2024届湖北省武汉市重点中学高考物理四模试卷含解析

2024届湖北省武汉市重点中学高考物理四模试卷请考生注意：1．请用2B铅笔将选择题答案涂填在答题纸相应位置上，请用0．5毫米及以上黑色字迹的钢笔或签字笔将主观题的答案写在答题纸相应的答题区内。写在试题卷、草稿纸上均无效。2．答题前，认真阅读答题纸上的《注意事项》，按规定答题。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、百余年前，爱因斯坦的广义相对论率先对黑洞作出预言。2019年4月10日21点整，天文学家召开全球新闻发布会，宣布首次直接拍摄到黑洞的照片。若认为黑洞为一个密度极大的球形天体，质量为，半径为，吸引光绕黑洞做匀速圆周运动。已知光速为，以黑洞中心为起点，到黑洞外圈视界边缘的长度为临界半径，称为史瓦西半径。下面说法正确的是（）A．史瓦西半径为 B．史瓦西半径为C．黑洞密度为 D．黑洞密度为2、质量为m的小球套在竖直的光滑杆上，一根轻质弹簧一端固定于O点，另一端与小球相连，弹簧与杆在同一竖直平面内．让小球从A点开始释放，此时弹簧处于原长，当小球下降的最大竖直高度为h时到达B点，若全过程中弹簧始终处于弹性限度内，竖直杆与OB的夹角为30°，下列研究小球从A到B全过程的说法正确的是A．当弹簧与杆垂直时，小球速度最大B．小球的加速度为重力加速度的位置共有三个C．弹簧的弹性势能先增大后减小D．弹簧的弹性势能增加量大于mgh3、某同学设计了如图所示的电路来研究光电效应现象，结点Q位于滑动变阻器的中点，初始状态时，滑动触头P也恰好位于滑动变阻器的中点．实验过程中，当该同学用绿光照射光电管时，灵敏电流计有示数，下列说法正确的是A．若换用紫光照射光电管，则电流计的示数一定增大B．若增大绿光的光照强度，则电流计的示数一定增大C．若将滑动触头P向右滑动，则电流计的示数一定不断增大D．若将滑动触头P向左滑动，则电流计的示数一定能减小为04、下列说法正确的是（）A．天然放射现象揭示了原子具有核式结构B．衰变成要经过6次β衰变和8次α衰变C．α、β和γ三种射线中α射线的穿透力最强D．氢原子向低能级跃迁后，核外电子的动能减小5、关于自由落体运动，平抛运动和竖直上抛运动，以下说法正确的是A．只有前两个是匀变速运动B．三种运动，在相等的时间内速度的增量大小相等，方向不同C．三种运动，在相等的时间内速度的增量相等D．三种运动在相等的时间内位移的增量相等6、如图所示，有一个表头，满偏电流，内阻，把它改装为量程的电流表，则的阻值为（）A． B．C． D．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、一列简谐横波，某时刻的波形如图甲所示，从该时刻开始计时，波上A质点的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是________．A．该波沿x轴正向传播B．该波的波速大小为1m/sC．经过0.3s，A质点通过的路程为0.3mD．A、B两点的速度有可能相同E.若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定的干涉现象，则所遇到的波的频率为0.4Hz8、如图所示，光滑水平面放置一个静止的质量为2m的带有半圆形轨道的滑块a，半圆形轨道的半径为R。