浙江省杭州市2024届高三下学期二模物理试题 含解析

这是一份浙江省杭州市2024届高三下学期二模物理试题 含解析，共24页。试卷主要包含了可能用到的相关参数等内容，欢迎下载使用。
本试题卷分选择题和非选择题两部分，共10页，满分100分，考试时间90分钟。
考生注意：
1．答题前，请务必将自己的姓名、准考证号用黑色字迹的签字笔或钢笔分别填写在试题卷和答题纸规定的位置上。
2．答题时，请按照答题纸上“注意事项”的要求，在答题纸相应的位置上规范作答，在本试题卷上的作答一律无效。
3．非选择题的答案必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔写在答题纸上相应区域内，作图时可先使用2B铅笔，确定后必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔描黑。
4．可能用到的相关参数：重力加速度g取。
选择题部分
一、选择题Ⅰ（本题共13小题，每小题3分，共39分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）
1. 下列四组物理量中均为矢量的是（ ）
A. 加速度、温度B. 电势差、电流
C. 力、电场强度D. 磁通量、磁感应强度
【答案】C
【解析】
【详解】A．加速度为矢量，温度为标量，故A错误；
B．电势差、电流为标量，故B错误；
C．力与电场强度都为矢量，故C正确；
D．磁通量为标量，磁感应强度为矢量，故D错误。
故选C。
2. 如图，甲、乙、丙、丁分别为神州十六号载人飞船发射升空、箭船分离、太阳帆板张开以及舱内宇航员的照片，下列说法正确的是（ ）
A. 甲图中火箭体积较大，所以不能看作质点
B 乙图中研究箭船分离姿态时，火箭和飞船都能看作质点
C. 丙图中研究太阳帆板张开时，可以将飞船看作质点
D. 丁图中研究宇航员在发射轨道上的位置时，可以将其看作质点
【答案】D
【解析】
【详解】A．物体能否看作质点要看物体的大小和形状对于所研究的问题而言能否忽略，而不能根据物体的体积大小来判断。当研究火箭进入太空后相对地球的运动时，火箭的大小和形状可以忽略，可以将其看作质点，故A错误；
B．乙图中研究箭船分离姿态时，火箭和飞船的大小和形状都不能忽略，不能将其看作质点，故B错误；
C．丙图中研究太阳帆板张开时，飞船的大小和形状不能忽略，不能将其看作质点，故C错误；
D．丁图中研究宇航员在发射轨道上的位置时，宇航员的大小和形状可以忽略，可以将其看作质点，故D正确。
故选D。
3. 1886年，赫兹做了如图所示实验，关于该实验，以下说法正确的是（ ）
A. 实验证实了电磁波的存在
B. 实验证实了法拉第的电磁场理论
C. 实验可以说明电磁波是一种纵波
D. 在真空环境下进行实验，仍能观察到明显的火花放电
【答案】A
【解析】
【详解】ABC．该实验是赫兹用来发射和接收电磁波的实验，不能说明电磁波是横波还是纵波。之后进行了一系列实验观察到电磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象，测出了电磁波在真空中的速度等于光速证明了电磁波与光的统一性，才证实了麦克斯韦的电磁场理论。故A正确；BC错误；
D．实验中火花放电是空气被击穿的现象，在真空环境下进行实验，不能观察到明显的火花放电。故D错误。
故选A。
4. 太阳系行星轨道（近圆轨道）的平均半径R和绕日公转周期T的现代测量值如表所示，下列说法正确的是（ ）
A. 周期T与半径R成正比
B. 已知引力常量可估算太阳的质量
C. 地球公转线速度小于火星公转线速度
