江西省2024年普通高中學業(yè)水平選擇性考試物理一、選擇題：本題共10小題，共46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，每小題4分；第8～10題有多項符合題目要求，每小題6分，全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。1．蠟燭火焰是一種含有電子、正離子、中性粒子的氣體狀物質(zhì)，將其置于電壓恒定的兩平行金屬板間，板間電場視為勻強電場，如圖所示。若兩金屬板間距減小，關于火焰中電子所受的電場力，下列說法正確的是()A．電場力增大，方向向左B．電場力增大，方向向右C．電場力減小，方向向左D．電場力減小，方向向右B[場強與電勢差的關系＋電場力U不變，2．近年來，江西省科學家發(fā)明硅襯底氮化鎵基系列發(fā)光二極管(LED)，開創(chuàng)了國際上第三條LED技術路線。某氮化鎵基LED材料的簡化能級如圖所示，若能級差為2.20eV(約3.52×10-19J)，普朗克常量h＝6.63×10-34J·s，則發(fā)光頻率約為()A．6.38×1014Hz B．5.67×1014HzC．5.31×1014Hz D．4.67×1014HzC[能量子＋推理論證能力根據(jù)題意可知，輻射出的光子能量ε＝3.52×10-19J，由ε＝hν代入數(shù)據(jù)解得ν≈5.31×1014Hz，C正確。]3．一質(zhì)點沿x軸運動，其位置坐標x與時間t的關系為x＝1＋2t＋3t2(x的單位是m，t的單位是s)。關于速度及該質(zhì)點在第1s內(nèi)的位移，下列選項正確的是()A．速度是對物體位置變化快慢的描述；6mB．速度是對物體位移變化快慢的描述；6mC．速度是對物體位置變化快慢的描述；5mD．速度是對物體位移變化快慢的描述；5mC[速度的定義＋位移與位置速度是描述物體運動快慢的物理量，即物體的空間位置隨時間變化的快慢，B、D錯誤；根據(jù)x與t的關系式可知，t＝0時，質(zhì)點位于x＝1m處，t＝1s時，質(zhì)點位于x＝6m處，因此質(zhì)點在第1s內(nèi)的位移為5m，A錯誤，C正確。]4．“嫦娥六號”探測器于2024年5月8日進入環(huán)月軌道，后續(xù)經(jīng)調(diào)整環(huán)月軌道高度和傾角，實施月球背面軟著陸。當探測器的軌道半徑從r1調(diào)整到r2時(兩軌道均可視為圓形軌道)，其動能和周期從Ek1、T1分別變?yōu)镋k2、T2。下列選項正確的是()A．Ek1C．Ek1A[萬有引力定律的應用＋動能GMmr2＝5．“飛流直下三千尺，疑是銀河落九天?！笔抢畎讓]山瀑布的浪漫主義描寫。設瀑布的水流量約為10m3/s，水位落差約為150m。若利用瀑布水位落差發(fā)電，發(fā)電效率為70%，則發(fā)電功率大致為()A．109WB．107WC．105WD．103WB[功率＋估算發(fā)電功率P＝η·WtW6．如圖(a)所示，利用超聲波可以檢測飛機機翼內(nèi)部缺陷。在某次檢測實驗中，入射波為連續(xù)的正弦信號，探頭先后探測到機翼表面和缺陷表面的反射信號，分別如圖(b)、(c)所示。已知超聲波在機翼材料中的波速為6300m/s。關于這兩個反射信號在探頭處的疊加效果和缺陷深度d，下列選項正確的是()A．振動減弱；d＝4.725mmB．振動加強；d＝4.725mmC．振動減弱；d＝9.45mmD．