重庆市大学城第一中学2024学年高三下黄金四模考试物理试题试卷

重庆市大学城第一中学2024学年高三下黄金四模考试物理试题试卷
注意事项：
1．答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0．5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

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、关于固体、液体、气体和物态变化，下列说法中正确的是（）
A．晶体一定具有各向异性的特征
B．液体表面张力是液体内部分子间的相互作用
C．0℃的铁和0℃的铜，它们的分子平均速率相同
D．一定质量的某种理想气体状态改变时，内能不一定改变
2、2018年12月12日，嫦娥四号开始实施近月制动，为下一步月面软着陆做准备，首先进入月圆轨道Ⅰ，其次进入椭圆着陆轨道Ⅱ，如图所示，B为近月点，A为远月点，关于嫦娥四号卫星，下列说法正确的是（）
A．卫星在轨道Ⅱ上A点的加速度小于在B点的加速度
B．卫星沿轨道Ⅰ运动的过程中，卫星中的科考仪器处于超重状态
C．卫星从轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅱ，机械能增大
D．卫星在轨道Ⅱ经过A点时的动能大于在轨道Ⅱ经过B点时的动能
3、物体做匀速圆周运动时，在任意相同时间间隔内，速度的变化量（）
A．大小相同、方向相同B．大小相同、方向不同
C．大小不同、方向不同D．大小不同、方向相同
4、如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度，下列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长MN相等，将它们分别挂在天平的右臂下方，线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态，若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是（）
A ．
B ．
C ．
D ．\
5、已知光速为 3 × 108 m/s 电子的质量为 9.1 × 10−31 kg ，中子的质量为1.67 ×10−27 kg ，质子的质量为1.67 ×
10−27 kg 。

氢原子能级示意图如图所示。

静止氢原子从n =4 跃迁到 n =1 时，氢原子的反冲速度是多少？（ ）
A ．4.07 m/s
B ．0.407 m/s
C ．407 m/s
D ．40.7 m/s
6、图甲中的变压器为理想变压器，原线圈的匝数n 1与副线圈的匝数n 2之比为5∶1。

变压器的原线圈接如图乙所示的正弦式电流，两个20Ω的定值电阻串联接在副线圈两端。

电流表、均为理想电表。

则（ ）
A ．电流表示数为0.2A
B ．电流表示数为5A
C ．电压表示数为4V
D ．通过电阻R 的交流电的周期为2×10-2s
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，有多个选项是符合题目要求的。

全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

7、如图所示，A 、B 两物块的质量分别为2m 和m ,静止叠放在水平地面上.A 、B 间以及B 与地面间的动摩擦因数都为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g ,现对A 施加一水平拉力F ,则( )
A ．当 2.5F mg μ=时， A 的加速度为0.5g μ
B ．当2F mg μ<时， A 、B 都相对地面静止
C ．无论F 大小为何值，B 都不动
D ．当3F mg μ>时， B 才可以开始滑动
8、如图所示，在x 轴的负方向，存在磁感应强度为B 1，方向垂直于纸面向里的匀强磁场，在x 轴的正方向，存在磁感应强度为B ２，方向也垂直于纸面向里的匀强磁场，且B 1∶B 2＝3∶2。

在原点O 处同时发射两个质量分别为m a 和
m b 的带电粒子，粒子a 以速率v a 沿x 轴正方向运动，粒子b 以速率v b 沿x 轴负方向运动，已知粒子a 带正电，粒子b 带负电，电荷量相等，且两粒子的速率满足m a v a ＝m b v b 。

若在此后的运动中，当粒子a 第4次经过y 轴(出发时经过y 轴不算在内)时，恰与粒子b 相遇。

粒子重力不计。

下列说法正确的是（ ）
A ．粒子a 、b 在磁场
B 1中的偏转半径之比为3∶2
B ．两粒子在y 正半轴相遇
C ．粒子a 、b 相遇时的速度方向相同
D ．粒子a 、b 的质量之比为1∶5
9、某种超导磁悬浮列车是利用超导体的抗磁作用使列车车体向上浮起，同时通过周期性地变换磁极方向而获得推进动力。

其推进原理可以简化为如图所示的模型：PQ 和MN 是固定在水平地面上的两根足够长的平直导轨，导轨间分布着竖直（垂直纸面）方向等间距的匀强磁场B 1和B 2。

二者方向相反。

矩形金属框固定在实验车底部（车箱与金属框绝缘）。

其中ad 边宽度与磁场间隔相等。

当磁场B 1和B 2同时以速度v 沿导轨向右匀速运动时。

金属框受到磁场力，并带动实验车沿导轨运动，已知金属框垂直导轨的ab 边的边长L 、金属框总电阻R ，列车与线框的总质量m ，12B B B ==，悬浮状态下，实验车运动时受到的阻力恒为其对地速度的K 倍。

