2024年高考第三次模拟考试题：物理（海南卷）（解析版）

这是一份2024年高考第三次模拟考试题：物理（海南卷）（解析版），共22页。

1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上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（本大题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的）
1．在2023年中国自行车巡回赛中，甲、乙两选手骑规格相同的自行车沿同一方向做直线运动，其图像如图所示，已知两人在时刻并排骑行，则（ ）
A．在时，甲在乙后
B．在到时间内，两人相隔越来越近
C．在时刻后，两人相隔越来越远
D．在到时间内的某时刻，两人再次并排骑行
【答案】 D
【解析】A．两人在时刻并排骑行，根据v-t图线与坐标轴围成的面积表示位移知在0到时间内，乙的位移大于甲的位移，说明甲在乙前，故A错误；
BCD．根据v-t图线与坐标轴围成的面积表示位移知在到时间内，两人的位移差越来越大，在时刻速度相等，相隔最远。此后，两人距离先减小为零而后又增大，所以在到时间内的某时刻，两人再次并排骑行，故BC错误，D正确。
故选D。
2．长为l、质量为m的通电直导体棒放在倾角为的光滑斜面上，并处在垂直斜面向上、磁感应强度为B的匀强磁场中，如图所示。当电流为I时导体棒恰好处于平衡状态，重力加速度为g。当电流的大小突然变为时，该导体棒的加速度大小为（ ）
A．B．C．D．
【答案】 C
【解析】当电流为I时有
当电流为3I时有
联立得该导体棒的加速度大小为
故选C。
3．如图所示，一圆轨道固定在竖直平面内，轨道半径为R，A、B两点分别为轨道的最高点与最低点，C为轨道上与圆心O等高的点。 质量为m的小球沿轨道外侧做完整的圆周运动，球除了受重力和圆轨道可能对其有弹力外，还始终受大小恒为F、方向始终指向圆心O 的外力作用，不计摩擦和空气阻力，重力加速度为g。 则（ ）
A．球在A 点的最小速度为
B．球从A运动到B过程中，受到的弹力逐渐增大
C．球运动到C 点时受到轨道的弹力大小为F
D．F的最小值为5mg
【答案】 D
【解析】A．小球沿轨道外侧运动，则过最高点A点时，最小速度可为零，此时支持力等于重力与引力之和，故A错误；
B．球从A运动到B过程中，速度逐渐增大，所需向心力逐渐增大，弹力沿圆心与球的连线向外，则可知弹力逐渐减小，故B错误；
C．当球过A点速度为零时，由A到C有
解得
故C错误；
D．当球过A点速度为零时，做完整圆周运动F最小，则由A到B有
解得
Fmin=5mg
故D正确。
故选D。
4．2023年10月26日11时14分，神舟十七号载人飞船发射成功，并与我国空间站实现完美对接，六名航天员在“天宫”顺利会师。对接后，组合体环绕地球做匀速圆周运动，运行周期约为90min。某时刻组合体、地球同步卫星与地心的连线在同一直线上，且组合体与地球同步卫星的间距最短。下列说法正确的是（ ）
A．对接后，组合体的运行速度大于地球的第一宇宙速度
B．组合体与地球同步卫星的线速度大小之比约为
C．组合体与地球同步卫星的向心加速度之比约为
D．再经过1.6h，组合体与地球同步卫星再一次相距最近
【答案】 D
【解析】A．地球的第一宇宙速度是环绕地球表面做匀速圆周运动的速度，也是最小发射速度，由万有引力提供向心力可得
解得
可知轨道半径越大，线速度越小，组合体运行的轨道半径大于地球的半径，因此组合体的运行速度小于地球的第一宇宙速度，A错误；
B．由万有引力提供向心力可得
解得
可得
可得
由
可得
B错误；
C．由牛顿第二定律可得
可得
C错误；
D．组合体的周期
地球同步卫星的周期
设组合体经过t时间与地球同步卫星再一次相距最近，则有
