2024屆明日之星高考物理精英模擬卷【湖南版】

一、單項選擇題：本題共6小題，每小題4分，共24分。在每小題給出的四個選項中，只有

一項是符合題目要求的。

1.核電池在航天領域有著不可替代的地位，它能在極端條件下持續提供充足的電力，我國的

嫦娥三號和嫦娥四號就裝載了核電池，以保證其在月夜吸低溫環境下也能工作。航天器的核

電池原料通常為人造放射性元素守Pu,其衰變產物為占U。下列說法正確的是()

A.；：Pu的衰變為。衰變

B.發生核反應后原子核的核子平均質量和比結合能都增大

C.；：Pu與治療甲狀腺疾病的放射性元素7I的半衰期接近

D.若一個靜止的？Pu原子核在勻強磁場中發生衰變，衰變后兩個粒子的運動軌跡為外切圓

2.在絕緣水平桌面上固定一半圓形軌道，如圖所示，為半圓的直徑，。為圓心，AC與A8

的夾角為仇在4。、8三點處固定三個電荷量分別為2、0、Qq的點電荷，C點的場強為

零，sin37°=0.6,cos37°=0.8,關于三個點電荷的電荷量之比，下列說法正確的是()

A.若。=30。，則Q@:QL3:(—G):1

B.若6=30°,則儲：0：。3=3：(-2):1

C.若6=37。,則。：。2：。3=256:(-125):108

D.若6=37。,則2:0:03=108:(-125):256

3.電影《流浪地球2》中，人類建造了太空電梯直通空間站。若在將來，成功設計出如圖所示

的太空電梯，在地球赤道上建造基座，作為太空電梯的出發地和電梯纜索在地而的固定點，

超高強度的纜索連接著基座、36000千米高空處的地球同步軌道上的空間站和離地高度近10

萬千米處的配重。太空電梯運行時，纜索始終保持如圖平直狀態。則()

