计粒子重力和粒子间相互作用力，则下列说法中正确的是（ ）
A．只加磁场时，粒子打到接收屏上的P点
B．粒子源发射粒子的速度大小为
C．粒子的比荷为
D．OP间距离为
【答案】BC
【详解】A．只加磁场时，根据左手定则可知粒子所受洛伦兹力向下，则粒子向下偏转，则粒子打到接收屏上的Q点，故A错误；
B．当同时存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场时，粒子恰好沿直线打到MN上的O点，则满足，可得，故B正确；
CD．根据粒子在只有电场时做类平抛运动，粒子打在接收屏上的点，由牛顿第二定律可知，粒子的水平方向位移为，粒子的竖直方向位移为，联立可知，根据粒子在只有磁场时，做圆周运动，粒子的运动轨迹如图所示
由洛伦兹力提供向心力可知，即，由几何关系可知，又，联立解得，，C正确、D错误。
故选BC。
二、非选择题：共62分。第22~25题为必考题，每个试题考生都必须作答。第33~34题为选考题，考生根据要求作答。
（一）必考题：共47分
22．（5分）在“练习使用多用电表”实验中，
(1)下列操作正确的是__________（多选）
A．每次转动选择开关前都需进行机械调零
B．每次改变欧姆挡的倍率后都需重新进行欧姆调零
C．测量未知电阻时必须先选择倍率最大挡进行试测
D．测量结束后应把选择开关置于“OFF”挡或交流电压量程最大挡
(2)选用“直流2.5V挡”测量小灯泡两端电压时，指针位置如图1所示，则其读数为 V。
(3)小飞按如图2所示连接电路，闭合开关后小灯泡不亮。他怀疑电路中某处断路，于是选择多用电表某一挡位，将表笔一始终接触图中A点，表笔二依次接触图中B、C、D、E、F各点，以寻找故障位置。则表笔一应是 表笔（选填“红”或“黑”），所选电表挡位是 。
A．直流10V挡 B．直流10mA挡
C．交流10V挡 D．电阻“×10”挡
【答案】(1)BD (2)0.88~0.90 (3) 红 A
【详解】（1）A．机械调零只需调整一次即可，故A错误；
B．每次改变欧姆挡的倍率后都需重新进行欧姆调零，故B正确；
C．在测量未知电阻时，可以先选择一个倍率进行测量，然后根据指针偏转情况再选择合适的倍率进行测量，不一定必须先选择倍率最大挡进行试测，故C错误；
D．使用完毕后应将表笔拔出，并把选择开关旋到交流电压最高挡或“OFF挡”位置，故D正确。
故选BD。
（2）“直流2.5V挡”的分度值为0.05V，读数为0.88V。
（3）电流应从多用电表的红表笔入，所以表笔一应是红表笔；表笔二依次接触图中B、C、D、E、F各点，以寻找故障位置，可知多用电表充当电压表使用，应选择直流10V挡。
故选A。
23．（10分）某软件能够调用手机内置加速度传感器，实时显示手机加速度的数值。小明通过安装有该软件的智能手机（其坐标轴如图1所示）探究加速度与力、质量的关系，实验装置原理图如图2所示。已知当地重力加速度为g。
（1）分别称量出小桶的质量和手机的质量。
（2）开始时，整个实验装置处于静止状态，小桶里没有装砝码。
（3）用手突然向上托起小桶，使得绳子松弛，此瞬间手机受到的合力为 （用题目所给字母表示），读出此瞬间手机y轴上的加速度a的数值。
（4）往小桶中增加砝码，重复步骤（3），测得实验数据如下：
根据图3软件截图，上表中空白处的数据为 。利用数据作出图像，在图4中描出第一组数据的点并连线 ，可以得到结论： 。
（5）保持小桶和砝码的质量不变，用双面胶把不同数量的配重片贴在手机背面，重复步骤（3），测得实验数据并作出图像，得出结论：当合外力一定，加速度与物体质量成反比。
（6）从图3软件截图可以看出，即使整个实验装置处于静止状态，手机依然显示有加速度扰动，为了减少该扰动造成的相对误差，下列做法可行的是 。
A．使用质量更大的砝码组
B．将弹簧更换为不可伸长的细线
C．将弹簧更换为劲度系数更小的弹簧
D．让小桶和砝码的质量远远小于手机的质量
【答案】（3） （4） 0.98 见解析 当手机的质量一定时，手机的加速度与手机所受合外力成正比 （6） A
【详解】（3）静止时根据平衡条件可得弹簧的弹力，当将小桶突然托起时，弹簧的弹力大小不变，此瞬间手机受到的合外力
（4）根据图3可读得手机的加速度大小大约为，因此上表中空白处的数据应为。
作图时应用平滑的直线将各点迹连接起来，且应尽可能多的让点迹落在图线上，不能落在图线上的点迹应让其均匀的分布在图线的两侧，明显有误差的点迹应直接舍去。描点作图如图所示
