精品解析：2024届浙江省温州市永嘉县上塘中学高三下学期模拟物理试题

上塘中学2024届高考模拟卷 物理试题 本试题卷分选择题和非选择题两部分，共8页，满分100分，考试时间90分钟。 考生注意： 1.答题前，请务必将自己的姓名、准考证号用黑色字迹的签字笔或钢笔分别填写在试题卷和答题纸规定的位置上。 2.答题时，请按照答题纸上“注意事项”的要求，在答题纸相应的位置上规范作答，在本试题卷上的作答一律无效。 3.非选择题的答案必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔写在答题纸上相应区域内，作图时可先使用2B铅笔，确定后必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔描黑。 4.可能用到的相关参数：重力加速度g取10m/s2。 一、选择题I（本题共13小题，每小题3分，共39分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分。） 1. 静电力常量是计算静电力的重要常数。在大学教材中常写作的形式，其中的是真空中的介电常数，的单位用国际单位制的基本单位表示为（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】根据库仑定律可得 根据力学单位制可得，静电力常量的单位为，所以的单位用国际单位制的基本单位表示为 又 可得 故选D。 2. 下列说法正确的是（　　） A. 放射性元素产生的α射线可用于铁轨的探伤 B. 处于化合态的放射性元素也能发生天然放射现象 C. 柏松亮斑现象揭示了实物粒子的波动性 D. 玻尔的原子轨道理论同样适用于He原子 【答案】B 【解析】 【详解】A．放射性元素产生的α射线穿透能量弱，不能用于铁轨的探伤，故A错误； B．处于化合态的放射性元素也能发生天然放射现象，故B正确； C．柏松亮斑现象揭示了光的波动性，故C错误； D．玻尔的原子轨道理论只能适用于氢原子，不能适用于He原子，故D错误； 故选B。 3. 如图所示，甲、乙是课本上的两项实验，甲是探究晶体性质的实验（未画出加热工具），乙是薄膜干涉实验关于这两项实验，下列说法正确的是（　　） A. 甲实验中，左图的石蜡熔化区域呈圆形，则呈放石蜡的是玻璃片 B. 甲实验中，石蜡温度上升的过程中，内能不变 C. 乙实验无论是在地面上还是在太空中，所得的实验现象一致 D. 在太空中做乙实验，所得干涉条纹间距较在地面时更短 【答案】A 【解析】 【详解】A．玻璃是非晶体，具有各向同性，各个方向的传热能力相同，因此熔化的石蜡呈圆形，故A正确； B．甲实验中，石蜡温度上升的过程中，内能增大，故B错误； CD．乙实验在太空中，由于薄膜厚度分布均匀，将不会出现干涉条纹，故CD错误。 故选A。 4. 如图所示，在竖直平面内，有一半径为R的圆环，在圆环内放置半径分别为R1，R2的两个小球。已知R6m，R13m，R21m。OO1与OO2与竖直方向的夹角分别为α、β，则大球与小球的质量比为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】根据题意 R6m R13m R21m 分析几何关系知OO1与OO2之间的夹角为，O1O2与OO2之间的夹角为，对大球与小球分别受力分析，根据平衡条件列式 联立解得大球与小球的质量比为 故选C。 5. 下列说法正确的是（　　） A. 放在同一水平地面相同质量的实心木球与实心铁球，木球的重力势能一定更大 B. 物体的重心一定在物体上 C. 乘坐摩天轮的游客随舱转动一周后，其受合力的冲量等于其受支持力对其冲量 D. 以空间站为参考系，地球是静止的 【答案】A 【解析】 【详解】A．由于相同质量的木球体积更大，重心位置更高，根据 可知，放在同一水平地面相同质量的实心木球与实心铁球，木球的重力势能一定更大，故A正确； B．物体的重心可能在物体上，也可能不在物体上，故B错误； C．由于摩天轮做匀速圆周运动，所以乘坐摩天轮的游客随舱转动一周后，其受合力的冲量为零，不等于其受支持力对其冲量，故C错误； D．以空间站为参考系，地球是运动的，故D错误。 故选A。 6. 如图所示，甲、乙两小球分别与地面成α，β角度从A点射出，初速度大小相等，最终均打在B点位置。已知A点与B点等高，α≥β，不计空气阻力，则（　　） A. 小球在空中先超重，后失重 B. 当α=β时，α=β=45° C. 甲小球在某时刻的动量变化率等于乙小球在该时刻的动量变化率 D. 当α>β时，α+β=90° 【答案】D 【解析】 【详解】A．