振動加強；d＝9.45mmA[波的疊加＋推理論證能力根據(jù)反射信號圖像可知，超聲波的傳播周期T＝2×10-7s，又波速v＝6300m/s，則超聲波在機翼材料中的波長λ＝vT＝1.26×10-3m，結(jié)合題圖(b)和題圖(c)可知，兩個反射信號傳播到探頭處的時間差為Δt＝1.5×10-6s，故兩個反射信號的路程差2d＝vΔt＝9.45×10-3m＝152λ，解得d＝4.725×10-3m，且兩個反射信號在探頭處振動減弱，A正確。7．石墨烯是一種由碳原子組成的單層二維蜂窩狀晶格結(jié)構新材料，具有豐富的電學性能?，F(xiàn)設計一電路測量某二維石墨烯樣品的載流子(電子)濃度。如圖(a)所示，在長為a，寬為b的石墨烯表面加一垂直向里的勻強磁場，磁感應強度為B，電極1、3間通以恒定電流I，電極2、4間將產(chǎn)生電壓U。當I＝1.00×10-3A時，測得U-B關系圖線如圖(b)所示，元電荷e＝1.60×10-19C，則此樣品每平方米載流子數(shù)最接近()A．1.7×1019 B．1.7×1015C．2.3×1020 D．2.3×1016D[電流的微觀表達式＋速度選擇器原理設樣品每平方米載流子(電子)數(shù)為n，電子定向移動的速率為v，則時間t內(nèi)通過樣品的電荷量q＝nevtb，根據(jù)電流的定義式得I＝qt＝nevb，當電子穩(wěn)定通過樣品時，其所受電場力與洛倫茲力平衡，則有eUb＝evB，聯(lián)立解得U＝IneB，結(jié)合題圖(b)可知k＝Ine＝88×10-38．一條河流某處存在高度差，小魚從低處向上躍出水面，沖到高處。如圖所示，以小魚躍出水面處為坐標原點，x軸沿水平方向，建立坐標系，小魚的初速度為v0，末速度v沿x軸正方向。在此過程中，小魚可視為質(zhì)點且只受重力作用。關于小魚的水平位置x、豎直位置y、水平方向分速度vx和豎直方向分速度vy與時間t的關系，下列圖像可能正確的是()ABCDAD[拋體運動規(guī)律＋圖像分析由于小魚在運動過程中只受重力作用，則小魚在水平方向上做勻速直線運動，即vx為一定量，則有x＝vxt，A可能正確，C錯誤；小魚在豎直方向上做豎直上拋運動，則有y＝vy0t－12gt2，vy＝vy0－gt，且vy最終減為0，B錯誤，D可能正確。9．某同學用普通光源進行雙縫干涉測光的波長實驗。下列說法正確的是()A．光具座上依次擺放光源、透鏡、濾光片、雙縫、單縫、遮光筒、測量頭等元件B．透鏡的作用是使光更集中C．單縫的作用是獲得線光源D．雙縫間距越小，測量頭中觀察到的條紋數(shù)目越多BC[雙縫干涉實驗＋理解能力光具座上的雙縫應該在單縫和遮光筒之間，先通過單縫得到線光源，然后通過雙縫得到兩列完全相同的相干光，A錯誤，C正確；透鏡的作用是使射向濾光片的光更集中，B正確；根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式Δx＝ldλ可知，雙縫間距d越小，則條紋間距Δx10．如圖所示，垂直于水平桌面固定一根輕質(zhì)絕緣細直桿，質(zhì)量均為m、帶同種電荷的絕緣小球甲和乙穿過直桿，兩小球均可視為點電荷，帶電荷量分別為q和Q。在圖示的坐標系中，小球乙靜止在坐標原點，初始時刻小球甲從x＝x0處由靜止釋放，開始向下運動。甲和乙兩點電荷的電勢能Ep＝kQqr(r為兩點電荷之間的距離，k為靜電力常量)。最大靜摩擦力等于滑動摩擦力f，重力加速度為gA．最低點的位置x＝kQqB．速率達到最大值時的位置x＝kQqC．最后停留位置x的區(qū)間是kQqD．