2024年高考第二次模拟考试：物理（湖北卷）（解析版）

这是一份2024年高考第二次模拟考试：物理（湖北卷）（解析版），共21页。试卷主要包含了如图所示，在xOy坐标系中，以等内容，欢迎下载使用。

注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如
需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写
在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回
一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1．如图所示，线圈L的直流电阻不计，AB为平行极板电容器上下极板，R为定值电阻。则（ ）
A．S闭合瞬间，因为L的自感作用明显，所以L所在支路电流竖直向上
B．S保持闭合一段时间后，A板带正电，B板带负电
C．S断开瞬间，左侧LC振荡电路电容器开始放电
D．S断开瞬间，左侧LC振荡电路电流强度最大
【答案】 D
【解析】A．S闭合瞬间，电源给电容器充电，L所在支路电流竖直向下，A错误；
B．S保持闭合一段时间后，由于线圈的直流电阻不计，电容器被短路，两端电压为零，B错误；
CD．S断开瞬间，线圈中电流迅速变小，线圈产中感应电流，给电容器充电。此时电路中电流最大，C错误，D正确。
故选D。
2．我国的卫星制造、卫星发射和卫星通信技术的迅速发展，有助于天地一体融合通信的早日实现。如图所示为卫星三种不同高度的圆轨道，相关描述正确的是（ ）
A．地球静止轨道上的卫星线速度、角速度、向心力大小均相等
B．中地球轨道卫星的运行周期大于地球自转的周期
C．卫星的发射场选择在靠近赤道的地方，借助地球自转的线速度更容易发射
D．低地球轨道卫星的运行速度大于地球第一宇宙速度，但运行速度快使多普勒效应明显
【答案】 C
【解析】A．地球静止轨道上的卫星线速度、角速度大小均相等、但是由于卫星的质量不一定相等，则向心力不一定相等，选项A错误；
B．中地球轨道卫星的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，根据开普勒第三定律
可知，中轨道卫星的周期小于同步卫星的周期，即中地球轨道卫星的运行周期小于地球自转的周期，选项B错误；
C．卫星的发射场选择在靠近赤道的地方，借助地球自转的线速度更容易发射，选项C正确；
D．第一宇宙速度是最大的环绕速度，则低地球轨道卫星的运行速度小于地球第一宇宙速度，选项D错误。
故选C。
3．图（a）是一列简谐波在t=0.25s时刻的波形图，图（b）是波上质点的振动图像，下列说法正确的是（ ）
A．波沿轴正方向传播
B．该列波的传播速度为
C．质点P的平衡位置位于x=4.5m
D．质点从到过程运动的路程为
【答案】 D
【解析】A．由P点的振动图像可知，在t=0.25s时质点P沿y轴负向运动，可知波沿轴负方向传播，故A错误；
B．该列波的传播速度为
故B错误；
C．在t=0.25s时质点P对应的纵坐标为，则由几何知识可知，质点P的平衡位置位于x=5.0m，故C错误；
D．质点从到过程波沿x轴负向传播4m，此时P点到达波谷，则质点P经过了运动的路程为，故D正确。
故选D。
4．如图所示，边长为L、匝数为N的正方形线圈abcd，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕转轴转动（转轴垂直于磁感线），线圈通过滑环和电刷连接一个含有理想变压器的电路，变压器原、副线圈的匝数分别为和，电压表可视为理想电表。保持线圈abcd以恒定角速度转动，则（ ）
A．从图示位置开始计时，线圈产生感应电动势瞬时值的表达式为
B．通过变压器原、副线圈的电流之比为
C．电压表示数为
