2024届高考物理精英模拟卷 【湖南版】含答案

2024届高考物理精英模拟卷【湖南版】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.核电池在航天领域有着不可替代的地位，它能在极端条件下持续提供充足的电力，我国的嫦娥三号和嫦娥四号就装载了核电池，以保证其在月夜极低温环境下也能工作。航天器的核电池原料通常为人造放射性元素，其衰变产物为。下列说法正确的是()A.的衰变为β衰变B.发生核反应后原子核的核子平均质量和比结合能都增大C.与治疗甲状腺疾病的放射性元素的半衰期接近D.若一个静止的原子核在匀强磁场中发生衰变，衰变后两个粒子的运动轨迹为外切圆2.在绝缘水平桌面上固定一半圆形轨道，如图所示，AB为半圆的直径，O为圆心，AC与AB的夹角为θ，在三点处固定三个电荷量分别为、、的点电荷，C点的场强为零，，，关于三个点电荷的电荷量之比，下列说法正确的是()A.若，则B.若，则C.若，则D.若，则3.电影《流浪地球2》中，人类建造了太空电梯直通空间站。若在将来，成功设计出如图所示的太空电梯，在地球赤道上建造基座，作为太空电梯的出发地和电梯缆索在地面的固定点，超高强度的缆索连接着基座、36000千米高空处的地球同步轨道上的空间站和离地高度近10万千米处的配重。太空电梯运行时，缆索始终保持如图平直状态。则()A.地球同步轨道上的空间站两端连接的缆索上无作用力B.配重绕地球运动的线速度小于同步轨道上空间站的线速度C.若连接配重的缆索断裂，则配重开始做离心运动D.若配重内部有一太空舱，则太空舱内物体处于完全失重状态4.一定质量的理想气体由状态变化的图像如图所示，已知在状态a时气体的压强和体积分别为，由状态a变化到状态b吸收热量，则气体由状态b变化到状态c的过程中，下列说法正确的是()A.气体吸收热量 B.气体放出热量C.气体放出热量 D.气体放出热量5.如图甲所示，一物块放在光滑的水平面上，在水平向右的推力F的作用下从静止开始运动，力F随时间变化的图像如图乙所示，则物块运动速率的平方随位移变化的关系可能正确的是()A. B.C. D.6.如图所示，在竖直平面内建立直角坐标系xOy，空间存在着正交的匀强电场和匀强磁场，电场强度的方向与x轴夹角为45°斜向右上方，磁感应强度的方向垂直纸面向里。一个质量为m、电荷量为q的带正电微粒从O点出发，以某一初速度（沿与x轴正方向夹角为45°的方向）进入复合场中，正好做直线运动，当微粒运动到时，电场方向突然变为竖直向上，大小变为原来的倍（不计电场变化的时间），微粒继续运动一段时间后，正好垂直于y轴穿出第一象限，重力加速度为g，下列说法正确的是()A.微粒从O点运动到A点过程中可能做变速运动B.电场强度E的大小为C.磁感应强度的大小为D.微粒在第一象限运动的时间为二、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，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得4分，有选错的得0分。7.某同学欲做“坐井观天”这个实验，如图所示，已知井深h，井口半径为R，现给井中注满水，在井底中央放一个点光源，测得最大视角为θ（视角为两折射光线反向延长线所夹角度），已知光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是()A.水的折射率为B.光从光源射出到离开井所需时间为C.若点光源竖直向上移动，最大视角一定变大D.若只往井中注入一半高度的水，则最大视角一定变小8.如图所示，叠放在一起的两物块从距地面一定高度处由静止下落，经碰撞后物块b静止在地面上。