2024届普通高等学校招生全国统一考试模拟（五）理科综合试卷【全国卷版】-高中物理（含解析）

这是一份2024届普通高等学校招生全国统一考试模拟（五）理科综合试卷【全国卷版】-高中物理（含解析），共21页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．如图所示，质量为的小球P和质量为的小球Q通过两根长度均为的细线悬挂在天花板的点，两球之间通过长度为的轻杆相连，重力加速度为。现对小球P施加一外力并确保轻杆始终处于水平状态，则作用在小球P上的外力最小值为（ ）
A．B．C．D．
2．2023年7月23日，国家航天局副局长吴艳华在接受关于我国着手组建近地小行星防御系统采访时表示，争取在“十四五”末期对某一颗有威胁的小行星既进行抵近观测又实施就近撞击改变它的轨道。已知小行星遭遇撞击可能会被地球捕获而变为环地小卫星，下列关于一颗环地运行的小卫星的说法正确的是（ ）
A．环地小卫星离地面越高，周期越短
B．若与环地小卫星在同一轨道做圆周运动的飞船沿运动方向发射一颗导弹，则该导弹一定不能击中小卫星
C．做圆周运动的环地小卫星的速率有可能为8.0km/s
D．环地小卫星受到撞击后一定沿椭圆轨道运行（其并未脱离地球束缚）
3．智能手机的摄像头光圈尺寸和曝光时间会影响照片的成像质量。某智能手机的摄像头光圈的面积为，标准曝光时间为，暗室中有一个黄色的点光源，发光功率为，现用该手机在距离点光源处正对光源拍照。已知黄光的波长为，真空中的光速为。普朗克常量为，不考虑空气对光子的吸收，则单次拍照进入手机摄像头快门的光子个数为（ ）
A．B．C．D．
4．如图所示，足够长的长木板A放在光滑的水平面上，另一物体B静止在长木板A的右端，t=0时刻对A施加水平向右且随时间均匀增大的力F（F=kt），t0时刻A、B共同运动的速度为v0，2t0时刻撤去力F，由于A、B间存在摩擦，经过一段时间两者再次达到相同速度，则下列说法正确的是（ ）
A．A、B发生相对滑动前，B的加速度保持不变
B．二者最后共速时速度为2v0
C．A、B发生第一次相对滑动一定在t0~2t0之间
D．A与B的质量一定相等
5．如图所示的电路中，电源电动势为，内阻忽略不计，定值电阻。闭合开关，当电阻箱接入电路的阻值为时，一带电微粒恰好悬浮于电容器C两板的正中间位置。已知带电微粒的质量为，电容器C两极板间的距离为，重力加速度为，电源负极接地，则下列说法正确的是（ ）
A．带电微粒带负电荷
B．带电微粒的电荷量大小为
C．带电微粒的电势能为
D．减小电阻箱接入电路的阻值，悬浮的带电微粒会向上移动
二、多选题
6．某同学将一质量为的小球从距离地面高处逆风水平抛出，抛出时的速度大小为，小球落地时的速度大小为，方向竖直向下。已知小球运动过程中，受到水平方向的风力且大小恒定，则小球从抛出到落地的过程中（ ）
A．小球做的是变加速曲线运动B．小球受到的风力大小为
C．合外力对小球的冲量大小为D．小球的机械能减小了
7．远距离输电采用高压输电，可有效降低输电线上的电能损耗。远距离输电的示意图如图所示，变压器和变压器均视为理想变压器，线圈匝数比为，，发电厂的输出电压为，输送功率为，用户端得到的电压刚好为，则下列说法正确的是（ ）
A．输电线上的电流为
B．输电线的总电阻阻值为
C．用户端消耗的总功率为
D．若发电厂输出电压不变，用户端消耗总功率变大，则输电线上消耗的电功率减小
8．如图所示，在竖直平面内建立直角坐标系，整个空间存在着磁感应强度大小为、方向垂直平面向里的匀强磁场。一质量为、带正电的微粒从原点沿轴负方向以初速度射入磁场，微粒带电量大小为，重力加速度为，下列说法正确的是（ ）
A．微粒一定能运动到轴上方区域
B．微粒运动轨迹最低点的纵坐标为
C．微粒运动过程中的最大速率为
D．微粒运动过程中的最小速率为
三、实验题
9．“探究向心力大小影响因素”的实验装置如图所示。
（1）若要研究向心力与质量的关系，应将两个质量不同的小球，分别放置在 （填“A、B”“B、C”或“A、C”）处，将传动皮带套在半径 （填“相同”或“不同”）的左右两个塔轮上，匀速转动手柄，观察标尺上露出的格数即可。
