2024届新高考物理精英模拟卷 【新课标卷】

这是一份2024届新高考物理精英模拟卷 【新课标卷】，共15页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．在新房装修行业偶尔会传出装修后的新房因放射性元素超标而不能入住的新闻。室内放射性元素之一是空气中的氡气，氡气被吸入肺后，衰变时释放出的α粒子会损伤肺细胞，引起肺癌，经查氡（）的半衰期大约为3.8天。下列说法中正确的是( )
A.衰变中形成的α射线的穿透性非常强，所以它的危害非常严重
B.氡原子核的衰变方程为（衰变后的元素用X表示）
C.室内的氡经过7.6天后将完全衰变
D.冬天温度降低时氡的半衰期会变短
2．随着电动汽车的普及，电动汽车的充电问题逐渐引起大家的注意，其中建设充电站是个非常有效的办法。如图所示为某充电站的变压器，它的输入电压为10 kV，输出电压为380 V，然后经过交流-直流转换器将交流变成直流给电动汽车充电。该充电站在充电高峰时可以同时为10辆电动汽车充电，设每辆电动汽车的充电功率均为60 kW，晚上用电低谷时可以用1000 kW的功率为蓄电池充电。假设充电过程中有10%的功率损耗。变压器的匝数比可以通过调节滑动端进行微调。下列说法中正确的是( )
A.题目中的10 kV、380 V均指交变电压的峰值
B.该充电站使用的变压器的原、副线圈的匝数比为
C.与充电高峰时相比，晚上用电低谷时变压器的输入电流增加了
D.变压器的输入电压略有下降，可以通过适当向上滑动的方式恢复正常充电
3．如图，以水平向右为x轴正方向、竖直向上为y轴正方向建立二维坐标系xOy。将一部智能手机（不计大小）放在坐标原点O，打开手机中的软件，开启磁力计功能，测得该处的地磁场磁感应强度，方向沿y轴正方向；再将一长直通电导线垂直xOy平面放置在（0，-2 m）处（图中未画出），这时手机在O处测得的磁感应强度方向在x轴上方与x轴正方向成30°角，大小为；将此通电长直导线垂直xOy平面移到点处，手机测得O处的磁感应强度为零。已知长直导线中的电流大小、方向均不变，直导线中电流在某处产生的磁场的磁感应强度大小与导线中的电流成正比，与到直导线的距离成反比。则( )
A.B.C.D.
4．一列简谐波在时刻的波形图如图所示，P点沿y轴方向做简谐运动的表达式为（y的单位是cm）。下列说法中正确的是( )
A.P点的横坐标
B.该简谐波沿x轴负方向传播
C.该简谐波的传播速度为40 m/s
D.若该波与另一列简谐波相遇能够发生干涉并形成稳定的干涉图样，则另一列简谐波的振幅一定是10 cm
5．如图为利用位移传感器测小车速度的原理图，与计算机连接的固定传感器C发出第一个超声波脉冲，超声波在P处遇到车D反射回来被C接收，C记录下从发射到接收的时间差。C在发出第一个超声波脉冲时间后接着发出第二个超声波脉冲，第二个超声波脉冲在Q处遇到车，C再记录下从第二次发射到接收信号的时间差，已知声音的速度为，小车匀速运动，Q到C的距离大于P到C的距离，下列说法正确的是( )
A.车在P处到C的距离B.车从P到Q的运动时间
C.车从P到Q的运动时间D.车子的速度
二、多选题
6．红灯笼是一种民间工艺品，象征着幸福、光明、活力、圆满与富贵。如图所示，质量均为的两个红灯笼用3根轻质细绳连接后悬挂在天花板上，现用力缓慢拉细绳3，使细绳1与竖直方向的夹角，当细绳3的弹力最小时，重力加速度g取，下列说法正确的是( )
A.细绳3弹力的最小值为4.0 NB.细绳1的弹力大小为
C.细绳2偏离竖直方向的夹角为60°D.细绳2的弹力大小为
7．如图所示，两颗卫星分别在同一平面内的两个轨道上沿顺时针方向绕地球做圆周运动，它们到地球表面的距离分别为R和，此时它们相距最近，时间t后二者第一次相距最远。已知地球半径为R，引力常量为G。下列说法中正确的是( )
