2024届江苏省南京外国语学校等决胜新高考高三下学期2月大联考试题 物理 （解析版）

这是一份2024届江苏省南京外国语学校等决胜新高考高三下学期2月大联考试题 物理 （解析版），共15页。
考生在答题前请认真阅读本注意事项及各题答题要求
1．本试卷共6页，满分为100分，考试时间为75分钟。考试结束后，请将答题卡交回。
2．答题前，请务必将自己的姓名、准考证号等用0.5毫米黑色墨水的签字笔填写在答题卡的规定位置。
3．请认真核对答题卡表头规定填写或填涂的项目是否准确。
4．作答选择题，必须用2B铅笔将答题卡上对应选项的方框涂满、涂黑；如需改动，请用橡皮擦干净后，再选涂其他答案。作答非选择题，必须用0.5毫米黑色墨水的签字笔在答题卡上的指定位置作答，在其他位置作答一律无效。
5．如需作图，必须用2B铅笔绘、写清楚，线条、符号等须加黑、加粗。
一、单项选择题：共10题，每题4分，共40分。每题只有一个选项最符合题意。
1. 随着航天技术的不断发展，太空中的航天器数量越来越多。假设太空中的航天器围绕地球做匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）
A. 航天器的转速一定大于地球的转速B. 离地面越高的航天器向心加速度越小
C. 同一轨道上的航天器受到的地球引力相等D. 同一轨道上的航天器一定不会发生碰撞现象
【答案】B
【解析】
【详解】A．由万有引力提供向心力
解得
可知航天器的离地面的高度的大于或等于地球同步卫星的高度时，航天器的转速小于或等于地球的转速，故A错误；
B．根据万有引力提供向心力，有
得向心加速度
故离地面越高的航天器向心加速度越小，故B正确；
C．根据万有引力公式
又航天器的质量未知，所以同一轨道上的航天器受到的地球引力不一定相等，故C错误；
D．由
可知同一轨道上的航天器的线速度的大小相等，如果它们绕地球飞行的运转方向相反，它们会碰撞，故D错误。
故选B。
2. 某型号酒精测试仪的工作原理图如图所示，传感器R的阻值随气体中酒精浓度的增大而减小。当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时（ ）
A. 传感器的电阻增大B. 电流表的示数变小C. 电压表的示数变大D. 电源的总功率增大
【答案】D
【解析】
【详解】ABC．酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，传感器R的阻值减小，则电流增大，根据
可知电压表示数变小，故ABC错误；
D．根据功率的公式可知
可知电源的总功率增大，故D正确；
故选D。
3. 在恒星内部发生的核反应和中，X、Y代表两种不同的原子核，则（ ）
A. X、Y是同位素B. X的结合能比Y的大
C. Y的核子数与相等D. X的中子数为7
【答案】D
【解析】
【详解】AB．由可知，Y的电荷数比X的电荷数多1，所以X、Y不是同位素；Y的质量数比X的质量数大，所以Y的结合能比X的大，故AB错误；
C．由可知，Y的核子数比少1，故C错误；
D．由，，结合反应过程质量数和电荷数守恒，可知Y的质量数和电荷数分别为14、7；则X的质量数和电荷数分别为13、6，则X的中子数为
故D正确。
故选D。
4. 如图所示，在足够大的、磁感应强度为B的匀强磁场中，一匝数为N、面积为S的矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，则当线框平面与中性面（ ）
A. 垂直时，线框的四条边受到安培力B. 垂直时，线框的磁通量变化率最大
C. 重合时，线框产生感应电动势最大D. 重合时，穿过线框的磁通量为NBS
【答案】B
【解析】
【详解】AB．当线框平面与中性面垂直时，上下两边不受安培力，此时线框的磁通量变化率最大，感应电动势最大，故A错误，B正确；
CD．当线框平面与中性面重合时，线框产生的感应电动势最小为0，磁通量为
故CD错误；
故选B。
5. 在光学元件的表面镀一层特定厚度的薄膜，可增加光的透射。某薄膜能增加一单色光的透射，该薄膜的最小厚度（ ）
A. 小于单色光波长的四分之一B. 等于单色光波长的四分之一
C. 等于单色光波长的二分之一D. 大于单色光波长的二分之一
【答案】A
【解析】
