山西省部分高中2024届高三下学期第一次模拟考试理综试卷-物理部分(含答案)

山西省部分高中2024届高三下学期第一次模拟考试理综试卷-物理部
分
学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．在近地圆轨道上绕地球做匀速圆周运动的天宫中，宇航员进行了奇妙的“乒乓球”实验。

实验中，朱杨柱做了一颗实心水球，桂海潮取出一块用毛巾包好的普通乒乓球拍，球拍击打后水球被弹开了。

则在与球拍作用过程中及被击打后的一小段时间内，水球( )
A.与球拍作用过程中它们组成的系统动量守恒
B.与球拍作用过程中受地球引力的冲量为零
C.被击打后相对地球做变速曲线运动
D.被击打后相对天宫做匀速圆周运动
2．水面上，两个频率均为f 的振源振动步调相同，振幅均为A ，某时刻在两列波相遇的区域内形成如图的波形，其中a 点是两列波波峰相遇的位置，b 点是与a 相邻的波峰和波谷相遇的位置。

则关于a 、b 以及ab 连线中点c 的振动，下列说法正确的是( )
A.a 点是静止的，它偏离平衡位置的位移总是2A
B.b 点是振动的，它以f 的频率在做小振幅振动
C.c 点在一段时间内是振动的，在另一段时间内是静止的
D.c 点是振动的，其振幅小于2A
3．由α粒子打在27Al 上形成的30P 是不稳定的，它衰变后会成为30Si 。

将30P 放射源的小孔正对垂直纸面的圆形磁场区域的直径，假设在某段时间内只有一个30P 的原子核发
生衰变，则放出粒子的径迹可能是下列图像中的( ) A. B. C. D. 4．如图所示，正方形ABCD 四个顶点各固定一个点电荷，等量同种负电荷固定在A 、B 两点；等量同种正电荷固定在C 、D 两点，O 是正方形的中心。

现将A 点处电荷q -沿OA 方向移至无穷远处，规定无穷远处电势为零，则( )
A.移动前，O 点的电势大于零
B.移动过程中，O 点电场强度一直减少
C.移动过程中，C 点处电荷所受静电力先减小后增大
D.移到无穷远处时，O 点的电势小于零
5．空中出租车来了！质量为32.010kg ⨯、额定功率为400kW 的电动飞行汽车从地面竖直升起时，先加速再匀速，最后做加速度为25m/s 的匀减速运动，到达400m 的飞行高度时速度刚好为零，取2g 10m/s =，不考虑空气阻力，则飞行汽车上升的最短时间为( )
A.14.2s
B.15.5s
C.19.0s
D.23.0s
二、多选题
6．如图是手压式自发电手电筒的原理图。

轻轻按压发电手柄，圆形导体环(圆心与环间固定有三根导体棒)就会绕圆心O 沿顺时针方向转动。

保持一定的按压频率，导体环就会以角速度ω匀速转动。

不考虑小灯泡电阻的变化，下列说法正确的是( )
A.通过灯泡的电流随时间做周期性变化
B.通过灯泡的电流方向始终从上向下
C.若环以2ω的角速度转动，灯泡中的电流变为原来的2倍
D.若环以2ω的角速度转动，灯泡中的电流变为原来的4倍
7．取一个空的金属易拉罐，在开口处插入一根粗细均匀的长透明吸管，在吸管内注入一小段油柱(长度、质量均可忽略)，然后用蜡将易拉罐开口处密封。

以密封处为原点，在吸管上标上刻度，如果不考虑大气压的变化，就是一个简易的气温计，如图所示。

当环境温度由1t 缓慢升高到2t 的过程中，油柱从刻度l 处上升到2l 处，则( )
A.这一过程中，罐壁单位面积上单位时间内碰撞的气体分子数减少
B.这一过程中，罐内气体对外做的功大于气体从外吸收的热量
C.若油柱从刻度2l 处缓慢升到3l 处，环境温度的升高小于21t t -
D.若油柱从刻度2l 处缓慢升到3l 处，环境温度的升高等于21t t -
8．观测带电粒子的碰撞试验，为确定碰撞生成物质的初始状态提供了理论依据。

