8.2024年高考物理模拟试题(六)-《中学生数理化》高考理化2024年5月刊

■山西省介休市第一中学 石有山 一、选择题(第1~5题为单选题,第6~8 题为多选题) 1.食盐被灼烧时会发出黄光,主要是由 食盐蒸气中钠原子的能级跃迁造成的。在钠 原子光谱的四个线系中,只有主线系的下级 是基态,在光谱学中,称主线系的第一组线 (双线)为共振线,钠原子的共振线就是有名 的黄双线(波长为589.0 nm、589.6 nm)。已 知普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,元电荷 e=1.6×10-19 C,光速c=3×108 m/s。下列 说法中正确的是( )。 A.玻尔理论能解释钠原子的光谱现象 B.食盐被灼烧时,钠原子处于高能级是 因为从火中吸收了能量 C.黄双线能使逸出功为2.25 eV的金属 发生光电效应 D.太阳光谱中有题述两种波长的光,说 明太阳中有钠元素 2.2023年7月10日,经国际天文学联合 会小行星命名委员会批准,中国科学院紫金 山天文台发现的、国际编号为381323号的小 行星被命名为“樊锦诗星”。如图1所示,“樊 锦诗星”绕日运行的椭圆形轨道面与地球圆 形轨道面间的夹角为20.11°,轨道半长轴为 3.18天文单位(日地距离为1天文单位),远 日点到太阳中心的距离为4.86天文单位。 若只考虑太阳对行星的引力,则下列说法中 正确的是( )。 图1 A.“樊锦诗星”绕 太 阳 一 圈 大 约 需 要 2.15年 B.“樊 锦 诗 星”绕 太 阳 一 圈 大 约 需 要 3.18年 C.“樊锦诗星”在远日点的加速度与地球 的加速度大小之比为 1 4.862 D.“樊锦诗星”在远日点的加速度与地 球的加速度大小之比为 1 4.86 图2 3.如图2所示,斜面 倾角θ=30°,A、B 是两 个带同种电荷的小球(可 视为点电荷),质量均为 m,分别将小球 B 固定 在小球A 的正下方和斜 面底端(图中虚线位置)。已知当小球B 在 小球A 正下方时,小球A 对斜面的作用力为 零,则当小球B 固定在斜面底端时,小球 A 处于静止状态,小球A 受到的静摩擦力大小 为( )。 A.0 B. 1 4mg C. 1 2mg D. 3 4mg 图3 4.人们常用“井底之蛙”形容 见识狭小的人。如图3所示,在 一口较浅的枯井的正中间蹲着一 只青蛙,设井深为h,且可视为圆 柱体,井口的直径d=1.2 m,水 的折射率n= 4 3 ,当井中灌满水 时,青蛙能够看到整片天空。下 列说法中正确的是( )。 A.井深h=0.8 m 52 演练篇 核心考点AB卷 高考理化 2024年5月 B.青蛙能够看到整片天空,是因为光通 过井口时发生了衍射 C.当月亮位于天顶时,青蛙看到的月亮 的大小为平地上的人看到的 9 16 D.当井中灌满水时,地面上的人看到的 井深比实际的要深 图4 5.如图4所示为“高温”超 导电缆,它的电阻能在-173 ℃ 左右降为零,其输电损耗主要来 自于循环冷却系统,若用其替代 普通电缆输电,则可大大降低电 能损失。某小型水电站发电机 的输出功率为200 kW,发电机 的输出电压为250 V,普通电缆 的总电阻为10 Ω。假定该水电站改用超导 电缆输电,保持输送电压不变,输电损失的功 率为160 W,若该损耗是普通电缆损耗的 25%,则( )。 A.水电站的输送电压为250 V B.超导电缆中的输送电流为800 A C.普通电缆输电线上损失的电压为8 V D.采用了高压输电,且升压变压器的匝 数比为1∶100 图5 6.土法爆米花已成 为一代人童年的美好回 忆。