河北省保定市九校2024届高三下学期二模物理试卷(解析版)

这是一份河北省保定市九校2024届高三下学期二模物理试卷(解析版)，共17页。试卷主要包含了本试卷主要考试内容等内容，欢迎下载使用。
注意事项：
1．答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
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。
4．本试卷主要考试内容：高考全部内容。
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28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．用如图甲所示的实验装置研究光电效应，电路中电源的正负极可以对调，用一定强度、频率为的激光照射阴极K时，得到的光电子遏止电压为，饱和电流为，如图乙所示。已知光电子的质量为m，所带的电荷量为，普朗克常量为h，下列说法正确的是（ ）
A．阴极K的逸出功为 B．阴极K的截止频率为
C．光电子的最大初速度为 D．阴极K单位时间内射出的光电子数为
2．花样游泳被誉为水中芭蕾。运动员在花样游泳表演赛中，用手拍皮球，水波向四周散开，可简化为如图所示的模型，时，波源O开始振动（起振方向向下），激发的简谐横波沿水面向四周传播，水面上的各点均在竖直方向做振幅为4cm的简谐运动。已知s时，离O点10m的质点P第一次到达波谷，s时，离O点20m的质点Q第一次到达波峰，下列说法正确的是（ ）
A．简谐横波的波长为10m B．简谐横波的波速大小为4m/s
C．0~10s内，质点P通过的路程为12cm D．0~10s内，质点Q通过的路程为24cm
3．如图所示，正弦交流电源输出电压有效值为U，理想降压变压器原、副线圈的匝数之比为5∶4，图中两个定值电阻、及滑动变阻器R的最大阻值均相等，四个电表均为理想交流电表。将滑动变阻器滑片从上端滑到下端的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．电流表 eq \\ac(○,A1)的示数一直减小 B．电流表 eq \\ac(○,A2)的示数一直增大
C．电压表 eq \\ac(○,V1)的示数先减小后增大 D．电压表 eq \\ac(○,V2)的示数先增大后减小
4．如图所示，倾角为θ的斜面固定在水平地面上，两个物块A、B用轻质弹簧连接，两物块恰好能静止在斜面上。已知物块A的质量为1kg，物块A与斜面间的动摩擦因数为0.4，物块B与斜面间的动摩擦因数为0.8，两物块受到的摩擦力方向相同，滑动摩擦力等于最大静摩擦力，取重力加速度大小m/s，，下列说法正确的是（ ）
A．弹簧可能处于压缩状态 B．弹簧中的弹力大小为2.4N
C．物块B的质量为7kg D．物块B受到的摩擦力大小为56N
5．在第19届杭州亚运会女子排球决赛中，中国女排以3∶0战胜日本女排，以六战全胜且一局未失的战绩成功卫冕。如图所示，排球场的宽为d，长为2d，球网高为，发球员在底线中点正上方的O点将排球水平击出，排球恰好擦着网落在对方场地边线上的E点，，不计空气阻力，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（ ）
A．O点距地面的高度为 B．排球做平抛运动的时间为
C．排球击出时的速度大小为 D．排球着地时的速度大小为
6．2023年11月18日，火星、太阳、地球三者之间形成一条直线，火星被太阳完全遮挡，受太阳电磁辐射影响，“祝融号”火星车“失联”一个多月。如图所示，地球与火星均绕太阳同方向公转，公转轨道为同心圆，两者的最远距离为最近距离的5倍。已知太阳到地球的距离约为太阳直径的100倍，结合天文常识可知，火星被太阳遮挡的时间约为（ ）
A．2天 B．8天 C．15天 D．30天
7．真空中一透明介质的横截面为如图所示的等腰梯形，下底边的长度为100L，上底边的长度为44L，两腰的长度均为35L，一束激光平行于底边CD从AC边的中点射入透明介质，经CD边反射后，恰好从BD边的中点射出透明介质。已知激光在真空中的传播速度大小为c，下列说法正确的是（ ）
A．透明介质的临界角为45° B．透明介质的折射率为
C．激光在透明介质中通过的路程为80L D．激光在透明介质中的传播时间为