某次观测时，让质量为m 的B 粒子在0t =时以0v 的初速度向静止的粒子A 运动，计算机记录下两粒子的v t -图像如图所示。

已知A 、B 间仅存在静电力的作用且A 、B 始终未接
触，则( )
2 B.0时刻与3t 时刻A 、B 间作用力的大小相等
C.20~t 20
D.13t t 内，A 、20 三、实验题
9．如图所示，在用插针法测半圆形玻璃砖折射率的实验中，已知玻璃砖的圆心为O 、半径为R ，实验主要步骤如下：
①将白纸平铺在木板上并用图钉固定，在白纸上作虚线MN ，把玻璃砖放在纸上，使玻璃砖的圆心O 位于MN 上且玻璃砖的直径边垂直于MN ，描出玻璃砖的圆弧边和直径边。

②在玻璃砖的另一侧插上大头针3P ，使3P 能挡住________的像。

③插上大头针4P ，使4P 能挡住3P 及1P 、2P 的像
④作与MN 平行的直线交圆弧边于A 点，在直线上插上两枚大头针1P 、2P
⑤取下玻璃砖，作过3P 、4P 的直线交玻璃砖的直径边于B 点，测得0.60AB OB R ==
完成下列问题：
(1)步骤②中应填的内容是________；
(2)以上步骤的合理顺序是________(填步骤前序号)；
(3)该玻璃砖材料的折射率为________。

10．遥控电动汽车中，由两节LR6电池串联后通过定值电阻0R 为电机供电。

为研究该
型号电池的特性及测量0R 的电阻，某同学设计了图(a)所示的电路进行测量，图中电流表1A 的内阻为1 6.0r =Ω，电阻箱R 的最大阻值为999.9Ω。

(1)将图(b)中的实验电路连接完整________；
(2)调节电阻箱到最大值后闭合开关。

逐次改变电阻箱的电阻，记录其阻值R 及对应的电流表12A ,A 的示数1I 和2I ，并计算出12()I I I I =+R 图像如图(c)所示，则0R =________Ω，电流表2A 的内阻2r =________Ω；(保留2位有效数字)
(4)作出1I I -图像如图(d)所示，则两节LR6电池的总电动势，E =________V 、总内阻r =________Ω。

(保留2位小数)
四、计算题
11．如图所示，一段水平的公路由两直道AB、CD段以及圆形段环岛BC组成。

一辆
4m/s的加速度匀减速刹车，在以在AB上以72km/h速率行驶的汽车，接近环岛时以2
2m/s的加速度恢复到原速率继续行驶。

已知环最大安全速率通过环岛后，在CD上以2
岛的半径为28m，BC段的长度是56m，橡胶轮胎与路面的动摩擦因数为0.7，认为汽车转弯所需向心力仅由轮胎所受径向摩擦力提供且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取2
g ，问：
10m/s
(1)汽车需在距环岛多远处开始刹车？
(2)汽车从刹车开始至恢复到原速率所用时间是多少？
12．CT技术是通过高能电子撞击目标靶，使目标靶放出X射线，对人体进行扫描取得信息的，其原理如图所示：半径为L的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，水平放置的目标靶长为2L，靶左端点M、右端点N与磁场圆心O的距离相等、竖直距。

从阴极逸出的电子(初速度可忽略)，经电场加速后瞄准圆心O沿着水平方向进入磁场，经磁场偏转后恰好击中M点。

设电子质量为m、电荷量为e，电子枪的加速电压为U，不考虑电子受到的重力，求：
(1)匀强磁场的磁感应强度的大小。

(2)仅通过调节匀强磁场B的大小，可实现电子束在目标靶上从M到N的扫描，求B 的大小范围。

13．连续碰撞检测是一项重要的研究性实验，其模型如图所示：光滑水平面上，质量为3m的小物块A，叠放在质量为m、足够长的木板B上，其右侧静置着3个质量均为
v的初速度2m的小物块C、D、E。

A与B上表面间的动摩擦因数为μ。

0
t=时，A以
在B的上表面水平向右滑行，当A与B共速时B恰好与C相碰。

此后，每当A、B再次共速时，B又恰好与C发生碰撞直到它们不再相碰为止。

已知重力加速度为g，所有碰撞均为时间极短的弹性碰撞，求：
(1)0
t=时，B(右端)与C的距离；
(2)B与C发生第1、2次碰撞间，B(右端)与C的最大距离。

(3)C的最终速度大小。

参考答案
1．答案：C
解析：A.球与球拍作用过程中，把球与球拍作为系统，受到手对系统的作用力，所以系统动量不守恒，故A 错误；
B.由冲量公式
I Ft =可知与球拍作用过程中受地球引力并且其作用时间不为0，所以它的冲量不为零，故B 错误；
CD.实验舱内，处于完全失重环境，航天员会观察到水球离开球拍后相对天宫做匀速直线运动。

而相对地球做变速曲线运动，故C 正确，D 错误。

故选C 。

2．答案：D
解析：A.a 点是两列波波峰相遇的位置，可知a 点为振动加强点，则振幅为2A ，但a 点偏离平衡位置的位移时刻发生变化，故A 错误；
B.b 点是波峰和波谷相遇的位置，则b 点为振动减弱点，由于两波源振幅相等，则b 点处于静止状态，故B 错误；
CD.ab 连线中点c 即不是振动减弱点也不是振动加强点，所以c 点是振动的，其振幅小于2A ，故C 错误，D 正确。

故选D 。

3．答案：B
解析：根据题意，可得衰变方程为
30
30015141P Si e →+ 由于衰变产物均带正电，且衰变前后动量守恒，两衰变产物向相反方向运动，进入磁场后粒子做圆周运动，由于两粒子均带正电，且运动方向相反，因此根据左手定则可知，两粒子的运动轨迹一定在小孔正对磁场直径的两侧，且出磁场后做均作匀速直线运动，直至打在光屏上。

故选B 。

4．答案：B
解析：A.等量异种点电荷的中垂线上电势为0。

移动前，把AC 处电荷作一组，把BD 处电荷作一组，可知O 点的电势等于零，故A 错误；
BC.移动过程中，BD 电荷在O 处的场强不变，方向由D 到B 。

C 电荷在O 处产生的场强方向由C 到O ，大小不变。

A 电荷在O 处产生的场强方向由C 到O ，大小不断变小。

由平行四边形法则得移动过程中，O 点电场强度一直减少。

同理，DB 电荷在C 处的场强不变，方向由D 到B ，而A 处电荷在移动中，在C 处产生的场强越来越小，所以C 点的场强越来越小，所以C 点处电荷所受静电力一直减小，故B 正确，C 错误；
D.将A 点处电荷q -沿OA 方向移至无穷远处后，相当只有C 处的正电荷在O 处产生电势，所以O 点的电势大于零，故D 错误。

故选B 。

5．答案：D
解析：出租车的最大速度为
3
m 340010m /s 20m /s 2.01010
P v mg ⨯===⨯⨯ 减速所用时间
m 220s 4s 5
v t a === 减速所上升高度
2240m 2m v h a
== 加速和匀速上升高度为
1400m 40m 360m h =-=
若一直以额定功率上升，所用时间最小，设加速和匀速的时间为1t ，由动能定理有 211m 12
Pt mgh mv -= 得
119s t =
所以则飞行汽车上升的最短时间为
1223.0s t t t =+=
故选D 。

