2024年江苏高考物理最后一卷（新情景题）（江苏卷06）（全解全析）

这是一份2024年江苏高考物理最后一卷（新情景题）（江苏卷06）（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、选择题：本题共11小题，每小题4分，共44分。
1．如图所示，某种材料制成太阳能电池的主体部分由P型半导体和N型半导体结合而成。当太阳光照射到该材料上时，材料吸收光子发生光电效应，自由电子向N型一侧移动，从而在两端形成电势差。已知该材料至少需要吸收波长为λ的绿光才能发生光电效应，普朗克常量为h，光速为c，则（ ）
A．N型半导体电势高于P型半导体
B．该材料的逸出功为
C．用光强更强的黄光照射该材料，只要照射时间足够长，也能产生光电效应
D．用光强相同的紫光和蓝光照射该材料，蓝光照射时，通过负载的电流较大
【答案】D
【详解】A．自由电子向N型一侧移动，N型半导体聚集负电荷，电势更低，故A错误；
B．发生光电效应时极限波长与逸出功需满足，故B错误；
C．光电效应是否发生与入射光的频率有关，与光强无关，黄光的频率比绿光小，故不能发生光电效应，故C错误；
D．用光强相同的紫光和蓝光照射该材料，因为蓝光频率较小，光子能量较小，故单位时间内到达金属板的光子数目较多，产生的光电子较多，通过负载的电流较大，D正确。
故选D。
2．2023年8月24日，日本启动核污染水排海，排放核污染水里含64种核放射性元素，将对全人类和海洋生命产生长久的重大威胁，核废水中的发生衰变时的核反应方程为，该核反应过程中放出的能量为Q，设的比结合能为E1，的比结合能为E2，X的比结合能为E3，已知光在真空中的传播速度为c，的半衰期为138天，则下列说法正确的是（ ）
A．该核反应中发生了β衰变
B．该核反应过程中放出的能量
C．100个原子核经过138天，还剩50个原子核未衰变
D．该核反应过程中的质量亏损为
【答案】D
【详解】A．根据核反应前后质量数和电荷数守恒可得，X的质量数为4，电荷数为2，即X为，该反应为α衰变，故A错误；
B．核反应过程中放出的核能为反应后生成的所有新核的总结合能与反应前所有原子核的总结合能之差，即，故B错误；
C．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数几个原子核无意义，故C错误；
D．该核反应过程中的质量亏损为，故D正确。
故选D。
3．篮球运动员做定点投篮训练，篮球从同一位置投出，且初速度大小相等，第1次投篮篮球直接进篮筐，第2次篮球在篮板上反弹后进筐，篮球反弹前后垂直篮板方向分速度等大反向，平行于篮板方向分速度不变，轨迹如图所示，忽略空气阻力和篮球撞击篮板的时间，关于两次投篮说法正确的是（ ）
A．两次投篮，篮球从离手到进筐的时间相同
B．篮球第1次上升的最大高度比第2次的大
C．篮球经过a点时，第1次的动能比第2次的大
D．篮球两次进筐时，在竖直方向分速度相同
【答案】B
【详解】B．第2次篮球在篮板上反弹后进筐，篮球反弹前后垂直篮板方向分速度等大，若没有篮板，篮球水平位移较大，又由于两次初速度大小相等，所以第2次篮球水平初速度较大，竖直分速度较小，篮球第1次上升的最大高度比第2次的大，故B正确；
A．竖直方向上，根据，第1次篮球从离手到进筐的时间较大，故A错误；
C．初动能相等，篮球经过a点时，重力势能相等，根据机械能守恒，第1次的动能等于第2次的动能，故C错误；
D．篮球两次进筐时，水平方向分速度不同，在竖直方向分速度不同，故D错误。
故选B。
4．如图所示，光滑水平桌面上有一轻质光滑绝缘管道，空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B，绝缘管道在水平外力F（图中未画出）的作用下以速度v向右匀速运动。管道内有一带正电小球，初始时位于管道M端且相对管道的速度为0，一段时间后，小球运动到管道N端，小球质量为m、电量为q，管道长度为l，小球直径略小于管道内径。关于小球从M端运动到N端过程，下列说法正确的是（ ）
A．时间为
B．小球所受洛伦兹力做正功
C．小球所受洛伦兹力方向竖直向上
D．外力F做的功为qvBl
【答案】D
【详解】A．绝缘管道在水平外力F的作用下以速度v向右匀速运动，故小球受到的洛伦兹力在沿管道方向的分力保持不变，根据牛顿第二定律得qvB=ma，根据位移公式有，解得，故A错误；
