2024年安徽省高考物理模拟卷
第I卷（选择题）
一、单选题：本大题共8小题，共32分。
1.如图所示的火灾自动报警器具有稳定性好、安全性高的特点，应用非常广泛，其工作原理为：放射源处的镅放出的粒子，使壳内气室空气电离而导电，当烟雾进入壳内气室时，粒子被烟雾颗粒阻挡，导致工作电路的电流减小，于是锋鸣器报警。则
( )
A. 发生火灾时温度升高，的半衰期变短
B. 这种报警装置应用了射线贯穿本领强的特点
C. 发生衰变的核反应方程是
D. 发生衰变的核反应方程是
2.如图所示，一光滑绝缘轨道水平放置，直径上有、两点，，，在固定两个带电量分别为、的正电荷，现有一个带正电小球静置于轨道内侧点小球可视为点电荷，已知：：，试求：是多少( )
A. ： B. ： C. ： D. ：
3.如图甲所示，太空舱中弹簧振子沿轴线自由振动，一垂直于的弹性长绳与振子相连，以振子的平衡位置为坐标原点，沿绳方向为轴，沿弹簧轴线方向为轴振子振动一段时间后，某时刻绳子的波形如图乙中实线所示，经过后的波形如图乙中虚线所示，为处的质点，为处的质点，则( )
A. 绳子上质点、的起振方向相反
B. 弹簧振子振动频率的最大值为
C. 绳子上产生的波的传播速度可能为
D. 时，质点的位置在处
4.年月日，“神舟十五号”航天员乘组第二次出舱活动结束。如图所示，航天员出舱后面面向地球，若点是航天员所在位置，航天员采用三角视差法估测得飞船到地球的切线，此时航天员对地球的最大视角为，已知引力常量为，地球表面重力加速度为，假设地球为均匀球体，飞船绕地球做匀速圆周运动，则“神舟十五号”的运行周期是( )
A. B. C. D.
5.随着社会经济的发展，人们对能源的需求也日益增大，节能变得越来越重要。某发电厂采用升压变压器向某一特定用户供电，用户通过降压变压器用电，若发电厂输出电压为，输电导线总电阻为，在某一时段用户需求的电功率为，用户的用电器正常工作的电压为。在满足用户正常用电的情况下，下列说法正确的是 ( )
A. 输电线上损耗的功率为
B. 输电线上损耗的功率为
C. 若要减少输电线上损耗的功率可以采用更高的电压输电
D. 采用更高的电压输电会降低输电的效率
6.一定质量的理想气体，从状态经又回到状态，其循环过程的图像如图所示。已知气体在状态的温度为。则下列说法正确的是( )
A. 气体在状态的温度为
B. 气体由到和由到的两个过程中，对外做的功相等
C. 气体完成次循环过程，一定从外界吸收热量
D. 气体由到的过程中，吸收的热量小于内能的增加量
7.如图所示，王亚平在天宫课堂上演示了水球光学实验，在失重环境下，往水球中央注入空气，形成了一个明亮的气泡。若入射光在气泡表面的点恰好发生全反射，反射角为，光在真空中传播速度为，则下列说法正确的是( )
A. 光从空气进入水球，波长变短 B. 光从空气进入水球，频率变大
C. 水的折射率 D. 光在水球中的传播速度
8.如图所示，整个空间中存在方向垂直导轨平面向里的匀强磁场，导轨间距为且足够长，左端接阻值为的定值电阻，导轨电阻不计，现有一长为的金属棒垂直放在导轨上，在金属棒以点为轴沿顺时针方向以恒定角速度转过的过程中金属棒始终与导轨接触良好，电阻不计( )
A. 通过定值电阻的电流方向由到 B. 转动过程中棒两端的电动势大小不变
C. 通过定值电阻的最大电流为 D. 通过定值电阻的电荷量为
二、多选题：本大题共2小题，共10分。
9.如图所示为“中国天眼”维护时的示意图．为不损伤望远镜球面，质量为的工作人员被悬在空中的氦气球拉着，当他在离底部有一定高度的望远镜球面上缓慢行走时，氦气球用很长一段结实的轻质绳索牵扯，对工作人员有大小恒为，方向始终竖直向上的拉力作用．为尽可能保护镜面，工作人员对镜面的作用力不超过，否则损害镜面．若将工作人员视为质点，下列说法正确的
A. 工作人员在沿镜面缓慢行走过程中对球面有竖直向下的大小为的作用力
B. 为维修更高处镜面，工作人员需竖直向上加速度，此时在镜面上行走安全
C. 设镜面为光滑半球形，工作人员从最高处不慎打滑，到达底端时镜面仍安全