根据图像可以得到的结论是：当手机的质量一定时，手机的加速度与手机所受合外力成正比。
（6）A．使用质量更大的砝码组，整体的惯性将增加，其状态将越难改变，扰动将越小，因此该方案可行，故A正确；
B．将弹簧更换为不可伸长的细线，在挂上和去掉小桶和砝码时，手机自身总是能达到平衡态，因此该方法不可行，故B错误；
C．劲度系数越小，弹簧越容易发生形变，则扰动越大，因此该方法不可行，故C错误；
D．让小桶和砝码的质量远远小于手机的质量，并不能减小其扰动，甚至会增加其扰动，且当托起小桶和砝码时，手机所受合外力将过小，对实验数据的处理将变得更困难，因此该方案不可行，故D错误。
故选A。
24．（14分）如图所示，货车车头A通过水平刚性连接杆拖动车厢B，车厢内放置货物C，在发动机水平牵引力的作用下一起向左做匀速直线运动。车头A、车厢B和货物C的质量均为，车头A和整个车厢（含货物）在水平面上运动时受到的阻力大小始终为其重量的倍，货物C与车厢B间的动摩擦因数为，重力加速度大小为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
（1）求水平牵引力的大小；
（2）若仅将水平牵引力增大为匀速拉动时的1.5倍，且货物C未与车厢B碰撞，求力增大后水平连接杆的弹力大小。
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）由题知，A、B、C一起向左做匀速直线运动，对整个系统，由平衡条件有
（2）当力F增大为匀速拉动时的1.5倍时，水平牵引力
假设此时A、B、C一起向左做匀加速直线运动，加速度大小为，对系统，由牛顿第二定律有
解得
说明此时B与C之间发生了相对运动，假设不成立
因此，取A、B为一个整体，由牛顿第二定律有
解得
设水平连接杆的弹力大小为T，对A，由牛顿第二定律有
解得
25．（18分）某中学兴趣小组研究了电机系统的工作原理，认识到电机系统可实现驱动和阻尼，设计了如图所示装置。电阻不计的“L型”金属导轨由足够长竖直部分和水平部分连接构成，竖直导轨间存在水平向右的匀强磁场，磁感应强度大小为B。导体棒ab与竖直导轨始终良好接触并通过轻质滑轮连接重物M，初始被锁定不动。已知导体棒ab的质量为m，重物M质量为3m，竖直导轨间距为d。电源电动势，内阻为R，导体棒与定值电阻阻值均为R。
（1）把开关k接1，解除导体棒锁定，导体棒经时间t恰好开始匀速上升，求
①通过导体棒的电流方向；
②导体棒匀速上升时的速度；
③此过程导体棒上升的高度h；
（2）把开关k接2，解除导体棒锁定，导体棒经时间、下落高度时恰好开始匀速下落，求此过程中回路产生的总焦耳热。
【答案】（1）①方向由到；②；
③或；（2）
【详解】（1）①导体棒向上运动根据右手定则，电流方向由到。
②感应电流为
由平衡得
得
③根据动量定理
电荷量为
得或
（2）开关k接2，导体棒匀速运动时的电流为
由平衡得
得
根据动量定理
得
由能量守恒
得
（二）选考题：共15分。请考生从给出的2道题中任选一题作答。如果多做，则按所做的第一题计分。
33．【物理—选修3-3】（15分）
（1）（5分）54．如图所示，一定质量的理想气体从A到B到C又回到A，其中有一个为绝热过程，有一个为等温过程，有一个为等容过程，则下列说法正确的是（ ）
A．A到B是等温过程
B．从B到C的过程，气体从外界吸收热量
C．全过程气体从外界吸收热量
D．C到A的过程，气体内能不变
E．A、B、C三状态相比，A状态气体分子单位时间对单位面积器壁的碰撞次数最多，B状态气体分子单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数最少
【答案】BDE
【详解】AD．根据题意，由图可知，从为等容过程，且压强增大，由查理定律有，可得，假设是等温过程，则为绝热过程，且有，由图可知，过程中，气体体积减小，外界对气体做功，气体的内能增加，温度升高，则有，与上述过程中温度情况不符，则假设不成立，即应该是是绝热过程，为等温过程，温度不变，气体内能不变，故A错误，D正确；
B．由A分析可知，从B到C的过程，气体温度升高，内能增加，气体体积不变，气体对外界不做功，由热力学第一定律可知，气体从外界吸收热量，故B正确；
