2024合肥高三下学期一模考试物理试题含解析

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注意事项：
1．答卷前，务必将自己的姓名和座位号填写在答题卡和试卷上。
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，务必擦净后再选涂其它答案标号。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4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合要求的。
1. 以下关于光的说法中正确的是（ ）
A. 光的偏振现象说明光具有粒子性
B. 红光由玻璃射入空气中，其传播速度变大
C. 双缝干涉实验中，狭缝越窄干涉条纹间距越大
D. 阳光下肥皂膜出现彩色条纹是由于光的衍射
【答案】B
【解析】
【详解】A．光的偏振现象说明光为横波。故A错误；
B．红光由玻璃射入空气中，红光频率不变，其传播速度变大，故B正确；
C．在光的双缝干涉实验中，，双缝间距d越小，干涉条纹间距越大，故C错误；
D．肥皂膜出现彩色条纹是光的干涉现象，故D错误。
故选B。
2. 核反应有衰变、核裂变、核聚变和人工核转变4种类型。下列有关说法中正确的是（ ）
A. 核聚变时电荷数守恒，质量也守恒
B. 用中子轰击样品中的会产生和电子
C. 对于大量氡222，每经过一个半衰期就有一半的氡发生衰变
D. 铀235裂变的方程为
【答案】C
【解析】
【详解】A．核聚变时电荷数守恒，质量数守恒，同时释放能量，质量会亏损，故A错误；
B．用中子轰击样品中的，该核反应方程为
会产生和质子，故B错误；
C．半衰期是对大量粒子的统计规律，对于大量氡222，每经过一个半衰期就有一半的氡发生衰变，故C正确；
D．铀235裂变的方程为
故D错误。
故选C。
3. 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
【解析】
【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。
4. 随着抖音、快手等小软件的出现，人们长时间低头导致颈椎病的发病率越来越高。现将人体头颈部简化为如图所示的模型，如图甲所示，A点为头部的重心，AO为提供支持力的颈椎（视为轻杆），可绕O点转动，AB为提供拉力的肌肉（视为轻绳）。当人直立时，颈椎所承受的压力大小等于头部的重力大小G；如图乙，当人低头时，AO、AB与竖直方向的夹角分别为20°、40°。下列关于图乙的说法中正确的是（ ）
A. 颈部肌肉的拉力大于GB. 颈部肌肉的拉力小于G
C. 颈椎受到的压力大于D. 颈椎受到的压力小于
【答案】C
【解析】
【详解】AB．提供拉力的肌肉与头部相当于构成一个活杆死结模型，由于AB拉力和头部重力G与AO夹角相等，合力沿AO指向O，根据对称性可知颈部肌肉的拉力大小为G。故AB错误；
CD．根据平衡条件及力的矢量合成可知，颈椎受到的压力大小为
故C正确，D错误。
故选C。
5. 我国科学家团队在某个河外星系中发现了一对相互绕转的超大质量双黑洞系统，这是迄今为止发现的第二例超大质量双黑洞绕转系统，两黑洞绕它们连线上某点做匀速圆周运动。黑洞1、2的质量分别为，下列关于黑洞1、2的说法中正确的是（ ）
A. 半径之比为B. 向心力之比为
C. 动能之比为D. 角速度之比为
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据
可得
所以有
故A错误；
B．根据
可得双黑洞的向心力之比为1︰1，故B错误；
D．双星系统角速度相等，所以双黑洞的角速度之比
ω1∶ω2=1∶1
故D正确；
C．根据
可得双黑洞的线速度之比
v1∶v2=M2∶M1
动能之比为
故C错误
故选D。
6. 某同学在运动场内将足球踢出有一定厚度的围墙外，场外路人将足球从水平地面上某点正对围墙踢回场内，恰好人对其做功最少，球的初速度方向与地面成θ角，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A. B.