一个土法爆米花铁 质容器如图5所示,把玉 米倒入容器后将盖拧紧, 然后一边加热一边转动 容器,同时观察容器上压强计的示数变化,当 压强达到一定值时,便可打开容器,就在打开 容器的瞬间,米花便爆成了。已知容器的体 积为V0,外界大气压强为p0,环境的温度为 T0,容器内的气体可视为理想气体,需要在容 器内气体压强达到5p0 时打开容器才可爆米 成花。容器内玉米的体积忽略不计,下列说 法中正确的是( )。 A.在整个加热过程中,容器内的气体压 强与摄氏温度成正比 B.在加热过程中,温度升高,单位时间 内、单位面积上气体分子与器壁的碰撞对器 壁的作用力增大 C.当打开容器时,气体迅速膨胀,米粒 内、外压强差变大,瞬间米花生成 D.要使玉米正常爆花,打开容器时容器 内气体的温度需达到5T0 7.据报道,ACF极限缓震材料是一种集 缓冲、减震、吸能于一身的高分子高性能材 料,它能吸收90%以上的机械能并瞬间把它 转化为不明显的热能。为了验证该报道,某 同学找来一块 ACF缓震材料置于水平地面 上,将质量为 m 的钢球置于缓震材料上方 H1 处并由静止释放,如图6所示。利用相机 测出钢球与缓震材料的接触时间为t,钢球反 弹的最大高度为 H2。假设钢球始终在竖直 方向上运动,下列说法中正确的是( )。 图6 A.钢球冲击缓震材料时机械能转化为 热能的百分比为 H2 H1 B.钢球冲击缓震材料时机械能转化为热 能的百分比为 H1-H2 H1 C.钢球与缓震材料接触过程中,始终处 于超重状态 D.缓震材料受到钢球的平均冲力 F= m g+ 2gH1+ 2gH2 t 8.如图7所示,光滑绝缘水平桌面上有 一个可视为质点的带正电小球,桌面右侧存 在由匀强电场和匀强磁场组成的复合场,复 合场的下边界是水平面,到桌面的距离为h, 电场强度为E、方向竖直向上,磁感应强度为 B、方向垂直于纸面向外,重力加速度为g,带 电小球的比荷为g E 。现给小球一个向右的初 速度,小球离开桌面边缘立刻进入复合场,从 下边界射出,射出时的速度方向与下边界的 夹角为60°。下列说法中正确的是( )。 62 演练篇 核心考点AB卷 高考理化 2024年5月 图7 A.小球在复合场中的运动时间可能是 2πE 3gB B.小球在复合场中运动时的加速度大小 可能是 hg2B2 E2 C.小球在复合场中的运动路程可能是 4πh 9 D.小球的初速度大小可能是 4ghB 3E 二、实验题 9.小刚同学做“验证力的平行四边形定 则”的实验情况如图8所示,木板上铺着白 纸,悬挂弹簧测力计甲的钉子D 固定在铺着 白纸的木板上,O 为三个细线套a、b、c共系 于一处的结点,细线套c下拴接着一个质量 为m 的重物,三个细线套a、b、c与木板平行 且处于竖直平面内,用手通过弹簧测力计乙 拉动细线套b,使整个系统处于静止状态。 图8 (1)实验中必要的两项是 。 A.弹簧测力计乙必须保持水平 B.需要测量重物的重力 C.重复多次做实验时,结点O 必须在木 板的同一位置 D.弹簧测力计需要在实验前进行校零 (2)实验时要读出弹簧测力计甲、乙的示 数,某次实验中两弹簧测力计的示数如图8 所示,则弹簧测力计甲的读数为 N,弹簧 测力计乙的读数为 N。 (3)读完弹簧测力计的示数,还要在白纸 上记录O 点的位置和三个细线套的 。 10.小楠同学在研究测量电源电动势和 内阻的实验中,所用电路原理图如图9所示, 他突然灵光一闪,发现也可以利用该电路粗 测滑动变阻器电阻丝的电阻率。 图9 (1)如图10所示,滑动变阻器的瓷筒上 紧密缠绕着单层电阻丝,测量出瓷筒上电阻 丝缠绕后的总宽度为l0,测得n 匝电阻丝缠 绕后的宽度为x,则电阻丝的直径为 ;测 量出滑动变阻器瓷筒外径为 D,可认为一匝 电阻丝的长度为πD。 