2024屆清華大學中學高三第二次模擬考試物理試卷含解析

2024屆清華大學中學高三第二次模擬考試物理試卷請考生注意：1．請用2B鉛筆將選擇題答案涂填在答題紙相應位置上，請用0．5毫米及以上黑色字跡的鋼筆或簽字筆將主觀題的答案寫在答題紙相應的答題區(qū)內。寫在試題卷、草稿紙上均無效。2．答題前，認真閱讀答題紙上的《注意事項》，按規(guī)定答題。一、單項選擇題：本題共6小題，每小題4分，共24分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。1、一靜止的鈾核放出一個粒子衰變成釷核，衰變方程為.下列說法正確的是（）A．衰變后釷核的動能等于粒子的動能B．衰變后釷核的動量大小等于粒子的動量大小C．鈾核的半衰期等于其放出一個粒子所經歷的時間D．衰變后粒子與釷核的質量之和等于衰變前鈾核的質量2、如圖甲所示，用傳感器和計算機可以方便地描出平拋運動物體的軌跡。它的設計原理如圖乙所示。物體A在做平拋運功，它能夠在豎直平面內向各個方向同時發(fā)射超聲波脈沖和紅外線脈沖，在它運動的平面內安放著超聲波-紅外接收裝置，B盒裝有B1、B2兩個超聲波-紅外接收器，并與計算機相連，B1、B2各自測出收到超聲脈沖和紅外脈沖的時間差，并由此算出它們各自與物體A的距離，下列說法正確的是（）A．該實驗中應用了波的干涉規(guī)律B．該實驗中應用了波的反射規(guī)律C．該實驗中應用了波的直線傳播規(guī)律D．該實驗中所用超聲波信號和紅外線脈沖信號均屬于無線電波3、在核反應方程24A．質子B．中子C．電子D．α粒子4、如圖甲所示為歷史上著名的襄陽炮，因在公元1267-1273年的宋元襄陽之戰(zhàn)中使用而得名，其實質就是一種大型拋石機。它采用杠桿式原理，由一根橫桿和支架構成，橫桿的一端固定重物，另一端放置石袋，發(fā)射時用絞車將放置石袋的一端用力往下拽，而后突然松開，因為重物的牽綴，長臂會猛然翹起，石袋里的巨石就被拋出。將其工作原理簡化為圖乙所示，橫桿的質量不計，將一質量m=10kg，可視為質點的石塊，裝在橫桿長臂與轉軸O點相距L=5m的末端口袋中，在轉軸短臂右端固定一重物M，發(fā)射之前先利用外力使石塊靜止在地面上的A點，靜止時長臂與水平面的夾角α=37°，解除外力后石塊被發(fā)射，當長臂轉到豎直位置時立即停止運動，石塊被水平拋出，落在水平地面上，石塊落地位置與O點的水平距離s=20m，空氣阻力不計，g取10m/s2。則（）A．石塊水平拋出時的初速度為l0m/sB．石塊水平拋出時的初速度為20m/sC．從A點到最高點的過程中，長臂對石塊做的功為2050JD．從A點到最高點的過程中，長臂對石塊做的功為2500J5、我國新一代可控核聚變研究裝置“中國環(huán)流器二號M”目前建設順利，預計2020年投入運行，開展相關科學實驗。該裝置以氫、氘氣體為“燃料”，通過將其注入裝置并擊穿、“打碎”產生近堆芯級別的等離子體，來模擬核聚變反應。若已知H的質量為m1H的質量為m2，He的質量為m3，n質量為m4，關于下列核反應方程，下列說法中正確的是（）A．He+n是熱核反應，其中x=2B．HeO+H是熱核反應，其中x=1C．B+He是人工轉變，其中x=1D．SrXe+n是裂變反應，其中x=86、某彈簧振子沿x軸的簡諧運動圖象如圖所示，下列描述正確的是（）A．t=1s時，振子的速度為零，加速度為負的最大值B．t=2s時，振子的速度為負，加速度為正的最大值C．t=3s時，振子的速度為負的最大值，加速度為零D．t=4s時，振子的速度為正，加速度為負的最大值二、多項選擇題：本題共4小題，每小題5分，共20分。在每小題給出的四個選項中，有多個選項是符合題目要求的。全部選對的得5分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。7、如圖所示，輕繩一端連接小木塊A，另一端固定在O點，在A上放小物塊B，現(xiàn)使輕繩偏離豎直方向成角由靜止釋放，當輕繩擺到豎直方向時，A受到擋板的作用而反彈，B將飛離木塊（B飛離瞬間無機械能損失）做平拋運動.不計空氣阻力。下列說法正確的是（）A．若增大角再由靜止釋放，可以增大B落地時速度方向與水平方向之間夾角B．若增大角再由靜止釋放，平拋運動的水平位移將增大C．A、B一起擺動過程中，A、B之間的彈力一直增大D．A、B一起擺動過程中，A所受重力的功率一直增大8、如圖所示，在水平向右的勻強電場中，質量為的帶電小球，以初速度v從點豎直向上運動，通過點時，速度大小為2v，方向與電場方向相反，而后到達與點在同一水平面上的P點，軌跡如圖。其中N/是N點在MP直線上的投影點。以下關于小球的運動說法正確的是（）A．從M到N重力勢能增加B．從M到N機械能增加2mv2C．從M到P動能增加8mv2D．重力與電場力大小之比為1：29、如圖（a）所示，光滑絕緣斜面與水平面成角放置，垂直于斜面的有界勻強磁場邊界M、N與斜面底邊平行，磁感應強度大小為。質量的“日”字形導線框在沿斜面向上的外力作用下沿斜面向上運動，導體框各段長度相等，即，ab、fc，ed段的電阻均為，其余電阻不計。