湖北省重点中学2024年高考物理二模试卷

试卷更新日期：2024-05-16 类型：高考模拟

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一、单选题（本题共7小题，共28分）

1. 我国科学家为解决“玉兔号”月球车长时间处于黑夜工作的需要，研制了一种小型核能电池，将核反应释放的核能转变为电能，需要的功率并不大，但要便于防护其产生的核辐射。请据此猜测“玉兔号”所用核能电池有可能采纳的核反应方程是( )

A、 $_{1}^{3} H +_{1}^{2} H \to_{2}^{4} H e +_{0}^{1} n$ B、 $_{92}^{235} U +_{0}^{1} n \to_{56}^{141} B a +_{36}^{92} k r + 3_{0}^{1} n$ C、 $_{94}^{238} P u \to_{95}^{238} A m +_{- 1}^{0} e$ D、 $_{13}^{27} A l +_{2}^{4} H e \to_{15}^{30} P +_{0}^{1} n$

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2. 如图甲所示，每年夏季，我国多地会出现日晕现象，日晕是日光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的。如图乙所示为一束太阳光射到六角形冰晶上时的光路图，a、b为其折射出的光线中的两种单色光，下列说法正确的是（）

A、a光的频率比b光的频率大 B、在冰晶中，b光的传播速度较小 C、用同一装置做单缝衍射实验，b光中央亮条纹更宽 D、从同种玻璃中射入空气发生全反射时，a光的临界角较小

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3. “祝融号”火星车需要“休眠”以度过火星寒冷的冬季。假设火星和地球的冬季是各自公转周期的四分之一，且火星的冬季时长约为地球的1.88倍。火星和地球绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动。下列关于火星、地球公转的说法正确的是（）

A、火星公转的线速度比地球的大 B、火星公转的角速度比地球的大 C、火星公转的半径比地球的小 D、火星公转的加速度比地球的小

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4. 如图 $(a)$ 所示，点电荷 $- q$ 绕点电荷 $+ Q$ 做半径为 $r$ 的匀速圆周运动，角速度为 $ω_{1}$ ；如图 $(b)$ 所示，点电荷 $- q$ 在相距为 $r$ 的两个固定点电荷 $+ Q$ 所在连线的中垂面上，做角度为 $ω_{2}$ 的匀速圆周运动， $- q$ 到 $+ Q$ 的距离始终为 $r$ 。则 $ω_{1}$ ： $ω_{2}$ 为( )

A、 $1$ ： $\sqrt{2}$ B、 $1$ ： $1$ C、 $1$ ： $\sqrt{3}$ D、 $2$ ： $\sqrt{3}$

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5. 如图所示，半径为 $R$ 的圆盘边缘有一钉子 $B$ ，在水平光线下，圆盘的转轴 $A$ 和钉子 $B$ 在右侧墙壁上形成影子 $O$ 和 $P$ ，以 $O$ 为原点在竖直方向上建立 $x$ 坐标系。 $t = 0$ 时从图示位置沿逆时针方向匀速转动圆盘，角速度为 $ω$ ，则 $P$ 做简谐运动的表达式为( )

A、 $x = R s i n (ω t - \frac{π}{2})$ B、 $x = R s i n (ω t + \frac{π}{2})$ C、 $x = 2 R s i n (ω t - \frac{π}{2})$ D、 $x = 2 R s i n (ω t + \frac{π}{2})$

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6. 如图所示，在 $2022$ 年北京冬奥会高山滑雪男子大回转比赛中，中国选手张洋铭沿着雪道加速滑下，途经 $a$ 、 $b$ 、 $c$ 、 $d$ 四个位置。若将此过程视为匀加速直线运动，张洋铭在 $a b$ 、 $b c$ 、 $c d$ 三段位移内速度增加量之比为 $1$ ： $2$ ： $1$ ， $a$ 、 $b$ 之间的距离为 $L_{1}$ ， $c$ 、 $d$ 之间的距离为 $L_{3}$ ，则 $b$ 、 $c$ 之间的距离 $L_{2}$ 为( )

A、 $8 L_{1}$ B、 $\frac{8}{7} L_{3}$ C、 $L_{1} + L_{3}$ D、 $\frac{1}{2} (L_{1} + L_{3})$

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7. 如今网上购物非常流行，快递公司把邮件送到家里，消费者足不出户就可以购买到想要的商品。如图是某快递公司分拣邮件的倾斜传输装置：传送带 $A$ 、 $B$ 间长度为 $L = 10 m$ ，倾角为 $θ = 30 °$ ，正以恒定速率 $v = 5 m / s$ 顺时针运转。现将一质量为 $m = 1 k g$ 的邮件 $($ 可视为质点 $)$ 轻放在传送带底端 $A$ 点，则邮件从 $A$ 运动到 $B$ 过程中，传送带对邮件的冲量大小为 $($ 已知邮件与传送带之间的动摩擦因数为 $μ = \frac{\sqrt{3}}{2}$ ，重力加速度 $g = 10 m / s^{2})$ ( )

