2024年高考物理最后一卷（湖北卷）（全解全析）

2024年高考最后一卷（湖北卷）物理·全解全析注意事項：1．答卷前，考生務必將自己的姓名、準考證號等填寫在答題卡和試卷指定位置上。2．回答選擇題時，選出每小題答案后，用鉛筆把答題卡上對應題目的答案標號涂黑。如需改動，用橡皮擦干凈后，再選涂其他答案標號?；卮鸱沁x擇題時，將答案寫在答題卡上。寫在本試卷上無效。3．考試結束后，將本試卷和答題卡一并交回一、選擇題：本題共10小題，每小題4分，共40分。在每小題給出的四個選項中，第1～7題只有一項符合題目要求，第8～10題有多項符合題目要求。全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分。1．如圖所示是高中物理人教版教材選擇性必修第三冊研究光電效應的實驗插圖，開始時把一塊帶負電的鋅板與一驗電器相連，驗電器指針張開。用紫外線燈照射鋅板后，指針張角變小，忽略鋅板自發(fā)漏電的因素，下列說法正確的是（）A．若用黃光照射鋅板，指針張角可能不變B．增加紫外線燈光線的強度，光電子的最大初動能也變大C．發(fā)生光電效應時，光照到金屬板的一面上，電子從金屬板的另一面飛出D．若用黃光照射另外一種帶負電的金屬板，指針張角變小，則用紫光照射該金屬板指針張角可能不變【答案】A【詳解】A．由于黃光波長更長，頻率更低，由光電效應方程，可知，可能不發(fā)生光電效應，指針可能不動，故A正確；B．由光電效應方程，可知，光電子的最大初動能與入射光的頻率有關，與光照強度無關，故B錯誤；C．紫外線燈照射后發(fā)生光電效應，電子從金屬板表面逸出，即從光照射到的金屬表面逸出，故C錯誤；D．根據光電效應方程，可知，若黃光照射金屬板發(fā)生光電效應，則紫光一定也會發(fā)生光電效應，故D錯誤。故選A。2．科學家對于外太空的探測腳步一直未停止，近期在距離地球200光年發(fā)現(xiàn)了一“超級地球”行星K2-155d，研究表明其表面有可能存在液態(tài)水，所以科學家期待深入探索K2-155d的生命跡象。已知繞行星K2-155d運動的衛(wèi)星公轉周期為月球繞地球公轉周期的p倍，繞行星K2-155d運動的衛(wèi)星軌道半徑為月球繞地球軌道半徑的q倍，行星K2-155d半徑為地球半徑的n倍。并且地球表面的重力加速度為g，忽略行星K2-155d和地球的自轉，則質量為m的小球在行星K2-155d表面的重力為（）A． B． C． D．【答案】A【詳解】根據題意質量為m的物體在行星K2-155d在表面由，當衛(wèi)星繞行星K2-155d運動公轉時由萬有引力提供向心力，得，而已知，，代入上式得，當月球繞地球運動公轉時由萬有引力提供向心力，得，聯(lián)立解得，而設質量為m物體在地球表面時有，得，已知代入上式聯(lián)立解得，代入得，故選A。3．利用“渦流效應”可實現(xiàn)冷熱氣體的分離。如圖，一冷熱氣體分離裝置由噴嘴、渦流室、環(huán)形管、分離擋板和冷熱兩端管等構成。高壓氮氣由噴嘴切向流入渦流室中，然后以螺旋方式在環(huán)形管中向右旋轉前進，分子熱運動速率較小的氣體分子將聚集到環(huán)形管中心部位，而分子熱運動速率較大的氣體分子將聚集到環(huán)形管邊緣部位。氣流到達分離擋板處時，中心部位氣流與分離擋板碰撞后反向，從A端流出，邊緣部位氣流從B端流出。下列說法正確的是（）A．A端流出的氣體分子熱運動平均速率一定大于B端B．A端流出的氣體內能一定小于B端流出的C．