（2）若要研究向心力与半径的关系，需将两个质量相同的小球分别放置在 （填“A、B”“B、C”或“A、C”）处，将传动皮带套在半径 （填“相同”或“不同”）的左右两个塔轮上，匀速转动手柄， （填“左”或“右”）侧的标尺露出的格数更多。
10．某物理实验兴趣小组想测量一块理电池组的电动势和内阻，步骤如下：
（1）先用多用电表粗测锂电池组的电动势。将多用电表的选择开关调节至 （填“直流”或“交流”）电压挡的。用红表笔连接锂电池组的正极，另一根表笔连接锂电池组的另外一极，此时多用电表的指针如图（a）所示，其读数为 。
（2）进一步准确测量该锂电池组的电动势和内阻，实验室提供的器材除了开关、导线、电阻箱外，还有电压表（量程）和电压表（量程），那么电压表应选用 （填“”或“”）
（3）用笔画线代替导线，完成图（b）的实物电路图连接 。
（4）连接好电路，闭合开关，调节电阻箱使其接入电路的阻值为，记录对应电压表的示数，改变电阻箱接入电路的阻值使其为，记录对应电压表的读数为，则可以算得锂电池组的电动势 ，锂电池组的内阻 （均用和表示）。
四、解答题
11．如图所示，足够长的水平传送带以恒定的速率顺时针转动，传送带的右端与光滑水平平台平滑连接，物块A和物块B靠紧放置在平台边缘，两物块之间有少量火药（火药的体积忽略不计），火药爆炸时会有的化学能全部转化成两物块的动能。已知物块A的质量为，物块B的质量为，物块A与传送带之间的动摩擦因数为，两物块的运动始终在同一水平直线上，重力加速度取，求：
（1）从火药爆炸到两物块再次碰撞的过程中，两物块之间的最大距离；
（2）物块A第一次在传送带上运动的整个过程中，物块A与传送带之间因摩擦产生的热量。
12．如图所示，两根固定在绝缘水平面内足够长的平行金属导轨，间距为，导轨所在空间存在竖直方向的匀强磁场（未画出），磁感应强度大小为。两根质量均为，长度均为，阻值均为的导体棒静置在导轨上，导体棒用一根绝缘细线跨过光滑定滑轮与质量也为的物块拴接，初始时，用手托着物块，使细线刚好伸直，水平部分的细线与导轨共面且平行，然后由静止释放物块，经过时间，导体棒刚好开始运动。已知两导体棒与导轨之间的动摩擦因数均为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为，运动过程中两导体棒始终与导轨垂直并接触良好，导轨电阻忽略不计，求：
（1）释放物块瞬间，导体棒的加速度大小；
（2）导体棒开始运动瞬间，物块的速度大小；
（3）从释放物块到导体棒开始运动，导体棒中产生的热量。
五、多选题
13．根据热学中的有关知识，下列说法中正确的是（ ）
A．一切符合能量守恒定律的宏观过程都能发生
B．空调的工作过程表明，热量可以由低温物体向高温物体传递
C．因为内能无法全部用来做功转化成机械能而不引起其他变化，所以热机效率一定不能达到百分之百
D．第二类永动机不违背能量守恒定律，当人类科技水平足够先进时，第二类永动机可以被制造出来
E．能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性
六、解答题
14．如图所示，竖直放置的玻璃管由粗细不同的A、B两段组成，A的上端开口，B的下端封闭，A段的横截面面积为4cm2，长度为10cm，B段细管的横截面面积为2cm2，长度为20cm。现管内有长度为15cm的水银柱封闭着长度为10cm的气柱，封闭气体的温度为300K。已知外界大气压强为75cmHg，封闭气体可视为理想气体，取。
（1）若对B管内气体缓慢加热，使B管内的水银刚好全部进入A管，求此时B管内气体的温度T2；（结果保留1位小数）
（2）若保持管内气体温度不变，缓慢向A管内注入水银，求A管内刚好注满时需要注入水银的体积。
七、多选题
15．一摆长为1m的单摆在驱动力作用下的振动图像如图所示，重力加速度g取10m/s2，取π2=10，则下列说法正确的是（ ）
A．该单摆在0.5s时的位移为-1cm
B．该单摆的固有周期为2s
C．该单摆的振动频率为1.25Hz
D．若仅增大驱动力的频率，该单摆摆动的幅度将减小
E．若仅减小驱动力的频率，该单摆的固有周期将变大
八、解答题
