[物理]2024年陕西安康高新区安康市高新中学高三下学期高考模拟物理试卷(安中高新分校)(原题版+解析版)

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2024年陕西安康高新区安康市高新中学高三下学期高考模拟物理试卷（安中高新分校）
1. 北京时间2023年10月3日17时45分许，诺贝尔物理学奖揭晓，皮埃尔·阿戈斯蒂尼、费伦茨·克劳斯和安妮·吕利耶因在阿秒光脉冲方面所做出的贡献
获奖。阿秒是十亿分之一秒的十亿分之一，电子绕氢原子核运行一周需要150阿秒，微观世界的时间尺度如图所示。若将最短光脉冲视为光波的一个
振动周期，则光脉冲由飞秒量级到阿秒量级，下列说法正确的是（
）
A. 波长变短
B. 波长变长
C. 周期变长
D. 光子能量不变
答案
解析
A
【详解】
光脉冲由飞秒量级到阿秒量级，由图可知周期变短，频率变大，根据光子能量表达式
可知光子能量变大；根据
可知波长变短。
故选A。
2. 如图所示，等边三角形线框
由三根相同的导体棒连接而成，O为线框的几何中心。线框顶点M、N与直流电源两端相接，已知电流为I的直导
（k为常数，r为某点到直导线的距离），若MN边在O点产生的磁场的磁感应强度大小为
线产生的磁场的磁感应强度计算公式为
，
则ML、LN两边在O点产生的合磁场磁感应强度大小及方向为（ ）
A. 0
C.
B.
，垂直纸面向里
，垂直纸面向里
，垂直纸面向外
D. 2
答案
解析
B
【详解】
设每一根导体棒的电阻为R，长度为L，则电路中，上下两路电阻之比为
根据并联电路两端各电压相等的特点可知，上下两路电流之比
又因为通电直导线在O点产生磁场的磁感应强度与导线中的电流强度成正比，根据右手螺旋定则和矢量的叠加原理可知，MLN支路电流
在O点产生的磁场垂直纸面向里，磁感应强度与MN边在O点产生的磁感应强度相等，为
故选B。
。
3. 一物体做平抛运动，从抛出时开始计时，第1s内的位移为 ，第2s内的位移为 ，第3s内的位移为 ，已知
确的是（ ）
，则下列关于
的说法正
A.
C.
B.
D.
答案
B

解析
【详解】
设第1s内水平方向的位移为x、竖直方向的位移为y，则第2 s内水平方向的位移为x、竖直方向的位移为3y，第3s内水平方向的位移为
x、竖直方向的位移为5y，可知第1s内的位移
第2s内的位移
第3s内的位移
其中
联立解得
故选B。
4. 北京冬奥会引发了全国冰雪运动热潮。某滑雪爱好者的运动情景可简化为如图所示的模型。他以初速度 从斜坡底端冲上斜坡，到达某一高度后又
返回底端，滑雪板与斜坡之间的摩擦不可忽略，关于他在斜坡上运动的速度v、加速度a、重力势能
能正确的是（ ）
和机械能E随时间的变化关系，下列图像描述可
A.
B.
C.
D.
答案
解析
C
【详解】
B．滑雪爱好者以初速度 从斜坡底端冲上斜坡的过程为匀减速直线运动，根据牛顿第二定律
解得
方向沿斜面向下，返回底端的过程为匀加速速直线运动，根据牛顿第二定律
解得
方向沿斜面向下，故
故B错误；
A．又v-t图像斜率表示加速度，图线斜率不变，与
矛盾，故A错误；
C．爱好者冲上斜坡的过程，重力势能从零不断增大，最高点重力势能最大，然后开始下滑，重力势能不断减小到零，重力势能的变化
量与高度变化成正比关系，根据运动学规律知高度与时间不成正比例关系，故
时，根据
图线是非线性关系，当
知下滑时间为上滑时间的2倍，故C正确；
D．根据功能关系知，阻力做的负功等于机械能的减小量，故机械能E一直变小，与D不符，故D错误。
故选C。