一个质量为m的小球b从半圆轨道的左侧最高点处由静止释放，b到达半圆轨道最低点P时速度大小，然后进入右侧最高可到点Q，OQ连线与OP间的夹角=，不计空气阻力，重力加速度为g。下列说法正确的是（）A．滑块a向左滑行的最大距离为0.6RB．小球b从释放到滑到Q点的过程中，克服摩擦力做的功为0.4mgRC．小球b第一次到达P点时对轨道的压力为1.8mgD．小球b第一次返回到P点时的速度大于9、如图所示，粗糙的水平地面上有三块材料完全相同的木块A、B、C，质量均为m，B、C之间用轻质细绳连接．现用一水平恒力F作用在C上，三者开始一起做匀加速运动，运动过程中把一块橡皮泥粘在某一块上面，系统仍加速运动，且始终没有相对滑动．则在粘上橡皮泥并达到稳定后，下列说法正确的是A．无论粘在哪个木块上面，系统加速度都将减小B．若粘在A木块上面，绳的拉力减小，A、B间摩擦力不变C．若粘在B木块上面，绳的拉力增大，A、B间摩擦力增大D．若粘在C木块上面，绳的拉力和A、B间摩擦力都减小10、“跳一跳”小游戏需要操作者控制棋子离开平台时的速度，使其能跳到旁边平台上.如图所示的抛物线为棋子在某次跳跃过程中的运动轨迹，其最高点离平台的高度为h，水平速度为v；若质量为m的棋子在运动过程中可视为质点，只受重力作用，重力加速度为g，则()A．棋子从最高点落到平台上所需时间t＝2B．若棋子在最高点的速度v变大，则其落到平台上的时间变长C．棋子从最高点落到平台的过程中，重力势能减少mghD．棋子落到平台上的速度大小为2gh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）某兴趣小组欲测量滑块与水平木板间的动摩擦因数，他们设计了一个实验，实验装置如图1所示。该小组同学首先将一端带滑轮的木板固定在水平桌面上，连接好其他装置，然后挂上重物，使滑块做匀加速运动，打点计时器在纸带上打出一系列点.（1）图2是实验中获取的一条纸带的一部分，相邻两计数点间的距离如图所示，已知电源的频率为50Hz，相邻两计数点间还有4个计时点未标出，根据图中数据计算的加速度a=___________.（结果保留两位有效数字）（2）为测定动摩擦因数，该小组同学事先用弹簧测力计测出滑块与重物的重力分别如图3、4所示，则图3对应的示数为_____________N,图4对应的示数为_______________N；（3）重力加速度g取，滑块与木板间的动摩擦因数______________（结果保留两位有效数字）。12．（12分）指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器。(1)图甲为某同学设计的多用电表的原理示意图。虚线框中S为一个单刀多掷开关，通过操作开关，接线柱B可以分别与触点1、2、3接通，从而实现使用多用电表测量不同物理量的不同功能。关于此多用电表，下列说法正确的是__________。A．当S接触点1时，多用电表处于测量电流的挡位B．当S接触点2时，多用电表处于测量电压的挡位C．当S接触点2时，多用电表处于测量电阻的挡位D．当S接触点3时，多用电表处于测量电压的挡位(2)用实验室的多用电表进行某次测量时，指针在表盘的位置如图乙所示。A．若所选挡位为直流10mA挡，则示数为__________mA。B若所选挡位为直流50V挡，则示数为__________V。(3)用表盘为图乙所示的多用电表正确测量了一个约15Ω的电阻后，需要继续测量一个阻值约2kΩ的电阻。