小球在空中运动过程中只受重力，加速度为重力加速度，所以小球一直处于失重状态，故A错误； BD．由于两小球均做斜上抛运动，有 联立可得 或 故B错误，D正确； C．根据动量定理可得 所以 即小球在某时刻的动量变化率等于其所受重力，所以两小球的动量变化率不一定相等，故C错误。 故选D。 7. 如图所示，在一平行于竖直平面（纸面）的匀强电场中（未画出），有一梯形ABCD，其中AB平行于CD，已知AB间的电势差为5V，则（　　） A. 若AB的长度为5cm，则匀强电场的电场强度大小为100V/m B. 若电场方向不平行于AB，只测出AB、CD的长度，无法知道CD间的电势差 C. 若AD、CB间的电势差相等，则AD、BC的中点间的电势差为5V D. 向空间内静止释放一带电小球，小球一定不会沿着电场线运动 【答案】D 【解析】 【详解】A．若电场方向由A指向B，则 而此时电场方向不确定，故匀强电场的电场强度大小大于或等于，故A错误； B．若电场方向不平行于AB，只测出AB、CD的长度，可知CD间的电势差，此时 可以计算出CD间的电势差，故B错误； C．如图所示 根据匀强电场的特点可知，AD、BE间的电势差相等，AD、CB间的电势差相等，则 则 取CE的中点F，则 则BF为等势面，故电场线平行于AB，AD、BC的中点间的电势差，故C错误； D．由于AB间的电势差为5V，则电场强度方向一定不垂直于AB，即电场力的方向与小球所受重力的方向不共线，所以向空间内静止释放一带电小球，小球沿着重力与电场力的合力方向运动，一定不会沿着电场线运动，故D正确。 故选D。 8. 如图所示为一个平面直角坐标系，纵轴为T2，横轴为r3。其中r是卫星绕中心天体的轨道半径，T是对应的周期。图线A、B是在中心天体甲、乙上作出的图像，已知甲天体的质量大于乙天体，引力常量为G。A图线的斜率为kA，B图线的斜率为kB，卫星均做圆周运动。图像中的实线的反向延长线经过原点O，则（　　） A. 中心天体甲上测出的图线为图线A B. 中心天体甲、乙的密度可能不相等 C. 中心天体甲的第一宇宙速度较大 D. 中心天体甲的自转角速度更大 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据万有引力提供向心力 可得 由于甲天体的质量大于乙天体，所以甲的斜率较小，所以中心天体甲上测出的图线为图线B，故A错误； B．在星球表面时，有 可得 结合 可得 卫星在两个星球的最小运转周期相等，则中心天体甲、乙的密度相等，故B错误； C．在星球表面根据 所以 甲天体的半径大于乙天体的半径，甲的第一宇宙速度大，故C正确； D．根据题中条件无法确定甲、乙的自转角速度的大小关系，故D错误。 故选C。 9. 如图所示为一种简易的手摇式发电机的原理示意图。电路中不计一切能量损失，且仅考虑灯泡电阻，发电机输出电压峰值为E，原副线圈匝数比为k，灯泡电阻为R，则（　　） A. 灯泡中通的是正弦式交流电 B. 副线圈中的电流大小为 C. 灯泡两端电压的有效值为 D. 若线框匝数增加，E的增大是由于线框中的磁通量变化率增加 【答案】B 【解析】 【详解】A．由于二极管具有单向导电性，所以灯泡中通的不是正弦式交流电，故A错误； BC．变压器原线圈的输入电压有效值为 则副线圈输出电压有效值为 由于二极管具有单向导电性，所以灯泡只有半个周期有电压和电流，设灯泡两端电压的有效值为，根据有效值定义可得 解得 则副线圈中的电流大小为 故B正确，C错误； D．若线框匝数增加，E的增大是由于线框匝数增加，线框中的磁通量变化率并没有增加，故D错误。 故选B。 10. 如图所示是研究光电效应的实验装置，C为滑动变阻器的中点。现用蓝光照射光电管K，电流表中有电流，则（　　） A. 将滑片向a端移动，光电子的最大初动能不变 B. 将滑片向a端移动，光电流将一直增大 C. 用光强相同的紫光照射K，则形成的饱和电流大小相等 D. 用光强相同的黄光照射K，则电路中的电流将增大 【答案】A 【解析】 【详解】A．依据光电效应方程 可知，光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，将滑片向a端移动改变的是A、K极间的电压，故光电子的最大初动能不变，故A正确； B．滑片向a端移动，光电管两端的正向电压增大，光电流增大，当光电流达到饱和电流时电流不再增大，故B错误； C．将光强相同的紫光照射K，由于紫光的光子能量大，光子数少，紫光照射形成的饱和电流较小，故C错误； D．