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，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，有选错的得0分。
8．如图所示，铁路拐弯处内、外轨有一定的高度差，当质量一定的火车以设计的速率在水平面内转弯时，轨道对车轮的支持力大小为，当火车以实际速率在此弯道上转弯时，轨道将施于车轮一个与枕木平行的侧压力F，下列说法正确的是（ ）
A．若，侧压力F方向由外轨指向内轨
B．若，侧压力F方向由内轨指向外轨
C．若，轨道对车轮的支持力等于
D．若，轨道对车轮的支持力大于
9．质谱仪是科学研究和工业生产中的重要工具。质谱仪的工作原理示意图如图所示，粒子源S从小孔向下射出各种速度的氕核（）、氘核（），氚核（）及氦核（），粒子经小孔进入速度选择器后，只有速度合适的粒子才能沿直线经过小孔，并垂直进入磁感应强度大小为的偏转磁场，感光底片PQ上仅出现了A、B、C三个光斑，光斑A到小孔的距离为2d。已知速度选择器两板间存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场，两板间距为d，板间电压为U，下列说法正确的是（ ）
A．极板M带正电荷 B．粒子在偏转磁场中的速度大小为
C．氦核的比荷为 D．相邻两光斑的距离均为
10．滑草是一种能给游客带来动感和刺激的运动。将滑草的运动过程简化为如图所示的模型，一位质量为75kg的游客坐在质量为10kg的滑板内从草坡顶端A点由静止滑下，最终停在水平草地上的C点。已知m、m，滑板与草地间的动摩擦因数为0.5，滑板经过B点前后的速度大小不变，不考虑空气阻力，取重力加速度大小m/s。下列说法正确的是（ ）
A．游客的最大速度为8m/s
B．游客由A点运动到C点所用的时间为7s
C．游客在此过程中减小的重力势能为11250J
D．当游客在C点离开滑板后，通过机械装置对滑板施加一个恒力F使其恰能回到坡顶的A点，则恒力F的最小值为80N
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11．（7分）2023年9月21日下午，在中国“天宫”空间站内“神舟十六号”航天员乘组进行了第四次太空授课，课堂上两位航天员带来动量守恒的演示实验。如图所示，两位航天员在等间距的网格布前用大、小钢球完成了多次碰撞。某同学将其中一次碰撞的视频下载后进行逐帧分析，在此次实验中航天员将小钢球向右推向静止的大钢球，在碰撞前的连续3帧画面里小钢球在背景中刚好向右移动了1格，在碰撞后的连续13帧画面里小钢球向左移动了4格、大钢球向右移动了2格。设小钢球的质量为m，大钢球的质量为M，根据以上数据回答下列问题：
（1）小钢球与大钢球的质量之比______．
（2）本次碰撞为______（填“弹性碰撞”或“非弹性碰撞”）。
（3）影响实验结果准确性的原因：____________。（写出一条即可）
12．（9分）实验小组找到一刻度清晰的微安表 eq \\ac(○,G)，其满偏电压不到0.5V，该小组同学决定测量该微安表的内阻，可供选择器材如下：
A．微安表 eq \\ac(○,G)（满偏电流为150μA，内阻未知）；
B．滑动变阻器（0~5Ω，允许通过的最大电流为2A）；
C．滑动变阻器（0~10Ω，允许通过的最大电流为1A）；
D．电源E（电动势约为6V）；
E．电阻箱R（最大阻值为9999Ω）；
F．开关两个，导线若干。
（1）按图甲所示的电路图用笔画线代替导线将图乙中的实物连线。
（2）滑动变阻器应选择______（填“B”或“C”）。
（3）实验过程：将滑动变阻器的滑片移至______（填“左”或“右”）端，合上开关、，缓慢移动滑动变阻器的滑片，使微安表指针满偏；保持滑片位置不变，仅断开开关，调节电阻箱使微安表指针半偏，此时电阻箱的四个旋钮如图丙所示，则微安表的内阻为______Ω。
（4）若将该微安表改装为量程为0.6A的电流表，需______（填“串”或“并”）联一个______Ω（保留两位小数）的定值电阻。
（5）测量微安表 eq \\ac(○,G)的内阻时，在设计上存在系统误差，这会导致（4）中电流表的测量值______（填“大于”“小于”或“等于”）真实值。
13．（8分）一种自动泄压装置可简化为如图所示的模型，竖直放置、导热良好的汽缸由两个圆筒连接而成，上方圆筒内壁光滑，顶端与大气相通，其内部有一面积为S、厚度不计的活塞，下方圆筒侧壁有一阀门K，当活塞接触上方卡扣时，阀门会自动打开。起初阀门K关闭，环境的热力学温度为，活塞处于下方卡扣处，汽缸内封闭气体的压强与外界大气压强均为；当环境的热力学温度缓慢升高到时，活塞恰好接触上方卡扣，活塞很快回到下方卡扣处，此过程中汽缸内气体温度不变。已知两个圆筒的高度相同，截面积分别为4S和S，封闭气体可视为理想气体，重力加速度大小为g，求：