则下列说法正确的是（ ）
A ．列车在运动过程中金属框中的电流方向一直不变
B ．列车在运动过程中金属框产生的最大电流为2BLv R
C ．列车最后能达到的最大速度为22m 22
44B L v v KR B L =+ D ．列车要维持最大速度运动，它每秒钟消耗的磁场能为222
m 4()B L v v R
- 10、如图，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路．将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态．下列说法正确的是（ ）
A ．开关闭合后的瞬间，小磁针的N 极朝垂直纸面向里的方向转动
B ．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N 极指向垂直纸面向里的方向
C ．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N 极指向垂直纸面向外的方向
D ．开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的N 极朝垂直纸面向外的方向转动
三、实验题：本题共2小题，共18分。

把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。

11．（6分）用如图所示装置探究钩码和小车（含砝码）组成的系统的“功能关系”实验中，小车碰到制动挡板时，钩码尚未到达地面。

(1)平衡摩擦力时，________（填“要”或“不要”）挂上钩码；
(2)如图乙是某次实验中打出纸带的一部分，O 、A 、B 、C 为4个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有4个打出的点没有画出，所用交流电源的频率为50Hz 通过测量，可知打点计时器打B 点时小车的速度大小为________m/s （结果保留两位有效数字）；
(3)某同学经过认真、规范的操作，得到一条点迹清晰的纸带，他把小车开始运动时打下的点记为O ，再依次在纸带上取等时间间隔的1、2、3、4、5、6等多个计数点，可获得各计数点到O 的距离s ，及打下各计数点时小车的瞬时速度v 。

如图丙是根据这些实验数据绘出的2-v s 图象，已知此次实验中钩码的总质量为0.15kg ，小车中砝码的总质量为0.50kg ，取重力加速度210m/s g ，根据功能关系由图象可知小车的质量为________kg （结果保留两位有效数字）；
(4)研究实验数据发现，钩码重力做的功总略大于系统总动能的增量，其原因可能是________。

A ．钩码的重力大于细线的拉力
B ．未完全平衡摩擦力
C ．在接通电源的同时释放了小车
D ．交流电源的实际频率大于50Hz
12．（12分）某同学用如图所示装置探究气体做等温变化的规律。

(1)在实验中，下列哪些操作不是必需的__________。

A ．用橡胶塞密封注射器的下端
B ．用游标卡尺测量柱塞的直径
C ．读取压力表上显示的气压值
D ．读取刻度尺上显示的空气柱长度
(2)实验装置用铁架台固定，而不是用手握住玻璃管（或注射器），并且在实验中要缓慢推动活塞，这些要求的目的是____。

(3)下列图像中，最能直观反映气体做等温变化的规律的是__________。

四、计算题：本题共2小题，共26分。

把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。

13．（10分）如图所示，有一棱镜ABCD ，90B C ∠=∠=︒，75D ∠=︒．某同学想测量其折射率，他用激光笔从BC 面上的P 点射入一束激光，从Q 点射出时与AD 面的夹角为45︒，Q 点到BC 面垂线的垂足为E ，15PQE ∠=︒．求： ①该棱镜的折射率
②改变入射激光的方向，使激光在AD 边恰好发生全反射，其反射光直接到达CD 边后是否会从CD 边出射？请说明理由。

14．（16分）如图所示，倾角θ的足够长的斜面上，放着两个相距L 0、质量均为m 的滑块A 和B ，滑块A 的下表面光滑，滑块B 与斜面间的动摩擦因数tan μθ=．由静止同时释放A 和B ，此后若A 、B 发生碰撞，碰撞时间极短且为弹性碰撞．已知重力加速度为g ，求：
（1）A 与B 开始释放时，A 、B 的加速度A a 和B a ；
（2）A 与B 第一次相碰后，B 的速率B v ；
（3）从A 开始运动到两滑块第二次碰撞所经历的时间t ．
15．（12分）如图所示，上端开口的竖直汽缸由大、小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞，两活塞用一根长度为L 的刚性轻质细杆连接，两活塞间充有氧气，小活塞下方充有氮气，大、小活塞的质量分别为2m 、m ，横截面积分别为2S 、S 。