從導線框剛進入磁場開始計時，fc段的電流隨時間變化如圖（b）所示（電流由f到c的方向為正），重力加速度下列說法正確的是（）A．導線框運動的速度大小為10m/sB．磁感應強度的方向垂直斜面向上C．在至這段時間內，外力所做的功為0.24JD．在至這段時間內，導線框所受的安培力大小為0.3N10、如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數比為2：1，其輸入端通過燈泡L1與輸出電壓有效值恒定的交流電源u＝Umsin（ωt）（V）相連，副線圈電路中接有燈泡L2和最大阻值為R的滑動變阻器，已知兩個燈泡的額定電壓均為U，且兩者規(guī)格完全相同，電壓表為理想電表，導線電阻不計。開始時滑動變阻器的滑片P位于最下端，調節(jié)滑動變阻器的滑片可使兩個小燈泡同時正常發(fā)光（忽略燈絲電阻變化），下列說法正確的是（）A．在R的滑片P向上滑動的過程中，電源的輸出功率將會變大B．在R的滑片P向上滑動的過程中，L1的亮度會變暗C．若小燈泡L2突然燒壞，電壓表示數會減小D．交流電源的最大值為三、實驗題：本題共2小題，共18分。把答案寫在答題卡中指定的答題處，不要求寫出演算過程。11．（6分）按如圖甲所示電路，某實驗小組將一電流表改裝成能測量電阻的歐姆表，改裝用的實驗器材如下：A．待改裝電流表一個：量程為0?3mA，內電阻為100Ω，其表盤如圖乙所示B．干電池一節(jié)：電動勢E=1.5V，內電阻r＝0.5ΩC電阻箱R：阻值范圍0?999.9Ω請根據改裝的歐姆表的情況，回答下列問題：（1）測量電阻前，先進行歐姆調零，將電阻箱R調至最大，將紅、黑兩表筆直接接觸，調節(jié)電阻箱R使電流表指針指到表頭的______刻度，此位置應該是歐姆表盤所示電阻的______（填“最大值”或“最小值”）（2）歐姆表調零后，將紅、黑表筆分別接觸待測電阻的兩端，若電流表的示數為1.0mA，則待測電阻的阻值______Ω（3）如果換一個電動勢大的電源，其他器材不變，則改裝歐姆表的倍率______（填“變大”或“變小”）.12．（12分）某同學欲將內阻為98.5Ω、量程為100uA的電流表改裝成歐姆表并進行刻度和校準，要求改裝后歐姆表的15kΩ刻度正好對應電流表表盤的50uA刻度．可選用的器材還有：定值電阻R0（阻值14kΩ），滑動變阻器R1（最大阻值1500Ω），滑動變阻器R2（最大阻值500Ω），電阻箱（0~99999.9Ω），干電池（E=1.5V，r=1.5Ω），紅、黑表筆和導線若干．（1）歐姆表設計將圖（a）中的實物連線組成歐姆表．（____________）歐姆表改裝好后，滑動變阻器R接入電路的電阻應為____Ω：滑動變阻器選____（填“R1”或“R2”）．（2）刻度歐姆表表盤通過計算，對整個表盤進行電阻刻度，如圖（b）所示．表盤上a、b處的電流刻度分別為25和75，則a、b處的電阻刻度分別為____、____．（3）校準紅、黑表筆短接，調節(jié)滑動變阻器，使歐姆表指針指向___kΩ處；將紅、黑表筆與電阻箱連接，記錄多組電阻箱接入電路的電阻值及歐姆表上對應的測量值，完成校準數據測量．若校準某刻度時，電阻箱旋鈕位置如圖（c）所示，則電阻箱接入的阻值為_______Ω．四、計算題：本題共2小題，共26分。把答案寫在答題卡中指定的答題處，要求寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟。13．（10分）如圖所示，截面為直角三角形ABC的玻璃磚，，一束細激光自AB中點D垂直AB射入玻璃磚，光線第一次射到BC邊時，自BC邊折射射出的光線平行于AC。已知AB長度為L，光在真空中傳播速度為c。求：(1)玻璃的折射率n；(2)光線自AB邊射入到第一次從BC邊射出經歷的時間t。14．（16分）地心隧道是根據凡爾納的《地心游記》所設想出的一條假想隧道，它是一條穿過地心的筆直隧道，如圖所示。假設地球的半徑為R，質量分布均勻，地球表面的重力加速度為g。已知均勻球殼對殼內物體引力為零。(ⅰ)不計阻力，若將物體從隧道口靜止釋放，試證明物體在地心隧道中的運動為簡諧運動；(ⅱ)理論表明：做簡諧運動的物體的周期T=2πmk，其中，m為振子的質量，物體的回復力為F=－kx。求物體從隧道一端靜止釋放后到達另一端需要的時間t(地球半徑R=6400km，地球表面的重力加速為g=10m/s215．（12分）如圖所示，在平面直角坐標系第Ⅲ象限內充滿＋y方向的勻強電場，在第Ⅰ象限的某個圓形區(qū)域內有垂直于紙面的勻強磁場(電場、磁場均未畫出)；一個比荷為＝k的帶電粒子以大小為v0的初速度自點P(－d，－d)沿＋x方向運動，恰經原點O進入第Ⅰ象限，粒子穿過勻強磁場后，最終從x軸上的點Q(9d，0)沿－y方向進入第Ⅳ象限；已知該勻強磁場的磁感應強度為B＝，不計粒子重力．(1)求第Ⅲ象限內勻強電場的場強E的大?。?2)求粒子在勻強磁場中運動的半徑R及時間tB．(3)求圓形磁場區(qū)的最小半徑rmin．

