湖南省长沙市周南中学2024届高三下学期第二次模拟考试物理试题（Word版附解析）

这是一份湖南省长沙市周南中学2024届高三下学期第二次模拟考试物理试题（Word版附解析），共15页。试卷主要包含了单选题，多项选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题: (每题 4 分, 共 24 分)
1. 一质点做直线运动的 v−t 关系图像如图所示,则该质点的 x−t 关系图像可大致表示为选项图中的( )
A.
B.
C.
D.
2. 2022 年 2 月 27 日, 我国长征八号遥二运载火箭一次发射了 22 颗卫星, 并全部成功送入预定轨道。若 其中两卫星轨道如图所示, 圆轨道的半径与椭圆轨道的半长轴相等, 两轨道面在同一平面内且两轨道相交 于 A、B 两点。下列说法正确的是
A. 两卫星在图示位置的速度大小关系为 v1>v2
B. 两卫星在图示位置时, 卫星 1 受到的地球引力较大
C. 卫星 1 在 A 处的加速度比卫星 2 在 A 处的加速度大
D. 若不及时调整轨道, 两卫星可能相撞
3. 超级电容器又叫双电层电容器, 是一种新型储能装置, 它不同于传统的化学电源, 是一种介于传统电容 器与电池之间、具有特殊性能的电源。它具有功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围 宽等特点。如图为一款超级电容器, 其标有 “2.7V, 3000F”, 则可知
A. 该电容器充电时把电能转化为化学能
B. 该电容器充电时板间的电场强度增大
C. 该电容器容纳电荷的本领较 3000pF 的电容小
D. 该电容器只有在 2.7 V 电压下,电容才是 3000 F
4. 关于下面五幅图像, 下列说法正确的是( )
甲
乙
丙
丁
戊
A. 甲是光的干涉图样, 乙是光的衍射图样, 丙为薄膜干涉图样, 丁为小孔衍射图样
B. B. 双缝干涉实验中, 波长越长亮条纹越窄
C. C 从图丙检验工件平整度的操作中,通过干涉条纹可推断出 P 为凸处、 Q 为凹处
D. 如图戊所示, 真空玻璃管上采用镀膜技术增加透射光, 使尽可能多的太阳能转换成热能, 这种镀膜技术 的物理依据是 光的干涉。
5. 一定质量的理想气体从状态甲变化到状态乙,再从状态乙变化到状态丙,其 p−V 图像如图所示。则该理 想气体( )
A. 由甲到乙再到丙, 内能先增大后减小
B. 甲、丙两状态下分子的平均动能相同
C. 由乙到丙,气体吸收 1000J 的热量
D. 由乙到丙, 分子对容器壁单位面积的平均作用力减小
6. 为庆祝党的二十大的胜利召开, 某景区挂出 32 个灯笼(相邻两个灯笼间由轻绳连接), 依次贴上 “高举中 国特色社会主义旗帜, 为全面建设社会主义现代化国家而团结奋斗”, 从高到低依次标为 1、2、3、...、32.在无风状态下, 32 个灯笼处于静止状态, 简化图如图所示, 与灯笼 “斗”
右侧相连的轻绳处于水平状态,已知每一个灯笼的质量 m=1 kg ,重力加 速度 g=10 m/s2 ,悬挂灯笼的轻绳最大承受力 Tm=3202N ,最左端悬挂 的轻绳与竖直方向的夹角为 θ 。下列说法正确的是( )
A. θ 最大为 60∘
B. 当 θ 最大时最右端轻绳的拉力为 3202N
C. 当 tanθ=12 时第 16 个灯笼与第 17 个灯笼间轻绳与竖直方向的夹角为 45∘
D. 当 tanθ=34 时第 8 个灯笼与第 9 个灯笼间轻绳与竖直方向的夹角为 30∘
二、多项选择题：(本大题共 4 小题, 每小题 5 分, 共 20 分。全部选对得 5 分, 选对但不全的 3 分。)
7. 近代物理学的发展, 促进了人类文明的发展与进步, 对于近代物理学的几个里程碑, 下列说法正确的是( )
A. 图 1 中, 电子束的衍射实验证明实物粒子具有波动性
B. 图 2 中,由于光电管加的是反向电压,灵敏电流表 G 所在的支路中不可能存在光电流