【详解】当薄膜的最小厚度等于该单色光在这种介质中的波长的时，两束反射光的光程差恰好是光在这种介质中的波长的，则相遇时是波峰与波谷相叠加，实现干涉相消，即反射光的总强度接近于零，因而大大减少了光的反射损失，从而增加了透视光的强度，所以该薄膜的最小厚度等于该单色光在这种介质中的波长的；由于光进入介质后频率不变，波速减小，则波长减小，所以该薄膜的最小厚度小于单色光波长的四分之一。
故选A。
6. 功率为P的白炽灯消耗的电功率有产生红光。已知红光的波长为，红光在真空中的光速为c，则该白炽灯1s内发出的红光光子数为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】一个红光光子的能量为
其中
白炽灯在时间1s内辐射的红光的能量为P，辐射的光子数为
故选A。
7. 一列简谐横波在时的波形图如图所示。介质中处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为，则（ ）
A. 这列波的波长为6mB. 这列波的传播速度为1m/s
C. 时，P处于平衡位置处D. 处质点振动方程为
【答案】D
【解析】
【详解】A．如图，波长为4m，A错误；
B．周期为
波速为
B错误；
C．由于
P处于波峰或波谷处，C错误；
D．时，处质点处于波谷，即初相为，故处质点的振动方程为
D正确。
故选D。
8. 用插针法测量矩形玻璃砖折射率的实验中，入射光线和出射光线上大头针的位置均正确，则逆着出射光线观察到的4个大头钉的位置可能是（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】设入射光线和出射光线上大头针分别为A、B和C、D，用插针法测量矩形玻璃砖折射率的实验中，入射光线和出射光线上大头针的位置均正确，说明出射光线上大头针C、D会挡住入射光线上上大头针A、B的像，则根据光路可逆性知，逆着出射光线观察到的4个大头钉的位置可能是C图。
故选C。
9. 如图所示，外力使条形磁铁甲、乙静止于水平桌面上，已知甲的质量小于乙的质量，两者与桌面间的动摩擦因数相等。现同时释放甲、乙，两者均相对于桌面运动，在它们接近过程中的任一时刻（ ）
A. 甲的加速度比乙的小B. 甲的动能比乙的大
C. 甲动量比乙的小D. 磁场力对甲、乙的功率相等
【答案】B
【解析】
【详解】A．对甲、乙两条形磁铁分别做受力分析，如图所示
根据牛顿第二定律有
、
可得甲的加速度比乙的大，故A错误；
B．由于所以由于两物体运动时间相同，且同时由静止释放，甲的加速度较大，则甲的位移较大，根据动能定理有
可知甲的动能比乙的大，故B正确；
C．对于整个系统而言，由于合力方向向右，合冲量方向向右，所以合动量方向向右，显然甲动量大小比乙的大，故C错误；
D．根据功率的计算公式有
磁场力对甲、乙的功率不相等，故D错误。
故选B。
10. 如图所示，均匀带正电的薄球壳上有一小孔A，带正电的试探电荷（不计重力）从球心O以足够大的初速度沿OA方向射出。取无穷远处的电势为0，则关于试探电荷受到的电场力大小F、电势能与离开球心的距离r的关系图像可能正确的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】由于球壳内的场强处处为零，试探电荷在球壳内不受电场力，电场力不做功，试探电荷的电势能保持不变。球壳外的场强随离球心的距离r的增加而减小，带正电的试探电荷受到的电场力方向与速度方向相同，电场力做正功，试探电荷的电势能随r的增加而增加，但增加得越来越慢。
故选C。
二、非选择题：共5题，共60分。其中第12题~第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。
11. 小华利用如图甲所示的实验装置探究物体做直线运动时平均速度与时间的关系。先将木板左端垫高，以补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力。然后小车右端用细绳跨过定滑轮和一个钩码相连，钩码下落，带动小车运动。
（1）补偿阻力时，小车左端______（选填“需要”或“不需要”）和纸带相连。
（2）实验得到的纸带和相关数据如图乙所示，图中相邻两个计数点的时间间隔均为0.1s。以打出A点时小车位置为初始位置，得到位移AB、AC、AD、AE、AF平均速度如下表：
请根据表中数据，在方格纸上补全实验点，作出图线。____
（3）从实验结果可知，小车运动的图线可视为一条直线，从图线可得到打出A点时小车速度大小______cm/s。
