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    2024年高考物理考前信息必研卷04(福建专用)(Word版附解析)

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    2024年高考物理考前信息必研卷04(福建专用)(Word版附解析)

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    这是一份2024年高考物理考前信息必研卷04(福建专用)(Word版附解析),文件包含信息必刷卷04福建专用解析版docx、信息必刷卷04福建专用考试版docx、信息必刷卷04福建专用参考答案docx等3份试卷配套教学资源,其中试卷共26页, 欢迎下载使用。
    (福建专用)(解析版)
    第Ⅰ卷
    一、单项选择题(共4小题,每题4分,共16分。在每小题选项中,只有一项是符合题目要求的。)
    1.汕头海湾隧道全长6680米,线路如图所示,其中AB、CD段可以看做直线路段,BC段可以看做曲线路段,下列说法正确的是( )
    A.计算通过BC段所用时间,由于汽车做曲线运动,不能将汽车看作质点
    B.计算汽车通过整段隧道所用时间,可以将汽车看作质点
    C.测量两辆汽车的超车时间,可以将汽车看作质点
    D.研究乘客所受推背感与汽车加速度关系,可以将乘客和汽车视为整体来研究
    【答案】B
    【解析】计算通过BC段所用时间和通过整段隧道所用时间时,汽车的长度对研究目的影响很小,可以忽略汽车的大小和形状,可以将汽车看作质点,A错误,B正确;测量两辆汽车的超车时间,汽车的长度对研究目的影响很大,不可以忽略汽车的大小和形状,不可以将汽车看作质点,C错误;研究乘客所受推背感与汽车加速度关系,不能把乘客和汽车视为整体来研究,D错误。故选B。
    2.如图所示为风杯式风速传感器,其感应部分由三个相同的半球形空杯组成,称为风杯。三个风杯对称地位于水平面内互成120°的三叉型支架末端,与中间竖直轴的距离相等。开始刮风时,空气流动产生的风力推动静止的风杯开始绕竖直轴在水平面内转动,风速越大,风杯转动越快。若风速保持不变,三个风杯最终会匀速转动,根据风杯的转速,就可以确定风速,则( )
    A.若风速不变,三个风杯最终加速度为零
    B.任意时刻,三个风杯转动的速度都相同
    C.开始刮风时,风杯加速转动,其所受合外力不指向旋转轴
    D.风杯匀速转动时,其转动周期越大,测得的风速越大
    【答案】C
    【解析】若风速不变,三个风杯最终做匀速圆周运动,其合外力不为零,根据牛顿第二定律可知,其加速度不为零,A错误;三个风杯属于同轴转动,角速度相同,而三个风杯做圆周运动的半径相同,由可知,任意时刻三个风杯的线速度大小相同,方向不同,即速度不同,B错误;未刮风时,风杯处于平衡状态,重力和连接风杯的杆对风杯的弹力平衡,而开始刮风时,风杯所受合外力沿水平方向,与风力方向相反,并不指向旋转轴,C正确;当风杯匀速转动时,根据可知,其转动周期越大,测得的风速越小,D错误。故选C。
    3.为了节能环保,地铁站的进出轨道通常设计成不是水平的,列车进站时就可以借助上坡减速,而出站时借助下坡加速。如图所示,为某地铁两个站点之间节能坡的简化示意图(左右两边对称,每小段坡面都是直线)。在一次模拟实验中,一滑块(可视为质点)以初速度从A站M处出发沿着轨道运动,恰能到达N处。滑块在两段直线轨道交接处平稳过渡,能量损失忽略不计,滑块与各段轨道之间的动摩擦因数均相同,不计空气阻力。重力加速度为g,则根据图中相关信息,若要使滑块恰能到达B站P处,该滑块初速度的大小应调整为( )
    A.B.
    C.D.
