江苏省苏锡常镇四市2024届高三下学期5月二模考试物理试卷(解析版)

这是一份江苏省苏锡常镇四市2024届高三下学期5月二模考试物理试卷(解析版)，共16页。

考生在答题前请认真阅读本注意事项
1．本试卷包含选择题和非选择题两部分。考生答题全部答在答题卡上，答在本试卷上无效。全卷共16题，本次考试时间为75分钟，满分100分。
2．答选择题必须用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，请用橡皮擦干净后，再选涂其它答案。答非选择题必须用书写黑色字迹的0.5毫米签字笔写在答题卡上的指定位置，在其它位置答题一律无效。
3．如需作图，必须用2B铅笔绘、写清楚，线条、符号等须加黑、加粗。
一、单项选择题：共11小题，每小题4分，计44分。每小题只有一个选项最符合题意。
1. 下列实验不能用光的粒子性解释的是（ ）
A 黑体辐射
B. 光电效应
C. 康普顿效应
D. 电子束衍射
【答案】D
【解析】ABC．黑体辐射、光电效应、康普顿效应都说明光具有粒子性，能用光的粒子性解释，故ABC错误；
D．电子束衍射说明电子具有波动性，不能用光的粒子性解释，故D正确。
故选D。
2. 如图为模拟点电荷电场线的实验照片，关于图中A、B两个位置的电场强度E及电势φ的大小关系一定正确的是（ ）
A. EAEBC. φA<φBD. φA>φB
【答案】B
【解析】A点距离点电荷较近，电场线较密集，则场强较大，即EA>EB；根据图示不能判断点电荷的正负，则不能比较两点电势高低。
故选B。
3. 如图所示，人造地球卫星A、B绕地球做匀速圆周运动，若用T、v、a、E分别表示卫星的周期、速度、加速度、机械能这些物理量的大小，则下列关系一定正确的是（ ）
A. TA【答案】A
【解析】人造卫星所受万有引力提供圆周运动的向心力，有
A．卫星的周期为，因，则TAB．卫星的线速度为，因，则vA>vB，故B错误；
C．卫星的加速度为，因，则aA>aB，故C错误；
D．卫星的机械能为动能和引力势能之和，因两个卫星的质量关系未知，则机械能无法比较，故D错误。
故选A
4. 在“用双缝干涉测光的波长”实验中，下列操作正确的是（ ）
A. 光源的线状灯丝应与单缝垂直
B. 滤光片应加在单缝与双缝之间
C. 应先测多个亮条纹间距离再求相邻两亮条纹间距离
D. 发现干涉条纹与分划板竖线不平行应通过拨杆调节
【答案】C
【解析】A．光源的线状灯丝应与单缝平行，故A错误；
B．滤光片的作用是将复色光变为单色光，单缝的作用是使入射光变成线光源，双缝的作用是将单色光分解成频率相同、振动情况相同的相干光，因此滤光片应该放在单缝之前，故B错误；
C．为了减小误差，应先测多个亮条纹间距离再求相邻两亮条纹间距离，故C正确；
D．发现干涉条纹与分划板竖线不平行应旋转测量头，分划板竖线随之旋转，可使干涉条纹与分划板竖线平行，故D错误。
故选C。
5. 如图甲所示为共振筛原理图，筛子上装一个电动偏心轮，它每转一周给筛子一个驱动力，图乙是该共振筛的共振曲线。已知增加筛子质量可减小筛子的固有频率，现偏心轮的频率为0.75Hz，为增大筛子的振幅，可以（ ）
A. 提高偏心轮的频率或增大筛子质量
B. 提高偏心轮的频率或减小筛子质量
C. 降低偏心轮的频率或增大筛子质量
D. 降低偏心轮的频率或减小筛子质量
【答案】A
【解析】根据图像可知要使振幅增大需要使偏心轮的频率接近固有频率，可以提高偏心轮的频率，或者增大筛子质量减小筛子的固有频率，使驱动力频率接近固有频率。
故选A。
6. 如图所示，密闭导热气缸被活塞分成左、右两室，起初左室气体压强小于右室，现让活塞缓慢移动直至两室气体压强相等，期间环境温度始终不变，则此过程中（ ）
A. 左室气体吸热，右室气体放热
B. 左室气体放热，右室气体吸热
C. 左、右室气体均吸热
D. 左、右室气体均放热
【答案】B
【解析】对于左室气体压强变大，体积减小，，对于右室气体压强变小，体积减大，。环境温度始终不变，，根据热力学第一定律可得
，
可得，
即左室气体放热，右室气体吸热，B正确。
故选B。
7. 在火星上太阳能电池板发电能力有限，因此科学家用放射性材料PuO2作为发电能源为火星车供电。PuO2中的Pu元素是，半衰期是87.7年，有75%的原子核发生衰变需经过（ ）
A. 43.85年B. 87.7年C. 175.4年D. 263.1年
【答案】C