C. 图 3 中,大量处于 n=4 能级的氢原子向低能级跃迁时放出的光,最小频率与最大频率之比为 22: 425
D. 由图 4 知 ​36Li 的结合能小于 ​24He 的结合能
8 如图所示，是某质点在竖直方向上从 A 点抛出后运动的轨迹，重力加速度为 g ，忽略空气阻力。下列说法 正确的是
A. AB 两点间的高度差与 AC 两点间的高度差之比为 3:4
B. 经过点 B 时速度方向与 x 轴夹角为 45∘
C. 经过最高点 C 时速度大小为 gL2
D. 经过点 D 时速度与经过点 B 时相同
9. 空间存在一电场,电场方向平行 x 轴,电场中沿 x 轴各处的电势如图所示,一个带电粒子仅在电场力作用 下沿 x 轴做周期性运动。若粒子的质量为 m 、电荷量大小为 q ,其在 O 点的能量(包括电势能和动能)为 2qφ 。 下列说法正确的是
A. 粒子带正电
B. O 点左侧区域为匀强电场且电场强度的大小为 φ05x0
C. 粒子在运动过程中到 O 点的最远距离为 9x
D. 粒子在运动过程中的最大速度大小为 2qφ0m
10. 如图所示,图甲为一列简谐横波在 t=0 时刻的波形,其中质点 P 坐标为 0,0.2m ,质点 Q 坐标为 (10m ,- 0.2m )，图乙为质点 Q 的振动图像，图中 M 点坐标为 0.5s,0 ，则关于波的传播和质点的振动，下列判断正确 的是( )
乙
A. 该简谐横波的传播方向沿 x 轴负方向
B. 由波动图像可得该简谐横波的波长为 λ=12 m
C. 结合波动图像和振动图像可得该简谐横波的传播速度为 v=2m/s
D. 结合波动图像和振图像可得点 P 的振动方程为 y=0.4sinπ3t−π6m
三、实验题: 本大题共 2 小题, 没空 2 分, 共 16 分)
11、了解地球表面重力加速度的分布, 对地球物理学、航空航天技术及大地测量等领域有十分重要的意义 某同学利用图甲所示的装置测量重力加速度。请回答下列问题:
乙
甲
丙
（1）下列操作中，有助于减小实验误差的是___；
A. 摆线要选择细些的、弹性大些的, 并使其适当长一些
B.拉开摆球时使摆角尽量大些
C. 实验时必须保证小球在同一竖直面内摆动
D.改变摆长重复实验时, 摆线长度的变化尽量小些
（2）实验中用停表测量单摆的周期，摆球某次经过最低点开始计时并数 0 ，当摆球第 60 次经过最低点停 止计时,停表的示数如图乙所示,则单摆的周期为___ s (结果保留三位有效数字).
（3）改变摆长，多次测量，做出周期的平方与摆长的图像如图丙所示，则重力加速度为___ m/s2 （ π∗ 取 9.86 , 结果保留三位有效数字)。
12、某学习小组利用如下图所示的电路测量多用电表内欧姆 “ × 1” 挡内部电池的电动势 E 和多用电表欧如 “ ×1 ” 挡的内阻 r,R0 为滑动变阻器, V 为电压表 (量程 0∼2 V ,内阻约 2kΩ )。
实验步骤如下:
（1）将多用电表的选择开关调到 “ ×1 ” 挡,将上左图中多用电 表的黑表笔与___（填“1”或“2”）端相连。
（2）两表笔与 1、2 正确连接后, 改变滑动变阻器接入电路的阻 值, 某次实验中多用电表和电压表的读数分别如上图所示, 多用电 表的读数为___ Ω ，电压表的读数为___V。
（3）多次改变滑动变阻器接入电路的阻值,记录多用电表的读数 R 和电压表的读数 U ,并在计算机上显示出如右图所示的 1U−1R 图线,则 E= ___V, r= ___ Ω 。
(计算结果保留三位有效数字)
四、计算题 (本题共三大题, 共 40 分)
13. 如图所示,某种光学设备是通过传感器接收到光的强度变化而触发工作的。光从玻璃内侧 P 点射向外侧 N 点再折射到空气中,测得入射角为 α=30∘ ,折射角为 β=60∘ ; 若光从 P 点射向外侧 N 点,刚好发生全反射 并被内侧边缘 Q 接收,求:
(1) 玻璃的折射率 n ;
(2)光从玻璃射向空气时临界角 C 正弦值。
(3) 若玻璃厚度为 d ,真空中光速为 c ,光从 P 点射向外侧 N 点并被内侧边缘 Q 接收所需时间 t .
