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2024 届明日之星高考物理精英模拟卷 【江苏版】
一、单项选择题(共 11 题,每小题 4 分,共 44 分。每题只有一个选项最符合题意)
1.关于热现象的认识,下列说法正确的是( )
A.物体的温度降低,每个分子的动能都将变小
B.分子数和温度相同的物体一定具有相同的内能
C.晶体在熔化时要吸热,说明晶体在熔化过程中分子平均动能增加
D.液晶像液体一样具有流动性,而其光学性质和单晶体相似,具有各向异性
2.在秋天,一天的气温变化很大,一个空教室内,早上温度为17 ℃时,气体质量为m ,下午
1
温度为27 ℃时,气体质量为m ,假定教室内的气体压强保持不变,气体可以看成理想气
2
体,则m :m 等于( )
1 2
A.17:27 B.29:30 C.27:17 D.30:29
3.2023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3H发生衰变后会生成3He并释放一个粒子,下列
1 2
说法正确的是( )
A.氚3H发生的是α衰变 B.氚3H发生衰变时吸收能量
1 1
C.释放的粒子电荷数为1 D.释放的粒子来自氚原子核内
4.对于空间导航卫星,占据中高度地球圆形轨道(MEO)至关重要。无论是中国的北斗系统
还是美国的GPS,都拥有 MEO卫星。如图所示为GPS和北斗系统的MEO卫星轨道面,相
比而言,北斗系统的MEO卫星轨道略高一点。对于图中轨道上的两颗卫星 A和B,下列说法
正确的是( )
A.卫星B的发射速度大,运行速度也大
B.卫星 B的发射速度大,运行速度小
C.卫星 B的发射速度小,运行速度也小
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D.卫星B的发射速度小,运行速度大
5.如图所示,在正方形ABCD的四个顶点上分别固定一个点电荷,四个点电荷的电荷量相
等,正方形中心O点的电势为正,电场强度不为零,P、Q分别为OB、OD的中点,P点场强
比Q点场强大,取无穷远处为零电势点,则正方形四个顶点的点电荷中( )
A.有两个带负电 B.有三个带负电
C.A、D两点的点电荷带同种电荷 D.B、C两点的点电荷带同种电荷
6.某种材料制成的三棱镜截面ABC如图所示,A90,C 60。一束单色光垂直AB边入
射,其折射光线经过BC边反射后,从AC边的中点E竖直向上射出,已知真空中的光速为
c,BC边长度为2a。下列说法正确的是( )
2 3
A.三棱镜的折射率为
3
B.该单色光从AC边射出时的折射角为30°
3c
C.该单色光在三棱镜中的传播速度为
6
5 3a
D.该单色光在三棱镜中的传播时间为
4c
7.某实验小组设计的电吹风电路图如图所示,a、b、c、d为四个固定触点,可转动的扇形金
属触片P可同时接触两个触点。触片P处于不同位置时,电吹风分别处于关机、吹热风和吹
冷风的三种工作状态。该电吹风吹热风时的输入功率为460 W,吹冷风时的输入功率为60
W,小风扇的额定电压为 60 V,正常工作时小风扇输出功率为52 W,理想变压器原、副线
圈的匝数分别为n 、n ,下列说法正确的是( )
1 2
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A.吹冷风时触片P与a、b接触
B.原、副线圈匝数比n :n 3:11
1 2
C.小风扇的内阻为8 Ω
D.吹热风时电热丝消耗的热功率为408 W
8.如图所示,用不可伸长的细线连接可视为质点的小球A、B,两球在空中同一点同时抛出,
小球A的初速度大小为v 、方向与水平方向成53°斜向右上,小球B的初速度方向水平向
0
右,两球在同一竖直面内运动,当小球A运动到最高点时,细线刚好沿竖直方向伸直,不计
空气阻力,cos370.8,cos530.6。当细线刚好伸直时,小球B的速度大小为( )
A.0.6v B.0.8v C.v D.1.2v
0 0 0 0
9.某同学用如图所示的电路做“观察电容器的充、放电现象”实验。开始时电容器不带电,将
开关S拨至1,电容器充电完成后过一会儿再将开关拨至 2,计算机根据接收到的电流随时间
变化的规律拟合出电容器的带电荷量随时间变化的图像应是( )
A. B. C. D.
10.如图所示,真空中有一正方体ABCDABC D ,在正方体的顶点A、D 处分别固定一个电
1 1 1 1 1
荷量均为Q的点电荷,下列说法正确的是( )
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A.B点电势比C点电势低
B.B点场强大小比 C点场强大小小
C.电子沿直线从B 移动到 C的过程中,电势能不变
1
D.若电子以某一初速度从C点射入,可能做匀速圆周运动
11.如图所示,空间内有垂直纸面向里的匀强磁场(未画出),在O点有一粒子源,能沿纸面
向各方向均匀发射初速度为v 、电荷量为q、质量为m的带电粒子。O点右侧有一挡板
0
PQ,已知OQ PQ,OQ PQa,当v 沿OQ方向时,粒子恰好打在挡板上端 P点处,不计
0
粒子重力,不考虑粒子的反弹和粒子间的相互作用,则( )
A.粒子在磁场中做圆周运动的轨迹半径为2a
1
B.击中挡板左侧的粒子占粒子总数的
6
1
C.击中挡板右侧的粒子占粒子总数的
6
D.若将挡板PQ两端延伸足够长,粒子打在挡板上的长度为2a
二、非选择题:共 5 题,共 56 分。其中第 13 题~第 16 题解答时请写出必要的文字说明、
方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分;有数值计算的题,答案中必须明确
写出数值和单位。
12.某同学要测量滑块和水平桌面间的动摩擦因数,设计了如图甲所示的装置,力传感器安装
在滑块上,绕过定滑轮的轻绳一端连接在力传感器上,另一端吊着装有遮光条的重物,重物
下方吊着砝码,光电门固定在遮光条正下方且两者相距h,滑块和力传感器的总质量为M,
重力加速度为g。
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(1)实验前,先用游标卡尺测量遮光条的宽度,游标卡尺的示数如图乙所示,则遮光条的宽
度为d _______mm;
(2)安装好装置后,为了使滑块加速运动过程中合外力不变,需要_________;
(3)由静止释放滑块,记录力传感器的示数F及遮光条通过光电门的挡光时间t,多次改变
悬挂砝码的质量并重复实验,每次保持滑块由静止释放的位置不变,测得多组F、t 数据,作
1
出F 图像,如图丙中图线A所示,得到图像与纵轴的截距为b,则可知滑块与水平桌面
t2
间的动摩擦因数为________;
(4)若增大滑块的质量,重复(3)中的操作,得到的图像应是图丙中的_______(填
“B”“C”“D”或“E”)图线;
(5)该同学想在测出动摩擦因数后用此实验过程验证动能定理,用(3)得出的图像,测得
Md2
图像的斜率为k,若测得开始时遮光条到光电门的距离h ,则动能定理能得到验证。你
2k
认为该同学的方法能否验证动能定理?请说明理由。
13.(6分)一颗原子弹中装有质量为m的235U核,爆炸时大约有1.2%的235U核发生裂变。若
92 92
一个235U核发生裂变生成一个141Ba核和一个92Kr核,并释放出几个中子,已知中子的质量为
92 56 36
m ,235U核的质量为m ,141Ba核的质量为m ,92Kr核的质量为m ,阿伏加德罗常数为
1 92 2 56 3 36 4
N ,235U核的摩尔质量为M,光在真空中的传播速度为c,求:
A 92
(1)一个U核在裂变反应中亏损的质量;
(2)原子弹爆炸释放的能量。
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14.(8分)如图所示,某工厂有一导热性能良好的气动提升装置,缸体高H 2m,通过活
塞连杆与托盘相连,活塞密封性能良好,活塞与汽缸间的摩擦不计,活塞横截面积
S 0.05m2,厚度不计,当在托盘上放置质量为2103 kg的物体时活塞下方气柱长度为
h 0.6m,若将托盘上的物体质量增加到4103 kg时气柱长度为h 0.34m,此时保持物体
1 2
质量不变,启动电动打气泵向汽缸内打气,一次打入压强为 p 、体积V 0.01m3的气体。已
0 0
知大气压 p 1.0105 Pa,重力加速度取g 10m/s2,环境温度不变,忽略打气过程中气体
0
温度变化。求:
(1)活塞连杆与托盘的总质量m(计算结果保留一位小数);
(2)为使物体上升到最大高度,打气的次数至少为多少。
15.(14分)某种装置的滑道分为光滑的OA、AB、BC、CD四段,如图所示,用不可伸长的
轻绳将质量为m 1.5kg的物块P悬挂在O点正上方的O 点。现将物块P拉至左侧由某一位
1 1
置静止释放,下落至最低点时轻绳刚好断开,物块P与质量为m 1kg的滑块Q(位于O
2
点)发生弹性碰撞。已知轻绳长度为l 0.375m,竖直面内半圆弧轨道CD的半径为
R0.1m,BC段水平且距底座高度为h0.2m,AB段与底座和BC段平滑连接,半圆弧轨
道C点的切线水平,P和 Q可视为质点,不计空气阻力,重力加速度g 10m/s2。若滑块Q
恰好能够到达D点,求:
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(1)碰撞后瞬间滑块Q的速度大小v ;
Q
(2)碰撞后物块P能上升的最大高度h ;
1
(3)该轻绳能承受的最大拉力F。
16.(14分)如图所示,间距为1 m的平行光滑金属导轨ABC、ABC固定在水平面上,其中
BC、BC是半径为R0.4m的半圆弧,虚线EF左侧和圆弧导轨间均存在磁感应强度大小为
1 T、方向竖直向上的匀强磁场。在水平导轨上串联金属棒a、b,且在两金属棒间锁定一弹
性势能为1.2 J的轻质弹簧装置(弹簧与两棒均不拴接),解除弹簧锁定后,金属棒a、b分别
同时运动到EF、BB处,金属棒b进入磁场向左运动一段时间后速度减小到零,此时金属棒
a到达圆弧最高点,且对轨道无压力。已知金属棒a、b的质量分别为
m 0.1kg、m 0.2kg,电阻分别为r 2、r 3。不计金属棒 a在BB处的能量损失
a b a b
和导轨电阻,g取10m/s2。求:
(1)金属棒a运动到BB'处的速度大小;
(2)金属棒a运动到圆弧轨道最高点时,所受安培力的大小;
(3)金属棒b从进入磁场到速度减小到零的过程中产生的焦耳热。
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答案以及解析
1.答案:D
解析:温度是分子平均动能的标志,物体温度越低,分子的平均动能越小,并不是每个分子
的动能都变小,A错误;物体的内能与分子数、物体的温度和体积等因素有关,分子数和温
度相同的物体不一定有相同的内能,B错误;晶体在熔化时要吸热,分子势能增加,而晶体
在熔化过程中温度不变,分子平均动能不变,C错误;液晶像液体一样具有流动性,而其光
学性质和单晶体相似,具有各向异性,D正确。
2.答案:B
解析:设教室早上的温度为T (17273)K 290K,教室容积为V ,下午温度升高至
1 1
T (27273)K 300K,教室内气体的总体积变为V ,根据题意教室内的气体压强保持不
2 2
V V 30 1
变,由盖-吕萨克定律有 1 2 ,解得V V ,溢出的气体体积为V V V V ,由
T T 2 29 1 2 1 29 1
1 2
于温度升高后,教室内的气体与溢出的气体质量之和与初始状态相等,则
30
V
m V V 29 1 30 ,D正确。
1 1
m V V 29
2 1 1
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β粒子,发
生的是β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:B
Mm v2 GM
解析:由万有引力定律得G m ,解得v ,由题图知r r ,故v v ,A、D
r2 r r A B A B
错误;发射速度越大,卫星离地面越远,故卫星B的发射速度大,B正确,C错误。
5.答案:C
解析:由于O点电势为正,场强不为零,因此正方形四个顶点处的点电荷有三个带正电,
A、B错误;若B点的点电荷带负电,根据电场强度的叠加可知,P点场强比Q点场强大,
若C点的点电荷带负电,则P、Q两点场强大小相等,若A点的点电荷带负电,则P、Q两点
场强大小相等,若D点的点电荷带负电,则Q点场强比P点场强大,C正确,D错误。
6.答案:D
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sini
解析:依题意画出如图所示的光路图,根据折射定律有n ,由几何关系得
sinr
sin60
i 60,r 30,则三棱镜的折射率为n 3,A、B错误;该单色光在三棱镜中的传
sin30
c 3 a 3a
播速度为v c,C错误;由几何知识可得EF CE ,DF ,则该单色光在三棱
n 3 2 4
5a x 5 3a
镜中的传播路程为x DF EF ,传播时间为t ,解得t ,D正确。
4 v 4c
7.答案:C
解析:
选项 分析 正误
触片P 与b、c接触时,小
A 风扇工作,电热丝断路,所 ×
以电吹风吹冷风
吹冷风时,变压器的输入电
压为220 V,输出电压为 60
B ×
V,由理想变压器的变压比
可得n :n U :U 11:3
1 2 1 2
吹冷风时,电吹风的输入功
率为60 W,输出功率为52
W,所以小风扇内阻的热功
率为8 W,变压器原线圈中
的电流
C √
P 60 3
I 1 A A,副
1 U 220 11
1
线圈中的电流
I n
I 1 1 1A,所以小风扇
2 n
2
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P 8
的内阻为r r Ω8Ω
I2 1
2
吹热风时触片P 与a、b接
触,小风扇和电热丝均工
D ×
作,则电热丝消耗的功率为
P 460W60W 400W
热
8.答案:C
解析:根据题意“细线刚好沿竖直方向伸直”可知,小球 B抛出时的初速度大小与小球A初速
度的水平分量相等,即小球B的初速度为v v cos53,对小球A,从抛出到细线刚好伸直
x 0
4v
的过程有v sin53 gt,解得 t 0 ,由平行四边形定则可知细线刚好伸直时小球B的速度
0 5g
大小为v v 2 (gt)2 v ,C正确。
B x 0
9.答案:B
Q
解析:对于Qt 图像,其斜率为k ,即斜率的绝对值表示电流I的大小,开关S拨至1
t
Q EU
时,电容器充电,充电过程电荷量Q增多,由C 和I 可知,电流I减小,Qt 图
U R
Q U
像斜率减小;开关S拨至2时,电容器放电,放电过程电荷量 Q减少,由C 和I 可
U R
知,电流I减小,Qt 图像斜率的绝对值也减小,B正确。
10.答案:D
解析:根据等量同种电荷的等势面分布,易知过C点的等势面在过B点等势面的外侧,故B
点电势高于C点电势,A错误;设正方体边长为L,由于ADC为等边三角形,所以A点和
1
D 点上的点电荷对C点的电场方向夹角为60°,则
1
Q 3 Q Q
E 2k cos30 k ,E E E ,其中E k ,且E 与E 夹角为锐
C ( 2L)2 2 L2 B AB D 1 B AB L2 AB D 1 B
角,故有E E E ,B错误;B、C 关于A、D 连线对称分布,由于电势是标量,在B 、
B AB C 1 1 1
C点的电势相等,BC连线的中点到A、D 最近,则电势最大,由于电子带负电,则电势能
1 1
先减小后增大,C错误;C点在A、D 连线的中垂面上,电子以某一初速度从C点射入,若速
1
度方向与库仑力的合力方向垂直,可能做匀速圆周运动,D正确。
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11.答案:C
解析:沿OQ方向射入的粒子轨迹1如图甲所示,由几何关系知Ra,A错误;击中挡板左
侧的粒子,如图甲所示,其轨迹介于轨迹1与轨迹2之间,对应初速度间的夹角为30°,故其
30 1
间的粒子数占总粒子数的比例为 ,B错误;击中挡板右侧的粒子,如图乙所示,其
360 12
轨迹介于轨迹3与轨迹4之间,对应初速度间的夹角为60°,故其间的粒子数占总粒子数的比
60 1
例为 ,C正确;若将挡板PQ两端延伸足够长,如图丙所示,粒子能够打在挡板上
360 6
的轨迹介于轨迹1与轨迹5之间,由几何关系知,粒子打在挡板上的长度为a 3a,D错
误。
b
12.答案:(1)3.10(2)调节定滑轮的高度,使连接力传感器的轻绳水平(3) (4)B
Mg
(5)不能。理由见解析
解析:(1)遮光条的宽度为d 3mm20.05mm3.10mm。
(2)为了使滑块加速运动过程中合外力不变,需要调节定滑轮的高度,使连接力传感器的轻
绳水平。
d d 2
(3)遮光条通过光电门时重物的速度大小为v ,则 2ah,根据牛顿第二定律有
t t
d2 1 b
F Mg Ma,得到F MgM ,根据题意有Mg b,解得 。
2h t2 Mg
d2 1
(4)若增大滑块的质量,重复(3)操作,由F MgM 可知,图像与纵轴的截距
2h t2
变大,图像的斜率增大,与横轴的截距不变,因此应为图线B。
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1 d 2 d2 1
(5)不能。如果动能定理成立,则有(F Mg)h M ,得到F MgM ,因
2 t 2h t2
d2 Md2 1 d 2 d2 1
此当M k时h ,但不考虑摩擦力做功时,有Fh M ,得到F M . ,
2h 2k 2 t 2h t2
d2 Md2
同样有M k,h ,故动能定理不能得到验证。
2h 2k
3mN m m m 2m c2
13.答案:(1)m m m 2m (2) A 2 3 4 1
2 3 4 1
250M
解析:(1)235U核裂变的核反应方程为
92
235U1 n141 Ba92 Kr31n
92 0 56 36 0
一个235U核在裂变反应中亏损的质量为
92
mm m m m 3m m m m 2m
1 2 3 4 1 2 3 4 1
(2)原子弹中参与核裂变的235U核的质量为
92
mm1.2%
参与核反应的235U核的个数为
92
m
N N
M A
原子弹爆炸释放的能量为
3mN m m m 2m c2
E Nmc2 A 2 3 4 1
250M
14.答案:(1)115.4 kg(2)77
解析:(1)设开始时缸内气压为 p ,根据平衡条件有
1
pS (M m)g p S
1 0
设物体质量增加后缸内气压为 p ,有 p S Mmg p S
2 2 0
气体发生等温变化,由玻意耳定律可得 pSh p Sh
1 1 2 2
解得m115.4kg
(2)取新打入的气体为研究对象,初态压强为 p ,体积为V,
0
末态压强为 p ,体积为V H h S
2 2 2
根据等温变化规律可得 pV pV
0 2 2
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V
则n 76.6
V
0
故为使物体上升到最大高度,打气的次数至少为77次
15.答案:(1)3 m/s(2)0.012 5 m(3)40 N
解析:(1)设滑块Q在D点的速度大小为v ,滑块Q恰好能够经过D点并水平抛出,有
D
v2
m g m D
2 2 R
解得v 1m/s
D
滑块Q由O点到D点,根据机械能守恒定律,有
1 1
m g(h2R) m v2 m v2
2 2 2 D 2 2 Q
解得v 3m/s
0
(2)物块P与滑块Q发生弹性碰撞,根据动量守恒定律和机械能守恒定律,有
mv mv m v
1 0 1 1 2 Q
1 1 1
mv2 mv2 m v2
2 1 0 2 1 1 2 2 Q
联立解得v 2.5m/s,v 0.5m/s
0 1
对物块P由机械能守恒定律有
1
m gh mv2
1 1 2 1 1
解得h 0.0125m
1
(3)对物块P刚到最低点时,由牛顿第二定律有
v2
F m g m 0
1 1 l
代入数据解得F 40N
16.答案:(1)4 m/s(2)0.4 N(3)0.36 J
解析:(1)金属棒a、b被弹簧弹开的过程中,由动量守恒定律和能量守恒定律有
m v m v
a a b b
1 1
E m v2 m v2
p 2 a a 2 b b
联立解得v 4m/s
a
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v 2m/s,
b
EF右侧导轨光滑,则金属棒a运动到BB处的速度大小为4 m/s。
(2)金属棒a运动到圆弧轨道最高点时,重力提供向心力,由牛顿第二定律可知
v2
m g m a
a a R
解得v 2m/s
a
此时金属棒b的速度为零,则回路中产生的感应电动势为
E BLv
a
回路中的感应电流为
E
I
r r
a b
金属棒a所受安培力的大小为
F BIL
a
联立解得F 0.4N
a
(3)整个运动过程中,系统损失的机械能转化为焦耳热。由功能关系可知,金属棒a损失的
机械能为
1 1
E m v2 m gR m v2
a 2 a a a 2 a a
解得E 0.2J
a
1
金属棒b损失的机械能为E m v2
b 2 b b
解得E 0.4J
b
又因为金属棒a、b为串联关系,则由闭合电路欧姆定律可知,金属棒b产生的焦耳热为
r
Q b Q
b r r 总
a b
其中Q E E ,
总 a b
解得Q 0.36J
b
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