（1）活塞的质量m；
（2）泄压排出的气体与剩余气体的质量的比值k。
14．（14分）如图所示，将质量kg的圆环套在固定的水平杆上，圆环的内径略大于杆的截面直径。现对圆环施加一与杆成θ角、斜向上的恒定拉力F，圆环由静止开始做匀加速直线运动，拉力作用t=2s后撤去，圆环总共运动了m后静止，已知圆环与杆之间的动摩擦因数，取重力加速度大小m/s，，求：
（1）圆环的最大速度；
（2）拉力F对圆环的冲量大小I。
15．（16分）磁悬浮列车是一种靠磁悬浮力来推动的列车，它通过电磁力实现列车与轨道之间无接触的悬浮和导向，再利用直线电机产生的电磁力牵引列车运行，由于其轨道的磁力使之悬浮在空中，减少了摩擦力，因此速度可达400km/h以上。某科研团队为研究磁悬浮列车的运动情况，制作了总质量kg的列车模型，如图甲所示，该列车底部固定一与列车绝缘的矩形金属线框abcd，线框的总电阻Ω，用两根足够长、水平固定、间距m（和矩形线框的边长ab相等）的平行金属导轨PQ、MN模拟列车行驶的车轨，导轨间存在垂直导轨平面的等间距不间断的交替匀强磁场，相邻两匀强磁场的方向相反、磁感应
强度大小均为T，每个特定磁场横向宽度恰好与矩形线框的边长ad相等，如图乙所示（图乙中只画出矩形线框）。将列车放置于车轨上，当匀强磁场以速度m/s向右匀速运动时，列车因受到磁场力而运动起来，运动过程中受到的阻力恒为N。
（1）求列车加速时的最大加速度；
（2）求列车以最大速度行驶时外界供能的功率P；
（3）若磁场由静止开始向右做匀加速运动并开始计时，在s时列车才开始运动，s之后线框中的电流保持不变，在s时磁场突然静止，s时列车才静止，求列车的制动距离d。
【参考答案】
1．D【解析】本题考查光电效应，目的是考查学生的推理论证能力。根据光电效应方程有，解得，，，选项A、B、C均错误；光电子几乎是瞬发的，设单位时间内射出的光电子数为n，根据电流的定义有，选项D正确。
2．D【解析】本题考查机械波，目的是考查学生的推理论证能力。根据已知条件有s，s，解得m/s，s，m，这选项A、B均错误；0~10s内，质点P的振动时间为8sT，质点P通过的路程为cm，选项C错误；0~10s内，质点Q的振动时间为6sT，质点Q通过的路程为cm，选项D正确。
3．B【解析】本题考查理想变压器，目的是考查学生的推理论证能力。设副线圈电路中与定值电阻并联部分的电阻为r，则副线圈电路的总电阻，显然，随着r的增大，一直减小，变压器及副线圈电路可等效为一个阻值为的电阻，滑动变阻器滑片向下移动的过程中，该等效电阻不断减小，所以电流表 eq \\ac(○,A1)、 eq \\ac(○,A2)的示数均一直增大，电压表 eq \\ac(○,V1)、 eq \\ac(○,V2)的示数均一直减小，选项B正确。
4．C【解析】本题考查物体的平衡，目的是考查学生的推理论证能力。因，所以弹簧一定处于伸长状态，选项A错误；对物块A有，解得N，选项B错误；把A、B看成一个整体，有，解得：kg，物块B受到的摩擦力大小为44.8N，选项C正确、D错误。
5．A【解析】本题考查平抛运动，目的是考查学生的推理论证能力。排球做平抛运动的轨迹在地面上的投影为，显然，所以排球在左、右场地运动的时间之比为1∶2，设排球做平抛运动的时间为3t，有，，解得，，选项A正确、B错误；排球击出时的速度大小，选项C错误；排球着地时的速度大小，选项D错误。
6．A【解析】本题考查天体运动，目的是考查学生的创新能力。设地球和火星的公转半径分别为、，则有，解得；设太阳的半径为r、质量为M，火星被太阳遮挡的时间为t，以地球为参考系，有，，解得天，选项A正确。
另解：以太阳为参考系，结合弧度的定义有
，解得天。
7．D【解析】本题考查光的折射，目的是考查学生的创新能力。画出光路图，根据图中几何关系有，，，，解得，，，选项A、B、C均错误；激光在透明介质中的传播时间，解得，选项D正确。
8．AB【解析】本题考查圆周运动，目的是考查学生的推理论证能力。设拐弯处的轨道半径为R，内、外轨形成的倾角为θ，则有；设当火车以实际速率v转弯时，轨道对车轮的支持力大小为，有，，当，侧压力F方向由外轨指向内轨，，当，侧压力F方向由内轨指向外轨，，选项A、B均正确，选项C、D均错误。
