（解析版）-【赢在高考·黄金8卷】备战2024年高考物理模拟卷（安徽专用）

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（考试时间：75分钟 试卷满分：100分）
第I卷（选择题，共42分）
一、单项选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中只有一项符合题目要求。
1．如图所示为跳水运动员某次起跳前倒立在跳台上的情景，下列说法正确的是（ ）
A．运动员受到的支持力与重力是一对作用力和反作用力
B．运动员受到的支持力的施力物体是他的双手
C．台面受到的压力是由于台面发生形变而产生的
D．台面受到的压力大小等于他的重力大小
【答案】D
【详解】AD．运动员受到的支持力和台面受到的压力是一对相互作用力，等大、反向，运动员受到的支持力与他的重力是一对平衡力，等大、反向，故台面受到的压力大小等于他的重力大小，A错误，D正确；
B．运动员受到的支持力的施力物体是台面，B错误；
C．台面受到的压力是手发生形变施加的，C错误。
故选D。
2．如图甲是研究光电效应的电路图，图乙是汞原子的能级图，若用处于能级的汞原子跃迁发出的光子照射某种金属，恰好可以使它发生光电效应，则（ ）
A．该金属的逸出功
B．用处于能级的汞原子跃迁发出的光子照射该金属，不能发生光电效应
C．一个处于能级的汞原子跃迁发出的光子种类最多有两种
D．用处于能级的汞原子跃迁发出的光子照射该金属时，将滑动变阻器的滑动端移动到合适位置，可使甲图中电流表示数为零
【答案】C
【详解】A．处于能级的汞原子跃迁到能级，发出光子的能量为
由于恰好可以使某种金属发生光电效应，由
可知，该金属的逸出功
故A错误；
B．处于能级的汞原子跃迁到能级发出的光子能量为
能使该金属发生光电效应，故B错误；
C．一个处于能级的汞原子先跃迁到能级，放出一个光子，再从能级向能级跃迁放出一个光子，一共最多放出两个光子，故C正确；
D．图甲所示中电源为正向接法，放出的电子能被电场加速运动至阳极，无论滑动变阻器的滑片位置在哪，电流表示数都不会为零，故D错误；
故选C。
3．如图所示，中国空军进行飞行表演时在水平面内做半径为 R的匀速圆周运动，经观测发现飞机做圆周运动的周期为 T，若飞机的质量为m，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（ ）
A．飞机受到重力、向心力和空气对其的作用力
B．空气对飞机作用力的方向竖直向上
C．飞机做圆周运动的向心力大小为
D．空气对飞机作用力的大小为
【答案】D
【详解】A．飞机在做圆周运动时受到重力和空气对其的作用力，A错误；
B．空气对其的作用力的竖直分力与重力平衡，水平分力提供向心力，B错误；
C．飞机做圆周运动的向心力为
C错误；
D．空气对飞机作用力的大小为
D正确。
故选D。
4．近几年，全国各地交警将“礼让行人”作为管理重点，“斑马线前车让人”现已成为普遍的文明现象。如图所示，司机驾车在平直的城市道路上以6 m/s的速度匀速行驶，发现有一些行人正在通过人行横道，已知该车刹车后减速时的加速度大小为5 m/s2，为使该车在停车线前停止，下列说法正确的是（ ）
A．司机刹车制动后，汽车在2 s内前进的距离为2 m
B．如果司机立即刹车制动，刹车时汽车离停车线的距离至少为3.2 m
C．如果司机的反应时间为0.2 s，发现行人时汽车离停车线的距离应不小于4.8 m
D．如果司机的反应时间为0.4 s，发现行人时汽车离停车线的距离至少为5.6 m
【答案】C
【详解】A．汽车初速度为，加速度大小，设汽车从开始刹车到速度减为0的时间为t，则