14. (14 分) 如图所示,在光滑水平地面上有一辆质量 M=3kg 的小车,小车左右两侧分别为半径 R=0.3m r=0.15m 的四分之一光滑圆弧轨道，两圆弧轨道之间平滑连接长 L=0.5m 的光滑水平轨道。质量 m=1kg 的小滑块(可视为质点)从小车左侧圆弧轨道顶端 A 处由静止释放,重力加速度 g 取 10 m/s2 ,求:
(1) 当滑块第一次运动到水平轨道上时, 小车和滑块的速度分别多大:
(2) 当滑块运动到右侧四分之一圆弧轨道的最高点 B 时,小车和滑块的速度分别多大
(3)若水平轨道是粗糙的, 要使滑块从左侧圆弧轨道滑到水平轨道后, 至少能两次滑到左侧圆弧轨道上, 消 块与水平轨道间的动摩擦因数应满足什么条件。
15. (16 分) 如图,两根足够长且电阻不计的平行金属导轨与地面均成 37∘ 角放置,区域 I 和 II 以 PQ 为边界 分别存在足够大的垂直两导轨所在平面向下及平行导轨向上的匀强磁场,两磁场的磁感应强度均为 B=2T 质量分别为 M=3kg、m=1kg 的导体棒 ab、cd 相距 s=6m 放置在区域 I 的导轨上,两棒的电阻均为 R= 1 , Ω ，两棒的长度和导轨的间距均为 L=1m 。区域 I 的导轨光滑，区域 II 的导轨与 ab 棒间的动摩擦因数 μ = 0.5 且与 cd 棒无摩擦。同时由静止释放两棒， ab 棒进入区域 II 后恰好做匀加速直线运动。PQ// ab//cd ，棒 与导轨接触良好,重力加速度大小 g=10 m/s2,sin37∘=0.6 。
(1) ab 棒到达 PQ 前,求 ab 和 cd 棒的加速度大小;
(2) 求 ab 棒的释放处与 PQ 的距离;
(3) cd 棒到达PQ时, ab 棒的速度多大?
长沙市周南中学 2024 届高三第二次模拟考试物理科参考答案
时间: 75 分钟; 分值: 100 分
一、单选题: (每题 4 分, 共 24 分)
1. 【答案】 B
【解析】物体开始向正方向做匀减速直线运动到零, 然后反向做匀加速直线运动, 位移时间图线的切线余 率表示瞬时速度,可知瞬时速度先减小后反向增大,故 ACD 错误, B 正确。
故选 B 。
2. 【答案】 A
【解析】分析：本题考察万有引力与航天问题中绕同一中心天体运动的不同天体的受力及运动情况分析 可以运用 “高轨低速长周期” 结论来判断。另外还涉及开普勒第三定律的考察。
解答:
A . 以地球球心为圆心,如图所示
根据变轨原理可知卫星 2 在轨道 3 上的线速度 v3 大于 v2 ,
由万有引力提供向心力有 GMmr2=mv2r
可得 v=GMr
所以卫星 1 的线速度 v1>v3 ,故 v1>v2 ,故 A 正确;
B .根据万有引力定律 F=GMmr2 ,由于两卫星质量关系未知,无法判断万有引力的大小; 故 B 错误.
