2024届广西部分市高三下学期第二次模拟考试物理试卷（原卷版+解析版）

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一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1. 关于天然放射现象，以下叙述正确的是（ ）
A. 衰变所释放的电子是原子核外的电子电离产生的
B. 在、、这三种射线中，射线的电离能力最强，射线的穿透能力最强
C. 铀核（）衰变为铅核（）的过程中，要经过2次衰变和4次衰变
D. 放射性物质的半衰期随环境温度的升高而变小
【答案】B
【解析】
【详解】A．衰变的实质是原子核的一个中子变为质子同时释放一个电子，故A错误；
B．根据、、三种射线性质可知，射线的穿透能力最强，射线的电离能力最强，故B正确；
C．的质子数为92，中子数为146，的质子数为82，中子数为124，因而铅核比铀核少10个质子，22个中子，注意到一次衰变质量数减少4，故衰变的次数为
再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判定衰变的次数y应满足
解得
故C错误；
D．半衰期由元素本身决定，与元素所处物理、化学环境无关，故D错误。
故选B。
2. 某市学生期考体能测试中有一重要项目：排球垫球个数测试。某同学在一次测试中双手在同一高度多次竖直垫起排球，第一次垫球后，球竖直上升高度为第二次垫球后，球竖直上升高度为。已知排球的质量为，重力加速度取，不计空气阻力。则第二次垫球过程，排球动量变化量的大小为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】本题考查动量及其变化量的计算。解题的关键是要能根据动量表达式分析计算物体的动量变化量，注意动量的矢量性，需取正方向。
【详解】第一次垫球后，球竖直上升高度为0.2m，球落回到手上的速度为
方向向下；第二次垫球后，球竖直上升高度为0.45m，则球刚离手时的速度为
方向向上；取向上为正方向，第二次垫球过程，排球动量变化量为
故选D。
3. 用透明材料制成的等腰直角三棱镜ABC如图所示，AB边长为a，一束红光垂直AB面从距离A点位置处射入棱镜，在AC面恰好发生全反射。已知光在真空中的传播速度为c，不考虑多次反射，则红光在棱镜中传播的总时间为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】
红光在棱镜中传播路径如图所示，总长为a，根据红光在AC面恰好发生全反射
解得
所以红光在棱镜中传播的总时间为
故选C。
4. 如图所示，一定质量的理想气体经历三个过程又回到初始状态，其中为等温过程，为等容过程。对该理想气体，下列说法正确的是（ ）
A. 状态a的内能大于状态b
B. 状态b的温度高于状态c
C. 过程中气体放出热量
D. 全过程中外界对气体不做功
【答案】C
【解析】
【详解】A．由于过程为等温过程，即状态a和状态b温度相同，可知理想气体状态a的内能等于状态b的内能，故A错误；
B．由于状态b和状态c体积相同，且有
根据查理定律有
可知
故B错误；
C．因为为等温过程，温度不变，结合上述可知
过程，气体温度降低，内能减小，这一过程中气体体积减小，外界对气体功，根据热力学第一定律可知，气体将向外界放出热量，故C正确；
D．图像中，图像与横坐标所围几何图形面积表示功，结合图像可知，过程，气体体积增大，气体对外做功，过程，气体体积减小，外界对气体做功，由于，过程图像所围面积大于过程图像所围面积，则全过程中外界对气体做功，故D错误。
故选C。
5. 甲、乙两颗人造卫星质量相等，均绕地球做匀速圆周运动，甲、乙的轨道半径之比为，则下列说法正确的是（ ）
A. 由可知，甲、乙的速度大小之比为
B. 由可知，甲、乙的向心加速度大小之比为
C. 由可知，甲、乙所受的向心力大小之比为
D. 由可知，甲、乙的周期之比为
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据
甲、乙的速度大小之比为，故A错误；
B．根据
甲、乙的向心加速度大小之比为，故B错误；
C．甲、乙两颗人造卫星质量相等，甲、乙的轨道半径之比为，根据
甲、乙所受的向心力大小之比为，故C错误；
