2024年高考物理最后一卷（湖北卷）（全解全析）

2024年高考最后一卷（湖北卷）物理·全解全析注意事项：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10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。1．如图所示是高中物理人教版教材选择性必修第三册研究光电效应的实验插图，开始时把一块带负电的锌板与一验电器相连，验电器指针张开。用紫外线灯照射锌板后，指针张角变小，忽略锌板自发漏电的因素，下列说法正确的是（）A．若用黄光照射锌板，指针张角可能不变B．增加紫外线灯光线的强度，光电子的最大初动能也变大C．发生光电效应时，光照到金属板的一面上，电子从金属板的另一面飞出D．若用黄光照射另外一种带负电的金属板，指针张角变小，则用紫光照射该金属板指针张角可能不变【答案】A【详解】A．由于黄光波长更长，频率更低，由光电效应方程，可知，可能不发生光电效应，指针可能不动，故A正确；B．由光电效应方程，可知，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与光照强度无关，故B错误；C．紫外线灯照射后发生光电效应，电子从金属板表面逸出，即从光照射到的金属表面逸出，故C错误；D．根据光电效应方程，可知，若黄光照射金属板发生光电效应，则紫光一定也会发生光电效应，故D错误。故选A。2．科学家对于外太空的探测脚步一直未停止，近期在距离地球200光年发现了一“超级地球”行星K2-155d，研究表明其表面有可能存在液态水，所以科学家期待深入探索K2-155d的生命迹象。已知绕行星K2-155d运动的卫星公转周期为月球绕地球公转周期的p倍，绕行星K2-155d运动的卫星轨道半径为月球绕地球轨道半径的q倍，行星K2-155d半径为地球半径的n倍。并且地球表面的重力加速度为g，忽略行星K2-155d和地球的自转，则质量为m的小球在行星K2-155d表面的重力为（）A． B． C． D．【答案】A【详解】根据题意质量为m的物体在行星K2-155d在表面由，当卫星绕行星K2-155d运动公转时由万有引力提供向心力，得，而已知，，代入上式得，当月球绕地球运动公转时由万有引力提供向心力，得，联立解得，而设质量为m物体在地球表面时有，得，已知代入上式联立解得，代入得，故选A。3．利用“涡流效应”可实现冷热气体的分离。如图，一冷热气体分离装置由喷嘴、涡流室、环形管、分离挡板和冷热两端管等构成。高压氮气由喷嘴切向流入涡流室中，然后以螺旋方式在环形管中向右旋转前进，分子热运动速率较小的气体分子将聚集到环形管中心部位，而分子热运动速率较大的气体分子将聚集到环形管边缘部位。气流到达分离挡板处时，中心部位气流与分离挡板碰撞后反向，从A端流出，边缘部位气流从B端流出。下列说法正确的是（）A．A端流出的气体分子热运动平均速率一定大于B端B．A端流出的气体内能一定小于B端流出的C．该装置气体进出的过程满足能量守恒定律，但违背了热力学第二定律D．该装置气体进出的过程既满足能量守恒定律，也满足热力学第二定律【答案】D【详解】A．依题意，中心部位为热运动速率较低的气体，与挡板相作用后反弹，从A端流出，而边缘部分热运动速率较高的气体从B端流出；同种气体分子平均热运动速率较大、其对应的温度也就较高，所以A端为冷端、B端为热端，依题意，A端流出的气体分子热运动速率较小，B端流出的气体分子热运动速率较大，所以从A端流出的气体分子热运动平均速度小于从B端流出的，故A错误；B．A端流出的气体分子热运动速率较小，B端流出的气体分子热运动速率较大，则从A端流出的气体分子平均动能小于从B端流出的气体分子平均动能，内能的多少还与分子数有关；依题意，不能得出从A端流出的气体内能一定大于从B端流出的气体内能，故B错误；CD．该装置将冷热不均气体的进行分离，喷嘴处有高压，即通过外界做功而实现的，并非是自发进行的，没有违背热力学第二定律；温度较低的从A端出、较高的从B端出，也符合能量守恒定律，故C错误，D正确。故选D。4．哈尔滨是中国著名的冰雪旅游城市，每年冬季都会举办盛大的冰雪节。冰雕展则成为了人们探访冬季梦幻之旅的最佳选择。