2023-2024学年广东省高三大联考物理试卷（5月）（含详细答案解析）

这是一份2023-2024学年广东省高三大联考物理试卷（5月）（含详细答案解析），共16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。

1.如图甲所示，自行车后尾灯本身并不发光，但夜晚在灯光的照射下会显得特别明亮，研究发现尾灯内部是由折射率较大的实心透明材料制成，结构如图乙所示。当光由实心材料右侧面垂直入射时，自行车尾灯看起来特别明亮的原因是( )
A. 光的折射B. 光的全反射C. 光的干涉D. 光的衍射
2.2024年2月，我国科学家率先合成新核素锇−160和钨−156，为理解天体环境的演化提供了重要信息。已知锇−160的衰变方程为 76160Os→Y+74156W，下列说法正确的是( )
A. 锇−160发生的是β衰变
B. Y具有很强的穿透能力
C. 锇−160发生衰变需要吸收能量
D. 锇−160的比结合能比钨−156的比结合能小
3.如图所示为一种简易“千斤顶”的示意图，竖直轻杆被套管P限制，只能在竖直方向运动，轻杆上方放置质量为m的重物，轻杆下端通过小滑轮放在水平面上的斜面体上，对斜面体施加水平方向的推力F即可将重物缓慢顶起，若斜面体的倾角为θ，不计各处摩擦和阻力，为了顶起重物，下列说法正确的是( )
A. θ越大，需要施加的力F越大B. θ越大，需要施加的力F越小
C. θ越大，系统整体对地面的压力越大D. θ越大，系统整体对地面的压力越小
4.木星的卫星总共有92颗，其中木卫一、木卫二、木卫三、木卫四是意大利天文学家伽利略在1610年用自制的望远镜发现的，这四颗卫星后被称为伽利略卫星。四颗伽利略卫星的自身参数近似如下表所示，根据表格信息，下列判断正确的是( )
A. 木卫三绕木星运动的轨道半径大于木卫四绕木星运动的轨道半径
B. 木卫二表面的重力加速度小于木卫四表面的重力加速度
C. 木卫一的第一宇宙速度大于木卫二的第一宇宙速度
D. 木卫二的质量大于木卫三的质量
5.莱顿瓶是一种早期的电容器，主要部分是一个玻璃瓶，瓶里瓶外分别贴有锡箔，瓶里的锡箔通过金属链跟金属棒连接，金属棒的上端是一个金属球，通过静电起电机连接莱顿瓶的内外两侧可以给莱顿瓶充电，下列说法正确的是( )
A. 充电电压一定时，玻璃瓶瓶壁越厚，莱顿瓶容纳的电荷越多
B. 瓶内外锡箔的正对面积越大，莱顿瓶容纳电荷的本领越强
C. 充电电压越大，莱顿瓶容纳电荷的本领越强
D. 莱顿瓶的电容大小与玻璃瓶瓶壁的厚度无关
6.我国最新航空母舰福建舰采用了世界上最先进的电磁弹射技术，装备了三条电磁弹射轨道，电磁弹射的简化模型如图所示：足够长的水平固定金属轨道处于竖直向下的匀强磁场中，左端与充满电的电容器C相连，与机身固连的金属杆ab静置在轨道上，闭合开关S后，飞机向右加速。若不计所有阻力和摩擦，回路总电阻R保持不变，下列说法不正确的是( )
A. 提高电容器的放电量，可以提高飞机的起飞速度
B. 飞机运动过程中，a端的电势始终高于b端的电势
C. 飞机的速度最大时，金属杆ab产生的感应电动势与电容器两端电压相等
D. 飞机的速度达到最大时，电容器所带的电荷量为零
7.燃油汽车点火系统的基本结构如图所示，主要部分由直流电源 E、保护电容C、电阻R、理想变压器、火花塞等构成。已知直流电源的电动势为12V，火花塞内两触点之间要产生30kV电压，才能产生电弧将油气点燃，理想变压器原、副线圈匝数之比为1:100，下列说法正确的是( )
A. 开关S闭合时，电容C将进行充电
B. 开关S闭合瞬间，变压器副线圈两端电压最高可达30kV