D. 从半球形光滑镜面顶端无初速下滑，水平加速度最大时重力功率已逐渐减小
10.如图所示，在以为圆心、为半径的圆形区域内存在着磁感应强度大小为、方向垂直纸面向里的匀强磁场，、是相互垂直的两条直径。范围足够大的荧光屏与圆相切于点，一粒子源放置在点，同时在、之间发射个速率相同的同种带电粒子，粒子的质量为、电荷量为，所有粒子经磁场偏转后均可垂直打在荧光屏上，并立刻被荧光屏吸收。不考虑粒子所受重力及粒子间的相互作用，下列说法正确的是
A. 带电粒子的速度大小为
B. 粒子打在荧光屏上区域的长度为
C. 粒子从进入磁场到打在荧光屏上的最短时间为
D. 粒子对荧光屏的平均撞击力大小为
第II卷（非选择题）
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.在天宫课堂中、我国航天员演示了利用牛顿第二定律测量物体质量的实验。受此启发。某同学利用气垫导轨、力传感器、无线加速度传感器、轻弹簧和待测物体等器材设计了测量物体质量的实验，如图甲所示。主要步骤如下：
将力传感器固定在气垫导轨左端支架上，加速度传感器固定在滑块上；
接通气源。放上滑块。调平气垫导轨；
将弹簧左端连接力传感器，右端连接滑块。弹簧处于原长时滑块左端位于点。点到点的距离为，拉动滑块使其左端处于点，由静止释放并开始计时；
计算机采集获取数据，得到滑块所受弹力、加速度随时间变化的图像，部分图像如图乙所示。
回答以下问题结果均保留两位有效数字：
弹簧的劲度系数为_____。
该同学从图乙中提取某些时刻与的数据，画出图像如图丙中所示，由此可得滑块与加速度传感器的总质量为________。
该同学在滑块上增加待测物体，重复上述实验步骤，在图丙中画出新的图像Ⅱ，则待测物体的质量为________。
12.材料的电阻随压力的变化而变化的现象称为“压阻效应”，利用这种效应可以测量压力大小。若图甲为某压敏电阻在室温下的电阻压力特性曲线，其中、分别表示有、无压力时压敏电阻的阻值。为了测量压力，需先测量压敏电阻处于压力中的电阻值。请按要求完成下列实验。
设计一个可以测量处于压力中的该压敏电阻阻值的电路，在图乙的虚线框中画出实验电路原理图压敏电阻及所给压力已给出，待测压力大小约为，不考虑压力对电路其他部分的影响，要求误差较小，提供的器材如下：
A.压敏电阻，无压力时阻值
B.滑动变阻器，全电阻阻值约
C.电流表，量程，内阻约
D.电压表，量程，内阻约
E.直流电源，电动势，内阻很小
F.开关，导线若干
正确接线后，将压敏电阻置于待测压力下，通过压敏电阻的电流是，电压表的示数如图丙所示，则电压表的读数为________。
此时压敏电阻的阻值为________；结合图甲可知待测压力的大小________。计算结果均保留两位有效数字
四、计算题：本大题共3小题，共42分。
13.如图所示，质量的小车静止放置在光滑水平面上，小车右端点固定一轻质弹簧，弹簧自由端在点，到小车左端的距离，质量的铁块可视为质点静止放在小车的最左端点，小车和铁块之间动摩擦因数，小车在的水平拉力作用下水平向左运动。作用一段时间后撤去水平拉力，此时铁块恰好到达弹簧自由端点。此后运动过程中弹簧最大压缩量，取，求：
水平拉力的作用时间及所做的功；
撤去后弹簧的最大弹性势能。
14.如图，容积均为的汽缸、下端有细管容积可忽略连通，阀门位于细管的中部，、的顶部各有一阀门、，中有一可自由滑动的活塞质量、体积均可忽略。初始时，三个阀门均打开，活塞在的底部关闭、，通过给汽缸充气，使中气体的压强达到大气压的倍后关闭。已知室温为，汽缸导热。
打开，求稳定时活塞上方气体的体积和压强。
接着打开，求稳定时活塞的位置。
再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高，求此时活塞下方气体的压强。