C .根据牛顿第二定律可得: 力是产生加速度的原因,万有引力提供加速度 GMmr2=ma
解得 a=GMr2
所以卫星 1 在 A 处的加速度与卫星 2 在 A 处的加速度大小相等; C 错误.
D . 根据开普勒第三定律可得 r1​3r1​3=a2​3r2​3
由于圆的半径与椭圆的半长轴相等,两颗星运行周期相等,所以不可能相撞。故 D 错误.
故选 A 。
3. 【答案】B
【解析】由于是电容器, 充电时把电能存储在电容器中, 没有转化为化学能, 故 A 错误; 电容器充电时 板间的电压增大,距离不变,根据 E=Ud 可知,电场强度增大,故 B 正确; 电容是描述电容器容纳电荷 本领的物理量，其大小与电压和电量无关，故电容始终为 3000F ，比 3000pF 的电容大，故 C 错误，D 错误。
4. 【答案】 D
【解析】 A . 光的双缝干涉图样是等间距明暗相间的条纹,光的单缝衍射图样是中央亮条纹最宽最亮,所以甲 是光的干涉图样,乙是光的衍射图样,丙为薄膜干涉图样,丁为圆盘衍射图样,故 A 错误
B . 根据双缝干涉条纹间距公式 Δx=Ldλ 可知,波长越长亮条纹越宽,故 B 错误:
C . 薄膜干涉是等厚干涉,同一级条纹各处薄膜厚度相等,所以从图丙检验工件平整度的操作中,可推断出 P 为凹处、 Q 为凸处, C 错误, D .真空玻璃管上的镀膜是一层增透膜,利用了光的干涉的原理,故 D 正确
5. 【答案】 B
【解析】 B . 根据理想气体状态方程 p1V1T1=p2V2T2
将甲、丙两状态下气体压强和气体体积代入可知, 甲、丙两状态下气体温度相等。理想气体分子平均动能 只与温度有关,甲、丙两状态下分子平均动能相同, B 正确;
A . 从甲到乙,气体做等容变化,压强减小,温度减小,内能减小,结合 B 选项可知,由甲到乙再到丙,内能 先减小后增大, A 错误;
C. 由乙到丙,气体体积增大,系统对外做功,即 W=−pΔV=pVZ−V丙=−1000 J
且 B 选项中已分析知乙到丙过程气体内能增大,即 ΔU>0 ,根据热力学第一定律 ΔU=W+Q
可知 Q>1000J ,即吸收热量大于 1000J,C 错误;
D. 由乙到丙,气体压强不变,可知分子对容器壁单位面积的平均作用力不变, D 错误。故选 B .
6. 【答案】 C 【解析】 AB 、当最左端连接的轻绳的拉力大小为 Tm=3202N
时, θ 最大,此时灯笼整体受力如图所示
由平衡条件水平方向有: Tmsinθm=F2
竖直方向有: Tmcsθm=32mg
联立解得 θm=45∘,F2=320 N
故 AB 错误;
C. 当 tanθ=12 时,灯笼整体受力分析如图
由平衡条件知,最右端轻绳的拉力 F21=32mgtanθ
对第 17 个灯笼至第 32 个灯笼整体, 其受力情况跟灯笼整体的受力情况相同,
由平衡
条件 tanα=F2132−16mg
则第 16 个灯笼与第 17 个灯笼间轻绳与竖直方向的夹角 α=45∘ 故 C 正确;
D . 当 tanθ=34 时,此时灯笼整体受力如图所示
由平衡条件知,最右端轻绳的拉力 F22=32mgtanθ
对第 9 个灯笼至第 32 个灯笼整体,其受力情况跟灯笼整体的受力情况相同,由平衡条件 tanβ=F2232−8mg 则第 8 个灯笼与第 9 个灯笼间轻绳与竖直方向的夹角 β=45∘ 故 D 错误。
故选: C 。
二、多项选择题：(本大题共 4 小题, 每小题 5 分, 共 20 分。全部选对得 5 分, 选对但不全的 3 分。)
7. 【答案】 AC 【解析】略
8 【答案】 AC
