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1、2024届高考物理精英模拟卷 【河南版】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15题只有一项符合题目要求，第68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。1.如图所示为DNA晶体在X射线照射下的图样，该图样反映的是X射线的哪种特性( )A.反射B.干涉C.衍射D.偏振2.北京时间2023年9月30日，杭州亚运会男子百米决赛结束争夺，中国选手谢震业以9秒97刷新个人生涯纪录的成绩夺冠.若把他的某次百米跑过程简化为先匀加速再匀速的直线运动，其图像如图所示，结合图像分析这次百米跑，下列说法错误的是( )A.百米跑的成绩约为10.
2、33 sB.匀加速阶段的加速度大小为C.匀速跑阶段的位移大小为76 mD.百米跑的平均速度大于10 m/s3.2023年8月24日，日本福岛第一核电站启动核污染水排海，此行为引起许多国家的强烈抗议。核污水中含有多种放射性物质，其中氚发生衰变后会生成并释放一个粒子，下列说法正确的是( )A.氚发生的是衰变B.氚发生衰变时吸收能量C.释放的粒子电荷数为1D.释放的粒子来自氚原子核内4.把太阳和木星看成一个双星系统，它们在万有引力作用下绕共同的圆心O做匀速圆周运动。已知太阳和木星的质量分别为，二者中心间的距离为d。在它们的轨道面上到太阳和木星距离都为d的两个点叫拉格朗日点。位于两处的小行星在太阳和木
3、星的引力作用下，能够与太阳和木星保持相对静止。则( )A.处小行星的线速度大小等于木星的B.处小行星的加速度大小等于木星的C.处小行星的运行周期为D.太阳和木星的线速度大小之比为5.某一匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外，其边界如图中的虚线所示。bc和cd是半径均为R的半圆弧，且它们在c点相切，共线，为半圆弧的圆心，O为半圆弧的最低点。一束质量为m、电荷量为的粒子，在纸面内从O点沿着方向以不同速率射入磁场。不计粒子间的相互作用，则能够进入半圆弧cd的粒子速率v的范围是( )A.B.C.D.6.某同学欲做“坐井观天”这个实验，如图所示，已知井深h，井口半径为R，现给井中注满水，在井
4、底中央放一个点光源，测得最大视角为（视角为两折射光线反向延长线所夹角度），已知光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是( )A.水的折射率为B.光从光源射出到离开井所需时间为C.若点光源竖直向上移动，最大视角一定变大D.若只往井中注入一半高度的水，则最大视角一定变小7.空间中有两个相距较远、带等量异种电荷的小球A和小球带正电，且质量是A质量的2倍。时刻，两小球速度大小都是v，A的速度方向竖直向上，B的速度方向水平向左，如图所示，此时在整个空间加一水平向左的匀强电场。时刻，A的速度大小仍为v，但方向变为水平向右，则( )A.A所受的电场力与其重力大小相等B.时刻，B的速度大小为C.时间内，B的
5、重力势能变化量的绝对值是A的2倍D.时间内，B的电势能变化量是A的3倍8.利用发电机给家庭供电，简化电路图如图所示。已知发电机输出电压有效值U保持不变，输电线电阻等效为r，一路经过理想自耦变压器供电炉工作，另两路供电灯照明。假设电灯及电炉丝电阻都是定值。初始时，开关、闭合，下列说法正确的是( )A.当滑片P由2向1滑动时，两电灯均变亮B.断开开关，发电机输出功率变大C.断开开关，电炉的消耗功率增大D.当滑片P由1向2滑动时，r消耗的功率变小二、非选择题：本题共5小题，共62分。9.（8分）某实验小组利用如图甲所示的装置来探究“弹簧弹力与形变量的关系”.质量为m的物块放在倾角的光滑斜面上，斜面底