氮气和汽缸外大气的压强均为p 0，大活塞与大圆筒底部相距2
L 。

现通过电阻丝缓慢加热氮气，使小活塞缓慢上升至上表面与大圆筒底部平齐位置。

已知大活塞导热性能良好，汽缸及小活塞绝热，两活塞与汽缸壁之间的摩擦不计，重力加速度为g 。

求：
①初始状态下氧气的压强；
②小活塞与大圆筒底部平齐时，氧气的压强。

参考答案
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、D
【解题分析】
A ．单晶体具有各向异性的特征，多晶体表现为各向同性，选项A 错误；
B ．液体表面张力是液体表面层分子间的相互作用，选项B 错误；
C ．0℃的铁和0℃的铜，它们的分子平均动能相同，但是分子平均速率不相同，选项C 错误；
D ．一定质量的理想气体的状态改变时，若温度不变，则其内能不变，故D 正确；
故选D 。

2、A
【解题分析】
A ．卫星在轨道II 上运动，A 为远月点，
B 为近月点，卫星运动的加速度由万有引力产生
2GMm ma r
= 即
2
GM a r = 所以可知卫星在B 点运行加速度大，故A 正确；
B ．卫星在轨道I 上运动，万有引力完全提供圆周运动向心力，故卫星中仪器处于完全失重状态，故B 错误；
C ．卫星从轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅱ，需要点火减速，所以从轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅱ，外力做负功，机械能减小，故C 错误；
D ．卫星从A 点到B 点，万有引力做正功，动能增大，故卫星在轨道Ⅱ经过A 点时的动能小于在轨道Ⅱ经过B 点时的动能，故D 错误。

故选A 。

3、B
【解题分析】
物体做匀速圆周运动时，速度的变化量v at ∆=，由于加速度的大小不变但方向时刻在变化，所以在任意相同时间间隔内， 速度的变化量大小相等，方向不同。

A. 大小相同、方向相同，与分析不符，故A 错误；
B. 大小相同、方向不同，与分析相符，故B 正确
C. 大小不同、方向不同，与分析不符，故C 错误；
D. 大小不同、方向相同，与分析不符，故D 错误。

4、A
【解题分析】
天平原本处于平衡状态，所以线框所受安培力越大，天平越容易失去平衡，
由于线框平面与磁场强度垂直，且线框不全在磁场区域内，所以线框与磁场区域的交点的长度等于线框在磁场中的有效长度，由图可知，A 图的有效长度最长，磁场强度B 和电流大小I 相等，所以A 所受的安培力最大，则A 图最容易使天平失去平衡． A 正确； BCD 错误；
故选A ．
5、A
【解题分析】
氢原子从n =4 跃迁到 n =1 时放出光子的能量为
41(0.85)(13.6)12.75eV E E E =-=---=
光子的动量
h
p λ=
光子的能量
hc
E λ
= 可得 E p c =
根据动量守恒定律可知
H H p m v =
可得
18279
31012.75 1.610m/s 4.07m/s 1.67 10
H H H p E v m cm --⨯⨯====⨯⨯⨯ 故选A 。

6、A
【解题分析】
AB
．根据图象可得原线圈的电压的最大值为，所以电压的有效值为
1U = 原线圈的匝数n 1与副线圈的匝数n 2之比为5∶1，则有
112251
U n U n == 解得副线圈电压
12=40V 5
U U = 则副线圈中的电流
22=1A 2U I R
= 根据变压器电流与匝数的关系有
1221
I n I n = 所以原线圈中的电流即电流表的读数
2121
0.2A n I I n == 故A 正确，B 错误；
C ．电压表示数为电阻R 上的电压，根据欧姆定律有
120V R U I R ==
故C 错误；
D ．由乙图可知通过电阻R 的交流电的周期为4×10-2s ，故D 错误。

故选A 。

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，有多个选项是符合题目要求的。

全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

7、BC
【解题分析】
A.当F =2.5μmg 时，由牛顿第二定律有：
F -2μmg =2ma ，
解得：
a =0.25μg ，
故A 错误；
B.因物体A、B之间的最大静摩擦力为：
f max=μm A g=2μmg
B与地面间的最大静摩擦力为：
f′max=μ（m A+m B）g=3μmg，
则当F＜2μmg时，A和B都不会运动，故B正确；
CD.物体A、B之间的最大静摩擦力为2μmg，B与地面间的最大静摩擦力为3μmg，所以无论拉力多大B都不会发生滑动，故D错误、C正确．
8、BCD
【解题分析】
本题涉及到两个粒子分别在两个不同磁场中做匀速圆周运动问题，相遇问题既考虑到位移问题，又考虑到时间等时，比较复杂，所以要从简单情况出发，由题意a粒子逆时针旋转，b粒子顺时针旋转，由于两粒子的动量（m2v a=m1v b）和电量相同，则半径之比就是磁感应强度的反比，所以在B1磁场中的半径小，则两粒子在两磁场旋转两个半周时，a 粒子相对坐标原点上移，b粒子相对坐标原点下移，若b粒子在最初不相遇，则以后就不能相遇了。