D．根据开普勒第三定律
甲、乙的轨道半径之比为，甲、乙的周期之比为，故D正确。
故选D。
6. 如图所示，真空中水平直线上的、两点分别固定正点电荷A、B，点电荷A、B的电荷量之比为，abcd为正方形，且对角线bd与ac相交于点，已知点电荷B在a点产生的电场强度大小为，a到的距离为a到距离的3倍。下列说法正确的是（ ）
A. b、d两点的电场强度相同
B. 电子在d点的电势能大于在c点的电势能
C. a点的电场强度大小为
D. c点的电场强度大小为
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据点电荷产生的电场的对称性可知，b、d两点的电场强度大小相等，方向不同，故A错误；
B．点电荷B在c，d两点的电势相等，点电荷A在d点的电势高于c点的电势，因此d点电势高于c点电势，根据
由于电子带负电，故电子在d点的电势能小于在c点的电势能，故B错误；
C．点电荷B在a点产生的电场强度大小为，由于A、B的电荷量之比为，a到的距离为a到距离的3倍，根据点电荷电场强度
可知，点电荷A在a点产生的电场强度大小也为，由于两个电荷均带正电，故a点的电场强度为0，故C错误；
D．根据点电荷产生的电场的对称性可知，点电荷B在c点产生的电场强度大小为，方向向右，点电荷A在c点产生的电场强度大小
其中r为点电荷B到c点的距离，为点电荷的电荷量，电场方向向右；故c点的电场强度大小
故D正确。
故选D。
7. 如图所示，一轻杆通过铰链连接在固定转轴上，可绕轴自由转动，轻杆另一端与一质量未知的小球A连接。一轻绳绕过轻质定滑轮，一端连接小球A，另一端连接一带挂钩，质量为m的物块B，已知与等高，图中，，此时小球A与物块B恰好静止。现在物块B下再挂物块C，由静止释放物块C后，小球A能上升到的最高点恰好与等高，重力加速度为g，不计一切摩擦。则所挂物块C的质量为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】对B受力分析可知，绳子拉力
对A受力分析，由共点力平衡中直接合成法可知
解得
若小球A上升到最高点时，刚好与定滑轮在同一直线上，此时A、B、C的速度都为零，设杆长为l，则根据机械能守恒有
解得
故选A。
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8. 下图是一款小型电钻及其简化电路图，它由变压器及电动机两部分构成，变压器为理想变压器。电动机的内阻为，额定电压为16V，额定电流为。当变压器输入电压为220V的正弦交流电时电钻正常工作，下列说法正确的是（ ）
A. 变压器的原、副线圈匝数之比是
B. 变压器原线圈电流的最大值为
C. 变压器的输入功率为
D. 电动机的效率约为
【答案】AC
【解析】
【详解】A．变压器的原副线圈匝数之比
故A正确；
B．根据
则此时输入的电流为
变压器原线圈电流的最大值为
故B错误；
C．变压器的输入功率
故C正确；
D．电机的效率
故D错误。
故选AC。
9. 如图甲所示，物体在水平恒力F作用下沿粗糙水平地面由静止开始运动，在时刻撤去恒力F，物体运动的图像如图乙所示，重力加速度g取，下列说法正确的是（ ）
A. 物体在3s内的位移
B. 恒力F与滑动摩擦力大小之比为
C. 物体与地面间的动摩擦因数
D. 在撤去F前后两个阶段的平均速度大小之比
【答案】BC
【解析】
【详解】A．根据v-t图象与时间轴所围的面积表示位移，可得物体在3s内的位移
故A错误；
B．物体在第1s内和后2s内的位移分别为
对整个过程，由动能定理得
解得
F：f=3：1
故B正确；
C．对后2s内物体的运动过程，由动能定理得
得
故C正确；
D．撤去外力前后的两个过程为匀变速直线运动，平均速度为初末速度和的一半，故平均速度相同，故D错误。
故选BC。
10. 如图所示的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，圆形区域半径为R，圆心为O，圆形边界上有A、B、C三点，其中A、B两点连线为直径，OA与OC间的夹角为，现有大量带负电的粒子以大小不同的速度从A点射入圆形区域，入射方向相同（如图，均与OA成），带电粒子质量为m，电荷量为，不计粒子重力，要让粒子从不同位置射出磁场区域，则下列说法正确的是（ ）
