2024年普通高校统一招生考试最新模拟试卷（安徽卷3）
物理试题
一、选择题：本大题共8小题，每小题4分，共32分。每小题列出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1． 2022年5月15日，我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇创造了海拔9 032 米的大气科学观测世界纪录。若浮空艇在某段下降过程中，艇内气体可视为理想气体，温度升高，体积和质量视为不变，则艇内气体( )
A．压强增大 B．放出热量
C．内能不变 D．气体对外做正功
2.如图所示的是甲、乙两质量不同的物体，分别受到恒力作用后，其动量p与时间t的关系图像。甲、乙所受合外力F甲与F乙的关系是(图中直线平行)( )
A．F甲＜F乙
B．F甲＝F乙
C．F甲＞F乙
D．无法比较F甲和F乙的大小
3．如图所示，一束单色光入射到极限频率为ν0的金属板K上，发射的光电子可沿垂直于平行板电容器极板的方向从左极板上的小孔进入电场，均不能到达右极板，则( )
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A．该单色光的波长为
B．若仅增大该单色光的强度，则将有电子到达右极板
C．若仅换用频率更大的单色光，则依然没有电子到达右极板
D．若仅将电容器右极板右移一小段距离，则电子仍然不能到达右极板
4．高锟是著名的华裔物理学家，因在光纤通信方面的研究获得诺贝尔物理学奖，被人们尊称为光纤之父。光纤通信的主要部件为光导纤维，其由纤芯和包层两部分组成，以合适角度进入光纤的光能够在纤芯和包层分界面上发生全反射。如图所示，一条长直光导纤维的长度L＝15 km，纤芯的折射率n＝1.6，在纤芯与包层的分界面发生全反射的临界角C＝60°。现一束细光从左端面中点射入，下列说法正确的是( )
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A．光导纤维中纤芯材料的折射率应小于包层材料的折射率
B．为使射入的光在纤芯与包层的界面恰好发生全反射，光在左端面的入射角应为37°
C．若从左端射入的光能够传送到右端(无损失)，则光在光导纤维内传输的最长时间约为9.2×10－5 s
D．若从左端射入的光能够传送到右端(无损失)，则光在光导纤维内传输的最短时间约为6×10－5 s
5． 2023年春节，《流浪地球2》震撼登场，在《流浪地球2》中，太空电梯给人留下了深刻的印象。设想在赤道上建造垂直于水平面的“太空电梯”，航天员可以通过电梯直通太空站。设r为航天员到地心的距离，R为地球半径，下列说法正确的是( )
A．随着r增大，航天员的线速度增大
B．航天员在r＝R处的线速度等于第一宇宙速度
C．航天员在电梯中上升的过程中始终处于完全失重的状态
D．电梯到达某位置时，航天员在该点的向心加速度一定比同高度的卫星小
6.交流发电机的示意图如图所示，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向匀强磁场，单匝线框绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向以角速度ω＝100π(rad/s)匀速转动，电流表为理想交流电表。从图示位置开始计时，穿过线框的磁通量最大值Φm＝(Wb)，电阻R＝5 Ω，其余电阻不计，下列判断正确的是( )
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A．t＝0时刻，感应电动势为零
B．产生的交变电流的频率为100 Hz
C．电流表的示数为10 A
D．当线框中电流最大时，线框的磁通量变化率为零
7．如图(a)所示，物块和长木板置于倾角θ＝37°且足够长的斜面上。t＝0时对长木板施加沿斜面向上的拉力F，使长木板和物块由静止开始沿斜面上滑，作用一段时间后撤去拉力F。已知长木板和物块始终保持相对静止，两者上滑时速度的平方与位移之间的v2－x关系图像如图(b)所示。已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，重力加速度g取10 m/s2，最大静摩擦力认为等于滑动摩擦力，则下列说法正确的是( )