将光强相同的黄光照射K，由于黄光的光子能量小，不能确定能否发生光电效应，所以无法判断电路中的电流是否增大，故D错误； 故选A。 11. 如图甲所示，有一直角三角形玻璃砖ABC，角C为直角，边BC上有一点光源S，光源发出光子的波长可调，光在玻璃砖上发生全反射的临界角为θ，在AB边上有光射出的长度为L，作出L-tanθ图像，如图乙。若直线1的斜率为，直线2的在纵轴上的截距为，不考虑二次反射，则SB的长度为（　　） A. m B. m C. m D. m 【答案】B 【解析】 【详解】过S向AB做垂线，长为d，如图 利用几何关系可知 ① 当临界角超过45o时，下方出射的光线已经到达B点，L-tanθ关系满足 ② 利用斜率和截距，两个方程都能得出 因此 故选B。 12. 如图所示是我国最大的射电望远镜“天眼”。射电望远镜是主要接收天体射电波段辐射的望远镜。若国家天文台有两台直径分别为d1，d2的构造相同的射电望远镜A、B。设射电望远镜A可观测到辐射功率为P的天体数数量为N，近似天体在宇宙空间中的分布均匀，则射电望远镜B可观测的辐射功率为P的天体数量约为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】地球上不同望远镜观测同一天体，单位面积上接收的功率相同，则 在宇宙大尺度上，天体的空间分布是均匀的，因此一个望远镜能观测到的此类天体数目正比于以望远镜为球心、以最远观测距离为半径的球体体积，设能接收到的最小功率为P0，直径为d1、d2望远镜能观测到的最远距离分别为、，则 可得 故选C。 13. 一列队伍长120m，正以某一速度做匀速直线运动，因有紧急情况需要通知排头兵，一名通讯员以不变的速率从队尾跑至排头，又从排头赶至队尾，在此过程中队伍前进了288m，则通讯员在该过程中往返的路程是（　　） A. 576m B. 216m C. 408m D. 432m 【答案】D 【解析】 【详解】设通讯员的速度为v1，队伍的速度为v2，通讯员从队尾到队头的时间为t1，从队头到队尾的时间为t2，队伍前进用时间为t。由通讯员往返总时间与队伍运动时间相等可得如下方程 即 解得 将上式等号两边同乘总时间t，则有 m 故选D。 二、选择题II（本题共2小题，每小题3分，共6分，每小题列出的四个答案至少有一个是符合题目要求的。全部选对得3分，选对但不全的得2分、有选错的得0分） 14. 根据玻耳理论，氢原子的能级公式为，其中n是能级，现有一个电子撞向一个处于基态的氢原子，碰后氢原子处于某激发态。已知处于该激发态的若干氢原子向基态跃迁最多发出3种不同波长的光，假设电子的动能被最大化利用且不计碰撞损失，则该电子碰前的动能可能是（　　） A. 11.5eV B. 12.5eV C. 12.7eV D. 12.9eV 【答案】BC 【解析】 【详解】根据题意，处于该激发态的若干氢原子向基态跃迁最多发出3种不同波长的光，知该激发态的能级是 氢原子与实物粒子发生碰撞而跃迁，实物粒子的能量需大于到的能级差值，但小于到的能级差值，则处于基态的氢原子跃迁至的激发态需要的能量为 又处于基态的氢原子跃迁至的激发态需要的能量为 该电子碰前的动能的范围 故选BC。 15. 如图所示，一列简谐波沿x轴方向传播，t=0时刻与t=0.2s时刻的波形图分别如图中实线和虚线所示，波速满足500m/s≤v≤1000m/s。由图判断该简谐波的频率可能是（　　） A. 13.25Hz B. 16.25Hz C. 21.75Hz D. 23.75Hz 【答案】BD 【解析】 【详解】若波沿x轴正方向传播，在0.2s时间内，波传播的距离为 （n=0，1，2……） 联立解得 或 若波沿x轴负方向传播，在0.2s时间内，波传播的距离为 （n=0，1，2……） 联立解得 或或 故选BD。 三、非选择题（本题共5小题，共55分） 实验题：（I、II、III小题共14分） 16. 如图 （1）如图所示为探究机械能守恒定律的实验原理图。下列说法正确的是 （单选） A. 所选重物质量越大越好 B. 重物必须由静止释放 C. 释放前应让纸带自由下垂 D. 若电火花计时器的频率变为51Hz，则测出的速度大小偏小 （2）实验中，得到一条如图所示的纸带，已知打点计时器打出O点时物块的速度为0。已知打点计时器的周期为T，若下落过程中机械能守恒，则满足等式_________（用图中所给字母表示） （3）某同学画出了图像，h是计数点到起始点O的距离，v是该计数点的速度，如下判断正确的是 （单选） A. 若图像是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能一定守恒 B. 