甘肃省兰州市第一中学2023-2024学年高考压轴卷物理试卷含解析

甘肃省兰州市第一中学2023-2024学年高考压轴卷物理试卷

注意事项：

1.答题前，考生先将自己的姓名、准考证号码填写清楚，将条形码准确粘贴在条形码区域内。

2.答题时请按要求用笔。

3.请按照题号顺序在答题卡各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试卷上答题无效。

4.作图可先使用铅笔画出，确定后必须用黑色字迹的签字笔描黑。

5.保持卡面清洁，不要折暴、不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题：木题共6小题，每小题4分，共24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、一含有理想变压器的电路如图所示，交流电源输出电压的有效值不变，图中三个电阻R完全相同，电压表为理想

37

交流电压表，当开关S断开时，电压表的示数为Uo；当开关S闭合时，电压表的示数为变压器原、副线圈的

38

匝数比为（）

2、图甲为研究光电效应的电路图，当用频率为I，的光照射金属阴极K时，通过调节光电管两端电压U,测量对应的

光电流强度/,绘制了如图乙所示的/-U图象。已知电子所带电荷量为G图象中遏止电压Uc、饱和光电流。及射

光的频率人普朗克常量力均为已知量，下列说法正确的是（）

A.光电子的最大初动能为折-eUc

B.阴极金属的逸出功为

C.若增大原入射光的强度，则Uc和人均会变化

hv-plI

D.阴极金属的截止频率为‘一

h

3、某城市创卫工人用高压水枪冲洗墙面上的广告，如图所示，若水柱截面为S,水流以速y垂直射到墙面上，之后水

速减为零，已知水的密度为〃，则水对湍面的冲力为（）

4、如图所示，一个带正电的物体从粗糙斜面顶端滑到斜面底端时的速度为若加上一个垂直于纸面指向纸外的方向的

磁场，贝!物体滑到底端时（）

A.v变大B.y变小C.y不变D.不能确定

5、中国散裂中子源项目由中国科学院和广东省共同建设，选址于广东省东莞市大朗镇，截止到2019年8月23日正式

投入运行1年。散裂中子源就是一个用中子来了解微观世界的工具，如一台“超级显微镜”，可以研究DNA、结晶材料、

聚合物等物质的微观结构。下列关于中子的说法正确的是（）

A.卢瑟福预言了中子的存在，并通过实验发现了中子

B.原子核中的中子与其他核子间无库仑力，但有核力，有助于维系原子核的稳定

C.散裂中子源中产生的强中子束流可以利用电场使之慢化

D.若散裂中子源中的中子束流经慢化后与电子显微镜中的电子流速度相同，此时中子的物质波波长比电子的物质波

波长长

6、下雨天，大量雨滴落在地面上会形成对地面的平均压强。某次下雨时用仪器测得地面附近雨滴的速度约为

查阅当地气象资料知该次降雨连续30mhi降雨量为10mm。又知水的密度为1xlOlg/m，假设雨滴撞击地面的时间

为O・ls,且撞击地面后不反弹。则此压强为（）

A.0.06PaB.0.05PaC.0.6PaD.O.SPa

二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。

全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得。分。

7、下列说法中正确的是（）

A.随着科技的不断进步，绝对零度可能达到

B.分子势能随着分子间距的增大，可能先减小后增大

C.悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉分子的热运动

D.一定质量的理想气体在等压压缩的过程中内能一定减小

E.当卫星中的物体处于完全失重时，若一个固定的容器装有浸润其器壁的液体置于卫星内，则必须用盖子盖紧，否则

容器中的液体一定会沿器壁流散

8、如图所示，两个中心重合的正三角形线框内分别存在着垂直于纸面向里和垂直于纸面向外的匀强磁场，己知内部三

角形线框A8c边长为2”，内部磁感应强度大小为劣,且每条边的中点开有一个小孔。有一带电荷量为+外质量为加

的粒子从A〃边中点。垂直A8进入内部磁场。如果要使粒子恰好不与边界碰撞，在磁场中运动一段时间后又能从D

点射入内部磁场，下列说法正确的是（）

C

〃.............'斤

A.三角形ABC与/V夕。之间的磁感应强度大小也为Bo

B.三角形的边长可以为

C.粒子的速度大小为处”

m

Imn

D.粒子再次回到。点所需的时间为k"