解得
D正确。
故选D。
5．如图所示，理想变压器原线圈输入电压的交变电流，副线圈电路中定值电阻的阻值为，R为滑动变阻器。当滑片P位于滑动变阻器的中间位置时，理想交流电压表、的示数分别为、，理想交流电流表的示数为。下列说法正确的是（ ）
A．滑动变阻器的最大阻值为
B．原、副线圈的匝数之比为
C．理想交流电流表的示数为
D．
【答案】 C
【解析】B．根据题意可知，原、副线圈的匝数之比为
故B错误；
A．根据题意，设滑动变阻器的最大阻值为，在副线圈所在回路，由欧姆定律有
代入数据解得
故A错误；
C．根据题意，由线圈匝数与电流的关系可得
解得
即理想交流电流表的示数为，故C正确；
D．由图可知，电压表读数为输入电压的有效值，则
故D错误。
故选C。
6．如图所示，两个可视为质点的光滑小球a和b，先用一刚性轻细杆相连，再用两根细绳两端分别连接a、b，并将细绳悬挂在O点。已知小球a和b的质量之比，细绳的长度是细绳的长度的倍，两球处于平衡状态时，绳上的拉力大小为，绳上的拉力大小为。则为（ ）
A．B．C．D．
【答案】 B
【解析】两球都受到重力、细杆的弹力和细绳的弹力这三个力的作用而处于平衡状态，对a、b受力分析，如图所示；在图中过O点作竖直线交于c点，则与小球a的矢量三角形相似，与小球b的矢量三角形相似，有
解得
故选B。
7．有同学发现，计算斜抛物体的水平射程时，可以将初速度矢量和末速度矢量移到起点相同，然后将两者末端连起来形成一个三角形，然后过共同起点向竖直底边作一条高线，则高线的长度就是初速度的水平分量，而竖直底边长度正比于斜抛物体运动的时间，因此斜抛物体的水平射程就正比于这个三角形的面积。现请你根据这个发现，分析如图所示情形：在高度为的平台边缘沿不同方向以相同大小的初速度斜向右上抛出一个石块，已知重力加速度为，则（ ）
A．水平抛出石块时，石块落地时离抛出点的水平距离最大
B．与水平方向成角时，石块落地时离抛出点的水平距离最大
C．石块落到地面上时离抛出点的最大水平距离为6.5m
D．石块落到地面上时离抛出点的最大水平距离为13m
【答案】 C
【解析】由矢量减法知识可知，初速度矢量和末速度矢量移末端连线，就是斜抛过程中物体速度的变化量，即
故这个三角形的面积为
而
由机械能守恒可算出石块落地速度大小为，由几何知识可知，这个三角形的面积最大时，是初速度矢量和末速度矢量垂直的时候，即
故
故C正确，ABD错误。
故选C。
8．如图所示，由绝缘材料制成的光滑的半圆轨道固定在水平面上，O点为圆心，带电荷量为、质量为的a小球固定在半圆轨道底端的A点，带电荷量为、质量为的b小球静止于半圆轨道内的B点，此时。由于ab两小球的质量变化或电荷量变化使得b小球沿半圆轨道缓慢下滑，恰好静止于C点，，此时a，b两小球的质量分别为、，电荷量分别为、，已知a、b两小球均可视为带电质点，，则下列说法正确的是（ ）
A．b小球受到的支持力一定大于其重力
B．b小球的质量和电荷量至少有一个应发生变化
C．可能仅是ab两小球电荷量的乘积减小至
D．可能仅是b小球的质量增加至
【答案】 D
【解析】AB．对小球b受力分析，如图所示
小球b受重力、支持力、库仑力，其中F1为库仑力F和重力mg的合力，根据三力平衡原理可知
F1=FN
由图可知，△OAB∽△BFF1，设半球形碗的半径为R，AB之间的距离为L，根据三角形相似可知
所以
FN=mbg
又几何关系可得
L=2Rsin37°=1.2R
所以
同理可知，当小球b处于C位置时，AC距离为
所以有
F′=mb′g
根据库仑定律有
根据以上的分析可知，b小球受到的支持力一定等于其重力。而当b下降的过程中，可能是b的质量发生变化，也可能是a、b电荷量的乘积发生了变化，故A B错误；
C．仅是a、b两小球电荷量的乘积qa'qb'发生变化，由以上可得