D. 所有行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等
【答案】B
【解析】
【详解】A．周期T的平方与半径R的立方成正比，故A错误；
B．根据
太阳质量
故B正确；
C．根据
地球公转线速度大于火星公转线速度，故C错误；
D．同一行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等，故D错误。
故选B。
5. 如图，一束激光在折射率自上而下逐渐变化的某材料中沿曲线传播，亮度左暗右亮。下列说法正确的是（ ）
A. 激光从材料左端射入
B. 材料的折射率自上而下逐渐减小
C. 增加材料上下高度，光线能从上表面射出
D. 增加材料左右长度，可能会形成对称的光路
【答案】D
【解析】
【详解】A．右端光强度大，则激光从材料右端射入，故A错误；
BD．光从右向左传播过程中，光线与法线夹角越来越大，说明材料的折射率自下而上逐渐减小；增加材料左右长度，当光线的入射角合适时，光线在某个界面发生全反射，向下偏折后，从光疏介质进入光密介质，可能会形成对称的光路，故B错误，D正确；
C．增加材料上下高度，光线发生偏折的次数越多，入射角越来越大，必然会出现入射角大于临界角，发生全反射，光线不能从上表面射出，故C错误。
故选D。
6. 下列有关光电效应的说法错误的是（ ）
A. 爱因斯坦提出了光电效应理论
B. 甲图实验中让锌板带负电，光照后，验电器张角会变小
C. 乙图中光电子到达A板的速度越大，则光电流越大
D. 乙图光电流的大小与入射光束的光强有关
【答案】C
【解析】
【详解】A．爱因斯坦提出了光子说理论，并成功地解释了光电效应实验，故A正确；
B．由于事先使锌板带负电，验电器张开一定的角度，锌板表面的自由电子溢出后，验电器的指针张角变小，故B正确；
C．当达到饱和光电流以后，继续增加光电管两端的电压，即增加光电子到达A板的速度，光电流不变，故C错误；
D．当光电管两端的电压不变，即光电子到达A板的速度不变，入射光越强，光子数越多，光电流越大，则光电流的大小与入射光束的光强有关，故D正确。
本题选错误的，故选C。
7. 如图所示，某同学在同一位置用同一频闪相机记录了乒乓球抛至最高点和从最高点下落的两张频闪照片，频闪时间间隔相同，其中、处均为最高点。若全程空气阻力大小不变，则下列说法正确的是（ ）
A. 图甲乒乓球在运动过程中机械能守恒
B. 图乙为乒乓球上抛时所拍摄的频闪照片
C. 乒乓球在段运动过程中重力的冲量大小不同
D. 通过两张照片可估测乒乓球所受重力与空气阻力之比
【答案】D
【解析】
【详解】A．由于乒乓球在运动过程空气阻力做功，则机械能不守恒，故A错误；
C．根据题意，由图可知，乒乓球在段运动过程中的运动时间相等，则运动过程中重力的冲量大小相等，故C错误；
BD．根据题意，设空气阻力为，由牛顿第二定律可得，上抛时有
下降时有
可知
由
可知，上抛时运动的距离较大，则图甲为乒乓球上抛时所拍摄的频闪照片，根据逐差法，由图可求的乒乓球上抛时的加速度和下降时的加速度，联立解得
，
可得，乒乓球所受重力与空气阻力之比
即通过两张照片可估测乒乓球所受重力与空气阻力之比，故B错误，D正确。
故选D。
8. 有一质量为m的小球，用细线挂在天花板上，线长为l，将其拉至水平位置由静止释放。忽略空气阻力，小球可看成质点，重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A. 在小球摆动过程中重力总是做正功
B. 重力功率最大值为
C. 小球动能变化周期是