3B°q

9、光滑平行导轨ab、cd水平放置，两导轨间距为L,两导轨分别与电容为C的电容器的两极板相连，两导轨的右端

连接光滑绝缘的!圆弧轨道“、ce圆弧轨道的半径为砥水平导轨与圆弧轨道分别相切于仄c两点。把一质量为小,

4

长度为上的金属杆置于从位置，如图所示。闭合电键S,金属杆恰能滑到也空间存在竖直向下的匀强磁场，磁场分

布如图所示，磁场的磁感应强度为凡重力加速度为g,下列各种说法中正确的是（）

A.金属杆刚滑上圆弧轨道时，对轨道的压力为3〃吆

B.从左向右看，电容器的左极板带负电，右极板带正电

C.电容器两极板间的电势差减小了盛同

D.若磁场方向改为水平向右，则闭合电键S后，金属杆仍能上升K的高度

10、如图所示，竖直平面xQy内存在沿工轴正方向的匀强电场正和垂直于平面xQy向内的匀强磁场8,下面关于某

带正电粒子在xQy平面内运动情况的判断，正确的是（）

A.若不计重力，粒子可能沿），轴正方向做匀速运动

B.若不计重力，粒子可能沿x轴正方向做匀加速直线运动

C.若重力不能忽略，粒子不可能做匀速直线运动

D.若重力不能忽略，粒子仍可能做匀速直线运动

三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。

（6分）指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器。请回答下列问题：

（1）使用多用电表粗测电阻时，将选择开关拨至欧姆挡“xlOO”挡，经正确操作后，指针指示如图甲a。为了使多用电

表测量的结果更准确，该同学应该选择欧姆挡档（选填“xlO”“xlk”）；若经过正确操作，将两表笔接待测电阻两

端时，指针指示如图甲b,则待测电阻为

（2）图乙是某多用电表欧姆挡内部电路示意图。其中，电流表满偏电流为0.5mA、内阻为10Q；电池电动势为L5V、

内阻为1Q;变阻器Ro的阻值范围为0-5000。。

①该欧姆表的两只表笔中，是黑表笔。（选填或"B”）；

②该欧姆表的刻度值是按电池电动势为1.5V、内阻为1。进行刻度的。当电池的电动势下降到L45V、内阻增大到40

时，欧姆表仍可调零，则调零后岛接入电路的电阻将变（填“大”或“小”），若用重新调零后的欧姆表测得某待测

电阻阻值为400。，则这个待测电阻的真实阻值为C.（结果保留三位有效数字）

12.（12分）某物理兴趣小组的同学用如图甲所示装置验证机械能守恒定律，轻绳一端固定在光滑固定转轴。处，另

一端系一小球.

甲

（1）张小明同学在小球运动的最低点和最高点附近分别放置了一组光电门，用螺旋测微器测出了小球的直径，如图乙

所示，则小球的直径d=mm,使小球在竖直面内做圆周运动，测出小球经过最高点的挡光时间为Mi,经过最低

点的挡光时间为A4

（2）戴小军同学在光滑水平转轴。处安装了一个拉力传感器，己知当地重力加速度为g.现使小球在竖直平面内做圆

周运动，通过拉力传感器读出小球在最高点时绳上的拉力大小是入，在最低点时绳上的拉力大小是尸2.

（3）如果要验证小球从最低点到最高点机械能守恒，张小明同学还需要测量的物理量有（填字母代号）.戴小军

同学还需要测量的物理量有（填字母代号）.