9．BD【解析】本题考查质谱仪，目的是考查学生的推理论证能力。根据左手定则可知，粒子在速度选择器中受到的洛伦兹力向右，极板M带负电荷，选项A错误；根据平衡条件有，解得，选项B正确；粒子在偏转磁场中做圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力，有，解得，显然光斑A是氚核产生的，设氕核的质量为、所带的电荷量为e，则氚核的比荷，氦核的比荷，选项C错误；光斑B是氘核和氦核产生的，光斑C是氕核产生的，B、C两点将三等分，选项D正确。
10．BCD【解析】本题考查动能定理的综合应用，目的是考查学生的创新能力。令kg，kg，设游客经过B点时的速度大小为，根据动能定理有，解得m/s，选项A错误；游客从A点到C点的过程，根据运动学知识有，解得s，选项B正确；对游客运动的全过程，根据动能定理有，，结合，解得J，选项C正确；设恒力F的方向与水平面的夹角为α，根据动能定理有
，解得（N），根据辅助角公式，当时，N，选项D正确。
另解：令，若将如图甲所示的轨道及整个系统（包括原始的重力）逆时针旋转2β，此时AE水平，如图乙所示，滑板仍恰好可以沿轨道从C点滑到A点，为使新的“重力”沿竖直方向，需要原始的重力mg和恒力F的合力沿新的竖直方向，当恒力F与垂直时，拉力F最小，此时，解得N。
11．（1）1∶5（3分）
（2）弹性碰撞（2分）
（3）钢球的运动轨迹不与背景板平行，摄像机没有正对背景板，钢球受到空气阻力等（2分）
【解析】本题考查“验证动量守恒定律”实验，目的是考查学生的实验探究能力。
（1）设背景板上每格的宽度为d，视频两帧画面的时间间隔为T，则小钢球的碰前速度大小，碰后小钢球的速度大小，大钢球的速度大小，以向右为正方向，有，解得。
（2）由可知此次碰撞为弹性碰撞。
（3）钢球的运动轨迹不与背景板平行，摄像机没有正对背景板，钢球受到空气阻力均会导致测量的位移不准确，其他合理回答均给分。
12．（1）（2分）
（2）B（1分）
（3）左（1分） 2400（1分）
（4）并（1分） 0.60（1分）
（5）大于（2分）
【解析】本题考查“半偏法测灵敏电流表内阻”实验，目的是考查学生的实验探究能力。
（1）按照电路图连接实物如图所示。
（2）为了提高实验精度，滑动变阻器应选B。
（3）微安表指针满偏后，断开开关，可认为滑片与电源负极间的电压保持不变，微安表指针半偏时，电阻箱两端的电压与微安表两端的电压相等，微安表的内阻为2400Ω。
（4）将该微安表改装为量程为0.6A的电流表，需并联一个0.60Ω的定值电阻。
（5）断开开关，电路中的总电阻变大，滑片与电源负极间的电压略大于微安表的满偏电压，微安表指针半偏时，电阻箱两端的电压略大于微安表两端的电压，故微安表内阻的测量值大于真实值，这会导致改装后的电流表的测量值大于真实值。
13．【解析】本题考查理想气体状态方程，目的是考查学生的推理论证能力。
（1）设活塞缓慢上升时，封闭气体的压强为p，有（2分）
（1分）
解得。（1分）
（2）初、末状态相当于理想气体等压膨胀，设封闭气体等压膨胀到时的体积为V，则有（2分）
（1分）
解得。（1分）
14．【解析】本题考查牛顿运动定律的综合应用，目的是考查学生的模型建构能力。
（1）圆环先做匀加速直线运动，后做匀减速直线运动，有
（2分）
（2分）
解得m/s。（1分）
（2）当N时，杆的上侧与圆环存在摩擦力，当N时，杆的下侧与圆环存在摩擦力（2分）
以下分两种情况讨论：
（ⅰ）当N时，有（1分）
（1分）
（1分）
解得N·s。（1分）
（ⅱ）当N时，有
（1分）
（1分）
解得N·s。（1分）
15．【解析】本题考查电磁感应的综合应用，目的是考查学生的创新能力。
（1）当列车的速度为零时，线框相对于磁场的速度大小为，线框中左、右两边都切割磁感线，有
（2分）
（2分）
解得m/s。（1分）
（2）当列车的速率为v时，线框相对磁场的速率为，随着列车速度增大，加速度逐渐减小，设列车的最大速率为，此时线框中的热功率为，克服阻力的功率为，有（1分）
（1分）
（1分）
（1分）
解得W。（1分）
（3）设磁场的加速度大小为a，t（10ss）时刻列车的速度大小为v，加速度大小为，此时线框中的感应电流为i，有（1分）
经过极短时间，线框中电流的变化量为，有（1分）
由于s后线框中的电流保持不变，必有，即s后列车和磁场的加速度相同，设s时列车的速度大小为，因s时列车才开始运动，结合动量定理有
（1分）
（1分）
（1分）
解得m。（1分）