河北省承德市部分高中2024届高三年级下册二模物理试卷(含答案)

河北省承德市部分高中2024届高三下学期二模物理试卷

学校：___________姓名：班级：考号：

一,单选题

1.关于教材中的四个实验装置，下列说法正确的是（）

A.安培利用装置（a）总结出了电荷间相互作用的规律

B.奥斯特利用装置（b）发现了电流的磁效应

C.法拉第利用装置（c）研究了通电导线间相互作用的规律

D.麦克斯韦利用电磁感应原理制成了第一台圆盘发电装置（d）

2.潜水钟是一种水下作业工具。将潜水钟的大铁罩倒扣在水面后使之下沉，如图是潜

水钟缓慢下沉的示意图，不计下沉过程中水温的变化，关于潜水钟内被封闭的气体，

下列说法正确的是（）

A.气体向外界放出热量

B.钟壁单位面积上单位时间内分子碰撞的次数不变

C.运动速率大的分子占比减小

D.气体的体积不变

3.“雪地魔毯”是滑雪场常见的一种设备，它类似于机场的传送带，主要用于将乘客从

雪道底端运送到顶端。一名穿戴雪具的游客，从雪道底端静止站上“雪地魔毯”，“雪地

魔毯”长L=150m,倾角夕=11.6。（sin6>=0.2,cos=0,98）,“雪地魔毯”以v=5m/s

的速度向上滑行，经过/=35s游客滑到“雪地魔毯”的顶端。g=10m/s2,人与“雪地鹰

稳''间的动摩擦因数为一定值，不计其他阻力，则（）

A.游客在“雪地魔毯”上一直做匀加速运动

B.游客在“雪地魔毯”上匀加速运动的时间为20s

C.游客在“雪地魔毯”受到的摩擦力的方向可能改变

D.游客与“雪地魔毯”间的动摩擦因数约为0.26

4.如图所示为某种售货机硬币识别系统简图。虚线框内存在磁场，从入口A进入的硬

币沿斜面滚落，通过磁场区域后，由测速器测出速度大小，若速度在某一合适范围，

挡板3自动开启，硬币就会沿斜面进入接收装置；否则挡板C开启，硬币进入另一个

通道拒绝接收。下列说法不正确的是（）

A.磁场能使硬币的速度增大得更慢

B.如果没有磁场，则测速器示数会更小一些

C.硬币进入磁场的过程会受到来自磁场的阻力

D.由于磁场的作用，硬币的机械能减小

5.如图甲，当汽车陷入泥潭时，往往需要拖车将受困车辆拖拽驶离。如图乙，救援人

员发现在受困车辆的前方有一坚固的树桩可以利用，根据你所学过的力学知识判断，

救援车辆最省力的救援方案为（）

甲乙（俯视图）

6.图（a）为玩具风铃，它可以简化为图（b）所示的模型。已知圆盘的半径为力质

量分别为必和外的48两物体通过轻杆与圆盘连接，其中杆0A与圆盘通过钱链相

连，A8到&的距离分别为乙和4。圆盘绕轴以恒定的角速度o转动，稳定时

测得轻杆与竖直方向的夹角为仇已知重力加过度g,不计空气阻力。下列说法正确的

是（）

（a）（b）

A.A8两物体做匀速圆周运动的向心加速度之比为人

B.风铃从静止至达到稳定过程中，轻杆。力与轻杆AB对A做的总功为

122

—mAa）+ZAsin<9）+町/人（l-cosg）

C.。1A杆上的拉力与AB杆上的拉力大小之比为（mA+mB）:mB

D.A8两物体做匀速圆周运动的动能之比为（〃+/商11。）21d+^sin。）？

二、多选题

7.氢原子的能级图如图（a）所示，一群处于〃=4能级的氢原子，用其向低能级跃迁

过程中发出的光照射如图（b）电路阴极K的金属，只有1种频率的光能使之发生光

电效应，产生光电子，测得其电流随电压变化的图像如图（c）所示。电子电荷量为

1.6x10*0则下列说法正确的是（）

n£/eV

8------------------0

5---------------------0.54

4---------------------0.85

3---------------------1.51

2---------------------3.40

1--------------------13.6

(a)

A.题述氢原子跃迁一共能发出4种不同频率的光子

B.阴极金属的逸出功为12.75eV

C.题述光电子能使处于〃=3能级的氢原子电离

D.若图（c）中饱和光电流为/=3.2piA,则Is内最少有2x10”个氢原子发生跃迁

8.如图所示，斜面体A静止放置在水平地面上。质量为m的滑块3在水平向右的耳

和沿斜面向下歹2的共同作用下沿着斜面向下运动，此过程中斜面体A受到地面的静摩

擦力方向向左。则下列说法中正确的是（）

A.若同时撤去耳和F2,滑块B的加速度方向一定沿斜面向下

B.若只撤去耳，在滑块3仍向下运动的过程中，A所受地面摩擦力的方向可能向右

C.若只撤去F2,在滑块3仍向下运动的过程中，A所受面地摩擦力的方向可能向右

D.若只撤去尸2,在滑块3仍向下运动的过程中，A所受地面摩擦力大小和方向均不改

变

9.据报道，已经发射成功的“嫦娥四号”月球探测器在月球背面实现了软着陆，并展开

探测工作，它将通过早先发射的“鹊桥”中继卫星与地球实现信号传输及控制。在地月

连线上存在一点“拉格朗日4”，“鹊桥”在随月球绕地球同步公转的同时，沿“Hal。轨

道”（轨道平面与地月连线垂直）绕4转动，如图所示。已知“鹊桥”卫星位于“Halo轨

道”时，在地月引力共同作用下具有跟月球绕地球公转相同的周期。根据图中有关数据

结合有关物理知识，可估算出（）

地-月距离：384400km鹊桥绕。运转周期：14d

月距离：64500km引力常量：6.67X10-"N-m2/kg2

Halo轨道半径：3500km

A.“鹊桥”质量B.月球质量

C.月球的公转周期D.“鹊桥”相对于4的线速度

10.两根足够长的平行金属导轨固定在倾斜角为。的斜面上，导轨电阻不计，间距为

£=0.1m,在导轨41和g/z之间有宽度为d、方向垂直轨道平面向下的匀强磁场I,gh

线上方有垂直于轨道平面向上、磁感应强度大小为&=IT的匀强磁场n。两根质量均

为0.1kg、电阻均为0.20的导体棒间隔为d,如图垂直导轨放置，导体棒。与g/z间距

为乩现同时将两根导体棒由静止释放，发现当a棒刚进入磁场I时，两根导体棒立

即开始匀速运动，6棒刚要出磁场I时沿斜面向下的加速度为工m/s?。不计一切摩擦,

3

两棒在下滑过程中，与导轨始终接触良好，已知sin。=0.1,重力加速度g取lOm/s?。

下列说法正确的是（）

A.题中d=lm

B.磁场I的磁感应强度用=1T

217

C.0棒离开磁场I时，。棒与动■的距离为五m

D.从静止释放到6棒离开磁场I的过程中，6棒产生的焦耳热为0.2J

三、实验题

11.某物理课外小组通过如图甲、乙、丙所示的实验装置探究物体加速度与其所受合

外力之间的关系。已知他们使用的小车完全相同且质量为“，重物的质量为如试回

答下列问题：

（1）实验时，必须满足“〃远大于加'的实验装置是（选填“甲”、“乙”或

“丙”）O

（2）按乙图实验装置得到如图丙所示的纸带，已知打点计时器打点的周期T=0.02s,

其中A、B、C、D、E每相邻两个计数点之间还有4个点没有标出，根据纸带提供的

数据，算得小车加速度的大小为m/s2（计算结果保留两位有效数字）。

（3）采用（丙）图实验装置探究质量一定时加速度与力的关系的实验，以弹簧测力计

的示数R为横坐标，加速度。为纵坐标，画出的a-歹图线是如图（丁）的一条直线。

测出图线与横坐标的夹角为仇求得图线的斜率为左，则小车的质量为。

力传感器

ABCDE

口1111|1111|1111|11即111|1111|小1|11而疝1111|1111|1111|1111|加|1111|1111|1111|制

|o12345678910cm

12.某物理兴趣小组设计了如图所示的欧姆表电路，通过控制开关S,使欧姆表具有

“x10”和“xlOO”两种倍率，所用器材如下：

A.干电池：电动势E=1.5V,内阻r=1.0。；

B.电流表G：满偏电流4=0.5mA,内阻Rg=150Q；

C.定值电阻A=2100Q；

D.电阻箱R2和&；最大阻值均为999.99。；

E.开关一个，红、黑表笔各1支，导线若干。

⑴图中的。端应与(填“红”或“黑”)表笔连接。

(2)该实验小组按图示正确连接好电路。当开关S断开时，将红、黑表笔短接，调节电

阻箱与=。，使电流表达到满偏。把原表盘刻度改成电阻值时，刻度盘正中间

的刻度数值是

(3)闭合开关S,调节电阻箱&和&，当凡=且鸟=。时，将红、黑

表笔短接，电流表再次满偏。

四、计算题

13.如图甲是一个长为L的半圆柱体透明介质，其底面是半径为R的半圆，图乙为半

圆柱体右视图，。为圆心，P为半径。4的中点，将平行光垂直侧面ABCD射入介质，

其中由P点入射的光线，其射出介质的折射光线方向与A3夹角为60。。求：

(1)透明介质的折射率；

(2)要使所有光线都不能由圆柱的圆弧面射出，可以在侧面A3CD贴上不透光的贴纸，

求贴纸的最小面积。(不考虑光的多次反射)

14.带电粒子在电场中的运动规律在近代物理实验装置中有着极其广泛的应用，这些

应用涉及带电粒子的测量、加速和约束问题。2023年诺贝尔物理学奖获得者就因其研

究控制电子移动而获得。如图的电场模型设计，可以通过改变电场的水平宽度控制带

电小球间碰撞，从而模仿微观状态带电粒子的运动。如图所示，电荷量为

4=+2X10-3C、质量为为=0.1kg的小球3静置于光滑的水平绝缘板右端，板的右侧

空间有水平宽度一定、竖直高度足够高的匀强电场，方向水平向左，电场强度的大小

E=1.0X103N/C,与球3形状相同、质量为%=03kg的绝缘不带电小球A以初速度

%=10m/s向3运动，两球发生弹性碰撞后均逆着电场的方向进入电场，在空中两球又

发生多次弹性碰撞。已知每次碰撞时间极短，小球A始终不带电，小球3的电量始终

不变。两小球均可视为质点，忽略空气阻力，重力加速度g取lOm/s?。

⑴求第一次碰撞后瞬间A、3两小球的速度；

（2）如果两小球第二次、第三次碰撞都发生在电场中，则在第二次与第三次碰撞之间，

有一个时刻球3合力的瞬时功率为0,求从第二次碰撞后到此时刻的时间间隔。

15.如图所示，在直角坐标系平面内，有一离子源沿x轴正方向发射出大量速率

均为％的同种正离子，这些离子均匀分布在离x轴距离为。〜尺的范围内，离子的质量

为m,电荷量为q。在离子源右侧有一圆形磁场区域I,其圆心。的坐标为（0,R）,半

径为R,磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为耳（未知）。在y<0无限大区域

内存在垂直纸面向外的匀强磁场n,磁感应强度大小为不（未知），已知

O为离子收集板，。点位置坐标为卜氏-岛），且。平行于y轴。若离子群经过磁

场I后均从。点进入磁场n,其中从离子源最上方射出的离子经过磁场I偏转后恰好

从。点沿y轴负方向射入磁场n,离子打到收集板上即刻被吸收，不考虑离子从磁场

n出去后的运动，不计收集板和离子间的作用。

⑴求用的大小;

(2)若从。点射出的离子恰好全部被收集板右侧吸收，求收集板的长度L-,

(3)若收集板的长度为2R,则被板右侧收集的离子数与所有射入磁场的离子数的比值

为多大？

参考答案

1.答案：B

解析：A.库伦利用装置（a）总结出了电荷间相互作用的规律，故A项错误；

B.奥斯特利用装置（b）发现了电流的磁效应，故B项正确；

C.安培利用装置（c）研究了通电导线间相互作用的规律，故C项错误；

D.法拉第利用电磁感应原理制成了第一台圆盘发电装置（d）,故D项错误。故选B。

2.答案：A

解析：AD.下潜过程中，随着深度的增加，钟内气体体积减小，则单位体积内分子数

增大，不计下沉过程中水温的变化，气体体积减小，该过程外界对气体做功，向外界

放出热量，故A正确，D错误；

B.根据

pv

------=Cr

T

钟内气体体积减小，不计下沉过程中水温的变化，故压强增大，故钟壁单位面积上单

位时间内分子碰撞的次数发生变化，故B错误；

C.不计下沉过程中水温的变化，则温度不变，故气体分子速率分布规律不变，故C错

误。

故选Ao

3.答案：D

解析：A.若游客在“雪地魔毯”上一直做匀加速运动，则游客的位移x<2/=87.5m

2

则游客在“雪地魔毯”上不是一直做匀加速运动，选项A错误；

B.设游客匀加速的时间为彳，则L=?+（F）

解得10s,选项B错误：

C.游客在“雪地魔毯”先受到滑动摩擦力，摩擦力方向沿“雪地魔毯”向上，然后受静摩

擦力，方向也沿“雪地魔毯”向上，选项C错误；

D.游客加速阶段的加速度a=上=0.5m/s2

根据jumgcos0-mgsin0=ma

解得〃=0.26选项D正确。故选D。

4.答案：B

解析：ABC.根据题意可知，硬币进入磁场和离开磁场时，穿过硬币的磁通量发生变

化，硬币中产生感应电流，感应电流会阻碍硬币的相对运动，即硬币进入磁场的过程

会受到来自磁场的阻力，若磁场阻力大于硬币重力沿斜面的分力，硬币将做减速运

动，若磁场阻力等于硬币重力沿斜面的分力，硬币将匀速进入磁场，若磁场阻力小于

硬币重力沿斜面的分力，硬币继续加速运动，但速度增加变慢，综上所述，磁场能使

硬币的速度增大得更慢，如果没有磁场，则测速器示数会更大一些，故AC正确，不

满足题意要求，B错误，满足题意要求；

D.根据题意可知，硬币进入磁场和离开磁场时，穿过硬币的磁通量发生变化，硬币中

产生感应电流，感应电流会阻碍硬币的相对运动，对硬币做负功，使硬币的机械能减

小，故D正确，不满足题意要求。

故选B。

5.答案：D

解析：A图中，缆绳与树桩构成定滑轮系统，仅改变力的方向，未改变力的大；

B图中，根据受力分析可知，救援车辆的拉力为受困车辆所受拖拽力的2倍；

C图中，根据受力分析可知，救援车辆的拉力为受困车辆所受拖拽力的工

2

D图中，根据受力分析可知，救援车辆的拉力为缆绳两侧拖拽拉力的合力，因初始时

刻两分力夹角接近180。，合力远小于两分力（小于所受拖拽力的；），可知，D图最省

力。故选D。

6.答案：B

解析：A.A、3两物体做匀速圆周运动的角速度相同，做匀速圆周运动的半径为

r=d+lsin0

故它们做匀速圆周运动的向心加速度之比

2

aA_corA_rA_d+lAsin0

aBarrBrBd+lBsin0

A错误；

B.风铃从静止至达到稳定过程中，由动能定理有

2

WAB-mAglA(1-cose)=gtnAco(d+lAsind'y

故轻杆QA与轻杆AB对A做的总功为:+〃sinO'f+mAglA(l-cos0)，B正确;

C.如果小球3的力沿杆，以3为研究对象受力分析知，A3杆上的拉力

T：mBg

COS0

以A、3整体为研究对象受力分析知，。△杆上的拉力

(mA+mB)g

O,A~cos。

故

TO1A_mA+mB

TABmB

但因为小球3的力不沿杆，所以拉力比不等于s缠，故c错误；

mB

D.A、3两物体做匀速圆周运动时，A、3的动能之比为

E(明了

21

j------------=mA(d+lAsin0):mB(d+lBsinO')

%31nB(①”)?

D错误。

故选B。

7.答案：CD

解析：A.题述氢原子跃迁一共能发出6种不同频率的光子，故A错误；

B.根据波尔定理，跃迁时能够释放出最大光子能量为

hv=-O.85eV-(-13.6eV)=12.75eV

逸出功为W=〃v-1.6eV<12.75eV故B错误；

C.使〃=3能级氢原子电离所需要的能量为1.51eV,题中光电子最大动能大于电离所需

要的能量，故能够使〃=3能级的氢原子电离，故C正确；

D.饱和光电流为3.2|iA,则Is内阴极发出的光电子数目为

N=3.2义106I：2*］。*故口正确。口。

1.6x10”

8.答案：AD

解析：（1）斜面A表面光滑（设斜面的倾角为仇A的质量为,%，3的质量为7%）

A.同时撤去F［和F2,物体在其重力沿斜面向下的分力mBgsmO的作用下也一定沿斜面

向下做匀加速直线运动。故A正确；

B.如果撤去耳，使A相对地面发生相对运动趋势的外力大小是

片42sin8=74geosOsin。，方向向右。如图1所示。由于

mBgeosOsin0<{mBgeos0+/^sinff）sin0

所以A所受地面的摩擦力仍然是静摩擦力，其方向仍然是向左，而不可能向右。故B

错误；

CD.撤去歹2，在物体3仍向下运动的过程中，A所受地面摩擦力的变化情况要从A受

地面摩擦力作用的原因角度去思考即寻找出使A相对地面发生相对运动趋势的外力的

变化情况。通过分析，使A相对地面有向右滑动趋势的外力是

G%gcose+£sin。）sin。，如图2、3所示。与F2是否存在无关。所以撤去F?,在物体

3仍向下运动的过程中，A所受地面的摩擦力应该保持不变。故C错误，D正确；

因此，在斜劈表面光滑的条件下，该题的答案应该是AD。

⑵斜劈A表面粗糙（设A表面的动摩擦因数为〃）

在斜劈A表面粗糙的情况下，3在牛巴共同作用下沿斜面向下的运动就不一定是匀

加速直线运动，也可能是匀速直线运动。如果在此再陷入对3的运动的讨论中，势必

加大判断的难度。退一步海阔天空。是不是可以不必纠缠于5的受力分析，看一看A

会怎么样呢？

由题意知，在3沿斜坡下滑时，受到A对它弹力然和滑动摩擦力人根据牛顿第三定

律，这两个力反作用于A斜劈A实际上就是在这两个力的水平分力作用下有相对地面

向右运动的趋势的综sin亢os，

又因为/=〃4

所以练sin0>cos0

sin。„

即Hn〃<----=tan。

'cosO

A.同时撤出K和F2,物体受到的沿斜面方向向下的力

mBgsinO-jumBgcosO>0

所以物体3所受的合力沿斜劈向下，加速度方向也一定沿斜劈向下。故A正确；

B.如果撤去耳，在物体3仍向下运动的过程中

N=mgcosO,f=juN

图中假设A受的摩擦力以方向向左，贝UsinOu/bosd+A

则有fA=Nsin9-〃Ncose=N(sin9-〃cos8)>0

所以斜劈A都有相对地面向右运动的趋势，摩擦力方向是向左。故B错误；

CD.又由于歹2的存在与否对斜劈受地面摩擦力大小没有影响，故撤去尸2后，斜劈A所

受摩擦力的大小和方向均保持不变。故C错误，D正确；

因此，在斜劈A表面粗糙的情况下，本题的正确选项仍然是AD。故选AD。

9.答案：BCD

解析：设卫星和地球连线与地月连线的夹角为a；卫星和月球连线与月4连线的夹角

为小已知“鹊桥”卫星位于“拉格朗日点时，在地月引力共同作用下具有跟月球绕

地球公转相同的周期，同时绕4转动，贝对“鹊桥”卫星

M地形卫万V月加卫n4兀？小

G—2cosa+G——^^cos0=m史—不/卫①

，卫々卫金

M地利卫.月加卫-047e

G—2sina+G—个一sin0=m卫一~—%②

加卫士卫%

对月球有G"挈%=叫合/月③

加月/月

在①、②式中，相卫均能消去，故根据已知消息不能求得“鹊桥”质量。联立①、②、③

可得月球的质量、月球的公转周期、地球的质量。故A错误，BC正确；

2nr

D.根据y

可求解鹊桥绕区运转的速度，故D正确。故选BCD。

10.答案：BC

解析：B.当a棒刚进入磁场I时，Z?棒在磁场H中，两根金属棒均做匀速运动，受力相

同，电流大小相同，速度相同，所以两个磁场的大小相同，磁场I的磁感应强度为

B]=1T故B正确；

A.设a棒刚进入磁场I时的速度为%,根据动能定理可得

1F

2-mgsm0-d=2--mvl,a棒匀速运动时电动势为E=,1=—mgsin6=BJL

227?

解得/=1A,%=2m/s,d=2m,故A错误；

D.金属棒b在磁场II中做匀速运动时产生的热量为

21—FR£,tx-—

%

解得。i=0.2J

设b棒刚要出磁场I时沿斜面向下的速度为v,由牛顿第二定律得

mgsm.6A二ma

2R

解得v=

3

b棒在磁场I中做变加速直线运动产生的热量为&，由动能定理得

1212

mgsin-6?-2Q2=—mv--mv0

解得°2qJ

从静止释放到》棒离开磁场i的过程中，6棒产生的焦耳热为

2

Q=Q1+Q2=§J故D错误；

c.设。穿过磁场I的时间为马，根据动量定理得

mgsin0t-BILt=mv-mv,q=It=

2x2022R

,7

解得J=—S

6

"棒离开磁场I时，〃棒做匀加速直线运动，则加gsin8=加/

1.

元二%/2+/〃/2

217

解得％=—m,故C正确。故选BC。

72

11.答案：（1）甲（2）0.63（3）-

k

解析：（1）甲实验装置无测力装置，而乙、丙装置均装有测力装置，可直接通过测力

装置得到小车绳子上的拉力，因此不需要““远大于加'，而甲装置因没有测力装置，

需用槽码的总重力代替小车所受合外力，因此需要满足远大于机”。

故选甲。

（2）根据题意，每两个计数点之间还有4个点未标出，则可得每两个计数点之间的时

间间隔为

t=5T=0.1s

根据逐差相等公式可得

a=—~~—x102m/s2=0.63m/s2

⑶？4x0.01

（3）根据图丙实验原理结合牛顿第二定律有

2F=Ma

可得

2-

a-.....r

M

结合图丁则有

z=k

M

解得小车的质量

M=-

k

12.答案：（1）黑（2）749；30（3）742；50

解析：⑴根据欧姆表电流“红进黑出”可知。端接黑表笔。

E

(2)由闭合电路欧姆定律可知4

F+Rg+R]+7?2

代入数据解得&=749Q

根据欧姆表的刻度设置可知，表盘上只有两种挡位，开关S断开与闭合时相比，干路

允许的最大电流较小，由欧姆定律知欧姆表内阻较大，测量的中值电阻较大，故S断

开时欧姆表倍率应为“x100”，当S断开时，欧姆表内阻为3000C,则欧姆表的中值电

阻应为3000。，中间刻度值是30o

F

(3)闭合开关S时，欧姆表内阻为300Q,则/=——

6（4+K）

R^=R2+r+

8%居+4+K

联立解得&=74Q,R3=250Q

13.答案：(1)百(2)汉普

R

解析：(1)根据题意，由P点入射的光线，入射角为仇根据几何关系有sin8=(=；

其射出介质的折射光线方向与A3夹角为60。，可得折射角为。=90-60+30=60

根据折射定律”=包4

sinC

解得透明介质的折射率为

⑵全反射的临界角为sinC=工=3

n3

根据几何关系，可知。£间射入的光不能在圆弧面发生全反射，需贴上不透光的贴

纸，贴纸的最小面积为S=L-2RsinC=2酗

3

14.答案：（1）4的速度5m/s,水平向右；3的速度15m/s,水平向右⑵0.2s

解析：（1）第一次碰撞，取向右为正，设碰后A球速度为匕，碰后3球速度为V2,根据

mV

动量守恒定律知mAv0=%匕+B2

根据能量守恒定律知:网4丫；=~mAVl+~mBV2

第一次碰后A的速度％=5m/s,水平向右；3的速度匕=15m/s,水平向右

（2）竖直方向自由下落，A3始终在同一水平面，对3水平方向有4石=加8。

代入得a=20m/s2,方向水平向左

第二次碰撞前贴=刈-gw

代入得八=Is

对球5有匕=%—a。--5m/s

方向水平向左，竖直