解得
可得司机刹车制动后，汽车在内前进的距离为
故A错误；
B．如果司机立即刹车制动，刹车时汽车离停车线的距离至少为
故B错误；
C．如果司机的反应时间为，发现行人时汽车离停车线的距离应不小于
故C正确；
D．如果司机的反应时间为，发现行人时汽车离停车线的距离至少为
故D错误。
故选C。
5．如图所示，一只半球形碗倒扣在水平桌面上，质量为m的蚂蚁能停在图中的A点，半径与水平线 的夹角为θ，则蚂蚁所受摩擦力大小为（ ）
A．B．C．D．
【答案】A
【详解】过A点做切线，切线与水平方向的夹角为，如图所示
由平衡条件得蚂蚁所受摩擦力大小
又因为
得蚂蚁所受摩擦力大小
故选A。
6．如图所示，电源电动势E，内电阻恒为r，R是定值电阻，热敏电阻RT的阻值随温度升高而减小，C是平行板电容器。静电计上金属球与平行板电容器上板相连，外壳接地。闭合开关S，带电液滴刚好静止在C内。在温度升高的过程中，分别用△I、△U₁和△U₂表示电流表、电压表1和电压表2示数变化量的绝对值。关于该电路工作状态的变化，下列说法正确的是（ ）
A．一定不变，一定变小
B．电源的输出功率一定减小
C．带电液滴一定向上加速运动且它的电势能不断减少
D．静电计的指针偏角减小
【答案】C
【详解】A．根据电路分析可知电压表1和电压表2分别测路端电压和热敏电阻两端的电压，静电计测量定值电阻两端的电压，由
得
所以不变。根据
得
所以和一定不变，故A错误；
B．在温度升高的过程中，热敏电阻的阻值减小，回路中的电流增大，根据电源的输出功率
得电源的输出功率不一定减小，故B错误；
C．带电液滴在平行板内静止，受竖直向下的重力和竖直向上的电场力，液滴带负电，路端电压减小，流过定值电阻的电流变大，所分电压增大，因此电容器两端的电压增大，静电计的张角变大，平行板电容器两极板间的电场强度变大，所以带电液滴向上做加速运动，电场力做正功，电势能减小，故C正确，D错误。
故选C。
7．我们知道火星轨道在地球轨道的外侧，它们共同绕太阳运动，如图（a），2020年7月23日，中国首颗火星探测器“天问一号”带着中华民族的重托踏上了火星探测之旅，可认为火星和地球在同一平面内绕太阳做同向圆周运动，且火星轨道半径为地球的1.5倍，示意图如图（b），为节约能量，“天问一号”沿椭圆轨道飞向火星，且出发时地球位置和到达时火星位置分别是椭圆轨道的近日点和远日点，仅考虑太阳对“天问一号”的引力，则“天问一号” （ ）
A．在飞向火星的过程中速度越来越大
B．到达火星前的加速度小于火星的加速度
C．到达火星前瞬间的速度小于火星的速度
D．运动周期大于火星的运动周期
【答案】C
【详解】A．机械能守恒定律可知，“天问一号”在飞向火星过程中，引力势能增大，动能减小，速度变小，故A错误；
B．由
可知，到达火星前，“天问一号”到太阳的距离小于火星到太阳的距离，则“天问一号”的加速度大于火星的加速度，故B错误；
C．火星绕太阳做圆周运动有
若没有火星的存在。“天问一号”到达椭圆轨道远日点后，将做向心运动有
由上述两式得
故C正确；
D．“天问一号”离开地球到达火星可近似认为做椭圆运动，其椭圆的半长轴小于火星运动的轨道半径，由开普勒第三定律有
得“天问一号”的运动周期小于火星的运动周期，故D错误。
故选C。
8．如图所示，半径为R的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴转动的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心O的对称轴OO＇重合。转台以一定角速度匀速转动，一质量为m的小物块落入陶罐内，经过一段时间后小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止，且它和O点的连线与OO＇之间的夹角θ为60°，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A．转台转速增大，未硬化的陶罐的底部比碗口更容易变形
