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24页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，填空，计算题等内容，欢迎下载使用。
（考试时间：90分钟 试卷满分：100分）
一、单项选择题（本题包含8小题，每小题4分，共32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．越来越多人喜欢挑战极限，如图是两位“勇士”参与溜索活动，两倾斜的钢丝拉索分别套有M、N两个滑轮（滑轮与绳之间有可调节的制动片），两滑轮上用安全带系着两位“勇士”，当他们都沿拉索向下滑动时，M上的带子与索垂直， N上的带子始终竖直向下，则以下判断正确的是（ ）
A. M情况中，滑轮与索之间有摩擦力B. N情况中，滑轮与索之间无摩擦力
C. M情况中“勇士”做匀速直线运动D. N情况中“勇士”做匀速运直线动
【答案】D
【解析】AC．滑轮M对应的安全带的弹力方向倾斜，对“勇士”受力分析，如图
则加速度大小为
滑轮M做匀加速运动，对整体分析，有
得
M情况中，滑轮与索之间没有摩擦力，故AC错误；
BD．滑轮N对应的安全带的弹力为竖直方向，可知N情况中“勇士”合力为零，做匀速直线运动，则滑轮N受到沿钢索向上的摩擦力，故B错误，D正确。
故选D。
2．“玉兔二号”月球车携带具有放射性的同位素钚，不断衰变，释放能量为设备供热，衰变方程为，半衰期为88年。则（ ）
A. 的比结合能比的比结合能小
B. 若环境温度升高，则衰变得更快
C. 该衰变为β衰变
D. 若有100个，则经过88年，一定还剩下50个
【答案】A
【解析】A．核反应向着比结合能大的方向发生，所以的比结合能比的比结合能小，A正确；
B．放射性元素的半衰期是元素本身的属性，与环境温度无关，B错误；
C．根据电荷数和质量数守恒，可得该衰变方程为
X为，该衰变为α衰变，C错误；
D．半衰期为统计规律，对少量核子来说不成立，D错误。
故选A。
3．如图甲所示是某发电机的示意图。使线圈a沿轴线做简谐运动，线圈a中产生的感应电动势随时间变化的关系如图乙所示。线圈a连接原、副线圈匝数比为1：10的理想变压器，其输出端接充电设备。线圈a及导线的电阻不计。则（ ）
A. 变压器输出电流的频率为10Hz
B. 充电设备两端的电压有效值为5V
C. 其他条件不变，对不同规格的充电设备充电，变压器输入功率可能不同
D. 其他条件不变，仅增大线圈a简谐运动的频率，充电设备两端的电压最大值不变
【答案】C
【解析】A．根据图像可知线圈产生的交流电的周期为0.2s，所以交流电的频率为
变压器不能改变交流电的频率，所以变压器输出电流的频率为5Hz，A错误；
B．根据图像可知线圈产生的交流电的最大值为0.5V，有效值为
根据原副线圈匝数与电压的关系，可得充电设备两端的电压有效值为
B错误；
C．变压器的输出功率由副线圈决定，所以在其他条件不变，对不同规格的充电设备充电，变压器输入功率可能不同，C正确；
D．线圈产生的最大电压为
其他条件不变，仅增大线圈a简谐运动的频率，线圈产生的最大电压变大，所以充电设备两端的电压最大值变大，D错误。
故选C。
4．如图，O为抛物线OM的顶点，A、B为抛物线上两点，O点的切线水平。从A、B两点分别以初速度v1，v2水平抛出两质量相等的小球，同时击中O点，不计空气阻力，则两球（ ）
A. 必须同时抛出B. 击中O点时重力的瞬时功率相等
C. 初速度v1与v2相等D. 击中O点时速度大小相等
【答案】C
【解析】AC．已知O为抛物线OM顶点，则以O为原点建立xOy直角坐标系，如图
则设OM为
则两平抛运动在竖直方向为自由落体运动，有
联立解得
所以在A点的小球要先抛出才能使两小球同时击中O点。又由平抛在水平方向为匀速直线运动，有
联立可得
整理可得
故A错误，C正确；
D．因，但竖直方向有
故两分速度合成后可知击中O点速度不同，故D错误；
B．两球在O点重力瞬时功率为
即击中O点时重力的瞬时功率不相等，故B错误。
故选C。
5．拉格朗日点指的是在太空中类似于“地一月”或“日一地”的天体系统中的某些特殊位置，在该位置处的第三个相对小得多（质量可忽略不计）的物体靠两个天体的引力的矢量和提供其转动所需要的向心力，进而使得该物体与该天体系统处于相对静止状态，即具有相同的角速度。如图所示是地一月天体系统，在月球外侧的地月连线上存在一个拉格朗日点，发射一颗质量为m的人造卫星至该点跟着月球一起转动，距离月球的距离为s。已知地球的半径为R，地球表面重力加速度为g，地月球心之间的距离为r，月球的公转周期为T，则由以上数据可以算出（ ）
A. 地球的密度为
B. 在拉格朗日点的卫星的线速度比月球的线速度小
C. 在拉格朗日点的卫星的向心加速度比月球的向心加速度小
D. 月球对该卫星的引力为
【答案】D
【解析】A．因位于拉格朗日点的卫星与月球具有相同的角速度，由
，
解得地球的密度
故A错误；
BC．因为于拉格日点的卫星与月球具有相同的角速度，由
，
知位于拉格朗日点的卫星的线速度和向心加速度均比月球的大，故BC错误；
D．位于拉格朗日点的卫星的向心力由地球和月球共同提供，故有
解得
故D正确。
故选D。
6．如图所示为某种材料制成的半圆环截面图，圆环内半径r1=r0，外半径，光屏的半径r3=2r0。位于半圆环内侧的点光源P向上方发出某种单色光，已知材料对单色光的折射率n=2。不考虑反射光，下列说法正确的是（ ）
A. 光发生全反射的临界角为60°
B. 环外侧有光射出的弧长为
C. 光屏上有光射到弧长为
D. 增大折射率n，则屏上有光的弧长将增大
【答案】C
【解析】A．根据临界角与折射率的关系有
解得
故A错误；
B．设从P点发出的光线恰好在A点发生全发射，即∠OAP=C=30°，如图所示
在三角形AOP中，根据正弦定理，有
解得
所以
所以环外侧有光射出的弧长所对应的圆心角为
所以环外侧有光射出的弧长为
故B错误；
C．直角三角形AOB中，有
所以
所以光屏上有光射到的弧长所对应的圆心角为
所以光屏上有光射出的弧长为
故C正确；
D．根据以上分析，增大折射率n，则全反射的临界角减小，从而屏上有光的弧长所对圆心角减小，弧长减小，故D错误。
故选C。
7．如图所示，平行板电容器与电源连接，下极板接地，开关闭合，一带电油滴在电容器中的点处于静止状态。下列说法正确的是（ ）
A. 保持开关闭合，板竖直上移一小段距离，电容器的电容增大
B. 保持开关闭合，板竖直上移一小段距离，点的电势将升高
C. 保持开关闭合，板竖直上移一小段距离过程中，电流计中电流方向向右
D. 开关先闭合后断开，板竖直上移一小段距离，带电油滴向下运动
【答案】B
【解析】A．保持开关闭合，则电压恒定不变，A板竖直上移一小段距离，根据电容的决定式，可知电容C减小，故A错误。
B．根据，可知电场强度减小，根据U=Ed可知，P点与下极板的距离不变，但E减小，故P点与下极板的电势差减小，下极板带正电，故P点的电势升高，故B正确。
C．根据Q=CU可知，电容减小，电荷量减小，电容器放电，电流计中电流方向向左，故C错误。
D．开关S先闭合后断开，则电荷量Q不变，A板竖直上移一小段距离，电场强度
恒定不变，故带电油滴静止不动，故D错误。
故选B。
8．一个质量为100 g的空心小球，从地面以的速度竖直向上弹射出去，在空中受到的空气阻力大小与速度成正比（即），它在空中运动的图像如图所示，2s后的图线是平行于横轴的直线。取，下列说法正确的是（ ）
A. 小球拋出瞬间的加速度大小为
B. 小球上升过程中空气阻力的冲量大小为
C. 空气的阻力系数
D. 小球从抛出到落地瞬间克服空气阻力做的功为
【答案】C
【解析】C．2s后的图线是平行于横轴的直线，则有
解得空气的阻力系数
选项C正确；
A．根据牛顿第二定律可知小球拋出瞬间的加速度大小
选项A错误；
B．小球上升过程中根据动量定理有
解得空气阻力的冲量大小为
选项B错误；
D．小球从抛出到落地瞬间根据动能定理有
选项D错误。
故选C。
二、多项选择题（本题包含4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中，至少有两个选项正确。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分）
9．如图所示，同一平面内有两根互相垂直且彼此绝缘的长直导线、，两导线交于点并通有相同大小、方向如图中所示的电流。四边形为正方形，其中心与两导线的交点重合。已知点的磁感应强度大小为，下列说法正确的是（ ）