若在最低點能返回，則初始電勢能Ep0＜(mg－f)kQqBD[庫侖定律＋受力分析＋能量守恒定律小球甲從開始運動至第一次運動到最低點的過程，根據(jù)能量守恒定律有mg(x0－x)＝f(x0－x)＋kQqx-kQqx0，解得x＝kQqmg-fx0，A錯誤；小球甲第一次向下運動至速度最大的位置，此時加速度為零，根據(jù)平衡條件有mg＝f＋kQqx2，解得x＝kQqmg-f，B正確；若小球甲停止是在下降的過程，且停止運動后恰好靜止，有mg＋f＝kQqx12，解得x1＝kQqmg+f，若小球甲停止是在上升的過程，且停止運動后恰好靜止，有mg＝kQqx22＋f，解得x2＝kQqmg-f，因此小球甲最后停留位置x的區(qū)間為kQqmg+f二、非選擇題：本題共5小題，共54分。11．(8分)某小組探究物體加速度與其所受合外力的關系。實驗裝置如圖(a)所示，水平軌道上安裝兩個光電門，小車上固定一遮光片，細線一端與小車連接，另一端跨過定滑輪掛上鉤碼。(1)實驗前調(diào)節(jié)軌道右端滑輪高度，使細線與軌道平行，再適當墊高軌道左端以平衡小車所受阻力。(2)小車的質(zhì)量為M1＝320g。利用光電門系統(tǒng)測出不同鉤碼質(zhì)量m所對應小車的加速度a。鉤碼所受重力記為F，作出a-F圖像，如圖(b)中圖線甲所示。(3)由圖線甲可知，F(xiàn)較小時，a與F成正比；F較大時，a與F不成正比。為了進一步探究，將小車的質(zhì)量增加至M2＝470g，重復步驟(2)的測量過程，作出a-F圖像，如圖(b)中圖線乙所示。(4)與圖線甲相比，圖線乙的線性區(qū)間________，非線性區(qū)間________。再將小車的質(zhì)量增加至M3＝720g，重復步驟(2)的測量過程，記錄鉤碼所受重力F與小車加速度a，如表所示(表中第9～14組數(shù)據(jù)未列出)。序號12345鉤碼所受重力F/(9.8N)0.0200.0400.0600.0800.100小車加速度a/(m·s-2)0.260.550.821.081.36序號6789～1415鉤碼所受重力F/(9.8N)0.1200.1400.160……0.300小車加速度a/(m·s-2)1.671.952.20……3.92(5)請在圖(b)中補充描出第6至8三個數(shù)據(jù)點，并補充完成圖線丙。(6)根據(jù)以上實驗結(jié)果猜想和推斷：小車的質(zhì)量________時，a與F成正比。結(jié)合所學知識對上述推斷進行解釋：________________________________________。[解析]探究物體加速度與其所受合外力的關系＋數(shù)據(jù)處理(4)根據(jù)對題圖(b)分析可知，與圖線甲相比，圖線乙的線性區(qū)間較大，非線性區(qū)間較小。(5)在坐標系中進行描點，結(jié)合其他點用平滑的曲線擬合，使盡可能多的點在線上，不在線上的點均勻分布在線的兩側(cè)，如答圖所示。(6)對鉤碼根據(jù)牛頓第二定律有F－T＝ma，對小車根據(jù)牛頓第二定律有T＝Ma，聯(lián)立解得F＝(M＋m)a，變形得a＝1M+mF，當m?M時，可認為m＋M≈M，則a＝1MF，即a[答案](4)較大較小(5)如圖所示(6)遠大于鉤碼的質(zhì)量見解析12．(7分)某小組欲設計一種電熱水器防觸電裝置，其原理是：當電熱管漏電時，利用自來水自身的電阻，可使漏電電流降至人體安全電流以下。為此，需先測量水的電阻率，再進行合理設計。(1)如圖(a)所示，在絕緣長方體容器左右兩側(cè)安裝可移動的薄金屬板電極，將自來水倒入其中，測得水的截面寬d＝0.07m和高h＝0.03m。(2)現(xiàn)有實驗器材：電流表(量程300μA，內(nèi)阻RA＝2500Ω)、電壓表(量程3V或15V，內(nèi)阻未知)、直流電源(3V)、滑動變阻器、開關和導線。