2024海南省高三下学期学业水平诊断（四）物理含解析

这是一份2024海南省高三下学期学业水平诊断（四）物理含解析，共15页。试卷主要包含了关于半衰期，下列说法正确的是等内容，欢迎下载使用。
物 理
考生注意：
1．答题前，考生务必将自己的姓名、考生号填写在试卷和答题卡上，并将考生号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1．如图1所示，无线充电技术是近年发展起来的新技术，充电原理可近似看成理想变压器，如图2所示。下列说法正确的是（ ）
A．充电基座线圈接的电源是恒定的直流电
B．充电基座线圈接的电源必须是交流电且，都闭合才能充电
C．两个线圈中电流的频率可能不同
D．两个线圈中电流大小一定相同
2．在春节悬挂中国结象征着红红火火，吉祥如意。如图所示，已知四个带字的中国结和下面的穗子质量均相等。现将该中国结悬挂在天花板，下列说法正确的是（ ）
A．“富”字对“贵”字的拉力等于“平”字对“贵”字的拉力
B．“富”“贵”之间的作用力与“贵”“平”之间的作用力比值是
C．如果把该中国结挂在匀加速上升的电梯里，“富”“贵”之间的作用力与“贵”“平”之间的作用力比值是
D．如果把该中国结挂在我国的空间站里，“富”“贵”之间的作用力与”贵”“平”之间
的作用力比值是
3．如图所示，水平放置的导热汽缸密封一定质量的理想气体，不计活塞与汽缸壁之间的摩擦力，外界大气压保持不变。当环境温度降低时，对于缸内气体，下列说法正确的是（ ）
A．体积逐渐减小，压强逐渐增加
B．单位时间单位面积汽缸壁上撞击的分子数减少
C．放出热量，内能逐渐减小
D．放出热量，内能不变
4．如图所示的闭合电路，电源电动势为E，内阻为r，定值电阻、，滑动变阻器最大值是10Ω。在A、B之间接有水平放置的平行板电容器C，滑动变阻器的滑片处于中点时，平行板电容器中的带电微粒恰好静止，带电微粒电荷量的绝对值为q、质量为m，下列说法正确的是（ ）
A．微粒带负电
B．若滑片向左滑动，微粒受的电场力将变小
C．若滑片向左滑动，微粒在运动的过程中电势能将增加
D．。若滑片向右滑动，微粒在运动的过程中电势能将增加
5．声音在空气中的传播速度是340m/s，在铜中的传播速度大约是3750m/s。当声音从空气传入铜时，下列说法正确的是（ ）
A．声音的波长大约变成原来的11倍
B．声音的频率大约变成原来的11倍
C．次声波在空气中的传播速度小于340m/s
D．超声波在空气中的传播速度大于340m/s
6．如图所示是体育课上某同学水平抛出铅球的示意图，不考虑空气阻力，选地面作为参考平面，用h表示铅球离地面的高度、E表示铅球的机械能，表示铅球的重力势能、表示铅球的动能，则铅球下落过程中，下列图像可能正确的是（ ）
A．B．C．D．
7．如图所示，足够长水平传送带逆时针转动的速度大小为，一小滑块从传送带左端以初速度大小滑上传送带，小滑块与传送带之间的动摩擦因数为μ，小滑块最终又返回到左端。已知重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A．小滑块的加速度向右，大小为μg
B．若，小滑块返回到左端的时间为
C．若，小滑块返回到左端的时间为
D．若，小滑块返回到左端的时间为
8．空间有如图所示的匀强电场，电场强度大小为E，与水平方向的夹角为。一根绝缘轻绳一端固定在O点，另一端系一个质量为m的带电小球，OA水平。将小球自A点由静止释放，当摆到轻绳与竖直方向夹角θ也为30°的B位置时，小球的速度恰好为0，轻绳始终伸直。已知重力加速度为g，小球从A到B的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．小球带负电B．小球的电荷量为
