2024年高考第一次模拟考试-物理（全国卷2）（全解全析）

2024年高考物理第一次模拟考试

高三物理

（考试时间：90分钟试卷满分：110分）

注意事项：

1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。

2.回答选择题时，选出每小题答案后，用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

一、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。

14.2023年7月5日晚，近百名日本民众在福岛第一核电站运营方东京电力公司总部

前举行集会，抗议福岛核污染水排海计划。核污染水中的放射性元素对人类社会和海洋

生态环境健康的潜在威胁难以估量，其中核反应之一为；*rf；；Y+X,空Sr半衰期为

28年，下列说法正确的是（）

A.该核反应为裂变

B.环境温度升高，分子热运动剧烈程度增加，；；Sr的半衰期减小

C.100个;;Sr原子核经过28年，只剩50个;;Sr原子核未衰变

D.黑Y的比结合能比;;Sr的比结合能大

【答案】D

【解析】A.由核反应;;Srf■Y+X

根据质量数守恒和电荷数守恒，可知X为电子，该反应为用衰变。故A错误；

B.环境温度升高，分子热运动剧烈程度增加，；；Sr的半衰期不变。故B错误；

C.半衰期是大量粒子的统计规律，对少数原子核不适用，故C错误。

D.比结合能越大，原子核越稳定，则"Y的比结合能比的比结合能大，故D错误。

故选D。

15.如图所示，固定在水平面上的半径为r的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强

度大小为3的匀强磁场。长为/的金属棒，一端与圆环接触良好，另一端固定在竖直导

1

电转轴O。'上，接入回路的电阻为R,随轴以角速度。匀速转动。在圆环的/点和电刷

间接有阻值也为R的电阻和电容为C、板间距为d的平行板电容器，有一带电微粒在电

容器极板间处于静止状态。已知重力加速度为g,不计其它电阻和摩擦，下列说法正确

的是（）

A.回路中的电动势为1皮%

B.微粒的电荷量与质量之比为粤~

BrLa）

C.电阻消耗的电功率为里及

4R

D.电容器所带的电荷量为马士

4

【答案】D

【解析】A.如图所示，金属棒绕轴切割磁感线转动，回路中的电动势

E=Br--=-Br2（o故A错误；

22

F

B.电容器两极板间电压等于万，带电微粒在两极板间处于静止状态，则

E,

uc,解得巨=罂1故B错误；

q-^=qT=mgmBr一（O

aa

昌2

C.电阻消耗的功率n.（万）B2r4序故c错误;

~R~16R

D.电容器所带的电荷量。=eg=C学故D正确。故选D。

16.CSST是我国自己研发的大型空间天文望远镜，它拟以“天宫”空间站为太空母港，

平时观测时远离空间站并与其共轨独立飞行，在需要补给或者维修升级时，主动与“天

宫”交会对接，停靠太空母港，其原理如图所示。正常工作时，CSST与空间站在同一轨

道上运行，当需要补给时，CSST在尸位置变轨至虚线所示II轨道，在n轨道运动一圈后，

与空间站恰好对接，设空间站轨道半径为R,正常运行时，CSST与地球连线和空间站

与地球连线夹角为0,下列说法正确的是（）

2

A.正常工作时，空间站位于CSST轨迹后方

B.CSST在I轨道尸点的加速度大于在n轨道P点的加速度

C.CSST在II轨道的半长轴为，仔|心J.R

D.在完成补给后，CSST需要减速变轨才能回到正常工作时的位置

【答案】c

【解析】A.因为在需要对接时，CSST先变轨至II轨道，n轨道的半长轴小于I轨道的半

径，所以CSST在II轨道上运行的周期更小，角速度更大，因此是CSST在追及空间站,

所以正常工作时空间站位于CSST轨迹前方，A错误;

B.在I轨道上尸点时，万有引力恰好提供CSST做圆周运动的向心力号=加为

在H轨道上的尸点时，CSST做近心运动弓=man

在尸点时万有引力大小和方向均相同，因此。i=an，B错误;

c.设n轨道半长轴为K,CSST在n轨道上的周期为空间站的运动周期为r,因为

CSST在n轨道运动一圈后，与空间站恰好对接，则有小弟7

根据开普勒第三定律有*=磊解得n轨道的半长轴为R=至心］.夫,

C正确;