16．1965年香港中文大学校长高锟在一篇论文中提出以石英基玻璃纤维作长程信息传递，引发了光导纤维的研发热潮，1970年康宁公司最先发明并制造出世界第一根可用于光通信的光纤，使光纤通信得以广泛应用。被视为光纤通信的里程碑之一，高锟也因此被国际公认为“光纤之父”。如图为某种新型光导纤维材料的一小段，材料呈圆柱状，其横截面为矩形MNPQ，其中MQ为直径，一束单色光在纸面内以入射角从空气射向圆心O，问：
（1）若时，单色光刚好不从MN射出，求光纤维的折射率；
（2）若无论入射角为多少，单色光都不从MN或QP射出，求光纤维的折射率的最小值。
参考答案：
1．C
【详解】对小球Q进行受力分析，受到重力mg，细线的拉力和杆的作用力。根据平衡条件可得
解得与Q相连绳子的拉力为
其水平方向的分力等于杆的作用力，有
对小球P进行受力分析，受到重力3mg，细线的拉力，杆的作用力和外力F。小球重力与杆的作用力的合力为
做出矢量三角形，当作用在小球P上的外力方向与P相连绳子方向垂直时，作用在小球P上的外力最小，为
故选C。
2．B
【详解】A．根据开普勒第三定律
可知环地小卫星离地面越高，周期越长，故A错误；
B．若与环地小卫星在同一轨道做圆周运动的飞船沿运动方向发射一颗导弹，导弹的速度增大，做离心运动，轨道半径增大，则该导弹一定不能击中小卫星，故B正确；
C．地球第一宇宙速度是卫星绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度，所以做圆周运动的环地小卫星的速率不可能为，故C错误；
D．环地小卫星受到撞击后，速度可能减小，可能沿椭圆轨道运行，也可能沿圆轨道运动，故D错误。
故选B。
3．A
【详解】由光的频率与波长的关系为
所以一个光子的能量为
该光源在曝光时间t内发出的光能为
在曝光时间t内进入手机摄像头的光所具有的能量为，有
则曝光时间t内穿过该摄像头的光子数为
故选A。
4．C
【详解】A．A、B发生相对滑动前，A、B的加速度相同，根据牛顿第二定律
由此可知，加速度随时间均匀增大，故A错误；
B．0~t0、0~2t0，根据动量定理可得
由于2t0时刻撤去力F，A、B组成的系统动量守恒，则
所以
所以二者最后共速时速度为4v0，故B错误；
C．根据题意可知，t0时刻A、B共同运动的速度为v0，而2t0时刻撤去力F，一段时间两者再次达到相同速度4v0，说明2t0时刻后A做匀减速直线运动，B做匀加速直线运动，最后共速，则A、B发生第一次相对滑动一定在t0~2t0之间，故C正确；
D．无法确定二者质量关系，故D错误。
故选C。
5．D
【详解】A．由于
可知电容器下极板为高电势，电容器内的电场强度向上，一带电微粒恰好悬浮于电容器C两板的正中间位置，则带电微粒受到的电场力与重力平衡，带电微粒带正电荷，故A错误；
B．电容器两极板间的电压为
带电微粒恰好悬浮，有
解得带电微粒的电荷量大小为
故B错误；
C．带电微粒的电势为
带电微粒的电势能为
故C错误；
D．减小电阻箱接入电路的阻值，电容器上极板电势减小，电容器下极板电势不变，电容器两极板间的电压增大，电容器内的电场强度增大，带电微粒受到电场力大于重力，悬浮的带电微粒会向上移动，故D正确。
故选D。
6．BD
【详解】A．小球抛出后受恒定的重力和风力作用，所以合力不变，加速度不变，小球做的是匀变速曲线运动，A错误；
B．小球在竖直方向自由落体运动，有
解得
水平方向做匀减速直线运动，有
解得
水平风力为
B正确；
C． 小球所受合力为
合力的冲量为
C错误；
D．小球重力势能减小量为
动能增加量为
所以机械能减小量为
D正确。
故选BD。
7．BC
【详解】A．已知发电厂的输出电压为，根据变压器的变压比
求得变压器的输出电压为
发电厂输送功率为，则变压器的输出功率为
输电线上的电流为
故A错误；
B．用户端得到的电压刚好为,根据变压比
求得变压器的输入电压为
所以输电线损失的电压为
输电线的总电阻阻值为
故B正确；
C．输电线损失的功率为
用户端消耗的总功率为
故C正确；
D．若发电厂输出电压不变，则不变，用户德到的电压不变，则不变，变压器变压比不变则、均不变，用户端消耗总功率变大，则均增大，根据
可知，输电线上的电流增大，根据
可知，则输电线上消耗的电功率增大，故D错误。
故选BC。
8．AC
【详解】A．根据补偿法，将微粒速度分解成，，如图所示
其中
则
，
微粒的运动可以看作速度大小为的向右匀速直线运动与速度大小为的匀速圆周运动的合运动，故微粒一定能运动到轴上方区域，故A正确；