A.两颗卫星绕行的线速度之比B.两颗卫星绕行的周期之比
C.地球的质量D.地球的密度
8．如图所示，光滑水平面上存在着匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ，两区域内磁感应强度大小相等、方向相反，区域Ⅰ宽度，区域Ⅱ宽度，边长、质量、电阻的正方形单匝导体框放在水平面上，导体框右边到磁场Ⅰ左侧的距离，对导体框施加的水平向右的外力，导体框进入区域Ⅰ时恰好做匀速运动，离开区域Ⅱ时也恰好做匀速运动，以下说法正确的是( )
A.磁感应强度大小为10 T
B.导体框刚进入区域Ⅱ时的加速度大小为
C.导体框穿越磁场过程中产生的热量为0.6 J
D.导体框自开始进入区域Ⅰ至完全离开区域Ⅱ的时间是0.2 s
三、实验题
9．某实验兴趣小组在实验室找到了一块电流表A，它的满偏电流，内阻约为25 Ω，他们想将此表改装成0~50 mA和0~0.5 A的双量程电流表。
（1）精确测量电流表A的内阻
他们在实验室找到了如下器材：
电压表V（量程为0~3 V，内阻约为3 kΩ）；
电流表（量程为0~10 mA，内阻约为30 Ω）；
电流表（量程为0~0.6 A，内阻约为0.05 Ω）；
定值电阻；
电源（电动势为3 V，内阻不计）；
滑动变阻器（阻值范围为0~5 Ω，允许通过的最大电流为1 A）；
开关一个，导线若干。
①请根据以上器材，为他们设计一个实验电路，画在实线框中，要求测量结果尽可能精确，实验操作方便；
②根据实验电路，写出电流表内阻的表达式：_______（用题目中的符号和仪器的测量结果表示，已知电流表A的测量结果为I、电压表V的测量结果为U、电流表的测量结果为、电流表的测量结果为）。
（2）电表改装
他们利用如图所示的电路图将电表进行改装，改装好的电表接1时量程为_______，电阻_______Ω，_______Ω（两个计算结果均保留1位小数），已知电流表A的内阻的测量结果。
10．在“验证机械能守恒”的实验中，可以通过选择不同的仪器测量达到相同的实验目的。如图所示为两个实验小组的实验装置图，已知重力加速度为g。
（1）图甲中，铁架台上固定有轻质定滑轮，两个质量均为M的木块通过细线跨过滑轮连接，木块B上固定宽度为d的遮光条，初始时木块A放置在桌面上，此时遮光条距离光电门的距离为h，在木块B上放上质量为m的小铁块，由静止释放木块B，遮光条通过光电门的时间为t，在误差允许的范围内，若满足关系式________（用题目中的已知量表示），则系统机械能守恒。
（2）图乙中，将拉力传感器固定在天花板上，一段不可伸长的细线一端系于传感器的O点，另一端连接重而小的钢球。初始时钢球静止在最低点，传感器的读数为。现将钢球拉至细线与竖直方向夹角为θ时无初速度释放，拉力传感器的最大读数为，改变夹角θ并读出不同的数据，若钢球摆动过程中机械能守恒，应满足关系式________；下列图像中能反映机械能守恒的是________（填正确答案标号）。
四、计算题
11．在一电梯内有一导热性能良好的汽缸，质量为m的活塞封闭着一定质量的理想气体，活塞的横截面积为S，活塞离汽缸底部的距离为H，如图所示。将汽缸缓慢地旋转180°，已知大气压为且保持不变，环境温度保持不变，不计活塞与汽缸之间的摩擦，重力加速度为g。
（1）求汽缸旋转180°后活塞到汽缸底部的距离。
（2）汽缸旋转后，若电梯以的加速度向上做加速运动，求活塞到汽缸底部的距离。
12．一匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外，其边界的一部分如图中虚线所示，其中为外接圆半径为R的正十边形的六个顶点。一束质量均为m、电荷量均为q的带正电的粒子从P点以不同的速率垂直于PA方向射入磁场，已知，不计粒子重力及相互作用力，，求：