在用红、黑表笔接触这个电阻两端之前，请选择以下必须的步骤，并按操作顺序写出步骤的序号__________。A．调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点B把选择开关旋转到“×100”位置C．把选择开关旋转到“×1k”位置D．将红表笔和黑表笔接触(4)某小组同学们发现多用电表欧姆挡的表盘刻度线不均匀，分析在同一个挡位下通过待测电阻的电流I和它的阻值Rx关系，他们分别画出了如图丙所示的几种图象，其中可能正确的是________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）如图所示，带等量异种电荷的两平行金属板竖直放置（M板带正电，N板带负电），板间距为d=80cm，板长为L，板间电压为U=100V。两极板上边缘连线的中点处有一用水平轻质绝缘细线拴接的完全相同的小球A和B组成的装置Q，在外力作用下Q处于静止状态，该装置中两球之间有一处于压缩状态的绝缘轻质小弹簧（球与弹簧不拴接），左边A球带正电，电荷量为q=4×10-5C，右边B球不带电，两球质量均为m=1.0×10-3kg，某时刻装置Q中细线突然断裂，A、B两球立即同时获得大小相等、方向相反的速度（弹簧恢复原长）。若A、B之间弹簧被压缩时所具有的弹性能为1.0×10-3J，小球A、B均可视为质点，Q装置中弹簧的长度不计，小球带电不影响板间匀强电场，不计空气阻力，取g=10m/s2。求：(1)为使小球不与金属板相碰，金属板长度L应满足什么条件？(2)当小球B飞离电场恰好不与金属板相碰时，小球A飞离电场时的动能是多大？(3)从两小球弹开进入电场开始，到两小球间水平距离为30cm时，小球A的电势能增加了多少？14．（16分）如图，是游乐场的一项娱乐设备．一环形座舱装在竖直柱子上，由升降机送上几十米的高处，然后让座舱自由落下，落到一定位置时，制动系统启动，到地面时刚好停下．已知座舱开始下落的高度为H=75m，当落到离地面h=30m的位置时开始制动，座舱均匀减速．在一次娱乐中，某同学把质量m=6kg的书包放在自己的腿上．g取10m/s2，不计座舱与柱子间的摩擦力及空气阻力．（1）当座舱落到离地面h1=60m和h2=20m的位置时，求书包对该同学腿部的压力各是多大；（2）若环形座舱的质量M=4×103kg，求制动过程中机器输出的平均功率．15．（12分）如图所示，MN和M′N′为两竖直放置的平行光滑长直金属导轨，两导轨间的距离为L。在导轨的下部有垂直于导轨所在平面、方向向里的匀强磁场，磁感应强度为B。在导轨的MM′端连接电容为C、击穿电压为Ub、正对面积为S、极板间可认为是真空、极板间距为d的平行板电容器。在t＝0时无初速度地释放金属棒ef，金属棒ef的长度为L、质量为m、电阻可忽略不计．假设导轨足够长，磁场区域足够大，金属棒ef与导轨垂直并接触良好，导轨和各接触处的电阻不计，电路的电感、空气的阻力可忽略，已知重力加速度为g。(1)求电容器两端的电压达到击穿电压所用的时间；(2)金属棒ef下落的过程中，速度逐渐变大，感应电动势逐渐变大，电容器极板上的电荷量逐渐增加，两极板间存储的电场能也逐渐增加。单位体积内所包含的电场能称为电场的能量密度。已知两极板间为真空时平行板电容器的电容大小可表示为C＝。试证明平行板电容器两极板间的空间内的电场能量密度ω与电场强度E的平方成正比，并求出比例系数(结果用ε0和数字的组合表示)。