參考答案一、單項選擇題：本題共6小題，每小題4分，共24分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。1、B【解析】

A．根據可知，衰變后釷核的動能小于粒子的動能，故A錯誤；B．根據動量守恒定律可知，生成的釷核的動量與粒子的動量等大反向，故B正確；C．鈾核的半衰期等于一半數量的鈾核衰變需要的時間，而放出一個粒子所經歷的時間是一個原子核衰變的時間，故兩者不等，故C錯誤；D．由于該反應放出能量，由質能方程可知，衰變后粒子與釷核的質量之和小于衰變前鈾核的質量，故D錯誤。2、C【解析】

ABC．物體A向B盒同時發(fā)射一個紅外線脈沖和一個超聲波脈沖，B盒收到紅外線脈沖時開始計時，收到超聲波脈沖時停止計時，根據超聲波在空氣中的傳播速度v（紅外線傳播時間極短，可忽略），可計算出A和B之間的距離，故該實驗利用了超聲波頻率高，易于定向傳播，即直線傳播原理，AB錯誤C正確；D．超聲波是一種機械波，而電磁波譜按照波長從大到小的順序依次是無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和γ射線，故紅外線脈沖不是無線電波，D錯誤。故選C。3、A【解析】設X為：AZX，根據核反應的質量數守恒：4+14=17+Z電荷數守恒：2+7=8+A，則A=1，即X為：11點睛：本題考查了核反應方程式，要根據電荷數守恒、質量數守恒得出X的電荷數和質量數，從而確定X的種類。4、C【解析】

AB．石塊被拋出后做平拋運動，豎直高度為可得水平方向勻速直線運動可得平拋的初速度為故AB錯誤；CD．石塊從A點到最高點的過程，由動能定理解得長臂對石塊做的功為故C正確，D錯誤。故選C。5、C【解析】

A．He+n是熱核反應，根據核電荷數守恒和質量守恒可知，其中x=1，A錯誤；B．HeO+H是人工轉變，其中x=1，B錯誤；C．B+He是人工轉變，其中x=1，C正確；D．SrXe+n是裂變反應，根據核反應前后電荷數守恒和質量數守恒知x=10，故D錯誤。故選C。6、A【解析】

