2024届高考物理挑战模拟卷 【新课标卷】(含答案)

2024届高考物理挑战模拟卷【新课标卷】

学校：___________姓名：班级：___________考号：

一、单选题

1.农业研究过程中经常利用:;P来研究作物对磷肥的吸收情况，从而改进施肥方法。

一般制备过程是将含•:;P靶材料置于核反应堆中辐照来产生：;P,反应产生的：;P混于

大量的稳定的:;P中，己知说:;P的半衰期约为14天，衰变方程为

1P—qS+X+l/llMeV,光速c=3.0xl()8m/s,lMeV=1.6x10*j,下列说法正确的

是()

A.：；P的衰变为a衰变

B.：；S的比结合能比:;P的比结合能大0.0535MeV

c.经过一星期后:;P的质量变为原来的3

4

D.在一次衰变过程中质量亏损约为3x10-22kg

2.在x轴上有一波源，沿不轴正、反向以相同速度传播，波源处振动图像如图甲所

小，A、4为x轴上两质点，如图乙所不，从波源起振开始计时，A、区起振后，A、B

A.A、3两质点起振方向均沿)，轴负方向

B.A质点起振6s时，B质点的动能可能为0

C.波源与4区两质点距凄之差为波长的一半

D.根据题目条件可以求出该机械波的波速

3.北斗实景地图是一款由北斗卫星导航系统提供的全球实时地图，采用高清卫星影像

和地面实景融合技术，为全用户提供精准的导航和位置服务。已知北斗卫星系统中的

一颗北斗卫星相对地球静止，地球的半径R=6400km,地球的自转周期7=24h,地

球表面重力加速度g取9.8m/s2,电磁波的传播速度c=3xl(Tkm/s,忽略地球自转的

影响，下列说法正确的是()

A.实时导航时地面与地球同步导航卫星传输信息的最短时间约为0.12s

B.实时导航时地面与地球同步导航卫星传输信息的最短时间约为0.24s

C.地球同步导航卫星的运行速度大于近地卫星的运行速度

D.地球同步导航卫星的运行周期等于近地卫星的运行周期

4.随着综合国力与工业实力的不断提升，中国研发出多项独有的先进技术，其中特高

压输电技术使得中国标准成为国际标准。特高压输电是指电压高达1000千伏及以上等

级的输电技术。某电厂对用户进行供电的原理如图所示。发电机的输出电压

4=300V,输电线的总电阻/*=50。，为了减小输电线路上的损耗，需要采用高压输

电。变压器视为理想变压器，其中升压变压器的匝数比4：〃2=i：iooo用户获得的电压

C/4=220VO若在某一段时间内，发电厂的输出功率恒为q=9.0xl()6w,则下列说法

B.降压变压器的匝数比々:4=14925:11

C.输电线上损失的功率为9x104W

D.若改用1000千伏超高压输电，则输电线路上可减少损失的电功率为4050W

5.如图所示，半球形玻璃砖的球面涂有一层不透光物质，。为半球的球心，M、N为

过。点的某条直径的两端点。单色光小〃在MN与垂直于截面的法线确定的平面内以

相同的入射角9=60。从朋点射入玻璃砖中，已知玻漓秽对小〃两种单色光的折射率

3

A.-B.lC.-D.2

22

二、多选题

6.带电小球4B、。、力质量均为相，其中小球4、B、C带同种电荷，电荷量大小均

为伙当空间存在竖直向上的垂直于小球AB、。所在平面的匀强电场时，四个小球

恰好位于四面体的四个顶点且处于静止状态，如图所示，小球4氏C的连线构成一

边长为L的等边三角形，小球O与小球A、B、C的连线长均为已知带电小球

4B、C.的半径均远远小于边长3重力加速度为g,则下列说法正确的是（）

A.小球A、B、。均带负电，小球。带正电

B.小球D的电荷量大小为与q

C.匀强电场的电场强度大小迎空

37g

D.静电力常量为生叵婆

37

7.如图，中国古典文化中的太极图是由两个完全相同的阴阳两部分构成的，阴阳对立

而又统一，相应而又合抱，相反而又相成，生动形象地揭示了宇宙万象在对立统一法

则下的和谐。太极图中黑色阴影部分为阴，白色部分为阳，。为外大圆的圆心，。|为

上侧小阴圆和上侧的阳半圆的圆心，Q为下侧小阳圆和下侧的阴半圆的圆心，03和

O23分别为上侧阳半圆和下侧阴半圆的半径，且。①与O*平行，CQ为外大国的直

径，CZ）与RO2连线垂直，电荷量均为+q①〉0）的两个正点电荷分别固定在0「Q两

点，不计质子和电子的重力，质子和电子仅受静电力作用，下列说法正确的是（）

卡口上插有宽为d的挡光片，细线连接A后，平行于长木板绕过光滑的定滑轮、动滑

轮后与固定在铁架台（图中没有画出）上的拉力传感器相连。实验操作步骤如下：

①如图甲所示安装好实验器材；

②将物块A静置于长木板B上的。点，测出O到光电门之间的距离与；

③在动滑轮下悬挂一定质量的钩码，释放物块4

④读取挡光片经过光电门时的挡光时间加。与拉力传感器的示数”；

⑤再次将物块4静置于O点，在动滑轮下增加钩码的质量，释放物块4读取挡光片

的挡光时间与拉力传感器的示数片；

⑥重复操作⑤，得到多组挡光片挡光时间。与拉力传感器的示数歹的数值。

（1）步骤④中，钩码的加速度"=（用题中已知物理量的符号表示）。

（2）小组成员根据步骤⑥中的数据，以」方为纵坐标，以“为横坐标，作出

（A02

—图像如图乙所示，则物块A与长木板片之间的动摩擦因数〃=，物块

A与A上的挡光片的总质量M=。（均用题中已知物理量的符号表示，己知重

力加速度为g,图中。、。均为已知量）

10.某实验小组通过查询资料发现太阳能电池的电阻不会受到太阳能电池电压和功率

的影响，该实验小组通过如图甲所示电路图测量太阳能电池的内阻。

（1）该实验小组将一个电量耗尽的太阳能电池与一个（0.6A5Q）的电流表和一个

（3V1000Q）的电压表，按如图甲所示电路图连接起来，在太阳光照射下每隔一段

时间分别闭合&、S2,并快速记录对应的电压表示数U和电流表示数/,某次测量时电

流表和电压表的示数如图乙所示，则此时电流表示数为，电压表示数为

（2）经过多次测量，作出U-/图像，计算得图像中图线的斜率大小Z=5.8,在考虑

电表内阻的情况下，太阳能电池内阻R=o（保留2位小数）

（3）若实验中总是先读取电压表示数，记录完停留一段时间再读电流表示数，已知太

阳能电池充电时间越长，电流越大，则会导致太阳能电池内阻测量值______（填“偏

大”“偏小”或“无误差”）。

四、计算题

11.粗糙绝缘的斜面体高h=0.3m,倾角a=37。，处在水平向右的匀强电场中，电场

强度大小E=6xl（）5N/C,一质量机=4.0g的绝缘物块电荷量夕=5x10'C,从斜面的

底端以平行斜面的初速度％=715元m/s滑上斜面体，从斜面的顶端离开斜面。物块

与斜面间的动摩擦因数〃=。5,重力加速度g取10m数2,sm37=0.6,cos37=0.8。

（1）求物块离开斜面体时的速度大小。

（2）物块离开斜面体时撤去电场，经过多长时间物块的速度最小，最小速度为多少？

12.如图为可连发的玩具气枪，其原理是利用压缩空气将橡皮弹丸弹射出去。气枪构

造上有一个汽缸和一个可以向汽缸内充入空气的压缩装置。已知汽缸的体积为60

mL,每压缩一次压缩装置可以向汽缸内充入40mL的空气，压缩装置充入空气的压强

为大气压外,当汽缸内气体的压强达到2.5p0时才能实现将10颗橡皮弹丸连续弹射出

去，汽缸体积不变，汽缸内空气和压缩装置内的空气均可视为理想气体，忽略充气和

弹射过程中汽缸内气体温度的变化。

（1）求至少充气多少次才能实现将10颗橡皮弹丸连续弹射出去；

（2）已知在发射橡皮弹丸之前汽缸内空气的压强为2.5〃0，弹射出8颗橡皮弹丸后汽

缸内空气的压强变为1.5〃o,求弹射出8颗橡皮弹丸后漏出空气的质量与发射橡皮弹丸

之前汽缸内空气的质量之比上

13.如图所示，固定于水平地面上的足够长的绝缘轨道由两部分组成。粗糙直轨

道AB与水平方向夹角8=53。，光滑的圆弧轨道BC与直轨道A8在B点平滑连接，

8C轨道圆心为O,OC〃A8,半径R=0.4m,虚线COJLOC。空间存在水平向右的匀

强电场，虚线CO尸右侧存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度综=5T。质量

m=0.1kg＞电荷量大小9=5.0x10-2c的小球1恰好静止于四分之一圆弧的c点，现

将另一与小球1完全相同的小球2在轨道上与3点间距为9R的A位置由静止释

放，重力加速度g取lOm/s?,sin53°=0.8,cos53°=0.6,两小球均可视为质点，

求：

代求2\XXX'乂X:

-般用/产''XX'火

~~X_X_X_X_X~

、、

（1）匀强电场的电场强度大小；

（2）小球2到达8点时经历的时间（结果可用根号表示）；

（3）小球2到达圆弧轨道最低位置时，对圆弧轨道的压力大小；

（4）小球2与小球1发生弹性碰撞后，小球1将飞出圆弧轨道，求小球1在飞出轨道

后的运动过程中，小球1到虚线CD的最大距离与小球1再次经过虚线C3时小球1到

。占的距离。

参考答案

1.答案：B

解析：：;P的衰变方程为:;Pf：：S+：e,为。衰变，A错误；设:;P的比结合能为

Ep,：；S的比结合能为&,根据能量守恒有L711MeV=32&-32Ep,解得

1

<1V

E-E^0.0535MeV,B正确；根据公式加=-%，代入数值得

3P12，

mc错误；设亏损质量为△加，根据质能方程.二炭/，代入数

据得1.711x1.6x10"j=△俄x(3.0xl()8m/s),解得△加=3xIO'kg,D错误。

2.答案：B

解析：因为八、8两质点的起振方向与波源起振方向相同，波源起振方向为y轴正方

向，所以A、B两质点的起振方向均为y轴正方向，A错误；A、3两质点起振后，它

们的振动方向总是相反，所以两振动反相，所以波源到质点A和质点8的时间差

加=1+；)丁(〃=0,1,2,…)，根据％厂”|=心和/=",解得波源与4、8两点距离

之差为(〃+g)“〃=04,2,),C错误；由此可知A质点起振6s时，8质点有可能刚

准备起振，其动能为零，B正确；周期为4s,但无法计算确切波长，故无法求得波

速，D错误。

3.答案：A

解析•：设地球的质量为M，题述北斗卫星离地高度为人，由万有引力提供向心力得

击篝=m*(/?+〃)，忽略地球自转的影响，对地球表面的物体有色鬻=解

得力。3.6x107m,分析得，赤道上卫星正下方的物体离卫星最近，最近的距离为力，

所以实时导航时地面与地球同步导航卫星传输信息的最短时间/=0.12s,故A正

确，B错误；对近地卫星有〃z〃g=等，解得K=J^a7.9km/s,其周期小于24小

时，对地球的同步卫星，勺=干(/?+/7)k3.lkm/s,故C、D错误。

4.答案：B

解析：升压变压器原线圈电流乙=二=3.0x10,A,所以/,=^，=30A,A错误；升

5~4

压变压器副线圈电压4=3.0x105V,降压变压器原线圈电压

=t/2-/2r=298500V,降压变压器原、副线圈的匝数比

i=^=298500=14925,R正确；输电线上损失的功率2=/斤=4.5x104W,C错

%L22011

误；若改用100()千伏超高压输电，则输电线上的电流/；='=80xl°：A=9.0A,

3

U2lOOOxlO

损失的功率P'=/；2r=4050W,输电线路上可减少损失的电功率

△尸=p_/=40950W,D错误。

b.答案：C

解析：根据光的折射定律有6=当，逅=当，解得4=300=45,作出光路

sin0a2sin0h

图如图所示。根据折射率与光速关系有6=£,"=£,设半球形玻璃砖的半径为

匕2%,

凡根据光的反射定律，结合几何关系，得小。两种单色光在玻璃砖中传播的时间分

别为0=变4=纪史，解得乙=上，C正确，ABD错误。

匕aJ2

6.答案：AC

解析：四个小球均处于平衡状态，根据受力分析，则只有小球4氏C均带负电，小

球。带正电才能保证四个小球的合力均为0,小球均处于静止状态，A正确；作辅助

线如图所示，。为四面体的顶点。在底面A8C上的投影，令

AO=x,OD=/?,ZDAO=0,由几何关系可知2xcos30=LJi=L-x2=L,

则sin"浮,cos”当，设小球。的电荷量大小为。，匀强电场的电场强度大小为

E,静电力常量为Z,对小球人在A8C所在平面上有左一丝cos8=2kqcos30,

(4Y匚

,对小球。进行受力分析有

中皿+m=外联立解得篝0错误’,正

13)

解析：与0?3平行且相等，根据几何关系可得48两点关于圆心O对称，根据等

量同种正点电荷的电场线和等势面分布规律可得48两点电场强度大小相等，方向相

反，电势相同，则43两点电场强度不相同，A错误；。点的电势大于。点的电势，

电势能稣=98,电子带负电，在电势较低处具有的电势能较大，所以电子在。点的

电势能小于在C点的电势能，B正确；在。。连线上任取一点P,设尸。。2与。。?

夹角为仇。「O?间的距离为“，其中一个点电荷+q在P点产生的电场强度大小为£,

两点电荷在尸点的电场强度的矢量和E=2&sine=^cos2esin。，求电场强度的矢

量和E的最大值时，将E对。求导并令导数等于0,有

E'=[—2cos。sinOsin。+cos?geos。]=cos^(cos2^-2sin2^)]=0,解得

万

tan<9=^-,即当8=@侬00与[5-时尸点的电场强度最大，设C。1与002夹角为a,根据

几何关系可得tana=2,所以场强最大的点在。。之间，所以电子从。运动到C的过

程中静电力先增大再减小，加速度也是先增大再减小，C正确：等量异种点电荷连线

的中垂面为等势面，等量同种点电荷连线的中垂面不是等势面，一质子沿。。从。点

运动到。点过程中所受静电力方向一直沿。。方向，静电力一直做正功，D错误。

8.答案：AD

解析：导体棒M进入磁场前的瞬间，由动能定理得〃火/?=3〃八户，解得方国,则

M棒两端的电压U=捻力质二力学,故A正确；M、N两导体棒共同在磁

场中运动的过程动量守恒，设N离开磁场时两导体棒的速度为匕，有〃”=（/〃+〃?）匕，

解得匕=但，对N棒由动量定理得3无・，=〃％,即瓦7=〃/，解得5二二隹，

BL^x

设N、M在该过程中发生的相对位移为Ar,则有小二解得Ar=J2gh,

2R

此时M离磁场右边界的距离n=^-加:，设M棒离开磁场的过程中通过N棒的电荷量

为%,则有%啜生可，解得通过N棒的总电荷量…+%=奈故8错

误；N棒离开磁场后，M棒还在磁场中，系统所受的合外力不为零，所以系统的动量

不守恒，故C错误；N棒离开磁场后，对棒有-8小4（号-加;）=〃％-小片，解得

/___n-

%=12gh-----,故D正确。

4mR

d?

9.答案:(I)

4%(M)2

(2)_b"；_2a%

2gx°'bd2

解析：（1）物块A经过光电门时的速度%=9，根据位移与加速度的关系有

△%

u；=2ax,又钩码的加速度a=^ad2

AX{}M解得，

4%(M)2

(2)对物块A进行分析，有尸-“Mg=M%,%=」「■,解得

2/(加)

1二2%尸结合题图乙有-警包=〃，解得

(Ar)2—Md?d2Md2ad2

bd120ro

〃=-----,M=----o

2gx°bd2

10.答案：(1)0.44A；1.70V

(2)0.80Q

(3)偏小

解析：(1)电流表示数为0.44A,最小分度值为0.02A,不需要估读到下一位；电压

表示数为1.70V,最小分度值为0.1V,需要估读到下一位。

(2)因为要考虑电表的内阻，设电池电动势为E,内阻为R,电流表示数为/,电压

表示数为U,当用电流表测量时，有E=/(R+RA)，当用电压表测量时，有

E=U(R\I+R),联立解得u与I的代数关系式U=100°<,+5)式则斜率

R、，1000+/?

)J000(R+5)=58,解得R=0.80C。

1000+7?

(3)太阳能电池在充电过程中，随着光照时间的增大，电流增大，先读取电压表示

数，记录完停留一段时间再读电流表示数会导致电流表读数偏大，U-/图像中图线的

斜率k偏小，太阳能电池内阻表达式R=>°()°-1°°(,(5.8>k>5).左偏小时测得太阳能

k-1000

电池的内阻偏小。

11.答案：(1)2m/s

(2)0.12s；1.6m/s

解析：(1)对物块受力分析如图所示，因为Um、二&二6x](A，x：xH尸N二J

/ng4xl(r3xl()N4

以电场力与重力的合力垂直于斜面，与乙等大反向，所以由牛顿第二定律有

=ma

-mgcos37+E^sin37

解得a=6.25m/s2

斜面的长度/=」一二0.5m

sin37

2

由-2al=v-VQ

解得v=2m/s

(2)撤去电场，物块离开斜面体后做斜抛运动，当物块运动到最高点时速度最小，

vmin=vcos37=1.6m/s

运动的时间，=VSm37=0.12s

g

12.答案：(1)3次

(2)-

5

解析：(1)当汽缸内压强达到全部发射的压强临界值月=2.5%时，充气次数最少，

汽缸的体积V=60mL,压缩装置每次充入空气的体积匕=40mL,设

至少充气〃次，充气过程气体温度不变，根据玻意耳定律可得〃/+%〃乂

解得〃=2.25

因为充气只能充整数次，所以至少充气3次

(2)以弹射出8颗橡皮弹丸后漏出的空气和汽缸内剩的空气整体为研究对象，设体积

为匕，

初始状态空气压强P\=2.5/?(),

弹射出8颗橡皮弹丸后空气的压强〃2=1.5%,

弹射出8颗橡皮弹丸过程中，空气温度不变，根据玻意耳定律可得pY=0乂

解得X=100mL

设弹射出8颗橡皮弹丸后空气的密度为p,

空气的总质量

弹射出8颗橡皮弹丸后漏出的空气质量町=p(V]-V'\

此过程漏出空气的质量与发射橡皮弹丸之前汽缸内空气的质量之比攵=色

tn

代入数据解得％

5

13.答案：(1)15N/C

(2)s

25

(3)25.5N

(4)4.0m；4〃兀(m)(〃=1,2,3,...)

解析：(1)小球1在。位置静止，对小球1进行受力分析，电场力与电场强度方向相

同，小球带正电，则有驾，解得E=15