备战2024年高考物理模拟卷（全国卷专用）(解析版)

这是一份备战2024年高考物理模拟卷（全国卷专用）(解析版)，共17页。
选择题：本题共8小题，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，每小题4分，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。
1．如图所示，排球运动员正在做垫球训练。排球离开手臂竖直向上运动，再下落到手臂的过程中，若手臂位置不变且空气阻力大小恒定，则排球（ ）
A．上升过程位移小于下落过程位移
B．离开手臂速度小于返回手臂速度
C．上升过程加速度小于下落过程加速度
D．上升过程时间小于下落过程时间
【答案】D
【详解】A．上升过程位移大小与下落过程位移大小相等，A错误；
BC．上升过程逆向可看成初速度为零的匀加速运动，设阻力为Ff，在小球上升过程，根据牛顿第二定律有
在小球下降过程，根据牛顿第二定律有
对比有，根据可知，由于位移大小相同，可得离开手臂速度大于返回手臂速度，BC错误；
D．根据公式，由于，所以上升过程时间小于下落过程时间，D正确。
故选D。
2．如图，带有四分之一光滑圆弧轨道的小车停在光滑的水平面上，一物块自圆弧轨道最高点自由释放，在物块下滑过程中（ ）

A．物块的机械能守恒
B．物块与小车组成的系统动量守恒
C．物块机械能的减少量等于小车动能的增加量
D．物块重力势能的减少量等于小车动能的增加量
【答案】C
【详解】A．除物块的重力对物块做功外，小车的弹力对物块也做功，物块的机械能不守恒，故A错误；
B．物块与小车组成的系统水平方向不受外力，系统水平方向动量守恒，竖直方向有加速度，合力不为零，所以系统动量不守恒，故B错误；
CD．根据能量守恒，物块重力势能的减少量等于小车动能的增加量和物块动能的增加量之和，即物块机械能的减少量等于小车动能的增加量，故C正确，D错误。
故选C。
3．FAST被誉为“中国天眼”，球面拥有500米口径，是全球最大的射电望远镜，由我国天文学家南仁东先生于1994年提出构想，历时22年建成，于2016年9月25日落成启用。其中FAST的一个重要观测目标就是宇宙中存在的中性氢，中性氢可以产生波长为21cm的光子，（已知普朗克常数为，光速为），则该光子的能量是（ ）
A．B．C．D．
【答案】C
【详解】根据光子能量公式得
故选C。
4．如图甲，套在长玻璃管上的线圈两端与电流传感器相连，将一强磁铁从竖直玻璃管上端由静止释放，电流传感器记录了强磁铁下落过程中线圈感应电流随时间变化的图像，如图乙所示，时刻电流为0，空气阻力不计，则（ ）

