2024届安徽省合肥市高三下学期二模物理试题（原卷版+解析版）

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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. 如图所示为氢原子的能级图。大量处于n=3激发态的氢原子自发跃迁时发出波长分别为的三种谱线。下列说法中正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】由于
可知为n=3到n=1跃迁时发出波长，为n=2到n=1跃迁时发出波长，为n=3到n=2跃迁时发出波长。根据频率与波长的关系可知
，，
由图可知
所以有
故选B。
2. 虹和霓均是太阳光在小水滴内经折射和反射而产生的光学现象。下图为霓形成的简化模型，太阳光射入大气中的球形水滴，经过两次折射和两次反射后返回大气。图中三束光分别为紫光、绿光和红光，下列说法正确的是（ ）
A. a是绿光B. b是红光
C. c是紫光D. c是红光
【答案】C
【解析】
【详解】由光路图可知，c光的偏折程度最大，折射率最大，频率最大，a光的偏折程度最小，折射率最小，频率最小，所以a是红光，b是绿光，c是紫光。
故选C。
3. 如图所示，三块完全相同的匀质板状工件上下对齐码放在卡车上，只有最下面的工件与车厢底部固定。若运输途中司机紧急刹车，工件出现的状态可能是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】A．两木块相对静止到停止，根据整体可知
解得
满足条件，故A正确；
BD．由图可知，最上面木板受到中间的摩擦力向右，加速度大小为
中间木板受到两个摩擦力都向左
解得
则与图中情况矛盾，故BD错误；
C．由图可知，最上面木板受到中间的摩擦力向左，加速度大小为
中间木板受到两个摩擦力
解得
则与图中情况矛盾，故C错误；
故选A。
4. 我国在春节和元宵节都有挂灯笼的习俗。现代制作的灯笼大多用铁丝做骨架，外层蒙以纸或纱类等透明物，内部装有白炽灯。夜晚点亮的白炽灯，既起到照明作用，又能营造出喜庆的节日氛围。若灯未点亮前，灯笼内的温度为T1，空气密度为ρ1，灯点亮一段时间后，灯笼内的温度升至T2，空气密度为ρ2。不计灯笼体积的变化，T1与T2的单位均为开尔文。若大气压强不变，则ρ1与ρ2之比为（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】设灯笼体积为，灯未点亮前灯笼内空气质量为，大气压强不变，根据盖—吕萨克定律可得
可得
又
可得
故选D。
5. 正方形MNPQ的中心为O，其对角线MOP长为2d．均通有电流I0的两无限长直导线互成60°角，放置在该正方形平面内，两导线彼此绝缘且相交于O，MOP平分∠GOH，通入的电流方向如图所示。已知一根无限长直导线通入电流I时，垂直导线距离为r处的磁感应强度大小k为常数。则M、N、P、Q四处的磁感应强度大小正确的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】根据几何关系可知M、N、P、Q四点到两导线的距离分别为、、、，根据矢量的叠加可知M、P两点的磁感应强度大小为
N、Q两点的磁感应强度大小为0。
故选A。
6. 如图所示，交变电源电压的有效值恒定，R为定值电阻，可调变压器为理想变压器，为移动导电刷，Rp为滑动变阻器，电流表、电压表均为理想电表，电表V1、V2、A1、A2，则下列说法正确的是（ ）
A. 保持P1位置不变，P2缓慢下滑的过程中，U1减小、U2增大
B. 保持P1位置不变，P2缓慢下滑的过程中，I1增大、I2增大
C. 保持P2位置不变，P1缓慢下滑的过程中，U1增大、U2减小
D. 保持P2位置不变，P1缓慢下滑的过程中，I1增大、I2增大
【答案】B
【解析】
【详解】AB．P2缓慢下滑的过程中，副线圈在原线圈的等效电阻
回路中的电阻减小，保持P1位置不变，所以原副线圈的电流变大，增大、增大，由于R不变，所以U1增大，因为电源电压不变，所以原线圈的输入电压减小，P1位置不变，则副线圈的输出电压减小，所以U2减小，故A错误，B正确；
CD．保持P2位置不变，P1缓慢下滑的过程中，副线圈在原线圈的等效电阻
等效电阻变大，原线圈电流变小，减小，U1减小，因为电源电压不变，所以原线圈的输入电压增大，因为副线圈匝数变小，所以无法判断副线圈的电流和电压的变化，故CD错误。
故选B。
7. 2024年3月，我国探月工程四期鹊桥二号中继星成功发射升空。鹊桥二号入轨后，通过轨道修正、近月制动等系列操作，最终进入近月点约200km、远月点约16000km、周期为24h的环月大椭圆冻结轨道。已知月球半径约1800km，万有引力常量G=6.67×10-11N⋅m2/kg2。由上述数据可知月球的质量接近于（ ）
A. 7.5×1018kgB. 7.5×1020kg
C. 7.5×1022kgD. 7.5×1024kg
【答案】C
【解析】
【详解】环月大椭圆冻结轨道周期与半长轴分别为
，
令近月圆轨道卫星的周期为，则有
根据开普勒第三定律有
解得
可知月球的质量接近于7.5×1022kg。
故选C。
8. 我国是世界上第三个突破嵌套式霍尔电推进技术的国家。霍尔推进器的工作原理简化如下图所示，放电通道的两极间存在一加速电场。工作物质氙气进入放电通道后被电离为氙离子，经电场加速后以某一速度喷出，从而产生推力。某次实验中，加速电压为U，氙离子向外喷射形成的电流强度为I．氙离子的电荷量与质量分别为q和m，忽略离子的初速度及离子间的相互作用，则离子推进器产生的推力为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】氙离子经电场加速，根据动能定理有
解得
设单位体积内离子数目为，加速喷出时截面积为S，在时间内，有质量为的氙离子以速度喷射而出
形成电流为
由动量定理可得
联立可得
离子推进器产生的推力为。
故选D
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。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
9. 在带电粒子“碰撞”实验中，t=0时，粒子P以初速度向静止的粒子Q运动，两粒子在某段时间内运动的v-t图像如图所示，S1、S2分别是0~t1、t1∼t2时间内两速度图像所围面积的大小，且S1=S2。已知P、Q的质量分别为mP、mQ，仅考虑静电力的作用，且P、Q始终未接触。则下列说法中正确的是（ ）
A. mP=2mQ
B. 两粒子在t1时刻的电势能最大
C. P在t2时刻的速度大小为
D. t2时刻后两图像仍会出现交点
【答案】BC
【解析】
【详解】A．根据动量守恒
得
mQ=2mP
故A错误；
B．两粒子在t1时刻速度相等，两粒子相距最近，则系统的电势能最大，故B正确；
C．由于
S1=S2
则时间内与时间内两粒子间距离相等，电势能相等，由动量守恒定律得
根据能量关系
解得
即P在t2时刻的速度大小为，故C正确；
D．两粒子带同种电荷，所受电场力方向相反，t2时刻后速度不可能再相同，两图像不会出现交点，故D错误。
故选BC。
10. 如图所示，两足够长的平行光滑金属导轨固定在水平面内，匀强磁场方向垂直导轨平面向下，恒力F作用在金属棒cd上，金属棒ab、cd以相同加速度沿导轨滑动，某时刻撤去F．已知运动过程中，ab、cd始终与导轨垂直并接触良好，下列说法中正确的是（ ）
A. 撤去F前，两棒速度差恒定
B. 撤去F前，两棒间距恒定
C. 撤去F瞬间，两棒加速度大小相等
D. 撤去F后，cd的速度不小于ab的速度
【答案】AD
【解析】
【详解】A．撤去F前，金属棒ab、cd以相同加速度沿导轨滑动，根据
所以金属棒ab、cd速度变化量相同，则速度差恒定，故A正确；
B．撤去F前，由于两棒受到安培力，则感应电动势不为零，则两棒速度差不为零，所以两棒间距不恒定，故B错误；
C．撤去F瞬间，两棒的安培力大小相等，但两棒质量未知，所以两棒加速度大小不确定，故C错误；
D．撤去F后，金属棒ab做加速运动、cd做减速运动，当速度相等时，无感应电流，之后一直做匀速运动，所以cd的速度不小于ab的速度，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. 如图（a）所示，某兴趣小组用单摆测量重力加速度。选用的实验器材有：智能手机、小球、细线、铁架台、夹子、游标卡尺、刻度尺等，实验操作如下：
（1）用铁夹将细线上端固定在铁架台上，将小球竖直悬挂；
（2）用刻度尺测出摆线的长度为l，用游标卡尺测出小球直径为d；
（3）将智能手机置于小球平衡位置的正下方，启用APP《手机物理工坊》的“近距秒表”功能；
（4）将小球由平衡位置拉开一个角度（θ