2024年高考物理最后一卷（全国旧教材版）(全解全析）

这是一份2024年高考物理最后一卷（全国旧教材版）(全解全析），共16页。试卷主要包含了依据世界核电运营者协会等内容，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、选择题：本题共8小题，每小题6分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第14~18题只有一项符合题目要求，第19~21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，有选错或不答的得0分。
14．依据世界核电运营者协会（WANO）评价规则，我国自主设计建设三代核电机组、全球首台“华龙一号”—中国核电旗下福清核电5号机组WANO综合指数于2024年2月实现满分，标志着“华龙一号”生产运营绩效在全球范围表现卓越，充分验证了我国自主三代核电技术的安全性和先进性。华龙一号发电机利用的是铀核裂变释放的核能，则下列叙述正确的是（ ）
A．太阳辐射能量的主要来源也是重核裂变
B．铀核典型的裂变方程为
C．裂变过程中释放核能是因为产物中新核的比结合能大
D．锶90是铂235的裂变产物，其半衰期为28年，那么经过56年锶90便衰变没了
【答案】C
【详解】A．太阳辐射能量的主要来源是太阳内部发生聚变，故A错误；
B．典型的裂变方程为，故B错误；
C．裂变释放核能是因为新核的比结合能大于原来重核的比结合能，故C正确；
D．锶90的半衰期为28年，那么经过56年锶90剩下原来的四分之一，故D错误。
故选C。
15．2023年11月上虞曹娥江“网红人行桥”正式开通，装在桥两侧的音乐喷泉吸粉无数。音乐喷泉喷出的水从江中抽取，喷头可沿一定方向旋转，水流速度大小也可调节，如图所示。某喷头将水以v的速度朝与水平成37°斜向上喷出，喷头出水口的截面积为S，离水面高度为h，不计一切阻力，水的密度为ρ，下列说法正确的是（ ）
A．水柱的水平射程为
B．喷头单位时间内喷出水的质量为ρSv
C．∆t时间内电机对水做功为ρS∆tv3
D．增大喷头与水平面的夹角，喷射的水平射程一定增大
【答案】B
【详解】A．将初速度正交分解，分别为，，水滴在竖直方向做竖直上抛运动，水平射程为，联立可求出水平射程，显然A选项中时间代入不正确，A错误；
B．喷头匀速喷水，单位时间内喷出水的质量为ρSv，B正确；
C．∆t时间内水增加的动能为，在∆t时间内水从水面被抽出，同时也增加了重力势能，故∆t时间内电机对水做功大于ρS∆tv3，C错误
D．增大喷头与水平面的夹角，竖直分速度增大，空中运动时间变长，但是水平分速度减小，由，可知喷射的水平射程不一定增大，当取极限与水平方向的夹角为90°，此时水平射程为零，D错误。
故选B。
16．汽车以一定的初速度沿平直公路开始匀减速刹车，此后t时间内的位移为x，汽车关系如图所示，图线前10s为直线，之后部分属于双曲线，则由图像可知，汽车前16s内平均速度大小为（ ）
A．6.00m/sB．6.20m/sC．6.25m/sD．6.35m/s
【答案】C
【详解】根据题意，由运动学公式可得，结合图像，可知初速度，加速度，10s之后部分属于双曲线，说明平均速度与时间成反比，即汽车静止不动，则汽车的位移为，则16s内平均速度大小为，故选C。
17．2024年3月25日0时46分，我国成功利用长征运载火箭将“鹊桥二号”中继星送入环月轨道飞行，该中继星进入周期为T的环月大椭圆使命轨道，按计划开展与“嫦娥四号”和“嫦娥六号”的通信测试。如图是中继星环绕月球的示意图，其中P点为近月点，与月球表面距离为，Q点为远月点，与月球表面距离为，M、N为椭圆的短轴点，月球半径为R，万有引力常量为G，则下列说法正确的是（ ）
A．该中继星在P点时机械能最大
B．该中继星沿MPN运动时间等于沿NQM运动时间