C．小球的机械能先增加后减小D．小球在B点时轻绳的拉力最大
二、多项选择题：本题共5小题，每小题4分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9．关于半衰期，下列说法正确的是（ ）
A．有100个半衰期为2天的某元素，经过4天后一定还剩下25个未衰变
B．有10g半衰期为24天的元素，经过72天后还剩下1.25g未衰变
C．放射性元素发生化学反应后，半衰期不会发生变化
D．改变压强和温度可以改变放射性元素的半衰期
10．如图所示是研究光电效应的实验装置，用绿光照射阴极K时能发生光电效应。关于该实验，下列说法正确的是（ ）
A．当滑片P与O点正对时，电压表示数为0，微安表示数不为0
B．当滑片P在O点左侧时，微安表示数一定为0
C．当滑片P从O点向右滑动的过程中，微安表示数一定一直增加
D．换用紫光照射阴极K也能发生光电效应
11．如图所示是一种采用电磁铁的电磁泵，C形铁芯由硅钢片叠成的，铁芯右侧绕有线圈，左侧开口中嵌入输送导电液体的管道，管道两侧有电极。管道内的导电液体和线圈联通，与电源构成导电回路。通电后，电磁泵驱使管道内液体从纸面内持续流向纸面外，或从纸面外持续流向纸面内，下列说法正确的是（ ）
A．当a端接直流电源正极时，液体向纸面内方向持续流动
B．当b端接直流电源正极时，液体向纸面外方向持续流动
C．当a，b端接交流电源时，液体不可能单方向持续流动
D．当a，b端接交流电源时，液体可以向纸面内单方向持续流动
12．从“玉兔”登月到“祝融”探火，我国星际探测事业实现了由地月系到行星际的跨越。已知火星半径约为月球的p倍，“玉兔”绕月球表面做圆周运动的周期是“祝融”绕火星表面做圆周运动周期的q倍，则下列说法正确的是（ ）
A．发射“玉兔”登月时的理论速度应大于11.2km/s
B．发射“祝融”探火时的理论速度应大于11.2km/s
C．火星的质量与月球的质量之比为
D．火星的质量与月球的质量之比为
13．如图所示，两根不计电阻且足够长的平行光滑导轨与水平面成θ角，两导轨间有垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B，导体棒的长度与导轨间距均为d，导体棒和定值电阻的阻值均为R。现将导体棒从导轨上静止释放，经过时间t后导体棒做匀速直线运动，导体棒的质量为m且与导轨接触良好，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A．导体棒的最大加速度为gsinθ
B．导体棒的最大速度为
C．导体棒在时间t内下滑的位移大小为
D．导体棒在时间t内产生的焦耳热为
三、非选择题：本题共5小题，共56分。
14．（10分）
（1）为了探究气体等温变化的规律，如图1所示，把注射器竖直固定在铁架台上，下端连接压强传感器。由注射器壁上的刻度可以读出气体的体积V，增加托盘上的砝码后，需______（填“立即读出注射器壁上的刻度“或”等稳定后再读出注射器壁上的刻度”）。由压强传感器测得的压强值在计算机屏幕上可以实时显示。由计算机可以作出气体的p-V图像和图像，为了更直观地判断p与V是否具有反比例函数关系，我们作______（填“p-V”或“”）图像更好。
（2）科学家发现某种材料在温度特别低时电阻可以降到0，这种现象叫作超导现象。某同学在常温下测量用这种材料做的粗细均匀的导线的电阻率，已经测出导线的长度为L。
①如图2所示，用螺旋测微器测导线的直径______mm。
②用欧姆表测这段导线的电阻大约是140Ω。
为了精确测量该导线的电阻，实验室提供的器材有