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】

AB．逃逸速度此为脱离中心天体吸引的临界速度，代入光速可知临界半径为A错误，B正确；CD．若光绕黑洞表面做匀速圆周运动，轨道半径等于黑洞半径，由可知密度为CD错误。故选B。2、B【解析】小球A运动过程如右图所示：当小球滑至C点时，弹簧与杆垂直，水平方向弹簧弹力与杆的弹力平衡，小球在竖直方向受重力，则小球的加速度为重力加速度，小球仍向下加速，此时速度不是最大，当合力为零时速度最大，而合力为零的位置应在弹簧与杆垂直位置的下方，故A错误．在图中A、D两位置，弹簧处于原长，小球只受重力，即小球加速度为重力加速度的位置有A、C、D三个，故B正确；弹簧的形变量先增大后减小再增大，其弹性势能先增大后减小再增大，故C错误；小球与弹簧组成的系统只有重力和弹力做功，所以系统的机械能守恒．根据系统机械能守恒定律可知，小球从A到B全过程中增加的弹性势能应等于减少的重力势能mgh，故D错误．所以B正确，ACD错误．3、B【解析】

用绿光照射光电管时，灵敏电流计有示数，说明绿光的频率大于该光电管的极限频率，若换用紫光照射，则一定可产生光电效应，但光电流大小与光强有关，所以光电流大小变化情况不能确定，选项A错误；增大绿光的光照强度，则单位时间内从阴极逸出的光电子的数量一定增多，光电流变大，电流计的示数一定变大，选项B正确；此时加在光电管两端的电压为零，若将滑动触头P向右移动，加在光电管两端的电压为正向电压，则在电场力的作用下，到达阳极的光电子数会增多，而达到饱和光电流后，光电流的大小不会随着正向电压的增大而增大，选项C错误；若将滑动触头P向左滑动，加在光电管两端的电压为反向电压，则在电场力作用下，到达阳极的光电子数会减小，电流计的示数不断减小，若最大反向电压小于遏止电压，则电流计的示数不能减为零，选项D错误；故选B.【点睛】发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，根据光电效应的条件判断能否发生光电效应，从而判断是否有光电流；知道饱和光电流是由光强决定的．4、B【解析】

A．天然放射现象中，原子核发生衰变，生成新核，同时有中子产生，因此说明了原子核有复杂的结构，但不能说明原子具有核式结构，故A错误；B．根据质量数和电荷数守恒知，质量数少32，则发生8次α衰变，导致电荷数少16，但是电荷数共少10，可知，发生了6次β衰变，故B正确；C．γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱，α射线的穿透能力最弱，电离能力最强，故C错误；D．根据玻尔理论可知，氢原子向低能级跃迁后，电子轨道的半径减小，由库仑力提供向心力得可知核外电子的动能增大，故D错误。故选B。5、C【解析】

A．平抛运动、竖直上抛运动、斜抛运动和自由落体运动都是仅受重力，加速度为g，方向不变，都是匀变速运动。故A错误；

BC．速度增量为△v=g△t，故速度增量相同，故B错误，C正确；

D．做自由落体运动的位移增量为△h＝g(t+△t)2−gt2＝gt△t+g△t2，竖直上抛运动的位移增量为△h′＝v0(t+△t)−g(t+△t)2−vt+gt2=v0△t−gt△t−g△t2两者不等，故D错误；

故选C。6、D【解析】

改装为0.6A电流表时，并联电阻的分流电流为分流电阻的阻值为选项D正确，ABC错误。故选D。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．由A质点的振动图象读出该时刻质点A的振动方向沿y轴负方向，由质点的振动方向与波传播方向的关系，可知波沿x轴正向传播，故A正确．B．由题图甲可知波长为λ=0.4m，由题图乙可知周期为T=0.4s，则波速为v==1m/s；故B正确．C．经过0.3s=T，则A质点通过的路程为s=3A=0.3m；故C正确．D．A、B两点间距为半个波长，振动情况始终相反，速度不可能相同；故D错误．E．发生稳定的干涉现象需要频率相同，则所遇到的波的频率f==2.5Hz时才能产生的稳定干涉．故E错误．故选ABC．点睛：根据振动图象读出各时刻质点的振动方向，由质点的振动方向判断波的传播方向是基本功，要熟练掌握．8、AD【解析】

A．滑块a和小球b相互作用的过程，系统水平方向合外力为零，系统水平方向动量守恒，小球b到达Q点时，根据动量守恒定律得滑块a和小球b的速度均为零，有2msa=msbsa+sb=R+Rsin解得sa=0.6R故A正确；B．根据功能关系得小球b从释放到滑到Q点的过程中，克服摩擦力做的功为故B错误；C．当b第一次到达半圆轨道最低点P时，根据动量守恒定律有2mva=mvb解得由牛顿运动定律得解得对轨道的压力故C错误；D．小球从P点到Q点，根据功能关系可得克服摩擦力做的功为由功能关系结合圆周运动的知识，得小球b第一次返回到P点的过程中克服摩擦力做的功W′<0.2mgR故小球b第一次返回到P点时系统的总动能解得故D正确。故选AD。9、AD【解析】A、因无相对滑动，所以，无论橡皮泥粘到哪块上，根据牛顿第二定律都有：，a都将减小．A正确；