冰雕展上有一块圆柱体冰砖，上、下底面半径为1m，轴截面为正方形，上下底面中心连线为，在处安装了一盏可视为点光源的灯，已知冰的折射率为1.3。下列说法正确的是（）A．若光在冰砖中发生全反射的临界角为C，则B．由灯直接发出的光照射到冰砖侧面时能从侧面任何位置射出C．由灯直接发出的光照射到冰砖上表面时都能从上表面任何位置射出D．从冰砖正上方沿方向观察，点光源的视深是【答案】C【详解】A．若光在冰砖中发生全反射的临界角为C，则，故A错误；BC．作出发生全反射临界光路图，如图所示在直角中，由几何关系可知，故由灯直接发出的光照到冰块上表面时都能从上表面射出，而，故由灯直接发出的光照到冰砖侧面时不是能从侧面任何位置射出，故B错误，C正确；D．实深是AB，设视深为h，根据折射率定义式结合几何关系可知，可得，故D错误。故选C。5．镍63（）核电池是一种利用镍63同位素进行能量转换的装置，工作原理基于镍63同位素的放射性衰变，其半衰期为100.1年，在衰变过程中，镍63同位素会释放出一个高能电子，同时转变成稳定的铜63（）同位素。核电池中含有大量的镍63同位素，当这些同位素发生衰变时，释放出的高能电子会被捕获并导入电路中，电子的流动产生的电流可以用来驱动各种电子设备或充电电池。下列说法正确的是（）A．镍63的衰变方程为B．镍63的比结合能小于铜63的比结合能C．镍63的衰变是由于强相互作用引起的D．100个镍63经过200.2年还剩下25个【答案】B【详解】A．因为核反应前后发生质量亏损，所以核方程不能写成等号，只能用箭头表示，A错误；B．核反应后释放核能，反应朝着比结合能增大的方向进行，故镍63的比结合能小于铜63的比结合能，B正确；C．衰变是原子核内中子不稳定，由弱相互作用引起的，C错误；D．半衰期是统计规律，具体到少数样本的个数计算是错误的，D错误。故选B。6．如图所示，电阻为R的金属直角线框放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，a、d两点连线与磁场垂直，、长均为l，长为，定值电阻阻值也为R，线框绕连线以角速度匀速转动。时刻线框所在平面与磁场垂直，则（）A．时刻穿过线框磁通量的变化率最大B．时刻边所受安培力大小为C．a、d两点间电压变化规律为D．线框转一圈过程中外力对线框做功为【答案】D【详解】AB．时刻，bc边运动方向与磁场方向平行，感应电动势为零，穿过线框磁通量的变化率为零。电路中没有感应电流，边所受安培力为零，故AB错误；C．依题意，感应电动势的最大值为a、d两点间的电压的最大值为，则a、d两点间电压变化规律为，故C错误；D．电动势的有效值为，线框转一圈过程中外力对线框做功为，故D正确。故选D。7．水平面上的两个波源S1和S2相距8m，频率均为5Hz，以S1和S2中点为坐标原点建立坐标系。t=0时波源S1从平衡位置开始垂直纸面向下做简谐运动，所激发的横波在均匀介质中向四周传播。某时刻波源S2开始垂直纸面向上做简谐运动，在t=0.65s时两列波的最远波峰同时传到P点，P点的坐标为（0，3）。则（）A．y轴所在直线为减弱区片B．波长为2mC．波的传播速度为m/sD．t=0.65s时波峰与波谷相遇的点共有6个【答案】B【详解】A．根据题意，在t=0.65s时两列波的最远波峰同时传到P点，即此时刻是波峰与波峰叠加，说明该点振动加强，由于该点位于两波源连线的中垂线上，即y轴上，则y轴所在直线为加强区片，故A错误；BC．波源频率为5Hz，则周期为对于波源S1，则有波源形成的波在0.65s内传播的距离为由于时波源从平衡位置开始垂直纸面向下做简谐运动，在t=0.65s时该波的最远波峰传到P点，根据同侧法可知，在P点波峰之前的波形为，在间的波形为根据几何关系可得则有解得则波速为，故B正确，C错误；D．波源从平衡位置开始垂直纸面向上做简谐运动，在t=0.65s时该波的最远波峰传到P点，根据同侧法可知，波源在P点波峰之前的波形为，由于波源在P点波峰之前的波形为，可知波源开始振动的时刻为，则在t=0.65s，波源振动时间为，则波源形成的波传播的距离为，根据上述，作出两列波在0.65s内形成的波峰（实线）与波谷（虚线）如图所示根据图形可知，在0.65s时间内，水平面上波峰与波谷相遇的点共有8个，故D错误。