A．学生电源E（电动势为12.0V，内阻很小）
B．电压表（量程为0～12V，内阻约12kΩ）
C．电流表A（量程为0～100mA，内阻为10Ω）
D．滑动变阻器（最大阻值为1kΩ，额定电流为50mA）
E．滑动变阻器（最大阻值为10Ω，额定电流为2A）
F．开关，导线若干
③为了完成实验，滑动变阻器选______（填选项序号）。
④根据所提供的器材在虚线框内画出实验原理图。
⑤根据以上实验结合电阻定律，即可测出该导线的电阻率。
15．（10分）某实验小组的同学用如图1所示的装置探究加速度与物体所受合外力的关系（图中力传感器可显示上端绳子的拉力）。
（1）为了正确地完成实验，以下做法必要的是______（填选项序号）。
A．用天平测出钩码和力传感器的质量
B．实验时需满足钩码的质量远小于滑块的质量
C．调节滑轮使细线与气垫导轨平行
（2）用游标卡尺测量遮光片的宽度，示数如图2所示，______cm。
（3）安装器材，完成必要的调节。
（4）通过气垫导轨上的刻度尺可以读出释放时滑块上遮光条到光电门的距离为L，由静止释放滑块，测得遮光条通过光电门的时间Δt，则滑块运动的加速度______（用题中的字母表示），实验中力传感器的示数为F。
（5）改变悬挂钩码的个数，重复实验，得到多组（a，F）值，作出a-F图像如图3所示，则滑块的质量（含遮光条）为______kg，图线没有经过坐标原点，原因可能是______．
16．（10分）如图所示的玻璃砖横截面由等腰直角三角形OAB和四分之一圆BD组成，O是圆心，有一细单色光束垂直AB入射，在AD面上恰好发生全反射，已知光在真空中的传播速度为c，不考虑BD面的反射光。求：
（1）玻璃砖的折射率是多少；
（2）保持细光束垂直AB入射，改变入射点，光在玻璃砖中传播的最长时间是多少。
17．（12分）如图所示，劲度系数为k的轻弹簧一端固定在地面，另一端与质量为m的物体P连接，跨过定滑轮的轻绳一端与物体Р连接，另一端与质量为2m的物体Q连接，重力加速度为g，用手托着物体Q使轻绳刚好伸直无张力，释放后物体P做简谐运动，经过时间t物体Р的速度第一次达到最大。求：
（1）物体P做简谐运动的周期和振幅（周期用含t的式子表示）；
（2）物体Р的最大速度；
（3）在时间t内轻绳对物体Q拉力的冲量大小。
18．（14分）如图所示的空间中有竖直向上的匀强电场，在水平虚线AP上方半径为R的圆形区城内有匀强磁场，方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为圆形区域与AP相切。MN是圆形磁场的水平直径，PN是过N点圆的切线，过P点放一个足够长的微粒收集板PQ，PA与PQ的夹角。M点有一粒子源，可以在纸面内向圆形磁场各个方向发射速度大小都相等。质量为m，电量为＋q的微粒。微粒在圆形磁场内做匀速圆周运动，其中速度斜向上与直径MN夹角的微粒经过圆形磁场的圆心然后射出圆形磁场。AP下方有垂直纸面向内，磁感应强度大小为，的匀强磁场，重力加速度为g，微粒重力不可忽略。求：
（1）匀强电场的电场强度大小；
（2）粒子源发射微粒的速度大小；
（3）微粒收集板PQ有微粒打上的长度。
海南省2023-2024学年高三学业水平诊断（四）
物理·答案
1~8题每小题3分，共24分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。9～13小题每小题4分，共20分，在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分：
1．答案B
命题透析 本题以电动汽三无线充电为背景，考查变压器以及感应电流的产生条件，考查考生的科学思维。