6．答案：BC
解析：AB.导体棒切割磁感线产生感应电动势从而使闭合回路中产生感应电流，由于环顺时针转动，根据右手定则可知，产生的感应电流的方向始终不变，通过灯泡的电
流方向始终从上向下，而导体棒以恒定的角速度转动，产生的感应电动势大小也始终不变，故A 错误，B 正确；
CD.设圆环的半径为R ，则产生的感应电动势的大小为
212
E BR ω= 可得电路中感应电流的大小为
22E BR I R R ω==总总 可知，当环以2ω的角速度转动，灯泡中的电流变为原来的2倍，故C 正确，D 错误。

故选BC 。

7．答案：AD
解析：A.设油柱的质量为m ，透明吸管的横截面积为S ，外界大气压为0p ，罐内气体的压强为p ，则根据平衡条件有
0pS mg p S +=
可得
0mg p p S
=+ 由此可知，当环境温度由1t 缓慢升高到2t 的过程中，罐内气体发生的是等压变化，即温度升高，压强不变，而气体体积增大，单位体积内的气体分子数减少，但由于温度升高，气体分子平均动能增加，气体分子与罐壁作用平均作用力增加，因此罐壁单位面积单位时间内碰撞的气体分子数减少了，故A 正确；
B.根据热力学第一定律
U Q W ∆=+
由于罐内气体发生等压变化，气体膨胀对外做功，即0W <，但同时气体温度升高，内能增加，即0U ∆>，由此可知气体从外界吸收的热量大于气体对外所做的功，故B 错误；
CD.设易拉罐的体积为V ，温度为1t 时，油柱距离接口的距离为l ，根据理想气体的状态方程有
()p V S l C T
+⋅= 整理可得
pV pS T l C C
=+⋅ 可知，温度T 与油柱距离接口的距离为一次函数的关系，根据题意，当环境温度由1t 缓慢升高到2t 的过程中，油柱从刻度l 处上升到2l 处，因此当油柱从刻度2l 处缓慢升到3l 处，环境温度的升高应等于21t t -，故C 错误，D 正确。

故选AD 。

8．答案：BD
解析：A.由图可知，0t =时刻有
10P mv =
在1t 时刻有
()200.4A P v m m =+
两粒子运动过程动量守恒，由动量守恒定律得
()000.4A mv v m m =+
得
32
A m m = 故A 错误；
B.由图可知0时刻与3t 时刻A 、B 的加速度都为0，说明此时A 、B 间的作用力都为0，故B 正确；
C.2t 时刻B 的速度为0，设A 速度为A v ，由动量守恒定律有
0A A mv m v =
得
023
A v v = 由动能定理有20~t 内，电场力对A 做的功为
22011023
A A W m v mv =-= 故C 错误；
D.设3t 时刻B 的速度为B v ，由动量守恒定律有
000.8A B mv m v mv =⨯-
得
015
B v v =,13t t ~内，A 、B 系统增加的动能为 ()()()2
222k 0000111130.80.4225210A A E m v m v m m v mv ⎛⎫∆=⨯+⨯-⨯+⨯= ⎪⎝⎭
20，故D 正确。