基座

加案

太空電梯轎廂空間站配重

A.地球同步坑道上的空間站兩端連接的纜索上無作用力

B.配重繞地球運動的線速度小于同步軌道上空間站的線速度

C.若連接配重的纜索斷裂，則配重開始做離心運動

D.若配重內部有一太空艙，則太空艙內物體處于完全失重狀態

4.一定質量的理想氣體由afbfc狀態變化的p-T圖像如圖所示，己知在狀態。時氣體的

壓強和體積分別為P。、匕，由狀態〃變化到狀態〃吸收熱量Q。，則氣體由狀態b變化到狀態

c的過程中，下列說法正確的是（）

A.氣體吸收熱量RMB.氣體放出熱量a。%

C.氣體放出熱量Po%+Q.D.氣體放出熱量

5.如圖甲所示，一物塊放在光滑的水平面上，在水平向右的推力廠的作用下從靜止開始運

動，力廠隨時間變化的圖像如圖乙所示，則物塊運動速率的平方隨位移變化的關系可能正確

的是（）

6.如圖所示，在豎直平面內建立直角坐標系xQy,空間存在著正交的勻強電場和勻強磁場,

電場強度的方向與x軸夾角為45°斜向右上方，磁感應強度的方向垂直紙面向里。一個質量

為〃?、電荷量為q的帶正電微粒從。點出發，以某一初速度（沿與x軸正方向夾角為45°的

方向）進入復合場中，正好做直線運動，當微粒運動到A（L,L）時，電場方向突然變為豎直向

上，大小變為原來的正倍（不計電場變化的時間），微粒繼續運動一段時間后，正好垂直于

y軸穿出第一象限，重力加速度為g,下列說法正確的是（）

A.微粒從。點運動到A點過程中可能做變速運動

B.電場強度E的大小為七二①空

q

C.磁感應強度的大小為B弋島

D.微粒在第一象限運動的時間為（1+杼

二、多項選擇題：本題共4小題，每小題5分，共20分。在每小題給出的四個選項中，有

多項符合題目要求。全部選對的得4分，選對但不全的得4分，有選錯的得。分。

7.英同學欲做“坐井觀天”這個實驗，如圖所示，已知井深〃，井口半徑為R,現給井中注滿

水，在井底中央放一個點光源，測得最大視角為〃（視角為兩折射光線反向延長線所夾角

度），已知光在真空中的傳播速度為c,下列說法正確的是（）

數為0.4A,下列說法正確的是（）

A.線圈〃的匝數為200匝B.K接2時電壓表示數為22V

C.K接2時電流表A1示數為1AD.K接2時電流表A2示數為5A

1（）.如圖所示，空間內有垂直紙面向里的勻強磁場（未畫出），在。點有一粒子源，能沿紙面

向各方向均勻發射初速度為乙、電荷量為+夕、質量為小的帶電粒子。。點右側有一擋板

PQ,已知OQ_LPQ,OQ=PQ=a,當％沿。。方向時，粒子恰好打在擋板上端P點處，不

計粒子重力，不考慮粒子的反彈和粒子間的相互作用，則（）

P

A.粒子在磁場中做圓周運動的軌跡半徑為。

氏擊中擋板左側的粒子占粒子總數的，

C.擊中擋板右側的粒子占粒子總數的，

D.若將擋板兩端延伸足夠長，粒子打在擋板上的長度為加

三、非選擇題：共56分。

11.（7分）一木質鉤碼盒內裝有1（）個5（）g的鉤碼，某同學用圖甲所示裝置測量木質鉤碼盒的

質量。實驗操作如下：

-3.0

甲乙

a.將鉤碼盒放在一端帶定滑輪的水平長木板上，鉤碼盒一側連接穿過打點計時器的紙帶，另

一側連接一細線，細線跨過定滑輪下垂，調節定滑輪的高度使木板上方細線水平；

b.從鉤碼盒中取出適當數目的鉤碼并掛在下垂細線末端（其余鉤碼仍在盒內），記錄懸掛的鉤碼

質量〃z,接通打點計時器電源，由靜止釋放鉤碼盒，根據紙帶記錄的數據算出鉤他盒運動的

加速度。；

c.繼續從鉤碼盒中取出鉤碼并掛在細線末端原有鉤碼的下端，重復實驗，測得多組懸掛鉤碼

的質量，〃與相應的加速度m利用所測數據在。-〃?坐標系中作圖，如圖乙所示。

（1）若重力加速度大小取gTOm/s?,則鉤碼盒（不含鉤碼）的質量為kg,鉤碼盒

與長木板間的動摩擦因數為。（計算結果均保留兩位有效數字）

（2）至少將個鉤碼從為碼盒中取出并懸掛在細線末端才能拉動鉤碼盒。

12.（9分）某興趣小組要測定一個電容器的電容，選用器材為：待測電容器；電流傳感器；

電流表（0~1000uA）；電壓表；干電池（1.5V）；定值電阻R=3（）（X）。；單刀雙擲開關；

導線若干。實驗步驟如下:

①我圖甲所示的電路圖正確連接電路;

②將開關S與1端連接，電源向電容器充電；

③充電結束后，斷開開關S,將電流表換為電流傳感器，將開關S擲向2端，測得電流隨時

間（從開關擲向2端開始計時）變化的/T圖線如圖乙所示。

（1）某時刻電流表的示數如圖丙所示，則電流大小為.gA；

（2）開關與1端相連，電壓表示數將（填“逐漸變大”“逐漸變小”或“不變”）；

（3）電容器的電容C=F（結果保留一位有效數字）；

（4）若將定值電阻換為R=5000Q,重復步驟③，則電流隨時間變化的”/圖線應該是圖丁

中的曲線（填"a""b"或"c”）；

（5）實驗中開關與1端相連后，電流表的示數始終不為零，甲同學認為等待時間不夠長。該

同學的觀點是否正確？請簡要說明理由。

13.（10分）某物理教師辦公桌上用一塊厚度均勻且為1cm的玻璃磚壓著一張報紙，偶爾從

玻璃磚正上方觀察發現報紙上某黑色字跡感覺高出桌面約0.5cm.