D．若考虑线圈abcd的内阻，滑动变阻器R的滑片P向下滑动时，电压表示数变小
【答案】 D
【解析】A．感应电动势的最大值为
开始时线圈平面与磁场平行，则感应电动势瞬时值表达式为
故A错误；
B．通过变压器原、副线圈的电流之比为
故B错误；
C．原线圈电压的有效值为
由
得副线圈电压，即电压表示数为
故C错误；
D．把正方形线圈abcd、原副线圈等效成一个闭合回路，则滑动变阻器R的滑片P向下滑动时，电阻变小，根据闭合电路欧姆定律有电路中电流变大，由
可知电压表示数变小，故D正确。
故选D。
5．一物体静止在光滑水平面上，从t=0时刻起，受到的水平外力F如图所示，以向右运动为正方向，物体质量为2.5kg，则下列说法正确的是（ ）
A．t=2s时物体回到出发点
B．t=3s时物体的速度大小为1m/s
C．前2s内物体的平均速度为0
D．第3s内物体的位移为1m
【答案】 D
【解析】A．由图
时物体速度变为0，没有回到原点，A错误；
B．由图
解得
B错误；
C．前内物体位移不为0，由
平均速度不为0，C错误；
D．第内物体做初速度为0的匀加速直线运动，位移
D正确。
故选D。
6．如图甲所示，水平放置的平行极板、间加如图乙所示的交变电场，时刻，处粒子源水平向右发射速度相同的、两粒子，穿过极板后水平向右垂直进入有竖直边界的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，粒子恰好不从磁场右边界飞出，、两粒子的运动轨迹交于点，且在处时、速度方向垂直，到左右磁场边界的距离相等，不计粒子重力及粒子间的相互作用。下列说法正确的是（ ）
A．、在电场中运动的时间可能不同
B．、穿过极板的时间可能为的奇数倍
C．、粒子的比荷为
D．、穿过极板竖直方向上的位移大小之比为1:2
【答案】 C
【解析】AB．因为a、b粒子都是以相同的速度，垂直进入电场，在电场中，沿初速度方向不受力，做匀速直线运动，由
可得，、在电场中运动的时间一定相同；又因为两粒子穿过极板后水平向右垂直进入有竖直边界的匀强磁场，则两粒子在离开电场时，竖直方向速度为零，根据图乙可知，、穿过极板的时间为的偶数倍。
AB错误；
C．由下图可知
可得
由几何关系可知
在磁场中，由洛伦兹力提供向心力
可得，粒子的比荷为
在本题中，两粒子进入磁场时的速度大小相等，则
所以、粒子的比荷之比为
C正确；
D．在竖直方向，、粒子先加速度再减速，由运动学公式得
因为、粒子在电场中运动时间相等，场强E相等，则
所以，、穿过极板竖直方向上的位移大小与两粒子的比荷成正比，则
D错误。
故选C。
7．如图甲所示，质量分别为1kg、2kg、3kg的三个物块A、B、C叠放在水平面上，现对物块B施加一水平向右的拉力F，物块A、B、C的加速度与水平拉力的关系如图乙（以水平向右为正）。若物块足够长，物块A、B间的动摩擦因数为μ1，物块B、C间的动摩擦因数为μ2，物块C与地面间的动摩擦因数为μ3，重力加速度下列说法正确的是（ ）
A．μ1=0.1B．μ1=0.2C．D．
【答案】 C
【解析】由图可知，当时B开始有加速度，此时应该是ABC整体一起相对地面开始滑动，所以此时的F大小应等于整体与地面的最大静摩擦力，即有
得
当F2=12N，a2=1m/s2时，此时应该是AB一起与C发生相对的滑动，即有
得
当F3=21N，a3=4m/s2时，此时应该是B与A，B与C都发生相对的滑动，即有
得
故选C。
8．如图所示是一玻璃球体，其半径为R，O为球心，AB为水平直径．M点是玻璃球的最高点，来自B点的光线BD从D点射出，出射光线平行于AB，已知∠ABD＝30°，光在真空中的传播速度为c，则（）
A．此玻璃的折射率为
B．光线从B到D需用时
C．光从玻璃射入空气波长不变
D．若增大∠ABD，光线在DM段会发生全反射现象
【答案】 BD
【解析】A．由题图及几何关系可知光线在D点的入射角为i＝30°，折射角为r＝60°，由
