2024届山西省太原市高三下学期一模理综试卷-高中物理（解析版）

这是一份2024届山西省太原市高三下学期一模理综试卷-高中物理（解析版），共18页。
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、考试编号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用2B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。
二、选择题：本题共8小题，每小题6分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第14～18题只有一项符合题目要求，第19～21题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1. 如图所示，手机仅有两个侧面与手机夹接触，静止在手机支架上。手机平面与水平面夹角为30°，手机质量为204g，重力加速度g取10m/s2。下列说法正确的是（ ）
A. 手机夹对手机作用力的大小为2.04NB. 手机对手机夹两侧的弹力指向手机内侧
C. 手机夹单侧面受到静摩擦力的大小为0.255ND. 顺时针缓慢转动手机夹，手机所受静摩擦力变小
【答案】A
【解析】
【详解】A．根据二力平衡，手机夹对手机的作用力与重力等大反向，所以手机夹对手机作用力的大小为2.04N，故A正确；
B．手机对手机夹两侧的弹力指向手机外侧，故B错误；
C．由于手机仅有两个侧面与手机夹接触，所以手机夹单侧面受到静摩擦力的大小为
故C错误；
D．顺时针缓慢转动手机夹，手机所受静摩擦力不变，故D错误。
故选A
2. 如图所示，蜜蜂同上同下挥动两个翅膀，在水面上形成稳定的干涉图样，A为加强区一点，B为减弱区一点。下列说法正确的是（ ）
A. 图中B处质点振幅最大B. 图中A处质点位移始终最大
C. 蜜蜂两翅膀挥动频率可以不同D. A点到两个波源的距离差为波长的整数倍
【答案】D
【解析】
【详解】A．图中B为减弱区一点，所以B处质点振幅最小，故A错误；
B．图中A为加强区一点，A处质点振幅最大，但并不是始终处于最大位移处，即位移始终最大，故B错误；
C．两列波发生稳定干涉的条件为频率相同，所以蜜蜂两翅膀挥动频率相同，故C错误；
D．由于A点为振动加强点，所以A点到两个波源的距离差为波长的整数倍，故D正确。
故选D。
3. 神舟17号返回舱开企后，返回舱与降落伞中心连接的中轴线始终保持竖直。整体受到竖直向上的空气阻力，同时在水平风力的作用下，整体以0.5m/s2的加速度沿虚直线斜向下减速运动。下列说法正确的是（ ）
A. 返回舱中的航天员处于失重状态
B. 竖直向上的空气阻力大于水平风力
C. 若水平风力突然消失，返回舱将做平抛运动
D. 整体克服竖直向上空气阻力做的功等于其机械能的减少量
【答案】B
【解析】
【详解】A．返回舱的受力情况如图所示
由于返回舱的加速度斜向上，所以返回舱及返回舱中的航天员处于超重状态，故A错误；
B．将加速度进行分解，则
所以
故B正确；
C．若水平风力突然消失，返回舱受重力和空气阻力，且速度斜向下左下，返回舱将做类斜抛运动，故C错误；
D．根据功能关系可知，整体克服竖直向上空气阻力做的功与克服水平风力做的功之和等于其机械能的减少量，故D错误。
故选B。
4. 运动员某次发球，将球从离台面高处发出，球落在A点反弹后又落在B点，两次擦边。间距离为，球经过最高点时离台面的高度为，重力加速度为。若忽略阻力、球的旋转、球与台面碰撞时能量的损失，乒乓球离开球拍的速度大小为（ ）
A. B.
C D.