B、若粘在A木块上面，以C为研究对象，受F、摩擦力μmg、绳子拉力T，，则得：，a减小，F、μmg不变，所以，T增大，对A：，a减小，即减小，B错误；

C、若粘在B木块上面，a减小，以A为研究对象，m不变，由知，A所受摩擦力减小，以C为研究对象，，T增大，故C错误；

D、若粘在C木块上面，a减小，对A有：，可知A的摩擦力减小，以AB为整体，有，得：，则T减小，D正确；故选AD．10、AC【解析】

A、从最高点速度水平，只受重力做平抛运动，由h=12gB、下落时间只与竖直高度有关，与初速度v无关，B项错误.C、下落过程中，重力势能减少mgh，C项正确.D、由机械能守恒定律：12mv故选AC.【点睛】斜上抛运动可以由运动的分解和运动的对称性分析.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、0.502.001.000.43【解析】

（1）[1]．相邻两计数点间还有4个计时点未标出，则T=0.1s；根据结合逐差法可知：（2）[2][3]．则图3对应的示数为2.00N；图4对应的示数为1.00N；（3）[4]．对滑块以及重物的整体：mg-μMg=(M+m)a其中mg=1.00N，Mg=2N，解得μ=0.4312、ACD4.80BDA24.0A【解析】

(1)灵敏电流计G与分流电阻并联可以改装成电流表，与分压电阻串联可以改装成电压表，与滑动变阻器、电源一起可以改装成欧姆表，分析图示电路图答题；(2)根据电流表量程确定其分度值，然后根据指针位置读出其示数；欧姆表指针示数与挡位的乘积是欧姆表示数；(3)用欧姆表测电阻要选择合适挡位使指针指在中央刻度线附近，欧姆表换挡后要进行欧姆调零；(4)根据闭合电路欧姆定律求出I-Rx以及1I【详解】(1)由图示电路图可知，当开关置于2位置时多用电表是欧姆表，A与内置电源负极相连，A为红表笔，B与内置电源正极相连，B为黑表笔；A项：由图示电路图可知，当S接触点1时，表头与分流电阻并联，此时多用电表处于测量电流的挡位，故A正确；B、C项：由图示电路图可知，当S接触点2时，表头与电源相连，此时多用电表处于测量电阻的挡位，故B错误，C正确；D项：由图示电路图可知，当S接触点3时，表头与分压电阻串联，此时多用电表处于测量电压的挡位，故D正确。故应选：ACD；(2)A、若所选挡位为直流50mA挡，由图乙所示可知，示数为4.80mA；B、若所选挡位为直流50V挡，则示数为24.0V；(3)用多用电表正确测量了一个约15Ω的电阻后，要继续测量一个阻值约2kΩ的电阻，首先要把选择开关置于×100挡位位置，然后进行欧姆调零，把红黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮使指针指针欧姆零刻度线位置，最后再测电阻，故合理的步骤是：BDA；(4)设欧姆表内电池电动势为E，内阻为r，电流表内阻与调零电阻的和为Rg，则有：I=ERg+r+R上式的倒数1I=r+Rg+RxE，可知1故应选：A。【点睛】本题考查了多用电表结构、多用电表读数与欧姆表的使用方法，知道电流表。电压表与欧姆表的改装原理是解题的前提，分析清楚图示电路结构、掌握基础知识即可解题，平时要注意基础知识的学习与积累。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、(1)L<0.8m；(2)8.5×10-2J；(3)5×10-4J【解析】

(1)两小球与弹簧系统机械能守恒，弹簧的弹性势能，转化为两个小球的动能小球获得的初速度A球带正电，A球在水平方向做匀减速运动，B球不带电，B在水平方向做匀速运动，所以是B先碰到极板。B向右做平抛运动，由得飞行时间竖直方向的位移为使小球不与金属板相碰，金属板的长度应满足L<0.8m。(2)水平方向：A球向左做匀减速运动，加速度A球飞离电场时的水平速度竖直方向：A球向下做自由落体运动，竖直速度A球离开电场时的动能(3)两小球进入电场后，竖直方向都做自由落体运动，因此两小球在运动的过程中始终位于同一水平线上。当两球间的距离为x=30cm时整理得解得或（不合理，舍去）此时，A球水平位移根据功能关系可知，A球增加的电势能等于克服电场力做功，即14、（1）（2）1.5×116W【