2024年高考物理最后一卷（广东卷）（全解全析）

这是一份2024年高考物理最后一卷（广东卷）（全解全析），共15页。

1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。
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，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。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、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
1．年月日，在法国卡达拉奇，中核集团核工业西南物理研究院与国际热核聚变实验堆总部签署协议，宣布新一代人造太阳“中国环流三号”面向全球开放，邀请全世界科学家来中国集智公关，共同追逐“人造太阳”梦想。“人造太阳”内部发生的一种核反应其反应方程为，已知的比结合能为，的比结合能为，的比结合能为，光在真空中的传播速度为。下列说法正确的是（ ）
A．核反应方程中为
B．该核反应是一个吸热反应
C．的比结合能小于的比结合能
D．核反应中的质量亏损为
【答案】D
【详解】A.根据质量数守恒和电荷数守恒，可得x的电荷数为1+1-2=0，质量数为2+3-4=1，故X为，A不符合题意；
B.该核反应为轻核聚变，为放热反应，B不符合题意；
C.反应过程中释放大量热量，所以的比结合能大于及的比结合能，C不符合题意；
D.对该核反应，由能量守恒可得；解得，D符合题意。
故答案为：D。
2．如图甲，燃气灶具有四个相同的支撑架，每个支撑架均匀分布。假设支撑架上部分为一斜面，且该斜面与竖直方向的夹角为，如图乙所示。现将一质量为m的半球形锅正放在燃气灶上，且锅与支撑架斜面接触，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（ ）
A．每个支撑架给锅的作用力大小为
B．每个支撑架给锅的弹力大小为
C．每个支撑架与锅之间存在摩擦力
D．无论支撑架斜面光滑与否，每个支撑架给锅的作用力大小不变
【答案】D
【详解】C．假设支撑面光滑，则支撑架与锅可以保持静止，因此支撑架给锅的摩擦力为0。C错误；
B．设每个支撑架与锅之间的弹力为N，则弹力与水平方向的夹角为θ，竖直方向根据平衡条件可得4Nsinθ=mg，每个支撑架给锅的弹力大小为，B错误；
A．由于摩擦力为0，因此支撑架对锅的作用力等于支撑架对锅的弹力，A错误；
D．无论支撑架斜面光滑与否，摩擦力均为0，因此每个支撑架给锅的作用力大小不变，均为，D正确。
故选D。
3．在2024年世界泳联跳水世界杯女子10m跳台的决赛中，中国选手再次夺冠。如图所示为中国选手（可视为质点）跳水过程简化的v﹣t图像，以离开跳台时作为计时起点，取竖直向上为正方向，关于运动员说法正确的是（ ）
A．时刻达到最高点
B．时刻到达最低点
C．时间段与时间段的加速度方向相同
D．时间段的平均速度比时间段的平均速度大
【答案】A
【详解】A．时间段向上做减速运动，时刻达到最高点，选项A正确；
B．时刻运动员到达水面，时刻到达水内最低点，选项B错误；
C．图像的斜率等于加速度，可知时间段与时间段的加速度方向相反，选项C错误；
D．时间段的位移比时间段的位移小，但是时间段比时间段长，根据可知，时间段的平均速度比时间段的平均速度小，选项D错误。
故选A。
4．均匀介质中O点处的质点在时刻开始做简谐运动，形成的简谐横波在坐标系xOy平面内传播，以垂直纸面向外为z轴正方向，振源偏离平衡位置的位移随时间变化的关系，xOy平面内的质点A、D第一次处于波峰时，如图所示的虚线圆为波谷，实线圆为相邻的波峰，下列说法正确的是（ ）
A．振源的频率为0.5Hz
B．图示对应的时刻
C．简谐横波在坐标系xOy平面内传播的速度为
D．当简谐横波刚传到C点时，振源通过的路程为20cm
【答案】D
【详解】A．由题意可得，振源的频率为，选项A错误；
C．相邻的波峰和波谷距离为1m，波长为2m，波的传播速度为，选项C错误；
B．振源的振动周期，图示对应的时刻，选项B错误；
D．当简谐横波刚传到C点时对应的时刻，振源通过的路程为，选项D正确。
故选D。