D. 在小球下摆过程中，动能随时间的变化率先变大后变小
【答案】D
【解析】
【详解】A．从释放位置到最低点的过程中，重力做正功，从最低点向上运动的过程中，重力做负功，故A错误；
B．小球下摆过程中，设细绳与竖直方向的夹角为，根据动能定理
重力对小球做功的瞬时功率
整理得
细绳与竖直方向夹角逐渐减小，由数学知识可知，重力对小球做功的瞬时功率先增大后减小，且当
时，重力的瞬时功率有最大值
故B错误；
C．单摆运动公式为
此物体不是单摆，故小球动能变化周期不是，故C错误；
D．在小球下摆过程中，机械能守恒，动能变化量的绝对值大小等于重力势能变化量的绝对值大小，故动能随时间的变化率为
故动能随时间的变化率等于重力的瞬时功率，由B项可知，重力的瞬时功率先增大后减小，故动能随时间的变化率先变大后变小，故D正确。
故选D。
9. 如图，某同学为研究静电力大小的影响因素，用轻质绝缘细线将带电小球A悬挂在铁架台上B点，细线长度远大于小球直径，在B点正下方固定一带电小球C。两球静止时，细线与竖直方向呈一定夹角。某时刻起，小球A缓慢漏电，开始在竖直平面内缓慢运动，在小球A运动过程中，细线的拉力大小变化情况是（ ）
A. 一直增大B. 一直减小
C. 一直不变D. 先增大后减小
【答案】C
【解析】
【详解】根据题意，对小球A受力分析，如图所示
由相似三角形有
小球A缓慢漏电，细线与竖直方向的夹角减小，在竖直平面内缓慢运动，小球处于平衡状态，由于和的长度不变，则细线的拉力大小一直不变。
故选C。
10. 如图，有一小型水电站发电机的输出功率为50kW，发电机的输出电压为250V。通过升压变压器升压后向远处输电，输电电压为10kV，输电线的总电阻R为10Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220V，两变压器均视为理想变压器，下列说法正确的是（ ）
A. 升压变压器原、副线圈的匝数之比为1∶400
B. 输电线上损失的功率为250W
C. 降压变压器原、副线圈中的电流之比为995∶22
D. 图中与灯泡串联的“250V，1000μF”的电容器一定会被击穿
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据理想变压器电压比等于匝数比可得，升压变压器原、副线圈的匝数之比为
故A错误；
B．升压变压器副线圈电流为
则输电线上损失的功率为
故B正确；
C．用户端得到的功率为
则降压变压器副线圈电流为
则降压变压器原、副线圈中的电流之比为
故C错误；
D．由题意可知降压变压器副线圈的最大电压为
对于图中与灯泡串联的“250V，1000μF”的电容器，由于与电容器串联的灯泡会分到一定电压，所以电容器两端最大电压不一定大于250V，则电容器不一定会被击穿，故D错误。
故选B。
11. 如图，S为单色光源，M为一水平放置平面镜。S发出的光一部分直接照在竖直光屏上，另一部分通过平面镜反射在光屏上，这样在屏上可以看到明暗相间的条纹。设光源S到平面镜和光屏的距离分别为a和l，相邻两条亮纹（或暗纹）间距离为，则光的波长为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】根据题意可知，光源到屏的距离可以看做双缝到屏的距离，光源S到光源S平面镜中虚像的间距看做双缝的间距，则有
由公式有
解得
故选B。
12. 某无毒放射性元素的半衰期为2天，为估算某水库的库容，取该元素的5mL水溶液，测得溶液每分钟衰变次。将水溶液倒入水库，8天后可视为溶液已均匀分布，在水库中取水样，测得水样每分钟衰变20次。则该水库中水的体积约为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】因1立方米的水经过8天，即4个半衰期后测得水样每分钟衰变20次，可知8天前1立方米的水每分钟衰变次数为