折射率的定义
知
故A错误；
B．光线在玻璃中的传播速度为
由几何关系知BD＝R，所以光线从B到D需用时
故B正确；
C．由于，光从玻璃射入空气f不变，变大，所以波长变长，故C错误；
D．若增大∠ABD，则光线射向DM段时入射角增大，射向M点时为45°，而临界角满足
即光线可以在DM段发生全反射现象，故D正确。
故选BD。
9．如图所示，光滑圆形轨道固定在竖直面内，质量为m的小球A从左边与圆心等高处由静止开始沿轨道下滑，与静止于轨道最低点的小球B发生第一次碰撞，若A、B两球第一次碰撞和第二次碰撞发生在同一位置，且两小球始终在圆形轨道水平直径的下方运动，A、B间的碰撞均为弹性碰撞，重力加速度为g，则（ ）
A．B球的质量可能为2m
B．第一次碰撞结束后的瞬间，B球对轨道的压力大小可能为
C．第一次碰撞结束后，B球到达右侧轨道最高点时对轨道的压力大小可能为
D．第二次碰撞结束后的瞬间，A球对轨道的压力大小一定为
【答案】 BCD
【解析】A．小球A碰前速度
若A、B两球第一次碰撞和第二次碰撞发生在同一位置，且两小球始终在圆形轨道水平直径的下方运动，则两球碰后速度大小相同，对碰撞过程
，
解得
，
或者，碰后小球A静止，则
，
解得
，
故A错误；
B．当
，
B受到的支持力
根据牛顿第三定律B球对轨道的压力大小
故B正确；
C．如果
，
B球到达右侧轨道最高点时，上升高度
解得
根据牛顿第三定律，对轨道的压力大小
故C正确；
D．二次碰撞过程，根据动量守恒和机械能守恒或根据运动可逆性，以上两种情况碰后A球速度均为，B球均静止，根据牛顿第三定律，A球对轨道的压力大小
一定为，故D正确。
故选BCD。
10．如图所示，在xOy坐标系中，以（r，0）为圆心、r为半径的圆形区域内存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场。在的足够大的区域内，存在沿y轴负方向的匀强电场。在xOy平面内，从O点以相同速率、沿不同方向向第一象限发射质子，且质子在磁场中运动的半径也为r。不计质子所受重力及质子间的相互作用力。则质子（ ）
A．在电场中运动的路程均相等
B．最终都从磁场边界与x轴的交点C处平行于发射速度方向离开磁场
C．在磁场中运动的总时间均相等
D．从进入磁场到最后离开磁场过程的总路程均相等
【答案】 ABC
【解析】当质子沿与x轴正方向成夹角的方向从第一象限射入磁场时，设质子将从A点射出磁场，如图所示
其中O1、O2分别为磁场区域圆和质子轨迹圆的圆心。由于轨迹圆的半径等于磁场区域圆的半径，所以OO1AO2为菱形，即AO2平行x轴，说明质子以平行y轴的速度离开磁场，也以沿y轴负方向的速度再次进入磁场，则有
所以质子第一次在磁场中运动的时间
此后质子轨迹圆的半径依然等于磁场区域圆的半径，设质子将从C点再次射出磁场。如上图所示，其中O1、O3分别为磁场区域圆和质子轨迹圆的圆心，AO3平行x轴。由于O1AO3C为菱形，即CO1平行AO3，即平行x轴，说明C就是磁场区域圆与x轴的交点。这个结论与无关。所以OO2O3C为平行四边形，则
质子第二次在磁场中运动的时间
则质子在磁场中运动的总时间
故质子在磁场中运动的总时间为。
A．进入电场的速度和方向相同，故在电场中的运动路程相同，A
正确；
B．最终都从磁场边界与轴的交点C处离开磁场时的速度方向与O3C垂直，平行于发射速度方向离开磁场；B正确；
C．在磁场中运动的总时间均相等，为，C正确；
D．从不同位置第一次离开磁场时，在非场区的运动路程显然不同；在而磁场中总的圆心角相同，则在电场和磁场中的路程相同，故总路程不同；D错误。
二、非选择题：本题共5小题，共60分。
