2024届新高考物理精英模拟卷 【全国卷】

这是一份2024届新高考物理精英模拟卷 【全国卷】，共20页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．大气层中碳14不断产生又不断衰变，达到了动态平衡，在大气中的含量保持稳定。这种机制的核反应方程为
其中X、Y、Z所代表的粒子分别为( )
A.质子、中子、电子B.中子、质子、电子
C.中子、电子、质子D.电子、中子、质子
2．如图所示，半径为R的半圆形光滑绝缘轨道的最低点固定一带正电小球A，另一质量为m的光滑带正电小球B套在轨道上，静止时两小球间的距离为R，且两小球均可视为质点，重力加速度为g，则在小球B缓慢漏电的过程中( )
A.两小球间的库仑力一定小于B.两小球间的库仑力可能大于
C.小球B受到的弹力可能大于D.小球B受到的弹力可能小于
3．如图所示，边长相等的两个正方形区域并排分布，abcd区域中有沿ab方向的匀强电场，场强为区域中也分布有沿竖直方向的匀强电场（未画出）。一带正电粒子从a点以某一初速度沿ad方向射入电场，当dcfe区域中场强为时，粒子从f点沿cf方向射出；当dcfe区域中场强为时，粒子从e点射出。不计重力。则( )
A.，方向与相同B.，方向与相反
C.，方向与相反D.，方向与相反
4．我国正推进国际月球科研站大科学工程，计划在2030年前实现载人登月。假如在地面和月面以同样的速度和角度斜向上抛出石子，发现水平射程之比为1:6。已知地球与月球半径之比为4:1，把地球和月球视为质量分布均匀的球体，且不考虑星球自转和空气阻力。根据以上数据，下列结论正确的是( )
A.地球和月球密度之比为4:3
B.地球和月球的第一宇宙速度之比为
C.地球和月球的质量之比为24:1
D.分别绕地球和月球的轨道半径相等的卫星的周期之比为
5．如图所示，光滑四分之一圆弧槽MN，顶端M与圆心等高，N处切线沿水平方向。时刻小球从M处由静止滑下，不计空气阻力，从N处离开圆弧槽后做平抛运动。整个过程重力的瞬时功率随时间的变化图像最接近实际的是( )
A.B.C.D.
二、多选题
6．如图甲所示，一质量为的物块在时刻从固定斜面底端以初速度沿斜面上滑，速度减为0后再沿斜面滑下，物块的平均速度随时间t的关系如图乙所示，重力加速度。下列说法正确的是( )
A.斜面的倾角为30°
B.物块与斜面间的动摩擦因数为0.5
C.物块从出发至回到底端的过程重力的冲量大小为33 N·s
D.物块到达底端时重力的瞬时功率为
7．如图所示，理想变压器所在电路中接有定值电阻，其中，已知正弦交流电源输出电压的有效值为，通过的电流随时间变化的关系为，电表均为理想交流电表，则( )
A.原线圈中交流电压的频率为100 Hz
B.原、副线圈的匝数比可能为12:1
C.消耗的功率之比可能为18:10:5
D.电压表的示数不可能为120 V
8．如图所示，在竖直平面内，存在一水平长为、竖直高为的长方形区域abcd，区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场（未画出），磁感应强度大小为B。一边长为L、质量为m、电阻为R的匀质正方形刚性导线框ABCD从图示位置在外力作用下以水平速度匀速进入磁场，导线框完全进入磁场时立即撤去外力，直到导线框开始出磁场时再恢复外力让导线框沿直线匀速离开。已知，重力加速度，从导线框开始出磁场为计时起点。下列说法正确的是( )
A.导线框进入磁场过程外力做的功为0.04 J
B.导线框开始出磁场时的速度大小为4 m/s
C.导线框开始出磁场时A刚好到达磁场区域的a点
D.导线框出磁场过程安培力随时间t变化的关系为
三、实验题