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A．拉力F的作用时间为2 s
B．拉力F作用时长木板的加速度大小为2 m/s2
C．长木板与斜面间的动摩擦因数为0.25
D．物块与长木板之间的动摩擦因数可能为0.75
8．中国古代屋脊两头，有一仰起的龙头，龙口吐出伸向天空且曲折的金属舌头，舌根连接一根直通地下的细铁丝，起到避雷的作用。当雷云放电接近房屋时，屋顶的避雷针顶端由于聚集着大量电子而形成局部电场集中的空间。图中虚线表示某时刻避雷针周围的等差等势面分布情况，一带电粒子(不计重力)在该电场中的运动轨迹如图所示，则( )
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A．该粒子带负电
B．a点的电势比c点的低
C．b点的场强比c点的场强大
D．该粒子在b点的电势能比在c点的大
二、选择题：本大题共2小题，共10分。在每小题给出的四个选项中至少有一个是符合题目要求的，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）
9如图所示，电源电动势为E、内阻为r，定值电阻R1在干路上，定值电阻R3与可变电阻R4串联后再并联在定值电阻R2的两端。当可变电阻R4的滑片P向下滑动时，定值电阻R1、R2、R3中电流变化量的大小分别是ΔI1、ΔI2、ΔI3。下列说法正确的是( )
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A．定值电阻R1两端的电压增大
B．定值电阻R2消耗的电功率减小
C．ΔI1＝ΔI2＋ΔI3
D．ΔI3＝ΔI1＋ΔI2
10．如图所示，现采用前拉后推的方式在光滑的固定斜面上移动A、B两个物体，斜面倾角为30°且足够长，两物体相互接触但不黏合，质量mA＝2 kg，mB＝3 kg。从t＝0时刻开始，推力FA和拉力FB分别作用于A、B上，FA和FB随时间变化规律分别为FA＝(50－t)(N)，FB＝(20＋t)(N)，g取10 m/s2。关于两个物体的运动以下说法正确的是( )
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A．t＝10 s的时刻，A的加速度为15 m/s2
B．t＝10 s的时刻，B的加速度为9 m/s2
C．t＝40 s的时刻，B的加速度为15 m/s2
D．t＝40 s的时刻，A的加速度为9 m/s2
三、非选择题：本题共5 小题，共58分。
11.（6分）利用图1所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验。
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(1)除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的器材是________。
A．低压交流电源 B．刻度尺 C．天平(含砝码)
(2)实验中，先接通电源，再释放重物，得到图2所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。已知当地重力加速度为g，计时器打点周期为T，若从O点到B点的过程中机械能守恒，应满足的关系式为________。
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图2
(3)大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量略大于动能的增加量，关于这个误差下列说法正确的是________。
A．该误差属于偶然误差，可以通过多次测量取平均值的方法来减小该误差
B．该误差属于系统误差，可以通过多次测量取平均值的方法来减小该误差
C．该误差属于偶然误差，可以通过减小空气阻力和摩擦阻力来减小该误差
D．该误差属于系统误差，可以通过减小空气阻力和摩擦阻力来减小该误差
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(4)某同学想用图3所示的装置验证机械能守恒定律。他将一条轻质细绳跨过定滑轮，绳的两端各系一个小球a和b，b球的质量是a球的3倍，用手托住b球，a球静止于地面。当绳刚好被拉紧时，释放b球。他想仅利用刻度尺验证b球落地前瞬间两球的机械能之和与释放时相等，请写出他需要测量的物理量以及这些物理量应满足的关系式________________________________________。