若图像是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能可能不守恒 C. 若图像是一条不过原点的直线，则重物下落过程中机械能一定不守恒 【答案】（1）D （2） （3）B 【解析】 【小问1详解】 A.所选重物质量太大的话，纸带无法承受重物的质量，故A错误； B.因为可以通过纸带上的点测算出每个点重物的速度，所以重物不需要静止释放，故B错误； C.为减小阻力，释放前应让纸带竖直下垂，故C错误； D.若电火花计时器的频率变为51Hz，则周期变小，实际速度变大，则测出的速度大小偏小，故D正确； 故选D。 【小问2详解】 根据匀加速直线运动中中间时刻速度等于平均速度可知 若下落过程中机械能守恒，则满足等式 化简得 【小问3详解】 若下落过程中机械能守恒，则满足等式 化简得 在图像中，若图像是一条过原点的直线，且斜率等于2g，则重物下落过程中机械能守恒。若图像是一条不过原点的直线，可能是所研究的过程的初速度不为零，不一定机械能不守恒，故B正确，AC错误。故选B。 17. 如图所示是用双缝干涉测量光的波长实验的装置图 （1）现发现条纹较密，下列措施能使条纹宽度增大的是 （多选） A. 增大光源与凸透镜的距离 B. 改变光源的位置 C. 改用间距更小的双缝 D. 将毛玻璃屏向右移动 （2）测出第1条条纹与第n条条纹间距为，双缝间距为d，毛玻璃屏与双缝的距离为L，将实验中所用的单色光源照在一块逸出功为W0的金属板上，已知普朗克常量为h，电子质量为m，光速为c。若该色光能使该金属板发生光电效应，则逸出电子的最小德布意罗波长为__________（字母单位均为国际制单位，使用题中所给字母表示，无需化简） 【答案】（1）CD （2） 【解析】 【小问1详解】 由条纹间距公式 A．增大光源与凸透镜的距离，不能使条纹宽度增大，故A错误； B．改变光源的位置，不能使条纹宽度增大，故B错误； C．改用间距更小的双缝，能使条纹宽度增大，故C正确； D．将毛玻璃屏向右移动，能使条纹宽度增大，故D正确。 故选CD。 【小问2详解】 该单色光波长为，则 得 逸出电子的最大初动能 逸出电子的最大动量 逸出电子的最小德布意罗波长 18. 小明想测量一节干电池的内阻，设计了如下实验：先将一个多用电表并联在一个电阻箱上，调节电阻箱阻值，使多用电表恰好指向中间刻度；不改变电表量程，将电表电池盒内电池取出，换用一节待测干电池作电源，重复上述步骤，得到两次实验电阻箱的阻值分别为R1，R2，从而计算出待测干电池内阻。图示为多用电表的内部结构示意图。 （1）关于实验步骤，下列说法正确的是 （单选） A. 两次测量前，都需要机械调零 B. 由于第一次测量与第二次测量的量程不变，故第二次测量不需欧姆调零 C. 使用完多用电表后，应将旋钮旋OFF挡至或交流电压最高挡 D. 红黑表笔的接入方式会影响测得电阻的大小 （2）多用电表的红表笔连接的触头是_________（填“A”或“B”） （3）若电表原装电池内阻为r，则待测干电池内阻为________（用R1，R2，r，表示） 【答案】（1）C （2）B （3） 【解析】 【小问1详解】 A．机械调零是在使用之前要观察指针是否指在零刻度线上，必要时进行调零，测量过程中则无需进行机械调零，A错误； B．测量电阻时，更换不同的挡倍率时，需要重新进行欧姆调零，B错误； C．使用完多用电表后，应将旋钮旋OFF挡至或交流电压最高挡，以防下次使用时由于误操作而对多用表造成损坏，C正确； D．红黑表笔的接入方式只会改变流经电阻电流的方向，而对电阻的大小没有影响，D错误。 故选C。 【小问2详解】 根据多用表电流“红进黑出”的原则可知，与内部电源负极相连的应是红表笔，即红表笔连接的触头B 【小问3详解】 由于两次测量电表的指针不变，电表恰好指向中间刻度。由于中值电阻等于欧姆表内阻可知 同理 解得 19. 如图所示，有一长方体导热汽缸ABCD放置于水平地面上，其内部被两个活塞分为I、II、III三个等大的区域，活塞的面积为S，在汽缸的AD、BC边上分别有阀门，。初始时三个区域内封闭的气体压强均与大气压强相等。现先后经历如下两个过程：①打开阀门，关闭，再将汽缸顺时针转动90°，等待气体状态平衡。②先关闭阀门，再打开，等待气体状态平衡。活塞的厚度不计，不计一切摩擦阻力，气体均可视为视想气体，过程中环境温度不变。已知每个活塞的质量均为，；。