11. （8分）验小组在探究“加速度与物体的受力、物体质量的关系”时，用图甲所示的装置让滑块做匀加速直线运动来进行；由气垫导轨侧面的刻度尺可以测出光电门A、B之间的距离以及遮光片的宽度，遮光片通过光电门A、B的时间、可通过计时器（图中未标出）分别读出，滑块质量为，钩码的质量为，打开气垫导轨的气源，让滑块在钩码的重力作用下做匀加速直线运动，重力加速度为，回答下列问题：
（1）为了让滑块所受的合力等于钩码的重力， （填“”“”或“”）。
（2）滑块的加速度 （用、、、来表示）；图乙遮光片的宽度在刻度尺上对应的读数为 。
（3）图丙是钩码的质量不变，改变滑块的质量，得出不同的对应的加速度，描绘出函数关系图像为双曲线的一支，图中两矩形的面积 （填“相等”或“不相等”）。
（4）图丁是滑块的质量不变，改变钩码的质量，得出不同的对应的加速度，描绘出的函数关系图像，图线的斜率等于 。
【答案】（1） ；（2） ； 2.0；（3）相等；（4）
【解析】1）对整体由牛顿第二定律可得
对滑块由牛顿第二定律可得
联立解得
由上式分析可知，当
则有
即滑块所受的合力等于钩码的重力。
（2）滑块经光电门A、B时的速度分别为
滑块从A到B的运动中，由速度位移关系公式可得
联立解得
由图乙可知，刻度尺最小刻度值为1mm，因此遮光片的宽度在刻度尺上对应的读数为2.0mm。
（3）由图丙可知，函数关系图像为双曲线的一支，说明a与M成反比，则a与成正比，由牛顿第二定律可知
当钩码的质量m不变，则有滑块的质量M与加速度a的乘积不变，恒为mg，把函数关系图像中两个矩形补充完整，如图所示，可知两个完整矩形的面积相等，都为mg，再减去补充的共有面积，剩余的面积也相等，即图丙中的两矩形面积相等。
（4）图丁是滑块的质量不变，改变钩码的质量，得出不同的对应的加速度，描绘出的函数关系图像，由图像可知，说明加速度a与mg成正比，由牛顿第二定律可得
整理可得
可知图线的斜率等于。
12. （10分）某校举行了一次物理实验操作技能比赛，其中一项比赛为选用合适的电学元件设计合理的电路，并能较准确地测量同一电池组的电动势及其内阻。提供的器材如下：
A．电流表（满偏电流，内阻为
B．电流表（，内阻未知）
C．电压表（，内阻未知）
D．滑动变阻器
E．定值电阻（阻值为）
F．开关与导线若干
（1）图（a）是小李同学根据选用的仪器设计测量该电池组电动势和内阻的电路图。根据该实验电路测出的数据绘制的图线如图（b）所示（为电流表G的示数，为电流表A的示数），则由图线可以得到被测电池组的电动势 V，内阻 。（结果均保留2位有效数字）
（2）另一位小张同学则设计了图（c）所示的实验电路对电池组进行测量，记录了单刀双掷开关分别接1、2对应电压表的示数和电流表的示数；根据实验记录的数据绘制图线如图（d）中所示的两条图线。可以判断图线是利用单刀双掷开关接 （选填“1”或“2”）中的实验数据描出的；分析两条图线可知，此电池组的电动势为 ，内阻 用图中表示）。
【答案】（1） 7.5；5.0；（3） 1 ； ；
【解析】（1）电流表G和定值电阻串联，其可看成一个电压表，则
整理可得
根据图像可知，图线与纵轴会相交于的位置，则有
联立可得
（2）由图(c)分析可知，单刀双掷开关接1和2时，只是电流表的内接与外接差别：当S2接1时，是电流表的内接法(相对于电源)，从图d可以看出，当电流表的示数为零时，即电源的外电路断开，而对电源来说断路电压就是电动势，根据实验原理知：图象的纵截距
由于电流表内阻的影响，则短电流
即横截距(即短路电流)小于真实值。 当S2接2时，电流表相对于电源外接，同理可以看出，当电流的示数为零时，但由于电压表与电源仍构成通路，则此时路端电压小于电动势，根据实验原理知：图象的纵截距
由于电流表的测量值就是通过电源的电源，则
即图象的横截距是真实值。 总结以上两点可知，U-I图象中纵截距小的 EB是S2接2的数据所绘。图线A是S2接1时中的实验数据描出，则电源电动势
E=EA
电源内阻