5．如图所示，在同一竖直面内，物块1从a点以速度水平抛出，同时物块2从b点以速度抛出，两物块在落地前相遇，两物块均视为质点，除重力外不受其他作用力。下列说法正确的是（ ）
A．相遇点在二者初速度连线交点的正下方
B．只改变的大小，两物块仍可相遇
C．只改变的大小，两物块仍可相遇
D．只把的方向向左转动，两物块仍可相遇
【答案】A
【详解】A．令物块1的高度为h，两物块的水平间距为x，物块2的速度与水平方向夹角为，两物块水平方向均做匀速直线运动，则有，，竖直方向上有，，根据几何关系有，，解得，根据几何关系可知，相遇点在二者初速度连线交点的正下方，故A正确；
BC．结合上述解得，可知，物块1与物块2的速度的比值为一个定值，若两物块相遇，速度比值一定等于，可知， 只改变的大小，或者只改变的大小，速度本质发生变化，则两物块不能够再相遇，故BC错误；
D．结合上述可知，两物块相遇时，速度比值一定，则夹角运动，即物块2速度方向一定，即若只把的方向向左转动，两物块不能够再相遇，故D错误。
故选A。
6．我国首个火星探测器“天问一号”在海南文昌航天发射场由“长征5号”运载火箭发射升空，开启了我国行星探测之旅。“天问一号”离开地球时，所受地球的万有引力F1与它距离地面高度h1的关系图像如图甲所示，“天问一号”奔向火星时，所受火星的万有引力F2与它距离火星表面高度h2的关系图像如图乙所示，已知地球半径是火星半径的两倍，下列说法正确的是（ ）
A．地球与火星的表面重力加速度之比为3:2
B．地球与火星的质量之比为3:2
C．地球与火星的密度之比为9:8
D．地球与火星的第一宇宙速度之比为
【答案】C
【详解】AB．根据题意有，，，所以，，故AB错误；
C．地球与火星的密度之比为，故C正确；
D．地球与火星的第一宇宙速度之比为，故D错误。
故选C。
7．如图甲所示，平面直角坐标系xOy的第一象限（含坐标轴）内有垂直平面周期性变化的均匀磁场（未画出），规定垂直xOy平面向里的磁场方向为正，磁场变化规律如图，已知磁感应强度大小为，不计粒子重力及磁场变化影响。某一带负电的粒子质量为m、电量为q，在时从坐标原点沿y轴正向射入磁场中，将磁场变化周期记为，要使粒子在时距y轴最远，则的值为（ ）
A．B．C．D．
【答案】A
【详解】粒子在磁场中做匀速圆周运动，0~时间内，有，解得，周期为，时间内，有，解得，周期为，要求在T0时，粒子距y轴最远，做出粒子运动轨迹如图
根据几何关系，可得，解得，则0~时间内圆周运动转过的圆心角为，可得，联立，解得，故选A。
二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分在每小题给出的四个选项中，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）
8．如图，理想变压器原、副线圈匝数比为3：1，原线圈中接有定值电阻，副线圈接有定值电阻和滑动变阻器R。已知，ab两端接一正弦式交流电，当滑动变阻器R的滑片向左滑动过程中，下列说法正确的是（ ）
A．电流表A示数变小
B．电压表V示数保持不变
C．变压器的输出功率先增大后减小
D．电压表示数变化与电流表示数变化的比值不变
【答案】AD
【详解】A．将原、负线圈和电阻R1等效为电源。等效后，当滑动变阻器R的滑片向左滑动过程中，电阻变大，所以电流变小，电流表A示数变小，故A正确；
B．根据闭合电路欧姆定律，由题可知，根据理想变压器原副线圈关系，，，联立可得，由于变小，所以变大，电压表V示数变大，故B错误；
C．由上式可知等效内阻，当外电阻接近内阻时，输出功率增大，由于R1:R2=9:1，即，所以当R减小，输出功率一直增大，故C错误；
D．由上述可知电压表示数变化与电流表示数变化的比值不变，故D正确。
故选AD。
9．2024年2月5日，在斯诺克德国大师赛决赛，特鲁姆普以10-5战胜斯佳辉获得冠军，如图甲所示。简易图如图乙所示，特鲁姆普某次用白球击打静止的蓝球，两球碰后沿同一直线运动。蓝球经的时间向前运动刚好（速度为0）落入袋中，而白球沿同一方向运动停止运动，已知两球的质量相等，碰后以相同的加速度做匀变速直线运动，假设两球碰撞的时间极短且发生正碰（内力远大于外力），则下列说法正确的是（ ）
A．由于摩擦不能忽略，则碰撞过程动量不守恒
B．碰后蓝球与白球的速度之比为
C．碰撞前白球的速度大小为
D．该碰撞为弹性碰撞
