2024届四川省成都市石室中学高三下学期二诊模拟考试物理试题 （解析版）

这是一份2024届四川省成都市石室中学高三下学期二诊模拟考试物理试题 （解析版），共20页。试卷主要包含了考生必须保证答题卡的整洁等内容，欢迎下载使用。
注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在本试卷和答题卡相应位置上。
2.作答选择题时，选出每小题答案后，用2B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。答案不能答在试卷上。
3.非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答。答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应位置上；如需改动，先画掉原来的答案，然后再写上新答案；不准使用铅笔和涂改液。不按以上要求作答无效。
4.考生必须保证答题卡的整洁。考试结束后，将试卷和答题卡一并交回。
第Ⅰ卷（选择题，共126分）
一、选择题：本大题共8小题，每小题6分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~5题只有一项符合题目要求，第6~8题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。
1. 下列四幅图分别对应四种说法，其中说法正确的是（ ）
A. 图甲中，当滑片P向右滑到一定程度时，电流表没有示数
B. 图乙中，氢原子从n=2能级跃迁到n=1能级辐射出一个光子后，电势能减小，动能增大，总能量增大
C. 图丙中，说明氡原子核衰变时，每过3.8天，发生衰变的原子核数目保持不变
D. 图丁中，可以推断出，氧原子核（）比锂原子核（）更稳定
【答案】D
【解析】
【详解】A．图甲中，当滑片P向左滑到一定程度时，极电势高，极电势低，之间的电压达到截止电压时，电流表没有示数，故A错误；
B．图乙中，氢原子从n=2能级跃迁到n=1能级辐射出一个光子后，电势能减小，动能增大，总能量减小，故B错误；
C．图丙中，说明氡原子核衰变时，每过3.8天，发生衰变的原子核数目为原来数目的一半，故C错误；
D．由图丁可知，质量数中等的原子核比结合能最大，原子核越稳定，图中氧的原子核（）是比锂的原子核（）更接近中等质量数的原子核，所以氧的原子核（）比锂的原子核（）更稳定，故D正确。
故选D。
2. 如图甲所示，质量为m的同学在一次体育课上练习原地垂直起跳。在第一阶段，脚没有离地，所受地面支持力大小F随时间t变化的关系如图乙所示。经过一定时间，重心上升h1，获得速度v。在第二阶段，脚离开地面，人躯干形态基本保持不变，重心又上升了h2，到达最高点。重力加速度为g，不计空气阻力，则下列说法正确的是（ ）
A. 该同学在t1∼t2时间段处于超重状态，在t2∼t3时间段处于失重状态
B. 在第一阶段地面支持力对该同学做的功为
C. 在第一阶段地面支持力对该同学的冲量为mv
D. 在第一和第二阶段该同学机械能共增加了
【答案】D
【解析】
【详解】A．由图可知，该同学在t1∼t2和t2∼t3阶段所受地面支持力都大于重力，都处于超重状态，故A错误；
B．在第一阶段该同学受到地面支持力的作用点——脚底是没有位移的，根据做功的定义我们得出，支持力不做功，即地面支持力对该同学做的功为0，故B错误；
C．在第一阶段由动量定理可知重力和支持力的合力的冲量等于mv，故C错误；
D．在第一和第二阶段，该同学重心上升了，重力势能增加了，动能初始状态都是0，则机械能增加了，故D正确。
故选D。
3. 如图甲所示，野营三脚架由三根对称分布的轻质细杆构成，炊具与食物的总质量为m，各杆与竖直方向的夹角均为θ。盛取食物时，用光滑铁钩缓慢拉动吊绳使炊具偏离火堆，如图乙所示。重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A. 拉动吊绳的过程中，铁钩对吊绳的作用力沿水平方向