13. （9分）如图所示为一超重报警装置示意图，高为L、横截面积为S、导热性能良好的薄壁容器竖直倒置悬挂，容器内有一厚度不计、质量为的活塞，稳定时正好封闭一段长度为的理想气体柱。活塞可通过轻绳连接以达到监测重物的目的，当所挂某一质量的重物时活塞将下降至位于离容器底部位置的预警传感器处恰好平衡，此时系统可发出超重预警。已知初始时环境热力学温度为，大气压强为，重力加速度为g，不计摩擦阻力。
（1）求刚好触发超重预警时所挂重物的质量M；
（2）在（1）条件下，若外界温度缓慢降低，求在刚好触发超重预警到外界温度缓慢降低的过程中外界对气体做的功。
【答案】 （1）；（2）
【解析】（1）轻绳未连重物时，设理想气体的压强为，对活塞受力分析，根据平衡条件得
轻绳连接重物刚好触发超重预警时，设理想气体的压强为，对活塞受力分析得
对理想气体，由玻意耳定律得
联立解得
（2）对理想气体，由盖—吕萨克定律得
且
此过程外界对气体做的功为
联立解得
14. （15分）如图所示，质量为3m的长木板C静置在光滑水平地面上，质量为m的小物块B静置在长木板上表面的最左端，板的上表面右端通过挡板固定一个轻弹簧。用长为L、不可伸长的轻绳将质量为m的小球A悬挂在O点，初始时轻绳处于水平拉直状态。将小球由静止释放，下摆至最低点刚好与物块B发生弹性碰撞，长木板上表面光滑，板长为，弹簧始终在弹性限度内，不计空气阻力、小球大小及挡板质量，重力加速度为g。求：
（1）弹簧被压缩后具有的最大弹性势能为多少；
（2）长木板获得的最大速度为多少；
（3）若长木板上表面不光滑，物块与长木板间的动摩擦因数为0.5，物块最终返回到长木板的中点时（已脱离弹簧）与长木板相对静止，则弹簧被压缩后的最短长度为多少。
【答案】 （1）；（2）；（3）
【解析】（1）设小球A与B碰撞前一瞬间，小球A的速度为，根据机械能守恒有
解得
由于A、B质量相等，发生弹性碰撞，因此两者交换速度，即碰撞后物块B以开始向右运动。设弹簧压缩最大时，物块与板的共同速度为，根据动量守恒
解得
根据机械能守恒定律，弹簧的最大弹性势能
（2）设物块滑离木板时的速度大小为，长木板获得的最大速度大小为，根据动量守恒有
根据能量守恒有
解得
（3）若长木板的上表面不光滑，设物块相对长木板运动的路程为s，根据动量守恒，物块与长木板最终的共同速度等于
根据能量守恒
解得
根据题意及几何关系可知，弹簧被压缩后的最短长度
15. （18分）如图所示，金属导轨ACEG、BDFH电阻可忽略，其中AC、BD平行、等长且与水平地面的夹角均为，AC、BD间宽度为d，AC长为l，足够长的EG、FH平行固定在绝缘水平地面上，宽度为，GH端接电容为C的电容器，两导轨在C、E、F、D各处平滑相连。磁感应强度大小均为B的磁场分别垂直于两导轨平面向上，质量为m、长为d、电阻不计的金属棒PQ从倾斜导轨AB端左上方某位置以初速度水平抛出，恰好从倾斜导轨最上端无碰撞的滑上导轨，金属棒与倾斜导轨间的动摩擦因数为，金属棒在运动过程中与导轨接触良好，没有转动且始终垂直导轨，金属棒与水平导轨间的摩擦、空气阻力均不计，重力加速度为g。求
（1）金属棒PQ抛出时离水平地面的高度h；
（2）金属棒PQ运动到倾斜导轨底端时的速度大小；
（3）金属棒PQ进入水平导轨的速度和最终在导轨上稳定运行速度的大小之比。
【答案】 （1）；（2）；（3）
【解析】（1）棒运动至AB端，由平抛规律
由几何关系
联立，解得
（2）棒运动至AB端的速度
棒在AC、BD导轨上运动，设t时刻流过棒的电流为i，由牛顿第二定律
在时间内，根据加速度的定义
根据电流的定义
由法拉第电磁感应定律，电容器上的电压变化
电容器上的电量变化
联立，可得
故棒做匀加速直线运动，由运动学公式
解得
（3）棒刚滑到CD时，电容器两端的电压
电容器上的电量
棒刚滑上EG、FH时，棒两端的电压
所以，电容器放电，棒做加速运动。终态时，有
由动量定理
又
而
联立，解得
即