2024届山西省省级高三年级下册第二次联考l理科综合物理试题（含答案与解析）

2024届山西省省级名校高三下学期第二次联考

物理试题

注意事项：

1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在试卷和答题卡指定位置上。

2.回答选择题时，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，将答案用0.5mm的黑色

笔迹签字笔写在答题卡上，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。

1.PET成像的原理是将放射性同位素C11注入人体，它会发生4+衰变，其衰变方程为

正电子和人体内的负电子相遇湮灭成一对光子，光子被探测器探测后经计算机处理形成清晰的图像。下列

说法正确的是（）

A.正电子是原子核中一个质子转化成中子时释放的

B.正负电子湮灭过程电荷数不守恒

C.C11的比结合能比B11的比结合能大

D.该衰变前后物质的总质量不变

2.真空轮胎（无内胎轮胎），在轮胎和轮圈之间封闭着一定质量的空气，轮胎鼓起对胎内表面形成一定的

压力。当夜晚胎内气体温度为-13。。时，传感器显示左前轮胎压为2.0个标准大气压，当该车白天在路面行

驶时，传感器显示该轮胎的胎压为2.2个标准大气压，不考虑轮胎内气体体积的变化。则此时胎内气体温

度约为（）

A.-3℃B.3℃C.13℃D.23℃

3.如图所示，带电粒子b仅在静电力的作用下绕固定的带电粒子〃沿椭圆轨道按逆时针方向运动，。为椭

圆的中心，A8为椭圆的长轴，。、。关于O对称。贝IJ（）

______D

b

C

A.在C、。两点，6的电势能相等

B.从。到A,静电力对b先做正功后做负功

C.从A到C与从8到。，6运动时间相等

D.从C到D6的动能先减小后增大

4.某次救援中，一质量为20kg的无人船在平静水面上从静止开始沿直线奔向目标地点，加速100m后关

闭发动机，继续滑行一段距离后恰好到达救援地点，该过程中无人船运动的速度平方”2与位移尤的关系如

图所示。假设无人船运行过程中受水的阻力恒定，不计空气阻力，g取lOm/s?。该过程中（）

Av2/（m2-s'2）

-------1--------1-------------►x/m

0100200300

A.无人船加速的时间为20s

B.无人船平均速度的大小为15m/s

C.减速过程中，无人船受水阻力的大小为20N

D.加速过程中，牵引力对无人船做的功为4X1（）3J

5.天文学家利用北双子座望远镜的档案数据，发现了迄今已知最重的超大质量黑洞对，两者的总“体重”约

为280亿倍太阳质量，两个黑洞间仅相距241y（光年）。假设这两个黑洞仅在相互作用的万有引力下绕

行，已知日地的距离为1.6x10-5年,则两个黑洞相互绕行的周期约为（）

A.1（）4年B.105年C.年D.107年

6.如图所示，工地上工人用小推车运送光滑的圆柱形材料，车的上表面。4前端。固定有挡板

ZAOB为钝角，到达目的地后工人抬起小推车的把手，使挡板OB由图示位置缓慢沿逆时针方向转至水

平。设圆柱形材料对。4、压力的大小分别为耳、鸟，则在此过程中（）

A一直减小B.占先增大后减小

C."一直增大D.B先减小后增大

7.图甲为超声波悬浮仪，其基本原理是让在竖直方向正对的两个相干波源发射的超声波叠加后，会出现振

幅几乎为零的点一节点，小水珠能在节点处附近保持悬浮状态。图乙中P、。为平衡位置位于

（―2.5cm,0）和（2.0cm,0）的两个相干波源，该时刻两列波分别传到了点M（—1.5cm,0））和点

N（1.0cm,0）,已知声波传播的速度为340m/s。则在两列波相干并稳定后（）

A.两列超声波信号频率均为170Hz

B.该时刻P、。两波源的相位相反

C.小水珠可在图乙中。点位置附近悬浮

D.小水珠可在图乙中（0.25cm,0）点位置附近悬浮

8.如图甲所示，足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ倾斜固定，间距L=lm,电阻不计。导轨平面与水