9．某同学学习“力的合成与分解”后，利用实验室的器材设计了如图1所示的实验装置进行“验证力的平行四边形定则”实验，量角器竖直放置，结点O与量角器的中心点在同一位置。
（1）关于该实验，下列说法正确是______。（填正确答案标号）
A.需要测量重物c的重力
B.弹簧测力计的重力对细线上拉力的测量有影响
C.连接结点O的三根细线必须等长
D.弹簧测力计必须与量角器平行
（2）某次测量时，弹簧测力计a的示数如图2所示，单位为______N，则读数为______N。
（3）弹簧测力计a对准60°刻度，弹簧测力计b对准180°刻度，保持两弹簧测力计间的夹角不变，绕O点顺时针缓慢旋转至a水平，则弹簧测力计a的示数______，弹簧测力计b的示数______。（均选填“一直增大”“一直减小”“先增大后减小”或“先减小后增大”）
10．图1为某热敏电阻的关系曲线图。
（1）为了通过测量得到图1所示完整关系曲线，在实验室找到了以下器材。
A.电源：电动势9 V，内阻不计
B.电压表：量程10 V，内阻约10 kΩ
C.电流表：量程60 mA，内阻约0.1 Ω
D.滑动变阻器：阻值范围0~100 Ω
E.待测热敏电阻
F.开关S一个，导线若干
请根据提供的器材，在图2所示方框中画出实验电路图。
（2）将热敏电阻接入图3电路中，电源电动势9 V，电源与电流表的内阻均不计。闭合开关S，发现电流表无读数。为排查故障，可用多用电表测量各接点间的电压，则应将如图4所示的选择开关旋至_______（选填“A”“B”“C”或“D”）。
（3）用调节好的多用电表进行排查，一表笔接入图3中a，另一表笔接入b时指针不偏转，接入c时指针偏转。则接入a的是_______（选填“红”或“黑”）表笔，断路处可能是_______（选填“电阻箱”或“热敏电阻”）。
（4）接（2）问，排除故障后，由热敏电阻的关系曲线可知当电流表读数为40 mA，电阻箱电阻_______Ω，若电阻箱阻值调到180 Ω，则热敏电阻的功率为_______W（保留3位有效数字）。
四、计算题
11．如图所示，光滑绝缘水平面上边界MN的右侧有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为。正方形线框边长为L，质量为m。线框一半位于磁场中，右边与MN平行。现给线框一水平向右的初速度，线框恰能全部进入磁场区域。以下两种方案可以让线框一直以速度匀速运动。
（1）方案一：给线框施加水平向右的拉力，直到线框全部进入磁场。求拉力F。
（2）方案二：让磁场从开始随时间按一定规律变化。求线框完全进入磁场前磁感应强度随时间变化的表达式。
12．如图，光滑绝缘水平桌面上有以为边界的匀强电场，电场方向垂直边界向右。小球A和B放置在水平桌面上，其位置连线与电场方向平行，两小球质量分别为带电荷量为不带电。初始时小球A距ab边界的距离为L，两小球间的距离也为L。已知边界间的距离为，电场强度大小为为重力加速度大小。由静止释放小球在电场力作用下沿两球连线加速运动，与小球B发生弹性碰撞。两小球碰撞时没有电荷转移，碰撞时间极短。求：
（1）第一次碰撞后A和B的速度大小；
（2）在第一次碰撞到第二次碰撞之间，A与B间的最远距离；
（3）B球经过边界cd之前，A与B碰撞的次数。
13．[物理——选修3-3]
（1）一定质量的封闭理想气体状态经历了循环，整个过程中图像如图所示，则下列说法正确的是______。
A.气体在状态A的压强比在状态B的小
B.过程气体向外界释放热量
C.过程单位时间撞击单位面积器壁的分子数减少
D.过程中气体内能减少量小于气体向外界释放的热量
E.过程外界对气体做的功大于过程气体对外界做的功