【解析】要使75%的原子核发生衰变需要经过两个半衰期，即
故选C。
8. 如图所示，半径为r2的圆形单匝线圈中央有半径为r1的有界匀强磁场，磁感应强度随时间变化关系为B=B0+kt（k>0），线圈电阻为R，则磁感应强度从B0增大到2B0时间内（ ）
A. 线圈面积有缩小的趋势
B. 线圈中电子沿逆时针方向定向移动
C. 线圈中产生的焦耳热为
D. 通过导线横截面电荷量为
【答案】C
【解析】A．穿过线圈磁通量向内增大，根据楞次定律可知，线圈会产生向外的磁场阻碍原磁场磁通量的增大，并且有扩张的趋势，故A错误；
B．根据楞次定律和右手定则可知，线圈中感应电流为逆时针方向，因此电子运动方向为顺时针。故B错误；
C．线圈中磁通量变化率为
线圈中的感应电动势为
变化过程中产生的焦耳热为
由于
联立可得
故C正确；
D．通过导线的电荷量为
可得
故D错误。故选C。
9. 如图所示，两端开口的细玻璃管竖直插入水中，由于毛细现象管中水会沿管上升一段高度。如果沿虚线处将玻璃管上方截去，则稳定后的现象是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】因开始时液柱在管中上升一定高度且液面呈现凹状，可知液体关于玻璃管是浸润的；如果沿虚线处将玻璃管上方截去，则稳定后液面仍呈现凹状，且液体不可能向外喷出。
故选D。
10. 如图所示，某同学用电流传感器探究电容器充电过程中对旁路的影响，t=0时刻闭合开关S，则能正确表示此后电阻R1中电流变化过程的图像是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】闭合开关S瞬间，对电容器充电，通过R2的电流逐渐减小，则通过R1的电流逐渐增加，电容器充电结束，通过R1的电流达到最大，并保持不变。故选B。
11. 半径为R的光滑水平玻璃圆桌以周期T匀速转动，一小球从桌边对准圆心以速度匀速通过桌面，则小球在桌面留下的痕迹可能是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】BD．小球通过桌面的时间为
此时小球的起点与终点重合，故BD错误；
AC．设圆桌转动的角速度为，小球离圆心的距离为
则小球相对圆周沿径向方向位移为
垂直于径向方向的速度为
则垂直于径向方向的位移为
可知
则
轨迹方程是类似抛物线的方程，故A错误，C正确。故选C。
二、非选择题：共5小题，计56分。其中第13题~第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。
12. 如图所示，某实验小组用轨道和两辆相同规格的小车验证动量守恒定律。该小组首先通过实验验证了小车在水平轨道上运动所受阻力正比于小车重力，然后验证动量守恒定律实验步骤如下：
①在小车上适当放置砝码，分别测量甲车总质量m1和乙车总质量m2；
②将卷尺固定在水平轨道侧面，零刻度与水平轨道左端对齐。先不放乙车，让甲车多次从倾斜轨道上挡板位置由静止释放，记录甲车停止后车尾对应刻度，求出其平均值x0；
③将乙车静止放在轨道上，设定每次开始碰撞位置如图所示，此时甲车车尾与水平轨道左端刚好对齐，测出甲车总长度（含弹簧）L。由挡板位置静止释放甲车，记录甲车和乙车停止后车尾对应刻度，多次重复实验求出其对应平均值x1和x2；
④改变小车上砝码个数，重复①、②、③步骤。
（1）由图可知得L=__________cm；
（2）实验中，在倾斜轨道上设置挡板以保证甲车每次从同一位置静止释放，其原因是__________；
（3）若本实验所测的物理量符合关系式__________（用所测物理量的字母表示），则验证了小车碰撞前后动量守恒；
（4）某同学先把4个50g的砝码全部放在甲车上，然后通过逐次向乙车转移一个砝码的方法来改变两车质量进行实验，若每组质量只采集一组位置数据，则该同学最多能采集__________组有效数据；
（5）实验小组通过分析实验数据发现，碰撞前瞬间甲车的动量总是比碰撞后瞬间两车的总动量略大，原因是 。
A 碰撞过程中弹簧上有机械能损失
B. 两车间相互作用力冲量大小不等
C. 碰撞过程中阻力对两小车有冲量
【答案】（1）20.00（19.50~20.50）
（2）确保每次甲车尾部到达水平轨道左端时速度相等
（3）
（4）3 （5）C
【解析】【小问1详解】
刻度尺估读到0.1mm，甲车车尾与水平轨道左端刚好对齐，测出甲车总长度（含弹簧）L为20.00cm（19.50~20.50）；