求： （1）经历过程①后，II室中的气体内能___________（填“增加”“减少”或“不变”，下同）III室中单位时间内气体分子碰撞汽缸壁的次数___________ （2）经历两个过程后，II室所占的体积与整个汽缸的体积之比为___________ （3）经历两个过程后，I中气体质量与原有气体质量之比为___________ 【答案】 ①. 不变 ②. 增加 ③. ④. 【解析】 【详解】（1）[1]过程中环境温度不变，则气体温度不变，故内能不变； [2]将汽缸顺时针转动90°，对上方活塞研究，设此时II中压强为，可得 设此时III中压强为，对下方活塞研究 则 则III室中单位时间内气体分子碰撞汽缸壁的次数增大； （2）[3]由上述解得 对II中气体研究，根据玻意耳定律可得 解得 经历2过程，设此时II中压强为，对下面的活塞根据平衡关系可得 解得 对II中气体研究，根据玻意耳定律可得 解得 经历两个过程后，II室所占的体积与整个汽缸的体积之比为 （3）[4] 经历两个过程后，I中气体质量为过程1结束后气体质量，对III中气体研究，根据玻意耳定律可得 解得 故I中气体体积为 故经历两个过程后，I中气体质量与原有气体质量之比为 20. 如图所示为某游戏装置，装置分为四分之一圆弧轨道AB与竖直挡板BC，水平轨道CD与四分之一圆形轨道DE。在轨道的D点处放着一个质量为m，可视为质点的物块乙，其左端连接着一个原长为L并锁定的轻质弹簧，锁定时长度也为L。四分之一圆弧轨道与半圆形轨道半径分别为R1、R2。现有一物块甲从离A点的正上方h处由静止下落，在物块甲与轨道CD碰撞时，竖直方向上速度直接变为0，水平方向速度保持不变。物块甲与弹簧碰撞后，甲、乙、弹簧立即成为一个不可分离的整体。忽略一切阻力，甲与挡板的碰撞可视为弹性碰撞。已知物块甲的质量为4m，，，，，，弹簧的弹性劲度，弹簧的弹性势能公式为（为弹簧的形变量）。回答下列问题： （1）求物块甲在B点受到的支持力； （2）求物块乙运动至E点时的速度大小； （3）在E点水平放置一弹性板EF，乙与其发生弹性碰撞后甲、乙均以原速率返回。在甲与BC碰前，弹簧解除锁定： ①求甲与板BC碰后弹簧的最大压缩量； ②甲与板BC碰后至弹簧压缩量达到最大所用时间约为0.05s，求这段时间内物块甲与物块乙各自的位移大小。 【答案】（1）440N，方向竖直向上；（2）15.6m/s；（3）①0.2m；②0.28m，0.08m 【解析】 【详解】（1）由A到B过程中有 解得 在B点有 解得 方向竖直向上。 （2）由之前的分析可知，物块甲在B点的速度为10m/s，水平方向，接下来物块甲做平抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，落到CD轨道上竖直方向速度变为零，水平方向仍为10m/s，接下来两物块发生碰撞并成为一个整体，有 解得 由于 所以物块乙到达E点时，物块甲仍在水平轨道CD上，所以有 设此时弹簧与水平方向夹角为，由几何关系有 又因为 解得 （3）①由于甲乙均与原速率返回，所以回到轨道CD上时其速度大小不变，方向发生改变，即甲乙仍然以8m/s共速，甲与板BC发生弹性碰撞，即原速率返回，当甲乙再次共速时，弹簧压缩最短，设向右为正方向，有 由能量方面有 解得 ②0.05s内，设甲的速度，设乙的速度，由动量守恒定律，始终有 则有 即 弹簧的形变量为 解得，m 21. 如图所示为一种测量石墨晶体层数的装置。图中O1，O2分别为EF，GH的中点，右侧为一含有n层sp2杂化的碳原子平面的石墨晶体，装置中所有的磁场及电场的方向及大小规律分布已在图中标出，不过多说明。装置的作用原理如下：一粒子源S发出一个带电粒子，该带电粒子无初速度地从AB极板中点的小孔进入加速电场，经加速后从O1进入板间，最终从O2点水平射出，之后粒子从P点垂直进入石墨层，并与有且仅有一个碳原子结合形成一个新整体，该过程整体视为质量与动量守恒。此后整体每经过一个石墨层都会再结合一个碳原子。当加速电压U=100V时，粒子恰好无法穿过该石墨晶体。已知粒子与碳原子的质量均为，粒子的带电量，EF、GH间电场强度E0=600V/m，板长均为L=1.5πm，板间距d=1m，石墨各层间距均为。图中，但B0未知。不计粒子间相互作用力，仅考虑图中电场与磁场对粒子的作用，电场与磁场均视为匀强场，不考虑边缘效应、相对论效应。求： （1）粒子从加速电场中出来的速度v0； （2）极板EF、GH间的磁感应强度大小B0； （3）n的值以及粒子打在第n层时垂直纸面的位移大小s。 