B. 拉动吊绳的过程中，铁钩受到吊绳的作用力越来越小
C. 烹煮食物时，若θ=30°，则三根细杆受到地面的摩擦力大小均为
D. 烹煮食物时，若θ=30°，则三根细杆对地面的作用力大小均为
【答案】C
【解析】
【详解】A．拉动吊绳过程中，绳子节点受到竖直向下的绳子拉力、斜向上的的绳子拉力，以及铁钩对吊绳的作用力，在拉动吊绳过程中，斜向上的的绳子拉力的方向改变，根据共点力平衡可知铁钩对吊绳的作用力沿竖直绳子与倾斜绳子拉力的对角线，故A错误；
B．拉动吊绳的过程中，绳子的拉力不变，两绳子间的夹角变小，则合力变大，所以铁钩受到吊绳的作用力越来越大，故B错误；
C．烹煮食物时，各杆受到地面的摩擦力大小均为
故C正确；
D．设细杆的作用力为F，在竖直方向根据共点力平衡有
解得
则烹煮食物时，细杆对地面的作用力大小均为，故D错误；
故选C。
4. 2023年春节，改编自刘慈欣科幻小说的电影——《流浪地球2》在全国上映。电影中的太空电梯场景非常震撼，如图甲所示。太空电梯的原理并不复杂，与生活中的普通电梯十分相似。只需在地球同步轨道上建造一个空间站，并用某种足够长也足够结实的“绳索”将其与地面相连，当空间站围绕地球运转时，“绳索”会拧紧，宇航员、乘客以及货物可以通过像电梯轿厢一样的升降舱沿“绳索”直入太空，这样不需要依靠火箭、飞船这类复杂航天工具。图乙中，图线A表示地球引力对宇航员产生的加速度大小与航天员距地心的距离r的关系，图线B表示宇航员相对地面静止时而产生的向心加速度大小与r的关系，下列说法正确的是（ ）
A. 宇航员在处的线速度等于第一宇宙速度
B. 太空电梯停在处时，宇航员对电梯舱的弹力为0
C. 随着r的增大，宇航员的线速度逐渐减小
D. 随着r的增大，宇航员对升降舱的弹力逐渐减小
【答案】B
【解析】
【详解】A．宇航员做匀速圆周运动，根据圆周运动规律可知向心加速度与线速度的关系
地球引力对宇航员产生的加速度与第一宇宙速度的关系
因为
所以宇航员在处的线速度小于第一宇宙速度。故A错误；
B．太空电梯停在处时，地球引力对宇航员产生的加速度大小等于宇航员相对地面静止时而产生的向心加速度大小，即万有引力全部用来提供向心力，此时宇航员处于完全失重状态，所以宇航员对电梯舱的弹力为0。故B正确；
C．因为宇航员相对地面静止，则宇航员圆周运动角速度不变，即
随着r的增大，宇航员的线速度逐渐增大。故C错误；
D．根据题意可知宇航员所受的合外力提供向心力，即
随着r的增大，减小，增大，则升降舱对宇航员的弹力先减小，后反向增大。则宇航员对升降舱的弹力先减小后增大。故D错误。
故选B。
5. 如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比n1：n2=2：1，原线圈电路中接入正弦交流电压，电流表为理想交流电表。已知R1=8Ω，R2=R3，开关S闭合前、后电流表示数之比为3：4。下列说法正确的是（ ）
A. 定值电阻R2=1Ω
B. 开关断开时，副线圈磁通量变化率的最大值为
C. 开关S闭合时，原线圈的输入功率最大
D. 开关断开时，电路中消耗的总功率为1512.5W
【答案】A
【解析】
【详解】A．由题可知，设R2=R3=R，当开关S断开时，副线圈的负载电阻为2R；当开关闭合时，副线圈的负载电阻为R；将理想变压器的原、副线圈和负载电阻等效为一个电阻，画出电路的等效电路图，如图所示
根据理想变压器电阻等效法，得
因此当开关断开时
当开关闭合时
根据闭合电路欧姆定律，可知等效电路中电流表示数
故
解得
R=1Ω
故A正确；
BC．开关断开时
副线圈电流
副线圈电压
如果副线圈匝数为1，副线圈磁通量变化率的最大值为
但是实际副线圈的匝数未知，因此磁通量变化率不可求，当时，原线圈的输入功率最大，即副线圈开关断开时最大，故BC错误；
D．开关断开时，电路中消耗的总功率为
故D错误。
故选A。
6. 如图所示，在地面上方的水平匀强电场中，一个质量为m、电荷量为+q的小球，系在一根长为d的绝缘细线一端，可以在竖直平面内绕O点做圆周运动。AB为圆周的水平直径，CD为竖直直径。已知重力加速度为g，电场强度，下列说法正确的是（ ）