    【答案】B
    【解析】质量为m的物体在长度为s、倾角为的粗糙斜面上滑行时,克服摩擦力做功,,是斜面底边的长度,则滑块从M恰好到N由动能定理得,解得,若要使滑块从M恰能到达B站P处,设该滑块初速度的大小应调整为,由动能定理得,解得,故选B。
    4.某款手机“弹球游戏”可简化为如图所示。游戏者将小球(视为质点)以某个初速度垂直墙壁水平射出,在与台阶、竖直墙的碰撞不超过两次的前提下,击中第三级台阶的水平面MN段为通关。已知台阶的宽和高均为d,以v0射出时恰击中第一级台阶的末端,所有碰撞均为弹性碰撞,以下说法正确的是( )
    A.以v0射出时,小球在空中的运动时间为
    B.以2v0射出时不能通关
    C.若小球的初速度v的满足时,可直接击中第三级台阶MN段
    D.若利用墙面且仅反弹一次击中第三级台阶的水平面,碰撞点距N点高度须小于
    【答案】C
    【解析】以速度射出时,小球恰好击中第一级台阶的末端发生弹性碰撞,则有,,解得,,反弹后小球做斜抛运动,该斜抛运动与以速度射出时的平抛运动具有对称性,可知小球将在与第一级台阶等高的位置与墙碰撞并反弹,此时根据平抛运动的基本规律可知,假设小球能落到MN段,则有,,结合上述解得,可知,假设成立,则以v0射出时,小球在空中的运动时间为,解得,故A错误;若小球下落的高度为2d,根据平抛运动的基本规律得,,结合上述解得,可知,小球的初速度为时越过第二级台阶,那么若能落在第三级台阶上,则有,,结合上述解得,可知小球落在第三级台阶前会先碰到墙上,由于碰撞为弹性碰撞,水平速度大小不变,方向反向,可知,碰后小球会落在MN上,B错误;若小球直接击中第三级台阶MN段,小球射出初速度的最大值为刚好打在N点上,,,解得,若小球直接击中第三级台阶MN段,小球射出初速度的最小值为运动轨迹恰好与第二级台阶右端擦肩而过,则有,,解得,综合上述可知,直接击中第三级台阶MN段所需初速度的取值范围为,故C正确;若利用墙面且仅反弹一次击中第三级台阶的水平面,设碰撞点距N点高度为,则与墙碰前,,,与墙碰后,设小球的落点刚好是M,则有,,结合上述解得,故若利用墙面且仅反弹一次击中第三级台阶的水平面,碰撞点距N点高度须小于,D错误。故选C。
    二、双项选择题(本题共4小题,每小题6分,共24分。每小题只有两个选项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。)
    5.手机无线充电技术越来越普及,图甲是某款手机无线充电装置,其工作原理如图乙所示,其中送电线圈和受电线圈的匝数比,两个线圈中所接电阻的阻值均为。当间接上的正弦式交变电源后,受电线圈中产生交变电流实现给手机快速充电,此时手机两端的电压为,充电电流为。若把两线圈视为理想变压器,则下列说法正确的是( )
    A.流过送电线圈与受电线圈的电流之比为
    B.间输入的交变电流方向每秒变化50次
    C.在时,穿过受电线圈的磁通量的变化率最小
    D.快速充电时,线圈两端的输出电压为
    【答案】AC
    【解析】根据理想变压器的工作原理,原、副线圈的电流与匝数成反比,则流过送电线圈与受电线圈的电流之比为,A正确;由题意得,交变电流的频率,,由于正弦式交流电每个周期内电流方向改变两次,所以每秒变化100次,B错误;在时,电压,,由法拉第电磁感应定律,,可知,穿过受电线圈的磁通量的变化率最小,C正确;根据理想变压器电压和电流与匝数关系有,,又,,整理可得,,联立解得,故D错误。故选AC。
    6.B超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波,遇到人体组织会产生不同程度的反射,探头接收到的超声波信号形成B超图像。某次检查时探头沿x轴正方向发射一列简谱超声波,如题图所示,刻波恰好传到质点P,质点Q的平衡位置横坐标为,已知该超声波的频率为,下列说法正确的是( )
    A.再经过,P点将传递到Q点
    B.质点Q起振方向沿y轴正方向
    C.该超声波在人体内传播的速度
    D.质点P第一次位移为0.2mm的时刻是
    【答案】CD
    【解析】质点在平衡位置上下振动,不向外传播,A错误;根据上下坡规律可得质点Q起振方向沿y轴负方向,B错误;根据图像可得波长为,故该超声波在人体内传播的速度为,故C正确;质点P振动的周期,,由图可知振幅为,质点P的振动方程为,当时,解得,故D正确。故选CD。
    7.地月系统可认为是月球绕地球做匀速圆周运动如图(a)所示,月球绕地球运动的周期为;也可为地月系统是一个双星系统如图(b)所示,在相互之间的万有引力作用下,绕连线上的O点做匀速圆周运动,月球绕O点运动的周期为。若地球、月球质量分别为M、m,两球心相距为r,万有引力常量为G,下列说法正确的是( )
    A.图(a)月球绕地球运动的周期等于图(b)中月球绕O点运动的周期
    B.图(a)中,地球密度为
    C.地月双星轨道中O点到地心距离为
    D.图(a)中,若把部分月壤运回到地球,最终月球绕地球做圆周运动轨道半径将变小
    【答案】CD
    【解析】根据万有引力提供向心力,,解得图(a)月球绕地球运动的周期为,地月系统是一个双星系统,设地月双星轨道中O点到地心距离为,地月双星轨道中O点到月球圆心距离为,则,,可得,且,,解得,,,可知图(a)月球绕地球运动的周期大于图(b)中月球绕O点运动的周期,A错误,C正确;根据万有引力提供向心力,,设地球的半径为,地球的体积为,图(a)中,地球密度为,故B错误;图(a)中,若把部分月壤运回到地球,设部分月壤质量为,则,即此时月球做圆周运动所需的向心力小于月球与地球间的万有引力,月球做向心运动,月球绕地球做圆周运动轨道半径将变小,D正确。故选CD。
    8.磁悬浮电梯是基于电磁学原理使电梯的轿厢悬停及上下运动的,如图甲所示,它主要由磁场和含有导线框的轿厢组成。其原理为:竖直面上相距为的两根绝缘平行直导轨,置于等距离分布的方向相反的匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面,磁感应强度大小均为,每个磁场分布区间的长度都是,相间排列,如图乙所示。当这些磁场在竖直方向匀速平动时,跨在两导轨间的宽为、长为、总电阻为的导线框(固定在轿厢上)将受到安培力。当磁场平动速度为时,轿厢悬停;当磁场平动速度为时,轿厢最终竖直向上做匀速运动。重力加速度为,下列说法中正确的是( )
    A.速度和的方向都是竖直向上
    B.速度的方向竖直向上,速度的方向竖直向下
    C.导线框和电梯轿厢的总质量为
    D.轿厢匀速上升的过程中,外界每秒钟提供给轿厢系统的总能量为
    【答案】AD
    【解析】轿厢悬停或者竖直向上做匀速运动时,均需要竖直向上的安培力,由楞次定律的“阻碍作用”可知,磁场相对轿厢的运动方向均为竖直向上,即速度和的方向都是竖直向上,故A正确,B错误;轿厢悬停时,导线框中的电流大小为,又,联立,解得,故C错误;当磁场平动速度为时,线框向上运动,当其加速度为零时,达到最大速度,有,又,联立,解得,电梯向上匀速运动时,外界每秒钟提供给轿厢系统的总能量等于线框的焦耳热与重力势能增加量之和,即,,故D正确。故选AD。
    第Ⅱ卷
    三、填空题(每空1分,共9分)
    9.某电场的等势面如图所示,图中a、b、c、d、e为电场中的5个点,a、b、c、e四点中电场强度最小的点是 。若一质子从a点运动到d点,则电场力做功为 eV(1eV=1.6×10−19J,质子的电荷量为1.6×10-19C)。
    【答案】a(1分) −4(2分)
    【解析】由等势面越疏的位置,电场线也越疏,电场线的疏密表示电场强度的大小,可知a、b、c、e四点中电场强度最小的点是a。一质子从a点运动到d点,质子带正电,由电场力做功与电势差的关系公式,可得电场力做功为
    10.如图所示甲为用干涉法检查平面平整程度装置.如图所示乙中干涉条纹弯曲处说明被检查的平面在此处是 (凹下或凸起);若仅增大单色光的频率,干涉条纹将 (变密或变疏);若仅减小薄片的厚度,干涉条纹将 (变密或变疏).
    【答案】凹下(1分) 变密(1分) 变疏(1分)
    【解析】薄膜干涉是等厚干涉,即明条纹处空气膜的厚度相同,从弯曲的条纹可知,检查平面左边处的空气膜与后面的空气膜厚度相同,知该处凹下;增大光的频率,则波长变短,由可知,干涉条纹将密,若仅减小薄片的厚度即减小,干涉条纹将变疏.
    11.一定质量的某种理想气体,在如图所示的坐标系中,先后分别发生两种状态变化过程,过程一:状态,气体从外界吸收热量为;过程二:状态,气体从外界吸收热量为。已知图线反向延长线通过坐标原点O,B、C两状态的温度相同。则从状态的过程,该气体的体积 (选填“增大”“减小”或“不变”),内能的增量是 J;从状态的过程,外界对该气体做的功 J。
    【答案】不变(1分) (1分) (1分)
    【解析】根据可知,因为图线反向延长线通过坐标原点O,所以为等容线,则从状态的过程,该气体的体积不变。体积不变,不做功,内能的增量是,,理想气体,内能只与温度有关,所以,从状态的过程,解得。
    四、实验题(共12分,第12题6分,第13题6分)
    12.某实验小组欲将电流表G(量程为0~3mA)改装为欧姆表。实验器材如下:
    电动势为的干电池1节、滑动变阻器(阻值范围为)。将它们按如图甲所示连接。
    (1)将图甲中接线柱 (填“P”或“Q”)接红表笔。
    (2)将图甲中P、Q两接线柱短接,调节滑动变阻器使电流表G满偏,则欧姆表的内阻 。
    (3)保持滑动变阻器不动,在P、Q间接入一电阻,电流表示数如图乙所示,此电阻的阻值为 。
    【答案】 P(2分) 500(2分) 1000(2分)
    【解析】(1)电流从红表笔进入从黑表笔流出,所以接线柱P接红表笔;
    (2)欧姆表的内阻
    (3)[3]由,电阻的阻值为
    13.在探究气体压强与体积关系实验中,某兴趣小组设计如图实验装置.已知重力加速度为g,注射器气密性和导热良好且外界环境温度保持不变,不计一切摩擦.
    (1)用刻度尺测得注射器刻度上到的长度为,注射器活塞的横截面积为 ;
    (2)取下沙桶,向右拉动活塞一段距离后,用橡胶套堵住注射孔,此时的气体压强为大气压;
    (3)挂上沙桶,稳定后,测出此时的气体体积V和沙桶的总质量m,则气体压强的表达式 ;(请选用、g、S、m表示)
    (4)在沙桶内适量添加沙子,重复步骤(3);
    (5)以沙桶的总质量m为纵轴,以为横轴,绘制图像,其图像如图乙所示,图中横轴截距为a,纵轴截距为b,可求得未悬挂沙桶时注射器内气体的体积 ,实验时当地的大气压强 。(请选用a、b、g、S表示)
    【答案】10(1分) (1分) (2分) (2分)
    【解析】(1)[1]注射器活塞的横截面积为
    (3)[2]根据受力平衡可得
    解得气体压强的表达式为
    (5)[3][4]根据玻意耳定律可得
    整理可得
    结合图像可得,
    解得,
    五、计算题:本题共3小题,共39分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。
    14.(11分)人工智能已应用到生活的方方面面。有一款智能行李箱可以跟随主人自行运动,如图甲所示。某次行李箱在水平面上跟随主人做直线运动,因主人突然停住,行李箱立即减速直到停下来,整个过程的图像如图乙所示。已知行李箱的质量,减速过程受到的合力大小是重力的k倍,减速过程的位移,重力加速度大小取10m/s2。求
    (1)行李箱前5s内的位移大小;
    (2)比例系数K。
    【答案】(1);(2)
    【解析】(1)由图像可知行李箱前5s内的位移大小为(3分)
    代入数据可得(2分)
    (2)行李箱减速过程,由运动学公式(2分)
    由牛顿第二定律有(2分)
    解得(2分)