A. 从B点射出磁场区域的粒子，在磁场中运动的时间为
B. 垂直AB连线方向射出磁场区域的粒子，出射点到AB连线的垂直距离为
C. 从C点射出磁场区域的粒子，速度大小为
D. 射出磁场区域时速度方向恰好改变的粒子，速度大小为
【答案】AD
【解析】
【详解】A．从B点射出磁场区域粒子，画出轨迹图如图所示
可知粒子在磁场中的轨迹对应的圆心角为，根据洛伦兹力提供向心力可知
可得
所以粒子在磁场中运动的时间为
A正确；
B.垂直AB连线方向射出磁场区域的粒子，画出轨迹如图所示，
由图可知，轨迹所对应圆心角为，则，根据几何关系可知
可得粒子对应轨迹半径为
由几何关系可知出射点到AB连线的垂直距离为，B错误；
C.从C点射出磁场区域的粒子，画出轨迹如图所示，
圆心在AC中点，所以轨迹半径为
根据
可知
C错误；
D.射出磁场区域时速度方向恰好改变的粒子，由题意画出轨迹如图所示
则
则
结合
可得
D正确。
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11. 小黄同学在暗室中用图示装置做“测定重力加速度”的实验，用到的实验器材有：分液漏斗、阀门、支架、接水盒、一根有荧光刻度的米尺、频闪仪。具体实验步骤如下：
①在分液漏斗内盛满清水，旋松阀门，让水滴以一定的频率一滴滴的落下；
②用频闪仪发出的闪光将水滴流照亮，由大到小逐渐调节频闪仪的频率，当频率为25Hz时，第一次看到一串仿佛固定不动的水滴；
③用竖直放置的米尺测得各个水滴所对应的刻度；
④处理数据，得出结论；
（1）水滴滴落的时间间隔为_________s。
（2）小黄同学测得连续相邻的五个水滴之间的距离如图乙所示，根据数据计算当地重力加速度g=_________m/s2；D点处水滴此时的速度__________m/s。（结果均保留三位有效数字）
（3）小黄同学怀疑自己的测量结果不是很符合当地的重力加速度值，于是他打开手机上的测量，利用其中的加速度传感器测出当地的重力加速度值为，你认为造成上述实验与手机加速度传感器测量有差别的原因是__________（写出一种即可）。
【答案】（1）0.04
（2） ①. 9.69 ②. 2.48
（3）存在空气阻力
【解析】
【小问1详解】
由于频率由大到小逐渐调节，第一次看到一串仿佛固定不动的水滴，说明闪光的时间间隔等于水滴的时间间隔，闪光的频率为25Hz，因此时间间隔
故填0.04；
【小问2详解】
[1]根据逐差法
故填9.69；
[2]根据匀变速直线运动的规律
故填2.48；
【小问3详解】
水滴下落时要受空气阻力作用，这可能是导致实验测得数据与手机加速度传感器测量有差别的原因之一，故填存在空气阻力。
12. 某实验小组查资料发现有一种内阻可调节的电源。如图甲所示为装有稀硫酸溶液的电池，利用针筒调节气压来改变电池中部通道室液面的高度来改变电池内阻。
（1）通过资料上显示数据，可以利用该电池验证闭合电路欧姆定律。做法如下：
①按乙图连接电路，用两个数字电压表V1和V2分别记录电源的外电压和内电压。首先将电路断开，此时读数为（数字电压表的内阻可达，因此可认为此时示数等于电源电动势E）；然后每改变一次内阻记一组和的数值，多测几组数据，记录表格如图丙表格所示。
丙
②由实验中测得的数据可验证闭合电路欧姆定律的哪一个表达式：__________（用E、、表示）。
（2）受上述实验启发，该实验小组想利用数字电压表测化学课上学过的原电池的内阻。提供的实验器材有：装有稀硫酸的铜锌原电池（）、数字电压表（Ⓥ）、电阻箱（）、开关两个、导线若干。
①请根据所提供的器材设计测量电路，并将设计好的电路原理图画在图丁的方框内______。
②首先闭合其中一开关仅将电压表与电源两极接通，此时电压表示数为0.790V；然后将电阻箱调节到合适的阻值后闭合另一开关，分别记录电阻箱的读数和电压表的示数；反复多次，记录的部分数据如图戊的表格所示。
戊
③分析数据发现，该电池的内阻是变化的。通过查资料发现原电池的内阻并非简单的定值电阻，还同时受化学反应产物、电流的大小、温度（此处可忽略温度的变化）等因素影响。于是实验小组利用实验数据将对应的内阻和电流计算出来，则图戊中第3次实验得到的电源内阻为__________。由表格数据分析可知，该原电池的内阻随电流的增大而__________（选填“增大”“减小”或“不变”）。