【答案】（1）1×106m/s；（2）6×10-4T；（3）8，2.25×10-20m 【解析】 【详解】（1）粒子在加速电场中，有 解得 （2）粒子进入EF、GH区域做匀速直线运动，有 解得 （3）粒子穿过石墨层时动量守恒，穿过第n层时 粒子在平行石墨层平面上，只受到电场力，在垂直石墨层平面上，只受到洛伦兹力，则在垂直石墨层平面上在石墨层之间做匀速圆周运动，在第n层和第n+1层石墨层之间，根据洛伦兹力提供向心力有 则做圆周运动的轨迹半径为 令，粒子在垂直石墨层平面上，粒子的轨迹如图所示，将过石墨层的粒子轨迹半径反向延长，与第一层石墨相交，与第1层的石墨层的交点分别令为、、，与上一层石墨层相交的交点分别令为、、， 则粒子射出第n（）层时，在层和第之间，由几何关系可得 ，， 则 当粒子在层和第之间恰好无法穿过该石墨晶体时，由 解得 则粒子恰好不能穿过第8层。即石墨晶体层级为8。 粒子在石墨层之间做匀速圆周运动的周期 粒子打在第8层时恰好偏转90°，则运动时间 在平行石墨层方向上，粒子在第n层之间 解得 设粒子进入第 n层角速度 设粒子在每个层间区域转过的圆心角为（弧度），则运动时间为 可知垂直方向速度方向转过了 总时间 离开第1层（尚未与第1层结合） 进入第2层的速度大小 离开第2层的速度大小 进入第3层的速度大小 离开第3层的速度大小 ……. 则粒子粒子打在第8层时垂直纸面的总位移 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 上塘中学2024届高考模拟卷 物理试题 本试题卷分选择题和非选择题两部分，共8页，满分100分，考试时间90分钟。 考生注意： 1.答题前，请务必将自己的姓名、准考证号用黑色字迹的签字笔或钢笔分别填写在试题卷和答题纸规定的位置上。 2.答题时，请按照答题纸上“注意事项”的要求，在答题纸相应的位置上规范作答，在本试题卷上的作答一律无效。 3.非选择题的答案必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔写在答题纸上相应区域内，作图时可先使用2B铅笔，确定后必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔描黑。 4.可能用到的相关参数：重力加速度g取10m/s2。 一、选择题I（本题共13小题，每小题3分，共39分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分。） 1. 静电力常量是计算静电力的重要常数。在大学教材中常写作的形式，其中的是真空中的介电常数，的单位用国际单位制的基本单位表示为（　　） A. B. C. D. 2. 下列说法正确的是（　　） A. 放射性元素产生的α射线可用于铁轨的探伤 B. 处于化合态的放射性元素也能发生天然放射现象 C. 柏松亮斑现象揭示了实物粒子的波动性 D. 玻尔的原子轨道理论同样适用于He原子 3. 如图所示，甲、乙是课本上的两项实验，甲是探究晶体性质的实验（未画出加热工具），乙是薄膜干涉实验关于这两项实验，下列说法正确的是（　　） A. 甲实验中，左图的石蜡熔化区域呈圆形，则呈放石蜡的是玻璃片 B. 甲实验中，石蜡温度上升的过程中，内能不变 C. 乙实验无论是在地面上还是在太空中，所得的实验现象一致 D. 在太空中做乙实验，所得干涉条纹间距较在地面时更短 4. 如图所示，在竖直平面内，有一半径为R的圆环，在圆环内放置半径分别为R1，R2的两个小球。已知R6m，R13m，R21m。OO1与OO2与竖直方向的夹角分别为α、β，则大球与小球的质量比为（　　） A. B. C. D. 5. 下列说法正确的是（　　） A. 放在同一水平地面相同质量的实心木球与实心铁球，木球的重力势能一定更大 B. 物体的重心一定在物体上 C. 乘坐摩天轮的游客随舱转动一周后，其受合力的冲量等于其受支持力对其冲量 D. 以空间站为参考系，地球是静止的 6. 如图所示，甲、乙两小球分别与地面成α，β角度从A点射出，初速度大小相等，最终均打在B点位置。已知A点与B点等高，α≥β，不计空气阻力，则（　　） A. 小球在空中先超重，后失重 B. 当α=β时，α=β=45° C. 甲小球在某时刻的动量变化率等于乙小球在该时刻的动量变化率 D. 当α>β时，α+β=90° 7. 如图所示，在一平行于竖直平面（纸面）的匀强电场中（未画出），有一梯形ABCD，其中AB平行于CD，已知AB间的电势差为5V，则（　　） A. 若AB的长度为5cm，则匀强电场的电场强度大小为100V/m B. 若电场方向不平行于AB，只测出AB、CD的长度，无法知道CD间的电势差 C. 若AD、CB间的电势差相等，则AD、BC的中点间的电势差为5V D. 