12．（9分）某同学想设计一个测量金属棒电阻率的实验方案，实验室提供的器材有：
A．电压表V(量程0～3 V，内阻约为3.0 kΩ)
B．电流表A1(满偏电流Ig＝6 mA，内阻Rg＝100 Ω)
C．电流表A2(量程为0～0.6 A，内阻约为0.4 Ω)
D．定值电阻R0＝900 Ω
E．滑动变阻器R(0～5 Ω，允许通过的最大电流为2 A)
F．干电池组(电动势为6 V，内阻约为0.05 Ω)
G．一个开关和导线若干
H．螺旋测微器、游标卡尺
(1)用多用电表粗测金属棒的阻值，当用“×10 Ω”挡时发现指针偏转角度过大，他应该换用________(选填“×1 Ω”或“×100 Ω”)挡，换挡并进行一系列正确操作后，指针静止时如图甲所示，则金属棒阻值约为____________Ω。
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(2)请根据提供的器材，设计一个实验电路，要求各电表的示数超过满刻度的一半，尽可能精确测量金属棒的阻值，请在图乙所示的虚线方框中画出电路图。
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(3)若实验测得电流表A1示数为I1，电流表A2示数为I2，则金属棒电阻Rx＝____________。(用I1、I2、R0、Rg表示)
13.（11分）如图所示，导热性能良好的汽缸开口向上竖直放在水平地面上，汽缸内封闭一定质量的理想气体。其中缸体质量为M，活塞质量为m，活塞面积为S，活塞距汽缸底部为L1，汽缸壁厚度及活塞与汽缸之间的摩擦不计。现对活塞施加竖直向上的拉力，使活塞缓慢向上移动，当汽缸底部将要离开地面时，使活塞停止移动。设定环境温度保持不变，外界大气压强为p0，重力加速度为g。求：
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(1)未施加向上拉力之前，活塞静止时缸内气体的压强；
(2)从对活塞施加竖直向上的拉力到停止移动过程中，活塞向上移动的距离大小。
14.（14分）如图所示，MNPQ为边长为L的正方形，在三角形MNQ区域内存在垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。质量为m、电荷量为＋q的带电粒子由Q点沿QM方向射入磁场，速度大小为v，经磁场偏转后由NP边离开正方形区域。粒子所受重力不计。
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(1)求粒子射入磁场的初速度的最大值；
(2)若在三角形NPQ区域加一平行于NP边、由N指向P方向的匀强电场，电场强度大小E＝Bv(E的大小随v的变化而变化)，发现粒子仍由NP边离开正方形区域，求粒子射入磁场的初速度的范围。
15.（18分）如图所示，光滑水平面AB的左侧有一固定的竖直挡板，放在AB间的小滑块质量m＝0.4 kg，水平面B端紧靠倾角θ＝37°的传送带，传送带与水平面通过B端小圆弧平滑连接，传送带逆时针转动，速率恒为v＝2 m/s。现给小滑块一个水平向右的瞬时速度v0，小滑块经过B处冲上传送带，恰好到达C端，然后返回到B端。已知B、C两端间的距离L＝3.2 m，滑块与传送带间的动摩擦因数μ＝0.5，g取10 m/s2，滑块通过B处时无机械能损失。求：
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(1)瞬时速度v0的大小；
(2)滑块从B端滑上传送带到第一次回到B端的时间t；
(3)滑块第一次在传送带上运动时滑块与传送带因摩擦产生的热量。
参考答案与解析
1．解析：选A。由于浮空艇下降过程中体积和质量均不变，则艇内气体不做功；根据＝可知温度升高，则艇内气体压强增大，气体内能增大；又根据ΔU＝W＋Q可知气体吸收热量。
2．解析：选B。根据动量定理可得Ft＝p－p0，即p＝Ft＋p0，图线的斜率表示合外力F，从图中可知两条直线相互平行，即斜率相同，故F甲＝F乙。
