2024届高考物理挑战模拟卷 【新课标卷】(含答案)

这是一份2024届高考物理挑战模拟卷 【新课标卷】(含答案)，共16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．农业研究过程中经常利用来研究作物对磷肥的吸收情况，从而改进施肥方法。一般制备过程是将含靶材料置于核反应堆中辐照来产生，反应产生的混于大量的稳定的中，已知说的半衰期约为14天，衰变方程为，光速，下列说法正确的是( )
A.的衰变为α衰变
B.的比结合能比的比结合能大0.0535 MeV
C.经过一星期后的质量变为原来的
D.在一次衰变过程中质量亏损约为
2．在x轴上有一波源，沿x轴正、反向以相同速度传播，波源处振动图像如图甲所示，为x轴上两质点，如图乙所示，从波源起振开始计时，起振后，的振动方向总是相反，则( )
A.两质点起振方向均沿y轴负方向
B.A质点起振6 s时，B质点的动能可能为0
C.波源与两质点距离之差为波长的一半
D.根据题目条件可以求出该机械波的波速
3．北斗实景地图是一款由北斗卫星导航系统提供的全球实时地图，采用高清卫星影像和地面实景融合技术，为全用户提供精准的导航和位置服务。已知北斗卫星系统中的一颗北斗卫星相对地球静止，地球的半径，地球的自转周期，地球表面重力加速度g取，电磁波的传播速度，忽略地球自转的影响，下列说法正确的是( )
A.实时导航时地面与地球同步导航卫星传输信息的最短时间约为0.12 s
B.实时导航时地面与地球同步导航卫星传输信息的最短时间约为0.24 s
C.地球同步导航卫星的运行速度大于近地卫星的运行速度
D.地球同步导航卫星的运行周期等于近地卫星的运行周期
4．随着综合国力与工业实力的不断提升，中国研发出多项独有的先进技术，其中特高压输电技术使得中国标准成为国际标准。特高压输电是指电压高达1000千伏及以上等级的输电技术。某电厂对用户进行供电的原理如图所示。发电机的输出电压，输电线的总电阻，为了减小输电线路上的损耗，需要采用高压输电。变压器视为理想变压器，其中升压变压器的匝数比用户获得的电压。若在某一段时间内，发电厂的输出功率恒为，则下列说法正确的是( )
A.输电线上的电流为150 A
B.降压变压器的匝数比
C.输电线上损失的功率为
D.若改用1000千伏超高压输电，则输电线路上可减少损失的电功率为4050 W
5．如图所示，半球形玻璃砖的球面涂有一层不透光物质，O为半球的球心，为过O点的某条直径的两端点。单色光在MN与垂直于截面的法线确定的平面内以相同的入射角从M点射入玻璃砖中，已知玻璃砖对两种单色光的折射率分别为。则两种单色光在玻璃砖中传播的时间的比值等于( )
A.B.1C.D.2
二、多选题
6．带电小球质量均为m，其中小球带同种电荷，电荷量大小均为q。当空间存在竖直向上的垂直于小球所在平面的匀强电场时，四个小球恰好位于四面体的四个顶点且处于静止状态，如图所示，小球的连线构成一边长为L的等边三角形，小球D与小球的连线长均为。已知带电小球的半径均远远小于边长L，重力加速度为g，则下列说法正确的是( )
A.小球均带负电，小球D带正电
B.小球D的电荷量大小为
C.匀强电场的电场强度大小
D.静电力常量为
7．如图，中国古典文化中的太极图是由两个完全相同的阴阳两部分构成的，阴阳对立而又统一，相应而又合抱，相反而又相成，生动形象地揭示了宇宙万象在对立统一法则下的和谐。太极图中黑色阴影部分为阴，白色部分为阳，O为外大圆的圆心，为上侧小阴圆和上侧的阳半圆的圆心，为下侧小阳圆和下侧的阴半圆的圆心，和分别为上侧阳半圆和下侧阴半圆的半径，且与平行，CD为外大圆的直径，CD与连线垂直，电荷量均为的两个正点电荷分别固定在两点，不计质子和电子的重力，质子和电子仅受静电力作用，下列说法正确的是( )
A.两点电场强度相同，电势也相同
B.电子在O点的电势能小于在C点的电势能
C.一电子沿OC从O点运动到C点，此过程中电子的加速度先增大再减小
D.一质子沿OD从O点运动到D点过程中，静电力不做功