向空间内静止释放一带电小球，小球一定不会沿着电场线运动 8. 如图所示为一个平面直角坐标系，纵轴为T2，横轴为r3。其中r是卫星绕中心天体的轨道半径，T是对应的周期。图线A、B是在中心天体甲、乙上作出的图像，已知甲天体的质量大于乙天体，引力常量为G。A图线的斜率为kA，B图线的斜率为kB，卫星均做圆周运动。图像中的实线的反向延长线经过原点O，则（　　） A. 中心天体甲上测出的图线为图线A B. 中心天体甲、乙的密度可能不相等 C. 中心天体甲的第一宇宙速度较大 D. 中心天体甲的自转角速度更大 9. 如图所示为一种简易的手摇式发电机的原理示意图。电路中不计一切能量损失，且仅考虑灯泡电阻，发电机输出电压峰值为E，原副线圈匝数比为k，灯泡电阻为R，则（　　） A. 灯泡中通的是正弦式交流电 B. 副线圈中的电流大小为 C. 灯泡两端电压的有效值为 D. 若线框匝数增加，E的增大是由于线框中的磁通量变化率增加 10. 如图所示是研究光电效应的实验装置，C为滑动变阻器的中点。现用蓝光照射光电管K，电流表中有电流，则（　　） A. 将滑片向a端移动，光电子的最大初动能不变 B. 将滑片向a端移动，光电流将一直增大 C. 用光强相同的紫光照射K，则形成的饱和电流大小相等 D. 用光强相同的黄光照射K，则电路中的电流将增大 11. 如图甲所示，有一直角三角形玻璃砖ABC，角C为直角，边BC上有一点光源S，光源发出光子的波长可调，光在玻璃砖上发生全反射的临界角为θ，在AB边上有光射出的长度为L，作出L-tanθ图像，如图乙。若直线1的斜率为，直线2的在纵轴上的截距为，不考虑二次反射，则SB的长度为（　　） A. m B. m C. m D. m 12. 如图所示是我国最大的射电望远镜“天眼”。射电望远镜是主要接收天体射电波段辐射的望远镜。若国家天文台有两台直径分别为d1，d2的构造相同的射电望远镜A、B。设射电望远镜A可观测到辐射功率为P的天体数数量为N，近似天体在宇宙空间中的分布均匀，则射电望远镜B可观测的辐射功率为P的天体数量约为（　　） A. B. C. D. 13. 一列队伍长120m，正以某一速度做匀速直线运动，因有紧急情况需要通知排头兵，一名通讯员以不变的速率从队尾跑至排头，又从排头赶至队尾，在此过程中队伍前进了288m，则通讯员在该过程中往返的路程是（　　） A. 576m B. 216m C. 408m D. 432m 二、选择题II（本题共2小题，每小题3分，共6分，每小题列出的四个答案至少有一个是符合题目要求的。全部选对得3分，选对但不全的得2分、有选错的得0分） 14. 根据玻耳理论，氢原子的能级公式为，其中n是能级，现有一个电子撞向一个处于基态的氢原子，碰后氢原子处于某激发态。已知处于该激发态的若干氢原子向基态跃迁最多发出3种不同波长的光，假设电子的动能被最大化利用且不计碰撞损失，则该电子碰前的动能可能是（　　） A. 11.5eV B. 12.5eV C. 12.7eV D. 12.9eV 15. 如图所示，一列简谐波沿x轴方向传播，t=0时刻与t=0.2s时刻的波形图分别如图中实线和虚线所示，波速满足500m/s≤v≤1000m/s。由图判断该简谐波的频率可能是（　　） A. 13.25Hz B. 16.25Hz C. 21.75Hz D. 23.75Hz 三、非选择题（本题共5小题，共55分） 实验题：（I、II、III小题共14分） 16. 如图 （1）如图所示为探究机械能守恒定律的实验原理图。下列说法正确的是 （单选） A. 所选重物质量越大越好 B. 重物必须由静止释放 C. 释放前应让纸带自由下垂 D. 若电火花计时器的频率变为51Hz，则测出的速度大小偏小 （2）实验中，得到一条如图所示的纸带，已知打点计时器打出O点时物块的速度为0。已知打点计时器的周期为T，若下落过程中机械能守恒，则满足等式_________（用图中所给字母表示） （3）某同学画出了图像，h是计数点到起始点O的距离，v是该计数点的速度，如下判断正确的是 （单选） A. 若图像是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能一定守恒 B. 若图像是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能可能不守恒 C. 若图像是一条不过原点的直线，则重物下落过程中机械能一定不守恒 17. 如图所示是用双缝干涉测量光的波长实验的装置图 （1）现发现条纹较密，下列措施能使条纹宽度增大的是 （多选） A. 增大光源与凸透镜的距离 B. 