2024届高三4月金太阳全国大联考（指南针)（黑吉辽HJL）物理试卷含答案.pdf

学科网（北京）股份有限公司高三物理考试高三物理考试本试卷满分本试卷满分 100 分，考试用时分，考试用时 75 分钟。注意事项：分钟。注意事项：1答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。2回答选择题时，选出每小题答案后，用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，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。回答选择题时，选出每小题答案后，用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。考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。4本试卷主要考试内容：高考全部内容。一、选择题：本题共本试卷主要考试内容：高考全部内容。一、选择题：本题共 10 小题，共小题，共 46 分。在每小题给出的四个选项中，第分。在每小题给出的四个选项中，第 17 题只有一项符合题目要求，每小题题只有一项符合题目要求，每小题 4 分；第分；第 810 题有多项符合题目要求，每小题题有多项符合题目要求，每小题 6 分，全部选对的得分，全部选对的得 6 分，选对但不全的得分，选对但不全的得 3 分，有选错的得分，有选错的得 0 分。分。1放射性同位素热电机是各种深空探测器中最理想的能量源，它不受温度及宇宙射线的影响，使用寿命可达十几年。用大量氘核轰击23492U时可产生放射性元素23894Pu，23894Pu的半衰期为 87.74 年，含有23894Pu的化合物核电池的原理是其发生a衰变时将释放的能量转化为电能，我国的火星探测车用放射性材料2PuO作为燃料，2PuO中的 Pu 元素就是23894Pu，下列判断正确的是（）A223423819291HUPu+B238236491922PuUHe+C23894Pu的比结合能大于23492U的比结合能D1kg 化合物带238942PuO经过 87.74 年后剩余 0.5kg2如图甲所示，固定的矩形铜线框左半部分处于垂直纸面向里的匀强磁场中，当匀强磁场的磁感应强度由0B均匀减小到 0 后反向增大到0B-，如图乙所示。关于此过程，下列说法正确的是（）A铜线框中的自由电子先顺时针定向移动、后逆时针定向移动B铜线框中的自由电子始终逆时针定向移动C铜线框围成的面积始终有扩大的趋势D铜线框受到的安培力大小不变2024届高三4月金太阳全国大联考（指南针)（黑吉辽HJL）2024届高三4月金太阳全国大联考（指南针)（黑吉辽HJL）学科网（北京）股份有限公司3均匀介质中 O 点处的质点在0t=时刻开始做简谐运动，形成的简谐横波在坐标系 xOy 平面内传播，以垂直纸面向外为 z 轴正方向，振源偏离平衡位置的位移随时间变化的关系2sin4(cm)ztp=，xOy 平面内的质点 A、D 第一次处于波峰时，如图所示的虚线圆为波谷，实线圆为相邻的波峰，下列说法正确的是（）A振源的频率为 0.5HzB图示对应的时刻0.5st=C简谐横波在坐标系 xOy 平面内传播的速度为 5m/sD当简谐横波刚传到 C 点时，振源通过的路程为 20cm4一辆汽车在平直公路上由静止开始做匀加速直线运动，达到最大速度后保持匀速运动。已知汽车在启动后的第 2s 内前进了 6m、第 4s 内前进了 13.5m，下列说法正确的是（）A汽车匀加速时的加速度大小为26m/sB汽车在前 4s 内前进了 31.5mC汽车的最大速度为 16m/sD汽车的加速距离为 20m5如图所示，固定的激光笔可以向平行玻璃砖上表面的 O 点发射不同颜色的单色光，不同颜色的单色光在玻璃砖中传播的时间分别记为t红、t橙、t黄、t绿、t蓝、t靛、t紫，不考虑光在玻璃砖内部的反射，已知激光笔发射一束绿光时的折射角为45，下列判断正确的是（）Attt红橙黄Bttt黄绿蓝Cttt绿蓝靛Dttt蓝靛紫6如图所示，在光滑的绝缘水平面上相距为 4L 的 A、B 两点固定两个等量正点电荷，C、O、D 三点将线段 AB 四等分，一带正电、可视为点电荷的小球从 C 点由静止释放后，在 C、D 两点之间做往复运动。