C．月球表面重力加速度
D．月球的质量
【答案】D
【详解】A．由于中继星在该轨道上无动力飞行，仅受万有引力，故其机械能守恒，A错误；
B．由于中继星在近月点P附近速率较大，MPN与NQM路程相同，故MPN阶段时间较少，B错误；
CD．由开普勒第三定律与天体圆周运动的规律可得，，，解得，，C错误，D正确。
故选D。
18．风洞是进行空气动力学实验的常用设备。如图所示，将质量为m的小球从A点以初速度v0水平向左抛出，假设小球运动过程中受到水平向右、大小恒定的风力F，经过一段时间t，小球运动到A点正下方的B点，且。O点是轨迹的最左端，重力加速度为g。则此过程中（ ）
A．小球速度最小时位于O点
B．AB之间的距离为
C．小球运动的时间
D．小球所受的风力F小于mg
【答案】C
【详解】A．风对小球的力恒定，则小球可视为在等效重力场中运动，等效重力方向为重力和风力的合力
小球运动过程中速度与等效重力方向垂直时速度最小，故小球速度最小时，位于之间的某处，故A错误；
BC．小球自A运动到B，风力做功为零。由动能定理得，解得AB间的距离，又由得小球运动的时间，故B错误，C正确；
D．由于水平方向合力做功为0，在水平方向速度大小不变，在水平方向上，由动量定理得，所以，故D错误。故选C。
19．超长春节假期，点燃了旅游热，一些旅游景点悬挂了灯笼。如图所示，一度假村用长度相等的轻绳依次连接了10个质量均为的灯笼．灯笼1的左端被细绳固定在竖直杆上，左端细绳与竖直杆的夹角为。灯笼10的右端被细绳也固定在竖直杆上，右端细绳与竖直杆的夹角也为。灯笼5和灯笼6之间的细绳恰好水平。则下列说法正确的是（重力加速度为）（ ）
A．灯笼5和灯笼6之间的细绳张力的大小为
B．灯笼5和灯笼6之间的细绳张力的大小为
C．灯笼3和灯笼4之间的轻绳与水平方向的夹角的正切值等于
D．灯笼3和灯笼4之间的轻绳与水平方向的夹角的正切值等于
【答案】BD
【详解】AB．选取1~5前五个灯笼组成的整体为研究对象，对其进行受力分析如图所示，由力的平衡条件，可得
，灯笼6对灯笼5的力大小为，即灯笼5和灯笼6之间的细绳张力的大小为，A错误，B正确；
CD．同理选取灯笼4和灯笼5组成的整体为研究对象，对其进行受力分析，由力的平衡条件，可得，C错误，D正确。
故选BD。
20．如图所示，棱长为L的正四面体的四个顶点A、B、C、D处分别固定电荷量为的四个点电荷，a、b、c分别为三条棱的中点，静电力常量为k。下列说法正确的是（ ）
A．A、D处的点电荷在a点产生的合场强为0
B．A、B、C处的点电荷在b点产生的合场强大小为
C．a、c两点的电势相同
D．a、c两点的电场强度相同
【答案】BC
【详解】A．A、D处的点电荷在a点产生的合场强为，A错误；
B．A、C处的点电荷在b点产生的合场强为A、B、C处的点电荷在b点产生的合场强为，B正确；
C．a在A、D处两等量异种点电荷的连线中点处，电势为零，a在B、C处两等量异种点电荷的连线的中垂线上，电势也为零，综上a点电势为零，同理c点电势为零，所以a、c两点的电势相同，C正确；
D．A、D处的点电荷在a点产生的合场强方向为，大小为B处的点电荷在a点产生的场强方向为，C处的点电荷在a点产生的场强方向为，大小均为，同理A、B处的点电荷在c点产生的合场强方向为，大小为C处的点电荷在c点产生的场强方向为，D处的点电荷在c点产生的场强方向为，大小均为，故a、c两点的电场强度大小相等，方向不同。
故选BC。
21．如图所示，边长为2L的等边三角形ABC内有垂直纸面向里、磁感应强度大小为B0的匀强磁场，D是AB边的中点，一质量为m、电荷量为-q的带电粒子从D点以不同的速率平行于BC边方向射入磁场，不计粒子重力，下列说法正确的是（ ）
A．粒子可能从B点射出
B．若粒子从C点射出，则粒子做匀速圆周运动的半径为
C．若粒子从C点射出，则粒子在磁场中运动的时间为