思路点拨 根椐法拉第电磁感应定律，充电基体线圈接的电源必须是交流电且、，都闭合后构成闭合回路才能充电，选项A错误，B正确；由于充电原理可近似看成理想变压器，两个线圈中电流的频率一定相同，电压和电流强度不一定相同，选项C、D错误。
2．答案C
命题透析 本题以悬挂的中国结为背景，考查受力分析和牛顿第二定律，考查考生的物理观念。
思路点拨“富”“贵”“平”“安”四个带字的中国结和穗子质量相等设为m，重力加速度为g，则“富”字中国结对“贵”字中国结的拉力，“贵”字中国结对“平”字中国结的拉力，，选项A、B错误；如果把该中国结挂在加速上升的电梯里，设加速度为a，“富”字中国结对“贵”字中国结的拉力为，根据牛顿第二定律得，设“贵”字中国结对“平”字中国结的拉力为，根据牛顿第二定律得，，选项C正确；如果把该中国结挂在我国的空间站，整个中国结处于完全失重状态，各部分之间的作用力为0，选项D错误。
3．答案C
命题透析 本题以汽缸为背景，考查热力学定律和压强的微观解释，考查考生的物理观念。
思路点拨 环境温度降低时，气体压强不变，气体做等压变化，根据盖－吕萨克定律得体积逐渐减小，选项A错误；根据压强的微观意义，可知温度降低，分子的平均动能减小，每个分子撞击器壁的平均作用力减小，由于压强不变，单位时间单位面积汽缸壁上撞击的分子数增加，选项B错误；一定质量的理想气体内能只跟温度有关，温度降低，内能减小，选项D错误；体积减小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律得气体放出热量，选项C正确。
4．答案D
命题透析 本题以含容电路为背景，考查电容器动态变化，考查考生的科学思维。
思路点拨 电容器上极板与电源负极连接，上极板带负电，带电微粒带正电，选项A错误；若滑片向左滑动，滑动变阻器的阻值增大，AB两点间的电势差变大，电场强度变大，电场力变大，微粒将向上运动，在运动过程中电场力做正功，电势能减小，选项B、C错误；同理可得，选项D正确。
5．答案A
命题透析 本题以介质中的声波为背景，考查波在不同介质中传播的波长、频率、波速之间的关系，考查考生的科学思维。
思路点拨 一种波在不同介质中传播时频率不变，声音在铜中的传播速度大约是空气中传播速度的11倍，根据，即波长大约变成原来的11倍，选项A正确，B错误；机械波的传播速度由介质决定，超声波和次声波在空气中的传播速度都是340m/s，选项C、D错误。
6．答案B
命题透析 本题以抛铅球为背景，考查抛体运动中的能量问题，考查考生的物理观念。
思路点拨 不考虑空气阻力，抛出后的铅球机械能守恒，选项A错误，B正确；h表示铅球离地面的高度，铅球抛出后h越来越小，重力势能也越来越小，选项C错误；设抛出时铅球的动能为，距地面的高度为，根据机械能守恒得，得，选项D错误。
7．答案D
命题透析 本题以传送带为背景，考查牛顿第二定律及匀变速直线运动规律，考查考生的物理观念。
思路点拨 小滑块相对于传送带向右滑动，滑动摩擦力向左，加速度向左，根据牛顿第二定律得，，选项A错误；若，小滑块的速度从先向右减速到0再返回加速到，刚好返回到左端，时间
选项B错误；若，小滑块的速度从先向右减速到0的时间、位移然后加速返回，速度加速到的时间、位移，最后以速度匀速回到左端，时间，小滑块返回到左端的时间，代入得，选项C错误，D正确。
8．答案B
命题透析 本题以带电小球在匀强电场中的运动为背景，考查受力分析、等效重力及能量守恒，考查考生的科学思维。