C. D. θ可取小于的任意值
【答案】A
【解析】
【详解】球从地面到墙左侧，再到墙右侧的过程做斜抛运动，设到墙左侧时的速度大小为v1，方向与水平方向的夹角为α，墙壁的厚度为d，则从墙左侧到右侧有
解得
当α=45°时，v1最小，到墙左侧时的动能最小，则在地面抛出时的动能最小，路人将足球从水平地面上踢回场内做的功最小，由地面到墙左侧，球做斜抛运动，则在地面的速度方向与水平方向的夹角要大于α，即
故选A。
7. 如图所示，高压直流输电线上使用“abcd”正方形间隔棒支撑输电线，其目的是固定各输电线间距，防止输电线相碰。图中四根输电线平行且恰好固定在正四棱柱的四条棱上，abcd的几何中心为O，O到四根输电线的距离相等，且远小于输电线的长度。忽略地磁场的影响，当四根输电线通有等大同向的电流时，下列说法正确的是（ ）
A. O点磁感应强度方向沿bd连线
B. 四根输电线所受的安培力相同
C. 所受的安培力方向垂直指向
D. 和在O点产生磁场的磁感应强度相同
【答案】C
【解析】
【详解】AD．因四条导线中的电流相等，O点与四条导线的距离均相等，由右手定则和对称性可知，L1在O点的磁感应强度与L3在O点的磁感应强度等大反向，L2在O点的磁感应强度与L4在O点的磁感应强度等大反向，所以四条导线在O点的磁感应强度等于零，故AD错误；
B．同向电流之间相互吸引，其余三条导线对L1都是吸引力，结合对称性可知，四根输电线所受的安培力方向不同，故B错误；
C．如果通电导线均通垂直纸面向外的电流，根据右手螺旋定则可得L2、L3、L4在L1处的磁感应强度的方向从L4指向L2，再根据左手定则可以确定，L1受到的安培力的方向应与磁感应强度方向垂直，即L1所受安培力方向垂直指向，故C正确。
故选C。
8. 在直角坐标系xOy中，y轴上M、N两点关于坐标原点对称，且距O点2L。x轴上三点坐标分别为，当M、N分别固定两点电荷时，x轴上的电场强度E随x变化关系如图所示，图中的阴影部分面积为a，的阴影部分面积为b。一质量为m、电荷量为的带电粒子，由点静止释放，仅在电场力作用下，沿x轴负方向运动，则在此过程中下列说法正确的是（ ）
A. M、N两点电荷均为负电荷
B. 粒子的最大速度为
C. 粒子运动到处的动能为
D. 粒子在两处的加速度大小之比为
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据图像可知两点电荷电量相等，电性相同；一个质量为m、电荷量为的带负电粒子，由点静止释放，仅在电场力作用下，将沿x轴负方向运动，受到引力作用，所以M、N带等量正电荷，故A错误；
B．带电粒子运动过程中最大速度在O点，由动能定理得
解得最大速度为
故B正确；
C．图乙中面积代表电势差，所以带电粒子运动到位置时，电场力做功为
根据动能定理可知，粒子运动到位置时动能为，故C错误；
D．设点电荷带电量为Q，则有带电粒子在点处的加速度
有带电粒子在点处的加速度
所以带电粒子在、两点处的加速度大小之比
故D错误。
故选B。
二、选择题：本题共2小题，每小题5分，共10分。在每小题给出的选项中，有多项符合题目要求。全部选对得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
9. 如图所示，光滑绝缘水平面内有一粗细均匀的单匝矩形闭合导线框abcd，处于竖直向下、磁感应强度为B的有界匀强磁场中。现用一水平外力垂直作用于ab边中点，将线框以速度v匀速拉出磁场。线框长为，宽为，总电阻为R。在框被拉出磁场的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 线框中的感应电流方向为abcda
B. 水平拉力大小为
C. 线框中产生的焦耳热
D. ab边刚出磁场时，a、b两点间的电势差
【答案】CD
【解析】
【详解】A．根据右手定则，可知线框中的感应电流方向为a→d→c→b→a，故A错误；
B．cd边切割磁感线，据法拉第电磁感应定律得
E=Bl2v
根据闭合电路欧姆定律得回路电流
导线cd所受安培力为
联立可得
线框以速度v匀速拉出磁场，拉力大小
故B错误；
D．ab边刚出磁场时，a、b两点间电势差
故D正确；
C．线框被拉出磁场所需时间
线框中产生的热量
故C正确。
故选CD。