D．若粒子从AB边射出，则粒子在磁场中运动的时间相同，且时间最长
【答案】CD
【详解】A．带负电的粒子从D点以速度v平行于BC边方向射入磁场，由左手定则可知，粒子向下偏转，但由于BC边的限制，粒子不能到达B点，故A错误；
B．若粒子从C点射出，如图乙所示
根据几何关系可得，解得，故B错误；
C．则粒子轨迹对应的圆心角的正弦值为，则，粒子在磁场中运动的时间为，故C正确；
D．由牛顿第二定律可知，解得，若粒子从AB边射出，则粒子的速度越大，轨迹半径越大，如图丙所示
若粒子从AB边射出时的圆心角相同，且为最大，根据，又，知粒子在磁场中运动的周期相等，则其在磁场中运动的时间相同，且时间最长，故D正确。
故选CD。
二、非选择题：共62分。第22~25题为必考题，每个试题考生都必须作答。第33~34题为选考题，考生根据要求作答。
（一）必考题：共47分
22．（5分）为了测量汽车沿水平方向做直线运动时加速度大小，小张和小李两同学分别设计了不同的装置。已知重力加速度为g。
(1)小张将一量角器如图甲所示放置在架子上，用细线一端拴一小球，另一端固定在量角器的中心，在车加速直线运动时测量细线与竖直方向的夹角为，则车的水平加速度大小为 ；
(2)小李将一等腰直角三角板如图乙所示放在架子上，用细线一端拴一小球，另一端固定在三角板的顶点处，三角板顶点到底边的距离为h，在车加速直线运动时测量细线与三角板底边交点偏离竖直中线的距离为x，则车的水平加速度大小为 ；
(3)如果要在量角器的半圆形底边和三角板的底边上直接标注加速度的数值，你认为甲乙哪种方案标注的刻度值是均匀的： 。这种方案在实际测量中用起来更方便。
【答案】(1) (2) (3)乙
【详解】（1）对小球受力分析得，，解得
（2）由几何关系得
代入上问结果中得
（3）由，且为定值，可知正比于，因此方案乙的刻度值是均匀的。
23．（10分）如图甲为一兴趣小组用热敏电阻和继电器设计的一种自动散热的系统，当所在位置温度超过50℃时，自动开启风扇进行散热。已知该热敏电阻的阻值随温度变化的曲线如图乙所示，继电器工作时相当于的电阻，左边电源电压恒为12V，当继电器线圈中的电流大于或等于20mA时，继电器的衔铁被吸合；当继电器线圈中的电流超过40mA时，继电器可能损坏。
(1)该小组同学在选择滑动变阻器时，发现有如下几种规格可选：
则应选用额定阻值为 的滑动变阻器；
(2)按照下列步骤调节此报警系统：
①电路接通前，滑动变阻器的滑片应置于 （填“a”或“b”）端附近，不能置于另一端的原因是 。
②将热敏电阻浸入一盆温度为50℃的水中，闭合开关S，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至 。
【答案】(1)420 (2) a 避免接通电源后电路中的电流值过大而损耗继电器 风扇开启
【详解】（1）由图乙可知，当Rt所在位置温度为50℃时对应的电阻值为250Ω，由题，此时电路中的电流为20mA，所以滑动变阻器的电阻值，可知滑动变阻器的额定电阻需要大于300Ω，考虑到滑动变阻器的使用效率，可知选取420Ω的滑动变阻器最佳。
（2）①根据电路安全的原则，可知开始时滑动变阻器的电阻值要最大，所以滑动变阻器的滑片应置于a端附近，不能置于另一端的原因是避免接通电源后电路中的电流值过大而损耗继电器。
②将热敏电阻Rt浸入一盆温度为50℃的水中，闭合开关S，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至风扇开启，表示电磁继电器开始工作。
24．（14分）如图所示，一个侧壁光滑的质量为M的矩形装置放置在水平地面上，现有一个固定在矩形装置上的滑轮和一个固定在竖直墙壁上的滑轮，滑轮质量均不计。一木块通过轻质细线绕过两个滑轮系在竖直墙壁上，细线有两部分处于水平状态、有一部分处于竖直状态，重力加速度为g，假定装置不翻转。
（1）若地面光滑，当木块的质量，用一向左的水平恒力F使系统静止，求水平恒力F的大小；
（2）若装置M与地面的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，整个系统始终处于静止状态，求木块质量m的最大值；
（3）若地面光滑，当木块的质量，整个系统从静止开始运动，当木块沿装置M侧壁下降高度h时，求装置M的速度大小。
【答案】（1）0.2Mg；（2）0.25M；（3）
【详解】（1）对木块受力分析，根据平衡条件可知绳子拉力大小为
对矩形装置和木块整体，根据平衡条件可知
解得
（2）根据平衡条件可知矩形装置应满足
解得
（3）矩形装置上的滑轮相当于动滑轮，因此物块竖直向下的速度是矩形装置的二倍，水平方向与举行装置相同，根据系统机械能守恒有
解得
25．（20分）我国在高铁列车和电动汽车的设计和制造领域现在处于世界领先水平，为了节约利用能源，在“刹车”时采用了电磁式动力回收装置，可将部分动能转化为电能并储存起来。如图所示为该装置的简化模型，在光滑的水平面内，一个“日”字形的金属线框，各边长，其中、、边电阻均为，、电阻可忽略，线框以速度冲进宽度也为l，磁感应强度的匀强磁场，最终整个线框恰好能穿出磁场，忽略空气阻力的影响，求：
（1）线框刚进磁场时流过的电流大小和方向，并指出M、N哪端电势高；
（2）整个线框的质量m；
（3）边穿过磁场过程中，边中产生的焦耳热Q。
【答案】（1），电流的方向N到M，M端电势高；（2）；（3）
【详解】（1）导体进入磁场切割感应电动势为
回路的总电阻为
流过导体的电流大小为
根据楞次定律或右手定则，电流的方向N到M；M端电势高；
（2）在整个线框穿过磁场的过程中，总有一个边在切割磁感线，回路的总电阻相当于不变，根据动量定理
…
整理后得
解得（约为0.013kg）
（3）对边通过磁场的过程使用动量定理，为穿过磁场的时间，
解得
根据能量守恒定律
导体棒生的热
（二）选考题：共15分。请考生从给出的2道题中任选一题作答。如果多做，则按所做的第一题计分。
33．【物理—选修3-3】（15分）
（1）（5分）如图为一定质量的理想气体经历 a→b→c 过程的压强 p随摄氏温度 t 变化的图像，其中 ab 平行于 t 轴，cb 的延长线过坐标原点。下列判断正确的是 （ ）
A．a→b 过程，有些气体分子的运动速率增加
B．a→b 过程，单位时间撞击单位面积器壁的分子数增加
C．a→b 过程，单位时间撞击单位面积器壁的分子数不变
D．b→c 过程，气体从外界吸的热量等于其内能增加量
E．b→c 过程，气体分子数密度变大
【答案】ABE
【详解】A．a→b过程，温度降低，气体分子的平均动能减小，平均速率减小，但有些气体分子的运动速率增加，故A正确；
BC．a→b 过程，气体压强不变，温度降低，气体分子的平均动能减小，根据压强微观意义可知，单位时间撞击单位面积器壁的分子数增加，故B正确，C错误；
DE．把该图像转化为图像如图所示
在b→c过程，图像上的点与坐标原点连线斜率增加，根据，可得，可知气体体积减小，气体分子数密度变大；在b→c过程，由于气体体积减小，外界对气体做功，气体温度升高，气体内能增加，根据热力学第一定律，可知气体从外界吸的热量不等于其内能增加量，故D错误，E正确。
故选ABE。
（2）（10分）油电混合车汽油发动机燃烧室的结构如图a，汽油机工作过程中在一个冲程内燃烧室内气体的曲线如图b所示，其中B→C和D→A为两个绝热过程。燃烧室内的气体可看做理想气体。一定质量的油气混合气体进入燃烧室，初始状态A点处混合气体的温度为，压强约为。火花塞点火瞬间，燃料燃烧使得燃烧室内的压强迅速增大到，然后，活塞被推动向下移动，在经历B→C的绝热膨胀过程中，由于气体对外做功驱动汽车前进，使得气缸内温度降低了300K，膨胀结束到达状态C时，燃烧室内压强降低到，求：