A. 若小球恰能在竖直平面内绕O点做圆周运动，则它运动的最小速度为
B. 若小球在竖直平面内绕O点做圆周运动，则小球运动到A点时的机械能最小
C. 若将小球在A点由静止开始释放，则小球沿ACB做圆周运动，到B点会有一定的速度
D. 若将细线剪断，再将小球在A点以大小为的速度竖直向上抛出，小球将不能到达B点
【答案】BD
【解析】
【详解】A．小球受到水平向右的电场力
合力为
设小球在竖直平面内做匀速圆周运动，最小速度为，有
解得
A错误；
B．机械能的增加量等于除重力弹力外其他力做的功，要想机械能最小，则电场力做负功且最多，即小球运动到A点，电场力做的负功最多，机械能最小，B正确；
C．设合力方向与电场线方向夹角为，有
将小球静止释放，小球将沿合力方向做匀加速直线运动，C错误；
D．小球在A点的速度小于做圆周运动的最小速度
所以小球将不沿圆周运动，在竖直方向上做竖直上抛运动，水平方向做匀加速直线运动，当竖直方向位移为0时，有
水平位移有
解得
所以不能到达B点，D正确。
故选BD。
7. 如图所示，内壁光滑的直圆筒固定在水平地面上，一轻质弹簧一端固定在直圆筒的底端，其上端自然状态下位于O点处。将一质量为m、直径略小于直圆筒的小球A缓慢放在弹簧上端，其静止时弹簧的压缩量为x0。现将一与小球A直径等大的小球B从与小球A的距离为3x0的P处释放，小球B与小球A碰撞后立即粘连在一起向下运动，它们到达最低点后又向上运动，并恰能回到O点。已知两小球均可视为质点，弹簧的弹性势能为，其中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量。重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A. 全过程小球A和小球B、弹簧以及地球组成的系统机械能守恒，动量也守恒
B. 小球B的质量为m
C. 小球B与小球A碰撞后，继续向下运动的最远位置距O点的距离为2x0
D. 小球B与小球A一起向下运动的最大速度为
【答案】BD
【解析】
【详解】A．碰撞过程系统内力远大于外力，系统动量守恒，但是在碰撞过程中有能量损失，小球A和小球B、弹簧以及地球组成的系统机械能不守恒，故A错误；
B．小球A处于静止状态，由平衡条件得
mg=kx0
解得
设小球B由静止下落后与小球A接触前的瞬时速度为v1，由动能定理得
解得
设A与B碰撞后的速度为v1'，碰撞过程系统动量守恒，以竖直向下为正方向，由动量守恒定律得
mBv1=（m+mB）v1'
解得
由于A、B两球恰能回到O点，由机械能守恒定律，有
解得
mB=m
故B正确；
CD．设两球碰撞后再向下运动x1时，它们的速度达到最大，此时它们的加速度为零，则有
（mB+m）g=k（x1+x0）
解得
x1=x0
所以小球B与小球A碰撞后，继续向下运动的最远位置距O点的距离大于2x0，根据机械能守恒定律，有
解得
故D正确，C错误。
故选BD。
8. 如图所示，水平光滑导轨间距分别为L1、L2，宽、窄导轨区域磁感应强度分别为B1、B2，A、B两根导体棒的质量分别为mA、mB，电阻分别为RA，RB。B右端通过一条轻绳受质量为m的重物牵连，并由静止开始运动。假设宽、窄导轨区域无限长。则下列说法正确的是（ ）
A. A做加速度增大的加速运动，B做加速度减小的加速运动
B. A和B经足够长时间后加速度大小相等
C. A和B经足够长时间后加速度之比为
D. 若开始到某时刻过程中A产生的热量为Q，此时两杆的速度分别为vA和vB，重物下降距离为h，则重物机械能的减少量为
【答案】AC
【解析】
【详解】A．杆A产生的电动势为
杆B产生的电动势
电路中感应电动势
由牛顿第二定律得
刚开始B的加速度大于A的加速度，因此B的速度增量大于A的速度增量，电路中电流变大，可得杆A做加速度变大的加速运动，杆B做加速度减小的加速运动，最后电路中电流恒定，做匀加速运动，故A正确；
BC．根据题意，经足够长时间后回路中电流恒定，则