C. 开关S断开瞬间，若要将油气点燃，变压器原线圈至少需产生300V电压
D. 开关S断开后，电容器将先放电后充电
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.物理上，音叉可以用来产生简谐声波，如图所示，在水平桌面上将两个音叉A和B间隔一定距离正对放置，下列说法正确的是( )
A. 若只敲击音叉A，音叉B也可能会发出声音
B. 若音叉A的频率大于音叉B的频率，则音叉A发出的声波波速较大
C. 若音叉A的频率大于音叉B的频率，则音叉A发出的声波波长较小
D. 若同时敲击音叉A和B，音叉A和B发出的声波相遇时，一定会发生干涉现象
9.为防止意外发生，游乐场等大型设施都配备有电磁阻尼装置，如图所示为某款阻尼缓冲装置的原理示意图：带有光滑轨道的机械主体，能产生垂直缓冲轨道平面的匀强磁场，边缘绕有闭合矩形线圈abcd的高强度缓冲滑块撞到竖直墙时，被瞬间强制制动，机械主体以及磁场由于惯性继续缓冲减速，对缓冲过程，下列说法正确的是( )
A. 线圈bc段受到向右的安培力B. 同一匝线圈中b端的电势高于c端的电势
C. 线圈ab段中电流方向为由b到aD. 若磁场反向，则装置起不到缓冲作用
10.如图所示，配有转盘的中式圆餐桌是我国的传统家具。质量为m的小碗(可视为质点)放在水平转盘边缘上随转盘一起由静止缓慢加速转动，若小碗与转盘以及桌面间的动摩擦因数均为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，转盘的半径为r，餐桌的半径为R，重力加速度为g，转盘与桌面的高度差不计，下列说法正确的是( )
A. 当转盘的角速度增至 μg2r时，小碗相对转盘开始滑动
B. 小碗由静止到即将滑动的过程中，转盘对小碗做的功为12μmgr
C. 若R= 2r，小碗最终会从桌面滑落
D. 若小碗未滑离桌面，则R不会小于 52r
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.某小组利用频闪照相法来探究平抛运动的规律。如图甲所示，将弹射器固定在水平桌边，将小球压缩弹簧后由静止释放，利用频闪照相法拍下小球运动的部分像点，如图乙所示，已知背景方格的边长为2cm，频闪周期为0.05s，取重力加速度g=10m/s2。
(1)以下实验操作合理且必要的是__________(填正确答案标号)。
A.应该选用体积小、密度大的小球
B.释放小球前，弹簧的压缩量越大越好
C.实验时应先打开频闪仪，再由静止释放小球
D.用直线连接相邻的像点，即可得小球运动的轨迹
(2)根据图乙频闪照片，小球经过B点时对应的竖直速度vy=__________m/s，小球平抛的初速度为v0=__________m/s。(结果均保留两位有效数字)
(3)若要测量小球释放前弹簧的弹性势能，还需要测量__________(填正确答案标号)。
A.弹簧的劲度系数
B.小球的质量
C.弹簧压缩后的长度
D.小球下落的高度
12.某兴趣小组利用磁敏电阻设计了一款测量磁感应强度大小的磁场测量仪，其中磁敏电阻的阻值RB随磁感应强度B的变化规律如图甲所示。磁场测量仪的工作原理电路图如图乙所示。提供的器材有：
A.磁敏电阻RB(工作范围为0∼1.5T)
B.电源(电动势为3V，内阻很小)
C.电流表(量程为5.0mA，内阻不计)
D.电阻箱RC(最大阻值为9999.9Ω)
E.定值电阻R1(阻值为30Ω)
F.定值电阻R2(阻值为300Ω)
G.开关，导线若干