C．全过程气体的内能不变，由过程，气体的体积增大，气体对外做功，由过程，气体体积减小，外界对气体做功，由图可知，过程气体的平均压强小于过程气体的平均压强，由于体积变化相等，则过程气体做功较多，即外界对气体做功大于气体对外做功，由热力学第一定律可知，全过程气体放出热量，故C错误；
E．根据上述分析，结合图像可知，，则A状态气体分子单位时间对单位面积器壁的碰撞次数大于C状态气体分子单位时间对单位面积器壁的碰撞次数，又有，，则C状态气体分子单位时间对单位面积器壁的碰撞次数大于B状态气体分子单位时间对单位面积器壁的碰撞次数，即A状态气体分子单位时间对单位面积器壁的碰撞次数最多，B状态气体分子单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数最少，故E正确。
故选BDE。
（2）（10分）图甲为我国某电动轿车的空气减震器（由活塞、气缸组成，活塞底部固定在车轴上）．该电动轿车共有4个完全相同的空气减震器，图乙是空气减震器的简化模型结构图，导热良好的直立圆筒形汽缸内用横截面积的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动，并通过连杆与车轮轴连接．封闭气体初始温度、长度、压强，重力加速度g取；
（1）为升高汽车底盘离地间隙，通过气泵向气缸内充气，让气缸缓慢上升，此过程中气体温度保持不变，求需向气缸内充入与缸内气体温度相同、压强的气体的体积V；
（2）在（1）问情况下，当车辆载重时，相当于在汽缸顶部加一物体A，气缸下降，稳定时气缸内气体长度变为，气体温度变为。
①求物体A的质量m；
②若该过程中气体放出热量，气体压强随气体长度变化的关系如图丙所示，求该过程中气体内能的变化量；
【答案】（1）；（2）①120kg；②180J
【详解】（1）设充入的气体体积为V，则有
解得
（2）①由理想气体状态方程有：
解得
解得
②外界对气体做功
解得
由热力学第一定律有
34．【物理—选修3-4】（15分）
（1）（5分）如图所示，在某介质中有坐标系，在及两点分别有两个波源A和B，时刻两波源同时开始沿y轴正向振动，形成沿x轴传播简谐波，波速均为。某时刻波源A产生的简谐波的波形图如图甲所示，波源B的振动图像如图乙所示，以下说法正确的是（ ）
A．波源A的周期为4s
B．波源B产生的简谐波的波长为8m
C．在A、B之间会产生干涉现象
D．时，位于处质点的位移为5cm
E．两列波初次在O点相遇时质点的位移为5cm
【答案】BDE
【详解】A．由图甲可知，波源A的波长为，波速为v=，由可得波源A的周期为，A错误；
B．由图乙可知，波源B的周期为，波速为v=，由可得波源B的波长， B正确；
C．由可得波源A的频率，波源B的频率，由于两波的频率不相同，因此在A、B之间不会产生干涉现象，C错误；
D．由题意可知，若两波沿x轴相向传播时，在两波相遇时所用时间均为，因时刻两波源同时开始沿y轴正向振动，因此在时，波源A、B在位于处使质点振动了1s，由于波源A的周期是2s，则此时质点在平衡位置；波源B的周期为4s，波源B在位于处使质点振动到正方向最大位移处，波源B的振幅为5cm，所以时，位于处质点的位移为5cm，D正确；
E．波源A传到O点时所用时间为，波源B传到O点时所用时间为，可知在时，两波初次在O点相遇，初次相遇时，则有波源A在位于O点处使质点在平衡位置，波源B在位于O点处使质点振动到正方向最大位移5cm处，因此两列波初次在O点相遇时质点的位移为5cm，E正确。
故选BDE。
（2）（10分）如图所示，竖直放置的光学器件由Ⅰ和Ⅱ组成，Ⅰ为横截面是半圆形的透明介质，圆心为O，半径为R，虚线为半圆的水平半径，Ⅱ为真空矩形区域，长为2R。现有一束关于虚线对称的平行光束由左侧水平射入Ⅰ，当光束宽度为时，恰好能全部照亮Ⅱ区域右侧。已知Ⅰ对该光的折射率为，光速为c，不考虑光在Ⅰ中的反射，求：
（1）光线穿过Ⅰ区域的最长时间t；
（2）矩形区域Ⅱ的宽度d。
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）光在Ⅰ中传播的速度
光在Ⅰ中传播的最长路程为R，所用时间为
解得
（2）光束宽度为时，距离水平虚线最远的光线如图所示
光线在Ⅰ圆弧的折射点为O1，作，可知
在中
则
可知光线在Ⅰ圆弧面的入射角为
根据折射率
解得折射角
光线在Ⅰ、Ⅱ界面上的折射点为O2，入射角为r2，折射角为i2，在中
可知
根据折射率
解得
则
在中
则Ⅱ的宽度d满足