思路点拨 小球到B点速度为0，可以得出小球带正电，选项A错误；AB的中间位置处于重力与电场力夹角的角平分线上，所以电场力等于重力，，选项B正确；小球从A到B的过程中轻绳拉力不做功，电场力一直做负功，小球的机械能一直减小，选项C错误；由等效重力可知，小球经过的角平分线位置时轻绳对小球的拉力最大，选项D错误。
9．答案BC
命题透析 本题以放射性元素为背景，考查半衰期概念和定量计算，考查考生的物理观念。
思路点拨 放射性元素的半衰期是统计规律，选项A错误；元素的半衰期为24天，72天是3个半衰期，还剩余的元素是，选项B正确；放射性元素的衰变快慢是由原子核内部自身的因素决定，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系，选项C正确，D错误。
10．答案AD
命题透析 本题以光电效应为背景，考查光电效应条件及光电效应现象，考查考生的物理观念。
思路点拨 当滑片P与O点正对时，电压表示数为0，由于仍然有光电子从阴极K到阳极A，微安表示数不是0，选项A正确；当滑片P在O点左侧时，光电管的电压是反向电压，只要反向电压小于遏止电压，微安表示数就不为0，选项B错误；当滑片P从O点向右滑动时，光电管的电压是正向电压，随着电压增加电流也增加，当电流增加到饱和电流后，再移动滑片增加正向电压，电流不会再增加，选项C错误；用绿光照射阴极K能发生光电效应，换用紫光照射阴极K，紫光的频率大于绿光的频率，阴极K同样能发生光电效应，选项D正确。
11．答案AD
命题透析 本题以电磁泵为背景，考查安培定则和磁场对电流的作用力，考查考生的物理观念。
思路点拨 当a端接直流电源正极时，管道内导电液体中电流方向从左到右，根据安培定则，管道内导电液体中磁场方向由上到下，再根据左手定则，可判断受力方向指向纸面内，A正确，B错误；当a、b端接交流电源时，设电路接通瞬间a端为正极，则受力方向指向纸面内，当a端变成负极之后，磁场方向也变了，受力方向依然指向纸面内，所以液体受力方向与电源极性变化无关，D正确，C错误。
12．答案BC
命题透析 本题以“玉兔”登月和“祝融”探火为背景，考查宇宙速度和应用万有引力定律计算中心天体的质量，考查考生的物理观念。
思路点拨 “玉兔”绕月球圆周运动的同时又和月球一起绕地球运动，未脱离地球引力，即发射“玉兔”登月时的理论速度要小于11.2 km/s，选项A错误；“祝融”绕火星运动，脱离地球引力的束缚，发射“祝融”探火时的理论速度应大于11.2 km/s，选项B正确；设“玉兔”绕月球表面圆周运动的周期是，月球半径为，月球的质量为，“玉兔”的质量为，根据万有引力提供“玉兔”绕月球做圆周运动的向心力得，则。设“祝融”绕火星表面圆周运动的周期是，火星半径为，火星的质量为，“祝融”的质量为根据万有引力提供“祝融”绕火星做圆周运动的向心力得，则火星的质量与月球的质量之比为，选项C正确，D错误
13．答案AC
命题透析 本题以倾斜导轨为背景，考查电磁感应中的动量、能量及牛顿第二定律，考查考生的科学思维。
思路点拨 导体棒刚释放时加速度最大，刚释放时导体棒的速度为0，感应电流为0，安培力为0，分析导体棒受力并根据牛顿第二定律得，，导体棒沿导轨向下加速运动，感应电流逐渐增加，安培力逐渐增加，导体棒的加速度逐渐减小，选项A正确；当导体棒加速度减为0后，导体棒做匀速直线运动，此时速度最大，设最大速度为v，导体棒切割磁感线的感应电动势，感应电流，导体棒受到的安培力，根据加速度为0得，，选项B错误；导体棒从导轨上静止释放后时间t内，流过回路的电荷量，根据动量定理得，联立得，选项C正确；导体棒在时间t内产生的焦耳热，代入得，选项D错误。
14．答案 （1）等稳定后再读出注射器壁上的刻度（2分）（分）
（2）①1.120（2分）③E（2分）④如图所示（2分）