B．小物块向心力由重力沿切线方向的分力提供
C．当转台的角速度为时，小物块受到的摩擦力为0
D．转台转速减小过程，小物块受到的摩擦力方向始终不变
【答案】C
【详解】A．根据
可知，转台转速增大，需要的向心力增大，而罐口处做圆周运动的半径更大，罐口若没有硬化，则越容易因为需要的向心力变大而更容易发生形变，故A错误；
B．小物块受重力、支持力，还可能有摩擦力，其做圆周运动的向心力由合力提供，故B错误；
C．当重力与支持力的合力提供向心力时，有
解得
即此时的摩擦力等于0，故C正确；
D．当转台的角速度在大于时，摩擦力沿着罐壁向下，当角速度减小时摩擦力减小，当角速度等于时，摩擦力为零，当继续减小角速度，摩擦力将沿着罐壁向上，方向发生改变，故D错误。
故选C。
二、多项选择题：本题共2小题，每小题5分，共10分。在每小题给出的四个选项中有多项符合题要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有错选的得0分。
9．如图所示，两端分别固定有小球A、B（均视为质点）的轻杆竖直立在水平面上并靠在竖直墙面右侧处于静止状态。由于轻微扰动，A球开始沿水平面向右滑动，B球随之下降，此过程中两球始终在同一竖直平面内。已知轻杆的长度为l，两球的质量均为m，重力加速度大小为g，不计一切摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．A球动能最大时对水平面的压力大小等于mg
B．竖直墙面对B球的冲量大小为
C．A球的最大动能为
D．B球的最大动能为
【答案】AD
【详解】AC．假设小球B能一直沿着墙面向下运动，设轻杆与水平方向的夹角为θ时，两小球的速度大小分别为、，根据关联速度知识，两小球沿杆方向速度相等，可得
解得
由根据机械能守恒，有
运用数学知识，整理得
当时取等号，说明小球A的动能先增大后减小，即杆中先存在挤压的内力，之后出现拉伸的内力，当杆中内力为0时，A球的动能最大，最大动能为
此时对水平面的压力大小等于mg，故A正确，C错误；
B．当杆中存在挤压的内力，此时墙壁对B球有冲量，又由于在运动过程中B球水平方向速度始终为零，所以竖直墙面对B球的冲量大小等于杆对B球在水平方向的冲量大小，进一步可知竖直墙面对B球的冲量大小等于杆对A球在水平方向的冲量大小，该过程就是A球获得最大动量过程，由动量定理，可知
故B错误；
D．分析可知B球着地时的动能最大，由于杆中先存在挤压的内力，之后出现拉伸的内力，当杆中内力为0时，B球与竖直墙面分离，分离后两球在水平方向动量守恒，设B球着地时A球的速度大小为，则有
解得
整个过程根据能量守恒，可得B球的最大动能为
故D正确。
故选AD。
10．如图所示，劲度系数为k的轻弹簧下端固定在地面上，质量为m的物体A与轻弹簧上端拴接，质量为的物体B静止在A上，竖直向下的力作用在B上，系统处于静止状态，现在减小F使A、B以的加速度一起匀加速上升，直到的过程，弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g。则（ ）
A．时，物体A和物体B之间压力为
B．物体A、B开始运动后，F随位移均匀的减小
C．A、B从静止到的过程合外力对A、B系统做功为
D．A、B从静止到的过程弹簧弹力对A、B系统做功为
【答案】BC