A.小球的质量帆B.轻绳的长度LC.小球运行一周所需要的时间T

（4）根据张小明同学的思路，请你写出验证小球从最低点运动到最高点的过程中机械能守恒的表达式：

（用题目所给得字母表示）

（5）根据戴小军同学的思路，请你写出验证小球从最低点运动到最高点的过程中机械能守恒的表达式：

（用题目所给得字母表示）

四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算

步骤。

13.（10分）2019年5月12日，在世界接力赛女子4X200米比赛中，中国队夺得亚军。如图所示，为接力赛跑道,

A5为长L=20m的接力区，两名运动员的交接棒动作没有在20m的接力区内完成定为犯规。假设训练中甲、乙两运动

员经短距离加速后都能达到并保持llm/s的速度跑完全程，乙运动员从起跑后到接棒前的运动是匀加速运动，加速度

大小为2.5m/s2,乙运动员在接力区前端听到口令时起跑，在甲、乙两运动员相遇时完成交接棒

（1）第一次训练，甲运动员以片llm/s的速度跑到接力区前端A处左侧so=17m的位置向乙运动员发出起跑口令，求甲、

乙两运动员交接棒处离接力区前端A处的距离

⑵第二次调练，甲运动员在接力区前端A处左测25m的位置以v=llm/s的速度跑向接力区，乙运动员恰好在速度达到

与甲运动员相同时被甲运动员追上，则甲运动员在接力区前端A处多远时对乙运动员发出起跑口令以及棒经过接力区

的时间，并判断这次训练是否犯规

甲乙，

木a/寸

A接力区8

14.（16分）在如图甲所示的平面坐标系xOy内，正方形区域（0<x<rf.（）<y<d）内存在垂直立沙平面周期性变化的匀

强磁场，规定图示磁场方向为正方向，磁感应强度B的变化规律如图乙所示，变化的周期T可以调节，图中3）为己

知。在处放置一垂直于x轴的荧光屏，质量为小、电荷量为q的带负电粒子在U0时刻从坐标原点。沿y轴正方

向射入磁场，不计粒子重力。

（1）调节磁场的周期，满足若粒子恰好打在屏上尸（＜/,0）处，求粒子的速度大小附

7rm

（2）调节磁场的周期，满足T=而,若粒子恰好打在屏上。（d,d）处，求粒子的加速度大小。；

（3）粒子速度大小为山尸四山时，欲使粒子垂直打到屏上，周期T应调为多大？

6"?

15.（12分）如图所示，粗细均匀的U形玻璃管，左端封闭，右端开口，竖直放置。管中有两段水银柱a、b,长分别

为5cm、10cm,两水银液柱上表面相平，大气压强为75cmHg,温度为27℃,a水银柱上面管中封闭的A段气体长为

15cm,I形管水平部分长为10cm,两水银柱间封闭的B段气体的长为20cm,给B段气体缓慢加热，使两水银柱下

表面相平，求此时：

AL

（i）A段气体的压强；

（ii）B段气体的温度为多少?

参考答案

一、单项选择题；本题共6小题，每小题4分，共24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、B

【解析】

设变压器原、副线圈匝数之比为A,当开关断开时，副线圈电压为02=3"，根据欧姆定律得副线圈中电流为：

K

人=4=与，则原线圈中电流为：1、=与=昙,则交流电的输出电压为：U=U0jR=Uo+%①;当S闭

RRKkk~Rk

3737Ua_2x37U°_37U。

合时，电压表的示数为二则副线圈的电压为根据欧姆定律得：2~R~38kR则

3o3ok~

原线圈中电流为：/：=/=/'，则交流电的输出电压为，U=U；+/：R=q&+W^②；①②联立解得及=6,

故B正确.

2、D

【解析】

A.光电子的最大初动能为&〃=eUc，选项A错误；

B.根据光电效应方程：

Ekm=hv-W^=eUc

则阴极金属的逸出功为

明出功=加，-必

选项B错误；

C.若增大原入射光的强度，则最大初动能不变，则截止电压不变；但是饱和光电流。会变化，选项C错误；

D.根据出功=/2%=〃u-eUc可得，阴极金属的截止频率为

hv-eUr

选项D正确；

故选D.

3、B

【解析】

设，时间内有丫体积的水打在钢板上，则这些水的质量为：

m=pV=pSvt

以这部分水为研究对象，它受到钢板的作用力为尸，以水运动的方向为正方向，由动量定理有：

Ft=0-mvt

即:

mv,

F=----=-p5v*,

负号表示水受到的作用力的方向与水运动的方向相反；由牛顿第三定律可知，水对钢板的冲击力大小也为pSJ.

A.pSv,与结论不相符，选项A错误；

B.pSv\与结论相符，选项B正确；

C.2，与结论不相符，选项C错误；

2

D.李，与结论不相符，选项D错误。

2

4、A

【解析】

未加磁场时，根据动能定理，有

2

mgh-Wf=；mv-0

加磁场后，多了洛伦兹力，洛伦兹力不做功，根据左手定则，洛伦兹力的方向垂直斜面向上，所以物体对斜面的压力

减小，所以摩擦力变小，摩擦力做的功变小，根据动能定理，有

2

mgh-Wf'=-mV-0

W<Wr

所以

vr>v.