根據振動圖象判斷質點振動方向的方法：沿著時間軸看去，“上坡”段質點向上振動，“下坡”段質點向下振動．【詳解】AC．在t=1s和t=3s時，振子偏離平衡位置最遠，速度為零，回復力最大，加速度最大，方向指向平衡位置，A正確，C錯誤；BD．在t=2s和t=4s時，振子位于平衡位置，速度最大，回復力和加速度均為零，BD錯誤．二、多項選擇題：本題共4小題，每小題5分，共20分。在每小題給出的四個選項中，有多個選項是符合題目要求的。全部選對的得5分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。7、BC【解析】

A．設繩子的長度為L，A的質量為M，B的質量為m，A從最高點到最低點的過程中機械能守恒，設到達最低點時的速度為v，則：(M+m)v2＝(M+m)gL(1?cosθ)可得若增大θ角再由靜止釋放，則A到達最低點的速度增大；

B開始做平拋運動時的速度與A是相等的，設拋出點的高度為h，則B落地時沿水平方向的分速度B落地時速度方向與水平方向之間夾角設為α，則可知θ增大則α減小，所以增大θ角再由靜止釋放，B落地時速度方向與水平方向之間夾角將減小。故A錯誤；B．若增大θ角再由靜止釋放，平拋運動的水平位移可知增大θ角再由靜止釋放，平拋運動的水平位移將增大，故B正確；C．A與B一起擺動的過程中B受到的支持力與重力沿AO方向的分力的合力提供向心力，在任意位置時在擺動的過程中A與B的速度越來越大，繩子與豎直方向之間的夾角減小，所以支持力FN越來越大。故C正確；

D．A、B一起擺動過程中，開始時它們的速度為零，則重力的功率為零；A與B一起恰好到達最低點時，沿豎直方向的分速度為零，所以重力的瞬時功率也等于零，可知A所受重力的功率一定是先增大后減小，故D錯誤。

故選BC。8、BCD【解析】

A．小球在電場中運動的過程中，豎直方向做豎直上拋運動，水平方向做初速度為零的勻加速直線運動，到達N點時，其豎直方向的速度為零，M到N，在豎直方向上有則該段過程重力勢能的增加量為故A錯誤；B．從M到N機械能增加量為故B正確；C．根據題意可知，從M到N與從N到M所用時間相等，根據v=at可知，到達P點時小球在水平方向的速度為此時小球的合速度為則從M到P動能增加量為故C正確；D．從M到N，豎直方向有水平方向上有所以重力與電場力大小之比為1：2，故D正確。故選BCD。9、AD【解析】

B．由于在0~0.01s時間內，電流從f到c為正，可知cd中電流從d到c，則由右手定則可知，磁感應強度的方向垂直斜面向下，選項B錯誤；A．因為cd剛進入磁場時，通過fc的電流為0.5A，可知通過cd的電流為1A，則由解得v=10m/s選項A正確；C．在至這段時間內，線圈中產生的焦耳熱為線框重力勢能的增加量則外力所做的功為選項C錯誤；D．在至這段時間內，導線框的cf邊在磁場內部，則所受的安培力大小為選項D正確。故選AD。10、AD【解析】

A．在R的滑片P向上滑動的過程中，副線圈電阻減小，則副線圈的輸出功率變大，根據輸入功率等于輸出功率可知，變壓器的輸入功率變大，電源的輸出功率變大，故A正確；B．在R的滑片P向上滑動的過程中，副線圈電阻減小，則副線圈的輸出電流變大，根據變流比可知，原線圈的輸入電流變大，流過燈泡L1的電流變大，亮度會變亮，故B錯誤；C．若小燈泡L2突然燒壞，副線圈電阻增大，根據歐姆定律可知，副線圈輸出電流減小，根據變流比可知，原線圈輸入電流減小，流過燈泡L1的電流變小，燈泡L1兩端電壓變小，則原線圈輸入電壓變大，根據變壓比可知，副線圈輸出電壓變大，電壓表示數會增大，故C錯誤；D．兩小燈泡正常發(fā)光，則副線圈輸出電壓為U，根據變壓比可知，原線圈輸入電壓則交流電源的有效值U有效=U'+U=3U根據正弦式交變電流最大值和有效值的關系可知，交流電源的最大值為故D正確。故選AD。三、實驗題：本題共2小題，共18分。把答案寫在答題卡中指定的答題處，不要求寫出演算過程。11、3mA最小值1000變大【解析】

(1)[1][2]將紅、黑兩表筆短接是歐姆調零，電流表的最大刻度3mA對應待測電阻的最小值，即對應歐姆表的電阻零刻度(2)[3]歐姆表調零后，其內阻電流表示數為，則解得(3)[4]當電動勢變大后，由，可知，內阻變大，相同電流時，測量的電阻變大，所以