（恒定值）
则有
两边同时除以时间，得
所以杆A和杆B最终的加速度之比为
故B错误，C正确；
D．若开始到某时刻过程生热为Q，由能量守恒定律可得重物机械能损失量为
故D错误。
故选AC。
第Ⅱ卷（非选择题，共174分）
二、非选择题：本卷包括必考题和选考题两部分，考生根据要求作答。
（一）必考题
9. 某同学使用了如图甲所示的装置，探究动能定理。
（1）用螺旋测微器测量遮光片厚度如图乙所示，则遮光片厚度d=______mm。
（2）本实验根据实验要求平衡了摩擦力，且满足沙和桶的总质量远小于物块（包括遮光片）的质量。若遮光片宽度是d，沙与桶的质量是m，将物块拉至与光电门B的距离为s的A点，由静止释放，物块通过光电门时遮光片的遮光时间为t，改变沙与桶的质量m，重复上述实验（保持s不变）。根据实验数据画出图象，如图丙所示。图象的横坐标是m，则图象的纵坐标是______；若图线的斜率为k，重力加速度为g，则物块的质量M=______。
【答案】（1）2.040##2.041
（2） ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
螺旋测微器的分度值为，则遮光片厚度为
【小问2详解】
[1]以物块为对象，根据动能定理可得
又
联立可得
可知图象的纵坐标为。
[2]图象的斜率为
解得物块质量为
10. 某同学用普通的干电池（电动势E=1.5V，内阻r=0.5Ω）、直流电流表（量程Ig=1mA，内阻Rg=130Ω）、定值电阻R1=680Ω和电阻箱R2、R3等组装成一个简单的欧姆表，电路如图甲所示，通过控制开关S和调节电阻箱，可使欧姆表具有“×10”和“×100”两种倍率。
（1）该实验小组按图甲正确连接好电路。当开关S断开时，将红、黑表笔短接，调节电阻箱R2，使电流表达到满偏，此时欧姆表是______（填“×10”或“×100”）倍率。在红、黑表笔间接入待测电阻Rx，当电流表指针指向如图乙所示的位置时，则待测电阻Rx的阻值为______Ω。
（2）闭合开关S，调节电阻箱R2和R3，当R2=______Ω且R3=______Ω时，将红、黑表笔短接，电流表再次满偏，电流表就改装成了另一倍率的欧姆表。
（3）若该欧姆表内电池使用已久，电动势降低到1.2V，内阻变为5Ω，当开关S闭合时，短接调零时仍能实现指针指到零欧姆刻度处（指针指电流满刻度）。若用该欧姆表测出的电阻值100Ω，这个电阻的真实值是______Ω。
【答案】（1） ① ×100 ②. 1000
（2） ①. 68.5 ②. 90
（3）80
【解析】
【小问1详解】
[1][2]因为中值刻度不会发生变化，中值电阻等于内阻，而中值电阻是倍率×中值刻度。所以×10的倍率和×100的倍率，内阻相差10倍，又因为当红黑表笔短接时，电流表满偏时，，电动势不变，内阻越大，干路电流越小。又因为开关S断开的干路电流小于开关S闭合时的干路电流，所以开关S断开时内阻比开关S闭合时大。所以开关断开时是×100的倍率。
当开关断开时
欧姆表的内阻
表盘的中值电阻为，电流表指针指向如图乙所示的位置时的读数为，根据闭合电路的欧姆定律有
解得
【小问2详解】
闭合开关，欧姆表的内阻变小，倍率变小至“×10”，调节电阻箱和，使电流表满偏时欧姆表内阻为，电路总电流为
解得
小问3详解】
设电流表满偏电流，欧姆调零时
则
当电动势变小、内阻变大时，由于欧姆表重新调零，内阻的变化不影响，由于满偏电流不变，由
知，欧姆表的内阻变小，用欧姆表测电阻时
解得
11. 如图所示为大球和小球叠放在一起、在同一竖直线上进行的超级碰撞实验，可以使小球弹起并上升到很大高度。将质量为M的大球（在下），质量为m的小球（在上）叠放在一起，从距地面高h处由静止释放，h远大于球的半径，不计空气阻力。假设大球和地面、大球与小球的碰撞均为完全弹性碰撞，且碰撞时间极短。
（1）若M=4m，，则小球升起的高度为多少？
（2）小球弹起可能达到的最大高度是多少？