（2）如图所示为两横截面和高度相同的圆柱形导热气缸，底部通过体积可忽略的细管相连，气缸的高度为h，两气缸中各有一轻质光滑活塞，横截面积为S，质量与厚度可不计，气缸A顶端封闭，B上端开口。初始时A气缸中活塞位于气缸正中间，竖直轻弹簧连接活塞和A气缸底部，B气缸中活塞位于顶部，气缸内各部分气体的初始压强都等于外界大气压强。用竖直向下作用力使B气缸中的活塞缓慢下降到气缸底部，此时活塞与气缸底部之间仍有少量气体，但体积可忽略，A气缸中活塞上升的距离为气缸高度的八分之一。
（ⅰ）求此时施加在B气缸中活塞上的竖直作用力大小；
（ⅱ）求弹簧的劲度系数。
14．[物理——选修3-4]
（1）如图甲所示，在平面直角坐标系xOy内，A点坐标为（1.6 m，0），B点坐标为（1.6 m，1.2 m），C点坐标为（0，1.2 m），O点和A点有振动情况相同的两个波源，振动图像如图乙所示，已知波的传播速度为0.8 m/s，下列说法正确的是_______。
A.该波的波长为0.4 m
B.B点是振动减弱点
C.线段BC上（包括两点）共有5个振动加强点
D.线段AC上（包括两点）共有6个振动加强点
E.0~3 s时间内B点经过的路程为64 cm
（2）如图，某三棱镜的横截面为直角三角形ABC，，，。一束平行于AC边的光线自AB边上P点射入三棱镜，，入射光线在AC边发生反射后从BC边射出，射出光线相比入射光线的偏转角为60°。已知光在真空中传播的速度为c。
（ⅰ）求三棱镜的折射率n；
（ⅱ）若另有一完全相同的三棱镜由折射率为的负折射率介质制成（负折射率介质仍然满足折射定律，只是入射光线和折射光线位于法线同一侧），入射光线保持不变，求光在两种三棱镜中传播时间之比。
参考答案
1．答案：B
解析：质子电荷数为1、质量数为1，中子电荷数为0、质量数为1，电子电荷数为-1、质量数为0，核反应过程质量数和电荷数守恒。由可知，Z为电子。由可知，X为中子，Y为质子，若X为质子，则Y的电荷数为2、质量数为1，不符合，可知B正确。
2．答案：A
解析：对小球B进行受力分析，如图所示，初始时将小球B的受力移至一个矢量三角形内，可知该矢量三角形是等边三角形，有。设两小球间的距离为L，小球缓慢漏电的过程中两小球间的距离减小，由力的矢量三角形和几何三角形相似有，可得减小，则一定减小，A正确，BCD错误。
3．答案：C
解析：当dcfe区域中场强为时，粒子从f点沿cf方向射出，由于粒子在两个正方形区域中运动时间相等，且粒子沿着电场线方向的速度变化量大小相等，可知粒子在两个正方形区域中运动的加速度大小相等，则，方向与相反，AB错误；当dcfe区域中场强为时，粒子从e点射出，说明粒子沿电场线方向的位移为零，设粒子在两区域中运动的时间都为t，穿过abcd区域时，在沿电场方向有，穿过dcfe区域时，在沿电场方向有，解得，即，方向与相反，C正确，D错误。
4．答案：B
解析：第一步：根据水平射程之比求解重力加速度之比
设石子出射速度大小为，方向与水平方向的夹角为θ，运动时间为t，地面处重力加速度为g，月面处重力加速度为，石子竖直方向的分运动为竖直上抛运动，有，可得，水平射程，可得，则。
第二步：根据万有引力提供重力得出密度的表达式
地球表面的物体由万有引力提供重力，有，可得，可知地球和月球密度之比为，A错误。由，可得，地球与月球的质量之比为，C错误。
第三步：根据万有引力提供向心力得出第一宇宙速度
由，可得，地球和月球的第一宇宙速度之比为，B正确。
第四步：计算卫星的周期之比
由，可得，分别绕地球和月球的轨道半径相等的卫星的周期之比为，D错误。
5．答案：A
