统考版2024届高考物理二轮专项分层特训卷第四部分高考仿真练2

仿真练2（8+2实验+2计算+2选1）

（时间65分钟，满分110分）

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）

14.我国高速铁路建设发展迅速，高速铁路技术达到世界领先水平.若高铁列车在一水

平圆弧轨道上转弯时的速度大小为270km/h,列车内水平茶台上放置的茶杯未发生滑动,茶

台与茶杯间的动摩擦因数〃=0.12,最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，重力加速度g取

10m/s2,则该水平圆弧轨道的半径可能为（）

A.5kmB.4.5km

C.4kmD.3.5km

15.为防止航天员在长期失重状态下肌肉荽缩，我国在空间站中安装了如图甲所示可用

于锻炼上、下肢肌肉的“太空自行车”，其工作原理可简叱成图乙所示模型，航天员锻炼时，

半径为「的金属圆盘在磁感应强度大小为6、方向垂直盘面向里的匀强磁场中以角速度3

匀速转动，电阻〃连接在从圆盘中心和边缘处引出的两根导线上，不计圆盘电阻，若航天员

消耗的能量约有50%转化为电能，则在七时间内航天员消耗的能量为（）

图甲图乙

A，B,2R

“431以它3$

C-----------1）------------

4〃2〃

16.水上乐园有一末段水平的滑梯，人从滑梯顶端由静止开始滑下后落入水中.如图所

示，滑梯顶端到末端的高度〃=4.0m,末端到水面的高度力=1.0m.取重力加速度^=10m/s2,

将人视为质点，不计摩擦和空气阻力.则人的落水点到滑梯末端的水平距离为（）

A.4.OmB.4.5m

C.5.OmD.5.5m

17.[2023•东北三省四市模拟]轨离子（He+）和氢原子一样.原子核外只有一个电子，

因此它们有着相似的能级图，如图所示为氢原子和家离子的能级图.一群处于〃=4能级的

氮离子，能够自发地跃迁到较低的能级，并向外辐射光子.已知金属铸的逸出功为4.54cV,

则氮离子向外辐射多种频率的光子中（）

£/eVE/cV

00

4-3.404-0.85

3-6.043-1.51

-------------------13.60

氢离子能级图氢原子能级图

A.最多有3种频率的光子

B.能使金属鸨发生光电效应的有3种频率的光子

C.能够使处于基态的氢原子电离的有3种频率的光子

D.能够使处于基态的氢原子跃迁的有4种频率的光子

18.图甲是一种振动发电机的示意图，半径歹=0.加、匝数〃=25的线圈（每匝的周长

相等）位于辐向分布的磁场中，磁场的磁感线沿半径方向均匀分布（其右视图如图乙所示），

线圈所在位置的磁感应强度的大小均为H="T,外力广作用在线圈框架的夕端，使线圈沿

轴线做往复运动，线圈运动速度/随时间「变化的规律如图丙（正弦函数曲线）所示.发电机

通过灯泡L后接入理想变压器，三个灯泡均正常发光，灯泡正常发光时的电阻4=1。，不

计线圈电阻.则每个小灯泡正常发光时的功率为（）

2//（xl0'*s）

A.1.5WB.2W

C.4WD.4.5W

19.冰球是2022年北京冬奥会比赛项目之一.某次冰球比赛的冰球用硬橡胶制成，厚

2.54cm,直径7.62cm,质量160g.如图所示，在一次进攻时，进攻队员将冰球由静止击出，

冰球以48m/s的速度打到守门员的护腿挡板上后被原路弹回，速度变为24m/s.不计冰面摩

擦及空气阻力.下列说法正确的是（）

A.进攻队员与守门员对冰球的冲量大小之比为2：1

B.进攻队员与守门员对冰球的冲量大小之比为2：3

C.进攻队员与守门员对冰球做的功大小之比为2：1

D.进攻队员与守门员对冰球做的功大小之比为4：3

20.[2023•重庆重点中学3月联考]在一静止正点电荷的电场中，任一点处的电势小

与该点到点电荷的距离厂的倒数的关系图象如图所示.电场中三个点a、〃、c到该点电荷的

距离如图所示，其电场强度大小分别为£,、氏和£,现将一带负电的试探电荷依次由々点经

过。点移动到c点，在相邻两点间移动的过程中，电场力所做的功分别为心和瞅、，下列判

断正确的是（）

A.£：区=1：4B.白：£=2：3

C.%：修=2:3D.乙：限=1：1

21.

甲乙

利用中国天眼FAST射电望远饯对处于双中子星系统中的脉冲星PSRB1534+12的观测研

究数据，中国科学院新疆天文台脉冲星团组科研人员首次发现该脉冲星存在弱态和爆发态两

种辐射状态，相关研究成果发表在《天体物理学快报》上.在已发现的近3000颗脉冲星中，

只有9个双中子星系统.如图所示，假设甲、乙两个双中子星系统分别绕各自中心做匀速圆

周运动，甲、乙系统总质量相等，中子星间的距离也相等，甲系统中双星a、。的质量之比

为3：2,乙系统中双星0、d的质量之比为2：1.下列说法正确的是（）

A.甲、乙系统双星间的万有引力之比为6：5

B.甲、乙两个系统双星的绕转周期之比为1：1

C.甲中的a星与乙中的。星运行速度之比为6：5

D.甲中的〃星与乙中的d星加速度之比为3：2

二、非选择题（共62分，第22〜25题为必考题，每个试题考生都必须作答.第33〜34

题为选考题，考生根据要求作答.）

（一）必考题（共47分）

22.（5分）某同学想研究滑块在倾斜气垫导轨上滑行时的加速度.如图甲所示，他将导

轨以一定的倾角固定.在导轨8点固定一个光电门，让带有挡光片的滑块从不同位置由静止

滑下.滑块滑行时可以认为不受导轨的阻力.把滑块到光电门的距离记为人已知挡光片宽

度为4

（1）为完成实验，需要记录什么数据？（用文字和符号共

同表示）.

（2）计算滑块加速度大小的表达式为a=（用符号表示）.

（3）改变释放滑块的位置，重复实验，得到如图乙所示的图象，则滑块的加速度大小a

=（结果保留两位有效数字）.

（4）为进一步研究滑块加速度a与导轨倾角〃的关系，该同学改变导轨倾角的大小，在

同一位置由静止释放滑块，通过计算得到表格所示的数据.根据表格数据可知实验结论为

030°45°60°

⑵碰前瞬间/I车的速度大小的；

⑶碰前力车克服阻力所做的功胴以及力车牵引力的冲量大小/.

25.（20分）

一种质谱仪的结构可简化为如图所示，粒子源释放出初速度可忽略不计的；H和；H,粒

子经直线加速器加速后由通道入口的中缝.进入磁场区.该通道的上下表面是内半径为4、

外半径为3分的半圆环.该通道置于竖直向上的匀强磁场中，正对着通道出口处放置一块照

相底片，能记录粒子从出口射出时的位置.当直线加速器的加速电压为优，；H沿左侧,通道

中心线射入磁场区，且恰好能击中照相底片的正中间位置，已知：H比荷为2则

m

（1）匀强磁场的磁感应强度合

（2）照相底片上；H和：H所击中位置间的距离；

（3）考虑加速电压有波动，在（4一△功到（A+△功之间变化，若要；H和；H在底片上没

有重叠区域，求△少满足的条件.

（二）选考题（请考生从2道题中任选一题作答，如果多做，则按所做的第一题计分）

33.［选修3—3］（15分）

（1）（5分）

一定质量的理想气体经历如图所示的一系列过程，ab、be、cd、而和ea五段过程的。7

图象都是直线，其中仍延长线过坐标原点0,从垂直于aAcd平行于加，加平行于7轴，

既平行于0轴，由此可以判断（）

A.过程中气体放出热量B.儿过程中气体内能减少

C.0，过程中气体体积不变D.A过程中气体对外做功

E.ea过程中气体放出热量

(2)(10分)呼吸机是一种能够起到预防和治疗呼吸衰竭，挽救及延长病人生命至关重要

的医疗设备，在新型冠状病毒性肺炎的临床治疗中被广泛应用，简易呼吸器也叫加压给氧气

囊，其装置可简化为如图所示，两横截面积均为S=100cm2、导热良好的汽缸月、8底部用体

积不计的细管连通，缸内用两质量和厚度均不计的活塞封闭一定质量的理想气体，缸壁上分

别设有粗细不计的固定卡环/：.、F,离缸底的距离分别为/」=5cm和Z2=25cm.初始时活塞C\

〃静止于距缸底分别为加=16cm和/fe=20cm处，现缓慢推动活塞。，使之与卡环片接触.已

知外界大气压恒为外=l.DXl()5pa,环境温度保持不变，不计活塞与缸壁间摩擦且装置不漏

(i)求封闭气体的最终压强力

(ii)在活塞。下降过程中，气缸4内的气体对活塞〃做的功机为多少？分析说明封闭

气体是吸收热量还是放出热量.

34.[选修3—4](15分)

(1)(5分)如图，一列简谐横波平行于x轴传播，图中的实线和虚线分别为「=0和£=

0.1s时的波形图.已知平衡位置在x=Gin处的质点，在0到0.1s时间内运动方向不变.这

列简谐波的周期为S,波速为m/s,传播方向沿*轴(选填“正方

向”或“负方向”).

(2)(10分)如图，一潜水员在距海岸力点45nl的4点竖直下潜，/，点和灯塔之间停着一

条长4nl的皮划艇.皮划艇右端距8点4m,灯塔顶端的指示灯与皮划艇两端的连线与竖直方

4164

向的夹角分别为。和£(sina==，sin??=—),水的折射率为鼻，皮划艇高度可忽略.

□3/o

(i)潜水员在水下看到水面上的所有景物都出现在一个倒立的圆锥里，若海岸上4点恰

好处在倒立圆锥的边缘上，求潜水员下潜的深度；

(ii)求潜水员竖直下潜过程中看不到灯塔指示灯的深度范围.

仿真练2(8+2实验+2计算+2选1)

14.解析：茶杯在茶台上不发生滑动，则茶杯受到的摩擦力提供茶杯做匀速圆周运动所

2

ffjy

需的向心力，即〃"名2下，解得〃24687.5m,A正确.

h

答案：A

IAp

15.解析：圆盘转动时产生的感应电动势为E=Y",通过电阻力的感应电流为

电阻〃消耗的电功率为片/凡由于航天员锻炼时消耗的能量只有50与转化为电能，故在锻

炼的1时间内航天员消耗的能量为成产24，联立解得&尸四富B正确.

乙1\

答案：B

16.解析：人从滑梯由静止滑到滑梯末端速度为看根据机械能守恒定律可知

〃1

mgH=^:niv2

乙

解得r=4^/5m/s

从滑梯末端水平飞出后做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，根据力=%/可知落水

时间为

水平方向做匀速直线运动，则人的落水点距离滑梯末端的水平距离为

答案：A

17.解析：一群银离子从〃=4能级向低能级跃迁时可以辐射出6种频率的光子，其中

只有从〃=4能级向〃=3能级跃迁时所辐射出的光子能量小于4.54oV,不能使金属锂发生

光电效应，故共有5种频率的光能使金属铝发生光电效应，选项A、B错误；因为要使处于

基态的氢原子发生电离，所需要的光子能量只要达到13.60cV就可以，根据辐射光子的能量

等于氮离子能级跃迁前后两能级的能量差可得，有三种频率的光子能使处于基态的氢原子电

离，选项C正确；通过计算氢离子跃迁前后两能级的能量差中只有〃=4能级与〃=2能级的

能量差等于氢原子〃=2能级与n=\能级的能量差，即只有一种频率的光子能使基态氢原子

发生跃迁，选项D错误.

答案：c

n£

18.解析：线圈中产生的感应电动势最大值为加=2X25XnXO.IX—X2V

=6V,由图丙可知，7=().4s,角速度3=芋，解得3=5/rad/s,则发电机产生的电动

势的瞬时值表达式为e=6sin(5nr)V.发电机正常工作时三个小灯泡均正常发光，则有变

压器的原、副线圈两端的电流关系为4=2九根据4=生则变压器原、副线圈的匝数比为2：1,

12

电源的有效值£=a=34也设小灯泡正常发光的两端的电压为U,副线圈两端的电压为U,

根据匝数比和电压关系，则原线圈的两端的电压为2/7,则有£=〃+2%解得小灯

泡正常发光的功率4^=2W,选B.

t\\.

答案：B

19.解析：设冰球质量为血击出后速度大小为分反弹后速度大小变为1看选取击球

方向为正方向，由动量定理对击球过程有/i=w-0,反弹过程有12=-\mv—mv,可得y

/12

A错误，B正确；由动能定理对击球过程有加反弹过程有用一)病,

//；4

可得7=*C错误，D正确.

答案：BD

20.解析：图象上各点的横、纵坐标乘积表示电场强度，则a点电场强度为£,=1xiV/m

6

=^V/m,方点电场强度为区/XZV/niJv/m,c点电场强度为叫="x3\7«1=//小，故区：为

=1:4,瓦：瓦=4:9,选项A正确，B错误；由图可知a、。间的电势差为如=一IV,同理

ttr=-iv,又以联=ga，则以：限=1：1,选项C错误，D正确.

答案:AD

21.解析：设甲、乙中双星总质量均为机距离均为〃甲系统外人间的万有引力厂甲

3?21

-If•一if-,4/•一\f

55、33Ap27,

=G-y：—,乙系统c、41司的万有引力/乙=^?~?2—,7^=—,A错误；由牛顿第二定律，

LL卜乙乙Q

3232

W”37.1/*三M_

.,.552

甲系统对a有6~^=飞•T”对6后G7=手77.,综合两式可得r甲=

2n同理对乙系统有7'/=2n甲、乙双星的绕转周期相等，B正确；对甲系

统由上述分析可得匕又有r„+n=Z,可得二“=|〃同理对乙系统有「,=；/，，

I*bJUUJ

/匕=%空=4=小C正确，D错误.

3vc3r＜：5ad3rd10

答案：BC

22.解析：（1）滑块到达光电门时的速度v=~,滑块做初速度为零的匀加速直线运动，

V

22

由匀变速直线运动的速度一位移公式得/=2a/“解得/=力=万7.已知4实验还需要

测出挡光片通过光电门所用的时间t.

（2）由（1）的分析可知，加速度个.

Q9

（3）由匀变速直线运动的速度一位移公式得/=2",则/-/图象的斜率4=2a=茨

U.o

m/s2=4.Om/s2,加速度a=2.Om/s2.

（4）由表中实验数据可知，随倾角，增大，加速度增大，且加速度与sin〃成正比,

a5

—T=T=10,与cos0既不成正比也不成反比，由此可知加速度与sin0成正比，比例系

sin〃1

2

数为10.

答案：（1）挡光片通过光电门所用的时间1（2）与<3）2.Om/s2（4）加速度

与sin®成正比，比例系数为10

23.解析：（1）由于电压表量程不够，应将其与定值电阻串联，由于通过电压表的电流

可以计算出，所以电流表应采用外接法.（3）由伏安特性曲线可知，在0〜2.5V内流过该灯

的电流几乎为0,在2.5〜3.8V内随着电压的增加，该灯的电阻减小.（4）该灯正常工作,

ppH

两端电压等于额定电压，由/.=—7,得分=7-7=25。.若电阻箱电阻%=2（）0。，可

„,Li.I\.I\.

h.

把尼看成电源内阻，有U=E—IR?,得人（5-200/）V,在图3中画出该图线，与灯的伏

安特性曲线交于一点，如图丙所示，可知此时该灯的工作电压为〃=3V,工作电流为/=10mA,

可求得灯消耗的功率为人以=30mW.

45o

m4o

一3o

运

田2o

1O

0

正向电压/V

图丙

答案：（1）如图甲所示（2）如图乙所示（3）几乎为0减小(4)2530

Ra

24.解析：（1）两车碰后瞬间速度为v,两车一起运动过程中，由动能定理得一2〃（2//7）

12

g£=0—/2〃/

乙

解得v=2y/PgL

（2）设碰前力车的速度为“两车碰撞过程中，由动量守恒定律得加4=2m，

解得力=4,RgL

（3）从汽车力开始运动到碰撞前过程中，由动能定理得此。一伊-0

力车克服阻力做功利=%—8umgL

从汽车H开始运动到碰撞前过程中，由动量定理得

I—umgt\=niv\—Q

解得I—〃/ng+4屈〃g£.

答案：（1）2，"^（2）447^

（3）%—8〃mgLumgt\+4周ugL

25.解析：（1）由题意可知当质子恰好能击中照相底片的正中间位置时，其运动半径为

r=R+R=2R

设质子经过加速后获得的速度大小为心根据动能定理有

,,12

QU=-mv

根据牛顿第二定律有qvB=n^

联立解得Q哥爷

（2）由于；H粒子的质量数是：H粒子的两倍，则：H粒子的比荷为萨，设：H粒子和；H

乙m

粒子经过加速后获得的速度大小分别为小及，根据动能定理有。

12

q&=jX2叫

乙

2

根据牛顿第二定律有qv\B=nr~

V\

2

V

qviB=2m—2

12

联立解得n=2R,n=24R

则照相底片上：H和；H所击中位置间的距离Ax=2四-2八=4（^2-1）R

（3）由（2）问可知在相同的电压下jH粒子的偏转半径大于；H粒子的偏转半径，若要

；H和；H在底片上没有重叠区域，则只需：H粒子的最小偏转距离•大于；H粒子的最大偏转距

离即叽则对于；H粒子有q（Ik—AU）=1x2/77iLn

qV2ninB=2III"―

T^min

整理有外

对于；H粒子有g（A+A力=-mv

乙h

%+AU

(2)4(^2-1)R(3)A长?

答案：（）

1o

33.解析：（1）ab过程中气体温度降低，内能减小，体积不变，气体不对外做功，外

界也不对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体放出热量，选项A正确；儿过程中气

体温度降低，内能减少，选项B正确；根据0=%因。点与。点连线的斜率大于4点与0

点连线的斜率，可知cd过程中气体体积变大，选项C错误：曲过程中气体压强不变，温度

升高，则体积变大，气体对外做功，选项D正确；绐过程中气体温度不变，则内能不变，

压强减小