A、 $5 N \cdot s$ B、 $20 N \cdot s$ C、 $15 \sqrt{3} N \cdot s$ D、 $5 \sqrt{43} N \cdot s$

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二、多选题（本题共3小题，共15分）

8. 如图甲所示，已知车轮边缘上一质点 $P$ 的轨迹可看成质点 $P$ 相对圆心 $O$ 作速率为 $v$ 的匀速圆周运动，同时圆心 $O$ 向右相对地面以速率 $v$ 作匀速运动形成的，该轨迹称为圆滚线。如图乙所示，空间存在竖直向下的大小为 $E$ 匀强电场和水平方向 $($ 垂直纸面向里 $)$ 大小为 $B$ 的匀强磁场，已知一质量为 $m$ 、电量大小为 $q$ 的正离子在电场力和洛伦兹力共同作用下，从静止开始自 $A$ 点沿曲线 $A C$ 运动 $($ 该曲线属于圆滚线 $)$ ，到达 $B$ 点时速度为零， $C$ 为运动的最低点。不计重力，则( )

A、 $A$ 点运动到 $B$ 点的时间为 $\frac{π m}{q B}$ B、A、 $B$ 点位于同一高度 C、该离子电势能先增大后减小 D、到达 $C$ 点时离子速度最大

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9. 如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比 $n_{1}$ ： $n_{2} = 1$ ： $2$ ，一个二极管和阻值为 $R = 10 Ω$ 的负载电阻串联后接到副线圈的两端。现在 $a$ 、 $b$ 两端接入如图乙所示的电压， $c$ 、 $d$ 间接入理想电压表。已知二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大，则( )

A、电压表读数为 $100 V$ B、 $R$ 的功率为 $500 W$ C、若将二极管短路，电压表示数为 $200 V$ D、若将二极管短路，变压器的输入功率为 $2000 W$

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10. 如图所示，水平放置的平行板电容器充电后与电源断开，一带电粒子从 $A$ 点沿半圆 $A B C$ 的直径方向以某一速度水平射入电场，恰好经过半圆的最低点 $B$ 。粒子重力不计，下列分析正确的是( )

A、经过 $B$ 点时的速度方向沿半圆的半径 B、无论射入速度多大，粒子都不可能沿着半径方向离开半圆 C、若仅将下板下移少许，板间电压增大 D、若将下板下移少许，该粒子以相同的速度从原处射入电场，仍会经过 $B$ 点

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三、实验题（本题共2小题，共16分）

11. 如图甲所示是一个研究向心力大小与哪些因素有关的 $D I S$ 实验装置的示意图，其中做匀速圆周运动的圆柱体的质量为 $m$ ，放置在未画出的水平圆盘上，圆周轨道的半径为 $r$ ，力电传感器测定的是向心力的大小，光电传感器测定的是圆柱体的线速度大小，表格中是所得数据，图乙分别为 $F - v$ 图像、 $F - v^{2}$ 图像、 $F - v^{3}$ 图像。

$v / (m \cdot s^{- 1})$

$1$

$1.5$

$2$

$2.5$

$3$

$F / N$

$0.88$

$2$

$3.5$

$5.5$

$7.9$

(1)、数据表格和图乙中的三个图像分别是在探究向心力 $F$ 和圆柱体线速度大小 $v$ 的关系时，保持圆柱体质量不变、半径 $r = 0.1 m$ 的条件下得到的。研究图像后，可得出向心力 $F$ 和圆柱体线速度大小 $v$ 的关系式。

(2)、为了研究 $F$ 与 $r$ 成反比的关系，实验时除了保持圆柱体质量不变外，还应保持不变。

(3)、若已知向心力公式为 $F = m \frac{v^{2}}{r}$ ，根据上面的图线可以推算出，本实验中圆柱体的质量为。

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12. 多用电表是实验室必备仪器，某实验小组把一欧姆挡等效为一个直流电源，用一个滑动变阻器和一个电压表测量该多用电表内电源电动势和欧姆“ $\times 1$ ”挡内部总电阻，他所采用的实验电路如图甲所示。实验器材：待测多用电表 $($ 欧姆挡部分刻度损坏 $)$ ；电压表 $V$ ：量程 $6 V$ ，内阻约 $15 k Ω$ ；滑动变阻器最大阻值 $50 Ω$ ；导线若干。
根据以下操作步骤，回答有关问题：