次，则水库中水的体积
故选A。
13. 水平面上有一块半径为R均匀带正电的圆形薄平板，单位面积带电量为，以圆盘圆心为原点，以向上为正方向，垂直圆盘建立x轴，轴上任意一点P（坐标为x）的电场强度为：。现将一电量大小为q、质量为m的负点电荷在处静止释放。若，不计点电荷重力，则点电荷碰到圆盘前瞬间的速度大小最接近（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】由
可知，此时可认为是场强不变，为
根据动能定理
得
故选B。
二、选择题Ⅱ（本题共2小题，每小题3分，共6分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）
14. 下列说法正确的是（ ）
A. 避雷针的原理是静电屏蔽
B. 比结合能越小，原子核越稳定
C. 硫化镉光敏电阻随着光照的增强，载流子增多，导电性变好
D. 将两端开口的细玻璃管竖直插入水中，管中的液面高于水面
【答案】CD
【解析】
【详解】A．避雷针的工作原理是尖端放电，故A错误；
B．原子核比结合能越大，核子的平均质量越小，原子核越稳定，故B错误；
C．硫化镉是一种半导体材料，无光照射时，载流子极少，导电性能不好，且随着光照增强，载流子增多，导电性能变好，故C正确；
D．两端开口的细玻璃管插入水中，已知水浸润玻璃，则管内的液面高于管外水面，故D正确。
故选CD。
15. 两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于和处，两列波的波速均为0.4m/s，左侧波源的振幅为2cm，右侧波源的振幅为3cm。如图所示为时刻两列波的图像，此刻平衡位置位于和的两质点刚开始振动。下列说法正确的是（ ）
A. 平衡位置位于的质点为振动加强点，它的位移不可能为0
B. 平衡位置位于的质点为振动减弱点，之后其位移始终为0
C. 平衡位置位于的质点在时的速度方向为y轴正方向
D. 平衡位置位于的质点在0~3s内的路程为18cm
【答案】CD
【解析】
【详解】A．两列波相遇的时间为
即两列波经t=0.75s，相遇在P、Q的中点M，故质点M在t=0.75s时起振，两列波起振的方向都是y轴负方向，故两列波在质点M处振动加强，它的位移可能为0。故A错误；
B．平衡位置位于的质点到两波源的路程差为
可知该点为振动减弱点，因为两波源的振幅不同，所以该点的位移会随时间而变化，不会出现始终为0的情况。故B错误；
C．两列波的周期为
左右两波传到所需时间分别为
故在时，两列波使该处质点已经振动的时间分别为
可知两列波对该点的影响均为沿y轴正方向振动。所以x=0.3m处质点的速度方向为y轴正方向。故C正确；
D．右侧波传到处所需时间为
则0~1.5s内该质点的路程为
1.5~3s内两列波在该点叠加，该点到两波源的路程差为
则该点为振动减弱点，合振幅为
可知该段时间路程为
可得平衡位置位于的质点在0~3s内的路程为
故D正确。
故选CD。
非选择题部分
三、非选择题（本题共5小题，共55分）
16. 如图所示，是“探究小车速度随时间变化规律”的实验装置。
（1）该实验中，下列操作步骤必要的是_______
A. 需将导轨远离滑轮的一端适当垫高
B. 悬挂的槽码质量应远小于小车的质量
C. 小车运动结束后，先关闭打点计时器再取下纸带