D.完成补给后，CSST需要以更大的周期运行才能回到空间站后方，因此需要加速后

变轨到更高轨道，然后再减速变轨到I轨道，D错误。故选C。

17.如图所示，不可伸长的轻绳跨过光滑定滑轮，一端连接质量为2机的小球（视为质

点），另一端连接质量为小的物块，小球套在光滑的水平杆上。开始时轻绳与杆的夹角

为。，现将小球从图示位置静止释放，当小球到达图中竖直虚线位置时的速度大小为V,

此时物块尚未落地。重力加速度大小为g,则下列说法正确的是（）

m

3

A.当6=90。时，物块的速度大小为2V

B.当6=90。时，小球所受重力做功的功率为2%gv

C.小球到达虚线位置之前，轻绳的拉力始终小于mg

D.小球到达虚线位置之前，小球一直向右做加速运动

【答案】D

【解析】AC.绳轻绳与杆的夹角为。时物块和小球的速度大小分别为匕和马,则有

匕=v2cosa当小球运动到虚线位置时e=90。，故％=0,可见在小球运动到虚线位置的

过程在中，物块向下先做加速运动后做减速运动，即先失重后超重，轻绳的拉力先小于

加g后大于加g,故AC错误；

B.小球达到虚线位置时，其所受重力的方向与速度方向垂直，重力做功的功率为零，

故故B错误；

D.在小球运动到虚线位置的过程在中，只有轻绳对小球做功且一直做正功，根据动能

定理可知，小球的速度一直增大，小球一直向右做加速运动，故D正确。

故选D。

18.如图用频率为了的单色光，垂直照射双缝，在光屏上O是中央亮条纹，尸点是。上

方第二条亮条纹中心，已知双缝间距为力双缝到光屏的距离为L光速为c,下列说

法正确的是（）

A.该单色光的波长4=c/

B.r2-i\=2cf

C.OP之间的距离为冬

df

D.若换用频率更大的单色光照射双缝，。点上方第二条亮条纹中心在P点上方

【答案】C

【解析】A.根据波速、波长关系c=〃，2=亍故A错误；

B.尸点是。点上方第二条亮条纹中心马-4=24="故B错误；

LLc2Lc

C.双缝干涉两条相邻亮条纹中心间距©=72=下。?之间的距离为2Ax=丁

adjaj

4

故C正确;