【小问2详解】
在倾斜轨道上设置挡板以保证甲车每次从同一位置静止释放，其原因是确保每次甲车尾部到达水平轨道左端时速度相等；
【小问3详解】
小车在水平轨道上运动所受阻力正比于小车重力，即，甲车停止后车尾对应刻度，求出其平均值x0，则甲的初速度为
由挡板位置静止释放甲车，记录甲车和乙车停止后车尾对应刻度，多次重复实验求出其对应平均值x1和x2，则碰后的速度为
由碰撞过程满足动量守恒，有
【小问4详解】
两辆相同规格的小车，即质量相同，而甲车上装上钩码后与乙车碰撞，为了防止反弹，需要甲的总质量大于等于乙的质量，则最多能够转移2个钩码两车的质量就相等，算上最开始4个钩码在甲车上的一组数据，共可以获得3组碰撞数据；
【小问5详解】
碰撞前瞬间甲车的动量总是比碰撞后瞬间两车的总动量略大，则碰撞过程有外力作用，即碰撞过程中阻力对两小车有冲量；故选C。
13. 如图所示，一束光线从长直玻璃棒的AB端面入射，入射角θ1=60°，折射角θ2=30°。
（1）求玻璃棒的折射率n；
（2）通过计算判断此束光线能否从AD面射出。
【答案】（1）；（2）此束光线不能从AD面射出
【解析】（1）玻璃棒的折射率
解得
（2）光线在AD面上的入射角为60°
故光线在AD面上发生全发射，同理在BC面上也发生全反射，光线经多次全反射后最终从CD端面射出，此束光线不能从AD面射出。
14. 如图所示，矩形脉冲电流高度为I0，宽度为t，周期为T，PWM技术（脉冲宽度调节技术）中将称为占空比。若某脉冲电流的占空比=25%。
（1）求该脉冲电流的有效值I；
（2）将该脉冲电流通过内阻为r的电动机，已知电动机消耗的电功率为P，不计摩擦及空气阻力，求电动机效率η。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）若某脉冲电流的占空比=25%，设电流通过阻值为R的电阻
解得
（2）设电动机发热功率为Pr，有
电动机效率为
解得
15. 如图所示，一质量为m的小铁片从离水平地面2L高处的P点水平抛出，落点A与P点的水平距离为L。小铁片与地面接触期间有微小滑动且接触时间极短，反弹后上升的最大高度为L，落点A与落点B之间的距离为L。不计空气阻力以及小铁片的转动，重力加速度大小为g。
（1）求小铁片被抛出时的初速度大小v0；
（2）求小铁片第一次与地面接触过程中损失的机械能ΔE；
（3）若小铁片第一次与地面接触期间滑动的距离为，且认为摩擦力大小恒定，求该摩擦力大小f。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）根据平抛运动位移时间关系，竖直方向
水平方向
得
（2）设反弹后达到最高点速度为v1，有
根据能量守恒
解得
（3）碰撞过程中小铁片水平方向加速度大小为a
解得
16. 如图所示，边长为L的正方形ABCD区域内存在垂直纸面的匀强磁场，在CD边右侧3L处平行CD放置荧光屏，O1O2是通过正方形中心O1和荧光屏中心O2的轴线。电子从静止经加速电压加速后以一定速度沿轴线连续射入磁场。整个系统置于真空中，不计电子重力，已知电子电荷量为e、质量为m，当θ很小时，近似有，。
（1）若磁感应强度大小为B0，加速电压从0开始缓慢增加，求电子在磁场中运动的最长时间t；
（2）若入射电子速度大小均为v0，正方形区域所加磁场如题16-2图所示，磁场变化周期为T，且T远大于电子在磁场中的运动时间，电子偏转后恰好全部从CD边射出磁场并能全部打在荧光屏上形成运动的光点，求最大磁感应强度Bm以及荧光屏的最小长度d；
（3）在（2）的条件下求荧光屏上光点经过O2的速度大小v。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）当电子旋转半圈从AB边射出磁场时运动时间最长
解得
（2）磁感强度为最大时粒子从D点（或C点）射出，电子轨道半径为r1，有
解得
再由可
可得
电子偏转角度为α，有
则
故
（3）解法一：
设电子的轨道半径为r，偏转角为θ，有
电子的偏转角度θ较小时，电子偏转后速度的反向延长线可以看作通过O1点，荧光屏上光点到O2的距离设为Y，有
可见电子的偏转角度θ较小时Y正比于磁感应强度B，则
光点通过O2时的速度
根据图像有
可得
解法二：
设电子的轨道半径为r，偏转角为θ，有
电子刚出磁场时在CD方向上的偏移量为y
或
带入r、sinθ得
光点通过O2时的速度
根据图像有
得