平面间的夹角6=30°,上端M尸间接有阻值R=2。的电阻，整个装置处于方向垂直于导轨平面向下的匀

强磁场中。一质量%=0.2kg、阻值r=lQ的金属棒在外力作用下垂直于导轨放置，撤去外力后，棒沿

MN方向的位移尤与时间t的关系如图乙所示，其中L0~L5s间为直线。己知棒运动过程中始终垂直于导

4

轨，且在0~1.0s内通过棒的电荷量是1.0~1.5s内通过棒的电荷量的1倍，g取lOm/s,下列说法正确的

A.图乙中1.5s时对应的纵坐标是2.7m

B.匀强磁场磁感应强度为0.5T

C.0-1.0s内通过电阻R的电荷量是0.5C

D.O~1.5s内电阻R产生热量1.2J

三、非选择题：本题共14小题，共174分。

9.在用单摆测量重力加速度时，小明将小锁头栓接在不易形变的细丝线一端，另一端固定在。点，并在

细线上标记一点A,如图所示。

（1）将小锁头拉到某一高度（细线与竖直方向夹角很小）由静止释放，当锁头第一次到达最低点。时开

始计时并计数为1,以后锁头每到达。点一次，计数增加1,计数为N时，秒表测出单摆运动时间为K则

该单摆的周期7=;

（2）他保持A点以下的细线长度不变，通过改变OA间细线长度工以改变摆长，并测出单摆运动对应的周

期T,测量多组数据后，作出图乙所示图像，图像纵坐标应为（选填T，、“72”、“下”、

（3）已知图像的斜率为也可求得当地的重力加速度g=。

（4）图线乙明显不过原点，其图像与横轴交点的意义是。

10.在用如图的电路测量定值电阻R*（约20。）的阻值时，己知电源E的电动势为5V、内阻约为1O；灵

敏电流计的量程为lOOuA、内阻约1k。；电阻箱R（0-9999.90）。实验室可供选择的其他主要器材如下:

A.电压表Vi量程0~5V,内阻约20k。）；

B.电压表V2（量程。~15V,内阻约50kQ）；

C.电流表Ai（量程0~03A,内阻约2。）；

D.电流表A2（量程0~0.6A,内阻约1。）；

(1)为保证测量精度，电路中电压表应选(选填"A”或"B”)，电流表应选(选填

“C”或"D”)；

(2)为确保灵敏电流计G的安全，闭合S前电阻箱应调整至_________(选填“0”、“2000.0。”或

“9999.9。")；

(3)闭合S后，调节电阻箱的阻值，当灵敏电流计G的示数为零时，电阻箱的阻值为R、电压表的示数

为U以及电流表的示数为/,则号的测量值为(用测得的物理量表示)；

(4)用这种方法测得的电阻值_________(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值。

11.单板滑雪大跳台的比赛场地由助滑区、起跳台、着陆坡等构成，如图所示。某运动员与滑雪板一起从

高处滑下，在起跳台。点以水平速度%飞出，完成一系列动作后落在着陆坡上的P点。将运动员与滑雪板

看作质点，不考虑空气阻力，若要求运动员落在着陆坡的。点(OQ=2OP),那么他通过。点时的水平

12.一种能精准控制带电粒子运动轨迹和运动时间装置的原理如图所示。在xOy平面内0<x<2国的区

域内，第一象限内存在方向垂直于纸面向外的匀强磁场，第四象限内存在方向垂直于纸面向里的匀强磁

场，两磁场磁感应强度的大小关系为用=2不。处于。点的粒子源，能沿与x轴成夕=60。角的方向，向

第一象限发射质量为机、带电量为外速度为%的正粒子，粒子最终从x轴上的。(2班1,0)点射出磁场，

不计粒子的重力。

(1)求磁感应强度耳的最小值；

(2)若g=2聆，求粒子在磁场中通过的路程。

qL

xXB2xX

XXXX

13.如图所示，曲面轨道与水平轨道平滑连接，轨道足够长且光滑，水平轨道6c间存在水平向右的匀强电

场,L=L2m,c点处静置一质量"=H.Okg的绝缘物块及将质量〃z=1.0kg、电荷量

4=5.0x10-6(2的带正电的物块A从曲面轨道上的。点由静止释放，A到达c点时与8发生弹性碰撞，碰

后0.4s内A运动的v-f图像如图乙所示(向右为正)。A、B均可视为质点，不考虑A、2的碰撞时间且A的

电荷量始终保持不变，重力加速度g取10m/s2求：

(1)。点与水平轨道的高度差；

(2)A与8每次碰撞时位置距c点的距离。

图甲

参考答案

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。

1.PET成像的原理是将放射性同位素C11注入人体，它会发生夕+衰变，其衰变方程为

正电子和人体内的负电子相遇湮灭成一对光子，光子被探测器探测后经计算机处理形成清晰的图像。下列

说法正确的是()

A.正电子是原子核中一个质子转化成中子时释放的

B.正负电子湮灭过程电荷数不守恒

C.C11比结合能比B11的比结合能大

D.该衰变前后物质的总质量不变

【答案】A

【解析】

【详解】A.根据电荷数守恒可知，正电子是原子核中一个质子转化成中子时释放的，故A正确；

B.正负电子湮灭过程电荷数守恒，故B错误；

C.衰变过程释放能量，生成物更稳定，所以C11的比结合能比B11的比结合能小，故C错误；

D.衰变过程释放能量，存在质量亏损，故D错误。

故选Ao

2.真空轮胎（无内胎轮胎），在轮胎和轮圈之间封闭着一定质量的空气，轮胎鼓起对胎内表面形成一定的

压力。当夜晚胎内气体温度为-13℃时，传感器显示左前轮胎压为2.0个标准大气压，当该车白天在路面行

驶时，传感器显示该轮胎的胎压为2.2个标准大气压，不考虑轮胎内气体体积的变化。则此时胎内气体温

度约为（）

A.-3℃B.3℃C.13℃D.23℃

【答案】C

【解析】

【详解】不考虑轮胎内气体体积的变化，为等容变化，则

PlP2

（0+273）K（?2+273）K

%=-13℃

解得

t2=13℃

故选Co

3.如图所示，带电粒子6仅在静电力的作用下绕固定的带电粒子a沿椭圆轨道按逆时针方向运动，。为椭

圆的中心，45为椭圆的长轴，C、。关于O对称。则（）

A.在C、。两点，6的电势能相等

B.从。到A,静电力对6先做正功后做负功

C.从A到C与从B到。，6运动时间相等

D.从C到。，6的动能先减小后增大

【答案】D

【解析】

【详解】A.场源为带电粒子。是点电荷，C、。两点离场源距离不等，由°=枕可知，两点的电势不

r

等，由与=4。可知，粒子6在C、。两点的电势能不相等，故A错误；

B.粒子b从。到A,静电力为吸引力且靠近场源，则静电力一直做正功，故B错误；

C.粒子6做椭圆运动，类比卫星做椭圆运动可知，从A到C线速度较大，从2到。线速度较小，两运动

的轨迹长度相等，由/==可知，从A到C的运动小于从8到。的时间，故C错误；

v

D.粒子从C到。，静电力为吸引力先远离场源后靠近场源，则静电力先做负功后做正功，则b动能先

减小后增大，故D正确。

故选D。

4.某次救援中，一质量为20kg的无人船在平静水面上从静止开始沿直线奔向目标地点，加速100m后关

闭发动机，继续滑行一段距离后恰好到达救援地点，该过程中无人船运动的速度平方”2与位移尤的关系如

图所示。假设无人船运行过程中受水的阻力恒定，不计空气阻力，g取lOm/s?。该过程中()

Av2/(m2-s'2)

-------1--------1-------------►x/m

0100200300

A,无人船加速的时间为20s

B.无人船平均速度的大小为15m/s

C.减速过程中，无人船受水阻力的大小为20N

D.加速过程中，牵引力对无人船做的功为4X1()3J

【答案】C

【解析】

【详解】A.根据

v2-0=2ax

解得加速时加速度

a=2mzs2

无人船加速的时间为

=—=10s

a

故A错误;

B.根据

v2—0=2ax

解得减速时加速度大小为

d=lm/s2

减速时间

v

t=一=20s

92a,

平均速度

_x300/1八/

v=—=---------m/s=10m/s

t仕20+10

故B错误；

C.减速过程中，无人船受水阻力的大小为

f=met=20N

故C正确；

D.加速过程中，牵引力对无人船做的功为W,根据动能定理

1,

—mv-0=W-R

解得

W=6000J

故D错误。

故选Co

5.天文学家利用北双子座望远镜的档案数据，发现了迄今已知最重的超大质量黑洞对，两者的总“体重”约

为280亿倍太阳质量，两个黑洞间仅相距241y（光年）。假设这两个黑洞仅在相互作用的万有引力下绕

行，已知日地的距离为1.6x10-5ly,则两个黑洞相互绕行的周期约为（）

A.1（）4年B.105年C.年D.年

【答案】A

【解析】

【详解】根据万有引力提供向心力，对日地系统有

_Mm4/

G-r=m-^r

对双星而言

4乃24万2

6-^="4产6=机2产与

解得

两者的总“体重”约为280亿倍太阳质量，两个黑洞间仅相距241y（光年），代入解得

T'=2石xl（）3年

故选Ao

6.如图所示，工地上工人用小推车运送光滑的圆柱形材料，车的上表面前端。固定有挡板。2,

ZAOB为钝角，到达目的地后工人抬起小推车的把手，使挡板OB由图示位置缓慢沿逆时针方向转至水

平。设圆柱形材料对。4、压力的大小分别为耳、鸟，则在此过程中（）

A.片一直减小B.耳先增大后减小

C.工一直增大D.B先减小后增大

【答案】AC

【解析】

【详解】如图所示，由平衡条件结合牛顿第三定律可以做出平衡时的矢量三角形，各角度如图所示

G

则

0=ZAOB

由正弦定理得

G4月

sin0sinasin/3

使挡板08由图示位置缓慢沿逆时针方向转至水平，过程中e减小，夕增大且不超过90,故sin。减

小，sin,增大。6一直减小，B一直增大。

故选ACo

7.图甲为超声波悬浮仪，其基本原理是让在竖直方向正对的两个相干波源发射的超声波叠加后，会出现振

幅几乎为零的点——节点，小水珠能在节点处附近保持悬浮状态。图乙中尸、。为平衡位置位于

(-2.5cm,0)和(2.0cm,0)的两个相干波源，该时刻两列波分别传到了点)和点

N(1.0cm,0),已知声波传播的速度为340m/s。则在两列波相干并稳定后()

A.两列超声波信号频率均为170Hz

B.该时刻尸、。两波源的相位相反

C.小水珠可在图乙中。点位置附近悬浮

D.小水珠可在图乙中(0.25cm,0)点位置附近悬浮

【答案】BD

【解析】

【详解】A.两列超声波信号频率均为

v=340HZ=34XW4HZ

20.01

选项A错误；

B.该时刻质点N的振动方向相反，可知尸、。两波源的相位相反，选项B正确；

C.因。点到两波源PQ的距离之差为一，而两波源振动反相，可知。点振动加强，振幅不为零，可知小

2

水珠不能在图乙中。点位置附近悬浮，选项C错误；

D.因为(0.25cm,0)点到两波源PQ的距离之差为彳，而两波源振动反相，可知该点振动减弱，振幅为

零，小水珠可在图乙中(0.25cm,0)点位置附近悬浮，选项D正确。

故选BD。

8.如图甲所示，足够长的光滑平行金属导轨MN、尸。倾斜固定，间距L=lm，电阻不计。导轨平面与水

平面间的夹角6=30°,上端间接有阻值R=2。的电阻，整个装置处于方向垂直于导轨平面向下的匀

强磁场中。一质量7〃=0.2kg、阻值尸=1H的金属棒在外力作用下垂直于导轨放置，撤去外力后，棒沿

方向的位移尤与时间f的关系如图乙所示，其中1.0~1.5s间为直线。已知棒运动过程中始终垂直于导

4

轨，且在0~1.0s内通过棒的电荷量是1.0~L5s内通过棒的电荷量的1倍，g取lOm/s"下列说法正确的

A.图乙中1.5s时对应的纵坐标是2.7m

B.匀强磁场的磁感应强度为0.5T

C.0-1.0s内通过电阻R的电荷量是0.5C

D.0~1.5s内电阻R产生的热量1.2J

【答案】AD

【解析】

【详解】A.通过导体棒的电荷量为

-A①BL\x

q=It=------=--------

R+rR+r

4

在0~l.0s内通过棒的电荷量是1.0~1.5s内通过棒的电荷量的5倍，则有

5x1.21_45（x-1.2）L

一X

R+r5R+r

解得

九=2.7m

A正确；

BC.1.0s后棒做匀速运动，由图像可知

Ax2.7-1.2,c,

v=——=-----------m/s=3m/s

At1.5-1.0

受力平衡，有

mgsin0=BIL

根据闭合电路的欧姆定律得

BLv

1T=

R+r

解得

B=YT

0~l.0s内通过电阻H的电荷量是

Bxl.2L八0

q=----------=0.4C

R+r

故BC错误；

D.在0~L5s内，对导体棒由能量守恒得

12

mgxsinO=Q+—mv

在电路中，电阻R在0~L5s内产生的热量

QR=WQ

联立，解得

0R=1.2J

故D正确。

故选AD。

三、非选择题：本题共14小题，共174分。

9.在用单摆测量重力加速度时，小明将小锁头栓接在不易形变的细丝线一端，另一端固定在。点，并在

细线上标记一点A,如图所示。

〃/〃

0、

A

声

甲

(1)将小锁头拉到某一高度(细线与竖直方向夹角很小)由静止释放，当锁头第一次到达最低点。时开

始计时并计数为1，以后锁头每到达。点一次，计数增加1,计数为N时，秒表测出单摆运动时间为则

该单摆的周期7=

(2)他保持A点以下的细线长度不变，通过改变04间细线长度L以改变摆长，并测出单摆运动对应的周

期T,测量多组数据后，作出图乙所示图像，图像纵坐标应为(选填"T”、“片”、“:，，、

“——

T-

(3)已知图像的斜率为左，可求得当地的重力加速度g=0

(4)图线乙明显不过原点，其图像与横轴交点的意义是o

【答案】(1)?-

N-1

(2)T2

(4)A点距小锁头重心距离的负值

【解析】

【小问1详解】

单摆一周内经过两次平衡位置，由题意可知

”3-吗

解得

2t

N—1

【小问2详解】

设A点距小锁头重心距离为£0，根据单摆周期公式

化简得

+旦4

gg

可知图乙所示图像纵坐标应为T2

【小问3详解】

片-L图像的斜率为左，根据

g

解得

4乃2

【小问4详解】

当72=。时，L=—L°,因此图线乙不过原点，其图像与横轴交点的意义是A点距小锁头重心距离的负值

10.在用如图的电路测量定值电阻R*（约20。）的阻值时，已知电源E的电动势为5V、内阻约为1。；灵

敏电流计的量程为lOO^A、内阻约1k。；电阻箱R（0〜9999.9Q）。实验室可供选择的其他主要器材如下:

A.电压表Vi量程0~5V,内阻约20k。）；

B.电压表V2（量程0~15V,内阻约50kQ）；

C.电流表Ai（量程0~0.3A,内阻约20）；

D.电流表A2（量程0~0.6A,内阻约1。）；

（1）为保证测量精度，电路中电压表应选（选填"A”或"B”）,电流表应选（选填

“C”或“D”）；

（2）为确保灵敏电流计G的安全，闭合S前电阻箱应调整至_________（选填“0”、“2000.0Q”或

“9999.9。”）；

（3）闭合S后，调节电阻箱的阻值，当灵敏电流计G的示数为零时，电阻箱的阻值为R电压表的示数

为U以及电流表的示数为/,则号的测量值为（用测得的物理量表示）；

（4）用这种方法测得的电阻值_________（选填“大于”“等于”或“小于”）真实值。

【答案】（1）①.A②.C

U

（2）2000.0Q（3）—

I

（4）等于

【解析】

【小问1详解】

由于电源E的电动势为5V,则电路中电压表应选A；根据

J=^=—A=0.25A

m

Rx20

可知电流表应选C。

【小问2详解】

当满足

g=区

R、&

此时通过灵敏电流计G的电流为0,则有

R=a2x20x103Q=2000.0Q

&20

则为确保灵敏电流计G的安全，闭合S前电阻箱应调整至2000.0。。

【小问3详解】

闭合S后，调节电阻箱的阻值，当灵敏电流计G的示数为零时，电阻箱的阻值为R、电压表的示数为U以

及电流表的示数为I,则&的测量值为

【小问4详解】

当灵敏电流计G的示数为零时，电压表的示数U等于《两端电压，电流表的示数/等于通过段的电流,

由于U、/都是准确的，所以用这种方法测得的电阻值等于真实值。

11.单板滑雪大跳台的比赛场地由助滑区、起跳台、着陆坡等构成，如图所示。某运动员与滑雪板一起从

高处滑下，在起跳台。点以水平速度%飞出，完成一系列动作后落在着陆坡上的P点。将运动员与滑雪板

看作质点，不考虑空气阻力，若要求运动员落在着陆坡的。点=20。），那么他通过。点时的水平

【答案］0%

【解析】

【详解】设运动员从。点落到着陆坡过程水平位移为无下落高度为〃，由

,12

h=2gt'

x=vot

由OQ=2OP,并结合相似知识，知

%=2〃p

XQ=2XP

代入计算得

V0=6丫0

12.一种能精准控制带电粒子运动轨迹和运动时间装置的原理如图所示。在xOy平面内0<x<2国的区

域内，第一象限内存在方向垂直于纸面向外的匀强磁场，第四象限内存在方向垂直于纸面向里的匀强磁

场,两磁场磁感应强度的大小关系为用=2§2。处于。点的粒子源，能沿与X轴成夕=60。角的方向，向

第一象限发射质量为机、带电量为外速度为%的正粒子，粒子最终从X轴上的P(2伍,0)点射出磁场,

不计粒子的重力。

(1)求磁感应强度区最小值；

(2)若用=冬普，求粒子在磁场中通过路程。

qL

杖

4

人人人人

XX&XX

XXXX

【答案】⑴皴；⑵:近

【解析】

【详解】(1)磁感应强度越小，轨迹圆半径就越大，稣取最小值与m，粒子由。直接到达尸，设粒子运动半

径为\,则

2

4%4m=^―

2'sin8=2y/3L

解得

4n

lm2qL

(2)若用=2的〉与m，粒子在第一象限及第四象限运动半径分别为小%，则

qL

2

qvQB{=m-

r2

2

qvQB2=m—

~r3

几何关系

4sin〃+巧-24sin0=2A/3L（%=%或々=«2+1）

解得

r2=5，々=L,%=2,n2=1

粒子在第一象限路程

粒子在第四象限路程

$2乃与

粒子在磁场中运动的路程

s=sl+s2

解得

224

S]=-7TL,Sy——TCL,S——7lL

13.如图所示，曲面轨道与水平轨道平滑连接，轨道足够长且光滑，水平轨道6c间存在水平向右的匀强电

场，4c=L2m,c点处静置一质量"=n.Okg的绝缘物块及将质量〃z=1.0kg、电荷量

q=5.0x106C的带正电的物块A从曲面轨道上的a点由静止释放，A到达c点时与B发生弹性碰撞，碰