該裝置氣體進出的過程滿足能量守恒定律，但違背了熱力學第二定律D．該裝置氣體進出的過程既滿足能量守恒定律，也滿足熱力學第二定律【答案】D【詳解】A．依題意，中心部位為熱運動速率較低的氣體，與擋板相作用后反彈，從A端流出，而邊緣部分熱運動速率較高的氣體從B端流出；同種氣體分子平均熱運動速率較大、其對應的溫度也就較高，所以A端為冷端、B端為熱端，依題意，A端流出的氣體分子熱運動速率較小，B端流出的氣體分子熱運動速率較大，所以從A端流出的氣體分子熱運動平均速度小于從B端流出的，故A錯誤；B．A端流出的氣體分子熱運動速率較小，B端流出的氣體分子熱運動速率較大，則從A端流出的氣體分子平均動能小于從B端流出的氣體分子平均動能，內能的多少還與分子數有關；依題意，不能得出從A端流出的氣體內能一定大于從B端流出的氣體內能，故B錯誤；CD．該裝置將冷熱不均氣體的進行分離，噴嘴處有高壓，即通過外界做功而實現(xiàn)的，并非是自發(fā)進行的，沒有違背熱力學第二定律；溫度較低的從A端出、較高的從B端出，也符合能量守恒定律，故C錯誤，D正確。故選D。4．哈爾濱是中國著名的冰雪旅游城市，每年冬季都會舉辦盛大的冰雪節(jié)。冰雕展則成為了人們探訪冬季夢幻之旅的最佳選擇。冰雕展上有一塊圓柱體冰磚，上、下底面半徑為1m，軸截面為正方形，上下底面中心連線為，在處安裝了一盞可視為點光源的燈，已知冰的折射率為1.3。下列說法正確的是（）A．若光在冰磚中發(fā)生全反射的臨界角為C，則B．由燈直接發(fā)出的光照射到冰磚側面時能從側面任何位置射出C．由燈直接發(fā)出的光照射到冰磚上表面時都能從上表面任何位置射出D．從冰磚正上方沿方向觀察，點光源的視深是【答案】C【詳解】A．若光在冰磚中發(fā)生全反射的臨界角為C，則，故A錯誤；BC．作出發(fā)生全反射臨界光路圖，如圖所示在直角中，由幾何關系可知，故由燈直接發(fā)出的光照到冰塊上表面時都能從上表面射出，而，故由燈直接發(fā)出的光照到冰磚側面時不是能從側面任何位置射出，故B錯誤，C正確；D．實深是AB，設視深為h，根據折射率定義式結合幾何關系可知，可得，故D錯誤。故選C。5．鎳63（）核電池是一種利用鎳63同位素進行能量轉換的裝置，工作原理基于鎳63同位素的放射性衰變，其半衰期為100.1年，在衰變過程中，鎳63同位素會釋放出一個高能電子，同時轉變成穩(wěn)定的銅63（）同位素。核電池中含有大量的鎳63同位素，當這些同位素發(fā)生衰變時，釋放出的高能電子會被捕獲并導入電路中，電子的流動產生的電流可以用來驅動各種電子設備或充電電池。下列說法正確的是（）A．鎳63的衰變方程為B．鎳63的比結合能小于銅63的比結合能C．鎳63的衰變是由于強相互作用引起的D．100個鎳63經過200.2年還剩下25個【答案】B【詳解】A．因為核反應前后發(fā)生質量虧損，所以核方程不能寫成等號，只能用箭頭表示，A錯誤；B．核反應后釋放核能，反應朝著比結合能增大的方向進行，故鎳63的比結合能小于銅63的比結合能，B正確；C．衰變是原子核內中子不穩(wěn)定，由弱相互作用引起的，C錯誤；D．半衰期是統(tǒng)計規(guī)律，具體到少數樣本的個數計算是錯誤的，D錯誤。故選B。6．如圖所示，電阻為R的金屬直角線框放置在磁感應強度為B的勻強磁場中，a、d兩點連線與磁場垂直，、長均為l，長為，定值電阻阻值也為R，線框繞連線以角速度勻速轉動。時刻線框所在平面與磁場垂直，則（）A．時刻穿過線框磁通量的變化率最大B．