不考虑空气阻力的影响，b与地面仅碰撞一次，假定所有的碰撞均为弹性碰撞，则()A.下落过程中物块间存在弹力作用B.物块b的质量是a的3倍C.物块a能反弹的最大高度是其初始下落高度的5倍D.物块a反弹的速度是物块b落地速度的2倍9.如图所示，一理想变压器原线圈a匝数为1000匝，闭合铁芯上绕有两个副线圈b和c，线圈c的匝数为300匝，变压器原线圈两端接电压为的交流电源，已知电流表和电压表V均为理想电表，电阻，单刀双掷开关K接1时电流表示数为0.4A，下列说法正确的是()A.线圈b的匝数为200匝 B.K接2时电压表示数为22VC.K接2时电流表示数为1A D.K接2时电流表示数为5A10.如图所示，空间内有垂直纸面向里的匀强磁场（未画出），在O点有一粒子源，能沿纸面向各方向均匀发射初速度为、电荷量为、质量为m的带电粒子。O点右侧有一挡板PQ，已知，，当沿OQ方向时，粒子恰好打在挡板上端P点处，不计粒子重力，不考虑粒子的反弹和粒子间的相互作用，则()A.粒子在磁场中做圆周运动的轨迹半径为aB.击中挡板左侧的粒子占粒子总数的C.击中挡板右侧的粒子占粒子总数的D.若将挡板PQ两端延伸足够长，粒子打在挡板上的长度为三、非选择题：共56分。11.（7分）一木质钩码盒内装有10个50g的钩码，某同学用图甲所示装置测量木质钩码盒的质量。实验操作如下：a.将钩码盒放在一端带定滑轮的水平长木板上，钩码盒一侧连接穿过打点计时器的纸带，另一侧连接一细线，细线跨过定滑轮下垂，调节定滑轮的高度使木板上方细线水平；b.从钩码盒中取出适当数目的钩码并挂在下垂细线末端(其余钩码仍在盒内)，记录悬挂的钩码质量m，接通打点计时器电源，由静止释放钩码盒，根据纸带记录的数据算出钩码盒运动的加速度a；c.继续从钩码盒中取出钩码并挂在细线末端原有钩码的下端，重复实验，测得多组悬挂钩码的质量m与相应的加速度a，利用所测数据在坐标系中作图，如图乙所示。（1）若重力加速度大小取，则钩码盒（不含钩码）的质量为______kg，钩码盒与长木板间的动摩擦因数为______。（计算结果均保留两位有效数字）（2）至少将______个钩码从钩码盒中取出并悬挂在细线末端才能拉动钩码盒。12.（9分）某兴趣小组要测定一个电容器的电容，选用器材为：待测电容器；电流传感器；电流表（0~1000μA）；电压表；干电池（1.5V）；定值电阻；单刀双掷开关；导线若干。实验步骤如下：①按图甲所示的电路图正确连接电路；②将开关S与1端连接，电源向电容器充电；③充电结束后，断开开关S，将电流表换为电流传感器，将开关S掷向2端，测得电流随时间（从开关掷向2端开始计时）变化的图线如图乙所示。请回答下列问题：（1）某时刻电流表的示数如图丙所示，则电流大小为______μA；（2）开关与1端相连，电压表示数将______（填“逐渐变大”“逐渐变小”或“不变”）；（3）电容器的电容______F（结果保留一位有效数字）；（4）若将定值电阻换为，重复步骤③，则电流随时间变化的图线应该是图丁中的曲线______（填“a”“b”或“c”）；（5）实验中开关与1端相连后，电流表的示数始终不为零，甲同学认为等待时间不够长。该同学的观点是否正确？请简要说明理由。13.（10分）某物理教师办公桌上用一块厚度均匀且为1cm的玻璃砖压着一张报纸，偶尔从玻璃砖正上方观察发现报纸上某黑色字迹感觉高出桌面约0.5cm.（1）由此试求出该玻璃砖的折射率n；（2）从理论上分析，从玻璃砖上方能观察到该黑色字迹的玻璃砖上表面的面积.（取，计算结果保留3位有效数字）14.（14分）如图所示，边长为L的正方形abcd区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，坐标原点O为cd边的中点，在x轴下方存在沿y轴正方向的匀强电场，一质量为m、电荷量为q的带正电粒子由O点以初速度沿与x轴正方向成30°角射入磁场，粒子恰好不从磁场左边界射出，不计粒子重力。（1）求匀强磁场的磁感应强度大小；（2）调整匀强电场的场强大小，使粒子能周期性地通过O点在磁场中运动，求此时的匀强电场的场强大小；（3）若使粒子从磁场射出后，不再进入磁场，则匀强电场的场强大小应满足的条件。15.（16分）如图甲所示，将质量为的木板AB静止放在光滑水平面上，一质量为m的铅块（可视为质点）以水平初速度由A端滑上木板，滑至B端时恰好与木板相对静止。（1）求此过程中铅块与木板间因摩擦产生的热量；（2）如图乙所示，将木板AB平均分为紧靠但不粘连的两段。仍让铅块以水平初速度由A端滑上木板，试判断铅块最终是留在木板上还是飞离木板。若留在木板上，求其在木板上的位置；若飞离木板，求其离开木板时的速度；（3）如图丙所示，将一与AB长度相等的、粗糙程度相同木板CD平均分为紧靠但不粘连的n段（且）。设木板的质量为，仍让质量为m的铅块以水平初速度由C端滑上木板，试证明木板第1段获得的速度。

答案以及解析1.答案：D解析：由衰变过程中质量数和电荷数守恒知衰变方程为衰变释放出粒子，故该衰变为α衰变，A错误；由于核反应释放能量，故核反应过程中有质量亏损，而总的核子数不变，故发生核反应后原子核的核子平均质量减小，但比结合能增大，B错误；作为航天器的核电池原料，必须有较长的半衰期，而作为治疗疾病的放射性元素，半衰期较短，C错误；静止的原子核在匀强磁场中发生α衰变，根据动量守恒定律知，衰变后两个粒子速度方向相反，α粒子和原子核均带正电，根据左手定则知两个粒子所受洛伦兹力方向相反，则衰变后两个粒子的运动轨迹为外切圆，D正确。2.答案：C解析：由于C点场强为零，故、大于零，则小于零，时，C点场强分析如图所示，在矢量三角形中由几何关系得，则，A、B错误；若，同理可得，则，C正确，D错误。3.答案：C解析：因为同步轨道上的空间站受到地球的万有引力可完全充当其做圆周运动的向心力，所以与配重连接的缆索的拉力和与基座连接的缆索的拉力等大、反向，使同步轨道上的空间站稳定运行，A错误；同步轨道上的空间站和配重同轴转动，角速度相等，线速度大小与轨道半径成正比，所以配重绕地球运动的线速度大于同步轨道上空间站的线速度，B错误；若连接配重的缆索断裂，配重受到的引力不足以提供其沿着原来的运行轨道做圆周运动所需的向心力，所以配重开始做离心运动，C正确；配重的加速度等于地球引力和缆索拉力在配重的运行轨道上产生的加速度，则太空舱内的物体受到地球引力和太空舱沿地心方向的支持力作用，不处于完全失重状态，D错误。4.答案：C解析：由题图可知，连线的反向延长线过原点，由理想气体状态方程（C为常数）可知，气体由状态a到状态b发生等容变化，有，可知状态b时气体压强，气体由状态b到状态c发生等压变化，有，可知状态c时气体体积；气体由状态a到状态b，外界对气体不做功，气体吸收热量，根据热力学第一定律可知气体内能增加，气体状态c与状态a的温度相等，故气体由状态b到状态c内能减少，气体由状态b到状态c外界对气体做功，设气体放出的热量为Q，根据热力学第一定律可知，，解得，C正确。5.答案：B解析：由牛顿第二定律得，根据题图乙可知物块在时间内加速度正向（以向右为正方向）均匀减小，在，时间内加速度负向均匀减小，由可知，图像斜率为，则图像中先逐渐增大变“缓”再逐渐减小变“缓”，C、D错误；由图像可知，物块在前一半时间内的位移大于在后一半时间内的位移，A错误，B正确。6.答案：D解析：微粒从O点到A点做直线运动，由于洛伦兹力的大小与速度有关，若微粒做变速运动，则洛伦兹力的大小发生变化，微粒不能持续做直线运动，故微粒一定做匀速直线运动，所受合力为0，A错误；由于微粒到达A点之前做匀速直线运动，对微粒受力分析得向，解得，B错误；由平衡条件得，电场强度大小和方向改变后，微粒受到的重力和电场力平衡，微粒在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，由几何知识可得轨迹半径，又，联立解得，C错误；微粒做匀速直线运动的时间，微粒做匀速圆周运动的时间，微粒在第一象限运动的总时间为，D正确。7.答案：AD解析：如图所示，设入射角为α，由题意可知折射角为，由折射定律可知，水的折射率，由几何关系可解得，联立解得，A正确；光在水中的传播速度，光路长为，故传播时间为，但该时间为光离开井的最长时间，因为光垂直井口也能离开井，因此光离开井的时间不唯一，B错误；若点光源竖直向上移动，由几何关系可知视角变大，但光源上移后，入射角增大，可能会发生全反射，故最大视角不一定变大，C错误；若只往井中注入一半高度的水，入射角变小，一定不会发生全反射，因此最大视角一定变小，D正确.8.答案：BD解析：由于不受空气阻力作用，故两物块均在空中做自由落体运动，两物块之间不存在相互作用的弹力，A错误；设两物块落地瞬间的速度大小为，物块b落地后与地面发生弹性碰撞，以初速度反弹且与物块a发生弹性碰撞，设碰撞后瞬间物块a的速度为v，以竖直向上为正方向，则由动量守恒定律可得，由机械能守恒定律可得，两式联立可解得，BD正确；以整个过程为研究对象，设初始下落高度为反弹的高度为，则有，解得，C错误。9.答案：AD解析：原线圈所接交流电电压的有效值，K接1时副线圈只有线圈b，根据理想变压器输入功率等于输出功率可知，解得副线圈两端电压，根据电压与匝数成正比可知线圈b的匝数匝，A正确；K接2时，副线圈为线圈串联，副线圈匝数变为500匝，则电压表示数变为，B错误；根据闭合电路欧姆定律可知电流表示数，根据电流与匝数成反比可知电流表示数，C错误，D正确。10.答案：AC解析：沿OQ方向射入的粒子轨迹1如图甲所示，由几何关系知，A正确；击中挡板左侧的粒子，如图甲所示，其轨迹介于轨迹1与轨迹2之间，对应初速度间的夹角为30°，故其间的粒子数占总粒子数的比例为，B错误；击中挡板右侧的粒子，如图乙所示，其轨迹介于轨迹3与轨迹4之间，对应初速度间的夹角为60°，故其间的粒子数占总粒子数的比例为，C正确；若将挡板PO两端延伸足够长，如图丙所示，粒子能够打在挡板上的轨迹介于轨迹1与轨迹5之间，由几何关系知，粒子打在挡板上的长度为，D错误。11.答案：（1）0.063；0.30（2）3解析：（1）设钩码盒连同其中的钩码总质量为M，根据牛顿第二定律，对钩码盒和其中剩余的钩码有，对悬挂在细线上的钩码有，联立解得，结合题图乙可知，解得，，钩码盒的质量。（2）由题图乙可知，时钩码盒才开始运动，所以至少挂3个钩码。12.答案：（1）300（2）逐渐变大（3）（4）c（5）不正确。理由见解析解析：（1）由题图丙知，电流表的示数为300μA。（2）充电过程中电容器的带电荷量逐渐变大，根据知，电容器两端的电压变大，则与其并联的电压表示数也随之逐渐变大。（3）题图乙中，时，，电容器两端的电压为。根据图线与t轴围成的面积表示电容器所放电荷量及得电容大小约为。（4）充电结束后，电容器两端的电压仍为1.5V，换成更大的电阻后，根据可知，时，流过的放电电流，而总电荷量不变，根据知，放电时间变长，故选择c图线。（5）不正确。充电过程电流表测量的是电容器和电压表并联的总电流，充电结束后，电容器所在支路无电流，但电压表所在支路有电流，故电流表的示数不为零。13.答案：（1）2（2）解析：（1）设玻璃砖厚度为h，光路图如图甲所示，图中x极小，的长度为由几何关系知由折