解析：重力的瞬时功率，定性分析如下：小球在圆弧槽中滑行过程，从0开始先增加后减小，到圆弧槽最低点N处时减小到0，从N处离开圆弧槽后做平抛运动，又从0开始逐渐增加，C错误。定量分析：设小球在圆弧槽中运动时间为，从N点飞出后，竖直方向做自由落体运动，，重力功率随时间线性增加，B错误。小球在圆弧槽中运动过程重力功率随时间如何变化呢？设t时刻小球的竖直分速度为，有，又经时间微元，有，等式两边同除以，有表示图像某点切线的斜率，小球在M处刚释放时，方向向下，运动到N处时，由，向心加速度，方向向上，此时，可知图像在时（从N点飞出前瞬间）切线斜率的绝对值是时的2倍，时切线的斜率等于时切线的斜率，A正确，D错误。
6．答案：BD
解析：第一步：结合图像分析物块的运动过程
在物块沿斜面上滑的过程中，有，，物块上滑到最高点后沿斜面下滑，根据题图乙可知时物块上滑到最高点，上滑过程的平均速度大小为4 m/s，则沿斜面上滑的最大距离为，物块下滑1 s，沿斜面下滑的位移大小为，有，，联立解得，A错误，B正确。
第二步：根据运动时间计算重力的冲量
下滑过程有，物块从出发至回到底端的过程重力的冲量大小为，C错误。
第三步：结合到达底端时的速度计算重力的瞬时功率
物块到达斜面底端时的速度大小为，物块到达底端时重力的瞬时功率为，D正确。
7．答案：BC
解析：第一步：根据电流的频率推断电压的频率
原、副线圈所在电路中的电压、电流频率相同，由通过的电流随时间变化的关系可知，频率为50 Hz，A错误。
第二步：根据电压和电流的关系计算匝数比
由题意可知通过的电流有效值为两端电压，由并联规律可知两端的电压为，可得通过的电流为，则副线圈中的电流，副线圈两端的电压，根据理想变压器的规律可知原线圈中的电流为，由串联电路的特点可知，可得或，B正确。
第三步：计算电阻的功率之比和电表示数
当时，消耗的功率为消耗的功率为消耗的功率为，则消耗的功率之比为18:10:5，电压表的示数为，C正确，D错误。
8．答案：AC
解析：导线框进入磁场时，根据法拉第电磁感应定律有，电流，所受安培力，由平衡条件有，斜向左上与水平方向成45°角，外力做的功，A正确；导线框在磁场内做平抛运动，若AD边恰能从ad边出磁场，有，导线框在竖直方向下落的高度边也恰好落到ab边，可知导线框的A点从磁场区域的a点离开磁场，竖直方向有，导线框开始出磁场时的速度，斜向左下与水平方向成45°角，B错误，C正确；导线框出磁场时，如图所示，有，，，导线框出磁场过程中安培力随时间t的变化关系式为，D错误。
9．答案：（1）AD
（2）4.6
（3）一直减小；一直增大
解析：（1）验证力的平行四边形定则时，需要知道合力与分力的大小和方向，即需要测量重物c的重力，即合力，A正确；弹簧测力计的示数等于细线上的拉力，弹簧测力计的重力对细线拉力的测量无影响，测量时弹簧测力计必须与量角器平行，B错误，D正确；连接结点O的三根细线等长与否对实验无影响，C错误。
（2）题图2中弹簧测力计的最小分度为0.2 N，则弹簧测力计a的读数为4.6 N。
（3）两弹簧测力计间的夹角不变，可在圆内画出力的矢量三角形，如图所示，可知弹簧测力计a的示数一直减小，弹簧测力计b的示数一直增大。
10．答案：（1）如图所示
（2）C
（3）红；热敏电阻
（4）90；0.114（0.109~0.119均可）
解析：（1）由热敏电阻的关系曲线可知，阻值大约为几百欧，电流表应采用内接法，电压需要从0开始调节，滑动变阻器采用分压式接法。
（2）多用电表可用直流10 V电压挡，选择开关旋至C。
（3）红表笔是电压表的正接线柱，应连接在电势高处，红表笔应连接a处。热敏电阻断路时，间电势差为0，间电势差为9 V，所以断路处可能是热敏电阻。
（4）由热敏电阻的关系曲线，可知当电流为40 mA时，热敏电阻两端电压为5.4 V，电阻箱两端的电压为，电阻箱接入电阻，若电阻箱阻值调到180 Ω，热敏电阻两端电压与通过电流的关系为，当时，，当时，，连接这两点得到与曲线交点，如图所示，读出热敏电阻两端电压为4.4 V，通过电流为26 mA，消耗的功率为0.114 W。