D.若换用频率更大（波长更短）的单色光照射双缝，。点上方第二条亮条纹中心在尸

点下方，故D错误。故选C。

19.氢原子的能级图如图甲所示，大量处于”=3能级的氢原子向基态跃迁时，放出

频率不同的光子。其中频率最高的光照射图乙电路中光电管阴极K时，电路中电流随

电压变化的图像如图丙所示。若电压大于5后微安表示数。保持不变，电子的电

荷量为e,质量为加，则下列说法正确的是（）

nqeV

4------------------------0.85---------------\1

3-----------------------

a.rPb

tTO-

-UxO

A.大量处于〃=3能级的氢原子向基态跃迁时，能放出2种不同频率的光子

B.用能量为10.20eV的光子照射氢原子，可使处于基态的氢原子发生电离

C.用图乙实验电路研究光电效应，要测量遏止电压，滑片尸应向〃端滑动

D.当电路中电压恰好等于Uz时，到达A板的光电子最大速度2e（U|+4）

【答案】CD

【详解】A.大量处于〃=3能级的氢原子向基态跃迁时，能放出C；=3种不同频率的

光子，故A错误；

B.用能量为10.20eV的光子照射氢原子，能量小于13.6eV的电离能，不可以使处于基

态的氢原子发生电离，故B错误；

C.用图乙实验电路研究光电效应，要测量遏止电压，K应接正极，滑片尸应向a端

滑动，故C正确；

D.根据图丙可知，遏止电压为当电路中电压恰好等于Uz时，到达A板的光电子

]2

最大速度线=eU\+eU2=-mv解得v=型幺+%）故D正确。故选CD。

2Vm

20.如图所示，直角三角形区域内存在垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大

小为5,Z-a-60°,Z.b-90°,边长ab=L,一个质量为冽、电荷量为q的带正电粒

5

子从。点分别以大小和方向不同的速度射入磁场，不计粒子的重力，下列说法正确的是

t

/•・8・

A.能从ac边界射出的粒子在磁场中的运动时间都相同

B.能从。点射出的粒子在磁场中运动的最长时间为三高

C.粒子沿方向射入磁场，从6c边界射出的圆周半径应满足R>£

D.在磁场中运动时间最长的粒子对应的最大速度值为，迎

m

【答案】BC

【解析】A.若粒子射入速度方向不相同，从因边界射出时速度方向也不相同，所以粒

2兀m

子在磁场中运动转过的圆心角就不相同，由一T

I-(X-(Z-

2%2%qB

则从ac边界射出时所用时间就不相同，故A错误；

B.如果从a点入射的粒子与ac的夹角为30。，粒子从c点射出时的速度与ac的夹角也

为30。，图中/c=30。，所以此时粒子能从c点沿北方向射出，此时粒子在磁场中运动

所对应的圆心角最大，运动的最长，最长时间为/-3T-乃加_乃加故正确；

----1—--3--x-2-----------B

ITI2兀Bq3qB

C.粒子沿ab方向射入磁场，恰好不从A边界射出时，速度方向与A相切，在磁场中

粒子转过的圆心角为90°,有几何关系可得粒子做圆周运动的半径为凡11n=L

所以从6c边界射出的圆周半径&乂，故C正确；

D.粒子沿qb方向射入磁场，与be相切时，运动时间最长，在磁场中粒子转过的圆心

2

角为90。，有几何关系可得粒子做圆周运动的半径为R=L,由3qv=加,

可得v=如故D错误。故选BC。

m

21.如图，水平面上有足够长的平行光滑金属导轨和P。，导轨间距为心电阻不

计，导轨所处空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为瓦导轨上放有质量均

为加、电阻均为R的金属棒a、bo开始时金属棒b静止，金属棒。获得向右的初速度

vo,从金属棒。开始运动到最终两棒以相同的速度匀速运动的过程中，两金属棒始终与

6

导轨垂直且接触良好，下列说法正确的是（）

XXXXXXXXXX

n

XXXXXx*（）xXXX

XXXXXXXXXX

XXXXXXXXXX

ha

A.。做匀减速直线运动，b做匀加速直线运动

B.最终两金属棒匀速运动的速度为?