3．解析：选D。由题可知，单色光的波长应小于，故A错误；若仅增大该单色光的强度，由于入射光的频率不变，则电子仍然不能到达右极板，故B错误；若仅换用频率更大的单色光，逸出的光电子的初动能增大，则可能有电子到达右极板，故C错误；若仅将电容器右极板右移一小段距离，由于两板间的电压不变，电子仍然不能到达右极板，故D正确。
4．解析：选C。为了在纤芯与包层的分界面发生全反射，光导纤维中纤芯材料的折射率应大于包层材料的折射率，故A错误；为使射入的光在纤芯与包层的界面恰好发生全反射，设光在左端面的入射角为θ，则有n＝，又r＝90°－C＝30°，可得sin θ＝n sin r＝1.6sin 30°＝0.8，解得θ＝53°，故B错误；光在纤芯的传播速度v＝，当光射到芯层与包层分界面的入射角等于临界角C时，光在光导纤维内传输的时间最长，此时光传播的路程s＝，则最长时间tmax＝＝＝ s≈9.2×10－5 s，故C正确；当光射向左端面的入射角为0°时，光在光导纤维内传输的时间最短，则有tmin＝＝＝ s＝8×10－5 s，故D错误。
5．解析：选A。航天员的线速度v＝rω，地球自转角速度不变，随着r增大线速度v增大，故A正确；航天员在r＝R处是在地面上，除了受到万有引力还受到地面的支持力，故在r＝R处的线速度远小于第一宇宙速度，故B错误；航天员在电梯中上升的过程不是只受地球的引力作用，所以不是始终处于完全失重的状态，只有上升到同步轨道高度时才会处于完全失重状态，C错误；电梯到达与同步卫星相同高度时，航天员在该点的向心加速度等于同高度的同步卫星的向心加速度，D错误。
6．解析：选C。t＝0时刻，线圈平面垂直于中性面，穿过线框的磁通量为零，磁通量变化率最大，感应电动势最大，A错误；产生的交变电流的频率f＝＝50 Hz，B错误；感应电动势的最大值Em＝BSω＝Φmω＝100 V，感应电动势的有效值E＝＝50 V，电流表的示数I＝＝10 A，C正确；当线框中电流最大时，线框的磁通量变化率为最大，D错误。
7．解析：选C。由题图(b)知，斜率的绝对值等于加速度的2倍，a1＝＝× m/s2＝1 m/s2，B错误；撤去拉力时的速度v＝4 m/s，拉力作用时间t1＝＝4 s，A错误；撤去拉力后的加速度a2＝＝× m/s2＝8 m/s2，由牛顿第二定律有(M＋m)g sin θ＋μ1(M＋m)g cos θ＝(M＋m)a2，解得μ1＝0.25，C正确；物块与长木板之间无相对滑动，由牛顿第二定律有μ2mg cos θ－mg sin θ≥ma1，解得μ2≥0.875，物块与长木板之间的动摩擦因数不可能为0.75，D错误。
8.
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解析：选D。避雷针带负电，由电场线与等势面垂直，画出电场线如图所示，由运动轨迹可知，该粒子带正电，A不正确；沿电场线方向电势逐渐降低，故a点的电势比c点的高，B错误；由等差等势面的疏密情况可知，b点的场强比c点的场强小，C错误；因带正电的粒子在电势高的位置电势能大，b点的电势比c点的高，故该粒子在b点的电势能比在c点的大，D正确。
9．解析：选ABD。当可变电阻R4的滑片P向下滑动时，R4的阻值减小，电路的总电阻减小，总电流变大，定值电阻R1两端的电压增大，内阻上的电压也增加，则并联支路的电压减小，即定值电阻R2消耗的电功率减小，A、B正确；因I1＝I2＋I3，I1变大，I2减小，I3变大，则ΔI3＝ΔI1＋ΔI2，C错误，D正确。
10．解析：选BC。t＝10 s的时刻，FA＝(50－t) N＝40 N，FB＝(20＋t) N＝30 N，若A、B两个物体一起沿斜面向上运动，对整体由牛顿第二定律有FA＋FB－(mA＋mB)g sin θ＝(mA＋mB)a，解得a＝9 m/s2，对B物体有FB＋N－mBg sin θ＝mBa，解得物体A对物体B的支持力N＝12 N＞0，所以A、B两个物体一起沿斜面向上以加速度a＝9 m/s2做加速运动，A错误，B正确；t＝40 s的时刻，FA＝(50－t) N＝10 N，FB＝(20＋t) N＝60 N，若A、B两个物体分开沿斜面运动，由牛顿第二定律FA－mAg sin θ＝mAaA，FB－mBg sin θ＝mBaB，解得aA＝0，aB＝15 m/s2，C正确，D错误。
11．解析：(1)电磁打点计时器需要用到低压交流电源，而处理实验数据时需要用刻度尺测量出计数点之间的距离，根据机械能守恒定律得到mgh＝mv2，以便验证实验表达式gh＝v2，故实验不需要测量重物的质量，因此不需要天平。
(2)重物下落过程做匀加速直线运动，由匀变速直线运动的推论可知，打B点时的速度v＝，若从打O点到打B点的过程中机械能守恒，应满足的关系式为mghB＝mv2，即满足ghB＝。
(3)此实验因空气阻力以及摩擦力的存在，总会使减小的重力势能略大于增加的动能，这属于系统误差，是不可避免的，但想要实验结果更加准确，可以通过减小空气阻力和摩擦阻力来减小该误差。
(4)该实验的原理是b球落地瞬间两球速度大小相同，然后a球继续上升到最高点，分别测出b球离地面的高度和a球上升的高度，用高度差计算出a球做竖直上抛运动时的初速度，从而验证系统机械能守恒，方案需要测量的物理量有：释放时b球距地面的高度h1和a球上升的最高点距地面的高度h2。设a球竖直上抛时的初速度为v，则有2g(h2－h1)＝v2，在小球b落地前有(3m－m)gh1＝(3m＋m)v2，两式联立可得h2＝1.5h1，故以上物理量应满足的关系式是h2＝1.5h1。
答案：(1)AB (2)ghB＝ (3)D (4)需要测量的物理量：释放时b球距地面的高度h1和a球上升的最高点距地面的高度h2，以上物理量应满足的关系式是h2＝1.5h1
12．解析：(1)用多用电表粗测金属棒的阻值，当用“×10 Ω”挡时发现指针偏转角度过大，即偏向0刻度线，所以示数偏小，要增大示数则需减小倍率换成“×1 Ω”的倍率；金属棒阻值R＝12.0×1 Ω＝12.0 Ω。
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(2)由于题目中给出电压表量程太小，不可能使电流表的示数超过满刻度的一半，可用电流表A1与R0串联后组成电压表，为多测几组数据，滑动变阻器采用分压接法，设计的电路图如图所示。
(3)由电路连接及欧姆定律可求出金属棒的电阻Rx＝＝。
答案：(1)×1 Ω 12(或12.0) (2)电路图见解析
(3)
13．解析：(1)选活塞为研究对象，根据平衡条件有
p1S＝p0S＋mg，解得p1＝p0＋。
(2)选缸体为研究对象，当汽缸底部将要离开地面时，根据平衡条件有p2S＋Mg＝p0S，解得p2＝p0－
选封闭气体为对象，根据玻意耳定律有p1L1S＝p2L2S
解得L2＝L1
则活塞移动的距离ΔL＝L2－L1＝。
答案：(1)p0＋ (2)
14．解析：(1)要使带电粒子从NP边离开正方形区域，其偏转半径最大值R＝L，根据qvmB＝ eq \f(mv,R) ，解得vm＝。
(2)在三角形NPQ区域施加电场后，使带电粒子仍从NP边离开正方形区域，设射入最小速度为v1，对应半径为r1，有qv1B＝ eq \f(mv,r1)
带电粒子进入电场后做类平抛运动，有L－r1＝v1t，r1＝at2
根据qE＝ma，有qBv1＝ma，联立解得v1＝
则带电粒子射入磁场的速度范围为≤v≤。
答案：(1) (2)≤v≤
15．解析：(1)设滑块上滑过程中的加速度大小为a1，根据牛顿第二定律有mg sin θ＋μmg cos θ＝ma1，解得a1＝10 m/s2
滑块在上滑过程中做匀减速运动直至速度减为零，则根据运动学公式有v＝2a1L，解得v0＝8 m/s。
(2)设滑块从B点运动到C点所用时间为t1，则根据运动学公式有v0＝a1t1，解得t1＝0.8 s
滑块下滑过程，设加速度大小为a2，由牛顿第二定律有
mg sin θ＋μmg cos θ＝ma2，解得a2＝10 m/s2
设滑块从C点向下加速到与传送带速度相同所用时间为t2，位移为x1，则由运动学公式v＝a2t2，x1＝vt2
解得t2＝0.2 s，x1＝0.2 m
由于mg sin θ＞μmg cos θ，滑块无法平衡，滑块继续向下加速，设加速度为a3，由牛顿第二定律有mg sin θ－μmg cos θ＝ma3，解得a3＝2 m/s2
之后运动到B点所用时间设为t3，由运动学公式
L－x1＝vt3＋a3t，解得t3＝1 s
则滑块从B端滑上传送带到第一次回到B端的时间
t＝t1＋t2＋t3＝2 s。
(3)滑块第一次在传送带上运动过程滑块与传送带间的相对运动路程s＝vt1＋L＋vt2－x1＋(L－x1)－vt3＝6 m
因摩擦产生的热量Q＝μmgs cos θ
代入数据可得Q＝9.6 J。
答案：(1)8 m/s (2)2 s (3)9.6 J