(1)、将待测多用电表调到欧姆“ $\times 1$ ”挡，将表笔 $A$ 、 $B$ 短接，调节欧姆调零旋钮，进行欧姆挡调零。

(2)、调零完毕，将表笔 $A$ 、 $B$ 分别与图甲中 $1$ 、 $2$ 两端相接，其中 $A$ 为表笔 $($ 填“红”或“黑” $)$ 。

(3)、图乙是多用电表某次测量的示数，该示数为 $Ω$ 。

(4)、多次调节变阻器的滑片位置，改变其接入电路的阻值，记录多用电表的示数 $R$ 和电压表的示数 $U$ ，以 $\frac{1}{R}$ 为纵坐标、 $\frac{1}{U}$ 为横坐标作出如图丙所示图像，根据图像可得电源电动势 $E =$ $V$ ；欧姆“ $\times 1$ ”挡内部总电阻 $r =$ $Ω$ 。

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四、简答题（本题共1小题，共15分）

13. 如图所示，是一种血压计的气路系统，血压计未工作时，气路系统内部封闭一定质量的空气，其压强为 $p_{0}$ ，体积为 $V_{0}$ ，血压计工作时，气泵工作，向气路系统充入压强为 $p_{0}$ 的空气，气路系统体积膨胀，当气路系统的压强达到 $1.5 p_{0}$ 时，气路系统内的空气体积变为 $1.2 V_{0}$ ，然后打开机械阀放出部分空气后，气路系统的压强变为 $1.2 p_{0}$ 时，气路系统内的空气体积变为 $1.1 V_{0}$ ，已知外界大气压强为 $p_{0}$ ，假定气路系统气体可视为理想气体，空气的温度不发生变化且与外界相同。

(1)、当气路系统的压强达到 $1.5 p_{0}$ 时，充入的外部空气体积；

(2)、打开机械阀门放出的空气质量与气路系统剩余的空气质量之比。

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五、计算题（本题共2小题，共26分）

14. 如图所示，半径为 $0.5 m$ 的光滑圆弧曲面与倾角为 $37 °$ 足够长的固定粗糙斜面 $M N$ 在 $N$ 点平滑相接，质量为 $0.04 k g$ 的小物块 $B$ 恰好静止在斜面上，此时物块 $B$ 与 $N$ 点的距离为 $0.25 m$ 。另一质量为 $0.2 k g$ 的小物块 $A$ 从与圆心等高处由静止释放，通过 $N$ 点滑上斜面，与物块 $B$ 发生弹性碰撞。已知物块 $A$ 与斜面间的动摩擦因数为 $0.5$ ，重力加速度 $g$ 取 $10 m / s^{2}$ ，两物块均可视为质点，碰撞时间极短 $s i n 37 ° = 0.6$ ， $c o s 37 ° = 0.8$ 。求：

(1)、物块 $A$ 运动到 $N$ 点时对曲面的压力；

(2)、从物块 $A$ 与 $B$ 第一次碰撞到两物块再次碰撞经历的时间。

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15. 如图 $1$ 所示某种风力发电装置，轻质钕磁铁固定在带状薄膜的末端，上下各固定一个完全相同的线圈，当风通过薄膜，使薄膜产生周期性的颤振位移，从而在线圈中产生交变电流。如图 $2$ 所示为简化原理图，两线圈与磁铁共轴，以薄膜平衡位置为原点 $0$ 建立竖直向上 $x$ 轴，线圈与磁铁相距均为 $x_{0}$ ，当风力作用时薄膜带动磁铁在竖直方向上下振动时，振幅为 $A$ 。已知线圈的匝数为 $n$ 、横截面积为 $S$ ；磁铁中轴线上各点磁感应强度 $B$ 的大小与该点到磁铁中心距离 $x$ 的关系如图 $3$ 所示，图中 $B_{0}$ 、 $B_{1}$ 、 $B_{2}$ 为已知量，忽略线圈的长度，线圈内各处磁感应强度的竖直分量近似等于线圈中心位置的磁感应强度大小。负载电阻 $R$ 的 $e$ 端与上线圈的 $a$ 端连接， $f$ 端与下线圈的某端连接，使两线圈作为电源处于串联状态。不计线圈电阻和自感互感的影响，重力加速度为 $g$ 。

(1)、上线圈的 $b$ 端应与下线圈的哪一端连接？ $($ 选“ $c$ 端”或“ $d$ 端” $)$

(2)、在磁铁从平衡位置向上运动到最大位移的过程中，求通过电阻 $R$ 的电荷量；

(3)、图 $3$ 中 $x_{0}$ 随磁感应强度 $B$ 的变化关系式为 $B_{0} = \frac{k}{x_{0}} ($ 其中 $k$ 为未知常数 $)$ ，当磁铁以速率 $v_{0}$ 经平衡位置向上运动时，求此时负载电阻 $R$ 的电功率。

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$v / (m \cdot s^{- 1})$	$1$	$1.5$	$2$	$2.5$	$3$
$F / N$	$0.88$	$2$	$3.5$	$5.5$	$7.9$