故C错误；
D．若只有b的质量发生变化，由以上联立可得
故D正确。
故选D。
二、多项选择题（本大题共5小题，每小题4分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，不选或选错的得0分）
9．在研究a、b两种金属发生光电效应现象的实验中，得到从金属表面逸出光电子最大初动能与入射光频率v之间的关系如图中直线①②所示。已知h为普朗克常量，则（ ）
A．图中直线①②的斜率均为
B．金属a的逸出功小于金属b的逸出功
C．在得到这两条直线时，必须保证入射光的光强相同
D．若产生的光电子具有相同的最大初动能，则照射到金属b的光频率较高
【答案】 BD
【解析】A．由光电效应方程有
可知，的斜率均为，故A错误；
BD．由光电效应方程有
图线与纵轴的截距的绝对值表示金属的逸出功，则金属a的逸出功小于金属b的逸出功，若产生的光电子具有相同的最大初动能，则照射到金属b的光频率较高，故BD正确；
C．由光电效应方程有
可知，在得到这两条直线时，必须保证入射光的光强无关，故C错误；
D．
故选BD。
10．如图所示，实线是一列简谐横波在时刻的波形图，虚线是时刻的波形图。已知该横波沿轴负方向传播，质点的平衡位置在处。下列说法正确的是（ ）
A．该波的周期可能为
B．若波的周期为，则质点在时间内运动的路程为
C．质点在时刻沿轴正方向运动
D．该波遇到尺度为的障碍物时，无衍射现象发生
【答案】 AB
【解析】A．波沿轴负方向传播，根据题意有
则周期
当时
故正确；
B．当时
是周期的倍，点在内运动的路程
故B正确；
C．波沿轴负方向传播，根据上下坡法可知质点在时刻沿轴负方向运动，故C错误；
D．该波的波长为，则该波遇到尺度为的障碍物时会发生衍射现象，但不能发生明显的衍射现象，故D错误。
故选AB。
11．有一块半径为R的半圆形玻璃砖，是垂直于AB的半径，一束单色光沿着与玻璃砖的AB面成30°角的方向射到P点，经玻璃折射后射到点，如果测得P到O的距离为，则（ ）
A．该单色光束有可能在入射点P发生全反射
B．玻璃砖对光的折射率为
C．玻璃砖对光的折射率为2
D．入射角不变，入射点P左移，有可能在圆弧界面发生全反射
【答案】 BD
【解析】A．根据全反射的条件可知，全反射只可能出现在光密介质射向光疏介质的情形。该单色光是从光疏介质向光密介质，不会发生全反射。故A错误；
BC．根据公式
，
解得
故B正确，C错误；
D．当射入玻璃的光线到达圆弧时，入射角大于临界角时会发生全反射
当入射点P点左移到A点时，折射光线最易发生全反射，此时
已发生全反射，则入射角不变，入射点P左移，有可能在圆弧界面发生全反射。故D正确。
故选BD。
12．如图所示，在粗糙水平面上放置质量分别为3m，3m，3m、1.5m的四个木块A、B、C、D，木块A、B用一不可伸长的轻绳相连，木块间的动摩擦因数均为，木块C、D与水平面间的动摩擦因数均为μ/3，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，若用水平拉力F拉木块B，使四个木块一起匀加速前进，重力加速度为g，则（ ）
A．匀加速的最大加速度为
B．以最大加速度匀加速前进时，木块A、C间的摩擦力与木块B、D间的摩擦力大小之比为3∶2
C．水平拉力F最大为7
D．轻绳所受的最大拉力为4
【答案】 BCD
【解析】A．物块C运动的最大加速度
物块D运动的最大加速度为
可知系统匀加速的最大加速度为，故A错误；
B．以最大加速度匀加速前进时，木块A、C间的摩擦力
对D分析，木块B、D间的摩擦
解得
即木块A、C间的摩擦力与木块B、D间的摩擦力大小之比为3∶2，故B正确；
C．对ABCD整体
解得水平拉力F最大为
故C正确；
D．对AC整体
解得
即轻绳所受的最大拉力为