【答案】B
【解析】
【详解】设乒乓球在运动过程中水平方向的分速度为，发球点处竖直方向的分速度为，反弹点处竖直方向的分速度为，反弹后上升到最高点的时间为，发球点到反弹点运动的时间为，则有
，
解得
，
最高点到发球点的时间为，可得
由此可得
则在竖直方向上，根据速度与时间的关系可得
而
联立解得
由此可得发球速度
故选B。
5. 如图所示，A、B、C是地球的三颗人造卫星，轨道半径为地球半径的4倍，B、C为同轨道近地卫星，三者轨道位于同一平面内且绕行方向相同。已知地球半径为，表面重力加速度为，A先后飞越B、C正上方所经历的最短时间，忽略地球自转，B、C之间的劣弧长为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】忽略地球自转的影响，在地球表面有
解得
在A星轨道上有
B、C星轨道上有
解得
卫星A先后飞越卫星B、C正上方的最短时间间隔内有
其中
解得
则B、C之间的劣弧长为
故选C。
6. 用紫外光照射一种新型材料时，只产生动能和动量单一的相干电子束。用该电子束照射间距为d的双缝，观测到相邻明条纹间距为Δx的干涉现象，普朗克常量为h，双缝到屏的距离为L，下列说法正确的是（ ）
A. 电子束的波长
B. 电子的动量
C. 仅减小照射光的波长，电子束形成的干涉条纹间距将变大
D. 与实物粒子相联系的波被称为德布罗意波，也叫做物质波
【答案】BD
【解析】
【详解】A．根据双缝干涉条纹间距公式可得
故A错误；
B．电子的动量为
故B正确；
C．仅减小照射光的波长，电子束形成的干涉条纹间距将变小，故C错误；
D．与实物粒子相联系的波被称为德布罗意波，也叫做物质波，故D正确。
故选BD。
7. 如图所示，圆形区域内存在垂直纸面方向的匀强磁场，为圆心，和为圆的两条直径，。质量为、电荷量为的带电粒子1沿方向从A点射入。质量为、电荷量为的带电粒子2从点射入，两粒子入射速度相同且都从点飞离磁场，不考虑两带电粒子的重力及相互作用力。下列说法正确的是（ ）
A. 粒子1与粒子2的比荷之比为B. 粒子1与粒子2的出射方向夹角为
C. 粒子1与粒子2的运动半径之比为D. 粒子1与粒子2在磁场内运动的时间之比为
【答案】AB
【解析】
【详解】如图所示，做出两粒子的运动轨迹，设粒子1做圆周运动的圆心为，半径为，设粒子2做圆周运动的圆心为，半径为，圆心磁场的半径为。
C．由几何关系可知
得
得
粒子1与粒子2的运动半径之比
故C错误；
A．由洛伦兹力提供向心力
得粒子1与粒子2的比荷之比
故A正确；
B．粒子1出射速度反向延长线过磁场区域圆的圆心，粒子2出射速度方向与夹角为，由几何关系可知粒子1与粒子2的出射方向夹角为，故B正确；
D．粒子1与粒子2在磁场内运动的周期分别为
，
得
由图可知粒子1在磁场中做圆周运动对应的圆心角
由图可知粒子2在磁场中做圆周运动对应的圆心角
粒子1、粒子2在磁场内运动的时间
，
粒子1与粒子2在磁场内运动的时间之比
故D错误。
故选AB。
8. 如图所示，正方体的棱竖直，可视为质点的带正电小球从点沿方向水平抛出，仅在重力的作用下，恰好经过点。若空间中增加沿方向的匀强电场，小球仍从点沿方向水平抛出，恰好经过底面中心点。下列说法正确的是（ ）