（1）由此試求出該玻璃磚的折射率〃：

（2）從理論上分析，從玻璃放上方能觀察到該黑色字跡的玻璃磚上表面的面積.（取

71=3.14,計算結果保留3位有效數字）

14.（14分）如圖所示，邊長為L的正方形"〃區域內有垂直紙面向里的勻強磁場，坐標原

點。為cd邊的中點，在工軸下方存在沿丁軸正方向的勻強電場，一質量為"?、電荷量為g的

帶正電粒子由。點以初速度％沿與x軸正方向成30。角射入磁場，粒子恰好不從磁場左邊界

射出，不計粒子重力。

a升b

r-----

xXX；

!I

；xXX：

:XXXI：

；xXXJ

d儀X>>X>C

（1）求勻強磁場的磁感應強度大??；

（2）調整勻強電場的場強大小，使粒子能周期性地通過。點在磁場中運動，求此時的勻強

電場的場強大??；

（3）若使粒子從磁場射出后，不再進入磁場，則勻強電場的場強大小應滿足的條件。

15.（16分）如圖甲所示，將質量為2,〃的木板A8靜止放在光滑水平面上，一質量為〃?的鉛

塊（可視為質點）以水平初速度％由A端滑上木板，滑至8端時恰好與木板相對靜止。

（1）求此過程中鉛塊與木板間因摩擦產生的熱量；

（2）如圖乙所示，將木板A8平均分為緊靠但不粘連的兩段。仍讓鉛塊以水平初速度％由A

端滑上木板，試判斷鉛塊最終是留在木板上還是飛離木板。若留在木板上，求其在木板上的

位置；若飛離木板，求其離開木板時的速度；

（3）如圖丙所示，將一與A8長度相等的、粗糙程度相同木板C。平均分為緊靠但不粘連的

〃段（〃>1且〃￡Z）。設木板的質量為初7（攵>0）,仍讓質量為〃7的鉛塊以水平初速度%由

C端滑上木板，試證明木板第I段獲得的速度p<—

k+\

答案以及解析

1.答案：D

解析：由衰變過程中質量數和電荷數守恒知衰變方程為空Puf聲u+；He顰Pu衰變釋放出

:He粒子，故該衰變為a衰變，A錯誤；由于核反應釋放能量，故核反應過程中有質量虧

損，而總的核子數不變，故發生核反應后原子核的核子平均質量減小，但比結合能增大，B

錯誤；幫Pu作為航天器的核電池原料，必須有較長的半衰期，而劈I作為治療疾病的放射性

元素，半衰期較短，C錯誤；靜止的般Pu原子核在勻強磁場中發生a衰變，根據動量守恒定

律知，衰變后兩個粒子速度方向相反，a粒子和原子核均帶正電，根據左手定則知兩個粒子

所受洛倫茲力方向相反，則衰變后兩個粒子的運動軌跡為外切圓，D正確。

2.答案：C

解析：由于C點場強為零，故0大于零，則&小于零，6=30。時，C點場強分析如圖

壟鳥

所示，在矢量三角形中由幾何關系得tan3(T=—匕,皿30。=%■，則

(折了及產

Q:Q2：0=3G：(—2):1,A、B錯誤；若夕=37。，同理可得

k與堂

tan37°=——,sin37°=―千-

k-^—L1&|,則=256:(-125):108,C正確，D錯誤。

[3)(6J

3.答案：C

解析：因為同步軌道上的空間站受到地球的萬有引力可完全充當其做圓周運動的向心力，所

以與配重連接的纜索的拉力和與基座連接的纜索的拉力等大、反向，使同步軌道上的空間站

穩定運行，A錯誤；同步軌道上的空間站和配重同軸轉動，角速度相等，線速度大小與軌道

半經成正比，所以配重繞地球運動的線速度大于同步軌道上空間站的線速度，B錯誤；若連

接配重的纜索斷裂，配重受到的引力不足以提供其沿著原來的運行軌道做圓周運動所需的向

心力，所以配重開始做離心運動，C正確；配重的加速度等于地球引力和纜索拉力在配重的

運行軌道上產生的加速度，則太空艙內的物體受到地球引力和太空艙沿地心方向的支持力作

用，不處于完全失重狀態，D錯誤。

4.答案：C

解析：由題圖可知，a、力連線的反向延長線過原點，由理想氣體狀態方程叱=。（C為常

T

數）可知，氣體由狀態〃到狀態/，發生等容變化，有四=',可知狀態〃時氣體壓強

”27；）

必=2〃o，氣體由狀態〃到狀態c發生等壓變化，有&=匕，可知狀態c時氣體體積

To

匕=與；氣體由狀態。到狀態從外界對氣體不做功，氣體吸收熱量Q。，根據熱力學第一定

律可知氣體內能增加以，氣體狀態c與狀態。的溫度相等，故氣體由狀態〃到狀態c?內能減

少心，氣體由狀態〃到狀態。外界對氣體做功卬=%（匕-匕）=〃0匕，設氣體放出的熱量為

Q,根據熱力學第一定律可知，-2）=%%-Q,解得。=Po%+0o,C正確。

5.答案：B

解析：由牛頓第二定律/=而得。=￡，根據題圖乙可知物塊在。~『o時間內加速度正向（以

m

向右為正方向）均勻減小，在時間內加速度負向均勻減小，由聲=2如可知，v2-x

圖像斜率為2〃，則，—x圖像中/先逐漸增大變“緩，，再逐漸減小變，，緩，，，c、D錯誤；由口-，

圖像可知，物塊在前一半時間內的位移大于在后一半時間內的位移，A錯誤，B正確。

6.答案：D

解析：微粒從O點到A點做直線運動，由于洛倫茲力的大小與速度有關，若微粒做變速運

動，則洛倫茲力的大小發生變化，微粒不能持續做直線運動，故微粒一定做勻速直線運動，

所受合力為0,A錯誤；由于微粒到達4點之前做勻速直線運動，對微粒受力分析得向

Eq=/ngsin45,解得E=也咚,B錯誤；由平衡條件得qiB=〃zgcos45,電場強度大小和

21

方向改變后，微粒受到的重力和電場力平衡，微粒在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動，由幾

何知識可得軌跡半徑r=&,又夕出=/，聯立解得B言底,v=弧,C錯誤；微粒

3

做勻速直線運動的時間乙=牛=楞—itar

,微粒做勻速圓周運動的時間人=4—=—,微

~v4

粒在第一象限運動的總時間為￡=6+，2=(1+,

，D正確。

7.答案：AD

解析：如圖所示，設入射角為。，由題意可知折射角為由折射定律可知，水的折射率

.。R

j”嗎,由幾何關系可解得sina=叱，聯立解得sin—,A正確；光在

2

sina

水中的傳播速度口=￡，光路長為5=病前，故傳播時間為，_S_("十*卜山3,但該時

ni――=----------------

VcR

間為光離開井的最長時間，因為光垂直井口也能離開井，因此光離開井的時間不唯一，B錯

誤；若點光源豎直向上移動，由兒何關系可知視角變大，但光源上移后，入射角增大，可能

會發生全反射，故最大視角不一定變大，C錯誤；若只往井中注入一半高度的水，入射角變

小，一定不會發生全反射，因此最大視角一定變小，D正確.

8.答案：BD

解析：由于不受空氣阻力作用，故兩物塊均在空中做自由落體運動，兩物塊之間不存在相互

作用的彈力，A錯誤；設兩物塊落地瞬間的速度大小為％,物塊落地后與地面發生彈性碰

撞，以初速度為反彈且與物塊。發生彈性碰撞，設碰撞后瞬間物塊。的速度為I，，以豎直向上

為正方向，則由動量守恒定律可得“%-〃%%=色產，由機械能守恒定律可得

兩式聯立可解得％=3（j=2%,BD正確；以整個過程為研究對

象、設初始下落高度為九。反彈的高度為力’，則有（叫+人）g〃=叫g〃'，解得”=4/2,C錯

誤。

9.答案:AD

解析：原線圈所接交流電電壓的有效值q=220V,K接1時副線圈只有線圈從根據理想變

壓器輸入功率等于輸出功率可知U/=5,解得副線圈兩端電壓U,=44V,根據電壓與匝

R-

數成正比可知線圈8的匝數4=200匝，A正確；K接2時，副線圈為線圈枚c串聯，副線圈

匝數變為500匝，則電壓表示數變為u：=D"q=uov,B錯誤；根據閉合電路歐姆定律

10001

可知電流表A,示數人=￡=5A,根據電流與匝數成反比可知電流表A,示數

■~R

221/2.5A,C錯誤，D正確。

110002

10.答案:AC

解析：沿O。方向射入的粒子軌跡1如圖甲所示，由幾何關系知R=a,A正確；擊中擋板左

側的粒子，如圖甲所示，其軌跡介于軌跡1與軌跡2之間，對應初速度間的夾角為30°,故

其間的粒子數占總粒子數的比例為"=B錯誤：擊中擋板右側的粒子，如圖乙所示，

360012

其軌跡介于軌跡3與軌跡4之間，對應初速度間的夾角為60°,故其間的粒子數占總粒子數

的比例為必匚=，，C正確；若將擋板尸。兩端延伸足夠長，如圖丙所示，粒子能哆打在擋

36006

板上的軌跡介于軌跡1與軌跡5之間，由幾何關系知，粒子打在擋板上的長度為。+石a,D

錯誤。

11.答案:(1)0.063；0.30(2)3

解析：(1)設鉤碼盒連同其中的鉤碼總質量為M,根據牛頓第二定律，對鉤碼盒和其中剩余

的鉤碼有4-4(加-機)9=(〃-m)。，對懸掛在細線上的鉤碼有利9-居,=〃心，聯立解得

。=空譽〃..，結合題圖乙可知一〃g=-3.0m支粵￡=，解得"go,

MM0.13kg

M=0.563kg,鉤碼盒的質量?=M-0.50kg=0.063kg。

(2)由題圖乙可知，〃〉Q13kg時鉤碼盒才開始運動，所以至少掛3個鉤碼。

12.答案：(1)300

(2)逐漸變大

(3)2x10-3

(4)c

(5)不正確。理由見解析

解析：(1)由題圖丙知，電流表的示數為3()0RA。

(2)充電過程中電容器的帶電荷量逐漸變大，根據知，電容器兩端的電壓變大，則與

其并聯的電壓表示數也隨之逐漸變大。

(3)題圖乙中，7=0時，Zo=0.5mA,電容器兩端的電壓為U=/°R=1.5V。根據/7圖線

與，軸圍成的面積表示電容器所放電荷量及。=卷得電容大小約為2x10-3F。

(4)充電結束后，電容器兩端的電壓仍為1.5V,換成更大的電阻后，根據i0=3可知，

舄

，=0時，流過與的放電電流石＜0.5mA,而總電荷量不變，根據Q=〃知，放電時間變長,

故選擇C圖線。

（5）不正確。充電過程電流表測量的是電容器和電壓表并聯的總電流，充電結束后，電容器

所在支路無電流，但電壓表所在支路有電流，故電流表的示數不為零。

13.答案：(1)2(2)1.05cm2

解析：（1）設玻璃磚厚度為力，光路圖如圖甲所示，圖中無極小，30,的長度為〃

x

由幾何關系知sin。=

x

sina=

\Jx2+h'2

由折射率定義知〃=翳

（2）圖乙中。為臨界角.sinC=g

則臨界角C為30。,r=^-h=—cm

33

14.答案：（1）網民

qL

3舊

(2)

2qL

⑶心等

解析：（1）粒子在磁場中做勻速圓周運動，設軌跡半徑為R有qB%=吟

解得臺=碼

qL

（2）粒子在電場中做類斜拋運動，設粒子每次在電場中運動的時間為乙，有Rq=，〃ci

沿y軸負方向有0=%而30。-4L

沿X軸方向有R=%COS30OR

解得月=空竺1

2qL

（3）設勻強電場場強大小為號時粒子恰好不再進入磁場，粒子在電場中運動的時間為人

則R+_|=%COS300“2

由動量定理得耳）夕2=2〃z%sin30。

解得/=邁強

5qL

電場強度越小，粒子在電場中運動的時間越長，沿x軸運動距離越大，則EK邁