图10 (2)将开关S2 拨到接线柱2,闭合开关 S1,调节滑动变阻器,即改变其接入电路中电 阻丝的宽度l,电压表和电流表示数都在较大 范围内较为均匀地变化,整理数据如图11所 示,横坐标单位为l0,若图像斜率为k,则电 阻丝的电阻率为 (用题设中已知物理量 符号表示)。 图11 (3)小君同学认为根据图11中数据可 知,上述实验方案误差较大,应采用电流表外 72 演练篇 核心考点AB卷 高考理化 2024年5月 接的方式,你是否认同小君同学的观点? 并 说明理由: 。 (4)小利同学继续用如图9所示的电路 测量电源电动势和内阻,根据前面的实验结 果可知,为了减小实验误差,开关S2 应该连 接线柱 (选填“1”或“2”);电源电动势测 量值较真实值 (选填“偏大”“偏小”或“相 同”);电源的内阻测量值较真实值 (选填 “偏大”“偏小”或“相同”)。 三、计算题 11.在如图12甲所示的坐标系中,一弹 性轻绳沿x 轴水平放置,绳左端位于坐标原 点O,沿y 轴振动,在x 轴上形成一沿x 轴 正方向传播的简谐横波。测得波源的振动传 到x1=1 m的质点A 用时t=0.2 s。 图12 (1)求绳波的波速大小。 (2)如图12乙所示为轻绳上x1=1 m、 x2=3 m处的A、B 两质点在一段时间内的 振动图像,求波源振动频率的可能值。 12.某游乐场的滑道的简化模型如图13 甲所示,滑道由倾斜轨道和水平足够长轨道 两部分组成,两部分的粗糙程度相同,在 O 点平滑相连(机械能不损失)。一质量 mP= 1 kg的滑块P 在外力约束下,静止在倾斜轨 道上,另一质量mQ=2 kg的滑块Q 静置于 水平轨道最左端O 点,两滑块均可视为质点。 某一时刻,撤去外力,滑块 P 沿倾斜轨道由 静止下滑至O 点,与滑块Q 碰撞后被弹回, 碰撞时间极短。滑块 P 由静止释放至第一 次被弹回至最高点过程中的速度随时间的变 化图像如图13乙所示。两滑块与轨道间的 动摩 擦 因 数 均 相 同,取 重 力 加 速 度 g= 10 m/s2,求: (1)两滑块与轨道间的动摩擦因数μ。 (2)滑块Q 最终静止位置到O点的距离l。 图13 13.如图14所示,相距L=1 m 的光滑 金属轨道,左侧部分倾斜,倾角θ=37°,上端 接有阻值R=3 Ω的定值电阻,左侧空间存 在垂直于斜面向上的匀强磁场,磁感应强度 B1=32 T;右侧部分水平,垂直于平面向下 的磁场两边界CD 与EF 相距s1=3 m,垂直 于平面向上的磁场两边界 EF 与GH 相距 s2=5 m,两 磁 场 的 磁 感 应 强 度 大 小 均 为 B2=2 T。轨道左右两部分在倾斜轨道底端 用光滑绝缘材料平滑连接,金属棒a 与b的 质量均为m=1 kg,长度均为L=1 m,电阻 均为R=3 Ω。初始状态下金属棒b静止在 边界EF 与GH 的中点处,金属棒a 从倾斜 轨道上高度h=2 m处滑下,到达倾斜轨道底 端前已经做匀速运动,发现金属棒a 进入水 平轨道到达边界EF 时已经再次做匀速运 动。已知运动过程中,两金属棒与轨道接触 良好,且始终与轨道垂直,两金属棒如果相碰 则发生弹性碰撞。取重力加速度g=10 m/s2, sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。求: 图14 (1)金属棒a 在倾斜轨道上做匀速运动 时的速度v0。 (2)当金属棒a到达边界EF 时,金属棒 b的位移大小xb,以及金属棒a 在边界CD 与EF 之间运动的时间t。 (3)最终稳定时两金属棒的间距x,以及 全过程中金属棒a的总发热量。 (责任编辑 张 巧) 82 演练篇 核心考点AB卷 高考理化 2024年5月 2024年高考物理模拟试题(六)参考答案与提示 1.B 提示:玻尔理论成功地解释了氢原 子光谱的实验规律,但无法解释复杂原子的 光谱现象,选项 A错误。食盐被灼烧时,钠 原子吸收能量处于高能级,向低能级跃迁时 放出光子,选项B正确。黄双线的光子能量 约为E=h c λ=6.63×10 -34× 3×108 589.0×10-9 J= 3.38×10-19 J=2.11 eV,根据发生光电效应 的条件可知,黄双线的光子能量不能使逸出 功为2.25 eV的金属发生光电效应,选项C 错误。太阳光谱是吸收谱,太阳光谱中有题 述两种波长的光,说明太阳大气层中有钠元 素,选项D错误。 2.C 提示:根据开普勒第三定律得 r3地 T2地 = r3樊 T2樊 ,解得T樊= 3.183年=5.67年,选项A、 B错误。根据万有引力定律和牛顿第二定律 得G Mm r2 =ma,解得a= GM r2 ,因此“樊锦诗 星”在远日点的加速度与地球的加速度大小 之比 a远 a地= r2地 r2远 = 1 4.862 ,选项C正确,D错误。 3.B 提示:当小球B 在小球A 正下方 时,小球 A 对斜面的作用力为零,对小球 A 进行受力分析,根据平衡条件得小球B 对小 球A 的静电力F=mg。当小球B 固定在斜 面底端时,小球 B 与A 之间的距离增大1 倍,它们之间的静电力大小F'= 1 4F= 1 4mg , 方向沿斜面向上,对小球 A 进行受力分析, 根据平衡条件得mgsin θ=F'+f,解得f= 1 4mg 。 4.C 提示:根据全反射规律和光的可逆 性可知,当青蛙发出的光射到井的边缘发生 全反射时,青蛙恰能看见整片天空,则sin C= 1 n= 1 2d h2+ 12d 2 ,解得h=0.53 m,选项A 错误。青蛙能够看到整片天空是因为光通过 井口时发生了折射,折射光进入青蛙眼睛里, 而不是光通过井口时发生了衍射,选项B错 误。设月亮边缘光线的入射角为i,折射角为 γ,根据折射定律得sin i=nsin γ,解得sin γ= 3 4sin i,因此青蛙在水中看到月亮的直径为 地面上的人看到月亮直径的 3 4 ,青蛙在水中 看到月亮的面积应为地面上的人看到月亮面 积的 9 16 ,选项C正确。根据光的折射定律,结 合光路图可知,当井中灌满水时,地面上的人 看到的井深比实际的要浅,选项D错误。 5.D 提示:根据题意可知,普通电缆输 电线上损失的功率P1= P 25%=640 W,又有 P1=I21R,解得普通电缆输电线中的电流 I1= P1 R =8 A,普通电缆输电线上损失的 电压U1=I1R=80 V,选项C错误。发电机 的输出电流I出= P出 U出=800 A,因此采用了高 压输电,且升压变压器的匝数比n1 n2 = I1 I出 = 8 800= 1 100 ,选项 D正确。对升压变压器有 n1 n2 = U出 U送 ,解得U送=25 000 V,选项A错误。 该水电站改用超导电缆输电,保持输送电压 不变,超导电缆中的输送电流I超导 = P出 U送 = 8 A,选项B错误。 64 参考答案与提示 高考理化 2024年5月 6.BCD 提示:以容器内的气体为研究 对象,在整个加热过程中,气体的体积不变, 压强与热力学温度成正比,选项 A错误。在 加热过程中,随着温度不断上升,气体的平均 分子动能增大,单位时间内、单位面积上气体 分子与器壁的碰撞对器壁的作用力增大,容 器内气体压强增大,选项B正确。当打开容 器时,容器内气体迅速膨胀,压强降低,米粒 内、外压强差变大,瞬间米花生成,选项C正 确。