故选BD 。

9．答案：(1)挡住1P 、2P 的像
(2)①④②③⑤
解析：(1)在玻璃砖的另一侧插上大头针3P ，使3P 能挡住1P 、2P 的像。

(2)根据实验的操作步骤，可知该实验的合理操作步骤为①④②③⑤ (3)做出光路图如图所示
根据几何关系可知ABO △为等腰三角形，过B 点做三角形的高线，垂足为C ，可得
BC ===
sin BC CAB AB ∠== 5cos 6
AC CAB AB ∠== 5cos cos 6
AD R DAO R CAB R =∠=∠=
5sin 6AD AOD AO ∠==
可得该玻璃的折射率
sin sin 11
AOD n CAB ∠==∠
10．答案：(1)
(3)4.0；0.50
(4)3.40；1.00
解析：(1)根据实验电路图，实物图的连接如图所示
(3)根据两并联支路电压相等可得
10122()()I R r I R r +=+
变式可得
1220101
1I r R I R r R r =⋅+++ 结合图(c)可得
011 2.00.0519.5R r --=Ω+0.05= 解得
0 4.0R =Ω，20.50r =Ω
(4)根据闭合电路的欧姆定律有
101()E I R r Ir =++
变式可得
10101
r E I I R r R r =-⋅+++ 结合图(d)可得
01290250900500
r R r -=+- 而其中
0110R r +=Ω
解得
1.00r =Ω
由此可得
111010
E I I =-⋅+ 将坐标500,(290)代入可得
3.40V E =
11．答案：(1)25.5m ；(2)8.5s
解析：(1)根据题意，汽车进入环岛后做匀速圆周运动，当以最大速率行驶时有
2m v mg m R
μ= 代入数据解得汽车在环岛行驶的最大速率为
m 14m/s v =
汽车在进入环岛前的速度
72km/h 20m/s v ==
汽车进入环岛前刹车距离为
2222
m 12014m 25.5m 224
v v x a --===⨯ (2)汽车进入环岛前刹车时间
m 112014s 1.5s 4
v v t a --=== 汽车在环岛行驶的时间
2m 56s 4s 14
BC x t v ===
汽车出环岛后加速到原速所用的时间
m
322014s 3s 2
v v
t a --===
可得汽车从刹车开始至恢复到原速率所用时间
1238.5s t t t t =++=
B ≤≤
解析：(1)如图所示
根据几何关系可得
2OM L ==
由此可知电子在磁场中运动的轨迹半径为
tan 303r L L =︒=
电子在加速电场中加速，由动能定理有
2
01
2eU mv =
由洛伦兹力充当向心力有
2
0Bev m v r =
联立解得
B =
(2)由由洛伦兹力充当向心力有
mv
R Be =
可知，磁感应强度越小，电子在磁场中做圆周运动的轨迹半径就越大，电子到达目标靶N 的轨迹半径如图所示
根据几何关系可得
tan 30L r ==︒
对应的磁感应强度大小为
B =则可知，磁场强度取最大值时电子恰好打在目标靶M 点，当磁场强度取最小值时电子恰好打在目标靶N 点，可得磁感应强度B 的调节范围为
B ≤≤
0 解析：(1)由于地面光滑，A 、B 系统动量守恒，根据动量守恒
0103(3)mv m m v =+
解得共速时的速度
10034
v v = 对B 从释放到第一次与A 共速过程，用动能定理对B 分析有
2110132
mgd mv μ⋅= 解得0t =时，B (右端)与C 的距离为
201332v d g
μ= (2)B 与C 发生第1次弹性碰撞，根据动量守恒和机械能守恒
10112B mv mv mv =+
22210111112222
B mv mv mv =+⋅
1014B v v =-，1012
v v = A 、B 第二次达到相同速度，根据动量守恒
101203(3)B mv mv m m v +=+
对B 分析有
22220111322
B mgd mv mv μ⋅=- 解得
20232v d g
μ= 由于C 小物块与D 小物块质量相等且发生弹性碰撞，碰撞后速度发生交换，C 小物块
0。

A 、B 发生相对运动过程中的加速度大小分别为 33B mg a g m μμ⋅=
= A mg
a g m μμ==
从C 第一次被碰后，直到C 碰D ，历时为
0212116v d t v g
μ== B 的速度反向减速到0，历时为
1
0B 12B B v v t a g
μ== 可知
12B t t >
表明B 的速度减小到0时，B 距C 最远，最远距离为
2201m 2224B B v v x d a g
μ=+= (3)B 与C 发生第2次弹性碰撞，根据动量守恒和机械能守恒
20222B mv mv mv =+
22220221112222
B mv mv mv =+⋅
2B v =023
v = 依次类推
1012()23n Bn v v =-⨯，102()3n n v v =，10102()3
n n v v -= 由于小物块C 后放着D 、E 物体，B 与C 会发生第3次弹性碰撞，碰撞后 3029v v =，3019B v v =-，40029
v v = 由于
403v v =
可知B 与C 不发生第4次弹性碰撞，故C 的最终速度大小为
3029
C v v v ==。