請在圖(a)中畫線完成電路實物連接。(3)連接好電路，測量26℃的水在不同長度l時的電阻值Rx。將水溫升到65℃，重復測量。繪出26℃和65℃水的Rx-l圖線，分別如圖(b)中甲、乙所示。(4)若Rx-l圖線的斜率為k，則水的電阻率表達式為ρ＝________(用k、d、h表示)。實驗結(jié)果表明，溫度________(選填“高”或“低”)的水更容易導電。(5)測出電阻率后，擬將一段塑料水管安裝于熱水器出水口作為防觸電裝置。為保證出水量不變，選用內(nèi)直徑為8.0×10-3m的水管。若人體的安全電流為1.0×10-3A，熱水器出水溫度最高為65℃，忽略其他電阻的影響(相當于熱水器220V的工作電壓直接加在水管兩端)，則該水管的長度至少應設計為________m。(保留兩位有效數(shù)字)[解析]設計電熱水器防觸電裝置＋測量水的電阻率＋電路連接＋圖像法處理數(shù)據(jù)＋實驗探究能力(2)由于電流表內(nèi)阻準確已知，則電流表的分壓可以求出，故電流表采用內(nèi)接法，又電源電動勢為3V，則電壓表應以量程3V接入電路，電路連接如答圖所示。(4)根據(jù)電阻定律有Rx＝ρlS，又S＝dh，聯(lián)立得Rx＝ρdhl，故Rx-l圖像中圖線的斜率k＝ρdh，解得ρ＝kdh，根據(jù)題圖(b)可知，溫度高的水的Rx(5)根據(jù)歐姆定律和電阻定律有R＝UI[答案](2)如圖所示(4)kdh高(5)0.4613．(10分)可逆斯特林熱機的工作循環(huán)如圖所示。一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)ABCDA完成循環(huán)過程，AB和CD均為等溫過程，BC和DA均為等容過程。已知T1＝1200K，T2＝300K，氣體在狀態(tài)A的壓強pA＝8.0×105Pa，體積V1＝1.0m3，氣體在狀態(tài)C的壓強pC＝1.0×105Pa。求：(1)氣體在狀態(tài)D的壓強pD；(2)氣體在狀態(tài)B的體積V2。[解析]氣體實驗定律＋(p-V圖像)(1)氣體從狀態(tài)D到狀態(tài)A的過程發(fā)生等容變化，根據(jù)查理定律有p代入數(shù)據(jù)解得pD＝2.0×105Pa。(2)氣體從狀態(tài)C到狀態(tài)D的過程發(fā)生等溫變化，根據(jù)玻意耳定律有pCV2＝pDV1代入數(shù)據(jù)解得V2＝2.0m3又氣體從狀態(tài)B到狀態(tài)C發(fā)生等容變化，因此氣體在B狀態(tài)的體積也為V2＝2.0m3。[答案](1)2.0×105Pa(2)2.0m314．(11分)雪地轉(zhuǎn)椅是一種游樂項目，其中心傳動裝置帶動轉(zhuǎn)椅在雪地上滑動。如圖(a)、(b)所示，傳動裝置有一高度可調(diào)的水平圓盤，可繞通過中心O點的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動。圓盤邊緣A處固定連接一輕繩，輕繩另一端B連接轉(zhuǎn)椅(視為質(zhì)點)。轉(zhuǎn)椅運動穩(wěn)定后，其角速度與圓盤角速度相等。轉(zhuǎn)椅與雪地之間的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g，不計空氣阻力。(1)在圖(a)中，若圓盤在水平雪地上以角速度ω1勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)椅運動穩(wěn)定后在水平雪地上繞O點做半徑為r1的勻速圓周運動。