所以只考虑b粒子旋转半周就与a粒子相遇的情况。

【题目详解】
由带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式
mv
r
qB
＝知道：121
111
1
1
a a b
b
r m v m v
r qB qB
＝：＝，所以选项A错误。

由带电
粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式r＝mv
qB
知道，a粒子从O点出发沿x轴正方向射出向上逆时针转半周
在y轴上上移2r a2，穿过y轴后逆时针向下转半周后下移2r a1，由于B2＜B1，则第二次经过y轴时在从标原点的上方（2r a2-2r a1）处，同理第四次经过y轴时在坐标原点上方2（2r a2-2r a1）处，所以由题意知选项B正确。

从最短时间的情况进行考虑，显然是b粒子向上转半周后相遇的，a粒子第四次经过y轴时是向右方向，而b粒子转半周也是向右
的方向，所以两者方向相同，所以选项C正确。

根据周期公式
2m
T
qB
π
＝及题意，当两粒子在y轴上相遇时，时间上有：
1 2T b1＝T a1+T a2即：
112
222
1
2
b a b
m m m
qB qB qB
πππ
⨯+
＝，结合B
1：B2=3：2，得到：
1
5
a
b
m
m
＝，所以选项D正确。

故选BCD。

【题目点拨】
本题的难点在于两个粒子在不同的两个磁场中以不同的速度做半径和周期不同匀速圆周运动，又涉及到相遇问题，需要考虑多种因素。

关键的一点是a粒子在两个磁场旋转一次后通过y轴时位置上移，而b粒子恰恰相反，所以是b粒子经过半周后与a粒子相遇的，有此结论可以判断选项的正误。

9、BC
【解题分析】
A ．当磁场向右运动过程中，穿过闭合线框中的磁场有时垂直于纸面向外的磁场增大，有时垂直于纸面向内的磁场增大，根据楞次定律可知列车在运动过程中金属框中的电流方向一直改变，A 错误；
B ．金属框中ab 和cd 导体棒切割磁感线，最大的感应电动势为
m 2E BLv BLv BLv =+=
根据闭合电路欧姆定律可知
m m 2E BLv I R R
== B 正确；
C ．列车速度最大为m v ，此时切割磁感线的速率为m v v -，金属框中ab 和cd 导体棒切割磁感线，此时产生的感应电动势为
m 2()E BL v v =-
通过线框的电流为
m 2()BL v v E I R R
-== 列车所受合外力为0时，速度最大，即所受安培力等于阻力
m 2BIL f Kv ==
解得
22m 2244B L v v KR B L
=+ C 正确；
D ．列车要维持最大速度运动，每秒消耗的磁场能为
222
2
2m m m 4()B L v v E I Rt fv t Kv R -=+=+磁 D 错误。

故选BC 。

10、AD
【解题分析】
A ．断出直导线中电流方向为由南向北，由安培定则可判断出小磁针处的磁场方向垂直纸面向里，小磁针的N 极朝垂直纸面向里的方向转动，A 正确；
BC ．开关闭合并保持一段时间后，左侧线圈中磁通量不变，线圈中感应电动势和感应电流为零，直导线中电流为零，
小磁针恢复到原来状态， BC 错误；
D ．开关闭合并保持一段时间后再断开后的瞬间，左侧的线圈中磁通量变化，产生感应电动势和感应电流，由楞次定律可判断出直导线中电流方向为由北向南，由安培定则可判断出小磁针处的磁场方向垂直纸面向外，小磁针的N 极朝垂直纸面向外的方向转动，D 正确．
三、实验题：本题共2小题，共18分。

把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。

11、不要 0.72 0.85 BD
【解题分析】
(1)[1]．小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力作用，为了在实验中能够把细线对小车的拉力视为小车的合外力，则应该用重力的下滑分力来平衡摩擦力，在平衡摩擦力时，不挂钩码，但要连接纸带。