（1）粒子在磁场中运动的最长时间；
（2）粒子在磁场中运动时间最长时的速率满足的条件。
13．如图所示，光滑的水平面左端紧靠一长传送带的右端，传送带始终以恒定速率顺时针转动，水平面的右端与一固定的半径的竖直光滑半圆形轨道的最低点连接。时一质量的小物块A以的水平向右的初速度从左端滑上传送带，小物块A与传送带间的动摩擦因数。一段时间后小物块A从传送带的右端滑到水平面上，在时与一质量、速度在水平面上向左运动的小物块B发生弹性正碰，碰撞时间极短，碰后小物块B反向弹回，从水平面滑上半圆形轨道，再从半圆形轨道顶点滑出后正好落在小物块A上。已知重力加速度g取，轨道连接处平滑，两物块均可看作质点。求：
（1）小物块A离开传送带时的速度大小；
（2）小物块B在半圆形轨道顶端受到的弹力大小；
（3）光滑水平面的长度x。
参考答案
1．答案：B
解析：氡在衰变过程中形成α射线，该射线的穿透能力非常弱，但如果长时间被α射线照射，人体依然会受到伤害，故A错误；由于氡衰变时释放α粒子，所以氡原子核发生α衰变，其衰变方程为（衰变后的元素用X表示），故B正确；由题意可知，7.6天为两个半衰期，经过两个半衰期后还有的氡元素没有发生衰变，所以并不是所有氡都衰变，故C错误；半衰期由原子核本身决定，与化学状态和物理环境无关，所以温度降低不影响半衰期，故D错误。
2．答案：C
解析：题目中所说的10 kV、380 V等电压或电流值没有特殊说明都是指交变电流的有效值，故A错误；由变压器的电压规律有，所以变压器原、副线圈匝数比，故B错误；充电高峰时有，其中，解得此时变压器的输入电流，晚上用电低谷时有，解得此时变压器的输入电流，所以晚上用电低谷时变压器的输入电流增加了，故C正确；由题意可知当输入电压减小时，变压器的输出电压减小，为使输出电压不减小，应该适当减小原线圈匝数或增加副线圈匝数，即应该适当向下滑动或适当向上滑动，故D错误。
3．答案：C
解析：由通电直导线产生的磁场的特点结合题意可知，导线放在（0，-2 m）处时在O点产生的磁场方向沿x轴方向，由得，A、B错误；设通电直导线放在（0，-2 m）处时在O点产生的磁场的磁感应强度大小为，则，通电直导线放在（，0）处时在O点产生的磁感应强度大小，由可得，C正确，D错误。
4．答案：A
解析：由题意可知，在时刻这列波的波形方程为（y的单位是cm），由题图可知，由P点沿y轴方向做简谐运动的表达式为（y的单位是cm）可知，在时P点的位移，又由题图可知，P点横坐标，故P点的横坐标，故A正确；P点沿y轴方向做简谐运动的表达式为（y的单位是cm），可知在时刻P点正在沿y轴正方向运动，由“同侧法”可知，该简谐波沿x轴正方向传播，故B错误；由题意可知，则该简谐波的周期，传播速度，故C错误；两列波发生干涉，形成稳定的干涉图样的条件是两列波的频率相同，而不是振幅相同，故D错误。
5．答案：C
解析：超声波从发出到P处遇到车，即车在P处到C的距离，A错误；同理，车从P到Q的运动时间，B错误，C正确；车速，得，D错误。
6．答案：AC
解析：对两灯笼整体分析，当细绳3弹力方向与细绳1垂直时，细绳3的弹力最小，为，A正确；对两灯笼整体分析，细绳1的弹力大小为，B错误；对B灯笼，根据上述分析可知，细绳3的弹力与重力大小相等，方向夹角为120°，则细绳2位于两力方向夹角的角平分线上，即细绳2偏离竖直方向的夹角为60°，且细绳2的弹力大小为，C正确，D错误。
7．答案：BD
解析：由题意知a卫星的绕行半径为卫星的绕行半径为，由万有引力定律有，得，则，故A错误；由可得，所以两颗卫星绕行的周期之比，故B正确；由可得，由题意有，解得，故C错误；由，解得，故D正确。