時刻邊所受安培力大小為C．a、d兩點間電壓變化規(guī)律為D．線框轉一圈過程中外力對線框做功為【答案】D【詳解】AB．時刻，bc邊運動方向與磁場方向平行，感應電動勢為零，穿過線框磁通量的變化率為零。電路中沒有感應電流，邊所受安培力為零，故AB錯誤；C．依題意，感應電動勢的最大值為a、d兩點間的電壓的最大值為，則a、d兩點間電壓變化規(guī)律為，故C錯誤；D．電動勢的有效值為，線框轉一圈過程中外力對線框做功為，故D正確。故選D。7．水平面上的兩個波源S1和S2相距8m，頻率均為5Hz，以S1和S2中點為坐標原點建立坐標系。t=0時波源S1從平衡位置開始垂直紙面向下做簡諧運動，所激發(fā)的橫波在均勻介質中向四周傳播。某時刻波源S2開始垂直紙面向上做簡諧運動，在t=0.65s時兩列波的最遠波峰同時傳到P點，P點的坐標為（0，3）。則（）A．y軸所在直線為減弱區(qū)片B．波長為2mC．波的傳播速度為m/sD．t=0.65s時波峰與波谷相遇的點共有6個【答案】B【詳解】A．根據題意，在t=0.65s時兩列波的最遠波峰同時傳到P點，即此時刻是波峰與波峰疊加，說明該點振動加強，由于該點位于兩波源連線的中垂線上，即y軸上，則y軸所在直線為加強區(qū)片，故A錯誤；BC．波源頻率為5Hz，則周期為對于波源S1，則有波源形成的波在0.65s內傳播的距離為由于時波源從平衡位置開始垂直紙面向下做簡諧運動，在t=0.65s時該波的最遠波峰傳到P點，根據同側法可知，在P點波峰之前的波形為，在間的波形為根據幾何關系可得則有解得則波速為，故B正確，C錯誤；D．波源從平衡位置開始垂直紙面向上做簡諧運動，在t=0.65s時該波的最遠波峰傳到P點，根據同側法可知，波源在P點波峰之前的波形為，由于波源在P點波峰之前的波形為，可知波源開始振動的時刻為，則在t=0.65s，波源振動時間為，則波源形成的波傳播的距離為，根據上述，作出兩列波在0.65s內形成的波峰（實線）與波谷（虛線）如圖所示根據圖形可知，在0.65s時間內，水平面上波峰與波谷相遇的點共有8個，故D錯誤。故選B。8．如圖甲所示為電磁感應加速器核心部分俯視圖，圓心為O、半徑為R的圓形光滑真空絕緣細管固定放置于圓形邊界的勻強磁場中，圓心O與磁場圓心重合。磁場方向豎直向下，當磁場的磁感應強度B隨時間變化時，會在空間中產生渦旋電場，其電場線是在水平面內一系列以O為圓心的同心圓，同一條電場線上各點場強大小相等。某時刻在細管內P點靜止釋放一帶電量為、質量為m的小球，小球沿逆時針方向運動，其動能隨轉過圓心角θ的變化圖像如圖乙所示，下列說法正確的是（）A．磁感應強度大小均勻減小B．細管所處位置電場強度大小為C．磁感應強度變化率大小為D．小球第一次回到P點所用時間為【答案】BD【詳解】A．小球帶正電，其沿逆時針運動，所以電流方向為逆時針，由楞次定律可知，其磁場的磁感應強度增加，故A項錯誤；B．細管所處的場強為E，由動能定理有，整理有，結合題圖可知，其圖像的斜率有，解得，故B項正確；C．感生電動勢有，則又有，由題圖可知，當時，其動能，從0到2π有，整理有，故C項錯誤；D．小球在繞一圈過程中其受到的電場力大小不變，有，結合之前的分析有，則繞行一圈對粒子有，解得，故D項正確。故選BD。9．空間中存在平行于紙面的勻強電場，在紙面內取O點為坐標原點建立x軸，如圖甲所示?，F(xiàn)有一個質量為m、電量為＋q的帶電微粒，在t＝0時刻以一定初速度從x軸上的a點開始沿順時針做勻速圓周運動，圓心為O、半徑為R。