10. 如图所示，水平地面上固定有一足够大的导体板，上表面绝缘，右端接地。板上放置着两滑块M、N，其中M带正电，N不带电且绝缘。滑块M、N的质量分别为m、2m。N的正上方P处固定一电荷量为Q的正点电荷。现给滑块M向右的初速度，经过一段时间与滑块N发生弹性碰撞，碰撞时间极短，碰后滑块N向右运动距离l恰好静止。已知两滑块与导体板间的动摩擦因数均为μ，重力加速度为g，两滑块均视为质点，整个过程滑块电荷量不变。则下列说法中正确的是（ ）
A. M在运动过程中的电势能不变
B. M在运动过程中的加速度不变
C. 碰撞前M运动的时间为
D. 碰撞前M克服摩擦力所做的功为
【答案】AD
【解析】
【详解】A．导体板上表面绝缘，右端接地，电势为0，M在运动过程中的电势能不变，故A正确；
B．滑块M在除碰撞外，运动的整个过程中受重力mg、支持力N、摩擦力f和电场力F作用，其中重力、支持力和电场力在竖直方向上，三个力平衡，有
mg+F=N
由于M质量小于m，碰撞后M向左减速到零。由于电荷量为Q的正点电荷的正下方的导体板表面电场强度比两侧的要大，因此电场力先变大后变小，则支持力N先变大后变小，水平方向的摩擦力
根据牛顿第二定律可得
f=ma
解得
可以判断加速度先变大后变小，故B错误；
C．设绝缘滑块N刚刚发生弹性碰撞后的速度为v，之后匀减速运动，根据牛顿第二定律得加速度大小为
由运动学公式得
联立，解得
设刚碰撞前M的速度为v1，刚刚碰撞后的速度为v2，设向右为正，根据动量守恒定律得
根据弹性碰撞机械能守恒，有
联立解得
碰撞前，运动整个过程中滑块M所受摩擦力为合力，根据动量定理可得
若无电场力，摩擦力为
可得
故C错误；
D．设碰撞前M克服摩擦力所做的功为W，根据动能定理，有
解得
故D正确。
故选AD。
三、非选择题：本大题共5小题，共58分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
11. 某实验小组探究一定质量的空气做等温变化的规律，实验装置如图甲所示。用圆柱状活塞将一定质量的空气封闭于无刻度的注射器筒内，封闭空气压强由压强传感器测出。
（1）关于该实验，下列说法正确的是______。
A. 注射器必须水平放置
B. 注射器内部的横截面积不需要测量
C. 固定在注射器上的刻度尺可以不标注单位
（2）该小组分别在室内外进行了实验（室内温度高于室外温度），作出的图像如图乙所示，则在室内的图像是______（选填①或②）。实验时需要______推动活塞（选填“缓慢”或“快速”）。
【答案】（1）BC （2） ①. ① ②. 缓慢
【解析】
小问1详解】
A．注射器不必保持水平放置，气体压强由传感器直接读出，实验时注射器如何放置对实验结果没有影响。故A错误；
B．实验中要探究的是压强和体积之间的比例关系，注射器筒是圆柱形横截面积不变，不需要测量气体体积，所以注射器内部的横截面积没必要测量。故B正确；
C．注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，便于等量地改变体积，可以不标注单位。故C正确。
故选BC。
【小问2详解】
[1]气体压强与气体的温度有关，一定量的气体，在相同体积下，温度越高，压强越大，故图像①是在温度稍高的室内实验室中测量获得的。
[2]空气柱的体积变化不能太快，要缓慢移动注射器保证气体温度不变。
12. 某同学要测量一段金属丝的电阻率，实验室提供的实验器材有：
A．粗细均匀的待测金属丝，长度为0.5m，电阻约3Ω
B．电压表（0~3V、内阻约3kΩ）
C．电流表（0~0．6A、内阻约3Ω）
D．滑动变阻器（最大阻值5Ω）
E．毫米刻度尺、螺旋测微器
F．两节干电池、开关S及导线若干
请完成以下内容：
（1）用螺旋测微器测金属丝直径，首先未放被测物时，调节螺旋测微器，拧动微调旋钮使测微螺杆与测砧相触时，发现固定刻度的横线与可动刻度的零刻度线未对齐，如图1所示，该示数为______mm，螺旋测微器夹有金属丝时示数如图2所示，该示数为______mm。
（2）该同学根据图3的电路图进行了实物连线，请在图4中补全连线。（ ）
（3）连接好电路后，将滑动变阻器触头调到最左端，闭合开关S，调节滑动变阻器触头位置，记录电压表示数U和对应的电流表示数I，再调节滑动变阻器的触头位置得到多组U、I数据，如下表：
图5为采用上表数据描绘出的点，请在答题卡上的图中补全数据点，并作出U-I图像。（ ）
由图像可得金属丝的电阻值______，电阻率______．（均保留2位有效数字）
【答案】12. ①. 0.180 ②. 0.680
13. 14. ①. ②. 2.9 ③.