故D正确。
故选BCD。
13．如图，在平面直角坐标系的第一象限内，存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。大量质量为m、电量为q的相同粒子从y轴上的点，以相同的速率在纸面内沿不同方向先后射入磁场，设入射速度方向与y轴正方向的夹角为。当时，粒子垂直x轴离开磁场。不计粒子的重力。则（ ）
A．粒子一定带正电
B．当时，粒子也垂直x轴离开磁场
C．粒子入射速率为
D．粒子离开磁场的位置到O点的最大距离为
【答案】 ACD
【解析】A．根据题意可知粒子垂直轴离开磁场，根据左手定则可知粒子带正电，A正确；
BC．当时，粒子垂直轴离开磁场，运动轨迹如图
粒子运动的半径为
洛伦兹力提供向心力
解得粒子入射速率
若，粒子运动轨迹如图
根据几何关系可知粒子离开磁场时与轴不垂直，B错误，C正确；
D．粒子离开磁场距离点距离最远时，粒子在磁场中的轨迹为半圆，如图
根据几何关系可知
解得
D正确。
故选ACD。
三、实验题(本题共2小题，共20 分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。）
14．（10分）如图1所示是利用两个电流表和测量电池电动势和内阻的电路原理图，图中为开关，为电阻箱，电流表（量程，内阻），电流表（量程，内阻）．
(1)开关闭合之前，应将两个电阻箱的阻值都调至 （填“最大”或“零”）。
(2)将电流表改装为量程为的电压表，应将电阻箱的阻值调为 。
(3)调节电阻箱阻值，读出电流表和的示数和，多次改变电阻箱阻值，以为纵坐标、为横坐标画出所对应的图线如图2所示，利用图线求得电源电动势 ，内阻 （均保留2位有效数字）。
【答案】 (1)最大；(2)4；(3) 2.5 ； 1.4
【解析】（1）为了保护电路，防止电流表超过量程而损坏，开关闭合之前，应将电阻箱阻值调至最大。
（2）根据电表得改装原则，将电流表改装成电压表，则根据串联分压进行改装，则有
解得
（3）
根据实验原理，由闭合电路欧姆定律有
变式可得
结合图像可知
，
解得
，
15．（10分）小明同学用如图1所示的实验装置验证系统的机械能守恒。在铁架台的横梁上固定一力传感器，弹簧的一端与力传感器相连，另一端连接一带有遮光片的小钢球，调整光电门1、2的位置，使钢球由静止释放后遮光片能够无碰撞地通过两电光门，此时光电门1、2固定在铁架台上的位置分别为A、B。已知弹簧与小钢球处于平衡状态时，小钢球处在光电门1的上方，用手向上推小钢球到某一位置D处，然后由静止释放小钢球，则遮光片能过光电门1、2，不计空气阻力，重力加速度g取，实验过程中弹簧均处于弹性限度内。
（1）用天平测得小钢球和遮光片的总质量。
（2）用螺旋测微器测量遮光片的宽度如图2所示，则宽度 mm。
（3）用刻度尺测出OA之间的距离比弹簧的原长多出，OB之间的距离比弹簧的原长多出。
（4）测得遮光片经过光电门1、2时力传感器的读数分别为、，遮光片的遮光时间分别为、，从以上数据分析可知小钢球从光电门1运动到光电门2的过程中，小钢球的动能 。（选填“增加”或“减少”）
（5）小钢球从光电门1运动到光电门2的过程中，由于弹簧弹力与伸长量成正比，可用平均力计算克服弹力所做的功，弹簧弹性势能改变量等于小钢球克服弹力所做的功，因此弹簧弹性势能的改变量 ，小钢球的重力势能的改变量 ，小钢球动能的改变量 ，由以上实验结果表明，在误差允许范围内，小钢球和弹簧组成的系统机械能守恒。（结果均保留3位有效数字）
【答案】 （2） 4.499~4.501 ；（4） 减少 ；（5） 3.08 ； ；
【解析】
（2）螺旋测微器的分度值为0.01mm，则遮光片宽度为
（4）因为遮光片的遮光时间