（1）在一个冲程内燃烧室内能达到的最高温度；
（2）气缸内气体的最大体积与最小体积之比被称为压缩比，是汽油机动力大小的一个标志。根据题目中条件，计算该汽油机的压缩比。
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）从A→B过程气体发生等容升压，气体温度升高；从B→C过程，气体绝热膨胀，气体对外界做功，根据热力学第一定律可知气体内能减少，温度降低；从C→D过程气体发生等容降压，气体温度降低；从D→A过程，气体绝热压缩，外界对气体做功，气体内能增加，温度升高；可知在一个冲程内燃烧室内，B状态的温度最高，根据
解得在一个冲程内燃烧室内能达到的最高温度为
（2）在经历B→C的绝热膨胀过程中，由于气体对外做功驱动汽车前进，使得气缸内温度降低了300K，膨胀结束到达状态C时，燃烧室内压强降低到，可知，
根据理想气体状态方程可得
可得该汽油机的压缩比为
34．【物理—选修3-4】（15分）
（1）（5分）如图（a），在均匀介质中有A、B、C和D四点，其中A、B、C三点位于同一直线上，，，垂直于。时，位于A、B、C处的三个完全相同的横波波源同时开始振动，振动图像均如图（b）所示，振动方向与平面垂直，已知波长为4m。下列说法正确的是（ ）
A．这三列波的波速均为2
B．时，D处的质点开始振动
C．时，D处的质点向y轴负方向运动
D．时，D处的质点与平衡位置的距离是2
E．时，D处的质点与平衡位置的距离是2
【答案】BCD
【详解】A．波速由介质决定，由图（b）的振动图像可知，振动的周期为4s，故三列波的波速均为，故A错误；
B．由图（a）可知，D处距离波源最近的距离为3m，故开始振动的时间为波源C处的横波传播到D处所需的时间，则，故B正确；
C．由几何关系可知，波源A、B产生的横波传播到D处所需的时间为，故时，波源A、B产生的横波刚传播到D处，波源C处的横波传播已到D处，D处的质点振动时间为，即C处质点的振动形式经过2s传播到D点，由振动图像可知此时D处的质点向y轴负方向运动，故C正确；
D．时，波源C处的横波传播到D处后振动时间为，由振动图像可知，此时波源C的振动形式波谷传播到D处；时，波源A、B处的横波传播到D处后振动时间为，由振动图像可知此时波源A、B的振动形式波峰传播到处D处。根据波的叠加原理可知此时D处质点的位移为，故时，D处的质点与平衡位置的距离是2cm，故D正确。
E．时，波源C处的横波传播到D处后振动时间为 ，由振动图像可知，此时波源C的振动形式平衡位置传播到D处；时，波源A、B处的横波传播到D处后振动时间为，由振动图像可知此时波源A、B的振动形式平衡位置传播到处D处。根据波的叠加原理可知此时D处质点的位移为，故时，D处的质点与平衡位置的距离为零，故E错误。
故选BCD。
（2）（10分）某物理兴趣小组按以下步骤进行了测定玻璃砖折射率的实验：用黑纸制作一个向下开口的黑色圆锥形纸筒，其顶角为，在顶点内侧固定一发光二极管（可看成点光源）。将锥形光源竖直悬挂在支架上，在水平桌面上平铺一张白纸，画出该白纸被光源照亮的圆形区域；把足够大、厚度为d的被测玻璃砖放在白纸上，发现白纸被光源照亮的区域缩小；将锥形光源竖直向上提升了，发现白纸被照亮的区域恢复到原有大小.基于以上信息分析，求：
（1）该玻璃砖的折射率；
（2）设光在真空中的传播速度为c，则射入玻璃砖中的所有光线，从玻璃砖上表面传播到下表面时间的取值范围。（不考虑光的反射）
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）光路图如图所示
设入射角为，折射角为r，已知
解得
折射率
解得
（2）传播速度
从上表面到下表面的最短传播时间
从上表面到下表面的最长传播时间
解得
型号
A
B
额定电流（A）
额定阻值（）
0.1
5k
8.7k
0.8
250
420