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）大球和小球叠放在一起，从距地面高h处由静止释放，做自由落体，有
M先与地面发生弹性碰撞，碰后速度反向大小不变，此时与m再发生弹性碰撞，以向上为正方向，由动量守恒得
由机械能守恒得
解得
m碰后做竖直上抛运动，有
代入M=4m得
（2）要求弹起后小球弹起的高度最大，则要求m碰后的速度最大，又
分子分母同时除以M，有
当
此时最大，最大值为
所以最大高度为
12. 电子扩束装置由电子加速器、偏转电场和偏转磁场组成。偏转电场的极板由相距为d的两块水平平行放置的导体板组成，如图甲所示。大量电子由静止开始，经加速电场加速后速度为v0，连续不断地沿平行板的方向从两板正中间OO'射入偏转电场。当两板不带电时，这些电子通过两板之间的时间为2t0；当在两板间加最大值为U0，周期为2t₀的电压（如图乙所示）时，所有电子均能从两板间通过，然后进入竖直长度足够大的匀强磁场中，最后打在竖直放置的荧光屏上。已知磁场的水平宽度为L，电子的质量为m、电荷量为e，其重力不计。
（1）求电子离开偏转电场时到OO'的最远距离和最近距离；
（2）要使所有电子都能打在荧光屏上，求匀强磁场的磁感应强度B的范围；
（3）在满足第（2）问的条件下求打在荧光屏上的电子束的宽度△y。
【答案】（1），；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）由题意可知，从0、2t0、4t0、……等时刻进入偏转电场的电子离开偏转电场时的位置到OO′的距离最大，在这种情况下，电子的最大距离为：
从t0、3t0、……等时刻进入偏转电场的电子离开偏转电场时的位置到OO′的距离最小，在这种情况下，电子的最小距离为：
（2）设电子从偏转电场中射出时的偏向角为θ，由于电子要打在荧光屏上，临界情况是与屏相切，所以电子在磁场中运动半径应满足
设电子离开偏转电场时的速度为v1，垂直偏转极板的速度为vy，则电子离开偏转电场时的偏向角为
其中
式中
又
解得
（3）由于各个时刻从偏转电场中射出的电子的速度大小相等，方向相同，因此电子进入磁场后做圆周运动的半径也相同，所以打到屏上的粒子是一系列平行的圆弧，由第（1）问知电子离开偏转电场时的位置到OO′的最大距离和最小距离的差值为△y1，最远位置和最近位置之间的距离
所以打在荧光屏上的电子束的宽度为
（二）选考题：共45分。请考生从2道物理题中任选一题作答。如果多做，则按所做的第一题计分。
13. 一束白光从顶角为θ的一边以较大的入射角i射入并通过三棱镜后，在屏P上可得到彩色光带，如图所示，在入射角i逐渐减小到零的过程中，假如屏上的彩色光带先后全部消失。下列说法正确的（ ）
A. 紫光在三棱镜中的速率比红光的小
B. 紫光在三棱镜中的速率比红光的大
C. 屏上最先消失的是红光，最后消失的是紫光
D. 屏上最先消失的是紫光，最后消失的是红光
E. 若用紫光照射某金属有光电子打出，改用红光则不一定有光电子打出
【答案】ADE
【解析】
【详解】AB．光在介质的速度
三棱镜对紫光的折射率大于红光，所以紫光的速度小于红光，故A正确，B错误；
CD．根据全反射的临界角
三棱镜对紫光的折射率最大，所以紫光的临界角最小，入射角i逐渐减小到零的过程中，内侧面紫光先发生全反射，屏上最先消失的是紫光，最后消失的是红光。故C错误，D正确；
E．发生光电效应的条件是光子的频率大于金属的极限频率，由于紫光频率大于红光所以紫光能发生光电效应红光频率小不一定能大于金属的极限频率，故E正确。
故选ADE。
14. 一均匀介质中有振源N，位于x轴上的（10m，0）处，产生的机械波向左传播，N开始振动经过1s后波形如图所示。求：
（1）机械波在该介质中的波速；
（2）若在（-11m，0）有一振源M与N同时振动且起振方向相同，则稳定以后M、N之间振动加强点的个数。
【答案】（1）；（2）21
【解析】
【详解】（1）由图可知
周期
T=1s
波速为
（2）如图
假设MN之间的P点为加强点则满足
（n整数）
其中
可得
得到
由于P点在MN之间则有
其中
MN=21m
得到
即