(1)电路连接：按照图乙所示连接实验电路，定值电阻R应选用__________(填“R1”或“R2”)。
(2)按下列步骤进行调试：
①闭合开关S1，将电阻箱RC调为1300.0Ω，然后将开关S2向__________(填“a”或“b”)端闭合，将电流表此时指针对应的刻度线标记为__________T(结果保留两位有效数字);
②逐步减小电阻箱RC的阻值，按照图甲将电流表的“电流”刻度线标记为对应的“磁感应强度”值;
③将开关S2向另一端闭合，测量仪即可正常使用。
(3)用调试好的磁场测量仪进行测量，当电流表的示数为2.5mA时，待测磁场的磁感应强度为__________T(结果保留两位有效数字)。
(4)使用一段时间后，由于电源的电动势略微变小，内阻变大，这将导致磁感应强度的测量结果__________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
四、计算题：本大题共3小题，共38分。
13.如图甲所示，空气弹簧是在密封的容器中充入压缩空气，利用气体的可压缩性实现其弹性作用的，广泛应用于商业汽车、巴士、高铁及建筑物基座等的减震装置，具有非线性、刚度随载荷而变、高频隔振和隔音性能好等优点。空气弹簧的基本结构和原理如图乙所示，在导热良好的气缸和可自由滑动的活塞之间密封着一定质量的空气(可视为理想气体)，假设活塞和重物的总质量为m=89kg，活塞的横截面积为S=1×10−3m2，气缸内空气柱的高度为h=10cm，外界温度保持不变，大气压强恒为p0=1×105Pa，重力加速度g=10m/s2，求：
(1)初始状态时，气缸内部气体的压强p1;
(2)若将活塞和重物的总质量增加Δm=1kg，则此状态下稳定后气缸中空气柱的高度h′及此时空气弹簧的等效劲度系数k分别为多少?
14.如图甲所示，室内蹦床是一项深受小朋友喜爱的运动娱乐项目，其简化模型如图乙所示：竖直放置的轻弹簧，一端固定在地面上，另一端连接质量为m的木板B，质量为3m的物体A从B中央正上方高为h处由静止释放，随后A与B发生完全非弹性碰撞，一起向下运动。若A与B碰撞时间极短，碰后一起下降的最大距离为h4，A、B始终在同一竖直线上运动，弹簧始终在弹性限度内，不计空气阻力，重力加速度为g。求：
(1)A与B碰后瞬间的速度大小;
(2)A与B碰撞瞬间，损失的机械能;
(3)A与B碰后一起向下运动到最低点的过程中，A对B做的功。
15.如图所示为某款质谱仪的工作原理示意图，此质谱仪由以下几部分构成：离子源S、加速电场PQ，静电分析器、偏转磁场、记录板。静电分析器通道中心线的半径为R，通道内有均匀辐向的电场，中心线处的电场强度大小为E，记录板MN紧靠静电分析器水平放置，静电分析器和记录板下方分布着范围足够大的匀强磁场。离子源S可以发射初速度不计的正离子，已知该离子源发射的质子(11H)经过加速电场加速后进入静电分析器，恰能沿静电分析器中心线做匀速圆周运动，之后竖直向下飞入匀强磁场，最终水平偏转距离d后打在记录板上。设质子的质量为m，电荷量为q，求：
(1)加速电场的电压U;
(2)匀强磁场的磁感应强度大小B;
(3)若匀强磁场区域磁感应强度大小的波动范围为B±ΔB，为使质子(11H)与氘核(12H)打在记录板上的位置不重合，ΔB的取值范围。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】【分析】
当光从光密介质射入光疏介质且入射角大于临界角时发生全反射，根据这个条件分析.
点评本题考查了全反射在生活中的应用，知道全反射的条件，分析清楚图示情景即可正确解题，本题难度不大，是一道基础题.