（4）设图线的斜率为k，可得到小车的加速度大小______。
（5）小明认为若再增加一个钩码，不改变其他条件，重新实验作出的图线的斜率为2k。请判断该观点是否正确，并简要说明理由。______
【答案】 ①. 需要 ②. ③. 58##59##60 ④. 2k ⑤. 不正确。因为再增加一个钩码后，小车的加速度小于原来的2倍，即斜率小于2k
【解析】
【详解】（1）[1]补偿阻力时，不仅补偿木板和小车之间的阻力，还需补偿纸带与打点计时器之间阻力，小车左端需要和纸带相连，故填“需要”。
（2）[2]利用表格中的数据作出图线，如图所示。
（3）[3]由图线知，纵轴的截距为点的速度，。
（4）[4]小车做匀变速直线运动，有
变形可得
故小车在时，即打出点时小车的速度大小
小车的加速度大小满足
即
（5）[5]如果不满足钩码质量远小于小车质量，则钩码质量不能忽略，则有
变形得
所以当不满足钩码质量远小于小车质量时，加速度变小，因为再增加一个钩码后，小车的加速度小于原来的2倍，即斜率小于。故不正确。
12. 一瓶内装有氧气。已知氧气的分子数为N，密度为，摩尔质量为M，温度为T。阿伏伽德罗常数为。
（1）求瓶内氧气的体积V；
（2）升高氧气温度并释放出瓶内部分氧气以保持瓶内压强不变，求氧气温度升至时瓶内氧气的密度。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）氧气的质量
瓶内氧气的体积，解得
（2）升高氧气温度并释放出瓶内部分氧气以保持瓶内压强不变，则
质量相等，则
解得
13. 如图所示，两条相距为d的平行金属导轨位于竖直面内，其上端接一阻值为的电阻，匀强磁场区域的磁感应强度大小为B、方向与导轨平面垂直。质量为m、电阻为的金属杆在外力作用下静止在导轨上，当磁场区域（虚线以下足够大的空间）以速度竖直向下匀速运动后，释放金属杆。导轨的电阻不计，导轨光滑且足够长，杆在运动过程中始终在磁场中，并与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，重力加速度为g。求：
（1）释放金属杆瞬间，杆中感应电流的大小I；
（2）经过足够长的时间后，金属杆的速度大小v。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）感应电动势
电流
解得
（2）经过足够长的时间后，金属杆做匀速直线运动
感应电动势
电流
解得
14. 如图所示，轻杆的一端固定在轻质竖直转轴上的O点，杆与轴的夹角，杆上套有一劲度系数的轻质弹簧，弹簧一端固定于O点，另一端与套在杆上的质量的圆环相连，杆和圆环均处于静止状态。已知弹簧原长，弹簧始终在弹性限度内，取重力加速度，不计一切摩擦。
（1）求圆环静止时弹簧的长度L；
（2）在外力作用下，杆随转轴缓慢加速转动，圆环始终未离开杆。
①当弹簧处于原长时，求杆转动的角速度大小；
②求杆的角速度从0到的过程中，外力做的功W。
【答案】（1）；（2）①，②
【解析】
【详解】（1）对圆环
弹簧的长度
解得
（2）当弹簧处于原长时，对圆环
几何关系
解得
（3）杆的角速度从0到的过程中，根据动能定理得
弹簧弹力做功
重力做功
线速度
解得
15. 如图所示，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于xOy平面向外。质量为m、电荷量为＋q的粒子从坐标原点O垂直磁感线入射到磁场中，初速度大小为，方向与x轴正方向成30°角，粒子能经过x轴上的P点。不计粒子重力。
（1）求点P的坐标；
（2）若仅将磁场替换为在坐标平面内且沿y轴负方向的匀强电场，粒子仍能经过P点，题干中的B为已知量，其他条件不变。求电场强度的大小E；
（3）若仅在坐标平面内增加沿y轴正方向的匀强电场，电场强度，求粒子离x轴的最远距离。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）洛伦兹力提供向心力
几何关系
解得点P的坐标为。
（2）x轴方向
y轴方向
加速度
解得
（3）将粒子水平方向的初速度分解为两个速度
其中
解得
小球的运动为速率为、向右的匀速直线运动和速率为的匀速圆周运动的合运动，洛伦兹力提供向心力
几何关系
解得
位移区间
AB
AC
AD
AE
AF
01
0.2
0.3
0.4
0.5
66.0
73.0
80.0
87.3
94.6