【答案】（1）
（2） ① ②. 25.71 ③. 减小
【解析】
【小问1详解】
由实验中测得的数据可验证闭合电路欧姆定律
【小问2详解】
[1]由②题意可画出电路图为
[2]根据闭合电路欧姆定律
可知
解得
[3]由表格数据可知，该原电池的内阻随电流的增大而减小。
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
13. 如图甲所示，太空舱内的弹簧振子沿y轴自由振动，沿x轴方向有一轻质长绳与弹簧振子相连。弹簧振子振动后；长绳某时刻（记为时刻）形成的波形如图乙中实线所示，虚线为时刻长绳的波形。P点为处的质点。已知弹簧振子周期T的大小满足，求：
（1）长绳波的波速大小；
（2）质点P的振动方程。
【答案】（1）25m/s；（2）
【解析】
【详解】（1）由题意，波传播的时间间隔
设波沿x轴正向传播的距离为，则有
由波的图像得
结合波的图像可得
故由
解得波速
（2）由
得圆频率
设质点P的振动方程为
由图得
代入数据得
14. 如图所示，半径的粗糙圆弧轨道同定在竖直平面内，轨道的上端点B和圆心O的连线与水平方向的夹角，下端点C为轨道的最低点。C点右侧的粗糙水平面上，紧挨C点静止放置一质量为的木板，木板上表面与C点等高，木板左端放置一个质量为的物块。另一质量的物块从A点以某一速度水平抛出，恰好从轨道的B端沿切线方向进入轨道，之后与发生弹性正碰（碰撞后拿走），最终刚好未从木板M右端滑下。已知AO的竖直高度，物块从B点运动到C点克服摩擦力做功4J，物块与木板M间的动摩擦因数为，木板与地面间的动摩擦因数为，两物块均可视为质点，，，不计空气阻力，当地重力加速度取。求：
（1）物块抛出时的初速度大小v0；
（2）物块通过圆弧轨道最低点C时受到的支持力大小；
（3）木板的长度L。
【答案】（1）3m/s；（2）59N；（3）7m
【解析】
【详解】（1）物块水平抛出后做平抛运动，从A点到B点下落高度为
竖直方向上有
解得
在B点，根据速度分解有
（2）物块从A运动到C过程中，根据动能定理有
结合上述解得
物块到达C点时，由牛顿第二定律有
解得
（3）物块运动到C点时与发生弹性正碰，设碰撞后与的速度分别为与，根据动量守恒定律有
根据机械能守恒定律有
解得
，
对，由牛顿第二定律有
对M有
设经过时间t后二者共速，则有
对有
对M有
两者共速后保持相对静止向右做匀减速直线运动，因为刚好未从木板M上滑下，所以相对M的位移即为木板的长度，则有
联立解得
15. 磁悬浮列车（如图甲所示）是现代高科技轨道交通工具，它通过电磁力实现列车与轨道之间的无接触悬浮和导向，目前我国磁悬浮试验样车的速度可达。磁悬浮列车的其中一种驱动模式可简化为图乙所示。总质量为m的列车底部固定有边长为L的正方形线圈，匝数为n，总电阻为R地面上的水平长直导轨之间分布有磁感应强度大小均为B、方向相反、边长均为L的正方形组合磁场。当磁场以速度v0向右匀速直线运动时，可以为列车提供无接触的牵引和驱动使列车前进。处于悬浮运行状态时列车受到的阻力恒为。求：
（1）列车刚启动时线圈中的感应电流的大小；
（2）列车速度大小为v时的加速度大小a以及列车能达到的最大速率vm；
（3）已知从列车启动至达最大速度用时为t，由于驱动列车而消耗的总电能为E，则该过程中线圈产生的焦耳热为多少?不考虑磁场运动过程中的电磁辐射能量耗散。
【答案】（1）；（2），；（3）
【解析】
【详解】（1）线框切割磁感线产生的总感应电动势为
又由闭合电路欧姆定律得总电流为
解得
(2)列车速度大小为v时感应电动势为
电流为
对列车及线圈由牛顿第二定律有
解得加速度大小
经分析，当加速度时，达到最大速度，解得
（3）对列车由动量定理有
而列车移动的位移
解得
由能量守恒定律有
解得
次数
1
1.700
0.400
2
1.800
0.310
3
1.510
0.590
4
0.616
1.474
5
1714
0.354
实验次数
电阻箱读数/
电压表读数/V
电源内阻/
电流/mA
1
100
0.613
28.87
6.130
2
80
0.586
27.85
7.325
3
60
0.553
9.217
4
40
0.492
24.23
12.300
5
20
0.391
40.41
19.550