【解答】
光在自行车后尼灯内部发生了全反射，因此看起来特别明亮，故 B项正确。
2.【答案】D
【解析】【分析】
【分析】根据质量数守恒和电荷数守恒判断;半衰期是由原子核内部因素决定;比结合能越大原子核
越稳定;根据半衰期的定义分析。
解决本题的关键知道核反应中电荷数守恒、质量数守恒和衰变的实质。
【解答】
【解答】根据电荷数和质量数守恒，可知Y为α粒子，则银−160发生的是α衰变，故A项错误;
α粒子有很强的电离能力，故 B项错误;
衰变都是释放能量的，比结合能增大，锇−160的比结合能比钨156的比结合能小，故C项错误，D项正确。
3.【答案】A
【解析】【分析】
本题考查受力分析，利用分解方法，分析F与θ之间的关系，根据θ的变化确定F的变化，分析对地面的压力时，需要对整体考虑。
【解答】
对斜面体受力分析如图所示：
则Nsinθ=F，为了顶起重物，Ncsθ=mg，联立可得F=mgtanθ，则θ越大，需要施加的力F越大，故A项正
确，B项错误;
对系统整体受力分析，系统整体对地面的压力等于系统的总重力，与θ无关，故CD项错误。
4.【答案】C
【解析】【分析】
本题考查天体运动和万有引力公式，以及第一宇宙速度相关知识；
研究卫星绕木星表面做匀速圆周运动，要根据万有引力相关公式，结合已知条件，把这个物理量先表示出来，再进行比较。
【解答】
A、虽然木卫三的直径大于木卫四，但它们绕木星运动的轨道半径无法计算，故A项错误；
B、根据g=GMR2∞ρR，木卫二表面的重力加速度大于木卫四表面的重力加速度，故B项错误；
C、第一宇宙速度v= GMR∞ ρR，木卫一的第一宇宙速度大于木卫二的第一宇宙速度，故C项正确；
D、根据M=ρV∞ρR3，木卫二的质量小于木卫三的质量，故D项错误。
故选C。
5.【答案】B
【解析】【分析】
本题考查电容器的电容的决定因素，和定义式，电容是电容器本身的性质，与充电电压无关，电容的大小与正对面积，和两板间的距离有关，
【解答】
平行板电容器的决定式为：C=εrS4πkd，莱顿瓶可类比平行板电容器。
AD.玻璃瓶瓶壁越厚，莱顿瓶的电容越小，充电电压一定时，莱顿瓶容纳的电荷越少，故AD项错
误;
B.瓶内外锡箔的正对面积越大，莱顿瓶的电容越大，莱顿瓶容纳电荷的本领越强，故B项正确;
C.电容是电容器本身的性质，跟充电电压无关，故 C项错误。
6.【答案】D
【解析】【分析】
本题考查导体切割磁感线问题，导体作为电源连接电容器，对金属杆与飞机由动量定理推导BLq=mv，分析速度增大，放电电荷量提高，由右手定则判断电流的方向，电势的高低，利用牛顿第二定律分析判断杆的运动状态，加速度减小。
【解答】
A.对金属杆与飞机由动量定理可得BIL△t=mv−0，又q=I△t，联立得BLq=mv，则提高电容器的放电量，可以提升飞机的起飞速度，故A项正确;
B.飞机向右加速，通过金属杆ab的电流方向为a→b，则电容器上板带正电，下板带负电，a端的电势高于b端的电势，故B项正确;
CD.随着飞机加速，金属杆ab产生的电动势ε=BLv增大，电容器两端电压U减小，根据牛顿第二定律，对金属杆和飞机有BLU−BLvR=ma，则金属杆的加速度a减小，当U=ε时，飞机的速度达到最大，故C项正确，D项错误。
7.【答案】C
【解析】【分析】
本题主要考查了变压器的构造和原理，理解电路构造的分析，结合变压器的工作特点即可完成解答。
【解答】
开关S闭合时，电容C被短路，不会充电，故A项错误;
开关S团合腰间，变压器原线圆两端电压不会超过电源的电动势，则副线圈两端电压不超过1200V，故B项错误；
1开关S断开视间，变压器副线圆两端电压可达30kV，则原线圆至少需产生300V自感电压，故 C项正确;
开关S断开后，由于变压器原线圈发生自感，电容器将先充电再放电，故D项错误。
8.【答案】AC
【解析】【分析】
本题考查共振，波长波速和频率之间的关系，当A发出的声波频率等于音叉B的固有频率，则音叉B会发生共振，根据v=fλ分析波长波速和频率的关系
【解答】
若音叉A和B完全相同，音叉A发出的声波频率等于音叉B的固有频率，则音叉B会发生共振从而发声，故A项正确;
两音叉发出的声波速度相同，根据v=fλ，若音叉A发出的声波频率大于音叉B发出的声波频率，则音叉A发出的声波波长较小，故B项错误，C项正确;
只有两音叉发出的声波频率相等时，才会发生干涉现象，故D项错误。
9.【答案】BC
【解析】【分析】
【分析】根据楞次定律判断感应电流的方向，由法拉第电磁感应定律和欧姆定律结合求解最大感应电流.由
q=n△IR求解通过线围abcd的电荷量.根据能量守恒求解线因abcd产生的焦耳热.
本题考查学生分析和理解科技成果的能力，运用电磁感应、电路及力学的基本规律进行分析和解答.注意线圈的匝数不能遗漏对于感应电荷量经验公式q=n△ΦR，要在理解的基础上记牢经常用到.
【解答】
ABC、缓冲过程中，线圈bc段切割磁感线，根据右手定则，感应电流方向为c→b，b端的电势高于c端的电势，线圈 bc段受到向左的安培力作用，故A项错误，B.C项正确：
D、磁场反向时，感应电流方向反向，线图 bc段受到的安培力方向仍然向左，仍起缓冲作用，故 D项错误。
10.【答案】BD
【解析】【分析】
小碗随转盘一起由静止缓慢加速转动，当转盘的角速度增至小碗恰好要滑动时，静摩擦力达到最大，由牛顿第二定律求出此时角速度的大小，分析转盘角速度的范围;根据动能定理求转盘对小碗做的功;若小碗恰好不滑离桌面时，由牛顿第二定律求出角速度，再由几何关系求出R的最小值。
本题是圆周运动与牛顿第二定律、动能定理的综合，关键抓住恰好不滑动的临界条件，运用牛顿第二定律进行求解。
【解答】
小碗即将滑动时有μmg=mv2r=mω2r，解得v= μgr，ω= μgr，故A项错误;
根据动能定理可得W=12mv2=12μmgr，故B项正确;
小碗滑动后沿转盘边缘滑出，若未能滑到桌面边缘，根据牛顿第二定律可得μmg=ma，
x=v22a=12r< R2−r2=r，则小碗不会从桌面边缘滑落，故C项错误;
小碗未滑离桌面需满足R≥ r2+(r2)2= 52r，故D项正确。
故选BD。
11.【答案】(1)AC
(2)1.62.0
(3)B
【解析】【分析】根据坚直方向上位移之比判断A点是否为抛出点;根据平抛运动规律求时间和初速度。
解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和坚直方向上的运动规律，结合运动学公式和推论灵活求解，注意有效数字的保留。
【解答】(1)为减小空气阻力以及测量误差的影响，小球应该选用体积小、密度大的，故A项正确;释放
小球前，弹簧的压缩量应该适当，使小球以适当的初速度做平抛运动，故B项错误1实验时应先打开频闪
仪，再由静止释放小球，故 C项正确：以平滑曲线连接相邻的像点，可得小球的运动轨迹，故 D项错误。
(2)小球在整直方向做匀加速直线运动，根据vy=hAC2T可得vy=1.6m/s，在水平方向做匀速直线运动，
则初速度v0=xABT=2.0m/s
(3)根据机械能守恒，弹簧的弹性势能Ep=12mv02，只需要测量出小球的质量即可，故B项正确。
12.【答案】(1)R2
(2)a1.5
(3)1.2
(4)偏大
【解析】【分析】本题类似于描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验，但不同的是由于光敏电阻不受光照时电阻很大，所以电流表采用内接法，而滑动变阻器采用分压接法，所以选择最大阻较小的滑动变阻器。
【解答】
(1)当结感应强度B=0时磁敏电阻的阻值RB=300Ω，为了保护电流表，定值电阻R的最小阻值Rmin=EIg−RB=300Ω，故定值电阻R应选用R2。
(2)闭合开关S1，将电阻箱RC调为1300.0Ω，开关S2应向a端闭合1由图甲可知，当能电阻的阻值
RB=1300Ω时强感应强度B=1.5T，故将电流表此时指针对应的刻度线标记为1.5T
(3)当电流表的示数为2.5mA时，电阻的阻值RB=EI−R2=900Ω，由图甲可知待测场的础感应强度为1.2T
(4)由于电源的电动势略微变小，内阻变大，导致测得的电流值偏小，这将导致磁感应强度的测量结果偏大。
13.【答案】解：(1)对活塞和重物受力分析，由平衡条件可知paS+mg=p1S
解得p1=9.9×105Pa
(2)总质量增大后，对活塞和重物受力分析，由平衡条件可知
p0S+(Δm+m)g=p2S
解得p2=1×106Pa
根据玻意耳定律可得p1hS=p2h′s
解得h′=9.9cm
空气弹簧的等效劲度系数k=Δmgh−h′=1×104N/m
【解析】(1)对活塞和重物受力分析，根据平衡条件求得；
(2)对活塞和重物受力分析，求得压强，根据玻意耳定律求得h根据胡克定律求得劲度系数。
14.【答案】解：(1)设A与B碰前间速度大小为v0，A自由下落时，由机械能守恒定律可得
3mgh=12×3mv02
解得v0= 2gh
A与B发生完全非弹性撞，根据动量守恒定律可得3mv0=(3m+m)v
解得v=34 2gh
(2)A与B碰撞既间，损失的机械能
ΔE=E1−E2=12×3mv02−12×(3m+m)v2
代人数据解得△E=34mgh
(3)设A，B一同向下运动的全过程，A克服B的弹力做的功为W1，对A应用动能定理可得
−W1+3mg×14h=0−12×3mv2
解得W1=3916mgh
则A对B做的功为W2=W1=3916mgh
【解析】【分析】(1)A自由下落的过程，应用机械能守恒定律求出A与B碰撞前的速度，由动量守恒定律求出
碰撞后A、B的共同速度v。
(2)根据能量守恒求得损失机械能。
(3)A，B一同向下运动的全过程，根据动能定理求得W。
本题要分析清楚物体的运动过程，把握每个过程的物理规律，应用机械能守恒定律与动量守恒定律、动量定理即可正确解题，解题时注意正方向的选择。
15.【答案】解：(1)设质子经过加速电场加速后速度为v，根据动能定理可得qU=12mv2−0
质子在静电分析器中做匀速圆周运动，根据牛顿第
二定律可得
qE=mv2R
联立解得v= qERm，U=12ER
(2)设质子在匀强础场中做匀速圆周运动的半径为r1，根据几何关系可得r1=12d
质子在匀强础场中运动时，根据牛顿第二定律可得qvB=mv2r1
联立解得B=2d mERq⋅r1=1B mERq
(3)核在静电分析器和匀强础场中分别做匀速圆周运动，经过与质子类似的推导可得，尔核在匀强磁场中做圆周运动的半径为r2=1B 2mERq
若质子在感应强度为B−△B与尔核在蓝感应强度为B+△B时，打在记录板上同一位置，此时二者做圆周运动的半径相等，即1B−△B mERq=1B+△B 2mERq
解得△B=(3−2 2)B
则△B的取值范围为△B<2(3−2 2)d mERq
【解析】离子在静电分析器中做匀速圆周运动，电场力提供向心力，应用牛顿第二定律求出离子的速度，离子在加速电场中加速，应用动能定理可以求出加速电场电压;粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供
向心力，应用牛顿第二定律求出粒子轨道半径，然后求出距离 d。
根据离子在磁分析器中轨道半径公式分析离子能否到达收集器。
本题考查粒子在电场中加速与匀速圆周运动，及在磁场中做匀速圆周运动。掌握电场力与洛伦兹力在各自场中应用，注意粒子在静电分析器中电场力不做功。木卫一
木卫二
木卫三
木卫四
密度/g⋅cm−3
3.5
3.0
2.0
1.8
直径/km
3600
3100
5300
4800