【详解】A．A、B一起匀加速上升，对B分析，由牛顿第二定律得
当时，可得
故A错误；
B．系统静止时，对A、B整体分析有
A、B以的加速度一起匀加速上升位移x时有
可得
所以物体A、B开始运动后，F随位移均匀减小，故B正确；
C．A、B从静止到的过程，发生的位移为
则合外力对A、B系统做的功为
故C正确；
D．当时，弹簧弹力大小为
A、B从静止到的过程弹簧弹力对A、B系统做功为
故D错误。
故选BC。
第Ⅱ卷（非选择题，共58分）
三、非选择题（58分）
11．（6分）在“研究平抛运动”的实验中，可以描绘出小球平抛运动的轨迹，实验的简要步骤如下：
A．让小球多次由静止从斜槽上的 （选填“同一”或“不同”）位置滚下，记下小球碰到铅笔笔尖的一系列位置。
B．按图1安装好器材，注意调整斜槽末端沿 方向，记下平抛初位置O点和过O点的竖直线。
C．取下白纸，以O为原点，以竖直线为y轴建立坐标系，用平滑曲线画出平抛运动物体的轨迹。
D．完成上述步骤，将正确的答案填在横线上。
E．上述实验步骤A、B、C的合理顺序是 。
F．某同学在做平抛运动实验时得到了如图2中的运动轨迹，a、b、c点的位置在运动轨迹上已标出。则：小球平抛的初速度为 m/s。（g=10m/s2，计算结果保留一位有效数字）
【答案】 同一 水平 BAC 2
【详解】A[1]为控制小球做平抛运动的初速度一定，需要让小球多次由静止从斜槽上的同一位置滚下；
B[2]为确保小球初速度沿水平方向，安装器材时应调整斜槽末端沿水平方向；
E[3]实验步骤应该先按要求安装好器材，然后进行实验操作并记录数据，最后作实验数据的处理，所以应该按BAC的顺序；
F[4]小球做平抛运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。
竖直方向由纸带实验推论公式
可得相邻两个点之间的时间间隔
所以初速度满足
12．（9分）某同学手中没有托盘天平，设计利用如图甲所示装置测量小车和智能手机的质量，智能手机固定在小车上，智能手机可以利用APP直接测量出手机运动时的加速度。悬挂质量为m的钩码，使小车运动，用智能手机测出小车运动的加速度a；改变钩码的质量m，进行多次测量，做出a与m（ga）的图像如图乙所示，已知图像中直线的截距为b，斜率为k。不计空气阻力，重力加速度为g。
（1）下列说法中正确的是 ；
A．钩码的质量应该远小于智能手机和小车的质量
B．细绳应该始终与长木板平行
C．实验开始前应先补偿小车运动所受到的阻力
D．细线的拉力等于钩码的重力
（2）根据图像可得，小车和手机的总质量为 （用题目中所给字母表示）；
（3）再利用手机APP测出斜面倾角为θ，则可求小车与木板间的动摩擦因数μ的大小为 。
【答案】 B
【详解】（1） [1]设小车和手机的质量为M，斜面倾角为θ，对钩码和小车以及手机的系统由牛顿第二定律有
整理可得
可得本实验的原理为a与m(g−a)成一次函数。
A．因本实验验证牛顿第二定律为对系统采用准确的方法，故不需要近似的用钩码重力代替绳的拉力，也就不需要钩码的质量远小于智能手机和小车的质量，故A错误；
B．为了让绳子拉小车的力为恒力，则细绳应该始终与长木板平行，故B正确；
C．根据上述原理分析，考虑了小车受到的摩擦力，则不需要平衡摩擦力，故C错误；
D．本实验研究系统的牛顿第二定律，钩码本身也有加速度，则绳子的拉力小于钩码的重力，故D错误。
故选B。
（2）[2]根据a与m(g−a)的一次函数关系，可知图像的斜率的意义为
则小车和手机的质量为
（3） [3]根据a与m(g−a)的一次函数关系，可知纵截距的物理意义为
联立解得摩擦因数的大小为