故选B。8．如图甲所示为电磁感应加速器核心部分俯视图，圆心为O、半径为R的圆形光滑真空绝缘细管固定放置于圆形边界的匀强磁场中，圆心O与磁场圆心重合。磁场方向竖直向下，当磁场的磁感应强度B随时间变化时，会在空间中产生涡旋电场，其电场线是在水平面内一系列以O为圆心的同心圆，同一条电场线上各点场强大小相等。某时刻在细管内P点静止释放一带电量为、质量为m的小球，小球沿逆时针方向运动，其动能随转过圆心角θ的变化图像如图乙所示，下列说法正确的是（）A．磁感应强度大小均匀减小B．细管所处位置电场强度大小为C．磁感应强度变化率大小为D．小球第一次回到P点所用时间为【答案】BD【详解】A．小球带正电，其沿逆时针运动，所以电流方向为逆时针，由楞次定律可知，其磁场的磁感应强度增加，故A项错误；B．细管所处的场强为E，由动能定理有，整理有，结合题图可知，其图像的斜率有，解得，故B项正确；C．感生电动势有，则又有，由题图可知，当时，其动能，从0到2π有，整理有，故C项错误；D．小球在绕一圈过程中其受到的电场力大小不变，有，结合之前的分析有，则绕行一圈对粒子有，解得，故D项正确。故选BD。9．空间中存在平行于纸面的匀强电场，在纸面内取O点为坐标原点建立x轴，如图甲所示。现有一个质量为m、电量为＋q的带电微粒，在t＝0时刻以一定初速度从x轴上的a点开始沿顺时针做匀速圆周运动，圆心为O、半径为R。已知图中圆为微粒运动轨迹，ab为圆轨迹的一条直径；除电场力外微粒还受到一个变力F，不计其它力的作用；测得试探电荷所处位置的电势P随时间t的变化图像如图乙所示，其中。下列说法正确的是（）A．电场强度的方向与x轴正方向成B．从a点到b点F做功为C．微粒在a时所受变力F可能达最小值D．圆周运动的过程中变力F的最大值为【答案】BD【详解】A．由乙图可知，带电微粒在转动过程中，电势最高值为，电势最低值，最高点、最低点分别位于轨迹直径的两端，将直径取四等分点，找到与a点电势相同的点A，如图aA垂直于电场线电场强度的方向与x轴正方向为，由几何关系解得，A错误；B．由上述分析可知，从a点到b点由动能定理，又，解得，B正确；C．圆周运动的过程中电势为时变力F达到最小值，C错误；D．由乙图可知，微粒做圆周运动的周期为，故速度为，电场强度为，圆周运动的过程中电势为时变力F达到最大值，有，解得，D正确。故选BD。10．如图为某款新型电磁泵的简易装置图。泵体是一个长、宽、高分别为、、的长方体，上下两面M、N为金属极板，当与电源相连时会在两极板间的导电液体中产生自上而下的恒定电流，泵体处于垂直纸面向外磁感应强度为的匀强磁场中。导电液的电阻率为，密度为，重力加速度为，工作时泵体始终充满液体，下列说法正确的是（）A．电磁泵稳定工作时，磁场对导电液的作用力为B．导电液的流速稳定为时，电源的输出功率为C．该电磁泵中导电液流速与抽液高度的关系为D．该电磁泵的最大抽液高度为【答案】ACD【详解】A．将通电导电液看成导体棒，受到的安培力F=BIL=BIc根据左手定则可知磁场对导电液的作用力方向为水平向左，故A正确；B．电源提供的电功率一部分为安培力的功率P1=Fv=BIcv另一部分为导电液产生的热功率，故B错误；CD．由安培力做功的特点可知电磁泵的机械功率等于安培力的功率，所以P机=P1设∆t内被抽至泵体中的液体的质量为∆m=Dbcv∆t∆t内被抽至泵体中的液体的动能的增加量∆Ek=∆mv2=Dbcv3∆t∆t内被抽至泵体中的液体的重力势能的增加量为∆Ep=∆mgh=Dbcvgh∆t电磁泵的机械功率等于单位时间内被抽至泵内的液体的动能增加量和重力势能增加量之和，即P机=联立可得BIcv=Dbcv3∆t+Dbcvgh即故当v＝0时，即导电液的流速为零时，上式中的h最大故CD正确。故选ACD。二、非选择题：本题共5小题，共60分。11.（8分）某同学验证机械能守恒定律的装置如图1所示，该装置由悬挂在铁架台上的细线、小球和铁架台下方的光电门组成，当地重力加速度为。（1）实验中用毫米刻度尺测量悬点到小球上端的细线长度为，用某测量工具测量小球的直径，则该测量工具为（填选项序号）；A．毫米刻度尺

B．20分度的游标卡尺C．50分度的游标卡尺