由瞬时速度定义可知，小钢球经过光电门1时的速度大于经过光电门2时的速度，所以小钢球从光电门1运动到光电门2的过程中，小钢球的动能减少。
（5）小钢球从光电门1运动到光电门2的过程中，弹簧弹力所做的功为
所以弹性势能的改变量为
重力势能的改变量为
动能的改变量为
小钢球的重力势能和动能的改变量之和，即为机械能的改变量，为
所以在误差允许范围内，小球与弹簧组成的系统机械能守恒。
四、计算题（本题共 3 小题，共 36 分。要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。）
16．（10分）如图1所示，导热性能良好、内壁光滑的汽缸开口向上放置，其上端口装有固定卡环。质量、横截面积的活塞将一定质量的理想气体封闭在缸内。现缓慢升高环境温度，气体从状态A变化到状态C的图像如图2所示，已知大气压强，重力加速度．求：
（1）状态C时气体的压强；
（2）气体从A到C的过程中吸收的热量为，则此过程气体内能的变化量。
【答案】 （1）；（2）
【解析】（1）A状态气体压强为
由B变化到C，由等容变化
又
联立得
（2）气体从A到B过程中对外做功为
根据热力学第一定律
联立得
即此过程中内能增加。
17．（12分）如图所示，固定的光滑斜面倾角为30°，斜面上宽度为2L的矩形区域内存在垂直斜面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为 B。 一边长为、电阻为 R、质量为m的单匝正方形线框efgh从距离磁场上边缘为 d 处由静止开始沿斜面下滑。 已知线框进、出磁场均做变速运动且gh边进、出磁场时速度相等，，重力加速度为 g。 求∶
（1） gh边刚进入磁场时受到的安培力大小；
（2） 线框穿越磁场全过程产生的焦耳热；
（3） 线框进入磁场所经历的时间 。
【答案】 （1）；（2）2mgL；（3）
【解析】（1）设线框gh边刚进入磁场时的速度为v1，则
回路中的感应电流为
gh边此时受到的安培力大小
= BIL
解得
=
（2）设线框全部进入磁场时速度为v，研究从全部进入到gh边刚出磁场的过程，有
研究线框穿越磁场的全过程，有
解得
Q=2mgL
（3）研究线框进入磁场的过程，根据动量定理有
线框进入磁场过程中产生的电动势为
线框中的电流为
解得
18．（14分）如图所示，甲、乙两个小滑块（均可视为质点）紧紧靠在一起放置在粗糙水平面上，甲的右侧固定着一块弹性挡板，挡板与甲相距。甲和乙之间有少许火药，某时刻点燃火药，且爆炸时间极短，火药释放的化学能有转变为甲和乙的动能。已知甲、乙的质量分别为和，甲、乙与水平面间的动摩擦因数均为，甲与挡板碰撞后能够按原速率反弹，重力加速度g取。求：
（1）点燃火药后瞬间，小滑块甲、乙各自获得的速度大小；
（2）小滑块乙第一次停止运动时，小滑块甲、乙之间的距离；
（3）通过计算说明小滑块甲追上小滑块乙发生弹性碰撞后，甲能否再次与挡板碰撞？
【答案】 （1），；（2）；（3）不会
【解析】（1）设点燃火药后瞬间，甲和乙的速度大小分别为、，由动量守恒定律和能量守恒可得
代入数据解得
（2）甲、乙与水平面间的动摩擦因数相等，故两者滑动时的加速度大小相等，即
设乙第一次速度变为零时经历的时间为t，则
设在时间内，乙向左运动的位移为，根据运动学公式有
因为甲与挡板碰撞后以原速率反弹，所以无论是否与挡板发生碰撞，甲在时间内的位移都可表示为
因为甲的初始位置距离挡板1m，所以甲碰到挡板后向左返回0.75m，此时甲、乙之间的距离为
（3）乙停止运动后，甲将继续向左做匀减速直线运动，与静止的乙发生弹性碰撞，设碰撞前甲的速度大小为，由动能定理有
代入数据得
设碰撞后A、B的速度大小分别为和，以水平向左为正方向，由动量守恒定律与机械能守恒定律有
代入数据得
由运动学公式可得碰后甲向右运动的位移大小为
又
因此甲不会再与挡板碰撞。