命题透析 本题以探究气体等温变化的规律以及测金属丝的电阻率的实验为背景，考查螺旋测微器的读数、电路设计、仪器选取以及实验过程的数据处理，考查考生的实验探究能力。
思路点拨 （1）增加托盘上的砝码，等活塞稳定后再读出注射器壁上的刻度。p-V具有反比例函数关系，如果直接作p-V图像，图像是曲线或类似于双曲线，不能准确确定p-V具有反比例函数关系。如果作图像，是一条过原点的倾斜直线，就可以确定p-V具有反比例函数关系。
（3）③被测电阻大约140Ω，滑动变阻器，最大阻值1kQ，额定电流50mA，滑动变阻器阻值太大，额定电流太小，所以选滑动变阻器选E，④采用分压接法。因为电流表内阻是已知的，所以采用内接法，电路原理图如图所示。
15．答案（1）C（2分）
（2）0.240（2分）
（3）略
（4）（2分）
（5）0.5（2分）气垫导轨没有调至水平，左端较高（2分）
命题透析 本题以探究加速度与物体所受合外力的关系的实验为背景，考查实验原理、注意事项、游标卡尺读数及数据处理，考查考生的实验探究能力。
思路点拨 （1）力传感器的示数等于细线拉力，不需要拉力近似等于钩码重力，也就不需要满足钩码的质量远小于滑块的质量，更不需要测出钩码和力传感器的质量，细线需要与气垫导轨平行，选项C正确。
（2）第八格刻度线对齐，游标卡尺读数。
（4）滑块通过光电门时的速度，，。
（5）a-F图像的斜率，。图线没有经过坐标原点，原因可能是气垫导轨没有调至水平，左端较高。
16．命题透析 本题以玻璃砖为背景，考查光的折射和全反射，考查考生的科学思维
思路点拨（1）由于是等腰直角三角形，垂直AB入射，在AD面上的入射角为45°（1分）
恰好发生全反射，则临界角，（2分）
代入数据得折射率（2分）
（2）保持细光束垂直AB入射，改变入射点，作出光路图如图所示，由几何关系可知从AB边入射经过AD边反射到BD连线时的光程是不变的，所以在AB中点入射的光在玻璃砖中经过BD连线后传播的路程最长，所用时间最长
光在介质中传播的最长路程（2分）
光在介质中的传播速度（1分）
光在介质中传播的最长时间（2分）
17．命题透析 本题以含弹簧的连接体为背景，考查简谐运动的周期、振幅、能量及动量定理，考查考生的科学思维。
思路点拨 （1）对物体P分析，从速度为0到第一次达到最大经过的时间是，，（2分）物体P从速度为0到第一次达到最大走过的位移大小是A，A是振幅
设刚释放时弹簧的压缩量为，，（1分）
当物体P的速度最大时加速度为0，设此时弹簧的仲长量为
，（1分）
振幅（1分）
（2）从释放到物体P速度首次达到最大，弹簧开始的压缩量和最后的伸长量相等，弹簧弹性势能相等（1分）
设最大速度为v，根据系统的机械能守恒得
（2分）
代入得（1分）
（3）设在时间t内轻绳对物体Q拉力的冲量大小为I，根据动量定理得
（2分）
代入得（1分）
18．命题透析 本题以复合场为背景，考查带电微粒在复合场中的运动，考查考生的模型建构能力和科学思维。
思路点拨 （1）带电微粒在复合场中做匀速圆周运动可以得出微粒在复合场中所受的重力与电场力平衡，（2分）
（1分）
（2）作出微粒的轨迹如图所示，轨迹的圆心为，轨迹又经过圆心O，所以是等边三角形，微粒做匀速圆周运动的半径与圆形磁场的半径相等，也是R（2分）
设微粒的速度大小为，由合力提供向心力得（1分）
（1分）
（3）由于微粒做匀速圆周运动的半径与圆形磁场的半径相等，根据磁聚焦的知识可知，微粒射出圆形磁场的速度方向都向下（2分）
由合力提供向心力得（1分）
（1分）
微粒在AP下方磁场中运动圆弧并刚好交于收集板PQ的C点，则C点就是收集板PQ段微粒能打到离P点的最远点，PC是收集板PQ上有微粒打上的长度（1分）
由几何关系得（2分）