已知圖中圓為微粒運動軌跡，ab為圓軌跡的一條直徑；除電場力外微粒還受到一個變力F，不計其它力的作用；測得試探電荷所處位置的電勢P隨時間t的變化圖像如圖乙所示，其中。下列說法正確的是（）A．電場強度的方向與x軸正方向成B．從a點到b點F做功為C．微粒在a時所受變力F可能達最小值D．圓周運動的過程中變力F的最大值為【答案】BD【詳解】A．由乙圖可知，帶電微粒在轉動過程中，電勢最高值為，電勢最低值，最高點、最低點分別位于軌跡直徑的兩端，將直徑取四等分點，找到與a點電勢相同的點A，如圖aA垂直于電場線電場強度的方向與x軸正方向為，由幾何關系解得，A錯誤；B．由上述分析可知，從a點到b點由動能定理，又，解得，B正確；C．圓周運動的過程中電勢為時變力F達到最小值，C錯誤；D．由乙圖可知，微粒做圓周運動的周期為，故速度為，電場強度為，圓周運動的過程中電勢為時變力F達到最大值，有，解得，D正確。故選BD。10．如圖為某款新型電磁泵的簡易裝置圖。泵體是一個長、寬、高分別為、、的長方體，上下兩面M、N為金屬極板，當與電源相連時會在兩極板間的導電液體中產生自上而下的恒定電流，泵體處于垂直紙面向外磁感應強度為的勻強磁場中。導電液的電阻率為，密度為，重力加速度為，工作時泵體始終充滿液體，下列說法正確的是（）A．電磁泵穩(wěn)定工作時，磁場對導電液的作用力為B．導電液的流速穩(wěn)定為時，電源的輸出功率為C．該電磁泵中導電液流速與抽液高度的關系為D．該電磁泵的最大抽液高度為【答案】ACD【詳解】A．將通電導電液看成導體棒，受到的安培力F=BIL=BIc根據左手定則可知磁場對導電液的作用力方向為水平向左，故A正確；B．電源提供的電功率一部分為安培力的功率P1=Fv=BIcv另一部分為導電液產生的熱功率，故B錯誤；CD．由安培力做功的特點可知電磁泵的機械功率等于安培力的功率，所以P機=P1設?t內被抽至泵體中的液體的質量為?m=Dbcv?t?t內被抽至泵體中的液體的動能的增加量?Ek=?mv2=Dbcv3?t?t內被抽至泵體中的液體的重力勢能的增加量為?Ep=?mgh=Dbcvgh?t電磁泵的機械功率等于單位時間內被抽至泵內的液體的動能增加量和重力勢能增加量之和，即P機=聯(lián)立可得BIcv=Dbcv3?t+Dbcvgh即故當v＝0時，即導電液的流速為零時，上式中的h最大故CD正確。故選ACD。二、非選擇題：本題共5小題，共60分。11.（8分）某同學驗證機械能守恒定律的裝置如圖1所示，該裝置由懸掛在鐵架臺上的細線、小球和鐵架臺下方的光電門組成，當地重力加速度為。（1）實驗中用毫米刻度尺測量懸點到小球上端的細線長度為，用某測量工具測量小球的直徑，則該測量工具為（填選項序號）；A．毫米刻度尺

B．20分度的游標卡尺C．50分度的游標卡尺

D．螺旋測微器（2）該同學將細繩拉直至與懸點等高的位置后由靜止釋放，記錄小球通過最低點時光電門的遮光時間，則小球通過最低點的速度大小為（用所測物理量字母表示）；（3）本實驗驗證機械能守恒定律時，只需在誤差允許范圍內驗證表達式是否成立即可；（4）多次改變細線長度，重復以上操作，若以為縱坐標，為橫坐標，根據實驗數據作出的圖像如圖2所示，圖中的縱截距為，為縱軸上的一個數值，則可得重力加速度測量值（用圖中給的字母或所測物理量表示）；（5）用實驗所得重力加速度與當地重力加速度比較，在誤差范圍內兩個數值近似相等，則驗證了小球機械能守恒。【答案】（1）B（2）（3）（4）【詳解】（1）該同學測量小球的直徑，毫米刻度尺讀數精確到，50分度的游標卡尺的精度為，尾數只能是偶數，螺旋測微器讀數精確到，20分度的游標卡尺的精度為，所以測量工具為20分度的游標卡尺。故選B。（2）根據光電門的原理可知小球通過最低點的速度為；（3）小球下落導致重力勢能減小量為動能增加量為當小球的重力勢能減小量等于動能的增加量時，機械能守恒，所以本實驗驗證的表達式為（4）根據變形可得則重力加速度測量值12.（10分）某小組同學設計了如圖甲所示電路同時測量電壓表內阻與定值電阻的阻值。現(xiàn)有的實驗器材如下：A．待測電壓表（量程，未知）B．待測電阻（約為1000Ω）C．滑動變阻器（）D．滑動變阻器（）E.電阻箱（）F.電阻箱（）G.電源（電動勢為3V，內阻不計）；H.開關，導線若干。(1)根據實驗電路，為盡可能精確測量，滑動變阻器應該選用，電阻箱應該選用。（填器材前字母序號）(2)該小組選定實驗器材后進行了如下操作：①先將電阻箱R調至零，先后閉合開關S2，S1，調節(jié)至電壓表讀數恰好如圖乙所示，此時電壓表示數為V；②斷開開關S2；③調節(jié)電阻箱R，記錄此時電壓表示數U與電阻箱示數R；④多次改變電阻箱R阻值，重復步驟③；⑤根據圖像法科學分析、計算結果。(3)該小組同學根據所測數據作出圖像如圖丙所示，根據該圖像可計算出電壓表內阻kΩ，待測電阻kΩ?！敬鸢浮?1)CF(2)2.40(3)3.01.0【詳解】（1）由題圖可知，電路的控制電路采用的是分壓式接法，為保證誤差盡可能的小，選用總阻值小的滑動變阻器。故選C。電阻箱要能夠調節(jié)電路中的電流，而待測電阻的阻值約為1000Ω，所以其電阻箱的阻值應該大一些，即應該為。故選F。（2）量程為3V的電壓表最小分數值為0.1V，所以其讀數為。（3）由歐姆定律，電壓表示數U與電阻箱阻值R關系，有整理有結合題圖可知，對于圖像，有，解得，13.（10分）如圖所示，質量為的導熱汽缸內壁光滑，用輕質活塞封閉著一定質量的理想氣體，通過活塞豎直吊在天花板上。開始時封閉氣體的熱力學溫度為，活塞到汽缸底部的距離為L。已知外界大氣壓強為，重力加速度為g，活塞的半徑為。由于外界氣溫較低，封閉氣體的溫度緩慢下降，封閉氣體在溫度下降至的過程中，對外界放出的熱量為Q。求：（1）此時封閉氣體的壓強；（2）這一過程中封閉氣體的內能變化量?！敬鸢浮浚?）；（2）【詳解】（1）對汽缸有由題意知解得封閉氣體的壓強為可知溫度降低，汽缸內氣體壓強不變，所以當溫度降至時，壓強仍為。（2）封閉氣體的溫度緩慢下降，封閉氣體在溫度下降至的過程中，做等壓變化解得則汽缸上升的距離外界對封閉氣體做的功因氣體溫度降低，則氣體內能減少，由熱力學第一定律解得14.（14分）如圖所示，勁度系數的彈簧一端固定于地面上，另一端連接物塊A，物塊B置于A上（不粘連），A、B質量均為1kg且都可看成質點，物塊B上方有一帶圓孔的擋板，質量為4kg的物塊C放在圓孔上方不掉落，整個裝置處于靜止狀態(tài)?，F(xiàn)在給物塊B施加方向始終豎直向上、大小為的恒力，使A、B開始運動，A、B分離時，A在鎖定裝置的作用下迅速在該位置靜止，B向上運動并與C發(fā)生碰撞，然后下落與A碰撞，已知A碰撞前瞬間解除鎖定，鎖定裝置之后不再對A作用。B與A、C的碰撞均為彈性碰撞，彈簧的彈性勢能（x為彈簧的形變量），重力加速度g取。求：（結果可用根號表示）（1）A、B第一次分離時彈簧的形變量；（2）A、B第一次分離時物塊B的速度大小；（3）B下落與A第一次碰撞結束時，物塊A的速度大小。【答案】（1）0.1m；（2）；（3