改变光源的位置 C. 改用间距更小的双缝 D. 将毛玻璃屏向右移动 （2）测出第1条条纹与第n条条纹间距为，双缝间距为d，毛玻璃屏与双缝的距离为L，将实验中所用的单色光源照在一块逸出功为W0的金属板上，已知普朗克常量为h，电子质量为m，光速为c。若该色光能使该金属板发生光电效应，则逸出电子的最小德布意罗波长为__________（字母单位均为国际制单位，使用题中所给字母表示，无需化简） 18. 小明想测量一节干电池的内阻，设计了如下实验：先将一个多用电表并联在一个电阻箱上，调节电阻箱阻值，使多用电表恰好指向中间刻度；不改变电表量程，将电表电池盒内电池取出，换用一节待测干电池作电源，重复上述步骤，得到两次实验电阻箱的阻值分别为R1，R2，从而计算出待测干电池内阻。图示为多用电表的内部结构示意图。 （1）关于实验步骤，下列说法正确的是 （单选） A. 两次测量前，都需要机械调零 B. 由于第一次测量与第二次测量的量程不变，故第二次测量不需欧姆调零 C. 使用完多用电表后，应将旋钮旋OFF挡至或交流电压最高挡 D. 红黑表笔的接入方式会影响测得电阻的大小 （2）多用电表的红表笔连接的触头是_________（填“A”或“B”） （3）若电表原装电池内阻为r，则待测干电池内阻为________（用R1，R2，r，表示） 19. 如图所示，有一长方体导热汽缸ABCD放置于水平地面上，其内部被两个活塞分为I、II、III三个等大的区域，活塞的面积为S，在汽缸的AD、BC边上分别有阀门，。初始时三个区域内封闭的气体压强均与大气压强相等。现先后经历如下两个过程：①打开阀门，关闭，再将汽缸顺时针转动90°，等待气体状态平衡。②先关闭阀门，再打开，等待气体状态平衡。活塞的厚度不计，不计一切摩擦阻力，气体均可视为视想气体，过程中环境温度不变。已知每个活塞的质量均为，；。求： （1）经历过程①后，II室中的气体内能___________（填“增加”“减少”或“不变”，下同）III室中单位时间内气体分子碰撞汽缸壁的次数___________ （2）经历两个过程后，II室所占的体积与整个汽缸的体积之比为___________ （3）经历两个过程后，I中气体质量与原有气体质量之比为___________ 20. 如图所示为某游戏装置，装置分为四分之一圆弧轨道AB与竖直挡板BC，水平轨道CD与四分之一圆形轨道DE。在轨道的D点处放着一个质量为m，可视为质点的物块乙，其左端连接着一个原长为L并锁定的轻质弹簧，锁定时长度也为L。四分之一圆弧轨道与半圆形轨道半径分别为R1、R2。现有一物块甲从离A点的正上方h处由静止下落，在物块甲与轨道CD碰撞时，竖直方向上速度直接变为0，水平方向速度保持不变。物块甲与弹簧碰撞后，甲、乙、弹簧立即成为一个不可分离的整体。忽略一切阻力，甲与挡板的碰撞可视为弹性碰撞。已知物块甲的质量为4m，，，，，，弹簧的弹性劲度，弹簧的弹性势能公式为（为弹簧的形变量）。回答下列问题： （1）求物块甲在B点受到的支持力； （2）求物块乙运动至E点时的速度大小； （3）在E点水平放置一弹性板EF，乙与其发生弹性碰撞后甲、乙均以原速率返回。在甲与BC碰前，弹簧解除锁定： ①求甲与板BC碰后弹簧的最大压缩量； ②甲与板BC碰后至弹簧压缩量达到最大所用时间约为0.05s，求这段时间内物块甲与物块乙各自的位移大小。 21. 如图所示为一种测量石墨晶体层数的装置。图中O1，O2分别为EF，GH的中点，右侧为一含有n层sp2杂化的碳原子平面的石墨晶体，装置中所有的磁场及电场的方向及大小规律分布已在图中标出，不过多说明。装置的作用原理如下：一粒子源S发出一个带电粒子，该带电粒子无初速度地从AB极板中点的小孔进入加速电场，经加速后从O1进入板间，最终从O2点水平射出，之后粒子从P点垂直进入石墨层，并与有且仅有一个碳原子结合形成一个新整体，该过程整体视为质量与动量守恒。此后整体每经过一个石墨层都会再结合一个碳原子。当加速电压U=100V时，粒子恰好无法穿过该石墨晶体。已知粒子与碳原子的质量均为，粒子的带电量，EF、GH间电场强度E0=600V/m，板长均为L=1.5πm，板间距d=1m，石墨各层间距均为。图中，但B0未知。不计粒子间相互作用力，仅考虑图中电场与磁场对粒子的作用，电场与磁场均视为匀强场，不考虑边缘效应、相对论效应。求： （1）粒子从加速电场中出来的速度v0； （2）极板EF、GH间的磁感应强度大小B0； （3）n的值以及粒子打在第n层时垂直纸面的位移大小s。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $