上海市澄衷高级中学2024年高考物理四模试卷含解析

上海市澄衷高级中学2024年高考物理四模试卷注意事项：1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号、考场号和座位号填写在试题卷和答题卡上。用2B铅笔将试卷类型（B）填涂在答题卡相应位置上。将条形码粘贴在答题卡右上角"条形码粘贴处"。2．作答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目选项的答案信息点涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案。答案不能答在试题卷上。3．非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答，答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应位置上；如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新答案；不准使用铅笔和涂改液。不按以上要求作答无效。4．考生必须保证答题卡的整洁。考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回。一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1、2018年1月12日，我国成功发射北斗三号组网卫星．如图为发射卫星的示意图，先将卫星发射到半径为r的圆轨道上做圆周运动，到A点时使卫星加速进入椭圆轨道，到椭圆轨道的远地点B点时，再次改变卫星的速度，使卫星进入半径为2r的圆轨道．已知卫星在椭圆轨道时距地球的距离与速度的乘积为定值，卫星在椭圆轨道上A点时的速度为v，卫星的质量为m，地球的质量为M，引力常量为G，则发动机在A点对卫星做的功与在B点对卫星做的功之差为(忽略卫星的质量变化)（）A．B．C．D．2、如图所示为氢原子的能级图，一群氢原子由n=4的激发态向低能级跃迁，则产生波长最长的光子的能量为（）A．12.75eV B．10.2eVC．0.66eV D．2.89eV3、太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动。2019年10月28日发生了天王星冲日现象，即天王星、地球、太阳三者处于同一直线，此时是观察天王星的最佳时间。已知地球到太阳距离为1个天文单位，天王星到太阳距离为19.2个天文单位，则下列说法正确的是（）A．此时太阳位于地球和天王星之间的某一点B．2020年10月28日还会出现一次天王星冲日现象C．天王星绕太阳公转的周期约为84年D．地球绕太阳公转的加速度约为天王星绕太阳公转的20倍4、如图所示，吊篮A、物体B、物体C的质量均为m，两物体分别固定在竖直弹簧两端，弹簧的质量不计，整个系统在轻绳悬挂下处于静止状态，现将悬挂吊篮的轻绳剪断在轻绳刚被剪断的时间（）A．物体B的加速度大小为g B．物体C的加速度大小为2gC．吊篮A的加速度大小为g D．吊篮A与物体C间的弹力大小为0.5mg5、宇航员在某星球表面以初速度2.0m/s水平抛出一物体，并记录下物体的运动轨迹，如图所示，O为抛出点，若该星球半径为4000km，引力常量G＝6.67×10－11N·m2·kg－2，则下列说法正确的是（）A．该星球表面的重力加速度为16.0m/s2B．该星球的第一宇宙速度为4.0km/sC．该星球的质量为2.4×1020kgD．若发射一颗该星球的同步卫星，则同步卫星的绕行速度可能大于4.0km/s6、在地球同步轨道卫星轨道平面内运行的低轨道卫星，其轨道半径为同步卫星半径的，则该低轨道卫星运行周期为（）A．1h B．3h C．6h D．12h二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。7、如图所示，空间存在竖直方向的匀强电场，虚线是间距相等且平行的三条等势线，小球带正电荷，小球带等量的负电荷，两小球同时以相同的速度从等势线上的点水平抛出，在时刻小球到达等势线，同时小球到达等势线，两小球可视为质点，不计两小球之间的相互作用，两小球的重力不可忽略，下列说法错误的是（）A．匀强电场的电场强度方向竖直向上 B．球的质量小于球的质量C．在时刻小球的动量等于小球的动量 D．在时间内小球的动能的增量大于小球的动能的增量8、如图甲所示，长为l、倾角为α的斜面固定在水平地面上，一质量为m的小物块从斜面顶端由静止释放并沿斜面向下滑动，已知小物块与斜面间的动摩擦因数μ与下滑距离x的变化图像如图乙所示，则()A．μB．小物块下滑的加速度逐渐增大C．小物块下滑到斜面低端的过程中克服摩擦力做的功为1D．小物块下滑到低端时的速度大小为2gl9、如图所示，光滑轻质细杆AB、BC处在同一竖直平面内，A、C处用铰链铰于水平地面上，B处用铰链连接，AB杆竖直，BC杆与水平面夹角为37°。一个质量为3.2kg的小球（可视为质点）穿在BC杆上，现对小球施加一个水平向左的恒力F使其静止在BC杆中点处（不计一切摩擦，取g=10m/s2）。则A．F的大小为40N B．小球对BC杆的作用力大小为40NC．AB杆对BC杆的作用力大小为25N D．地面对BC杆的作用力大小为25N10、如图所示，带有正电荷的A粒子和B粒子同时以同样大小的速度(速度方向与边界的夹角分别为30°、60°)从宽度为d的有界匀强磁场的边界上的O点射入磁场，又恰好都不从另一边界飞出，则下列说法中正确的是（）A．A、B两粒子在磁场中做圆周运动的半径之比为1∶B．A、B两粒子在磁场中做圆周运动的半径之比为3(2－)∶1C．A、B两粒子的比荷之比是∶1D．A、B两粒子的比荷之比是(2＋)∶3三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。11．（6分）如图甲所示是某研究性学习小组探究小车加速度与力关系的实验装置，长木板置于水平桌面上，一端系有砂桶的细绳通过滑轮与固定的拉力传感器相连，拉力传感器可显示绳中拉力F的大小，改变桶中砂的质量进行多次实验。完成下列问题：(1)实验时，下列操作或说法正确的是______________；A．需要用天平测出砂和砂桶的总质量B．小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录拉力传感器的示数C．选用电磁打点计时器比选用电火花计时器实验误差小D．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量(2)实验中得到一条纸带，相邻计数点间有四个点未标出，各计数点到A点的距离如图乙所示。电源的频率为50Hz，则打点计时器打B点时砂桶的速度大小为___m/s；(3)以拉力传感器的示数F为横坐标，以加速度a为纵坐标，画出的a—F图像可能正确的是（____）A．B．C．D．(4)若作出a—F图线，求出其“斜率”为k，则小车的质量为_____。12．（12分）某同学用图示的实验装置探究加速度与力的关系。他在气垫导轨旁安装了一个光电门B，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，力传感器可直接测出绳中拉力大小，传感器下方悬挂钩码。改变钩码数量，每次都从A处由静止释放滑块。已知滑块（含遮光条）总质量为M，导轨上遮光条位置到光电门位置的距离为L。请回答下面相关问题。(1)如图，实验时用游标卡尺测得遮光条的宽度为___。某次实验中，由数字毫秒计记录遮光条通过光电门的时间为t，由力传感器记录对应的细线拉力大小为F，则滑块运动的加速度大小应表示为____（用题干已知物理量和测得物理量字母表示）。(2)下列实验要求中不必要的是（_________）A．应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量B．应使遮光条位置与光电门间的距离适当大些C．应将气垫导轨调节至水平D．应使细线与气垫导轨平行四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。13．（10分）一列沿x轴传播的简谐横波，在t=0时刻的波形如图实线所示，在t1=0.2s时刻的波形如图虚线所示。(1)若波向x轴正方向传播，求该波的波速；(2)若波向x轴负方向传播，且t1<T，求x=2m处的P质点第一次出现波谷的时刻。14．（16分）2018年9月23日“光纤之父”华人科学家高琨逝世，他一生最大的贡献是研究玻璃纤维通讯．光纤在转弯的地方不能弯曲太大，如图模拟光纤通信，将直径为d的圆柱形玻璃棒弯成圆环，已知玻璃的折射率为，光在真空中的速度为c，要使从A端垂直入射的光线能全部从B端射出．求：①圆环内径R的最小值；②在①间的情况下，从A端最下方入射的光线，到达B端所用的时间．15．（12分）如图，液槽中水的折射率，M是可绕轴转动的平面镜。光线从液槽的侧壁水平射入水中，若要求经平面镜反射后的光线能从水面射出，求：平面镜应与水平所成夹角α的取值范围。

参考答案一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1、B【解析】由可知，卫星在轨道半径为r的圆轨道上运动的线速度大小，在半径为2r的圆轨道上做圆周运动的线速度大小为，设卫星在椭圆轨道上B点的速度为，由，可知在A点时发动机对卫星做功，在B点时发动机对卫星做的功为，因此，B正确，ACD错误．故选：B．2、C【解析】

从n=4能级跃迁到n=3能级释放出的光子能量最小，波长最长，该光子的能量为－0.85eV－（－1.51eV）＝0.66eVC正确，ABD错误。故选C。3、C【解析】

A．天王星、地球都绕太阳做圆周运动，即太阳为中心天体，所以太阳不可能位于地球和天王星之间，故A错误；BC．天王星、地球绕太阳做匀速圆周运动，根据开普勒第三定律可知得即天王星绕太阳公转的周期约为84年，如果两次行星冲日时间间隔为t年，则地球多转动一周，有解得再出现一次天王星冲日现象并不在2020年10月28日，故B错误，C正确；D．由公式得地球绕太阳公转的加速度约为天王星绕太阳公转的369倍，故D错误。故选C。4、D【解析】

A．弹簧开始的弹力F=mg剪断细线的瞬间，弹簧弹力不变，B的合力仍然为零，则B的加速度为0，故A错误；BC．剪断细线的瞬间，弹力不变，将C和A看成一个整体，根据牛顿第二定律得即A、C的加速度均为1.5g，故BC错误；D．剪断细线的瞬间，A受到重力和C对A的作用力，对A有得故D正确。故选D。5、B【解析】

A．物体做平抛运动，根据平抛运动的规律有联立解得该星球表面的重力加速度为，故A错误；BC．设该星球的第一宇宙速度为，该星球的质量为，在星球表面附近，则有解得故B正确，C错误；D．根据万有引力提供向心力有解得卫星运动的轨道半径越大，则绕行速度越小，第一守宙速度是绕星球表面运行的速度，同步卫星的速度一定小于4.0km/s，故D错误；故选B。6、B【解析】

根据开普勒第三定律解得故选B。二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。7、ABC【解析】

A．在竖直方向上两小球做初速度为零的匀加速直线运动，三条等势线间距相等，设间距为，则两小球在竖直方向上位移大小相等，又同时到达两等势线，运动时间相同，根据可得两小球在竖直方向的加速度大小相同，小球加速度方向竖直向上，重力方向竖直向下，则电场力方向一定向上，小球带负电荷，所以匀强电场的电场强度方向竖直向下，故A错误，符合题意；B．在竖直方向上，根据牛顿第二定律，对小球有对小球有两式联立得故B错误，符合题意；C．竖直方向上根据速度公式，在时刻两小球竖直方向的速度大小相等，水平方向速度相同，合速度的大小相等，球的质量大于球的质量，则球的动量大于球的动量，故C错误，符合题意；D．两小球在竖直方向的加速度大小相同，，则小球所受的合力大于小球所受的合力，小球从等势线到达等势线和小球从等势线到达等势线两个过程中竖直方向的位移相等，则合力对小球做的功大于合力对小球做的功，根据动能定理，在时间内小球动能的增量大于小球动能的增量，故D正确，不符合题意。故选ABC。8、BC【解析】

A、物块在斜面顶端静止释放能够下滑，则满足：mgsinα＞μ0mgcosα，即μ0＜tanα，故A错误.B、根据牛顿第二定律有：a=mgsinα-μmgcosαC、由图乙可知μ=-μ0lx+μ0，则摩擦力其中f0=μ0mgcosα，图线和横轴所围的面积表示克服摩擦力做的功，则下滑到斜面底端的过程克服摩擦力做功：WfD、下滑过程根据动能定理有：mglsinα-W故选BC.【点睛】本题主要考查了牛顿第二定律、动能定理的综合应用，涉及到变力做功的问题，F-x图象所围的面积表示F所做的功.9、BCD【解析】

AB．对小球受力分析，受重力、推力和支持力，如图所示

根据平衡条件，得到：故A错误，B正确；

C．对杆BC和球整体分析，以C点为支点，设AB对杆的作用力为F′，AB杆没有绕A点转动，说明AB对BC的作用力的方向沿AB的方向。根据力矩平衡条件，有：F•0.6h=F′•1.6h-mg•0.8h解得：F′=25N故C正确；D．对杆BC和球整体分析，整体在竖直方向受到小球的重力和杆的重力、AB杆的作用力以及地面的作用力，设该力与水平方向之间的夹角为θ，则：

竖直方向：Mg+mg-F′-FCsinθ=0水平方向：FCcosθ=F联立得：FC=25N故D正确。

故选BCD。10、BD【解析】

AB．设AB两粒子在磁场中做圆周运动的半径分别为R和r，根据上图可知联立解得故A错误，B正确。CD．粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得解得，由题意可知，两粒子的v大小与B都相同，则AB两粒子的之比与粒子的轨道半径成反比，即粒子比荷之比为，故C错误，D正确。故选BD。三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。11、B0.832A【解析】

(1)[1]．AD．由于有拉力传感器可显示绳中拉力F的大小，则不需要用天平测出砂和砂桶的总质量，也不需要砂和砂桶的质量远小于小车的质量，选项AD错误；B．小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录拉力传感器的示数，选项B正确；C．电火花计时器与纸带之间的摩擦力较小，则选用电火花计时器比选用电磁打点计时器实验误差小，选项C错误；故选B.(2)[2]．已知打点计时器电源频率为50Hz，则纸带上相邻计数点间的时间间隔为：T=5×0.02s=0.1s。

B点对应的速度为则此时砂桶的速度为(3)[3]．因长木板放在水平桌面上，则由于没平衡摩擦力，对小车根据牛顿第二定律则得到的a—F图像可能正确的是A。(4)[4]．由可知解得12、0.96cmA【解析】

(1)[1]游标卡尺的主尺读数为9mm，游标尺上第12个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标读数为12×0.05mm=0.60mm，所以最终读数为：[2]已知初速度为零，位移为，要计算加速度，需要知道末速度，故需要由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间，末速度：由得：(2)[3]A.