解得
实验次数
1
2
3
4
5
6
小桶和砝码的重力m（kg）
0.0245
0.0445
0.0645
0.0845
0.1045
0.1245
手机加速度a（）
1.76
2.58
3.39
4.20
4.98
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．某同学上学时错过了公交车。公交车从上车位置发出10分钟后，他乘上了一辆出租车，两车刚好同时到达下车位置。两车均视为直线运动，二者的图像如下图。关于两车从到的过程，下列说法正确的是（ ）
A．前25min内两车间的距离一直在增大
B．25min末两车第二次相遇
C．25min末公交车速度和加速度的方向均改变
D．公交车的平均速度比出租车的小
【答案】D
【详解】A．由图可知，25min末两车第二次速度相等，第一次共速前两车之间距离一直增大，第一次共速之后一段时间，出租车速度大，两车之间距离一直减小，故A错误；
B．由图可知，25min末两车第二次速度相等，但并没有相遇，故B错误；
C．25min末公交车速度方向不变，故C错误；
D．由题意可知，两车运动的位移相等，但是出租车的运动时间少了10min，由公式可得，公交车的平均速度比出租车的小，故D正确。
故选D。
15．进入冬季后，北方的冰雪运动吸引了许多南方游客。如图为雪地转转游戏，人乘坐雪圈（人和雪圈总质量为50kg）绕轴以2rad/s的角速度在水平雪地上匀速转动，已知水平杆长为2m，离地高为2m，绳长为4m，且绳与水平杆垂直。则雪圈（含人）（ ）
A．所受的合外力为零
B．圆周运动的半径为2m
C．线速度大小为4m/s
D．所受向心力大小为800N
【答案】D
【详解】根据几何关系可知，雪圈（含人）做匀速圆周运动的半径为，则线速度大小为，雪圈（含人）所受的合外力提供所需的向心力，则有，故选D。
16．电路过载时电流一般比额定电流大一些，而短路时则可能达到额定电流的十几倍以上。空气开关是一种常见的电气设备，可用于保护电气线路和设备避免过载或短路的破坏，如图1所示。空气开关内部有电磁脱扣器和热脱扣器两种断开结构，如图2所示。在过载或短路发生的情况下，电路中的强电流流过电磁线圈，线圈内的金属顶针在电磁力的作用下压缩弹簧撞击弹片使电路断开；热脱扣器则是利用双金属片热胀冷缩的原理，当强电流流过双金属片时，材料不同的双金属片发热形变程度不同，金属片带动连杆开关使电路断开。一般家庭电路中用电器往往启动瞬间电流较大，为保证用电器顺利启动，多采用脱扣特征曲线如图3所示的空气开关。脱扣特征曲线的横轴表示线路实际电流相对于额定电流的倍数（部分刻度值未画出），纵轴（t/s）表示电流持续时间，曲线①左下方区域表示空气开关不脱扣，曲线②右上方区域表示脱扣，①、②曲线所夹的区域为不确定区域，在此区域中脱扣器可能是脱扣状态或未脱扣状态。根据以上信息，下列说法正确的是（ ）
A．电路发生过载情况时，更易发生电磁脱扣
B．实际电流为额定电流2倍时，线路设备可持续工作至少10秒
C．实际电流为额定电流7倍时，一定是电磁脱扣器执行断开电路动作
D．线路设备在工作条件下，电磁脱扣器不产生焦耳热
【答案】B
【详解】A.电路发生过载情况时，电路过载时电流一般比额定电流大一些，所以线路实际电流相对于额定电流的倍数偏小，由图3可知更容易发生热脱扣，故A错误；
B.实际电流为额定电流2倍时，由图3可得线路设备可持续工作至少10秒，故B正确；
C.实际电流为额定电流7倍时，由图3可见刚好处于不确定区域，所以不一定是电磁脱扣器执行断开电路动作，故C错误；
D.线路设备在工作条件下，电路中的强电流流过电磁线圈，所以电磁脱扣器产生焦耳热，故D错误。
故选B。
17．钍基熔盐核反应堆不仅发电效率高，而且核废料污染小，具有广阔的应用前景。 本身不能直接使用，需经过一系列核反应后先生成，再衰变生成，利用中子轰击发生裂变后释放核能，其典型产物是和，已知的半衰期为27天，则（ ）
A．裂变反应的方程为
B．的结合能大于的结合能
C．大量的经过54天后有四分之一发生了衰变
D．发生的是β衰变
【答案】D
【详解】A．发生裂变反应时要有中子参加反应，选项A错误；
B．利用中子轰击发生裂变后释放核能，其产物是和，生成物更稳定，比结合能更大，但是质量数不同无法判断的结合能与的结合能的关系，选项B错误；
C．已知的半衰期为27天，则大量的经过54天后有四分之三发生了衰变，剩下原来的四分之一没有衰变，选项C错误；