    15.(12分)某物流公司研发团队,为了更好地提高包裹的分收效率,特对包裹和运输装置进行详细的探究,其情景可以简化为如图甲所示,质量M = 2kg、长度L = 2m的长木板静止在足够长的水平面(可视为光滑)上,左端固定一竖直薄挡板,右端静置一质量m = 1kg的包裹(可视为质点)。现机器人对长木板施加一水平向右的作用力F,F随时间t变化的规律如图乙所示,6s后将力F撤去。已知包裹与挡板发生弹性碰撞且碰撞时间极短,包裹与长木板间的动摩擦因数μ = 0.1,重力加速度取g = 10m/s2。从施加作用力F开始计时,求:
    (1)t1 = 4s时,长木板的速度大小v1;
    (2)碰撞前瞬间包裹的速度大小v3;
    (3)与挡板碰撞后瞬间,包裹的速度v′m大小。
    【答案】(1)2m/s;(2)4m/s;(3)
    【解析】(1)包裹与长木板发生相对滑动的力的大小为μ(M+m)g = 3N(1分)
    因为1.5N < 3N
    所以包裹和长木板会共同加速,加速度为(1分)
    可得到
    v1 = at = 2m/s(1分)
    (2)设4s后包裹与长木板发生相对滑动,则包裹的加速度为(1分)
    长木板的加速度为(1分)
    可看出假设成立,包裹与长木板发生相对滑动,再设经时间t2包裹与挡板发生碰撞,由(1分)
    解得t2 = 6s
    则6s时长木板的速度
    v2 = v1+a2t2 = 6m/s(1分)
    包裹为v3 = v1+a1t2 = 4m/s(1分)
    (3)包裹与挡板发生弹性碰撞
    (1分)
    (1分)
    可求得(2分)
    16.(16分)中国第一台高能同步辐射光源(HEPS)将在2024年辐射出第一束最强“中国光”,HEPS工作原理可简化为先后用直线加速器与电子感应加速器对电子加速,如图甲所示,直线加速器由多个金属圆筒(分别标有奇偶序号)依次排列,圆筒分别和电压为U0的交变电源两极相连,电子在金属圆筒内作匀速直线运动。一个质量为m、电荷量为e的电子在直线加速器0极处静止释放,经n次加速后注入图乙所示的电子感应加速器的真空室中,图乙中磁极在半径为R的圆形区域内产生磁感应强度大小为B1=kt(k>0)的变化磁场,该变化磁场在环形的真空室中激发环形感生电场,使电子再次加速,真空室内存在另一个变化的磁场B2“约束”电子在真空室内做半径近似为R的周运动,已知感生电场大小为(不考电子的重力和相对论效应,忽略电子通过圆筒狭缝的时间),求:
    (1)电子经第一次加速后射入1号圆筒的速率;
    (2)电子在感应加速器中加速第一周过程中动能的增加量,并计算电子运动第一周所用的时间;
    (3)真空室内磁场的磁感应强度B2随时间的变化表达式(从电子刚射入感应加速器时开始计时)。
    【答案】(1);(2),;(3)
    【解析】(1)对电子经第一次加速后射入1号圆筒的过程,由动能定理有
    (2分)
    解得(1分)
    (2)设电子在感应加速器中加速第一周的时间为,该过程中感生电场
    (1分)
    该过程属于变力做功,则由动能定理有(1分)
    解得(1分)
    设加速圆周运动的切向加速度为,由牛顿第二定律有(1分)
    解得
    直线加速次后,由动能定理有(1分)
    解得
    加速一周后由能量守恒可得(1分)
    解得
    则加速一周的时间
    (1分)
    (3)刚进入感应电子加速器时(即),根据洛伦兹力充当向心力有
    解得(1分)
    设经过任意时间后电子的速度变化量大小为,则由动量定理有
    (1分)
    对任意时刻由洛伦兹力充当向心力有
    解得(1分)

    由此可得(1分)
    则有(2分)

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