当容器内气体压强p1=5p0 时才可以正 常爆花,根据查理定律得p0 T0 = p1 T1 ,解得T1= 5T0,选项D正确。 7.BD 提示:根据题意可知,冲击前钢 球的机械能等于其重力势能,即E1=Ep1= mgH1,冲击后钢球的机械能等于其重力势 能,即E2=Ep2=mgH2,根据能量守恒定律 可得,转化为内能的机械能 Q=E1-E2= mg(H1-H2),因此钢球冲击缓震材料时机械 能转化为热能的百分比η= Q E1 = H1-H2 H1 ,选 项A错误,B正确。钢球与缓震材料接触过 程中,先加速下降再减速下降,然后加速上 升,再减速上升,因此钢球先失重后超重再失 重,选项C错误。取竖直向上为正方向,对钢 球应用动量定理得(F-mg)t=mv2-m(- v1),解得缓震材料受到钢球的平均冲力F= m g+ 2gH1+ 2gH2 t ,选项D正确。 8.AC 提示:因为带电小球的比荷为 g E ,所以qE=mg,即小球在复合场中运动时 所受合力等于洛伦兹力,做匀速圆周运动。 因为小球从复合场中射出时的速度方向与下 边界的夹角为60°,所以小球在复合场中的运 动情况有两种,其轨迹分别如图1中两段圆 弧所示。若小球的初速度为v1,则根据几何 知识得 小 球 的 运 动 轨 迹 所 对 的 圆 心 角 为 120°,此时小球的轨迹半径R1= 2 3h ,在复合场 中的运动时间t1= 120° 360°T= 1 3× 2πm qB = 2πE 3gB , 根据洛伦兹力提供向心力得qv1B=m v21 R1 , 解得v1= 2ghB 3E ,因此小球在复合场中的运动 路程s1= 120° 360°×2πR1= 4 9πh ,小球的加速度 a1= v21 R1 = 2g2hB2 3E2 ;若小球的初速度为v2,则 根据几何知识得小球的运动轨迹所对的圆心 角为60°,此时小球的轨迹半径R2=2h,在复 合场中的运动时间t2= 60° 360°T= 1 6× 2πm qB = πE 3gB ,根据洛伦兹力提供向心力得qv2B= m v22 R2 ,解得v2= 2ghB E ,因此小球在复合场中 的运动路程s2= 60° 360°×2πR2= 2 3πh ,小球的 加速度a2= v22 R2 = 2g2hB2 E2 。 图1 9.(1)BD (2)2.50 2.00 (3)方向 提示:(1)在验证力的平行四边形定则的 实验中,两个弹簧测力计只需有一定夹角即 可,选项A错误。根据力的平行四边形定则 可知,两弹簧测力计测得分力的合力总等于 重物的重力,故不需要多次重复做实验时让 结点保持在同一位置,而需要测量重物的重 力,选项B正确,C错误。弹簧测力计使用之 前必须校零,选项D正确。(2)根据弹簧测力 计的读数规则可知,弹簧测力计甲的示数为 2.50 N,弹簧测力计乙的示数为2.00 N。 (3)要想画力的图示,除测得力的大小外,还 需记录各力的方向。 10.(1) x n (2) kx3 4n3D (3)不认同,因为 采用电流表外接的方式并利用图像法处理数 据时,图像斜率和电阻率相关但与电流表内 阻无关 (4)1 相同 相同 74 参考答案与提示 高考理化 2024年5月 提示:(1)测得n匝电阻丝缠绕后的宽度 为x,则每匝电阻丝的宽度即为电阻丝的直 径,故d= x n 。(2)电阻丝的横截面积S= π x2n 2 ,电阻丝的长度L= l dπD ,根据电阻 定律得R=ρ L S ,根据欧姆定律得R+RA= U I ,整理得U I= 4ρn3D x3 l+RA,因此 U I-l 图像 的斜率k= 4ρn3D x3 ,解得ρ= kx3 4n3D 。