5. 如图所示，直角坐标系
的匀强电场（图中末画出）。若将一质量为m、带电荷量为
周运动，从Q点垂直于x轴进入第I象限，Q点距O点的距离为d，已知重力加速度为g。下列说法正确的是（
位于竖直平面内，y轴竖直向上。第III、IV象限内有垂直于坐标平面向外的匀强磁场，第IV象限同时存在方向平行于y轴
的小球从x轴上的A点由静止释放，小球恰好从P点垂直于y轴进入第IV象限做圆
）
A. 电场强度的大小为
B.
D.
磁感应强度大小为
小球在第III、Ⅳ象限运动的总时间为
C. 小球在经过P点前瞬间的曲率半径为
答案
解析
B
【详解】
A．小球恰好从P点垂直于y轴进入第IV象限做圆周运动，说明小球在第Ⅳ象限电场力与重力平衡，即
所以电场强度的大小为
A错误；
B．小球在第III象限受到重力和洛伦兹力，洛伦兹力不做功，设小球到达P点的速度为 ，由题意知
则由动能定理可得
解得P点速度为
小球恰好从P点垂直于y轴进入第IV象限做圆周运动，所以小球在第Ⅳ象限所受合外力为洛伦兹力，小球恰好从Q点垂直于x轴进入第I象
限，Q点距O点的距离为d，所以圆周运动半径为
洛伦兹力提供向心力，则
解得磁感应强度大小为
B正确；
C．小球在P点受到竖直向下的重力，竖直向上的洛伦兹力，此时重力与洛伦兹力的合力提供向心力，设小球在经过P点前瞬间的曲率半
径为r，可得
解得
C错误；
D．假设小球在A点水平方向受到一对大小相等，方向相反的速度 （向左）和 （向右），则小球会在竖直方向受到两个大小相等，
方向相反的洛伦兹力 （向下）和 （向上），且满足
洛
洛
洛
则小球在第Ⅲ象限的运动可简化为水平向左的速度为 匀速直线运动，以及速度为 的匀速圆周运动，小球运动的周期与速度大小无
关，故第Ⅲ象限运动的时间与第Ⅳ象限运动的时间相同，均为第Ⅳ象限匀速圆周运动周期的 ，小球在第Ⅳ象限做匀速圆周运动的周
期
故小球在第III、Ⅳ象限运动的总时间为
D错误；
故选 B。

6. 2023年9月21日15时48分，中国空间站“天宫课堂”第四课正式开讲．新晋“太空教师”景海鹏、朱杨柱、桂海潮为广大青少年带来了一堂精彩
的太空科普课，这是中国航天员首次在梦天实验舱内进行授课。地球半径为R，引力常量为G，若梦天实验舱做匀速圆周运动的轨道半径是地球半径的
k倍，梦天实验舱与地球中心的连线在单位时间内扫过的面积为S，则下列说法正确的是（ ）
A．梦天实验舱的环绕周期为
B．地球的质量为
D．地球的密度为
C．梦天实验舱处的重力加速度大小为
答案
解析
AD
【详解】
A．由几何关系得
所以梦天实验舱的环绕周期
故A正确；
B．由万有引力提供向心力得
解得地球的质量
故B错误；
D．由
、
可得地球的密度为
故D正确；
C．由万有引力等于重力得
所以梦天实验舱处的重力加速度大小为
故C错误。
故选AD。
7. 如图所示，质量为m、带电荷量为
的粒子（不计重力）从P点以初速度 射入辐射状电场中，粒子恰好做匀速圆周运动，经过四分之一
为边界的匀强电场中，最后从C点射出。已知辐射状电场在圆弧轨迹处的电场强度大小为 ，正方形
圆周后从A点垂直
边射入以正方形
的边长与粒子做圆周运动的轨迹半径相等。下列说法正确的是（
）
A．粒子在C点时的速度大小为
B．粒子在C点时的速度大小为
C．粒子从P点运动到C点的时间为
D．粒子从P点运动到C点的时间为
答案
解析
AC
【详解】
AB．设粒子圆周运动的轨道半径为 ,则有
解得

粒子从A到C做类平抛运动，则水平方向上
解得
在竖直方向上，则有
解得
竖直方向上的分速度
所以粒子在C点时的速度大小为
A正确，B错误；
CD．粒子圆周运动的周期
所以粒子在弧形电场中运动的时间
所以粒子运动的时间
C正确，D错误。
故选AC。
8. 如图所示，用轻质网兜将一质量均匀的足球悬挂在竖直木板的A点，轻绳与木板之间的夹角
，将木板以底端为轴顺时针缓慢转动直至木板
、绳上的拉力为 ，木板在转动过程
水平，转动过程中绳与木板之间的夹角保持不变，忽略一切摩擦，足球的重力为9N，设木板对球的支持力为
中，下列说法正确的是（ ）
A．
的最小值为
B．
的最大值为9N
C．当木板转动60°时，
是
大小的三倍
D．当木板转动30°时，
与
大小相等
答案
解析
AD
【详解】
A．足球的受力如图所示
因为绳与板的夹角
不变，三力首尾相接可得
与
所在直线的夹角
不变，即它们的矢量图被限制在一个外接圆上移动。可见绳对足球的拉力 一直减小，木板对足球的支持力 先增大后减小，初状态
时 的最小值为