（2）如图所示，是某次正确操作后得到的纸带，已知打点计时器所用交流电源的频率为50Hz，由此可测得纸带上打B点时小车的速度为_______m/s（保留两位有效数字）。
（3）如图所示，某同学将正确操作得到的纸带每隔0.1s剪断，得到若干短纸条。再把这些纸条并排贴在一起，使这些纸条下端对齐，作为时间坐标轴，将纸条左上端点连起来，得到一条直线。则该直线_______
A. 可以表示小车位移—时间图像B. 可以表示小车速度—时间图像
C. 与时间轴夹角的正切为速度大小D. 与时间轴夹角的正切为加速度大小
（4）利用该装置还可以做的实验有_______（多选）
A. 探究加速度与力、质量的关系
B. 利用打点计时器测量小车的平均速度和瞬时速度
C. 补偿阻力后，利用小车下滑过程验证机械能守恒定律
【答案】（1）C （2）####
（3）B （4）AB
【解析】
【小问1详解】
AB．在探究小车速度随时间变化的规律时，只要小车做匀加变速运动即可，不需要平衡摩擦力，即不需要将导轨远离滑轮的一端适当垫高，也不需要悬挂的槽码质量远小于小车的质量，故AB错误；
C．实验结束时，应先关电源，然后再取下纸带，即小车运动结束后，先关闭打点计时器再取下纸带，故C正确。
故选C。
【小问2详解】
打点计时器所用交流电源的频率为50Hz，由图可知，相邻两点间的时间间隔为
纸带上打B点时小车的速度为
【小问3详解】
AB．因为剪断的纸带所用的时间都是，所以纸带的长度等于此段纸带的平均速度之比，则该直线可以表示小车速度—时间图像，故A错误，B正确；
CD．速度—时间直线斜率表示加速度，但由于坐标轴的单位长度选取，该直线与时间轴夹角的正切不一定表示直线的斜率，则不一定为加速度大小，故CD错误。
故选B。
【小问4详解】
A．平衡摩擦力之后，保证悬挂的槽码质量远小于小车的质量，可以完成探究加速度与力、质量的关系，故A正确；
B．可以利用打点计时器打出的纸带计算出小车的平均速度和瞬时速度，故B正确；
C．即使平衡了摩擦力，摩擦力也不会消失，机械能不守恒，则不能用该实验装置完成验证机械能守恒定律，故C错误。
故选AB。
17. 如图1所示，借助该装置用数码相机的连拍功能探究平抛运动的特点，连拍间隔时间相等。如图2所示，是正确操作后得到的连拍照片。
（1）关于该实验，下列做法正确的有_______（多选）
A. 选择体积小、质量大的小球
B. 斜槽的末端必须调成水平状态
C. 重复实验时，小球必须从同一位置释放
D. 为减小阻力影响，斜槽必须光滑
（2）在图2中，以小球在a处的球心为原点，水平向右为x轴、竖直向下为y轴建立图示坐标系。过d处小球球心的竖直线交x轴于P点。
①下列说法正确的是_______
A.相邻各位置球心高度差之比为1∶3∶5∶…
B.相邻各位置球心水平距离之比为1∶2∶3∶…
C.小球运动的轨迹在g球心处的切线与x轴交于P点左侧
②若g处球心的横坐标为，d处球心的纵坐标为，g处球心的纵坐标为，重力加速度为g，则小球平抛的初速度为_______。
【答案】（1）ABC （2） ①. C ②.
【解析】
【小问1详解】
A．实验中为了减小阻力对实验结果的影响，应该选择体积小、质量大的小球。故A正确；
B．为保证小球在空中做平抛运动，斜槽的末端必须调成水平状态。故B正确；
CD．重复实验时，小球必须从同一位置释放，才能保证每次平抛运动的初速度相同，没有必要保证斜槽光滑。故C正确；D错误。
故选ABC。
【小问2详解】
①[1]A．由图示坐标系可知，坐标原点不在平抛运动的起始点，则竖直方向的分运动不能看做初速度为零的匀加速直线运动，所以坐标系中相邻各位置球心高度差之比不可能为1∶3∶5∶…。故A错误；