故A正确，BCD错误。

故选A。

5、B

【解析】

A.卢瑟福预言了中子的存在，查德威克通过实验发现了中子，故A错误；

B.中子不带电，则原子核中的中子与其他核子间无库伦力，但有核力，有助于维系原子核的稳定，故B正确；

C.中子不带电，则散裂中子源中产生的强中子束不可以利用电场使之慢化，故C错误；

D.根据德布罗意波波长表达式

,hh

/t=­=—

pmv

若散裂中子源中的中子束流经慢化后的速度与电子显微镜中的电子流速度相同，因中子的质量大于电子的质量，则中

子的动量大于电子的动量，则此时中子的物质波波长比电子的物质波波长短，故D错误。

故选Bo

6、A

【解析】

取地面上一个面积为S的截面，该面积内单位时间降雨的体积为

..。/?10x10-3m仁

V=o,—=---------------3

t30x60s

则单位时间降雨的质量为

m—pV

撞击地面时，雨滴速度均由y减为0,在4=0.1s内完成这一速度变化的雨水的质量为机设雨滴受地面的平均作

用力为凡由动量定理得

[F-(/«Ar)^]Ar=(/??Ar)v

又有

F

p=—

S

解以上各式得

p«0.06Pa

所以A正确，BCD错误。

故选A。

二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。

全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得。分。

7、BDE

【解析】

A.绝对零度是不能达到。故A错误；

B.两个分子之间的距离从无穷远到无跟靠近的过程中，分子之间的作用力先是吸引力，后是排斥力，所以分子力先

做正功，后做负功；同理，分子间距从无限靠近到无穷远的过程中，分子力也是先做正功，后做负功；所以可知分子

势能随着分子间距的增大，可能先减小后增大。故B正确；

C.布朗运动是悬浮在水中花粉的无规则运动，由于花粉是由花粉颗粒组成的，所以布朗运动反映的是花粉颗粒的运

动，不是花粉分子的热运动，是液体分子的热运动的反应，故c错误；

D.根据理想气体得状态方程可知，一定质量的理想气体在等压压缩的过程中气体的温度一定降低，而一定量的理想

气体得内能仅仅与温度有关，温度降低气体的内能减小，所以一定质量的理想气体在等压压缩的过程中内能一定减小。

故D正确；

E.当卫星中的物体处于完全失重时，若一个固定的容器装有浸润其器壁的液体置于卫星内，根据浸润的特点可知必

须用盖子盖紧，否则容器中的液体一定会沿器壁流散。故E正确;

故选BDE.

8、ACD

【解析】

A.要想使粒子不与边界碰撞，在磁场中运动一段时间后又能从。点射入内部磁场，则带电粒子在内、外磁场中做圆

周运动的轨迹都应为半径为〃的圆弧，粒子运劭轨迹如图所示，所以三角形ABC与之间的磁感应强度大小也应

该为曲，故A正确;

B.由几何知识可知，三角形”沙。的最短边长为2°+2后a,B错误;