B．洛伦兹力始终垂直于速度方向，可知小球所受洛伦兹力不做功，故B错误；
C．小球水平方向做匀速直线运动，沿管道做匀加速直线运动，合速度方向斜向右上方，根据左手定则可知，小球所受洛伦兹力方向斜向左上方，故C错误；
D．小球所受洛伦兹力不做功，故在沿管道方向的分力做正功的大小等于垂直于管道向左的分力做负功的大小，外力始终与洛伦兹力垂直管道的分力平衡，则有WF=Wy=Wx=qvBl，故D正确。
故选D。
5．甲乙两车并排在同一平直公路上的两条平行车道上同向行驶，甲车由静止开始做匀加速运动，乙车做匀速运动，其各自的位移x随时间t变化关系如图所示，两条图线刚好在时刻相切，则（ ）
A．在2t0时刻，乙车的速度大小为
B．在t0时刻，甲车的速度大小为
C．在内，两车有两次机会并排行驶
D．在内，乙车平均速度是甲车平均速度的两倍
【答案】B
【详解】AB．由图像中图线的斜率表示速度可知，则在时刻甲、乙两车速度大小相等，为，甲车做初速为零的匀加速直线运动，则在时刻是时间段内的中间时刻，根据匀变速直线运动规律的推论可知时刻，甲车的速度大小为，故A错误，B正确；
C．在图像中交点代表相遇，在内，两车只能在时刻有一次机会并排行驶，故C错误；
D．根据平均速度公式，在内，甲乙两车位移大小相等，所用时间相等，所以平均速度相等，故D错误。
故选B。
6．某同学根据光的干涉原理设计了探究不同材料热膨胀程度的实验装置，如图所示。材料甲置于玻璃平板之间，材料乙的上表面3与上层玻璃下表面2间形成空气劈尖。单色光垂直照射到玻璃平板上，就可以观察到干涉条纹。下列说法正确的是（ ）
A．表面3可以与表面2平行
B．该条纹是由上层玻璃上表面1与下层玻璃上表面4的反射光发生干涉形成的
C．仅温度升高，若干涉条纹向左移动，则材料甲膨胀程度大
D．仅换用频率更小的单色光，干涉条纹将向左移动
【答案】C
【详解】AB．该条纹是由上层玻璃下表面2与下层玻璃上表面3的反射光发生干涉形成的，由空气尖劈原理可知，若表面3与表面2平行，则两表面的反射光之间的光程差始终恒定，则不会形成明暗相间的条纹，故AB错误；
C．若温度升高，干涉条纹向左移动，则上层玻璃下表面2与下层玻璃上表面3之间的空气膜厚度增加，即材料甲膨胀程度大，故C正确；
D．若换用频率更小的单色光，则波长变长，根据条纹间距公式，可知，干涉条纹间距增大，对应空气膜厚度符合条件的位置向右移动，故D错误。
故选C。
7．在和的空间分别分布着均匀介质1和均匀介质2。时刻，x轴上的波源S沿y轴方向开始做简谐振动。时刻，x轴上的P点恰好开始振动，波形如图。已知S点横坐标为，P点横坐标为，下列说法正确的是（ ）
A．波由介质1进入介质2周期变小
B．波由介质1进入介质2传播速度不变
C．波源振动的周期为
D．波在介质2中的传播速度为
【答案】D
【详解】A．频率与周期由波源的振动决定，可知，波由介质1进入介质2周期不变，故A错误；
B．根据图像可知，介质1与介质2中的波长分别为，，根据，，结合上述可知，故B错误；
C．时刻，x轴上的P点恰好开始振动，根据图像有，解得，故C错误；
D．波在介质2中的传播速度为，故D正确。
故选D。
8．．“古有司南，今有北斗”，如图甲所示的北斗卫星导航系统入选“2022全球十大工程成就”。组成北斗卫星导航系统的卫星运行轨道半径r越大，线速度v越小，卫星运行状态视为匀速圆周运动，其v2-r图像如图乙所示，图中R为地球半径，r0为北斗星座GEO卫星的运行轨道半径，图中物理量单位均为国际单位，引力常量为G，忽略地球自转，则（ ）
A．地球的质量为
B．地球的密度为
C．北斗星座GEO卫星的加速度为
D．地球表面的重力加速度为
【答案】A
【详解】A．根据万有引力提供向心力，有，解得，故A正确；
B．地球的密度为，故B错误；
C．根据牛顿第二定律有，解得，故C错误；
D．根据在地球表面万有引力与重力的关系，解得地球表面的重力加速度为，故D错误。
故选A。
9．如图所示为某弹跳玩具，底部是一个质量为m的底座，通过弹簧与顶部一质量的小球相连，同时用轻质无弹性的细绳将底座和小球连接，稳定时绳子伸直而无张力。用手将小球按下一段距离后释放，小球运动到初始位置处时，瞬间绷紧细绳，带动底座离开地面，一起向上运动，底座离开地面后能上升的最大高度为h，已知重力加速度为g，则（ ）
A．玩具离开地面上升到最高点的过程中，重力做功为
B．绳子绷紧前的瞬间，小球的动能为
C．绳子绷紧瞬间，系统损失的机械能为
D．用手将小球按下一段距离后，弹簧的弹性势能为
【答案】C
【详解】A．玩具离开地面上升到最高点的过程中，重力做功为WG=-（M+m）gh=-3mgh，选项A错误；
BC．设细绳绷紧后瞬间，小球和底座一起向上运动的速度大小为v，底座离开地面后能上升h高，则有v2=2gh，得，设细绳绷紧前瞬间，小球的速度为v0。细绳绷紧过程，外力远小于内力，系统动量守恒，取竖直向上方向为正方向，根据动量守恒定律得Mv0=（M+m）v，可得 ，则绳子绷紧前的瞬间，小球的动能为，则绳子绷紧瞬间，系统损失的机械能为，故B错误，C正确；
D．用手将小球按下一段距离后，在绳子绷紧前的瞬间，减小的弹性势能转化成小球的动能和重力势能，故弹簧的弹性势能满足，故D错误；
故选C。
10．如图甲、乙所示为某家庭应急式手动发电机的两个截面示意图。推动手柄使半径为r的圆形线圈a沿轴线往复运动，其运动的图像为如图丙所示的正弦曲线，最大速度为。已知线圈匝数为n，电阻不计，所在位置磁感应强度大小恒为B，理想变压器原、副线圈匝数之比为k，两灯泡电阻均为R，A为理想交流电流表，闭合开关S，下列说法正确的是（ ）
A．两端电压最大值为
B．电流表A的读数为
C．线圈a的输出功率为
D．若断开开关S，中电流不变，原线圈中电流亦不变
【答案】C
【详解】A．由图像可知，发电机产生正弦式交流电，产生电压的最大值为，根据原副线圈匝数比，副线圈电压即两端电压最大值为，A错误；
B．副线圈电压有效值为，两灯泡并联总电阻为，电流表A的读数为，B错误；
C．理想变压器线圈a的输出功率为，C正确；
D．若断开开关S，副线圈电压不变，则中电流不变，但副线圈电流减半，则原线圈中电流减半，D错误。
故选C。
11．有一带正电粒子仅在电场力作用下沿x轴运动，其速度v随位移x变化的关系图像如图所示。取O点的电势为零，下列说法正确的是（ ）
A．该电场为匀强电场
B．2x0处的电势是x0处电势的2倍
C．该粒子做加速度增大的加速运动
D．该粒子在x0~2x0段的动能增加量是0~x0段动能增加量的2倍
【答案】C
【详解】A．若电场为匀强电场，仅在电场力作用下，带正电粒子做匀加速运动，可知速度的平方与位移成正比，由于题中v-x图像为直线，可知该电场是非匀强电场，故A错误；
B．该粒子在x0处的速度大小为，O点的电势为零，粒子在O点的电势能为零，速度为零，动能为零，该粒子仅受电场力，其电势能与动能之和不变，有，解得，故B错误；
C．由图可得，则，即，故该粒子做加速度增大的加速运动，故C正确；
D．由题中v-x图像可知，该粒子在0~x0段的动能增加量，在x0~2x0段的动能增加量，可知x0~2x0段的动能增加量是0~x0段动能增加量的3倍，设0~x0段该粒子所受平均作用力为F1，x0~2x0段该粒子所受平均作用力为F2，由动能定理可知，0~x0段有x0~2x0段有，解得，故D错误。
故选C。
二、实验题：本题共15分。
12．（15分）某电学实验兴趣小组设计一个电路图，如图所示。
(1)该小组用图示的电路测量电源电动势E和内阻r．操作步骤如下：图中电流表内阻较小，定值电阻的阻值为．首先将置于位置1，闭合，多次改变电阻箱R的阻值，记下电流表的对应读数I，作出的图线，已知图线截距为b，斜率为k，则可以计算出 ， ；如果电流表内阻不可忽略，此时测量出来的电动势相比真实值 （填“偏大”、“偏小”或者“相等”），内阻相比真实值 （填“偏大”、“偏小”或者“相等”）
(2)该小组继续利用该电路测量未知电阻的阻值，首先将置于位置2，闭合，记录时发现电流表指针半偏（指向表盘正中间），已知电流表量程为，结合（1）中所得结果，可计算出的阻值为 ．
【答案】(1) （3分） （3分） 相等（3分） 偏大（3分） (2)（3分）
【详解】（1）由闭合电路的欧姆定律可知
变形可得
所以在的图像中，其斜率
即
由
可知
解得
若考虑电流表的内阻，设其内阻为，则根据闭合电路的欧姆定律可知
整理可得的图像中，其斜率不变，故电动势不变，与真实值相等；
此时计算的内阻应使电流表和电源的内阻之和，所以比真实值偏大。
（2）由闭合电路欧姆定律可知
解得
将
代入上式，解得
三、计算题：本题共4小题，共41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能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
13．（6分）如图所示，质量为M的汽缸和质量为m、横截面积为S的活塞封闭了一定质量的理想气体，汽缸放置于水平地面上，一劲度系数为k的轻弹簧一端连接在活塞上，另一端与竖直墙壁连接，弹簧垂直墙壁且平行于地面。初始时封闭气体的压强恰为大气压强p0，温度为T0，封闭气体柱的长度为L0，现对封闭气体加热，当加热到某一未知温度T时，汽缸刚好要开始滑动，此时封闭气体柱的长度为。已知当地的重力加速度为g，活塞与汽缸间的摩擦不计，汽䍂与地面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，外界大气压保持不变，求：
（1）汽缸与地面间的动摩擦因数；
（2）未知温度T。
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）汽缸刚要开始滑动，对活塞和汽缸组成的系统受力分析，可得
解得
（2）对封闭气体，由理想气体状态方程，可得
解得
14．（8分）太极柔力球运动融合了太极拳和现代竞技体育特征，是一项具有民族特色的体育运动项目。某次训练时，运动员舞动球拍，球拍带动小球在竖直平面内做匀速圆周运动，小球始终与球拍保持相对静止，其运动过程如图乙所示，小球做圆周运动的半径为0.8m，A点为圆周最高点，B点与圆心O等高，C点为最低点。已知小球质量为0.1kg，在C点时球与球拍间的弹力大小为3.0N，重力加速度g取，不计空气阻力，求：
（1）小球从C运动到A的过程中，球拍对小球做功的平均功率；
（2）小球运动到B点时，球拍对小球的作用力大小。
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）在C点时，由牛顿第二定律
解得
小球从C运动到A的过程中，所用时间为t，则
由动能定理
小球从C运动到A的过程中，球拍对小球做功的平均功率
解得
（2）小球运动到B点时，设球拍对球的作用力为F，合力提供向心力，由力的合成规则
其中
解得
15．（12分）某公园的游乐场中引进了电磁弹射儿童车项目，可简化如图，宽度为L的水平轨道中BE、CH两段为绝缘材料制成，其余部分均为导体，且轨道各部分都足够长。ABCD和EFGH区域均存在竖直向下的匀强磁场B（B未知），AD处接有电容大小为C的电容器，FG处接有阻值为2R的定值电阻。儿童车可简化为一根质量m，电阻为R的导体棒（与轨道始终保持垂直且接触良好），开始时导体棒静止于AD处（如图），电容器两端电压为U0 ，然后闭合开关S，导体棒开始向右加速弹射。已知重力加速度为g，不计一切摩擦和阻力。求：
（1）开始时电容器所带的电荷量；
（2）若导体棒在ABCD轨道上获得的最终速度为v，求整个过程中定值电阻2R上产生的总热量Q；
（3）当B为多大时，导体棒在ABCD轨道上获得的最终速度最大？其最大值vm为多少？
【答案】（1）；（2）；（3），
【详解】（1）开始时电容器所带的电荷量
（2）BE、CH两段为绝缘材料制成，整个过程中定值电阻2R上产生的总热量即为导体棒在EFGH轨道运动过程产生的热量，对导体棒在EFGH轨道运动过程，由于轨道足够长，导体棒最终静止
得
（3）导体棒在ABCD轨道运动过程
得
当且仅当
即时，最终速度最大，其最大值为
16．（15分）如图所示，一虚线将坐标系分为上下两部分，虚线交y轴于P点、交x轴于Q点，。虚线上方区域为垂直指向左下方的匀强电场，电场强度大小为E；下方区域为垂直于平面向里的匀强磁场，磁感应强度未知。一带电荷量为、质量为m的粒子从P点以沿x轴正方向抛出，不计重力，此后运动过程中其轨迹与虚线边界的第一个交点为M、第二个交点为N（M、N两点未画出）。
（1）求从P点运动至M点的过程中，粒子离虚线边界的最远距离；
（2）若，求磁感应强度的大小；
（3）若且，求粒子被抛出后到达x轴所用的时间。
【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）将在沿电场强度方向和垂直电场强度方向分解，当沿电场强度方向速度减至0时，粒子离虚线边界最远，沿电场强度方向有，
最远距离
（2）粒子轨迹如图所示
粒子从在垂直电场强度方向上做匀速直线运动，则
粒子从做匀速圆周运动，由
整理得
由几何关系知
结合
解得
（3）粒子从的时间
由于
可知
对应的
由几何关系可知，粒子从的圆心角
则
由题意知，粒子的运动具有重复性，结合几何关系有
故粒子从抛出至到达x轴的时间
解得