6、端有一个力传感器，与物块相连有一个轻弹簧，弹簧另一侧用绳子跨过固定在斜面顶端的定滑轮，与一个弹簧测力计相连，斜面平行紧贴一个刻度尺，测得弹簧原长为.现用力F向下拉弹簧测力计，测得弹簧长度为L，力传感器读数为，重力加速度为g，则（1）物块处于平衡状态满足的表达式为_（用题中已知量表示）.（2）多次改变拉力F，得到多组L和的数值，以为纵坐标，L为横坐标，作出图像，如图乙所示，若该图线斜率的绝对值为a，纵截距为b，则弹簧的劲度系数为_，物块的质量为_.（3）你觉得本实验需要注意的事项为_（答案合理即可）.10.（12分）实验小组想把一块量程为0200 A的电流表改装成双倍率欧姆表，在实验室找到的器材
7、如下：A.微安表（量程0200 A，内阻1 k）B.电阻箱两个（阻值范围均为09999.9 ）C.干电池一节（电动势1.5 V，内阻2.0 ）D.开关和导线若干（1）实验小组按图示电路完成实物连接，端口a应该接_（填“红”或“黑”）表笔。（2）现将开关S断开，将所插表笔短接，调整为_，使微安表指针指在200 A位置，S断开时为欧姆“100”倍率，则微安表盘上100 A刻度应标记为_。（3）开关S闭合时为欧姆“10”倍率，则电阻箱的阻值应调为_，两表笔短接，把调为_，微安表指针指在200 A处。（4）使用一段时间后，电池的电动势变为1.47 V，但仍然能够进行欧姆调零，在使用改装表的欧姆“100
8、”倍率测量未知电阻时，测量值为2500 ，则实际值为_。11.（10分）如图所示，一个导热性良好的汽缸固定在一个倾角为的斜面上，汽缸顶端有一个阀门.在汽缸正中央有一个厚度不计、横截面积为S的活塞恰好处于静止状态，且把汽缸中的气体分成两部分，A部分中气体的初始压强为，B部分中气体的初始压强为，两部分中的气体均可看作理想气体.一段时间后，由于阀门漏气，使得活塞沿斜面向上运动，最终稳定在某处，此时两部分中的气体体积之比为3:1，且阀门不再漏气.已知外界大气压为，外界环境温度不变，重力加速度为g，求：（1）活塞再次稳定后B部分中气体的压强.（2）B部分中漏出的气体与剩余气体质量的比值.12.（14分）
9、如图所示，粗糙水平面上的两点相距，动摩擦因数，该水平面与一光滑斜面平滑相接，斜面足够长.在A处静止放置一个质量为的小球甲，C处放置一个质量为的小球乙，C为AB中点.现给小球甲一个水平向右的冲量，小球甲向右运动与小球乙发生碰撞，碰撞后二者在B点恰好相遇，且甲球速度刚好减为零，求：（1）小球乙碰后的速度大小.（2）斜面的倾角.13.（18分）2023年7月中国科学院空间应用工程与技术中心研制建设的电磁弹射微重力实验装置启动试运行。这一装置采用电磁抛射的方式在地面构建微重力实验环境，即采用电磁弹射系统将实验舱垂直加速到预定速度后释放，实验舱在上抛和下落阶段为科学载荷提供微重力环境。假设该装置加速部分
10、的结构简图如图所示，正方形线框abcd固定在实验舱体（未画出）上，安置在加速轨道中，轨道中交叉分布着方向垂直线框平面的匀强磁场、，磁感应强度大小均为10 T，图中每个磁场区域均为正方形，边长均与线框边长相同，均为。已知实验舱和线框的总质量为200 kg，线框总电阻为，重力加速度为。加速方式1：磁场区域匀速向上运动，直到实验舱体达到预定速度。加速方式2：磁场区域以某一初速度向上加速运动，与线框的速度差保持恒定，直到舱体达到预定速度。（1）为使实验舱对水平底座的作用力恰好为零，求磁场的速度大小。（2）若在加速结束后撤去磁场，实验舱向上运动2 s到达最高点，求加速方式1中磁场运动速度的最小值。（3）