C.两金属棒产生的焦耳热为皿

4

D.。和6距离增加量为鬻

BL

【答案】BCD

【解析】A.金属棒。向右运动时，受向左的安培力，则a棒向右做减速运动，随速度

的减小，感应电流减小，安培力减小，棒。的加速度减小，则。做加速度减小的减速直

线运动；同理6做加速度减小的变加速直线运动，最终两棒达到共速的稳定状态，A错

误；

B.当两棒共速时，由动量守恒定律可知解得v=g%B正确；

C.两金属棒产生的焦耳热为°=；〃诉-；，2加（上）2=:机v；C正确；

D.设从开始运动到两金属棒最终稳定过程中，磁通量的变化量为△①，时间为△/,平

均电流为7，有后=孚=华，7=互对金属棒6由动量定理有8元

AtNt2R

联立解得芯=黑?，D正确。故选BCD。

BL

二、实验题：本题共2小题，共15分。

22.（6分）小组同学要测量当地重力加速度的大小。实验步骤如下：

小组同学要测当地重力加速度，有刻度尺，手机，木板，木块若干。他们先将木块自由

落体，并录像。发现时间太短，不便分析，受伽利略斜面实验的影响，经讨论决定让木

7

块从斜面上滑下。设计如下：

①如图所示，斜面的倾角可调，在斜面上画一些标记线0、1、2、3、4,让木块从木板

顶端释放。

②用手机正对斜面，录下木块从木板顶端释放沿斜面向下做加速直线运动的情况。测出

木块从0分别到1、2、3、4的距离£并通过录像测出对应的运动时间/的数据。

③该同学选取部分实验数据，画出了图像，当木板的倾角为53。时，利用图像数据

t

得到木块下滑的加速度大小为5.6m/s2o

④再次调节斜面的倾角，重复实验。

回答以下问题：

（1）当木板的倾角为37。时，所绘图像如上图所示。由图像可得，木块过测量参考点0

时速度的大小为m/s；选取图线上位于坐标纸网格交叉点上的两点，利用这

两点数据得到木块下滑的加速度大小为___________m/s2o（结果均保留2位有效数字）

（2）根据上述数据，进一步分析得到当地的重力加速度大小为___________m/s20（结

果保留2位有效数字，sin37o=0.60,cos37°=0.80）

【答案】0.75/0.74/0.763.1/3.0/3.29.4/9.2/9.3/9.5/9.6

【解析】⑴川⑵根据动力学公式ff+犷可得?=2%+加

2£

2

则由-j^-t图像可知2v0=1.5则v0=0.75m/s,a=k=3.1m/s

（2）[3]由牛顿第二定律可知加gsin。一〃加gcos8=m。即a=gsin-//gcos0

当月53°时a=5.6m/s2,即gsin53°-〃gcos53°=5.6

当61=37°时a=3.1m/s2,即gsin37"-〃gcos37°=3.1联立解得g=9.4m/s2

23.（9分）某物理探究小组的同学设计了如图甲所示的实验电路测定干电池的电动势

和内阻。实验器材如下：

A.电池组（两节干电池）

B.定值电阻4=2。

C.毫安表（量程为50mA,内阻4=4.5。）

D.电压表（量程为3V,内阻很大）

E.滑动变阻器R

F.电阻箱

G.开关，导线若干

8

AU/V

(1)将电阻箱的阻值调至0.5。，则图甲中虚线框内改装后电流表的量程为

mA；

(2)实验步骤如下：

①闭合开关S前，将滑动变阻器尺的滑片移到端(选填“左”或“右”)；

②闭合开关S,改变滑片位置，记下电压表的示数。和毫安表的示数/,多次实验后将

所测数据如图乙所示的坐标纸上，作出。-/图线；

(3)每节干电池的电动势E=V,内阻厂=Q(结果均保留两

位有效数字)；

(4)电动势的测量值___________真实值(选填“大于”“等于”或“小于”)。

【答案】500左1.51.0等于

TD

【解析】(1)[1]改装后电流表的量程为/=4+先代入数据得到/=500mA

(2)⑵为了保护电路，应使电路中电流最小，所以滑动变阻器接入电路的电阻最大，

即滑片应滑到最左端。

(3)[3][4]根据毫安表的改装原理，当毫安表的示数为/时，电路中的电流为10/,设

每节干电池的电动势为£,内阻为八则根据欧姆定律有2£=。+/^+10/(凡+2厂)

代入数据，整理得到U=2E-(20r+24.5)7根据乙图的图像可知2E=3.0V

2

20r+24.5Q=----------rl解得£=1.5V,r=1.0Q

4.5x1027

(4)[5]由电路图分析可知，通过电流表的示数可算出主路中的电流。通过电压表可测

出通过滑动变阻器的电压，再通过欧姆定律计算，则可以准确得到电路中各部分的电压。

故该实验求得的电动势的测量值等于真实值，求得的电动势内阻也等于真实值。

三、计算题：本题共3小题，共47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。

9

24.（12分）如图所示，在＞＞0的空间中存在沿y轴负方向的匀强电场，在了＜0的空

间中存在方向垂直xOy平面（纸面）向外的匀强磁场，一电荷量为9、质量为加的带正

电的粒子，比荷旦=：xio-2c/kg,自了轴上的4点以速率%=10m/s沿X轴正方向射入

电场；然后经过x轴上的吕点进入磁场，经磁场偏转后，经过坐标原点。返回第一象限。

已知Oq=d=lm,OP]=2也d=26m,不计粒子重力。求：

（1）电场强度E的大小；

（2）磁感应强度B的大小；

（3）粒子从点6到第一次经过坐标原点。所用的时间f。

3

【答案】(1)5X103N/C;(2)10T;(3)20'兀，

10

OP

2=V0Zl

（2）设粒子在尸2点时的速度为V,且v与水平方向的夹角为a,则有

cosa

a=30。

I%

粒子进入磁场做匀速圆周运动，设半径为凡洛伦兹力提供向心力，则有尹8=*

0=60。

如下图，设粒子过尸2点的半径与水平方向夹角为£，则由几何关系得

R=OP2=2V§m

联立解得5=

10

（3）粒子进入磁场做匀速圆周运动，设周期为T,洛伦兹力提供向心力，则有

4万2A,e27rm

qvB=m—R解得『=/

粒子在磁场中由尸2点运动到。点的时间为％=养7=5S

则粒子从点月到第一次经过坐标原点。所用的时间为f=%+t2=2,；5%S

25.（15分）如图所示，小周设计的玩具滑动的固定轨道分成三部分，倾斜粗糙的

轨道，水平光滑的3c轨道，还有一段光滑的圆弧轨道与斜面N3相切于/点，圆弧轨

道的圆心为。，半径为A=0.5m,N为圆弧上的一点，且半径ON竖直，水平轨道上有

一个轻弹簧，轻弹簧的左端与墙壁相连，右端与质量为町=6kg的小物块Q相连接，均

处于静止状态。现在/处由静止释放一个质量为%=2kg的小滑块P,小滑块P与小物

块Q发生弹性碰撞，已知N3轨道长为£=4m,段与水平面的夹角。为37。，小滑块

P与轨道间的动摩擦因数〃为0.5,且通过8点时无能量损失。（空气阻力不计，取

重力加速度g=10m/s2,sin37。=0.6,cos370-0.8）

（1）求小滑块P第一次运动到B点时的速度的大小％。

（2）求轻弹簧的最大弹性势能耳。

（3）若取走小滑块P和小物块Q,在第（2）问中弹簧压缩到最短的地方放置一个与小

滑块P材料相同、质量为加。的小滑块，该小滑块恰能到最高点N,求小滑块的质量加。。

（结果保留三位有效数字）

CB

11

【答案】(1)4m/s；(2)12J；(3)0.233kg

【解析】(1)对小滑块P,从/到8,由动能定理得加28公亩37。-〃〃?28£。0537。=：加24

解得力=4m/s

(2)设小滑块P与小物块Q碰撞后速度分别为4、%,以水平向左为正方向，弹性碰

撞过程满足系统动量守恒和机械能守恒，则有加2VB=m2VV+叫”，

—

—=w加2君+5加1石联立解得Vp—2m/s,VQ—2m/s

当小物块Q的速度减为0时，弹簧被压缩到最短，弹簧的弹性势能最大，则有

1

47=12J

(3)设N点到水平轨道的高度为〃，小滑块恰能到最高点N,由重力提供向心力得

加og=R3解得％=V^m/s由能量守恒定律得Ep=mogh+mov^+jumogcos0L

R2

24

其中h=Lsin37°+7?+7?cos37°=3.3m联立解得砥)=而^kg»：0.233kg

26.(20分)如图所示，水平地面上有一个质量为M=3kg、左端带有固定挡板的长木

板/,其上表面。点左侧光滑、右侧粗糙，。点距右端的距离4=8m,距左端挡板的

距离4=4m,下表面与地面间的动摩擦因数为4=0.2。长木板右端放置一个可视为质

点的小滑块瓦其质量为机=1kg,3与木板间的动摩擦因数外=0」，初始时滑块和长

木板均静止。现给长木板N大小为%=8m/s、水平向右的初速度；当8相对于长木板

滑至O点时，给长木板施加一水平向右、大小为b=14N的恒力。经过一段时间，滑块

与挡板发生第一次弹性碰撞；此后的运动过程中，滑块2与挡板发生多次弹性碰撞，所

有碰撞过程时间极短可以忽略。g取lOm/s"求：

(1)从开始运动到滑块相对于长木板向左滑至O点的过程中，长木板/的位移；

(2)滑块8与挡板发生第一次碰撞后的瞬间，长木板/和滑块8的速度大小；

(3)滑块2与挡板发生第一次碰撞后到第二次碰撞前的时间间隔；

(4)滑块8与挡板发生第〃次碰撞前拉力厂的总功。

Ap_______o_____________g

////Z/////7/////////////7//////

【答案】⑴10m；(2)4m/s,8m/s；(3)4s；(4)JF=(168«2-56«)J

mmMa

【解析】(1)根据牛顿第二定律，XtAA(^+)g+^2g=iBju2mg=ma2

12

2

解得4=3m/s2,a2=lm/s

设经时间f,2滑至。点，根据位移时间公式，有一

解得x〃=10m,f=2s

（2）2滑至。点