(4)当 l=0时 U I-l 图像的纵坐标值等于电流表内 阻,即电流表的内阻可由U I-l 图像确定,因此 根据闭合电路欧姆定律E=U+I(RA+r)可 准确测得电源的内阻和电动势。为了减小实 验误差,应采用电流表内接的方式,即开关S2 应连接线柱1,此时电源电动势与内阻的测 量值均与真实值相同。 11.(1)根据题意可知,绳波的波速v= x1 t=5 m/s。(2)x1=1 m、x2=3 m处的A、 B 两质点的振动情况总是相反,说明A、B 两 质点间的距离为半波长的奇数倍,则x2- x1= λ 2 (2n+1)(n=0,1,2,…),解得λ= 4 2n+1 m(n=0,1,2,…)。波源的振动频率 f= 1 T= v λ ,解得f= 5 4 (2n+1)Hz(n=0,1, 2,…)。 12.(1)选滑块P 为研究对象,设滑块P 由静止释放沿倾斜轨道下滑时的加速度大小 为a1,弹回后沿倾斜轨道上滑时的加速度大 小为a2,根据牛顿第二定律得 mgsin α- μmgcos α=ma1,mgsin α+μmgcos α= ma2,结合v-t图像的斜率表示加速度,即a= Δv Δt ,解得a1=5 m/s2,a2=11 m/s2,μ=0.5。 (2)设滑块P 下滑至O 点与滑块Q 碰撞前瞬 间的速度为v1,碰撞后瞬间滑块P 的速度为 v1',滑块 Q 的速度为v2,根据v-t 图像得 v1=10 m/s,v1'=-2 m/s。碰撞时间极短, 由滑块P 和Q 组成的系统的动量守恒,则 mPv1+0=mPv1'+mQv2,解得v2=6 m/s。 在滑块Q 与P 发生碰撞后至停止的过程中, 根据动能定理得-μmQgl=0- 1 2mQv 2 2,解得 l=3.6 m。 13.(1)金属棒a在倾斜轨道上做匀速运 动时,根据平衡条件得mgsin θ= B21L2v0 2R ,解 得v0=2 m/s。(2)金属棒a 在水平轨道上 再次做匀速运动时必有B2Lva=B2Lvb,即 va=vb,且va 的方向水平向右,vb 的方向水 平向左。取水平向右为正方向,对金属棒a 有- B22L2(xa-xb) 2R =mva-mv0 ,对金属棒b 有 B22L2(xa-xb) 2R =mvb ,解 得 va =vb = 1 m/s,xa-xb=1.5 m。根据题意知xa= 3 m,解得xb=1.5 m,方向水平向左。经分 析易知金属棒a 减小的速度恰好由金属棒b 增大的 速 度 补 偿,则 xa +xb=v0t1,又 有 xa+xb=4.5 m,解得t1=2.25 s。(3)此后 金属棒a 和b 都以速度v1=1 m/s在边界 EF 右侧相向运动,两金属棒在此过程中的 初始位置相距为2.5 m-1.5 m=1 m,并以 相同的加速度(加速度不断减小)做减速运 动,若两金属棒相碰,则各自原速反弹后继续 以相同的加速度做减速运动,直至两金属棒 的速度都减小为零。设两金属棒在此过程中 通过的路程为sa'、sb',对任意一根金属棒有 - B22L2(sa'+ sb') 2R =0-mv1 ,解得sa'+sb'= 1.5 m。易知在此过程中两金属棒先相向运 动共1 m,再背离运动共0.5 m,则金属棒a 先向右运动0.5 m,后向左运动0.25 m,两金 属棒最终都在边界EF 右侧停止,停止位置 相距x=0.5 m。根据能量守恒定律可知,初 始时刻金属棒a具有的重力势能最终转化为 定值电阻R、金属棒a 和b 的发热量。又因 在任意阶段金属棒a 的电阻R 与另一个等 大电阻R 消耗的内能相等,故Qa= mgh 2 ,解 得Qa=10 J。 (责任编辑 张 巧) 84 参考答案与提示 高考理化 2024年5月