B．速度大小为的向右匀速直线运动不影响微粒运动轨迹的纵坐标，根据洛伦兹力提供向心力
微粒运动轨迹最低点的纵坐标为
故B错误；
C．当速度方向与速度同向时，微粒运动过程中的速率最大，为
故C正确；
D．当速度方向与速度反向时，微粒运动过程中的速率最小，为
故D错误。
故选AC。
9． A、C 相同 B、C 相同 左
【详解】（1）[1][2]若要研究向心力与质量的关系，应控制小球的运动半径与角速度相等，应将两个质量不同的小球，分别放置在A、C处，塔轮边缘的线速度相等，根据
应将传动皮带套在半径相同的左右两个塔轮上，使小球的角速度相等。
（2）[3][4]若要研究向心力与半径的关系，应控制小球质量与角速度相等，需将两个质量相同的小球分别放置在B、C处，将传动皮带套在半径相同的左右两个塔轮上，使小球的角速度相等。
[5]根据
可知在B处的小球做圆周运动所需的向心力较大，故左侧的标尺露出的格数更多。
10． 直流 8.0
【详解】（1）[1]锂电池组的电动势为直流电，将多用电表的选择开关调节至直流电压挡的。
[2]电压表的读数为
（2）[3]锂电池组的电动势约为，电压表应选用量程为的。
（3）[4]实物连接如图所示。
（4）[5][6]根据闭合电路的欧姆定律
联立解得
，
11．（1）；（2）
【详解】（1）火药爆炸过程中，对两物块组成的系统，由动量守恒定律和能量守恒定律得
联立解得
，
火药爆炸后，物块A向左运动，由牛顿第二定律得
解得
物块A向左运动的时间
物块A向左运动的位移
物块A向右加速到与物块B相同速度所用时间
物块A向右加速的位移为
物块B向右运动的距离为
两物块的最大距离为
（2）物块A向右加速到与传送带共速过程中，运动的时间
物块A向右加速的位移
物块A第一次在传送带上运动的整个过程中，物块A与传送带的相对位移为
物块A与传送带之间因摩擦产生的热量为
12．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）释放物块瞬间，以、为整体，根据牛顿第二定律有
解得
（2）导体棒开始运动瞬间，有
导体棒受到的安培力为
解得物块的速度大小为
（3）从释放物块到导体棒开始运动的过程，以、为整体，根据动量定理可得
其中
从释放物块到导体棒开始运动的过程，根据能量守恒定律
导体棒中产生的热量为
13．BCE
【详解】ACE．热运动的宏观过程会有一定的方向性，符合能量守恒定律的宏观过程并不能都真的发生，根据热力学第二定律，不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响，能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性，所以机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部用来做功以转换成机械能，故A错误，故CE正确；
B．空调的工作过程表明，热量可以由低温物体向高温物体传递，故B正确；
D．第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，而是违背了热力学第二定律，第二类永动机不可能制造出来，故D错误。
故选BCE。
14．（1）566.7K；（2）20.5cm3
【详解】（1）根据题意可知，初始时封闭气体的压强为
体积为
温度为
B管内的水银刚好全部进入A管时，有
根据理想气体状态方程
联立可得
（2）当A管内刚好注满水银时，气体的体积为
压强为
根据玻意耳定律可得
联立解得
或（舍去）
所以A管内刚好注满时需要注入水银的体积为
15．BCD
【详解】A．由图可知，该单摆做受迫振动的振动方程为
当t=0.5s时，有
故A错误；
B．根据题意可知，该单摆的固有周期为
故B正确；
C．该单摆的振动周期为0.8s，所以振动频率为
故C正确；
D．若仅增大驱动力的频率，则受迫振动的周期减小，该单摆摆动的幅度将减小，故D正确；
E．若仅减小驱动力的频率，则受迫振动的周期增大，但单摆的固有周期不变，故E错误。
故选BCD。
16．（1）；（2）
【详解】（1）如图
由题意知
， ，
解得
（2）如图
由题意得
，，
解