11、若以加速方式2加速，在加速结束后撤去磁场，实验舱向上运动2 s到达最高点，磁场的初速度为110 m/s：求加速结束时磁场的速度大小和加速过程中线框中产生的焦耳热；求加速过程中向左通过ab某横截面的总电荷量。答案以及解析1.答案：C解析：X射线照射到DNA晶体时，由于X射线的波长极短，与DNA晶体的尺寸近似，因此发生了明显衍射现象，C正确。2.答案：D解析：由图像的斜率代表加速度及题图可得，谢震业匀加速阶段的加速度大小，B不符合题意；由图像与时间轴所围成面积代表位移可得，他匀加速阶段的位移大小为24 m，则其匀速跑阶段的位移大小为76 m，C不符合题意；他匀速跑阶段所用的时间为，则总时间，A不符
12、合题意；由前面分析知，他百米跑的平均速度，D符合题意.3.答案：D解析：根据原子核衰变时质量数、电荷数守恒可知，电荷数为-1，释放的粒子是粒子，发生的是衰变，A、C错误；衰变过程释放能量，B错误；释放的粒子是由原子核内一个中子变成质子而释放出的电子，D正确。4.答案：C解析：由于处小行星与太阳和木星保持相对静止，三者做匀速圆周运动，角速度相等，小行星的轨道半径比木星的大，由可知，小行星的线速度大于木星的，A错误。由可知，小行星的加速度大于木星的，B错误。设太阳和木星到圆心O的距离分别为，有，对太阳，有，对木星，有，可得周期，由可知，太阳和木星的线速度大小之比为，C正确，D错误。5.答案：C解析
13、：粒子从O点沿着方向射入磁场，则轨迹圆心必在过O点且与bc平行的直线上，将粒子的轨迹半径由零逐渐增大，画出轨迹如图所示，当运动轨迹如图中的时，粒子恰好进入圆弧cd，此时粒子轨迹半径为；当运动轨迹如图中的时，粒子到达圆弧cd的最右端，设此时粒子轨迹半径为，在三角形中，由几何关系可得，联立解得，由洛伦兹力提供向心力得，当时，；当时，则粒子速率v的范围是，C正确。6.答案：AD解析：如图所示，设入射角为，由题意可知折射角为，由折射定律可知，水的折射率，由几何关系可解得，联立解得，A正确；光在水中的传播速度，光路长为，故传播时间为，但该时间为光离开井的最长时间，因为光垂直井口也能离开井，因此光离开井的
14、时间不唯一，B错误；若点光源竖直向上移动，由几何关系可知视角变大，但光源上移后，入射角增大，可能会发生全反射，故最大视角不一定变大，C错误；若只往井中注入一半高度的水，入射角变小，一定不会发生全反射，因此最大视角一定变小，D正确.7.答案：AC解析：将小球A和小球B的运动均沿水平方向和竖直方向进行分解。以小球A为研究对象，水平方向在电场力Eq作用下向右做匀加速直线运动，竖直方向在重力mg作用下做竖直上抛运动。以小球B为研究对象，水平方向在电场力Eq作用下向左做匀加速直线运动，竖直方向在重力mg作用下向下做匀加速直线运动。时间内，对小球A，根据动量定理，水平方向有，竖直方向有，可得，A正确。时间
15、内，对小球B，根据动量定理，水平方向有，竖直方向有，联立可得，则时刻，小球B的速度大小为，B错误。时间内，小球A的重力势能变化量，小球B的重力势能变化量，可得，C正确。小球A的电势能变化量，小球B的电势能变化量，可知，D错误。8.答案：AC解析：设自耦变压器线圈总匝数为，滑片P与1间的线圈匝数为，电炉丝电阻为，对理想变压器有，把变压器和电炉丝电阻等效为电阻，有，U一定，当滑片P由2向1滑动时，变小，变大，和电灯并联的总电阻变大，则干路电流减小，电灯及变压器两端的电压变大，电灯变亮；同理，当滑片P由1向2滑动时，总电阻减小，干路电流增大，则r消耗的功率变大，A正确，D错误；断开开关，并联部分总电