A. 点的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向外
B. 点的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向外
C. 若撤去直导线，点的磁感应强度大小为
D. 若撤去直导线，点与点的磁感应强度不同
【答案】CD
【解析】根据题意可知，a点到直导线1和直导线2的距离相等，两导线在a点产生的磁感应强度大小相等，方向均垂直纸面向外，由于点的磁感应强度大小为，则每条导线在、、、点产生的磁感应强度均为
A．点到直导线1和直导线2的距离相等，两导线在点产生的磁感应强度大小相等，根据安培定则可知，两导线在点产生的磁感应强度方向相反，故点的磁感应强度大小为零，故A错误。
B．c点到直导线1和直导线2的距离相等，两导线在c点产生的磁感应强度大小相等，方向均垂直纸面向里，故c点的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，故B错误。
C．由上述分析可知，若撤去直导线，导线2在点的磁感应强度大小为，故C正确；
D．根据安培定则可知，直导线1在c点与a点产生的磁感应强度方向相反，故D正确。
故选CD。
10．.一列沿x轴正方向传播的简谐波，在时刻的波形图如图所示，波恰好传播到质点Q处，时质点第一次达到彼谷。则（ ）
A. 这列波的频率为2.5Hz
B. 质点的起振方向沿轴正方向
C. 时，质点处在平衡位置且振动方向沿轴正方向
D. 从时刻到质点R第一次到达波峰时，质点Q通过的路程为
【答案】AD
【解析】AB．根据题意，由图可知，该波的波长为，在时刻点的振动方向沿轴负方向，即波源的起振方向为沿轴负方向，则点的起振方向沿轴负方向，时质点第一次达到彼谷，即处质点的振动形式传播到，则有
解得
则这列波的频率为
A正确，B错误；
C．由图可知，时刻，质点在平衡位置，且沿轴负方向振动，经过时间
即质点振动了3个周期，则时，质点处在平衡位置且振动方向沿轴负方向，故C错误；
D．质点第一次达到波峰，则处质点的振动情况传到处，所用时间为
由于从平衡位置开始振动，则质点Q通过的路程为
故D正确。
故选AD。
11．如图，光滑平行导轨MN和PQ固定在同一水平面内，两导轨间距为L，MP间接有阻值为的定值电阻。两导轨间有一边长为的正方形区域abcd，该区域内有方向竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B，ad平行MN。一粗细均匀、质量为m的金属杆与导轨接触良好并静止于ab处，金属杆接入两导轨间的电阻为R。现用一恒力F平行MN向右拉杆，已知杆出磁场前已开始做匀速运动，不计导轨及其他电阻，忽略空气阻力，则（ ）
A. 金属杆匀速运动时的速率为
B. 出磁场时，dc间金属杆两端电势差
C. 从b到c的过程中，金属杆产生的电热为
D. 从b到c的过程中，通过定值电阻的电荷量为
【答案】BD
【解析】A．设流过金属杆中的电流为，由平衡条件得
解得
根据欧姆定律有
所以金属杆匀速运动的速度为
故A错误；
B．由法拉第电磁感应定律得，杆切割磁感线产生的感应电动势大小为
所以金属杆在出磁场时，dc间金属杆两端的电势差为
故B正确；
C．设整个过程电路中产生的总电热为，根据能量守恒定律得
代入可得
所以金属杆上产生的热量为
故C错误；
D．根据电荷量的计算公式可得全电路的电荷量为
故D正确。
故选BD。
12．如图所示，a、b、c、d四个质量均为m的带电小球恰好构成“三星拱月”之形，其中a、b、c三个完全相同的带电小球在光滑绝缘水平面内的同一圆周上绕O点做半径为R的匀速圆周运动，三小球所在位置恰好将圆周等分。小球d位于O点正上方h处，且在外力F作用下恰好处于静止状态，已知a、b、c三小球的电荷量均为q，d球的电荷量为，，重力加速度为g，静电力常量为k，则下列说法正确的是（ ）
A. 小球d一定带负电
B. 小球b的周期为
C. 外力F大小等于
D. 小球c的加速度大小为
【答案】BCD
【解析】A．由题意，已知a、b、c三小球的电荷量均为q，三小球在光滑绝缘水平面内的同一圆周上绕O点做匀速圆周运动，可知d小球与a、b、c三小球是异性电荷，由于a、b、c三小球的电性未知，所以小球d不一定带负电，A错误；
BD．设db的连线与水平方向的夹角为α，则有
可得
α=60°