B．虽然坐标原点没有选在平抛运动的起始点，小球水平大小仍为匀速直线运动，则相邻各位置球心水平距离之比为1∶1∶1∶…。故B错误；
C．根据平抛运动推论
可知小球运动的轨迹在g球心处的切线与x轴的交点横坐标为平抛点到g处球心的横坐标距离的一半。由图可知，该点位于P点左侧。故C正确。
故选C。
②[2]根据平抛运动规律，有
解得
18. 某同学为测量一节干电池的电动势和内阻，准备了以下器材：
A.电压表V（量程为3V，内阻约）
B.电流表G（量程为10mA，内阻）
C.滑动变阻器（阻值范围为，额定电流为1A）
D.滑动变阻器（阻值范围为，额定电流为0.02A）
E.定值电阻
F.待测干电池、开关与若干导线
（1）为了尽可能精确地测量，同时操作方便，实验中应选用的滑动变阻器为_______（选填“”或者“”），选用的电路是下图中的_______。
A. B.
C. D.
（2）利用（1）中所选电路进行实验测得数据，以电流表G的读数为横坐标，以电压表V的读数为纵坐标，描出如图图所示的点
由此可求出电源的电动势_______V，电源的内阻_______（均保留两位有效数字）。
【答案】（1） ①. ②. C
（2） ①. 1.5 ②. 1.0
【解析】
【小问1详解】
[1]干电池内阻较小，为使电路中电流较大，并且方便调节，故实验中应选用的滑动变阻器是阻值范围较小的；
[2] 电流表G电流太小，需并联小电阻改装成大量程的电流表，电流表G内阻已知，故可计算出其电压，故电压表可并联在滑动变阻器两端。
故选C。
【小问2详解】
[1][2]描点连线如图所示
若设电流表的读数为I，电压表读数为U，则电路中的总电流为
由闭合电路的欧姆定律：
其中
由图像可知
解得
19. 如图所示，在一个绝热的气缸中，用一个横截面的绝热活塞A和固定的导热隔板B密封了两份氮气Ⅰ和Ⅱ，氮气Ⅰ、Ⅱ物质的量相等。当氮气Ⅰ和氮气Ⅱ达到热平衡时，体积均为，氮气Ⅰ压强为，温度为。现通过电热丝缓慢加热，当氮气Ⅱ的温度增加到时停止加热，该过程氮气Ⅱ内能增加了，已知大气压，活塞A与气缸之间的摩擦不计。
（1）缓慢加热过程中，氮气Ⅰ、氮气Ⅱ具有相同的_______（选填“压强”、“体积”或“温度”）。
（2）求活塞A的质量；
（3）求氮气Ⅰ最终的体积；
（4）求氮气Ⅱ从电热丝上吸收的总热量。
【答案】（1）温度；（2）1.6kg；（3）；（4）
【解析】
【详解】（1）缓慢加热过程中，氮气Ⅰ、氮气Ⅱ通过导热隔板B密封，具有相同的温度。
（2）对氮气Ⅰ
解得活塞A的质量
（3）加热前后氮气Ⅰ压强不变，由盖吕萨克定律得
解得氮气Ⅰ最终的体积
（4）热隔板B固定，氮气Ⅱ的体积不变，外界对气体做功
由热力学第一定律，可得氮气Ⅱ从电热丝上吸收的总热量
氮气Ⅰ、Ⅱ物质的量相等，温度相同，所以内能也相同，故内能变化量也相同，氮气Ⅰ内能变化量为
氮气Ⅰ发生等压变化，得
\

联立解得
故氮气Ⅱ从电热丝上吸收的总热量为
20. 某游戏装置如图所示，左侧固定一张长的桌子，水平桌面的边缘A、B上有两个小物块甲、乙，质量分别为，，两物块与桌面之间的动摩擦因数均为；右侧有一根不可伸长的细线，长度为，能够承受的最大拉力，细线上端固定在O点，下端系有一个侧面开口的轻盒（质量不计），初始时刻盒子锁定在C点且细线伸直，OC与竖直方向夹角，O点正下方处有一细长的钉子，用于阻挡细线。某次游戏时，敲击物块甲，使其获得的初速度，一段时间后与物块乙发生碰撞，碰撞时间极短且碰后粘在一起，形成组合体从边缘B飞出，当组合体沿垂直OC方向飞入盒子时，盒子立即解锁，之后组合体与盒子一起运动不再分离。若组合体碰撞盒子前后速度不变，空气阻力不计，物块与轻盒大小可忽略，，。求：
（1）物块甲即将碰到乙时的速度大小；
（2）组合体到达C点时的速度大小；
（3）细线被钉子挡住后的瞬间对盒子的拉力大小T；
（4）若h的大小可调，要求细线被钉子挡住后始终伸直且不断裂，求h的可调范围。
【答案】（1）3m/s；（2）3m/s；（3）2.5N；（4）或
【解析】
【详解】（1）甲向右做匀减速直线运动，根据动能定理有
解得
（2）甲乙发生完全非弹性碰撞，根据动量守恒定律有
碰撞后，甲乙做平抛运动，在C点，就速度分解有
解得
（3）组合体运动到钉子正下方时，根据动能定理有
解得
细线被钉子挡住后的瞬间对盒子分析有
解得
T=2.5N
（4）当刚好能摆到钉子等高处时
解得
当能绕钉子做完整的圆周运动且刚好通过最高点时
解得
在该条件下同时需满足在最低点绳子不断裂，得
解得
综上可知h的可调范围为
或行星
轨道的平均半径R/
绕日公转周期T/年
水星
58
0.2
金星
108
0.6
地球
150
1.0
火星
228
1.9
木星
778
11.9
土星
1430
29.5
天王星
2870
84.0
海王星
4500
165.0