D．衰变生成的反应方程为，则发生的是β衰变，选项D正确。
故选D。
18．如图甲所示，某工人在流水线上切割玻璃，在水平工作台面建立平面直角坐标系，玻璃沿轴运行的速度恒定不变，切割时刀头的初速度沿轴方向，运动过程中刀头相对玻璃的速度方向保持不变且逐渐减小，经过时间刀头运动到点，如图乙所示，经过2T、3T时间刀头运动到、点，则刀头的轨迹可能是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】D
【详解】由题知，切割时刀头的初速度沿轴方向即合速度方向沿y轴方向，运动过程中刀头相对玻璃的速度方向保持不变且逐渐减小，则刀头相对玻璃的速度方向做减速直线运动，其图像如图所示
由图像知，图像围成的面积表示位移，玻璃沿轴运行的速度恒定不变，经过时间刀头运动到点，经过2T、3T时间刀头运动到、点，由图像可知在y轴方向相等的时间段逐渐减小，且合速度在x轴方向的分速度从0开始逐渐增大，如图所示，D选项图像满足题意。
故选D。
19．小明同学用漆包线和铁钉绕制了一个如图所示简易变压器，初级线圈匝数匝，接入正弦交流电。次级线圈匝数匝，其两端并接着两只极性相反发光二极管LED（单向导电），此LED两端电压超过就会导通被点亮。忽略铁钉漏磁，下列说法正确的是（ ）
A．图中电压表示数为
B．两只LED都不能被点亮
C．每只LED闪光频率
D．LED两端电压峰值
【答案】AC
【详解】A．图中电压表示数为正弦交流电电压有效值，即，依题意，忽略铁钉漏磁，看作理想变压器，有，解得，则两只LED都能被点亮。故A正确；BD错误；
C．正弦交流电的频率为，可知每只LED闪光频率也是。故C正确。
故选AC。
20．竖直放置的光滑绝缘四分之一圆形轨道两端分别与绝缘粗糙水平传送带CD和光滑绝缘的竖直轨道AB平滑相接，C点为四分之一圆形轨道的最低点，整个装置处在水平向左的匀强电场中，如图（a）所示．一带正电的金属小物块（视为质点）从A位置处无初速度自由滑下，滑至底端C并冲上沿逆时针方向匀速转动的水平的足够长的传送带，在水平传送带上运动的速度一时间图象如图（b）所示，规定速度水平向左为正方向，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列说法正确的是（ ）
A．金属小物块经过最低点C时对轨道的压力最大
B．传送带的速度大小为
C．仅增大传送带转动的速度一定能使金属小物块冲出A点
D．沿竖直轨道从A点滑到C点的过程中，金属小物块的重力势能与电势能的总和先减小后增大
【答案】BD
【详解】A．金属小物块在圆弧轨道下滑时受向下的重力和向左的电场力以及轨道的支持力，在三力平衡位置加速度为零，速度最大，对轨道的压力最大，该位置在C点以上的某位置，则经过最低点C时对轨道的压力不是最大，选项A错误；
B．由v-t图像可知，物块滑上传送带上后先向右减速，速度减为零后向左加速，最后与传送带共速，可知传送带的速度大小为，选项B正确；
C．仅增大传送带转动的速度，则物块再次回到C点时的最大速度等于第一次经过C点时的速度，则金属小物块最多只能刚好回到A点，选项C错误；
D．沿竖直轨道从A点滑到C点的过程中，只有重力和电场力做功，则金属小物块的动能、重力势能和电势能之和守恒，由A的分析可知，从A到C金属块的速度先增加后减小，即金属块的动能先增加后减小，可知金属小物块的重力势能与电势能的总和先减小后增大，选项D正确。
故选BD。
21．如图（a），S为粒子源，不断沿水平方向发射速度相同的同种带负电粒子。MN为竖直放置的接收屏，能够记录粒子打在屏上的位置。当同时存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场时，粒子恰好沿直线打到MN上的O点；当只存在上述某一种场时，粒子打在MN上的P点或Q点，P、O、Q三点的位置关系如图（b）所示，OQ间距离为OP间距离的倍。已知电场强度大小为E，磁感应强度大小为B，粒子源S到接收屏MN的距离为d。不计粒子重力和粒子间相互作用力，则下列说法中正确的是（ ）
A．只加磁场时，粒子打到接收屏上的P点
B．粒子源发射粒子的速度大小为
C．粒子的比荷为
D．OP间距离为
【答案】BC
【详解】A．只加磁场时，根据左手定则可知粒子所受洛伦兹力向下，则粒子向下偏转，则粒子打到接收屏上的Q点，故A错误；