8．答案：AD
解析：设导体框匀速进入区域Ⅰ时的速度为，由动能定理有，解得，导体框进入区域Ⅰ时恰好做匀速运动，安培力与外力F平衡，有，解得，A正确；导体框刚进入区域Ⅱ时，速度仍为，导体框右边切割区域Ⅱ的磁场，左边切割区域Ⅰ的磁场，此时电流，根据楞次定律可知，导体框受到的安培力向左，则安培力，根据牛顿第二定律有，解得，加速度大小为，B错误；因为导体框匀速进入、匀速穿出磁场，根据受力平衡可知两次匀速运动的速度大小相等，根据能量守恒定律可得产生的热量，C错误；设导体框自开始进入区域Ⅰ至完全离开区域Ⅱ的时间为t，导体框进入磁场区域Ⅰ过程或者出磁场区域Ⅱ过程通过导体框的电荷量相等，且均为，同理，从导体框开始进入磁场区域Ⅱ，到全部进入磁场区域Ⅱ通过导体框的电荷量，故自导体框开始进入区域Ⅰ至完全离开区域Ⅱ，通过导体框的电荷量为，由动量定理有，其中，即，解得，D正确。
9．答案：（1）①见解析
②
（2）0-0.5 A；0.3；2.7
解析：（1）①电流表A可以测得通过它的电流，测量电流表内阻还需要知道电流表两端的电压，而电流表两端电压的最大值，电压表的量程不合适，而电流表和的准确内阻未知，不能用作电压表，所以只能考虑将定值电阻R用作电压表，而这需要知道流过电阻R的电流，所以需要将电阻R和电流表A并联，然后与电流表串联，电流表量程太大不合适，而滑动变阻器的最大阻值比较小，所以要用分压接法，综上可知，实验电路图如图所示。
②由电路图可知电流表A的内阻。
（2）由于改装的电流表有两个量程，分别为0~50 mA和0~0.5 A，当接1时有，当接2时有，容易判断，所以，所以接1时电流表量程为0~0.5 A，接2时电流表量程为0~50 mA，解得。
10．答案：（1）
（2）；C
解析：（1）遮光条通过光电门时的速度，若系统机械能守恒，则有。
（2）设摆长为L，钢球质量为m，钢球摆动到最低点时速度为v，钢球静止时，有；若钢球摆动过程机械能守恒，则有，在最低点由牛顿第二定律有，解得；在图像中，图线的斜率为-2，故题图中能反映机械能守恒的是图像C。
11．答案：（1）
（2）
解析：（1）初态时封闭气体的压强
汽缸旋转180°后，封闭气体的压强
这个过程中封闭气体做等温变化，由玻意耳定律有
解得
（2）汽缸旋转后，电梯以的加速度向上做加速运动，设此时汽缸内气体的压强为，对活塞受力分析有
这个过程中封闭气体做等温变化，由玻意耳定律有
解得
12．答案：（1）
（2）
解析：（1）设正十边形的中心为O，每边对应的圆心角为36°，则
连接，由余弦定理得，可得，故共线。可知粒子从CD边射出时，轨迹圆弧偏转的圆心角均为
对应的时间均为最长，最长时间
（2）粒子在磁场中运动时间最长时，从C点射出时轨迹圆半径最小，
对应运动时间最长时的最小速率，
由得
由（1）分析可知，为等腰三角形，粒子从D点射出时轨迹圆半径最大，
对应运动时间最长时的最大速率，
由得
故粒子在磁场中运动时间最长时的速率v满足条件
13．答案：（1）4 m/s
（2）12 N
（3）3.65 m
解析：（1）由于，所以小物块A滑上传送带后向右做减速运动，假设一直减速离开传送带。由动能定理有
解得，假设成立，即小物块A离开传送带时的速度大小
（2）两小物块发生弹性碰撞，设碰后的速度分别为，选水平向右为正方向，由动量守恒定律和能量守恒定律，有
解得
设小物块B运动到半圆形轨道最高点的速度大小为，由机械能守恒定律有
小物块B在半圆形轨道顶端，有
解得
（3）小物块A在传送带上滑动的时间
小物块A与小物块B第一次发生弹性正碰前在水平面上运动的距离
碰后小物块A静止，小物块B滑上半圆形轨道并从顶端离开做平抛运动，设历时小物块B落到小物块A上，有
解得
故光滑水平面的长度