【答案】BC
【详解】A．由题意两球碰撞的时间极短，碰撞过程中产生极大的内力，两球与桌面间的摩擦力远远小于内力，所以该碰撞过程的动量守恒，A错误；
B．碰后，蓝球做匀减速直线运动且刚好落入袋内，由匀变速直线运动的规律得蓝球碰后瞬间的速度为，又两球的加速度大小相等，则由公式得，解得碰后瞬间白球的速度大小为，则碰后蓝球与白球的速度之比为，B正确；
C．碰撞过程中两球组成的系统动量守恒，则，代入数据解得，C正确；
D．两球碰前的动能为，两球碰后的总动能为，由于，所以该碰撞过程有机械能损失，即该碰撞为非弹性碰撞，D错误。
故选BC。
10．空间中存在平行于纸面的匀强电场，在纸面内取O点为坐标原点建立x轴，如图甲所示。现有一个质量为m、电量为＋q的带电微粒，在t＝0时刻以一定初速度从x轴上的a点开始沿顺时针做匀速圆周运动，圆心为O、半径为R。已知图中圆为微粒运动轨迹，ab为圆轨迹的一条直径；除电场力外微粒还受到一个变力F，不计其它力的作用；测得试探电荷所处位置的电势P随时间t的变化图像如图乙所示，其中。下列说法正确的是（ ）
A．电场强度的方向与x轴正方向成
B．从a点到b点F做功为
C．微粒在a时所受变力F可能达最小值
D．圆周运动的过程中变力F的最大值为
【答案】BD
【详解】A．由乙图可知，带电微粒在转动过程中，电势最高值为，电势最低值，最高点、最低点分别位于轨迹直径的两端，将直径取四等分点，找到与a点电势相同的点A，如图aA垂直于电场线
电场强度的方向与x轴正方向为，由几何关系，解得，A错误；
B．由上述分析可知，从a点到b点由动能定理，又，解得，B正确；
C．圆周运动的过程中电势为时变力F达到最小值，C错误；
D．由乙图可知，微粒做圆周运动的周期为，故速度为，电场强度为，圆周运动的过程中电势为时变力F达到最大值，有，解得，D正确。
故选BD。
三、非选择题（本题共5小题，共54分．考生根据要求作答）
11．（7分）一同学在暑期旅行时捡到一个带有悬挂点的不规则物体，他想测出该物体的质量及重心的位置，随身携带的物品只有细线、刻度尺、手表及弹簧测力计，于是进行了如下操作。
①如图1所示，将重物通过细线挂在悬挂点，用刻度尺量出点到点A间的细线长度。
②将物体拉起一个小的角度（小于）后无初速释放，从摆球第1次经过最低点开始计时，第次沿同一方向经过最低点结束计时，记录摆动时间，算出摆动周期。
③改变摆线长，重复步骤②，测出几组摆线长和对应的周期的数据。
④作出图像如图2所示，可得到图像斜率为，纵截距为。
⑤用弹簧测力计将重物静止悬挂，测得重力大小为。
（1）步骤②中摆动周期 ；
（2）物体质量为 ，物体重心到物体悬挂点A的距离为 。（均用所测物理量符号表示）
【答案】
【详解】（1）除第一次经过平衡位置，物体在每一个周期内沿同一方向经过平衡位置1次，有，则
（2）根据单摆周期公式知
设物体重心到物体悬挂点A的距离为，则摆长等于摆线的长度与物体重心到物体悬挂点的距离之和。
代入得
联立可知
重力大小为，则质量为
由截距为，根据图像关系有
得，故填。
12．（10分）国产锂电池产能占全世界60%以上，某同学对一块锂电池的电动势Ex和内阻rx非常感兴趣，设计了如图甲所示的电路图。图中R1和R2为电阻箱（0~999.9Ω），S1和S2为开关，E0为干电池（电动势为1.5V，内阻未知）；G是灵敏电流计。

（1）用笔画线代替导线，按照图甲将乙图中的实物连接成完整电路 ；
（2）闭合开关S1和S2，调节两电阻箱，当G表示数为零时，记录下电阻箱的阻值为R1和R2，则有 （用R1、R2和rx表示）
（3）闭合开关S1和S2，改变两电阻箱阻值，当G表示数重新为零时，记录下电阻箱的阻值为和；
（4）某次实验、、、，由此可测出Ex= ，rx= 。
【答案】 见解析 6.5V
【详解】（1）如图
（2）当G表示数为零时，得
（3）把E0=1.5V，，，，，代入，联立得，
13．（9分）两端开口的薄壁汽缸竖直放置在地面上，用两个质量及厚度均忽略不计的活塞A、B封闭一定质量的理想气体，原长为l、劲度系数为的轻弹簧一端与活塞B连接，另一端固定于汽缸口的O点，如图所示。已知汽缸内壁光滑且导热良好，横截面积为S。初始整个装置置于温度为27℃、大气压强为的环境中，活塞A、B静止时相距2l。若在活塞A上放一质量为的物体，装置重新达到平衡，重力加速度为g。
（i）求放上物体重新达到平衡时活塞A下降的距离；
（ii）改变汽缸内气体的温度使活塞A再次回到初始位置，则此时气体的温度应为多少K？
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）将活塞A、B及封闭的一定质量的理想气体看作整体，根据胡克定律
其中
解得
活塞A下降时封闭的理想气体温度不变，当活塞稳定时，设封闭气体的压强为，根据活塞A受力平衡
解得
根据玻意耳定律
解得
所以，放上物体重新达到平衡时活塞A下降的距离为
（2）改变汽缸内气体的温度使活塞A再次回到初始位置的过程，封闭气体的压强不变，初始温度为
体积为
活塞A回到初始位置时，气体的体积为
根据盖—吕萨克定律
解得
14．（13分）如图所示，半径分别为r和的均匀金属圆盘G、N垂直固定在水平金属转轴CD上，圆盘中心位于转轴中心线上，其中，不计转轴粗细。G为发电盘，处于平行转轴向右、的匀强磁场中，并通过电刷P和Q连接两间距的平行金属导轨，导轨某点处用绝缘材料平滑连接，导轨左侧足够远处接有自感系数为的纯电感线圈L，导轨水平且处于竖直向下、匀强磁场中。N为转动盘，所在处无磁场，其上绕有绝缘细线，在外力F作用下，两圆盘会按图示方向转动。质量的金属杆ab放置在绝缘点右侧某位置，仅与绝缘点左侧导轨间有大小恒定的摩擦阻力，其余接触处均无摩擦。发电盘G接入电路的电阻，不计金属杆、导线、电刷电阻及接触电阻，忽略转动的摩擦阻力。现保持金属圆盘按图示方向以匀速转动。
（1）锁定金属杆ab，求通过ab的电流以及外力F的大小；
（2）静止释放金属杆ab，通过绝缘点时的速度为，求此过程中通过ab的电荷量q和发电盘G上的发热量Q；
（3）在（2）问基础上，金属杆ab通过绝缘点后，求第一次向左运动至最远处离绝缘点的距离s。

【答案】（1），；（2），；（3）
【详解】（1）金属圆盘G转动切割磁感线，产生感应电动势为
由闭合电路欧姆定律可得电流为
根据能量关系可得
解得外力F的大小
（2）对金属杆用动量定理可得
则有
电荷量
回路能量关系
热量
（3）对金属杆和电感有
所以金属杆开始运动后杆上电流与杆的位移成正比，即
根据功能关系
代入可得
15．（15分）如图，在一粗糙水平平台最右端并排静止放置可视为质点的两个小滑块A和B，质量，，A、B间有被压缩的轻质弹簧，弹簧储存的弹性势能，弹簧与滑块不拴接。滑块A左侧有一系列间距的微型减速带（大小可忽略不计），A距左侧第一个减速带的距离为。平台右侧有一长木板C，静止在水平地面上，木板C的质量，长，木板C最右端到右侧墙面的距离，木板C上表面与左侧平台齐平，与右侧竖直面内固定的半径的光滑半圆形轨道最低点d等高，e点与圆心等高，f点为半圆形轨道的最高点。现解除弹簧约束，弹力作用时间极短，滑块A、B立即与弹簧分离；滑块A通过每个减速带损失的机械能为到达该减速带时机械能的10%。滑块B冲上木板C，经过一段时间后木板C运动到右侧墙面处立即被粘连。已知滑块A与水平平台间的动摩擦因数，滑块B与木板C间的动摩擦因数，木板C与地面间的动摩擦因数μ3=0.10，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度。求：
（1）解除弹簧约束，滑块A、B与弹簧分离瞬间的速度大小；
（2）滑块A在平台上向左运动的距离；
（3）在整个运动的过程中，滑块B和木板C之间产生的热量。
【答案】（1），；（2）；（3）
【详解】（1）解除弹簧约束瞬间，设A的速度为，B的速度为，滑块A和B的动量守恒，故
弹簧和A、B组成的系统能量守恒
解得，
（2）滑块A将在水平面做减速运动，运动到第一个减速带前
通过第一个减速带后动能为
经过相邻两个减速带克服摩擦做的功为
所以，滑块A不能到达第二个减速带，设滑块A继续滑行的距离为，则
滑块A向左滑行的总距离为
（3）B滑上C后，B减速，A加速，对B
对C
假设B、C共速时，C没有到达右墙面，设共速的速度为，则
由上式解得木板C的位移为

B、C相对滑动时，B、C间产生的热量为
因为，共速后B、C将一起匀减速，C到达墙壁的速度为，对B、C整体
木板C与墙壁碰后立即粘连并静止，B将继续匀减速到d点并进入光滑半圆轨道
得
所以B进入半圆轨道后不会脱离半圆轨道，减速到0将返回d点并再次滑上C
解得
B最后静止在C上，C与墙壁粘连后到B最终静止，B、C间产生的热量为
整个过程中B、C间的热量为