D．螺旋测微器（2）该同学将细绳拉直至与悬点等高的位置后由静止释放，记录小球通过最低点时光电门的遮光时间，则小球通过最低点的速度大小为（用所测物理量字母表示）；（3）本实验验证机械能守恒定律时，只需在误差允许范围内验证表达式是否成立即可；（4）多次改变细线长度，重复以上操作，若以为纵坐标，为横坐标，根据实验数据作出的图像如图2所示，图中的纵截距为，为纵轴上的一个数值，则可得重力加速度测量值（用图中给的字母或所测物理量表示）；（5）用实验所得重力加速度与当地重力加速度比较，在误差范围内两个数值近似相等，则验证了小球机械能守恒。【答案】（1）B（2）（3）（4）【详解】（1）该同学测量小球的直径，毫米刻度尺读数精确到，50分度的游标卡尺的精度为，尾数只能是偶数，螺旋测微器读数精确到，20分度的游标卡尺的精度为，所以测量工具为20分度的游标卡尺。故选B。（2）根据光电门的原理可知小球通过最低点的速度为；（3）小球下落导致重力势能减小量为动能增加量为当小球的重力势能减小量等于动能的增加量时，机械能守恒，所以本实验验证的表达式为（4）根据变形可得则重力加速度测量值12.（10分）某小组同学设计了如图甲所示电路同时测量电压表内阻与定值电阻的阻值。现有的实验器材如下：A．待测电压表（量程，未知）B．待测电阻（约为1000Ω）C．滑动变阻器（）D．滑动变阻器（）E.电阻箱（）F.电阻箱（）G.电源（电动势为3V，内阻不计）；H.开关，导线若干。(1)根据实验电路，为尽可能精确测量，滑动变阻器应该选用，电阻箱应该选用。（填器材前字母序号）(2)该小组选定实验器材后进行了如下操作：①先将电阻箱R调至零，先后闭合开关S2，S1，调节至电压表读数恰好如图乙所示，此时电压表示数为V；②断开开关S2；③调节电阻箱R，记录此时电压表示数U与电阻箱示数R；④多次改变电阻箱R阻值，重复步骤③；⑤根据图像法科学分析、计算结果。(3)该小组同学根据所测数据作出图像如图丙所示，根据该图像可计算出电压表内阻kΩ，待测电阻kΩ。【答案】(1)CF(2)2.40(3)3.01.0【详解】（1）由题图可知，电路的控制电路采用的是分压式接法，为保证误差尽可能的小，选用总阻值小的滑动变阻器。故选C。电阻箱要能够调节电路中的电流，而待测电阻的阻值约为1000Ω，所以其电阻箱的阻值应该大一些，即应该为。故选F。（2）量程为3V的电压表最小分数值为0.1V，所以其读数为。（3）由欧姆定律，电压表示数U与电阻箱阻值R关系，有整理有结合题图可知，对于图像，有，解得，13.（10分）如图所示，质量为的导热汽缸内壁光滑，用轻质活塞封闭着一定质量的理想气体，通过活塞竖直吊在天花板上。开始时封闭气体的热力学温度为，活塞到汽缸底部的距离为L。已知外界大气压强为，重力加速度为g，活塞的半径为。由于外界气温较低，封闭气体的温度缓慢下降，封闭气体在温度下降至的过程中，对外界放出的热量为Q。求：（1）此时封闭气体的压强；（2）这一过程中封闭气体的内能变化量。【答案】（1）；（2）【详解】（1）对汽缸有由题意知解得封闭气体的压强为可知温度降低，汽缸内气体压强不变，所以当温度降至时，压强仍为。（2）封闭气体的温度缓慢下降，封闭气体在温度下降至的过程中，做等压变化解得则汽缸上升的距离外界对封闭气体做的功因气体温度降低，则气体内能减少，由热力学第一定律解得14.（14分）如图所示，劲度系数的弹簧一端固定于地面上，另一端连接物块A，物块B置于A上（不粘连），A、B质量均为1kg且都可看成质点，物块B上方有一带圆孔的挡板，质量为4kg的物块C放在圆孔上方不掉落，整个装置处于静止状态。现在给物块B施加方向始终竖直向上、大小为的恒力，使A、B开始运动，A、B分离时，A在锁定装置的作用下迅速在该位置静止，B向上运动并与C发生碰撞，然后下落与A碰撞，已知A碰撞前瞬间解除锁定，锁定装置之后不再对A作用。B与A、C的碰撞均为弹性碰撞，弹簧的弹性势能（x为弹簧的形变量），重力加速度g取。求：（结果可用根号表示）（1）A、B第一次分离时弹簧的形变量；（2）A、B第一次分离时物块B的速度大小；（3）B下落与A第一次碰撞结束时，物块A的速度大小。【答案】（1）0.1m；（2）；（3