故A正确；
BC．当木板转动60°时， 最大，最大值为
此时 大小为
即
是
大小的两倍，故BC错误；
D．当木板转动30°时，
故选AD。
、
与
三力构成等边三角形，即
与
大小相等，故D正确。
9. 如图甲所示，中国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功坐底，坐底深度10909m，创造了我国载人深潜新纪录。已知在深度3000m以下，
海水温度基本不变，现利用如图乙所示固定在潜水器外的一个密闭气缸做验证性实验，气缸内封闭一定质量的理想气体.轻质导热活塞可自由移动。若
将气体分子撞击缸壁视为弹性正碰，则在潜水器从4000m深度下潜到5000m深度的过程中，下列说法正确的是______。
A．封闭气体对外做正功
B．封闭气体向外界放出热量
C．封闭气体压强与潜水器下潜的深度成正比
D．封闭气体分子单位时间撞击缸壁单位面积的次数增加
E．封闭气体分子对缸壁的平均撞击力的冲量不变
答案
解析
BDE
【详解】
AB．根据热力学第一定律，由于温度不变，气体的内能不变，气体压强增大，体积减小，外界对气体做正功，则气体放出热量，并且
外界对气体做的功等于气体放出的热量，A错误，B正确；
C．气体压强
压强与潜水器下潜的深度成一次函数关系，C错误；
D．下潜过程中，气体温度不变，气体分子平均动能不变，潜水器的压强增大，气体被压缩，气体分子数密度增大，气体分子单位时间
撞击缸壁单位面积的次数增加，D正确；
E．潜水器下潜过程中，温度不变，气体分子的平均动能不变，气体分子每次对缸壁的平均撞击的冲量大小不变，E正确。
故选BDE。
10. 如图甲所示，一列简谐横波沿直线传播，P、Q为波传播路径上相距12m的两个质点，P、Q两个质点的振动规律分别如图乙、丙所示，下列说法
正确的是（
）
A．该波一定从Q点向P点传播
B．
C．
时，P、Q两质点的位移不相同
时刻，P、Q连线中点处的质点有可能处于平衡位置
D．该波的传播速率可能为
E．该波的传播速率可能为
答案
BDE

解析
【详解】
A．由题意无法确定波的传播方向，故A错误；
B．由振动图像可知
时，P、Q两质点的位移大小相等，但方向不同，故B正确；
C．
时刻，P质点位于平衡位置，Q质点位于波峰位置，显然P、Q连线中点处的质点不可能处于平衡位置，故C错误；
DE．由振动图像可得该波的传播周期
当该列波从P点向Q点传播时，有
则波速
可得当
则波速
当
时，波速为2.4m/s；当波从Q点向P点传播时，有
时，可得波速为4m/s，故DE正确。
故选 BDE。
11. 利用如图甲所示的实验装置“探究小车速度随时间变化的规律”。
（1）采用如图乙所示的计时器，关于该实验下列操作正确的是
A．打点计时器的电源应该使用6V~8V的交变电源
。
B．将纸带固定在小车尾部，并穿过电火花打点计时器的限位孔
C．把一根细线拴在小车上，细线跨过定滑轮且平行桌面，下面吊着适当质量的钩码
D．开始实验时先放开纸带，再接通电源
（2）某实验小组所得纸带上打出的部分计数点如图丙所示（每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出），打点计时器所用的交流电源频率为
50Hz。打下第2个计数点时小车的速度v2=
m/s；小车的加速度为a=
m/s2.（结果均保留三位有效数字）
（3）如果当时电网中交变电流的频率稍有减小，频率从50Hz变成了49Hz，而做实验的同学并不知道，仍按照50Hz进行处理，那么速度的测量值与
实际值相比
，加速度的测量值与实际值相比
。（均选填“偏大”“偏小”或“不变”）
答案
解析
BC
0.396
0.380
偏大
偏大
【详解】
（1）[1] A．电火花打点计时器使用的电源为220V交流电源，故A错误；
B．将纸带固定在小车尾部，并穿过电火花打点计时器的限位孔，故B正确；
C．细绳系上重物跨过定滑轮与小车相连，在释放小车前，小车要靠近打点计时器，故C正确；
D．为充分利用纸带，应先接通电源，后释放小车，故D错误。
故选B。
（2）[2]计数点2的瞬时速度
[3]根据
运用逐差法得