15.现代科技中常利用电场和磁场来控制带电粒子的运动。某控制装置如图所示，长方体空间是由边长均为的三个正方体空间区域Ⅰ、区域Ⅱ、区域Ⅲ组合构成，以点作为坐标原点，以沿着方向、方向、方向作为轴、轴、轴的正方向，建立三维空间坐标系。区域Ⅰ内充满沿轴负方向的匀强磁场，磁感应强度大小为大小未知区域Ⅱ内充满沿轴正方向的匀强电场区域Ⅲ内充满匀强磁场，方向平行于平面且与轴正方向、轴负方向均成角，磁感应强度大小为大小未知，区域Ⅲ的下表面是一个粒子收集板，若粒子打到收集板上将不再射出。现有一质量为、电荷量为的带正电粒子从点在平面内以速度沿某一方向进入区域Ⅰ，经过一段时间恰好经过点，且速度沿轴正方向，然后进入电场强度为的区域Ⅱ，粒子重力不计。
求区域Ⅰ内的磁感应强度大小
求粒子刚进入区域Ⅲ时的坐标及速度大小
若粒子能够在区域Ⅲ内直接打到粒子收集板上，求的取值范围
若区域Ⅲ磁感应强度的大小，则粒子从区域Ⅲ返回区域Ⅱ时，在区域Ⅱ内立即撤去原来的匀强电场，同时加上一个沿着轴正方向的匀强磁场，磁感应强度的大小，求粒子射出区域Ⅱ时的坐标。
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.【小题】根据题述对实验电路的要求，应该采用分压式接法、电流表内接的电路，原理图如图所示。
【小题】由欧姆定律，此时压敏电阻的阻值为 ，，由题图甲可知，对应的待测压力。
【小题】见解析图
13.解：设水平拉力的作用时间为，在时间内铁块加速度为、位移为，小车加速度为、小车位移为，
对：，
位移：
对：，
位移：
由题意：
解得：
水平拉力所做功：
解得：
设撤去拉力时铁块速度为，小车速度为，则：，
当弹簧压缩到最短时，弹簧弹性势能最大，铁块与车共速，设速度为，此时由动量守恒定律得：
设弹簧最大弹性势能为：
代入数据解得：
答：水平拉力的作用时间及所做的功是；
撤去后弹簧的最大弹性势能是。
14.解：设打开后，稳定时活塞上方气体的压强为，体积为；
依题意，被活塞分开的两部分气体都经历等温过程，由玻意耳定律得：
联立式得
即：打开，稳定时活塞上方气体的体积为，压强为
打开后，由式知，活塞必定上升
设在活塞位于气缸中间某位置而未碰到顶端，活塞下气体体积，由玻意耳定律得：
由式得：
由式知，活塞下方气体压强不会降至，此时活塞将处于气缸顶端，缸内气压为，得，即稳定时活塞位于气缸最顶端
由查理定律可得：得：
即：再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高，此时活塞下方气体的压强为。
答：打开，稳定时活塞上方气体的体积为，压强为；
接着打开，稳定时位于气缸最顶端；
再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高，此时活塞下方气体的压强为。
15.解：带电粒子在区域Ⅰ中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力得
由几何关系可知
可得
联立可得，磁感应强度 的大小为
区域Ⅱ内充满沿轴正方向的匀强电场，重力不计则粒子在区域Ⅱ中 平面内做初速度为 的类平抛运动， 轴方向和 轴方向有 ，
又因为在匀强电场中
方程联立解得
则粒子刚进入区域Ⅲ时的坐标为
竖直方向速度为
粒子刚进入区域Ⅲ时的速度大小为
速度方向与区域Ⅲ内磁场 的方向垂直。
设进入区域Ⅲ内的点为 ，则过 点做磁场 方向的垂面 ，则根据几何关系可知
，
当 时，粒子通过该平面的运动情况对应的如下图所示
此时 ，
方程联立解得
当 时，粒子通过该平面的运动情况对应的如下图所示
此时 ，
解得
所以若粒子能够在区域Ⅲ内直接打到粒子收集板上， 的取值范围为
若区域Ⅲ磁感应强度的大小为
则粒子不能打到粒子收集板，此时在区域Ⅲ中的环绕半径为 ，有
代入数据解得
根据几何关系可知粒子从 中点由区域Ⅲ返回区域Ⅱ，该点坐标为 。此时速度与进入区域Ⅲ时的速度大小相等，方向相反。在区域Ⅱ内立即撤去原来的匀强电场，同时加上一个沿着轴正方向的匀强磁场，可知速度方向与磁场方向夹角为 ，则粒子在沿磁场方向做匀速直线运动，在垂直磁场方向做匀速圆周运动，此时分速度大小
，
在磁场中有
解得 ，
当粒子到达 平面时
此时粒子在垂直磁场方向转过的角度
则粒子射出区域Ⅱ时的 轴和 轴坐标分别为
，
则粒子射出区域Ⅱ时的坐标为 。