A. 小球两次运动的时间相等
B. 小球两次抛出的初速度相同
C. 小球经过点的动能与经过点的动能之比为
D. 小球从到，机械能增加量是重力势能减少量的一半
【答案】AC
【解析】
【详解】A．设正方体边长为L，小球两次在竖直方向的受力情况相同，则竖直方向的加速度相同，根据
可知，两次运动的时间相等，选项A正确；
B．小球两次沿初速度方向均不受力，即沿初速度方向均做匀速运动，第一次抛出的初速度
而第二次抛出的初速度
选项B错误；
C．第二次沿方向
解得
第一次小球经过点的动能
第二次小球经过k点的动能
可知小球经过点的动能与经过点的动能之比为，选项C正确；
D．小球从到，机械能增加量等于电场力做功，即
重力势能减少量
选项D错误。
故选AC。
三、非选择题：共174分。
9. 为了验证机械能守恒定律，某学习小组用如图所示的气垫导轨装置进行实验，可使用的实验器材还有：游标卡尺、毫米刻度尺。
（1）游标卡尺的示数如下图所示，d=______cm；
（2）重力加速度为g，在误差允许范围内，若满足h1-h2=______（用t1、t2、d、g表示），可验证滑块下滑过程中机械能守恒；
（3）写出误差产生的一条原因：______。
【答案】（1）0.400
（2）
（3）游标卡尺测量遮光条宽度时存在误差、滑块与轨道间存在摩擦、空气阻力影响、测量A、B点到水平桌面的高度时存在误差等
【解析】
小问1详解】
游标卡尺的读数为主尺读数与游标尺读数之和，所以
【小问2详解】
若机械能守恒，则有
所以
【小问3详解】
本实验产生误差的主要原因有游标卡尺测量遮光条宽度时存在误差、滑块与轨道间存在摩擦、空气阻力影响、测量A、B点到水平桌面的高度时存在误差等。
10. 实验小组测量某圆柱体材料的电阻率，圆柱体的长度为。
（1）用螺旋测微器测量该圆柱体的直径，示数如图1所示，______；
（2）用欧姆表对圆柱体的电阻进行粗测，选择“”挡，发现指针偏转角度过大，应该换用______挡（选填“”或“”，并重新进行______调零，指针指在如图2位置，阻值为______；
（3）为精确测量该圆柱体电阻的大小，实验小组设计了如图3所示的实验电路图，实验室提供了如下器材：
A．电源（电动势为，内阻不计）
B．电流表A1（量程为，内阻约为）
C．电流表A2（量程为，内阻为）
D．定值电阻（阻值为）
E．滑动变阻器（最大阻值为）
F．滑动变阻器（最大阻值为）
请回答下列问题：
a．实验中，乙表应选______（选填“B”或“C”），滑动变阻器应选______（选填“E”或“F”），根据图3所示电路，闭合开关，调节滑动变阻器，记录A1的示数和A2的示数，电阻______（用题中的字母符号表示）；
b．和的函数图像如图4所示，根据数据可算得______结果保留2位有效数字）；
c．通过计算，该圆柱体材料的电阻率约为______结果保留1位有效数字；
（4）仅从系统误差的角度考虑，本次实验电阻率的测量值______真实值。（选填“大于”“等于”或“小于”）
【答案】（1）##3.372##3.374
（2） ①. ②. 欧姆 ③. 9.0
（3） ①. ②. ③. ④. 9.1 ⑤.