16、阻增大，干路电流减小，由知发电机输出功率变小，B错误；断开开关，干路电流减小，变压器两端的电压增大，电炉丝电阻不变，则电炉消耗的功率增大，C正确。9.答案：（1）（2）a；（3）拉力F不宜过大，否则物块会直接离开传感器解析：（1）物块处于平衡状态时，受到沿斜面向上的拉力，沿斜面向上的支持力(力传感器)，以及重力沿斜面向下的分力，由力的平衡条件有.（2）由胡克定律列出方程，有，整理得，即a为弹簧的劲度系数，则物块的质量为.（3）拉力F过大会使物块直接离开传感器，导致传感器示数变为零.10.答案：（1）红（2）6498；75（3）111.1；648（4）2450解析：（1）电流由红表笔流入电表，端
17、口a应接红表笔。（2）微安表满偏时，欧姆表内电阻为，此时。测量电阻时指针指在中央刻度时，有，得，又倍率为“100”，表盘上100 A刻度标为75。（3）两个倍率共用同一表盘刻度，中值电阻等于该倍率下欧姆表的内阻，当倍率为“10”时，欧姆表内阻为为流过电源的最大电流，解得，需要把微安表量程扩大为原来的10倍，并联电阻的阻值应调为，改装电表总内阻，则。（4）使用“100”倍率时，欧姆表的内阻，电阻测量值为时，电流为。当电池电动势为1.47 V时，欧姆调零后欧姆表的实际内阻为，指针指在150 A时由，解得。11.答案：（1）（2）解析：（1）初始时，活塞处于静止状态，有设汽缸的体积为V，初始时A部分
18、中气体的体积为，活塞再次稳定时A部分中气体的体积为，压强为，对A部分中的气体，由玻意耳定律有解得设活塞再次稳定时，B部分中气体的压强为，对活塞由力的平衡条件有解得（2）假设气体未泄露，活塞再次稳定时，设当B部分中气体压强等于时，体积为，由玻意耳定律有解得漏出气体的体积为则漏出气体与剩余气体的质量之比为12.答案：（1）5 m/s（2）53解析：（1）设小球甲的初速度为，对小球甲，由动量定理有解得设小球甲运动到C点时的速度为，小球甲从A到C过程，由动能定理有解得设小球甲碰后的速度为，小球甲从C到B过程，由动能定理有解得设小球乙碰后的速度为，由动量守恒定律有解得（2）对小球甲或乙在水平面上匀减速过
19、程，由牛顿第二定律有解得两小球的加速度大小均为小球甲从C点运动到B点的时间设小球乙从C点运动到B点的时间为由运动学公式有解得设小球乙在B点的速度为，由运动学公式有解得小球乙在斜面上运动的时间为由运动的对称性可知，小球沿斜面向上匀减速的时间为设小球乙在斜面上的加速度大小为由运动学公式有解得对小球乙，由牛顿第二定律有解得故13.答案：（1）（2）（3）见解析解析：（1）设实验舱对底座的作用力为零时，磁场的速度为由法拉第电磁感应定律可得，线框切割磁感线产生的感应电动势为回路中的电流边所受的安培力大小相等、方向相同，线框所受安培力为实验舱对水平底座的作用力为零，则有综上可得（2）撤去磁场后，实验舱向上
20、运动2 s到达最高点，由竖直上抛运动规律可得，实验舱加速结束时的速度为设实验舱速度要达到，采用加速方式1时磁场速度的最小值为线框向上达到最大速度，根据法拉第电磁感应定律可得，线框产生的感应电动势为此时线框受到的安培力与实验舱总重力相等，有综合可得（3）加速时磁场与线框的速度差等于磁场的初速度，停止加速时线框速度为，则此时磁场速度为130 m/s线框切割磁感线产生的感应电动势为线框中的电流线框受到的安培力为由牛顿第二定律可得，线框的加速度线框加速过程所用的时间为解得这段时间内通过线框的电流恒定，则线框中产生的焦耳热线框速度与磁场速度的差值恒为110 m/s，则在20 s内二者的位移差为2200 m在图甲所示情况下，回路中的感应电流沿逆时针方向，在图乙所示情况下，回路中感应电流沿顺时针方向。结合二者的位移差与线框边长的关系可得，整个加速过程中，线框经过2 200个磁场区域即加速过程中，线框经过1 100个磁场区域时有向左通过ab某横截面的电荷则总电荷量为解得