B．当同时存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场时，粒子恰好沿直线打到MN上的O点，则满足，可得，故B正确；
CD．根据粒子在只有电场时做类平抛运动，粒子打在接收屏上的点，由牛顿第二定律可知，粒子的水平方向位移为，粒子的竖直方向位移为，联立可知，根据粒子在只有磁场时，做圆周运动，粒子的运动轨迹如图所示
由洛伦兹力提供向心力可知，即，由几何关系可知，又，联立解得，，C正确、D错误。
故选BC。
二、非选择题：共62分。第22~25题为必考题，每个试题考生都必须作答。第33~34题为选考题，考生根据要求作答。
（一）必考题：共47分
22．（5分）在“练习使用多用电表”实验中，
(1)下列操作正确的是__________（多选）
A．每次转动选择开关前都需进行机械调零
B．每次改变欧姆挡的倍率后都需重新进行欧姆调零
C．测量未知电阻时必须先选择倍率最大挡进行试测
D．测量结束后应把选择开关置于“OFF”挡或交流电压量程最大挡
(2)选用“直流2.5V挡”测量小灯泡两端电压时，指针位置如图1所示，则其读数为 V。
(3)小飞按如图2所示连接电路，闭合开关后小灯泡不亮。他怀疑电路中某处断路，于是选择多用电表某一挡位，将表笔一始终接触图中A点，表笔二依次接触图中B、C、D、E、F各点，以寻找故障位置。则表笔一应是 表笔（选填“红”或“黑”），所选电表挡位是 。
A．直流10V挡 B．直流10mA挡
C．交流10V挡 D．电阻“×10”挡
【答案】(1)BD (2)0.88~0.90 (3) 红 A
【详解】（1）A．机械调零只需调整一次即可，故A错误；
B．每次改变欧姆挡的倍率后都需重新进行欧姆调零，故B正确；
C．在测量未知电阻时，可以先选择一个倍率进行测量，然后根据指针偏转情况再选择合适的倍率进行测量，不一定必须先选择倍率最大挡进行试测，故C错误；
D．使用完毕后应将表笔拔出，并把选择开关旋到交流电压最高挡或“OFF挡”位置，故D正确。
故选BD。
（2）“直流2.5V挡”的分度值为0.05V，读数为0.88V。
（3）电流应从多用电表的红表笔入，所以表笔一应是红表笔；表笔二依次接触图中B、C、D、E、F各点，以寻找故障位置，可知多用电表充当电压表使用，应选择直流10V挡。
故选A。
23．（10分）某软件能够调用手机内置加速度传感器，实时显示手机加速度的数值。小明通过安装有该软件的智能手机（其坐标轴如图1所示）探究加速度与力、质量的关系，实验装置原理图如图2所示。已知当地重力加速度为g。
（1）分别称量出小桶的质量和手机的质量。
（2）开始时，整个实验装置处于静止状态，小桶里没有装砝码。
（3）用手突然向上托起小桶，使得绳子松弛，此瞬间手机受到的合力为 （用题目所给字母表示），读出此瞬间手机y轴上的加速度a的数值。
（4）往小桶中增加砝码，重复步骤（3），测得实验数据如下：
根据图3软件截图，上表中空白处的数据为 。利用数据作出图像，在图4中描出第一组数据的点并连线 ，可以得到结论： 。
（5）保持小桶和砝码的质量不变，用双面胶把不同数量的配重片贴在手机背面，重复步骤（3），测得实验数据并作出图像，得出结论：当合外力一定，加速度与物体质量成反比。
（6）从图3软件截图可以看出，即使整个实验装置处于静止状态，手机依然显示有加速度扰动，为了减少该扰动造成的相对误差，下列做法可行的是 。
A．使用质量更大的砝码组
B．将弹簧更换为不可伸长的细线
C．将弹簧更换为劲度系数更小的弹簧
D．让小桶和砝码的质量远远小于手机的质量
【答案】（3） （4） 0.98 见解析 当手机的质量一定时，手机的加速度与手机所受合外力成正比 （6） A
【详解】（3）静止时根据平衡条件可得弹簧的弹力，当将小桶突然托起时，弹簧的弹力大小不变，此瞬间手机受到的合外力
（4）根据图3可读得手机的加速度大小大约为，因此上表中空白处的数据应为。
作图时应用平滑的直线将各点迹连接起来，且应尽可能多的让点迹落在图线上，不能落在图线上的点迹应让其均匀的分布在图线的两侧，明显有误差的点迹应直接舍去。描点作图如图所示
根据图像可以得到的结论是：当手机的质量一定时，手机的加速度与手机所受合外力成正比。
（6）A．使用质量更大的砝码组，整体的惯性将增加，其状态将越难改变，扰动将越小，因此该方案可行，故A正确；
B．将弹簧更换为不可伸长的细线，在挂上和去掉小桶和砝码时，手机自身总是能达到平衡态，因此该方法不可行，故B错误；
C．劲度系数越小，弹簧越容易发生形变，则扰动越大，因此该方法不可行，故C错误；
D．让小桶和砝码的质量远远小于手机的质量，并不能减小其扰动，甚至会增加其扰动，且当托起小桶和砝码时，手机所受合外力将过小，对实验数据的处理将变得更困难，因此该方案不可行，故D错误。
故选A。
24．（14分）如图所示，货车车头A通过水平刚性连接杆拖动车厢B，车厢内放置货物C，在发动机水平牵引力的作用下一起向左做匀速直线运动。车头A、车厢B和货物C的质量均为，车头A和整个车厢（含货物）在水平面上运动时受到的阻力大小始终为其重量的倍，货物C与车厢B间的动摩擦因数为，重力加速度大小为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
（1）求水平牵引力的大小；
（2）若仅将水平牵引力增大为匀速拉动时的1.5倍，且货物C未与车厢B碰撞，求力增大后水平连接杆的弹力大小。
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）由题知，A、B、C一起向左做匀速直线运动，对整个系统，由平衡条件有
（2）当力F增大为匀速拉动时的1.5倍时，水平牵引力
假设此时A、B、C一起向左做匀加速直线运动，加速度大小为，对系统，由牛顿第二定律有
解得
说明此时B与C之间发生了相对运动，假设不成立
因此，取A、B为一个整体，由牛顿第二定律有
解得
设水平连接杆的弹力大小为T，对A，由牛顿第二定律有
解得
25．（18分）某中学兴趣小组研究了电机系统的工作原理，认识到电机系统可实现驱动和阻尼，设计了如图所示装置。电阻不计的“L型”金属导轨由足够长竖直部分和水平部分连接构成，竖直导轨间存在水平向右的匀强磁场，磁感应强度大小为B。导体棒ab与竖直导轨始终良好接触并通过轻质滑轮连接重物M，初始被锁定不动。已知导体棒ab的质量为m，重物M质量为3m，竖直导轨间距为d。电源电动势，内阻为R，导体棒与定值电阻阻值均为R。
（1）把开关k接1，解除导体棒锁定，导体棒经时间t恰好开始匀速上升，求
①通过导体棒的电流方向；
②导体棒匀速上升时的速度；
③此过程导体棒上升的高度h；
（2）把开关k接2，解除导体棒锁定，导体棒经时间、下落高度时恰好开始匀速下落，求此过程中回路产生的总焦耳热。
【答案】（1）①方向由到；②；
③或；（2）
【详解】（1）①导体棒向上运动根据右手定则，电流方向由到。
②感应电流为
由平衡得
得
③根据动量定理
电荷量为
得或
（2）开关k接2，导体棒匀速运动时的电流为
由平衡得
得
根据动量定理
得
由能量守恒
得
（二）选考题：共15分。请考生从给出的2道题中任选一题作答。如果多做，则按所做的第一题计分。
33．【物理—选修3-3】（15分）
（1）（5分）54．如图所示，一定质量的理想气体从A到B到C又回到A，其中有一个为绝热过程，有一个为等温过程，有一个为等容过程，则下列说法正确的是（ ）
A．A到B是等温过程
B．从B到C的过程，气体从外界吸收热量
C．全过程气体从外界吸收热量
D．C到A的过程，气体内能不变
E．A、B、C三状态相比，A状态气体分子单位时间对单位面积器壁的碰撞次数最多，B状态气体分子单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数最少
【答案】BDE
【详解】AD．根据题意，由图可知，从为等容过程，且压强增大，由查理定律有，可得，假设是等温过程，则为绝热过程，且有，由图可知，过程中，气体体积减小，外界对气体做功，气体的内能增加，温度升高，则有，与上述过程中温度情况不符，则假设不成立，即应该是是绝热过程，为等温过程，温度不变，气体内能不变，故A错误，D正确；
B．由A分析可知，从B到C的过程，气体温度升高，内能增加，气体体积不变，气体对外界不做功，由热力学第一定律可知，气体从外界吸收热量，故B正确；
C．全过程气体的内能不变，由过程，气体的体积增大，气体对外做功，由过程，气体体积减小，外界对气体做功，由图可知，过程气体的平均压强小于过程气体的平均压强，由于体积变化相等，则过程气体做功较多，即外界对气体做功大于气体对外做功，由热力学第一定律可知，全过程气体放出热量，故C错误；
E．根据上述分析，结合图像可知，，则A状态气体分子单位时间对单位面积器壁的碰撞次数大于C状态气体分子单位时间对单位面积器壁的碰撞次数，又有，，则C状态气体分子单位时间对单位面积器壁的碰撞次数大于B状态气体分子单位时间对单位面积器壁的碰撞次数，即A状态气体分子单位时间对单位面积器壁的碰撞次数最多，B状态气体分子单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数最少，故E正确。
故选BDE。
（2）（10分）图甲为我国某电动轿车的空气减震器（由活塞、气缸组成，活塞底部固定在车轴上）．该电动轿车共有4个完全相同的空气减震器，图乙是空气减震器的简化模型结构图，导热良好的直立圆筒形汽缸内用横截面积的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动，并通过连杆与车轮轴连接．封闭气体初始温度、长度、压强，重力加速度g取；
（1）为升高汽车底盘离地间隙，通过气泵向气缸内充气，让气缸缓慢上升，此过程中气体温度保持不变，求需向气缸内充入与缸内气体温度相同、压强的气体的体积V；
（2）在（1）问情况下，当车辆载重时，相当于在汽缸顶部加一物体A，气缸下降，稳定时气缸内气体长度变为，气体温度变为。
①求物体A的质量m；
②若该过程中气体放出热量，气体压强随气体长度变化的关系如图丙所示，求该过程中气体内能的变化量；
【答案】（1）；（2）①120kg；②180J
【详解】（1）设充入的气体体积为V，则有
解得
（2）①由理想气体状态方程有：
解得
解得
②外界对气体做功
解得
由热力学第一定律有
34．【物理—选修3-4】（15分）
（1）（5分）如图所示，在某介质中有坐标系，在及两点分别有两个波源A和B，时刻两波源同时开始沿y轴正向振动，形成沿x轴传播简谐波，波速均为。某时刻波源A产生的简谐波的波形图如图甲所示，波源B的振动图像如图乙所示，以下说法正确的是（ ）
A．波源A的周期为4s
B．波源B产生的简谐波的波长为8m
C．在A、B之间会产生干涉现象
D．时，位于处质点的位移为5cm
E．两列波初次在O点相遇时质点的位移为5cm
【答案】BDE
【详解】A．由图甲可知，波源A的波长为，波速为v=，由可得波源A的周期为，A错误；
B．由图乙可知，波源B的周期为，波速为v=，由可得波源B的波长， B正确；
C．由可得波源A的频率，波源B的频率，由于两波的频率不相同，因此在A、B之间不会产生干涉现象，C错误；
D．由题意可知，若两波沿x轴相向传播时，在两波相遇时所用时间均为，因时刻两波源同时开始沿y轴正向振动，因此在时，波源A、B在位于处使质点振动了1s，由于波源A的周期是2s，则此时质点在平衡位置；波源B的周期为4s，波源B在位于处使质点振动到正方向最大位移处，波源B的振幅为5cm，所以时，位于处质点的位移为5cm，D正确；
E．波源A传到O点时所用时间为，波源B传到O点时所用时间为，可知在时，两波初次在O点相遇，初次相遇时，则有波源A在位于O点处使质点在平衡位置，波源B在位于O点处使质点振动到正方向最大位移5cm处，因此两列波初次在O点相遇时质点的位移为5cm，E正确。
故选BDE。
（2）（10分）如图所示，竖直放置的光学器件由Ⅰ和Ⅱ组成，Ⅰ为横截面是半圆形的透明介质，圆心为O，半径为R，虚线为半圆的水平半径，Ⅱ为真空矩形区域，长为2R。现有一束关于虚线对称的平行光束由左侧水平射入Ⅰ，当光束宽度为时，恰好能全部照亮Ⅱ区域右侧。已知Ⅰ对该光的折射率为，光速为c，不考虑光在Ⅰ中的反射，求：
（1）光线穿过Ⅰ区域的最长时间t；
（2）矩形区域Ⅱ的宽度d。
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）光在Ⅰ中传播的速度
光在Ⅰ中传播的最长路程为R，所用时间为
解得
（2）光束宽度为时，距离水平虚线最远的光线如图所示
光线在Ⅰ圆弧的折射点为O1，作，可知
在中
则
可知光线在Ⅰ圆弧面的入射角为
根据折射率
解得折射角
光线在Ⅰ、Ⅱ界面上的折射点为O2，入射角为r2，折射角为i2，在中
可知
根据折射率
解得
则
在中
则Ⅱ的宽度d满足
解得
实验次数
1
2
3
4
5
6
小桶和砝码的重力m（kg）
0.0245
0.0445
0.0645
0.0845
0.1045
0.1245
手机加速度a（）
1.76
2.58
3.39
4.20
4.98
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