（4）等于
【解析】
【小问1详解】
该圆柱体的直径为
【小问2详解】
[1][2]用欧姆表对圆柱体的电阻进行粗测，选择“”挡，发现指针偏转角度过大，说明电阻偏小，倍率选择过大，则应该换用“”挡，并重新进行欧姆调零；
[3]如图2所示的阻值为
【小问3详解】
[1] [2]由于该实验图中没有电压表，所以需要用电流表改装，已知电流表A2内阻已知所以，乙表应选C，滑动变阻器采用分压式接法，故选择小阻值的，故选E。
[3]由欧姆定律可知
解得未知电阻的阻值为
[4]根据
化简可得
斜率为
解得
[5]根据电阻定律
化简得
代入数据解得该圆柱体的电阻率为
【小问4详解】
本实验中电流表R2的内阻已知，圆柱体的电阻测量值等于真实值，则本次实验电阻率的测量值等于真实值。
11. 如图所示，粗细均匀的U型细玻璃管竖直倒置，竖直高度为20cm，水平宽度为5cm，左端开口，右端封闭。用长度为10cm的水银柱在右侧管内封闭了长为10cm的理想气体，初始状态环境温度为258K，大气压强为76cmHg。现缓慢升高环境温度，有6cm长的水银柱进入左侧竖直细管，细玻璃管的内径远小于其自身的长度。求：
（1）此时管内封闭气体的压强；
（2）此时环境的温度。
【答案】（1）70cmHg；（3）441K
【解析】
【详解】（1）升温后有6cm长的水银柱进入左侧竖直细管，水银柱高
空气柱长
封闭气体的压强为p2，则
所以
（3）升温前水银柱高
温度为
空气柱长为
封闭气体的压强为p1，则
解得
根据理想气体状态方程可得
解得
12. 轻质弹簧原长为l，将弹簧竖直放置在水平地面上，在其顶端将一质量为7m的小球由静止释放，当弹簧被压缩到最短时，弹簧长度变为原长的一半。现将该弹簧水平放置在光滑水平面上，一端固定在A点，另一端与质量为m的小球P接触但不拴连；一长度为2l的轻绳一端系于O点，另一端与质量为m的小球Q拴连。用外力缓慢推动P，将弹簧压缩至原长的一半，撤去外力，P被弹出后与Q发生弹性对心碰撞，Q开始摆动。轻绳在弹力变为O时断开，Q飞出后落在水平地面上的B点（图中未画出），P、Q始终在同一竖直平面内运动且均可视为质点，重力加速度为g，不计空气阻力。求：
（1）弹簧由原长压缩为原长的一半；弹性势能的变化量；
（2）P与Q碰撞后的瞬间，Q速度的大小；
（3）Q落到B点时，Q与P之间的距离。
【答案】（1）增加；（2）；（3）0
【解析】
【详解】（1）弹簧与质量为7m的小球组成的系统机械能守恒，则
弹簧由原长压缩为原长的一半，弹性势能增加了；
（2）小球P与弹簧组成的系统机械能守恒，则
解得
P与Q发生弹性碰撞，以右为正，碰后速度分别为，，则
解得
，
（3）轻绳断开时与竖直方向的夹角为θ，小球的速度为v3，则
Q从最低点摆动到轻绳断开处，根据动能定理可得
解得
，，
轻绳断开后，Q将做斜抛运动，则
解得
Q落到B点时，Q与P之间距离为
13. 如图所示，两平行且等长的粗糙金属导轨ab、cd间距为L，倾斜角度为θ，ab、cd之间有垂直导轨平面斜向上的匀强磁场，磁感应强度的大小为B1，ac之间电容器的电容为C1。光滑等长的水平金属导轨ef、gh间距为L，ef、gh之间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度的大小为B2，fh之间电容器的电容为C2。质量为m的金属棒PQ垂直导轨放置，在沿斜面向上恒力F的作用下由静止开始运动，经过时间t后以速度v飞出导轨，同时撤去F，PQ水平跃入ef、gh导轨，PQ始终与ef、gh导轨垂直。导轨与棒的电阻均不计，重力加速度为g，求：
（1）金属棒PQ分别在B1、B2中运动时电流的方向；（请分别说明P→Q或Q→P）
（2）导轨ef、gh足够长，电容器C2带电量的最大值；
（3）金属棒PQ与导轨ab、cd的动摩擦因数。
【答案】（1）见解析；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）由右手定则可知，导体棒在B1中电流方向由P→Q，导体棒在B2中电流方向由Q→P；
（2）PQ水平跃入轨道的速度为v1，则
PQ水平跃入导轨后，切割磁感线，C2处于充电状态，PQ稳定后做匀速直线运动，速度为v1，则
根据动量定理，以右为正方向
解得
（3）PQ在倾斜轨道上运动时加速度为a，则
PQ做匀加速直线运动
解得