a=
代入数据得
a=0.380m/s2
（3）[4] [5] 如果当时电网中交变电流的频率稍有减小，实际的计数周期变大，仍按照50Hz进行数据处理，那么速度及加速度的测量
值与实际值相比偏大。
12. 某物理实验小组准备测量未知电阻Rx（约为2kΩ）的阻值和某型号手机锂电池的电动势和内阻。电池已拆开，电动势E标称值为3.4V，允许最大放
电电流为100mA。在实验室备有如下实验器材：
A．电压表V（量程4V，内阻RV约为10kΩ）
B．电流表A （量程100mA，内阻R 为25Ω）
1
A
C．电流表A （量程2mA，内阻R 约为100Ω）
2
2
D．滑动变阻器R（0～40Ω，额定电流1A）
E．电阻箱R0（0～9999Ω）
F．开关S一个、导线若干
(1)为了测定电阻Rx的阻值，实验小组设计了如图甲所示的电路原理图，电源用待测的锂电池，则电流表应选用
（选填“A ”或“A ”），将
1
2
电压表的读数除以电流表的读数作为Rx的测量值，则测量值
（选填“大于”“等于”或“小于”）真实值。
(2)该实验小组设计了如图乙所示的电路原理图来测量锂电池的电动势E和内阻r。
①电流表示数的倒数 与电阻箱阻值R0之间的关系式为
（用字母E，r，RA表示）；
②在实验中，多次改变电阻箱的阻值，获得多组数据，根据数据作出的
图像为图丙所示的直线，根据图像可知该锂电池的电动势
E=
V，内阻r=
Ω。（结果均保留两位有效数字）
答案
解析
(1)
(2)
A2
大于
3.3
8.3
【详解】
（1）[1]根据题意，由欧姆定律可得，流过电流表的最大电流约为
则电流表应该选用 ;
[2]由电路图甲可知，电流表采用的是内接法，由于电流表的分压，电压表的测量值大于真实值，由欧姆定律可知，电阻的测量值大于
真实值。
（2）①根据题意及电路图乙，由闭合电路的欧姆定律有
整理得
②[2][3]根据题意，结合图丙可得
，
解得
，
13. 如图所示，某玩具滑道装置是由水平轨道
平滑连接。质量 的滑块Q静止于水平轨道的O点。长度
块P相连，物块P静止时恰好与水平轨道 及滑块Q接触但无相互作用力。现将物块P拉至左侧某一位置由静止释放，物块P绕
低点时轻绳恰好被拉断，之后与滑块Q发生弹性碰撞，碰撞后滑块Q恰好能够通过半圆弧轨道最高点D。已知半圆弧轨道
，水平轨道 与水平轨道 之间的距离 ，物块P、滑块Q均可以视为质点，不计任何阻力，取重力加速度
、倾斜轨道
、水平轨道
、半圆弧轨道
组成，整个轨道在同一竖直平面内且各部分之间均
、不可伸长的轻绳一端固定在
点，一端与质量
的物
点做圆周运动至最
的圆心为
、半径
。求：