11．答案：（1）
（2）
解析：（1）设线框总电阻为R，无外力，线框减速过程，设某一时刻速度为v
感应电动势
感应电流
安培力
再经很短时间，由动量定理有
可得
又，可得
线框全部进入磁场时速度恰减为0，全过程求和可得
给线框施加水平向右的拉力，匀速运动时有
其中
可得
（2）时线框内的磁通量
经过时间t，设磁感应强度为时，线框未全部进入磁场回路的磁通量中
感应电动势始终为0，线框内的磁通量一直不变，有
可得
12．答案：（1）见解析
（2）L
（3）五次
解析：（1）A在电场力作用下加速，到与B发生第一次碰撞前瞬间，有
解得
A与B发生第一次弹性碰撞，设碰撞后瞬间的速度分别为，由动量守恒定律和机械能守恒定律有
解得
则第一次碰后瞬间两球的速度大小均为
（2）第一次碰后，当二者速度相同时，间距最大，有
解得，其中
根据运动学公式得第一、二次碰撞之间两球间的最大距离为
解得
（3）第一次碰撞后到第二次碰撞时，两球的位移相等，则有
解得
第二次碰撞前翼间A的速度
B做匀速运动，速度为，这段时间内B的位移
第二次碰撞过程，根据动量守恒定律有
根据机械能守恒定律有
联立解得
第二、三次碰撞间，有
解得
第二次碰撞后瞬间到第三次碰撞前瞬间，B运动的位移
第三次碰撞前A的速度
第三次碰撞时，由动量守恒定律有
由机械能守恒定律有
解得碰后A的速度为的速度为
第三、四次碰撞间，有
解得
第三次碰撞后瞬间到第四次碰撞前瞬间，B运动的位移
以此类推，可得出B每次碰后到下一次碰前，向右位移逐次增加，可知
发生第五次碰撞时，B的总位移为，此时B到电场右边界的距离，则不会在电场内发生第六次碰撞，碰撞次数为五次
13．答案：（1）ACD
（2）（ⅰ）
（ⅱ）
解析：（1）B点与原点连线的斜率小于A点与原点连线的斜率，由知，气体在状态B时的压强大，A正确；过程气体温度升高，内能增大，体积增大，气体对外做功，则该过程气体一定从外界吸收热量，B错误；过程气体压强减小，体积不变，单位体积内分子数不变，温度降低，分子运动剧烈程度减小，则单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减少，C正确；过程中气体压强不变，温度减小，内能减小，气体体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律可知气体内能的减少量小于气体向外界释放的热量，D正确；过程的压强除在A点外比过程任意状态的压强小，两过程体积变化量相同，则过程外界对气体做的功小于过程气体对外界做的功，E错误。
（2）（ⅰ）B气缸中活塞从顶部压缩到底部过程，对A气缸下部气体根据玻意耳定律有
B气缸中活塞处于平衡状态，有
解得
（ⅱ）A气缸中活塞上升，对其上部的气体根据玻意耳定律有
A气缸中活塞上升后仍处于平衡状态，有
解得
14．答案：（1）ACE
（2）（ⅰ）
（ⅱ）
解析：由图乙可知振动周期，则波长，A正确；两波源到B的波程差，所以B点是振动加强点，B错误；线段BC上（包括两点）共有满足的5个振动加强点，C正确；线段AC上（包括两点）共有满足的7个振动加强点，D错误；两波源形成的波到达B点的时间分别为，则在1.5~2.5 s时间内，B点运动的路程为，在2.5~3 s时间内，B点运动的路程为，则0~3 s时间内B点经过的路程为，E正确。
（2）（ⅰ）画出光路图，如图所示
根据几何关系可知
又射出光线相比入射光线的偏转角为60°，则光线在BC边的折射角也为60°
则有
根据折射定律有
解得
（ⅱ）光在三棱镜中的传播速度
光第一次在三棱镜中传播的距离
光在三棱镜中传播的时间
由负折射率介质制成的棱镜中，光路如图中所示，光在三棱镜中传播的距离
光在三棱镜中传播的时间
可得光在两种三棱镜中传播的时间之比