13．（10分）如图所示，水平面上的绝热汽缸内由绝热活塞封闭一定质量的气体，活塞左侧固定一水平轻杆，轻杆刚好与竖直墙壁接触（无弹力），此时活塞离缸底的距离为d，离缸口的距离为，气缸与水平面的最大静摩擦力为f，滑动摩擦力等于最大静摩擦力。缸内气体热力学温度为，大气压强为，活塞横截面积为S，活塞与气缸内壁无摩擦且不漏气。缸内气体内能与热力学温度的关系为，k为常数，现通过电热丝（体积不计）给缸内气体加热，求：
（1）气缸刚好要滑动时，缸内气体的热力学温度；
（2）开始加热至活塞移动到气缸口的过程中，缸内气体吸收的热量。
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）设气缸刚好要滑动时，缸内气体的压强为，根据平衡条件，有
解得
气体发生等容变化，则
解得
（2）设当活塞移到缸口时缸内气体温度为，则
解得
气体内能增量
气体对外做功
根据热力学第一定律
可知，气体吸收的热量
14．（15分）如图所示，距离为L的竖直虚线P与Q之间分布着竖直向下的匀强电场，A为虚线P上一点，C为虚线Q上一点，水平虚线CD与CF之间分布着垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，虚线CF与虚线Q之间的夹角，质量为m、电荷量为q的粒子从A点以水平初速度射出，恰好从C点射入磁场，速度与水平方向的夹角也为，粒子重力可忽略不计。求：
（1）粒子带何种电荷？电场强度大小；
（2）粒子在磁场中运动的轨迹半径；
（3）粒子在磁场中运动的时间。
【答案】（1）正电，；（2）；（3）
【详解】（1）带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，电场力向下，与电场方向相同，则粒子带正电；设带电粒子在匀强电场中运动时间为，则有
由牛顿第二定律得
联立解得电场强度大小为
（2）带电粒子进入磁场的速度大小为
带电粒子在磁场中，由洛伦兹力提供向心力得
联立解得
（3）根据几何关系可得，带电粒子在磁场中运动轨迹对应的圆心角为
则粒子在磁场中运动的时间为
联立解得
15．（18分）用如图所示的装置探究导体棒在有磁场存在的斜面上的运动情况，MN、是两条相距为L=0.5m的足够长的金属导轨，放置在倾角均的对称斜面上，两导轨平滑连接，连接处水平。两导轨右侧接有阻值为的固定电阻，导轨电阻不计。整个装置处于大小为B=1T、方向垂直于左边斜面向上的匀强磁场中。质量为、电阻为的导体棒Ⅰ从左侧导轨足够高处自由释放，运动到底端时与放置在导轨底部的质量也为的绝缘棒II发生完全弹性碰撞。若不计棒与导轨间的摩擦阻力，运动过程中棒Ⅰ和棒II与轨道接触良好且始终与轨道垂直，求：
（1）第一次碰撞后，棒II沿右侧斜面上滑的最大高度h；
（2）第二次碰撞后，棒I沿左侧斜面上滑的最大距离为0.25m，该过程的时间；
（3）若从释放棒Ⅰ到系统状态不再发生变化的整个过程中，电阻R产生的热量为Q=0.64J，棒Ⅰ释放点的高度H。
【答案】（1）0.2m；（2）0.275s；（3）0.8m
【详解】（1）棒Ⅰ从足够高处滑下，到导轨底部前已经匀速，根据平衡条件有
导体棒在下滑过程中切割磁感线产生感应电动势，当匀速时速度达到最大，有
由闭合电路的欧姆定律有
联立以上各式可得
棒I和绝缘棒II发生完全弹性碰撞，根据动量守恒定律有
碰撞过程中机械能守恒，有
联立解得碰后棒I的速度，绝缘棒II的速度，对绝缘棒II由动能定理可得
解得
（2）根据以上计算分析可知，第二次碰撞后再次交换速度，棒I以的速度向上运动，直至速度为零，这个过程中根据动量定理可得
其中
解得
（3）最终棒I和棒II都停在导轨的底部，整个过程中能量守恒，则有
该过程中电阻R上产生的热量为
代入数据解得