C.带电粒子做圆周运动的轨迹半径为

tnv

a=

qB。

速度为

一酗

m

C正确；

D.分析知粒子再次回到&点时，其运动轨迹对应的圆心角。=2乂60。+300。=420。，故

420

36(7-3qB°

D正确

9、AC

【解析】

A.金属杆由於滑到打过程，由机械能守恒有

1,

gm}r=mgR

金属杆刚滑上圆弧轨道时，由牛顿第二定律有

FN-wg=w——

R

两式联立解得

PN=3/〃g

所以金属杆对轨道的压力为3mg,故A正确

B.闭合电键后金属杆获得向右的速度，说明其所受的安培力向右，由左手定则知电流方向由5到c,所以从左向右看,

电容器左端为正极板，右端为负极板，故B错误；

C.金属杆受安培力作用，由牛顿第二定律有

BIL=tna

由运动学公式有流过金属杆的电荷量Ag=",电容器两极板间电势差的减小量AU=母,联立解得

V-

故C正确：

D.若磁场方向改为水平向右，金属杆所受安培力为竖直向上，由于还受到重力作用，金属杆所获得的速度将小于外

所以上升的高度将小于R,故D错误。

故选AC,

10、AD

【解析】

A.若不计重力，当正电荷沿y轴正方向运动时，受到的电场力沿工相正方向，受到的洛伦兹力沿x轴负方向，若满足

qE=qvBt则粒子做匀速直线运动，选项A正确；

B.粒子沿工轴正方向运动时，因洛伦兹力沿），轴方向，粒子一定要偏转，选项B错误；

CD.重力不能忽略时，只要粒子运动方向和受力满足如图所示，粒子可做匀速直线运动，选项C错误、D正确。

故选AD,

三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。

11>xlk30000QB调小387。

【解析】

使用多用电表粗测电阻时，将选捂开关拨至欧姆挡“XI00，，挡，经正确操作后，指针指示如图甲a。显然是批针偏

转过小，示数太大，为了减小示数，则必增大倍率，即要欧姆档的倍率调到xlA；

⑵若经过正确操作，将两表笔接待测电阻两端时，指针指示如图甲b,则待测电阻为

R、=30000Q

⑵⑶由于欧姆表与其他档位的表是共用表头的，所以欧姆表的内接电源的+接线柱必从表头的+相接，电流要求从+接

线柱(即红接线柱)流进，所以A是红接线柱，8是黑接线柱；

[4]欧姆表的刻度值是按电池电动势为L5V、内阻为1。进行刻度的。则此时调零电阻连入电路的电阻

E

&二一一

VJTr-/?八A=29890

当电池的电动势下降到1.45V、内阻增大到4Q时，欧姆表仍可调零，此时要使电流表仍满偏，则

,E.

/?=--r-/?=28840

04A

所以《要调小；

⑸若用重新调零后的欧姆表测得某待测电阻阻值为400C,则有：此时正常电阻400Q在正常原电动势中的电流

F

I=---------------------=0.441A

RA+4+/*+400

若把此电阻接入旧的欧姆表中时电流/对应的阻值

E..

氏=——R「RoT=387。

AT八U

12、5.700BA—7------7=Fi—Fi=6mg

【解析】

(DUJ.螺旋测微器固定刻度读数为5.5mm,可动刻度读数为20.0x0.01mm,故最终读数为两者相加，即5.700mm.

(3)[2J13J.根据小明同学的实验方案，小球在最高点的速度大小为

d

vi=~—

小球在最低点的速度大小为

d

V2=~~

A/2

设轻绳长度为Lt则从最低点到最高点依据机械能守恒定律有

22

1dn,1d

—m——彳+mg.2L=­m——r

22

2A/,2A/2

化简得

所以小明同学还需要测量的物理量是轻绳的长度L;根据小军同学的实验方案，设小球做圆周运动的半径为八则小球

在最低点有

F2-mg=m^-

在最高点有

£+〃吆二根区

r

从最低点到最高点依据机械能守恒定律有

1212c

—mV】=—mv2+2m

联立方程化简得

F?-Ft=6mg

所以小军同学还需要测量的物理量就是小球的质量

(4)[4],由(3)可知，根据小明同学的思路，验证小球从最低点运动到最高点的过程中机械能守恒的表达式为

d2d2

M2=4gL

(5)[5].由(3)可知，根据小军同学的思路，验证小球从最低点运动到最高点的过程中机械能守恒的表达式为

户2一Fi=6/〃g.

四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算

步骤.

13、(1)5m(2)见解析

【解析】

(1)第一次训练，设乙运动员加速到交接棒时运动时间为则在甲运动员追击乙运动员的过程中，有

12

代人数据得

=2s

t.=6.8s

乙运动员加速的时间

vt

tn=—=4s

a

，2>故舍去

交接棒处离接力区前端A处的距离为

1

x=—ar2=5m

2

⑵第二次训练，乙运动员恰好与甲运动员共速时

v乙=3乙

乙运动员加速的时间

t乙=4.4s

设甲运动员在距离接力区前端A处为§时对乙运动员发出起跑口令，则在甲运动员追击乙运动员的过程中，有

12

S+—乙=Vt乙

2

代人数据得

s=24.2m

棒经过接力区的时间为

L20

k=­=-s

V11

乙运动员恰好达到与甲运动员相同速度时的位移

1、

x乙=5〃弓=24.2m>20m

已经出了接力区接棒，两名运动员的交接棒动作没有在20m的接力区内完成，所以第二次训练犯规.

14、(1)u=口即；(2)a=口)~(其中k=l,2,3....)；(3)+淇中sin。」，^=arcsin—；sin6^=—>

2mni-kqB2664

1