对b小球，由库仑定律和牛顿第二定律可得
解得
由于a、b、c三小球的加速度大小相等，因此小球c的加速度大小为，BD正确；
C．对d小球，由平衡条件可得外力F大小为
C正确。
故选BCD。
三、填空、实验探究题（本题包含2个小题，共16分。请按题目要求作答，并将答案填写在答题纸上对应位置。）
13．（8分）某同学用图甲所示的实验装置探究恒力做功与小车动能变化的关系．
（1）为了能用砂和砂桶的总重力所做的功表示小车所受拉力做的功，本实验中小车质量M ________（填“需要”、“不需要”）远大于砂和砂桶的总质量m．
（2）图乙为实验得到的一条清晰的纸带，A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个连续的点，sAD=_________cm．已知电源频率为50Hz，则打点计时器在打D点时纸带的速度 v =_________m/s（保留两位有效数字）．
（3）该同学画出小车动能变化与拉力对小车所做的功的ΔEk—W关系图像，由于实验前遗漏了平衡摩擦力这一关键步骤，他得到的实验图线（实线）应该是____________．
【答案】 ①. 需要 ②. 2.10 ③. 0.50 ④. D
【解析】(1) 为了能用砂和砂桶的总重力所做的功表示小车所受拉力做的功，则绳中拉力要等于砂和砂桶的总重力，即小车质量M需要远大于砂和砂桶的总质量m．
(2)由图得
打点计时器在打D点时纸带的速度
(3)理论线，由于实验前遗漏了平衡摩擦力，则
令，则
即
即
由于，则
则图像中图线的斜率小于理论曲线（）的斜率，故选D。
14．（8分）某实验小组用如图甲所示的电路测量一电池的电动势和内阻，该电池的电动势E约为9V、内阻r约为2Ω，允许流过的最大电流为0.9A。现有量程为0~2.5V、内阻为2kΩ的电压表Vl，电阻箱R1、R2和定值电阻R0=10Ω，开关S，导线若干。请回答下列问题：
（1）将电压表Vl和电阻箱R1改装成量程为0~10V的新电压表V2，电阻箱R1的阻值应该调节为______kΩ。
（2）该小组将改装好的新电压表V2（虚线框内）正确接在A、C之间，如图甲所示。请根据图甲中的电路图用笔画线代替导线，将图乙中的实物图连接成完整电路________。
（3）正确连接电路后，闭合开关S，调节电阻箱R2，测出多组R2的阻值和原电压表Vl的示数U1，根据实验数据，用描点法绘出图像，如图丙所示。依据图像，可得电源的电动势E=______V，内阻r=______Ω（结果均保留两位有效数字）。
【答案】 ①. 6或者6.0 ②. ③. 10 ④. 2.5
【解析】（1）[1]根据电压表改装原理有
解得
（2）[2]实物图连接如图所示
（3）[3][4]根据电路图可知R2两端的电压为
则干路中的电流为
根据闭合电路欧姆定律有
将电流I代入得
变形得
对比乙图可得
，
联立解得
，
四、计算题（本题包含3小题，共36分。解答下列各题时，应写出必要的文字说明、表达式和重要步骤。只写出最后答案的不得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。请将解答过程书写在答卷纸相应位置。）
15．（10分）某种供水工作原理如图所示。由水泵将水压入罐体，当罐内气体压强增加到时，水泵停止抽水。供水时罐内水位下降，罐内气体压强减小到时，水泵重新启动，可如此反复供水。罐容积为，第一次注水前罐内气体压强等于外界大气压强，此时罐内气体体积与罐容积相等，注水、供水过程中罐内气体总质量不变，罐内气体可视为理想气体，忽略温度变化。求：
（1）水泵停止注水时罐内气体的体积；
（2）当水的体积达到罐容积的40%，则此时罐内气体压强。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）对罐内所封气体，根据玻意耳定律可知
（3分）
解得
（1分）
（2）当水的体积达到罐容积的40%，则此时罐内气体的体积为
（2分）
根据玻意耳定律可知
（3分）
压强
（1分）
16．（12分）如图所示，在xOy平面内，以O'(O， R)为圆心、R为半径的圆内有垂直于平面向外的匀强磁场，x轴下方有足够大的垂直于平面向里的匀强磁场，两区域磁感应强度大小相等．在O"(R，-R)处，放置一半径R´=的半圆弧形接收器EHF，EO"F与y轴平行，在圆形磁场的左侧0