8．如图所示，ab和cd是电阻不计的平行的光滑水平金属导轨（足够长），其间距为和fa导轨为倾斜光滑导轨，倾角为37°，导轨间的宽度也为L，水平导轨与倾斜导轨平滑连接，虚线内有长度为L的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向竖直向上。在倾斜导轨上距水平面高度为h处有一质量为m、电阻为R、长为L的导体棒M，在水平导轨上磁场区域的中间位置也放有质量为m、电阻为R、长为L的导体棒N，已知两导体棒与导轨间接触良好，相互平行，，重力加速度为g。某时刻，将导体棒M由静止释放，先后离开磁场区域，若N离开磁场时，恰好相对静止，则下列说法正确的是( )
A.M刚进入磁场时M两端的电压为
B.最终通过N的电荷量为
C.N离开磁场后，组成的系统动量守恒
D.N离开磁场后，M的最终速度为
三、实验题
9．为了测量物块A与长木板B之间的动摩擦因数，某物理兴趣小组设计了如图甲所示的实验。长木板B固定在水平桌面上，木板右侧安装有光电门与定滑轮，物块A的卡口上插有宽为d的挡光片，细线连接A后，平行于长木板绕过光滑的定滑轮、动滑轮后与固定在铁架台（图中没有画出）上的拉力传感器相连。实验操作步骤如下：
①如图甲所示安装好实验器材；
②将物块A静置于长木板B上的O点，测出O到光电门之间的距离；
③在动滑轮下悬挂一定质量的钩码，释放物块A；
④读取挡光片经过光电门时的挡光时间与拉力传感器的示数；
⑤再次将物块A静置于O点，在动滑轮下增加钩码的质量，释放物块A，读取挡光片的挡光时间，与拉力传感器的示数；
⑥重复操作⑤，得到多组挡光片挡光时间与拉力传感器的示数F的数值。
（1）步骤④中，钩码的加速度_______（用题中已知物理量的符号表示）。
（2）小组成员根据步骤⑥中的数据，以为纵坐标，以F为横坐标，作出图像如图乙所示，则物块A与长木板B之间的动摩擦因数_______，物块A与A上的挡光片的总质量_______。（均用题中已知物理量的符号表示，已知重力加速度为g，图中均为已知量）
10．某实验小组通过查询资料发现太阳能电池的电阻不会受到太阳能电池电压和功率的影响，该实验小组通过如图甲所示电路图测量太阳能电池的内阻。
（1）该实验小组将一个电量耗尽的太阳能电池与一个（0.6 A 5 Ω）的电流表和一个（3 V 1000 Ω）的电压表，按如图甲所示电路图连接起来，在太阳光照射下每隔一段时间分别闭合，并快速记录对应的电压表示数U和电流表示数I，某次测量时电流表和电压表的示数如图乙所示，则此时电流表示数为______，电压表示数为______。
（2）经过多次测量，作出图像，计算得图像中图线的斜率大小，在考虑电表内阻的情况下，太阳能电池内阻______。（保留2位小数）
（3）若实验中总是先读取电压表示数，记录完停留一段时间再读电流表示数，已知太阳能电池充电时间越长，电流越大，则会导致太阳能电池内阻测量值______（填“偏大”“偏小”或“无误差”）。
四、计算题
11．粗糙绝缘的斜面体高，倾角，处在水平向右的匀强电场中，电场强度大小，一质量的绝缘物块电荷量，从斜面的底端以平行斜面的初速度滑上斜面体，从斜面的顶端离开斜面。物块与斜面间的动摩擦因数，重力加速度g取。
（1）求物块离开斜面体时的速度大小。
（2）物块离开斜面体时撤去电场，经过多长时间物块的速度最小，最小速度为多少？
12．如图为可连发的玩具气枪，其原理是利用压缩空气将橡皮弹丸弹射出去。气枪构造上有一个汽缸和一个可以向汽缸内充入空气的压缩装置。已知汽缸的体积为60 mL，每压缩一次压缩装置可以向汽缸内充入40 mL的空气，压缩装置充入空气的压强为大气压，当汽缸内气体的压强达到时才能实现将10颗橡皮弹丸连续弹射出去，汽缸体积不变，汽缸内空气和压缩装置内的空气均可视为理想气体，忽略充气和弹射过程中汽缸内气体温度的变化。
（1）求至少充气多少次才能实现将10颗橡皮弹丸连续弹射出去；
（2）已知在发射橡皮弹丸之前汽缸内空气的压强为，弹射出8颗橡皮弹丸后汽缸内空气的压强变为，求弹射出8颗橡皮弹丸后漏出空气的质量与发射橡皮弹丸之前汽缸内空气的质量之比k。
13．如图所示，固定于水平地面上的足够长的绝缘轨道ABC由两部分组成。粗糙直轨道AB与水平方向夹角，光滑的圆弧轨道BC与直轨道AB在B点平滑连接，BC轨道圆心为，半径，虚线。空间存在水平向右的匀强电场，虚线COP右侧存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度。质量、电荷量大小的小球1恰好静止于四分之一圆弧的C点，现将另一与小球1完全相同的小球2在轨道AB上与B点间距为的A位置由静止释放，重力加速度g取，，，两小球均可视为质点，求：
（1）匀强电场的电场强度大小；
（2）小球2到达B点时经历的时间（结果可用根号表示）；
（3）小球2到达圆弧轨道最低位置时，对圆弧轨道的压力大小；
（4）小球2与小球1发生弹性碰撞后，小球1将飞出圆弧轨道，求小球1在飞出轨道后的运动过程中，小球1到虚线CD的最大距离与小球1再次经过虚线CD时小球1到C占的距离。
参考答案
1．答案：B
解析：的衰变方程为，为β衰变，A错误；设的比结合能为的比结合能为，根据能量守恒有，解得，B正确；根据公式，代入数值得，C错误；设亏损质量为，根据质能方程，代入数据得，解得，D错误。
2．答案：B
解析：因为两质点的起振方向与波源起振方向相同，波源起振方向为y轴正方向，所以两质点的起振方向均为y轴正方向，A错误；两质点起振后，它们的振动方向总是相反，所以两振动反相，所以波源到质点A和质点B的时间差，根据和，解得波源与两点距离之差为，C错误；由此可知A质点起振6 s时，B质点有可能刚准备起振，其动能为零，B正确；周期为4 s，但无法计算确切波长，故无法求得波速，D错误。
3．答案：A
解析：设地球的质量为M，题述北斗卫星离地高度为h，由万有引力提供向心力得，忽略地球自转的影响，对地球表面的物体有，解得，分析得，赤道上卫星正下方的物体离卫星最近，最近的距离为h，所以实时导航时地面与地球同步导航卫星传输信息的最短时间，故A正确，B错误；对近地卫星有，解得，其周期小于24小时，对地球的同步卫星，，故C、D错误。
4．答案：B
解析：升压变压器原线圈电流，所以，A错误；升压变压器副线圈电压，降压变压器原线圈电压，降压变压器原、副线圈的匝数比，B正确；输电线上损失的功率，C错误；若改用1000千伏超高压输电，则输电线上的电流，损失的功率，输电线路上可减少损失的电功率，D错误。
5．答案：C
解析：根据光的折射定律有，解得，作出光路图如图所示。根据折射率与光速关系有，设半球形玻璃砖的半径为R，根据光的反射定律，结合几何关系，得两种单色光在玻璃砖中传播的时间分别为，解得，C正确，ABD错误。
6．答案：AC
解析：四个小球均处于平衡状态，根据受力分析，则只有小球均带负电，小球D带正电才能保证四个小球的合力均为0，小球均处于静止状态，A正确；作辅助线如图所示，O为四面体的顶点D在底面ABC上的投影，令，由几何关系可知，则，设小球D的电荷量大小为Q，匀强电场的电场强度大小为E，静电力常量为k，对小球A，在ABC所在平面上有，在竖直方向上有，对小球D进行受力分析有，联立解得，D错误，C正确。
7．答案：BC
解析：与平行且相等，根据几何关系可得两点关于圆心O对称，根据等量同种正点电荷的电场线和等势面分布规律可得两点电场强度大小相等，方向相反，电势相同，则两点电场强度不相同，A错误；O点的电势大于C点的电势，电势能，电子带负电，在电势较低处具有的电势能较大，所以电子在O点的电势能小于在C点的电势能，B正确；在OC连线上任取一点P，设与夹角为间的距离为d，其中一个点电荷在P点产生的电场强度大小为，两点电荷在P点的电场强度的矢量和，求电场强度的矢量和E的最大值时，将E对θ求导并令导数等于0，有，解得，即当时P点的电场强度最大，设与夹角为α，根据几何关系可得，所以场强最大的点在OC之间，所以电子从O运动到C的过程中静电力先增大再减小，加速度也是先增大再减小，C正确；等量异种点电荷连线的中垂面为等势面，等量同种点电荷连线的中垂面不是等势面，一质子沿OD从O点运动到D点过程中所受静电力方向一直沿OD方向，静电力一直做正功，D错误。
8．答案：AD
解析：导体棒M进入磁场前的瞬间，由动能定理得，解得，则M棒两端的电压，故A正确；两导体棒共同在磁场中运动的过程动量守恒，设N离开磁场时两导体棒的速度为，有，解得，对N棒由动量定理得，即，解得，设在该过程中发生的相对位移为，则有，解得，此时M离磁场右边界的距离，设M棒离开磁场的过程中通过N棒的电荷量为，则有，解得通过N棒的总电荷量，故B错误；N棒离开磁场后，M棒还在磁场中，系统所受的合外力不为零，所以系统的动量不守恒，故C错误；N棒离开磁场后，对棒有，解得，故D正确。
9．答案：（1）
（2）；
解析：（1）物块A经过光电门时的速度，根据位移与加速度的关系有，又钩码的加速度，解得。
（2）对物块A进行分析，有，解得，结合题图乙有，解得。
10．答案：（1）0.44 A；1.70 V
（2）0.80 Ω
（3）偏小
解析：（1）电流表示数为0.44 A，最小分度值为0.02 A，不需要估读到下一位；电压表示数为1.70 V，最小分度值为0.1 V，需要估读到下一位。
（2）因为要考虑电表的内阻，设电池电动势为E，内阻为R，电流表示数为I，电压表示数为U，当用电流表测量时，有，当用电压表测量时，有，联立解得U与I的代数关系式，则斜率，解得。
（3）太阳能电池在充电过程中，随着光照时间的增大，电流增大，先读取电压表示数，记录完停留一段时间再读电流表示数会导致电流表读数偏大，图像中图线的斜率k偏小，太阳能电池内阻表达式偏小时测得太阳能电池的内阻偏小。
11．答案：（1）2 m/s
（2）0.12 s；1.6 m/s
解析：（1）对物块受力分析如图所示，因为
以电场力与重力的合力垂直于斜面，与等大反向，所以由牛顿第二定律有
解得
斜面的长度
由
解得
（2）撤去电场，物块离开斜面体后做斜抛运动，当物块运动到最高点时速度最小，
运动的时间
12．答案：（1）3次
（2）
解析：（1）当汽缸内压强达到全部发射的压强临界值时，充气次数最少，
汽缸的体积，压缩装置每次充入空气的体积，设
至少充气n次，充气过程气体温度不变，根据玻意耳定律可得
解得
因为充气只能充整数次，所以至少充气3次
（2）以弹射出8颗橡皮弹丸后漏出的空气和汽缸内剩的空气整体为研究对象，设体积为，
初始状态空气压强，
弹射出8颗橡皮弹丸后空气的压强，
弹射出8颗橡皮弹丸过程中，空气温度不变，根据玻意耳定律可得
解得
设弹射出8颗橡皮弹丸后空气的密度为ρ，
空气的总质量
弹射出8颗橡皮弹丸后漏出的空气质量
此过程漏出空气的质量与发射橡皮弹丸之前汽缸内空气的质量之比
代入数据解得
13．答案：（1）15 N/C
（2）
（3）25.5 N
（4）4.0 m；
解析：（1）小球1在C位置静止，对小球1进行受力分析，电场力与电场强度方向相同，小球带正电，则有，解得。
（2）由分析可知，电场力和重力的合力与水平方向的夹角，即小球2将沿斜面做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律有，
根据运动学公式有，
解得。
（3）小球2从静止释放到最低点过程，根据动能定理有，
小球2在最低点，有，
由牛顿第三定律，有，
解得小球2对圆弧轨道的压力大小为。
（4）小球2运动至与小球1碰撞前的瞬间，由动能定理有
设两球发生弹性碰撞后，小球2的速度为，小球1的速度为，则有
解得，之后小球1飞出圆弧轨道后，电场力与重力的合力大小为，方向垂直于虚线CD，洛伦兹力为，
将速度分解为的两个同方向的分速度，则，
因此将小球1的运动分解为以速度，沿虚线CD的匀速直线运动和与CD相切的匀速圆周运动，圆周运动的线速度大小为，则有，
解得，
根据分运动的独立性与等时性可知，小球1到虚线CD的最大距离为圆周运动的直径，
直径，
每经过一个周期，小球1均再次到达虚线CD上，则小球1再次经过虚线CD时，小球1到C点的距离，
解得。