【解析】
【小问1详解】
[1]如图1所示，该示数为
[2]如图2所示，该示数为
【小问2详解】
实物图连线如图所示
【小问3详解】
[1]利用表中数据，作出如图所示的图像
[2]金属丝的电阻测量值
[3]金属丝的横截面积为
根据电阻定律
金属丝的电阻率
13. 下图为合肥轨道交通地铁2号线部分线路图，某同学从2号桂庄站乘上地铁，7︰10发车，依次经过3、4、5、6、7号站，7︰23刚好停靠8号科学大道站。假设地铁线路为直线，相邻地铁站间的距离相等，列车在相邻两站间的运动情况均相同：列车从一站由静止开始匀加速运动16s，接着匀速运动，再匀减速运动12s恰停靠下一站，列车在每个地铁站停靠时间均为30s。2号桂庄站与8号科学大道站的距离为10.92km。求地铁运行的加速度大小和最大速度大小。
【答案】，，
【解析】
【详解】设该同学全程运动的总时间为，由该同学早上乘坐地铁7︰10从2号地铁站出发，7︰23从第8号站下地铁，可知
设地铁在相邻两站之间运动的时间为，在每个地铁站停靠的时间为，可得
设2号地铁站与8号地铁站间的距离为，相邻两站间距离，可得
设地铁在运动过程中的最大速度为，在相邻两个地铁站运动时，匀加速的时间为，匀减速的时间为，根据运动学知识
可得
设地铁做匀加速直线运动的加速度大小为，由运动学公式可得
设地铁做匀减速直线运动的加速度大小为，由运动学公式可得
14. 如图甲所示，一小物块放置在水平台面上，在水平推力F的作用下，物块从坐标原点O由静止开始沿x轴运动，F与物块的位置坐标x的关系如图乙所示。物块在处从平台飞出，同时撤去F，物块恰好由P点沿其切线方向进入竖直圆轨道，随后刚好从轨道最高点M飞出。已知物块质量为0.5kg，物块与水平台面间的动摩擦因数为0.7，轨道圆心为，半径为0.5m，MN为竖直直径，，重力加速度g取：，，不计空气阻力。求：
（1）物块飞出平台时的速度大小；
（2）物块在圆轨道上运动时克服摩擦力做的功。
【答案】（1）；（2）0.5J
【解析】
【详解】（1）由与物块的位置坐标的关系图像面积分析可知当物块运动到处时所做的功
设物块运动到处时的速度为，由动能定理
可得
（2）分析可知物块从平台飞出后做平抛运动，且从点沿切线方向进入坚直圆轨道，设物块运动到点时的速度为，可得物块在点的速度
设物块恰好由轨道最高点飞出时的速度为，由圆周运动知识
可得
设物块在圆轨道时，克服摩擦力做的功为，由动能定理
可得
15. 宇宙射线中含有大量的质子，为防止质子对宇航员的危害，某科研团队设计了如图甲所示的防护装置。图乙为其截面图，半径为R的圆柱形区域是宇航员防护区，在半径分别为R和2R的同心圆柱之间加有沿轴线方向的匀强磁场。已知质子沿各个方向运动的速率均为，电荷量为e，质量为m，不计质子间相互作用，。
（1）若质子垂直磁场正对圆柱轴线入射时无法进入防护区，求磁感应强度大小范围；
（2）在（1）问前提下，求质子在磁场中运动的最长时间；
（3）若垂直磁场入射的所有质子都无法进入防护区，求磁感应强度大小范围。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）俯视图为正对防护区圆心入射的质子，若恰好无法进入防护区，设带电粒子的轨迹半径为，粒子运动轨迹如图
由几何关系
可得
由洛伦兹力提供向心力可知
解得磁感应强度的大小
所以
（2）设带电粒子在磁场中的轨迹对应的圆心角为
由几何关系可得
解得
可得
质子在磁场中运动的时间
（3）为使所有速度为的粒子都不进入防护区，半径最大的粒子轨迹如图
则粒子的半径最大为
由洛伦兹力提供向心力可知
解得磁感应强度最小值
则磁感应强度的大小应该满足的条件为U/V
0.58
0.70
0.91
0.95
1.20
1.38
I/A
0.20
0.24
0.28
0.33
0.42
0.48