【解析】 A . 依题意,某质点抛出后做斜抛运动,利用逆向思维,可知质点从 C 点做平抛运动,依次经过 B 点 和 A 点,设 C 点的坐标为 0,yC ,从 C 点到 B 点用时为 t ,由乙图可知
L=vCt
yC=12gt2
从 C 点到 A 点用时为 t​′
2L=vCt′
yC+3L=12gt′2
联立可得
yC=L
vC=gL2
故 AC 正确;
从 C 点做平抛运动经过 B 点,位移偏转角为 45∘ ,由位移偏转角与速度偏转角的关系可知,速度偏转角不可 能为 45∘ ,故 B 错误。
D . 经过点 D 时速度与经过点 B 时速度大小相同,方向不同,故 D 错误。
故选 AC 。
9. 【答案】 AD
【解析】 A . 由于正电荷在电场力的作用下从电势高的地方运动到电势低的地方,故粒子带正电,故 A 正确 B . 由于 −3x0−O 之间的电势差为 φ0 ,电场强度的大小 E=φ03x0 ,故 B 错误;
C.根据能量守恒定律,粒子速度为 0 的位置的电势能为 2qφ0 ,电势为 2φ0 ,根据图像可知,粒子在运动过 程中到 O 点最远的距离为 6x0 ,故 C 错误;
D .根据图像可知,电势能最小为零,此时动能最大,速度最大。由能量守恒定律, 12mvm2=2qφ0 ,粒子在 运动过程中的最大速度为 2qφ0m ,故 D 正确。
10. 【答案】 ABD
【解析】 A . 根据质点 Q 的振动图像可知,在 t=0 时刻 Q 向上振动,根据同侧法可知该简谐波沿 x 轴负方向传 播,故 A 正确;
B . 设该简谐横波的波动方程为 y=0.4sin2πλx+φ1m
将 0,0.2m,10m,−0.2m 代入,解得 λ=12m,φ1=π6
故 B 正确;
CD . 设质点 Q 的振动方程为 y=0.4sin2πTt+φ2m
将 0,−0.2 m,0.5s,0 代入,解得 T=6s,φ2=−π6
因此该简谐横波的传播速度为 v=2m/s
同理,质点 P 的振动方程为 y=0.4sinπ3t+π6m
故 D 错误, C 正确。故选 ABD 。
三、实验题: 本大题共 2 小题, 没空 2 分, 共 16 分)
11.【答案】 ①. C ②. 1.90 ③. 9.76
【解析】
（1）A. 在 “用单摆测量重力加速度” 的实验中, 不计摆线的质量, 并要测量长度, 且摆球大小忽略, 所 以摆线要选择细些的、这样质量比较小; 摆线伸缩性小些的, 这样在摆动过程中长度变化小, 并且适当长 一些的,这样摆球的大小相对于摆线可以忽略不计,故 A 错误;
B. 摆球的周期与摆角无关,且要求摆球的摆角要小于 5∘ ,否则摆球的运动就不能看成简谐运动了 故 B 错误;
C. 实验时,应使摆球在同一竖直面内摆动,不能形成圆锥摆,从而减小实验误差,故 C 正确
D. 改变摆长重复实验时, 摆线长度的变化尽量大些, 适当长一些, 故 D 错误 故选 C。
（2）摆球某次经过最低点开始计时并数 0 , 当摆球第 60 次经过最低点停止计时, 则摆球经过 30 次全振动 由图乙可知单摆在 30 次全振动所用的时间为 t=30 s+27.10 s=57.10 s
则单摆的周期为 T=tn=57.1030 s=1.90 s
（3）由单摆周期公式 T=2πLg ,可得 T2=4π2gL
由图示 T2−L 图像可知,图像的斜率 k=4π2g=×10−2 s2/m
解得重力加速度为 g=9.76 m/s2 。
12、【答案】
【解析】
（1）欧姆表内部黑表笔接电源的正极, 则应将图 1 中多用电表的黑表笔与 “ 1 ” 端相连.