已知小球运动过程中的最大动能为kE，带电荷量为 Q 的点电荷在空间某点的电势kQrj=（k 为静电力常量，r为该点到点电荷的距离），下列说法正确的是（）学科网（北京）股份有限公司A小球在 C、D 两点之间做简谐运动B小球运动过程中机械能守恒C小球的最小电势能为kED小球的最大电势能为4kE7砖块夹是一种重要的劳动工具，工人用砖块夹将四块并排在一起的砖缓慢提起，如图甲所示。将四块砖依次编号为 1、2、3、4，如图乙所示。已知每块砖的质量均为 2.4kg，砖块夹与砖之间的动摩擦因数为 0.8，砖 1、2 间的动摩擦因数为 0.3，砖 2、3 间的动摩擦因数为 0.1，砖 3、4 间的动摩擦因数为 0.2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小210m/sg=，则相邻两块砖之间的最小压力为（）A60NB80NC96ND120N8某发电机的模型如图所示，该发电机的线圈有 30 匝，线圈的总电阻为10W，围成的面积为20.01m，图中两电表均为理想交流电表，当线圈以 50r/s 的转速在磁感应强度大小为3 2T5p的匀强磁场中匀速转动时，标称（12V，3.6W）的灯泡 L 恰好正常发光，下列说法正确的是（）A电流表的示数为 0.3AB电压表的示数为 15VC定值电阻 R 的阻值为20WD通过灯泡 L 的电流方向每秒改变 50 次9如图甲所示，足够长的木板静置于水平地面上，木板左端放置一可看成质点的物块。0t=时对物块施加一水平向右的恒定拉力 F，在 F 的作用下物块和木板发生相对滑动，2st=时撤去 F，物块恰好能到达木板右端，整个过程物块运动的vt-图像如图乙所示。已知木板的质量为 0.5kg，物块与木板间、木板与地面间均有摩擦，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小下列说法正确的是（）学科网（北京）股份有限公司A木板的长度为 3mB物块的质量为 0.8kgC拉力 F 对物块做的功为 9.9JD木板与地面间因摩擦产生的热量为 3.3J10如图所示，质量为 m 的“天问一号”探测器在 P 点制动后成功进入长轴为 2a、短轴为 2b 的椭圆轨道，椭圆轨道的半长轴等于火星的直径 2R，探测器在椭圆轨道上环绕数圈后，在近火点 Q（接近火星表面）再次制动并顺利进入近火圆轨道。已知火星表面的重力加速度大小为 g，椭圆轨道上 P、Q 两点的曲率半径均为2ba，椭圆的面积Sabp=，忽略火星的自转及探测器变轨时质量的变化，下列说法正确的是（）A椭圆轨道围成的面积为22 3 RpB探测器在 P 点制动后的动能为6mgRC探测器在 Q 点制动前的动能为34mgRD探测器在 Q 点变轨时克服发动机做的功为4mgR二、非选择题：本题共二、非选择题：本题共 5 小题，共小题，共 54 分。分。11（6 分）某同学利用如图甲所示的装置验证牛顿第二运动定律，步骤如下：用天平分别测得两物块的质量10.230kgm=、20.170kgm=；将物块 1、2 用跨过轻质定滑轮的轻绳连接，物块 2 下端与打点计时器纸带相连，托住物块 1两物块保持静止；学科网（北京）股份有限公司接通打点计时器的电源，释放物块 1，两物块开始运动，打点计时器打出的纸带如图乙所示，已知打点计时器所用的交流电源频率为 50Hz，每相邻的两个点之间还有四个点未画出。回答下列问题：（1）根据图乙中的数据可知，物块 1 匀加速下落时的加速度大小a=_2m/s。（保留三位有效数字）（2）通过该实验可计算出当地的重力加速度大小g=_2m/s。（保留两位有效数字）（3）由于空气阻力及纸带的影响，重力加速度的测量值_（填“大于”或“小于”）真实值。12（8 分）某实验小组为测量一节干电池的电动势和内阻，所用实验器材如下：A毫安表（量程为 012mA、内阻98mR=W）；B电阻箱 R（阻值范围为0 999.9W）；C定值电阻02R=W；D待测干电池（内阻约为0.5W）；E开关 S 一个，导线若干。（1）小组同学设计了如图甲所示的实验电路，请将如图乙所示的实物图用笔画线代替导线连接完整；（2）当毫安表半偏时，通过干电池的电流为_A；（3）调节电阻箱到最大阻值，闭合开关，逐次改变电阻箱的电阻，记录其阻值 R 及相应的毫安表示数 I，得到多组R、I，以1I为纵坐标、R为横坐标，作出的1RI-图像如图丙所示，则干电池的电动势E=_V、内阻r=_W。（结果均保留两位小数）13（10分）如图所示，在粗细均匀、顶端平齐、导热良好的竖直固定U形管右侧，用水银封闭一段长76cmL=的理想气体，左、右两管水银面的高度差19cmh=；现向左侧管中缓慢加入水银，已知大气压强076cmHgp=，环境温度保持不变，求：（1）当两侧液面相平时，加入的水银柱高度hD；学科网（北京）股份有限公司（2）封闭气体的最大压强mp。14（12 分）如图所示，固定的水平横杆距水平地面的高度1.75mH=，长0.5mL=的轻质细绳一端系在水平横杆上，另一端连接质量0.2kgM=的木块（可视为质点），质量20gm=的子弹以062m/sv=的速度水平射入木块并水平穿出，此后木块恰好能在竖直平面内做圆周运动，忽略空气阻力，取重力加速度大小210m/sg=，求：（1）子弹射穿木块过程中产生的热量 Q；（2）子弹落地点与悬点 O 的距离 d。15（18 分）如图所示，在平面直角坐标系 xOy 第二象限内存在一理想边界，边界下侧和 x 轴上侧存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为 B 的匀强磁场，边界上侧与 y 轴左侧存在沿 x 轴负方向、电场强度大小为 E的匀强电场，在第三、四象限内存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为 2B 的匀强磁场，y 轴上半轴均匀分布着电荷量为 q、质量为 m 的带正电粒子，带电粒子由静止被电场加速后进入磁场区域，均能垂直穿过 x 轴，图中 P 点坐标为(),0L-，不计粒子受到的重力及粒子间的相互作用，求：（1）边界曲线的方程；（2）粒子经过 P 点时的最大速度mv；（3）所有能经过 P 点的粒子释放点的纵坐标满足的关系。学科网（北京）股份有限公司高三物理考试参考答案高三物理考试参考答案1D 【解析】本题考查原子物理，目的是考查学生的理解能力。大量氘核轰击23492U时产生23894Pu的反应方程为2234238192942 HUPu+，选项 A 错误；23894Pu衰变时的反应方程为238234494922PuUHe+，选项 B 错误；23894Pu的比结合能小于23492U的比结合能，选项 C 错误；半衰期为统计数据，选项 D 正确。2B 【解析】本题考查电磁感应，目的是考查学生的理解能力。根据楞次定律，变化的磁场产生顺时针方向的电场，铜线框中的自由电子在电场力的作用下逆时针定向移动，选项 A 错误、B 正确；穿过铜线框的磁通量先减小后增大，铜线框围成的面积先有扩大的趋势、后有缩小的趋势，选项 C 错误；通过铜线框的电流不变，而磁感应强度先减小后增大，所以铜线框受到的安培力先减小后增大，选项 D 错误。3D 【解析】本题考查简谐波的产生，目的是考查学生的推理论证能力。由题意可得，振源的频率为2Hz，选项 A 错误；相邻的波峰和波谷距离为 1m，波长为 2m，波的传播速度为 4m/s，选项 C 错误；振源的振动周期0.5sT=，图示对应的时刻0.625st=，选项 B 错误；当简谐横波刚传到 C 点时对应的时刻1.25st=，振源通过的路程为 20cm，选项 D 正确。4B 【解析】本题考查匀变速直线运动的规律，目的是考查学生的推理论证能力。若汽车在第 4s 初达到最大速度，则汽车在第 4s 内只能前进 12m，若汽车在第 4s 末达到最大速度，则汽车在第 4s 内能前进 14m，所以汽车在第 4s 内的某时刻达到最大速度。设汽车启动时的加速度大小为 a，则有22216m21s2a=-，解得24m/sa=，选项 A 错误；汽车在启动后的前 4s 内前进了 31.5m，选项 B 正确；设汽车的加速时间为 t，则有22113.5m9s(4s)2a tt at=-+-，解得3.5st=，汽车的最大速度为 14m/s，选项 C 错误；汽车的加速距离为 24.5m，选项 D 错误。5A 【解析】本题考查光的折射，目的是考查学生的模型建构能力。设玻璃砖的厚度为 d，光进入玻璃砖后的折射角为g，则光在玻璃砖中传播的时间sin2 sinsincossin2ddtccqqggg=，由于045g时，()sin2fgg=为 增 函 数，4590g红绿橙黄，tttt靛蓝绿紫，选项 A 正确。6D 【解析】本题考查静电场，目的是考查学生的推理论证能力。小球偏离 O 点的位移为 x 时，受到的回复力222228(2)(2)4kQqkQqkQqLxFLxLxLx=-=-+-，选项 A 错误；学科网（北京）股份有限公司小球运动过程中动能与电势能相互转化，总能量不变，选项 B 错误；O 点 的 电 势22OkQkQkQLLLj=+=，C、D 两 点 的 电 势 相 同，有433CDkQkQkQLLLjj=+=，kCOqEjj-=，解得k3kQqEL=，所以小球的最小电势能为k3E，最大电势能为k4E，选项 C 错误、D正确。7C 【解析】本题考查物体的平衡，目的是考查学生的创新能力。设砖 1 对砖 2 的摩擦力大小为 f，方向向上，则砖 3 对砖 2 的摩擦力大小为fmg-，砖 4 对砖 3 的摩擦力大小为2mgf-，摩擦力和压力需满足|0.3NfF、|0.1NmgfF-、|2|0.2NmgfF-，线性规划如图所示，相邻两块砖之间的最小压力为 96N；若四块砖粘在一起，则砖块夹对砖的最小压力为 60N，选项 C 正确。8AB 【解析】本题考查交变电流的产生，目的是考查学生的推理论证能力。电表测量的是有效值，有PIU=，解得0.3AI=，选项 A 正确；设发电机产生电动势的最大值为mE，有m2EnNBSp=，m2EUIr=-，解得15VU=，选项 B 正确；定值电阻 R 两端的电压为 3V，根据欧姆定律可知其电阻为10W，选项 C 错误；线圈的转速为 50r/s，通过灯泡 L 的电流方向每秒改变 100 次，选项 D 错误。9CD 【解析】本题考查牛顿运动定律的应用，目的是考查学生的推理论证能力。由图像可知 2.5s 时两者共速，木板在 02.5s 内的加速度大小2211 0m/s0.4m/s2.50a-=-，物块在 02.0s 内的加速度大小22230m/s1.5m/s2.00a-=-，物块在 2.0s2.5s 内的加速度大小22323 1m/s4m/s2.52.0agm-=-，两者在 2.5s3.0s 内的加速度大小22411 0m/s2m/s3.02.5agm-=-，可得木板与地面间的动摩擦因数为0.2，物块与木板间的动摩擦因数为 0.4，木板的长度2.5(30.8)m2.75m2L-=，选项 A 错误；学科网（北京）股份有限公司前 2s 对木板有221121 1m gmmgm amm-+=，对物块有2222Fm gm am-=，解得20.6kgm=，选项 B错误；前 2s 拉力 F 对物块做的功9.9JWFL=，选项 C 正确；木板与地面间因摩擦产生的热量112(1.5m)3.3JQmmgm=+=，选项 D 正确。10ACD 【解析】本题考查天体运动，目的是考查学生的创新能力。如图所示，火星位于椭圆的一个焦点上，根据几何关系可知，椭圆的半短轴3bR=，所以椭圆轨道围成的面积为22 3 Rp，选项 A 正确；椭圆轨道上 P、Q 两点的曲率半径32Rr=，在椭圆上的 P 点有29Pvgr=，22PkPmvE=，解得k12PmgRE=，选项 B 错误；在椭圆上的 Q 点有2Qvgr=，22QkQmvE=，解得34kQmgRE=，选项 C 正确；探测器在近火轨道上的动能2kmgRE=，根据动能定理知，探测器在 Q 点变轨时，发动机对探测器做的功4kkQmgRWEE=-=-，选项 D 正确。（另解：椭圆轨道的周期等于轨道半径为 2R 的圆轨道周期，椭圆的面积除以周期可得单位时间扫过的面积，再解得近火点和远火点的速度）11（1）1.44（2 分）（2）9.6（2 分）（3）小于（2 分）【解析】本题考查“验证牛顿第二运动定律”实验，目的是考查学生的实验探究能力。（1）根据逐差法有220.1030.08870.07430.0598m/s1.44m/s0.04a+-=。学科网（北京）股份有限公司（2）根据牛顿第二运动定律有1212mmgmma-=+，解得29.6m/sg=。（3）空气阻力及纸带的影响使得通过纸带得到的加速度比理想情况下的加速度小，从而使得重力加速度的测量值小于真实值。12（1）（2 分）（2）0.3 或 0.30（2 分）（3）1.60（2 分）0.44（2 分）【解析】本题考查“测电源电动势和内阻”实验，目的是考查学生的实验探究能力。（1）如图所示。（2）改装后的电流表量程扩大了 50 倍，当毫安表半偏时，通过干电池的电流为 0.3A。（3）根据闭合电路欧姆定律有0050mmR REI rRRR=+，整理得0015050mmR RRrIEERR=+，结合题图丙中的数据有0.075502.4mAE=W，100500.075mAmmR RrERR-=+，解得1.60VE=、内阻0.44r=W。13【解析】本题考查理想气体状态方程，目的是考查学生的推理论证能力。（1）设开始封闭气体的压强为1p，补充水银至两侧液面相平时，右管内水银面上升了 x，有10ppghr=-（1 分）10()p SLp S Lx=-（2 分）2hhxD=+（1 分）解得57cmhD=。（2 分）（2）继续向左侧加入水银，直至液面与管口相平，设此时封闭气体柱的长度为0L，有1000p SLpgLSLr=+（2 分）00mppgLr=+（1 分）解得114cmHgmp=。（1 分）14【解析】本题考查动量守恒定律的应用，目的是考查学生的推理论证能力。学科网（北京）股份有限公司（1）设子弹穿出木块时的速度大小为v子，木块的最大速度为maxv，最小速度为minv，有2minMvMgL=（2分）22maxmin11222MvMvMgL-=（1 分）0maxmvMvmv=+子（2 分）2220max111222QmvMvmv=-子（1 分）解得34.5JQ=。（1 分）（2）设子弹穿出木块后做平抛运动的时间为 t，则有212HLgt-=（2 分）22dHv t=+子（2 分）解得6.25md=。（1 分）15【解析】本题考查带电粒子在匀强电场、匀强磁场中的运动，目的是考查学生的创新能力。（1）设粒子由静止释放的纵坐标为 y，到达边界时的速度大小为 v，对应边界上点的坐标为,x y，则有21()2qExmv-=（2 分）mvyqB=（2 分）解得22(0)mEyx xqB=-。（2 分）（2）设粒子在 x 轴上方磁场中运动的轨迹半径为1R，在 x 轴下方磁场中运动的轨迹半径为2R，根据洛伦兹力提供向心力有2vqvBmR=（2 分）解得1221RR=（2 分）当运动轨迹如图甲所示时，经过 P 点的粒子速度最大，有22mEqvLm=（2 分）学科网（北京）股份有限公司解得2mqELvm=。（2 分）（3）能经过 P 点的粒子轨迹如图乙所示，设释放点纵坐标为 y，则有(0,1,2,)xnyL n-+=L（2 分）即满足22(0,1,2,)2qBynyL nmE+=L时粒子能经过 P 点。（2 分）