A．时刻，穿过线圈磁通量的变化率最大
B．时刻，强磁铁的加速度等于重力加速度
C．若只增加强磁铁释放高度，则感应电流的峰值变小
D．在到的时间内，强磁铁重力势能的减少量等于其动能的增加量
【答案】B
【详解】A．时刻电流为0，说明感应电动势为0，根据法拉第电磁感应定律有
可知穿过线圈磁通量的变化率为0，故A错误；
B．时刻电流为0，则强磁铁不受安培力，只受重力，所以强磁铁的加速度等于重力加速度，故B正确；
C．若只增加强磁铁释放高度，则感应电流的峰值要变大，故C错误；
D．在到的时间内，强磁铁重力势能的减少量等于其动能的增加量加上线圈的内能，故D错误。
故选B。
5．如图所示，在直角坐标系xOy的第1、4象限内存在方向垂直于纸面向外的匀强磁场Ⅰ和Ⅱ，两磁场以OP直线为界，OP直线与+x轴夹角为，其磁感应强度分别为B和2B。一质量为m、电荷量为q的粒子从y轴上的N点沿平行于+x轴的方向射入磁场Ⅰ；一段时间后，该粒子在OP边界上某点以垂直于OP的方向射入磁场Ⅱ，最后粒子射出磁场。则粒子在磁场中运动的时间为（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】B
【详解】粒子在磁场中运动轨迹如图所示，由图可知，粒子在磁场I中的偏转角为，则运动时间为
由公式
得
粒子在磁场II中的半径为I中的一半，由图可知，OM为粒子在磁场I中的半径，则粒子刚好从O点射出，则粒子在磁场II中的偏转角为，运动时间为
则粒子在磁场中运动的时间为
故B正确，ACD错误。
故选B。
6．用充电宝给一部手机充电，在充电开始后的一段时间 t 内，充电宝的输电电压 U、充电电流I均可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为 r ，则（ ）
A．根据欧姆定律，有
B．充电宝输出的电功率为
C．手机发热功率为
D．时间 t 内手机储存的化学能为
【答案】CD
【详解】A．根据欧姆定律可知充电电流为
而U内＜U，所以有，故A错误；
B．充电宝的输出电压U、输出电流I，所以充电宝输出的电功率为P=UI，故B错误；
C．根据焦耳定律可知手机电池的热功率Pr＝，故C正确；
D．时间t内手机电池产生的焦耳热
Q=t
由能量守恒可知，充电宝输出的电功等于手机电池增加的化学能与手机电池内阻产生的焦耳热之和，即
UIt=+Q
可得
=
故D正确。
故选CD。
7．如图甲所示，A、B、C、D为匀强电场中等势面，相邻等势面电势差相等且间距为d，等势面与水平地面平行。电量为q、质量为m的带电小球垂直等势面D竖直向上抛出，恰能到达等势面A，该过程中小球的动能和机械能随高度h的变化关系如图乙所示，为已知量，重力加速度为g，不计空气阻力，则下列说法正确的是（ ）
A．小球的初速度大小为
B．小球加速度大小为4g
C．小球抛出时重力势能为
D．电场强度大小为
【答案】ABD
【详解】A．由图乙可知
解得
故A正确；
B．小球在上升过程中，由能量守恒有
解得
则由牛顿第二定律有
解得
故B正确；
C．根据图乙可知，抛出时的动能为，机械能为，则可知抛出时的重力势能为，故C错误。
D．由于恰好到达等势面A，则有
解得
由此可得该电场电场强度的大小为
故D正确。
故选ABD。
8．如图所示，光滑水平面上静置一质量为m的长木板B，木板上表面各处粗糙程度相同，一质量也为m的小物块A（可视为质点）从左端以速度v冲上木板。当v=v0时，小物块A历时t0恰好运动到木板右端与木板共速，则（ ）
A．若，A、B相对运动时间为
B．若，A、B相对静止时，A恰好停在木板B的中点
C．若v=2v0，A经历到达木板右端
D．若v=2v0，A从木板B右端离开时，木板速度小于v0
【答案】AD
【详解】AB．由于A、B两物体加速度大小a相等，设经历时间，A恰好运动到B的右端
得
木板的长度
若，由
得
相对位移
不是停在木板B的中点，所以A选项正确，B选项错误；
CD．若v=2v0，由
得
木板的速度
所以选项C错误，D正确；
故选AD。
二、非选择题：本题共4小题，共47分。
9．(6分)某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验的主要的步骤是：
①在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上。
②用图钉把橡皮条的一端固定在板上，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套。
③用两个弹簧测力计分别钩住绳套且用互成一定角度、方向平行于木板、大小适当的力拉动两个测力计，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O，记录下O点的位置，读出两个弹簧测力计的示数。
④按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力和的图示，并用平行四边形定则求出合力F。
⑤撤掉一个测力计，只用一只弹簧测力计，把橡皮条的结点拉到同一位置O，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力的图示。
⑥比较和F的大小和方向，看它们是否相同，得出结论。
（1）步骤⑤中将橡皮条拉到同一位置O的原因是 ；
（2）上述步骤中，步骤③有重要遗漏，请你写出遗漏的内容是 ；
（3）若步骤③中，两弹簧测力计的夹角为一钝角，保持O点位置不变，只改变一个弹簧测力计的方向，使两力的夹角变大，则该测力计的示数将 （填“变大”或“变小”或“不变”）。
【答案】 使两次拉橡皮筋的力的作用效果相同 记录两细绳的方向 变大
【详解】（1）[1]合力与分力为等效替代关系，验证力的平行四边形定则的实验原理应使两个力和一个力作用效果相同，记录两个力、作用的大小及方向，根据平行四边形定则找出合力F的大小和方向，并比较F与一个弹簧作用时的力的大小和方向是否相同。故两次都将橡皮筋拉至O点，是为了使两次拉橡皮筋的作用效果相同；
（2）[2] 步骤③记录了两弹簧测力计的大小，还需要记录两弹力的方向，故还需记录两细绳的方向；
（3）[3]保持点位置不变，即两力合力不变，改变一力方向，使两力夹角变大，由图可知该力大小变大。

10．(9分)随着居民生活水平的提高，纯净水已经进入千家万户，滨州市某高中学生小明对市场上销售的纯净水进行了抽检，结果发现有不少样品的电导率不合格，电导率是电阻率的倒数（），是检验纯净水是否合格的一项重要指标。
（1）小明和他的研究性学习小组对某种纯净水样品进行检验，实验步骤如下：

将采集的水样装满绝缘的圆柱形薄壁塑料容器，两端用金属圆片电极密封，利用螺旋测微器测量该容器的直径如图甲所示，则该容器直径的测量值d为 mm。利用游标卡尺测得该容器内两电极间长度L为9.42cm。利用多用电表“×10”挡粗测该水样的电阻，如图乙所示该水样电阻为 Ω。
（2）为了准确测量该水样的电导率，研究小组还用到了实验器材：恒压电源、电压表（内阻非常大）、定值电阻（阻值100Ω）、滑动变阻器R、单刀双掷开关K、开关S、导线若干。丙图是学生设计的实验电路原理图。

①实验时，先将滑动变阻器R接入电路的电阻调至最大，闭合S。
②将K与1端相连，适当减小滑动变阻器R接入电路的电阻，此时电压表读数记为，然后将K与2端相连，滑动变阻器R阻值不变，此时电压表读数记为。由此得到采集水样品的电阻 。（结果均用、、表示）
③继续微调R，重复②的测量过程，得到多组测量数据，根据数据求得该水样的电阻。由以上数据，研究小组计算出了该水样的电导率， 。
【答案】 10.000 220 6×102
【详解】（1）[1]该容器直径的测量值d为
10mm+0.01mm×0.0=10.000mm
[2]该水样电阻为
22×10Ω=220Ω
（2）[3]采集水样品的电阻
（3）[4]根据
可得
11．(12分)带电量分别为+2q、的等量异种电荷A、B固定在同一水平线上，相距，在它们连线的中点P上方处有一悬点O，用绝缘细绳挂着一个质量为m的带电小球C，，绳长，如图所示，平衡时小球刚好静止在两电荷连线上。重力加速度为g，问：
（1）小球所受电场力大小为多少？
（2）小球所带电荷量为多少？
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）设细绳与竖直方向的夹角为，对小球C由平衡条件可得
其中
联立解得
（2）由几何关系可得，CP长度为
小球所在处的场强大小
小球的电荷量为
12.(20分)如图所示，高度的直圆管竖直固定，在管的顶端塞有一质量的小球b。从b正上方的高度处，由静止释放质量的小球a后，a与b发生多次弹性正碰（碰撞时间极短），b最终被a从管中碰出。b相对管运动的过程中受到管的滑动摩擦力大小恒为，a在管中始终未与管壁接触，重力加速度大小，不计空气阻力。
(1)a、b第一次碰后的瞬间，求a、b各自的速度；
(2)求a、b第一次碰后瞬间到第二次碰前瞬间的时间间隔；
(3)b离开管之前，求a、b的碰撞次数；
(4)b离开管之前，在a、b第一次碰后瞬间到最后一次碰前瞬间的过程中，求b机械能的变化量。
【答案】(1)；；(2)；(3)6次；(4)
【详解】(1)a下落，由运动学公式
设a、b后瞬间，a的速度为，b的速度为，由动量守恒定律
由机械能守恒定律
则速度
(2)a，b碰后，b沿圆管向下做匀减速运动，a做竖直上抛运动
对b，由牛顿第二定律
设b经时间t向下运动x距离停止，有
t时间内，设a位移为s
对a，有
此时，a的速度为
即b停止的瞬间，a刚好与b相碰，再次重复第一次的碰撞
则a、b第一次碰后瞬间到第二次碰前瞬间的时间间隔
(3)a、b每经历一次碰撞，b向下移动
由
b向下移动后在管内，故a、b在管内的碰撞次数为6次。
(4)a、b第一次碰后瞬间到最后一次碰前瞬间的过程中，对b，由动能定理
得
即b的机械能减少了。
三、选考题：本题共2小题，每题15分。
【选修3-3】
13．(1)对于理想气体，下列说法正确的是（ ）
A．绝热膨胀过程中，气体的内能减少
B．等压膨胀过程中，气体的内能减少
C．等温膨胀过程中，气体的内能不变
D．等容变化过程中，气体吸收的热量和内能的增加量相同
E．气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能一定变大
【答案】ACD
【详解】A．绝热膨胀过程中，气体体积增大，外界对气体做负功，根据热力学第一定律可知，气体的内能减少，故A正确；
B．等压膨胀过程中，根据
可知气体温度升高，气体内能增大，故B错误；
C．等温膨胀过程中，由于气体温度不变，则气体内能不变，故C正确；
D．等容变化过程中，外界对气体不做功，根据热力学第一定律可知，气体吸收的热量和内能的增加量相同，故D正确；
E．气体在被压缩的过程中，气体的温度不一定变大，气体分子的平均动能不一定变大，故E错误。
故选ACD。
(2).如图所示，两端开口、粗细均匀的足够长玻璃管插在大水银槽中，管的上部有一定长度的水银柱，两段空气柱被封闭在左右两侧的竖直管中．开启上部连通左右水银的阀门Ａ，当温度为320Ｋ，平衡时水银柱的位置如图（h1＝h2＝4cm，L1＝50cm），大气压为76cmHg。求：
（1）右管内气柱的长度L2。
（2）关闭阀门A，当温度升至432K时，左侧竖直管内气柱的长度L3。（大气压强保持不变）
【答案】（1）50cm；（2）60cm。
【详解】（1）左管内气体压强
p1=p0+h2=80cmHg
右管内气体压强
p2=p1+h1=84cmHg
设水银槽中右管内与外液面高度差为h3，则
p2=p0+h3
得
h3=8cm
则有
L2=L1-h1-h2+h3=50cm
（2）设玻璃管横截面面积为S，由理想气体状态方程得
解得
【选择3-4】
(1)．一列简谐横波沿x轴正向传播，t=0时波的图像如图所示，质点P的平衡位置在x=8m处。该波的周期T=0.2s。下列说法正确的是（ ）
A．该列波的传播速度为40m/s
B．在0~0.5s内质点P经过的路程为20m
C．t=0.6s时质点P的速度方向沿y轴正方向
D．t=0.7s时质点P位于波谷
E．质点P的振动方程是（cm）
【答案】ACE
【详解】A．由图可知，波长为8m，则波的传播速度为
故A正确；
B．在0~0.5s内，质点P振动了个周期，则质点P经过的路程为
故B错误；
C．t=0.6s=3T时，质点P位于平衡位置，沿y轴正方向传播，故C正确；
D．时，质点P位于平衡位置，且沿y轴负方向传播，故D错误；
E．由图可知，A=10cm，
所以
故E正确。
故选ACE。
(2)．如图所示，直角三角形ABC为一棱镜的横截面，，。一束光线平行于边从边射入棱镜，光线在棱镜内经一次反射，从边或边垂直射出。求：
（1）棱镜的折射率n；
（2）边与边上有光出射区域长度的比值K。
【答案】（1）；（2）2
【详解】（1）由题意可得光路图如图所示
则由几何关系知
则

则由折射定律得，折射率为
（2）如图所示
从BD范围内入射的光，折射后在BC边上发生全反射，全反射光线垂直于AC边，则AC边上全部有光线射出。而从AD范围入射的光折射后在AC边上发生全反射，全反射光线垂直于BC边射出，且BC边上有光射出的区域为CE，有几何关系可得
所以边与边上有光出射区域长度的比值为2。