（2）多用电表接 “ × 1” 挡,所以读数为 20×1Ω=20Ω 电压表量程 0∼2 V ,所以读数为 0.85 V .
（3）由闭合电路欧姆定律可得 E=U+URr 解得 1U=rE⋅1R+1E
由图像可知 1E=0.7 rE=5−≈9.6 解得 E=1.43 V r=13.7Ω
四、计算题 (本题共三大题, 共 40 分)
13.【答案】(1) 在 M 点,由光的折射定律得: n=sinβsinα=sin60∘sin30∘=3 . (3 分)
(2) 在 N 点,根据全反射临界角与折射率的关系: sinC=1n=33 ___（ 3 分）
3t=6 d/d (4 分)
14. 【答案】解: (1) 设物块运动到水平轨道时的速度为 v1 ,小车的速度为 v2 ,根据动量守恒定律可得 mv1=Mv2,⋯⋯ (2 分)
根据机械能守恒定律得 mgR=12mv12+12Mv22 , ( 2 分)
解得 v1=322m/s, v2=22m/s 。 ( 2 分)
（2）当滑块运动到右侧四分之一圆弧轨道最高点 B 时,滑块与小车水平速度相等,设为 v3
则 0=m+Mv3,⋯⋯ (1 分)
解得 v3=0 , (1 分)
即小车的水平速度为零,设滑块的竖直速度为 v4 ,根据机械能守恒可得 mgR−r=12mv42 ( 2 分) 解得 v4=3m/s 。 (1 分)
(3)若水平轨道是粗糙的,设滑块从 A 点下滑后,第二次向左运动到左侧圆弧最低点时速度刚好为零,根据 动量守恒可知,此时小车和滑块速度均为零,根据功能关系有 mgR=4μmgL (2 分)
解得 μ=0.15 ,因此,要使滑块至少能两次滑到左侧圆弧轨道上,物块与水平轨道间的动摩擦因数应满足 μ<0.15 。（1 分）
15. 【解答】: 1ab 棒到达 PQ 前,两棒均在区域 I 中,回路中通量变 化为零, 故感应电动势为零, 两棒均做加速度相同的匀加速直线 运动,设加速度大小为 a1
由牛顿第二定律有: mgsin37∘=ma1 ⋯−2 分
代入数据解得: a1=6 m/s2 −−−−2 分
(2) ab 棒在区域 II 中恰好做匀加速直线运动，表明其受到的安培力恒定，即回路中电流恒定.故 cd 切割感线 的速度恒定,所以, cd 一定做匀速直线运动.设 cd 匀速运动的速度(也是 ab 棒刚好到达 PQ 的速度)大小为 v , al 棒释放点与 PQ 的的距离为 x
cd 棒切割感线产生的感应电动势为: E=BLv−⋯−1 分
回路中的电流为 I=E2R −⋯−1 分
cd 棒受到的安培力为: F=BIL —– 1 分
对 cd 棒,由力的平衡条件有: mgsin37∘=F ⋯−1 分
联立以上各式,代人数据得: v=3m/s —–1 分
对 ab 棒,由匀变速运动规律有: v2=2a1x ⋯⋯1 分
代人数据解得: x=0.75m ⋯−1 分
(3)从 ab 棒位于 PQ 至 cd 棒到达 PQ ，由右手定则可知 ab 棒中电流方向从 b 到 a ，由左手定则可知 ab 棒受到的安 培力方向垂直轨道平面向下。
此过程 cd 棒在区域 I 中运动的时间为: t=sv=2s ⋯−1 分
设 ab 棒在区域 II 中的加速度为 a2
对 ab 棒,由牛顿第二定律由: Mgsin37∘−μMgcs37∘+BIL=Ma2⋯−2 分
代人数据得: a2=1 m/s2 —–1 分
故 cd 棒到达 PQ 时, ab 棒的速度为: v′=v+a2t=5m/s - -1 分