(2)[2]．相邻的两个计数点之间还有4个打出的点没有画出，计数点间的时间间隔为
T =0.02×5s=0.1s
根据匀变速直线运动的规律可知，一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，打B 点的速度为
220.10 5.7110m/s=0.72m/s 220.1
AC B x v T --==⨯⨯ (3)[3]．设钩码的质量为m ，小车的质量为M ，小车中砝码的质量为m'，对系统，由动能定理得
212
mgx M m m v =++'（） 整理得
22mgx v m m M
=+'+ v 2-x 图象的斜率
220.50m/s 0.25
mg k m m M ==+'+ 解得
M =0.85kg 。

(4)[4]．A ．钩码的重力大于细线的拉力，不影响钩码重力做系统做的功，故A 错误；
B ．长木板的右端垫起的高度过低，未完全平衡摩擦力时，则摩擦力做负功，系统总动能的增量小于钩码重力做的功，故B 正确；
C ．接通电源的同时释放了小车，只会使得纸带上一部分点不稳定，不影响做功与动能的增量，故C 错误；
D ．交流电源的实际频率大于50Hz ，如果代入速度公式的周期为0.02s ，比真实的周期大，则求出来的速度偏小，则动能偏小，故D 正确。

故选BD 。

12、B 保证气体状态变化过程中温度尽可能保持不变 C
【解题分析】
(1)[1]A ．为了保证气密性，应用橡胶塞密封注射器的下端，A 需要；
BD ．由于注射器的直径均匀恒定，根据=V LS 可知体积和空气柱长度成正比，所以只需读取刻度尺上显示的空气柱长度，无需测量直径，B 不需要D 需要；
C ．为了得知气压的变化情况，所以需要读取压力表上显示的气压值，C 需要。

让选不需要的，故选B 。

(2)[2]手温会影响气体的温度，且实验过程中气体压缩太快，温度升高后热量不能快速释放，气体温度会升高，所以这样做的目的为保证气体状态变化过程中温度尽可能保持不变。

(3)[3]根据=PV C T 可知当气体做等温变化时，p 与V 成反比，即1p V ∝，故1p V -图像为直线，所以为了能直观反映p 与V 成反比的关系，应做1p V -
图像，C 正确。

四、计算题：本题共2小题，共26分。

把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。

13、①2②激光能够从CD 边出射
【解题分析】
①如图所示，FG 为法线
∠D =75°，则
∠EQA =75°，∠PQE =15°，∠PQA =60°，∠PQG =30
所以入射角
i =∠PQG =30°
折射角
r =45°
由于光从棱镜射向空中，所以该棱镜的折射率
sin sin 452sin sin 30
r n i ︒
︒===
②设全发射临界角为C ，如图所示
12sin ,452
C C n ︒=== 904575JO
D C D ︒︒︒∠=-=∠=
因而
∠OJD =60°
激光在CD 边的入射角30°＜45°，因而激光能够从CD 边出射。

14、（1）sin A a g θ=；0B a =（202sin gL θ3）023
sin L g θ
【解题分析】
解：(1)对B 分析：sin cos B mg mg ma θμθ-= 0B a =，B 仍处于静止状态
对A 分析，底面光滑，则有：mg sin A ma θ=
解得：sin A a g θ=
(2) 与B 第一次碰撞前的速度，则有：202A A v a L = 解得：02sin A v gL θ=所用时间由：1v A at =，解得：012sin L g t θ=
对AB ，由动量守恒定律得：1A B mv mv mv =+ 由机械能守恒得：
2221111222A B mv mv mv =+ 解得：100,2sin B v v gL θ==(3)碰后，A 做初速度为0的匀加速运动，B 做速度为2v 的匀速直线运动，设再经时间2t 发生第二次碰撞，则有：2212
A A x a t =
22B x v t =
第二次相碰：A B x x =
解得：2t =从A 开始运动到两滑块第二次碰撞所经历的的时间：12t t t =+
解得：t =15、①03mg p S +；②20334mg p p S ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭ 【解题分析】
①分析初始状态下两活塞的受力情况，根据力的平衡有 0110232p S p S mg p S p S ⨯++=⨯+
解得初始状态下氧气的压强
103mg p p S
=+ ②初始状态氧气体积
132222L L SL V S L S ⎛⎫=-+= ⎪⎝⎭
当小活塞缓慢上升到上表面与大圆筒底部平齐时，氧气体积22V SL =，压强为p 2，根据玻意耳定律有2211p V p V =，解得
20334mg p p S ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭。