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2024 届明日之星高考物理精英模拟卷 【湖北版】
一、单项选择题:本题共 7小题,每小题 4 分,共 28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.柔性电池被世界经济论坛评为“2023年十大新兴技术”之首,和柔性电池相关的柔性显示
屏、柔性传感器、柔性超级电容器等技术都取得了重大进展。中国空间站“天和”核心舱首
次采用了大面积可展收柔性太阳电池翼作为航天器的能量来源,柔性太阳翼为空间站提供
120 kW功率的额外电力。下列说法错误的是( )
A.一块“1 Ah”的小薄膜电池可以让额定电流为1 mA的电子标签工作1000小时
B.两块“5 V,1 Ah”柔性电池串联和并联后正常工作时能提供的总电能都是10 W·h
C.用指针式多用电表测柔性电池的电动势时,一定要用黑表笔接电池的正极
D.一个标有“5 V,30 F”的超级电容可储存150 C的电荷量
2.关于分子动理论,下列说法正确的是( )
A.布朗运动和扩散现象都是分子的无规则运动
B.在“天宫”空间站的“梦天”实验舱中,虽然处于完全失重状态,但布朗运动依然可以发
生
C.花粉颗粒悬浮在液体中做布朗运动的剧烈程度与花粉颗粒的大小有关,颗粒越大,布朗运
动越剧烈
D.将一定质量的0 ℃的氮气加热到100 ℃,氮气分子的平均运动速率增大,其中每个分子的
运动速率都增大
3.一列简谐横波沿x轴方向传播,图甲是t 5s时刻的波形图,图乙是质点P的振动图像。则
下列说法正确的是( )
A.该波的波长为1.2 m
B.该波的波速为0.2 m/s
C.该波沿x轴负方向传播
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D.从t 5s时刻开始计时,质点P在3 s内运动的路程一定为20 cm
4.如图所示,在同一水平面上固定有三根平行且等间距的长直通电导线a、b、c,导线中通有
大小相等但方向不完全相同的稳恒电流,M、N 分别为导线a、b与导线b、c的中点,导线a
受到的安培力方向垂直导线向左。则以下说法正确的是( )
A.导线c受到的安培力方向一定向右
B.导线b受到的安培力可能最大
C.导线a、c受到的安培力的大小一定相等
D.M、N 两点的磁感应强度大小关系为B B
M N
5.某同学做物理兴趣实验,如图所示,他第一次将质量分别为m、3m的A、B两个球用不可伸
长的细线连接,系统静止后,由静止释放小球A,在释放的瞬间细线弹力大小为F,A球的加
1
速度大小为a ;第二次将这两个球用轻弹簧连接(弹簧处于弹性限度内),系统静止后,由
1
静止释放小球A,在释放的瞬间弹簧弹力大小为F ,A球的加速度大小为a 。下列结论正确的
2 2
是( )
F 1 F 3 a 1 a 1
A. 1 B. 1 C. 1 D. 1
F 1 F 1 a 3 a 4
2 2 2 2
6.在同一双缝干涉装置上分别用甲、乙两种单色光进行实验,在光屏上得到的干涉图样如图
1所示。则图2所示现象可能发生的是( )
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A.a B.b C.ac D.bc
7.中国探月工程公布信息,“嫦娥六号”计划在2024年进行发射,前往月球背面采集样品,
实现人类历史上首次月背采样返回。设想“嫦娥六号”抵达月球周围被月球捕获后先做椭圆
运动,在合适位置调姿、变轨、着陆,然后开始探测任务。已知月球质量为m、半径为R,
近月点M与月球表面的距离为h,远月点N与月球表面的距离为H,运动轨迹如图所示,以
下说法正确的是( )
Gm
A.“嫦娥六号”通过近月点时速率等于
Rh
RH
B.“嫦娥六号”在近月点和远月点的速率之比为
Rh
(Rh)2
C.“嫦娥六号”在近月点和远月点的加速度大小之比为
(RH)2
D.“嫦娥六号”着陆月球背面过程要失重
二、多项选择题:本题共 3小题,每小题 4 分,共 12分。在每小题给出的四个选项中,有多
项符合题目要求。全部选对的得 4分,选对但不全的得 4 分,有选错的得 0 分。
8.在如图所示的电路中,用一正弦交流电源给理想变压器供电,理想变压器原、副线圈匝数
之比为4:1,正弦交流电电压为220 V,原线圈回路接有一阻值R 88Ω的电阻,一理想交流
1
电压表与电阻R 并联,理想变压器副线圈回路接有阻值为R 的电阻,闭合开关S后电压表的
1 2
示数为44 V,则( )
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A.理想变压器副线圈两端的电压为55 VB.理想变压器副线圈中的电流为2 A
C.理想变压器的输出功率为110 W D.电阻R 的阻值为22 Ω
2
9.如图所示,宽度为L的水平区域内存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B,一个梯形
闭合金属线框abcd在水平桌面上以垂直于磁场边界的速度方向穿过磁场,金属线框的电阻为
R、质量为m、高为L、上下底长分别为L和2L。金属线框第一次在外力F作用下以速度v
匀速通过磁场区域;第二次以初速度v自由通过磁场区域,且金属线框的dc边刚好通过磁场
右边界。不计金属线框与水平桌面间的摩擦力。下列说法中正确的是( )
A.金属线框匀速进入磁场时,外力F随时间均匀增大
B.金属线框在匀速通过磁场区域时,其产生的焦耳热等于外力F做的功
B2L2v
C.金属线框自由通过磁场的过程中,ab刚进磁场时金属线框的加速度a
mR
D.金属线框自由进入磁场的过程和自由出磁场的过程通过金属线框的电荷量大小相等
10.如图甲所示,质量M 2.0kg的长木板放在水平地面上,木板与水平地面间的动摩擦因数
1
。在t 0时刻给长木板一个水平向右的初速度v 4m/s,同时将一小滑块轻放在木
0 6 0
板右端,滑块运动的vt图像如图乙所示。已知整个过程中滑块没从木板上掉下来,重力加
速度g取10m/s2,最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力大小。以下说法正确的是( )
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A.滑块的质量m0.5kg
B.滑块与木板间的动摩擦因数0.1
C.木板的最小长度L1.75m
D.滑块与木板摩擦产生的热量Q2.25J
三、非选择题:共 60 分。
11.(7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θ的光滑斜面上,斜面底端有一个力传感器,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L .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
0
F ,重力加速度为g,则
N
(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F 的数值,以F 为纵坐标,L为横坐标,作出F L
N N N
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________.
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(3)你觉得本实验需要注意的事项为________(答案合理即可).
12.(10分)电流传感器和计算机相连,能在电脑上显示出电流随时间变化的图像.某同学利
用甲图所示的电路来观察电容器充、放电过程并分析电容器电容与电介质介电常数的关系.
(1)用多用电表的电压挡直接连接在尚未充电的待测电容器两端,观察到指针的偏转情况
________;用多用电表的欧姆挡直接连接尚未充电的待测电容器两端,观察到指针的偏转情
况是________.
(2)当他将开关S接1后,在平行板电容器中插入介电常数为 4的玻璃板,原平行板电容器
的介电常数为1,玻璃板的厚度认为等于板间距离,插入玻璃板过程中,流过电流传感器2
的电流方向________(填“向上”或“向下”);再把开关S与2接通,流过电流传感器1的电
流方向________(填“向上”或“向下”).
(3)按上述操作,开关S与2接通后放电过程的it图像如图乙中的粗线所示,可算出该放
电过程释放的总的电荷量约为________C.若该同学将玻璃板换成另外一种绝缘物质,重复上
述操作,放电过程的it图像如图乙中的细线所示,则这种绝缘物质的介电常数约为_______.
13.(10分)如图所示,水平放置的卡腰式圆柱形汽缸由a、b两部分组成,两部分长度均为
L,汽缸a的内径为d,汽缸b的内径是a的2倍,汽缸a的左端装有抽气筒,汽缸b中有光
滑轻质活塞(厚度不计),活塞与汽缸间封闭性良好,初始状态活塞恰好在汽缸b右端。现
对汽缸进行抽气,每次抽出气体的体积相同,温度保持不变,大气压强为 p ,抽气16次后
0
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活塞恰好移到汽缸连接处,求:
(1)前16次抽气过程中外界对气体做的功;
(2)抽第18次后汽缸内气体的压强。
14.(15分)如图所示,超市中的两辆购物车静止在同一直线上,相距为l,质量均为m。某
顾客用手猛推第一辆车使其运动,两辆车相撞后又一起运动了距离l后停止。已知每辆车受
到的阻力均为车重的k倍,重力加速度为g,碰撞时间极短,购物车可视为质点,求:
(1)碰撞后两购物车运动的时间;
(2)顾客对第一辆购物车所做的功。
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15.(18分)如图甲所示的xOy坐标系中,在x轴上方的区域内存在着如图乙和图丙所示周期
性变化的电场和磁场,电场强度的最大值为E ,磁感应强度大小为B ,规定x轴正方向为电
0 0
场的正方向,垂直纸面向外为磁场的正方向.0时刻,质量为m、电荷量为q、不计重力的带
正电粒子从y轴上A点由静止释放.粒子经过电场加速和磁场偏转后垂直打在x轴上.求:
πm
(1)粒子经电场加速 时间后的速度大小v ;
qB 1
0
(2)一个周期内粒子在y轴右侧运动时离A点的最大距离;
(3)A与坐标原点间的距离d应满足的条件.
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答案以及解析
1.答案:C
1000mAh
解析:由Q It,得t 1000h,A说法正确;电能E UIt,无论串联还是并联,
1mA
E 512Wh 10Wh,B说法正确;多用电表调至电压挡,红表笔应该接电源的正极,
让电流由红表笔流入多用表,C说法错误;QCU 150C,D说法正确。
2.答案:B
解析:扩散现象是分子的无规则运动,悬浮在液体(或气体)中小微粒的无规则运动称为布
朗运动,所以布朗运动不是分子的无规则运动,它是固体颗粒的无规则运动,反映了分子的
无规则运动,A错误;布朗运动不是由重力作用引起的,而是液体(或气体)分子的无规则
运动对固体颗粒作用的结果,分子的无规则运动永不停息,所以在失重状态下依然会发生布
朗运动,B正确;布朗运动的剧烈程度与颗粒大小有关,颗粒越小,布朗运动越剧烈,C错
误;将一定质量的0 ℃的氮气加热到100 ℃,速率大的分子占的比例增大,氮气分子的平均
速率增大,但并不是每个氮气分子运动的速率都增大,D错误。
3.答案:D
解析:由波动图像可得该波的波长2.4m,由振动图像可得该波的周期T 6s,则波速
v 0.4m/s,A、B错误;由振动图像可知t 5s时刻质点P向y轴负方向运动,根据波
T
的传播方向与振动方向间的关系可知该波沿x轴正方向传播,C错误;质点P的振动周期
T 6s,3 s为半个周期,半个周期内质点P运动的路程s 2A20cm,D正确。
4.答案:B
解析:设M、N 两点的磁感应强度的大小分别为B 、B ,由于导线a受到的安培力方向垂直
M N
导线向左,故导线b中的电流方向一定与导线a中电流方向相反;若导线c中的电流方向与
导线a相反,则B B ,导线c受到安培力的方向垂直导线向左;若导线c中的电流方向与
M N
导线a中电流方向相同,则B B ,导线c受到安培力的方向垂直导线向右,A错误。当导
M N
线c中的电流方向与导线b中电流方向相同时,导线b受到的安培力最大,B正确。当导线c
中的电流方向与导线a中电流方向相反时,导线a受到的安培力的大小大于导线c受到的安
培力的大小,C错误。由以上分析可知,M、N 两点的磁感应强度大小关系为B B ,D错
M N
误。
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5.答案:D
解析:第一次用不可伸长的细线连接两球,在释放小球A的瞬间,细线的弹力突变为0,即
F 0,小球A的加速度a g ,第二次用轻弹簧连接两球,在释放小球A的瞬间弹簧弹力不
1 1
变,所以弹簧弹力的大小F 3mg,对小球A受力分析并结合牛顿第二定律有
2
F a 1
mgF ma ,解得a 4g,所以 1 0, 1 ,故ABC错误,D正确。
2 2 2 F a 4
2 2
6.答案:B
d
解析:由题图1可知,甲光相邻亮条纹间的距离较乙光大,由 Δx可知,甲光的波长大
L
c
于乙光的波长,由 可知,甲光的频率小于乙光的频率,甲光光子的能量小于乙光光子
的,甲光能使金属发生光电效应,乙光也能使该金属发生光电效应,图2中a所示现象不可
1
能发生;水对乙光的折射率较大,由sinC 可知,乙光从水射入空气发生全反射的临界角
n
较甲光小,图2中b所示现象可能发生;只有相同频率的光才能发生干涉,产生干涉条纹,
图2中c所示现象不可能发生,B正确。
7.答案:B
解析:若“嫦娥六号”在距离月球表面h处做匀速圆周运动,则其运动的轨道半径
Gmm v2 Gm
r Rh,由万有引力提供向心力,有 0 m ,解得v ,又“嫦娥六号”的
1 r2 0 r Rh
1 1
Gm
轨道为椭圆,其在M点做离心运动,则其通过M点时速率大于 ,A错误;设“嫦娥
Rh
六号”在M点和N点的速率分别为v 和v ,根据开普勒第二定律,“嫦娥六号”与月球的连
1 2
1 1
线在相等时间内扫过的面积相等,则在极短时间t内有 (Rh)vΔt (RH)v Δt,则
2 1 2 2
v RH
1 ,B正确;设“嫦娥六号”在M点和N点的加速度大小分别为a 和a ,根据万有
v Rh 1 2
2
Gmm
引力提供合外力,有 0 m a,则“嫦娥六号”在M点和N点的加速度大小之比
r2 0
a (RH)2
1 ,C错误;“嫦娥六号”着陆月球背面过程要减速下降,该过程要超重,D错
a (Rh)2
2
误。
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8.答案:BD
解析:理想变压器原线圈两端的电压U U U 220V44V176V,根据理想变压器
1 R
1
U n
原、副线圈变压比 1 1 ,解得U 44V,A错误;根据欧姆定律知,原、副线圈中的电
U n 2
2 2
U I n
流I R 1 0.5A,根据理想变压器原、副线圈变流比有 1 2 ,解得副线圈中的电流
1 R I n
1 2 1
U
I 2A,B正确;变压器的输出功率P U I 88W,C错误;R 2 22Ω,D正确。
2 2 2 2 2 I
2
9.答案:BCD
解析:设金属线框匀速进入磁场的时间为t,这段时间内金属线框切割磁感线的有效长度
x Lvt,金属线框受到的外力与金属线框受到的安培力相等,即
E Bxv B2x2v B2v
F F BIx B x B x ,解得F F (Lvt)2,A错误;金属线框匀速
安 R R R 安 R
通过磁场的过程中,由能量守恒定律可知产生的热量QW W ,B正确;金属线框自由
克安 F
通过磁场的过程中,ab刚进磁场时金属线框受到的安培力
E BLv B2L2v B2L2v
F BIL B L B L ,由牛顿第二定律有F ma,解得a ,C正确;
安 R R R 安 mR
金属线框自由进入磁场的过程,由电流的定义式有
ΔΦ
1
E Δt ΔΦ 3BL2
q I Δt 1 Δt 1 Δt 1 ,金属线框自由出磁场的过程由电流的定义式有
1 1 1 R 1 R 1 R 2R
ΔΦ
2
E Δt ΔΦ 3BL2
q I Δt 2 Δt 2 Δt 2 ,故两个过程中通过金属线框的电荷量大小相等,
2 2 2 R 2 R 2 R 2R
D正确。
10.答案:BD
解析:由题图乙知,在t 1s时滑块与木板共速,v 1m/s,对滑块与木板分别由动量定理
1 1
有mgt mv、(M m)gt mgt Mv Mv ,解得0.1,m1kg,A错误,B正确;
1 1 0 1 1 1 0
滑块与木板在t 时刻速度相等,由于,所以两者不能保持相对静止一起滑动,小滑块
1 0
相对木板向右滑动,设木板在t t Δt时刻停止运动,滑块与木板运动的vt图像如图所
2 1
示,在t时间内对木板有mgΔt(M m)gΔt 0Mv ,可得Δt 0.5s,在0~t 时间内滑
0 1 1
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1
块相对木板向左滑动的距离Δx v t 2m,在t 时刻后滑块相对木板向右滑动的距离
1 2 0 1 1
1
Δx v 2st Δt0.25m,故木板的最小长度L2m,C错误;整个过程中滑块与木
2 2 1 1
板摩擦产生的热量QmgΔx Δx 2.25J,D正确。
1 2
11.答案:(1)F F mgsin
N
baL
(2)a; 0
gsin
(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F F mgsin.
N
(2)由胡克定律列出方程,有kLL F mgsin,整理得F kLkL mgsin,即
0 N N 0
baL
a为弹簧的劲度系数,baL mgsin,则物块的质量为m 0 .
0 gsin
(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.
12.答案:(1)不偏转;开始偏角较大然后逐渐减小,最终不偏转
(2)向下;向下
(3)2.8103;1.6
解析:(1)用多用电表电压挡连接电容器时,相当于用电压表测电容器两端电压,未充电的
电容器两端电压为0,多用表指针不偏转;用多用电表的欧姆挡直接连接待测电容两端,内
部电源给电容器充电,在开始时电流较大,所以指针的偏转角度很大,随着电容器所带电荷
量不断增大,充电电流逐渐减小,所以指针的偏转角度逐渐减小,充电完毕,无电流,最终
指针示数为欧姆挡∞.
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S
(2)当他将开关S接1后,电容器上极板带正电,插入玻璃板过程中,根据C r 知电
4πkd
容器的电容变为原来的4倍,电压不变,则电容器的电荷量变为原来4倍,所以玻璃板插入
过程中,电容器充电,流过电流传感器2的电流方向向下;把开关S与2接通,电容器通过
电阻R开始放电,此时流过电流传感器1的电流方向向下.
(3)it图像与坐标轴围成的面积等于电容器的所带电荷量,题图乙中粗线与坐标轴围成图
形中约有35个方格,细线与坐标轴围成图形中约有14个方格,则可算出题图乙中粗线对应
的放电过程释放的总的电荷量约为Q350.40.2103 C2.8103 C;题图乙中细线对应
的放电过程释放的总的电荷量为粗线对应的放电过程释放的总的电荷量的0.4,根据
S
C r ,知,另一种绝缘物质的介电常数约为1.6.
4πkd
13.答案:(1)πp Ld2
0
16
(2) p
25 0
解析:(1)前16次抽气过程为等压变化,抽气16次后活塞恰好移到汽缸连接处,活塞移动
过程处于平衡状态,有汽缸内气体的压强 p p
0
前16次抽气过程中汽缸内气体体积一共变化ΔV Lπd2
外界对气体做的功W pΔV πp Ld2
0
(2)前16次抽气过程汽缸内气体体积减少量ΔV Lπd2,则每次抽出气体的体积
ΔV Lπd2
V
0 16 16
πd2 πLd2 Lπd2
第17次抽气过程,根据玻意耳定律,有 p L p
0 4 17 4 16
4
解得 p p ,
17 5 0
πd2 πLd2 Lπd2
同理第18次抽气过程,有 p L p ,
17 4 18 4 16
16
解得 p p
18 25 0
2l
14.答案:(1)
kg
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(2)5mkgl
解析:(1)设撞后两购物车减速运动的加速度大小为a,则有2kmg 2ma
1
由匀变速直线运动规律可得l at2
2
2l
两式联立可解得碰撞后两购物车运动的时间为t
kg
(2)设撞后瞬间两购物车的共同速度大小为v ,则有v at
2 2
设碰撞前瞬间第一辆购物车的速度大小为v ,则有mv 2mv
1 1 2
设第一辆购物车被猛推后获得的初速度大小为v ,则有v2 v2 2al
0 0 1
1
顾客对第一辆购物车所做的功为W mv2
2 0
以上各式联立可解得W 5mkgl
πE
15.答案:(1) 0 (2)见解析(3)见解析
2B
0
解析:(1)如图1所示,两种电场相比较,结合图像与坐标轴所围成面积的物理意义,两图
线与坐标轴围成图形的面积相等,速度变化量相等,由于初速度均为0,故末速度相等,对
E 2πm πE
于电场强度为 0 的匀强电场,加速0.5 后的速度v at 0
2 qB 1 1 2B
0 0
πm πE
所以粒子经电场加速 后的速度大小v 0
qB 1 2B
0 0
πm 1
(2)如图2所示,粒子在题图乙中的两种电场中运动 的位移相等,则x at2
qB 1 2 1
0
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E
在电场中q 0 ma
2
π2mE
x 0
1 4qB2
0
粒子第一次进入磁场中由洛伦兹力提供向心力有
mv2
qv B 1
1 0 R
1
πmE
联立解得R 0
1 2qB2
0
如图3所示为粒子在一个周期内的运动轨迹
设粒子在任意时刻所在的位置为P,则当AP过轨迹圆的圆心时有
π2 πmE
PA x2 R2 R 11 0
max 1 1 1 4 2qB2
0
(3)若将粒子在电场中的运动衔接起来,不考虑速度方向,速率均匀增大,等效与在电场中
做匀加速直线运动,所以第1次、第2次、第3次进入磁场时的速度分别为v 、2v 、3v …
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粒子在磁场中运动的轨道半径分别是R、2R、3R …
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分析带电粒子运动,如图4所示
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可知A与坐标原点间的距离d应满足
n2πmE
d n2R 0 (n1,2,3 )
1 2qB2
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