（1）碰撞后瞬间滑块Q的速度大小；
（2）碰撞后物块P沿轨道上升的最大高度；
（3）轻绳能承受的最大拉力。
答案
解析
（1）
；（2）
；（3）
【详解】
（1）碰撞后滑块Q恰好能够通过半圆弧轨道最高点D，即滑块Q在D点时，重力恰好提供向心力
解得
设滑块Q碰撞后瞬间的速度大小为 ，滑块Q从O点到D点，根据动能定理
（
）
代入数据，解得
（2）设碰撞前物块P的速度大小为 ，碰后的速度大小为 ，物块P与滑块Q发生弹性碰撞，则
解得
设碰撞后物块P沿轨道上升的最大高度为 ，假设此时物块P在斜面上，根据动能定理
解得
所以，假设成立；
（3）物块P做圆周运动至最低点时轻绳恰好被拉断，拉断前的瞬间，拉力和重力的合力提供向心力
代入数据，解得
14. 如图所示，间距为1m的平行金属导轨
、
固定在水平面上，其中
、
为半径
的半圆弧，虚线
左侧和圆弧导轨间
均存在竖直向上且磁感应强度大小为
的匀强磁场。在水平导轨上垂直放置金属棒a、b，且在金属棒间锁定一弹性势能为1.2J的轻质弹簧（弹簧与两
棒均不拴接），解除弹簧锁定后，金属棒a、b分别同时运动到
好到达圆弧最高点，且对轨道无压力。已知金属棒a、b的质量
、
处，金属棒b进入磁场向左运动
，电阻
处的能量损失，不计导轨电阻和空气阻力，g取
后速度减小到零，此时金属棒a恰
、
、
，金属棒b与
左侧导轨间的
动摩擦因数
，
右侧导轨光滑。不计弹簧的长度、金属棒a在
，金属棒a、b始
终与导轨垂直且接触良好。求：
（1）金属棒a运动到
处的速度大小；
（2）金属棒a运动到圆弧轨道最高点时，所受的安培力大小；
（3）从进入磁场到速度减小到零的过程中，金属棒b产生的焦耳热。
答案
（1）4m/s；（2）0.4N；（3）0.336J

解析
【详解】
（1）对金属棒a、b构成的系统，根据动量守恒定律有
根据能量守恒定律有
解得
，
（2）金属棒a恰好能够到达圆弧最高点，且对轨道无压力，根据牛顿第二定律有
此时回路的感应电动势为
此时回路的感应电流为
此时金属棒a所受的安培力大小
解得
（3）根据能量守恒定律有
金属棒b产生的焦耳热
解得
15. 如图所示，一端封闭、开口向下的玻璃管竖直放置，总长度
压强 ，封闭气体的温度 ℃。将玻璃管缓慢地转过
，用长度
的水银柱封闭一段长度
的理想气体，已知大气
保持开口向上，对气体缓慢加热，随着温度的升高，水银会从管口溢出。
（1）试通过计算说明当气体温度达到270℃时是否有水银从管口溢出；
（2）求玻璃管中仍有水银柱时，气体的最高温度（计算结果保留整数）。
答案
解析
（1）没有水银从管口溢出；（2）
【详解】
（1）设气体柱横截面积为S，对封闭气体柱，管口向下时
管口向上时
由玻意耳定律得
代入数据解得
设当温度升高到 时，水银恰好不溢出，加热过程中封闭气体柱压强不变，对封闭气体柱
由盖-吕萨克定律
（
）
其中
（
）

代入数据解得
气体的温度为
（
）℃
℃
℃
所以，当气体温度达到270℃时，水银没有从管口溢出；
（2）设当温度最高时，管内水银柱长度为x，对封闭气体柱
（
）
由理想气体状态方程
其中
（
）
代入数据化简有
（
）（
）
根据数学知识，当
时，温度最高，为
16. 如图所示为某玻璃工件的截面图，上半部分为等腰直角三角形ABC，
，BC边的长度为2R；下半部分是半径为R的半圆，O是圆心，
AD、BC垂直相交于O点。现有一束平行于AD方向的光射到AB面上．从A点射入玻璃工件的光折射到半圆弧BDC上的P点，已知CP的弧长是DP弧长的
2倍。光在真空中传播的速度为c，
，若只考虑光从AB界面一次折射到圆弧界面。求：
（1）圆弧界面有光射出的部分的长度；
（2）这束光从AB面上射到圆弧界面上的最长时间。
答案
（1）
；（2）
解析
【详解】
（1）根据题意，过A点作AB面的法线，连结OP，如图所示
根据几何关系可知从A点射入玻璃的光的入射角
设OP与AD的夹角为 ，由于CP的弧长是DP弧长的2倍，则
设AP与AD的夹角为 ，则

所以光在A点的折射角
由折射定律可得该玻璃工件的折射率
设玻璃工件的全反射临界角为C，由
，解得
作出刚好发生全反射的光线FQ，连接OQ，FQ与OQ的夹角为全反射临界角。设FQ与BC的夹角为 ，由于所有入射光平行，则所有折射光
线平行，可得
可知OB与OQ夹角为60°，OQ与OD夹角为30°，则圆弧PQ对应的圆心角是60°，则光能从圆弧界面射出的圆弧长度为
（2）当光线沿AP射出时，所用时间最长，根据几何关系可得
。
传播速度
传播的时间
联立解得