求AB與OB之間夾角α的正切值。(2)將圓盤升高，如圖(b)所示。圓盤勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)椅運動穩(wěn)定后在水平雪地上繞O1點做半徑為r2的勻速圓周運動，繩子與豎直方向的夾角為θ，繩子在水平雪地上的投影A1B與O1B的夾角為β。求此時圓盤的角速度ω2。[解析]圓周運動＋受力分析(1)對轉(zhuǎn)椅受力分析，轉(zhuǎn)椅在水平面內(nèi)受摩擦力、輕繩拉力，兩者合力提供其做圓周運動所需的向心力，如圖所示。設轉(zhuǎn)椅的質(zhì)量為m，則轉(zhuǎn)椅所需的向心力Fn1＝mω1轉(zhuǎn)椅受到的摩擦力f1＝μmg根據(jù)幾何關系有tanα＝f聯(lián)立解得tanα＝μgω(2)轉(zhuǎn)椅在題圖(b)情況下所需的向心力Fn2＝mω2轉(zhuǎn)椅受到的摩擦力f2＝μN2根據(jù)幾何關系有tanβ＝f豎直方向上由平衡條件有N2＋Tcosθ＝mg水平面上有f2＝Tsinθsinβ聯(lián)立解得ω2＝μg[答案](1)μgω115．(18分)如圖所示，絕緣水平面上固定一光滑平行金屬導軌，導軌左右兩端分別與兩粗糙的傾斜平行金屬導軌平滑連接，兩側(cè)導軌傾角分別為θ1、θ2，導軌間距均為l＝2m，水平導軌所在區(qū)域存在豎直向上的勻強磁場，磁感應強度大小B＝0.5T。現(xiàn)有兩均勻金屬細棒甲和乙，質(zhì)量分別為m1＝6kg和m2＝2kg，接入導軌的電阻均為R＝1Ω。左、右兩側(cè)傾斜導軌與兩棒的動摩擦因數(shù)分別為μ1＝320、μ2＝44183。初始時刻，乙靜止在水平導軌上，與水平導軌左端P1P2的距離為d，甲從左側(cè)傾斜導軌高度h＝4m的位置靜止滑下。水平導軌足夠長，兩棒運動過程中始終與導軌接觸良好且保持垂直。若兩棒發(fā)生碰撞，則為完全非彈性碰撞。不計空氣阻力和導軌的電阻。(g取10m/s2，sinθ1＝0.6，sinθ(1)求甲剛進入磁場時乙的加速度大小和方向；(2)為使乙第一次到達水平導軌右端Q1Q2之前甲和乙不相碰，求d的最小值；(3)若乙前兩次在右側(cè)傾斜導軌上相對于水平導軌的豎直高度y隨時間t的變化如圖(b)所示(t1、t2、t3、t4、b均為未知量)，乙第二次進入右側(cè)傾斜導軌之前與甲發(fā)生碰撞，甲在0～t3時間內(nèi)未進入右側(cè)傾斜導軌，求d的取值范圍。[解析]法拉第電磁感應定律＋動能定理＋牛頓第二定律＋動量定理＋動量守恒定律＋運動學公式＋臨界極值問題分析(1)對甲從靜止到運動至P1P2處的過程，根據(jù)動能定理有m1gh－μ1m1gcosθ1·hsin甲剛進入磁場時，由法拉第電磁感應定律有E0＝Blv0根據(jù)歐姆定律有I0＝E對乙由牛頓第二定律有BI0l＝m2a乙0聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得a乙0＝2m/s2根據(jù)楞次定律可知，回路中的感應電流沿逆時針方向(俯視)，結(jié)合左手定則可知，乙所受安培力方向水平向右，則加速度方向水平向右。(2)甲和乙在磁場中運動的過程中，系統(tǒng)受合外力為零，則系統(tǒng)動量守恒，若兩者共速時恰不相碰，則有m1v0＝(m1＋m2)v共對乙根據(jù)動量定理有BIlt＝m2v共－0又Idmin＝Δx聯(lián)立解得dmin＝24m。(3)根據(jù)(2)問可知，從甲剛進入磁場至甲、乙第一次在水平導軌上運動穩(wěn)定，相