2024-2025学年湖南省市县高二上学期12月联考物理试卷（解析版）

这是一份2024-2025学年湖南省市县高二上学期12月联考物理试卷（解析版），共20页。
1.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
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、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 物理学是一门实验与理论相结合的学科，它的发展离不开科学家们对自然界不断地探索和思考，以下关于物理学史和方法的说法正确的是（ ）
A. 法拉第发现了“电生磁”
B. 托马斯·杨发现了电流周围存在磁场
C. 自然界中的电和磁存在着某种神秘的联系，丹麦物理学家奥斯特通过不断地探索发现了电流的磁效应
D. 麦克斯韦预言了电磁波的存在，并通过实验证实了电磁波的存在
【答案】C
【解析】A．奥斯特发现了“电生磁”，法拉第发现了“磁生电”，A错误；
B．托马斯·杨成功地完成了光的干涉实验，证明了光具有波动性，奥斯特发现了电流周围存在磁场，故B错误；
C．丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，C正确；
D．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，故D错误。
故选C。
2. 如图甲，轻质弹簧下端挂一质量为的小球，小球处于静止状态。现将小球向下拉动距离后由静止释放并开始计时，小球在竖直方向做简谐运动，弹簧弹力与小球运动时间的关系图像如图乙（余弦图像），重力加速度为。由此可知（ ）
A. 小球做简谐运动的周期B. 小球做简谐运动的振幅为
C. 轻质弹簧的劲度系数D. 末小球的速度为0
【答案】C
【解析】A．小球从最低点运动至平衡位置的时间为1s，小球做简谐运动的周期
故A错误；
B．小球做简谐运动的振幅为
故B错误；
C．设初始时弹簧的伸长量为，则有
将小球向下拉动距离，弹簧的伸长量为，弹力为，则有
联立解得
故C正确；
D．在5s末，小球经过平衡位置，所受合力为0，加速度为0，但是速度最大，故D错误。
故选C。
3. 竹筏历来是江南水乡的一种重要运输工具。《载敬堂集》：“竹排；竹簰；竹筏，又称筏儿，简称筏，其物一也，古来为水上运输重要工具，也是代替桥梁渡水之要用。”同时，古朴原始的小竹筏也构成江南水乡独具特色的景致。如图所示，在平静的水面上，竹筏在水中沿竖直方向做简谐运动。在运动过程中竹筏运动的速度随时间变化的关系图像正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】竹筏的回复力由重力和浮力的合力提供，浮力随时间发生变化，因此回复力是变力，加速度也是变化的，竹筏做简谐运动是非匀加速运动，因此v-t图像不是直线；速度是矢量，方向在最高点或最低点发生变化，在平衡位置有速度最大值，故v-t图像如D所示。
故选D。
4. A、B两小球均带正电荷，A球固定于点正下方，B球用不可伸长的绝缘细线悬挂于点，，B球平衡时处于位置1（如图所示），两球均可看做点电荷，B球所带电荷量保持不变，此时发现A球所带电荷量在缓慢增加，在此过程中，B球缓慢地运动到位置2，下列说法正确的是（ ）
A. A、B两小球间的静电力保持不变
B. A、B两小球间的静电力可能减小
C. 细线对小球的拉力大小不变
D. 细线对小球的拉力可能增大
【答案】C
【解析】CD．根据题意，易知B处于受力平衡状态，对B球在某一位置进行受力分析，如图所示
根据相似三角形法可得
在B球缓慢向上运动到2位置的过程中，不变，不变，则不变，即细线对小球B的拉力不变，故C正确，D错误；
AB．结合上述，由于增大，A、B两小球间的静电力增大，故AB错误。
5. 每年夏季随着温度升高，天山和昆仑山上的冰川开始融化，塔里木河里的水便会溢出河道，流向河边低洼处。同时，河水也带来了大量的鱼和虾等水生物。当地村民便抓住了这样的自然规律，世代居住在这里，以捕鱼为生。现有一村民停在距离水面高为的河岸上，看到与水面成的方向有一条鱼，鱼的实际位置在水面下方处。已知水对光线的折射率为，则（ ）
A. 鱼的实际深度比村民观察到的要浅
B. 如上图，鱼在水中看到岸上所有景物都会出现在一个倒立的圆锥里，角的最大值为
C. 鱼距离村民的实际水平距离为
D. 鱼看到的村民比实际位置要高
【答案】D
【解析】AD．因为光线从空气射向水面，由光疏介质射入光密介质，折射角小于入射角，眼睛会顺着光来的方向寻找光源，所以鱼的实际深度比村民观察到的要深，根据光路可逆原理可知，鱼看到的村民比实际位置要高，A错误，D正确；
B．岸边景物发出或反射的光，在水面以掠射方式入射时（接近入射），光线会发生折射再进入鱼的眼睛里，鱼逆着折射光线观察岸上的景物时，岸上景物的像全部都呈现在一个倒立的圆锥里，根据光路可逆与全反射原理可知
发生全反射的临界角C满足
则
故B错误；
C．根据题意画出光路图如图所示
根据
解得
鱼距离村民的实际水平距离为
故C错误。
故选D。
6. “娱乐风洞”是一项新型娱乐项目，在一个特定的空间内通过风机制造的气流把人“吹”起来，使人产生在天空翱翔的感觉。其简化模型如图，一质量为的游客恰好静止在半径为的圆柱形竖直风洞内，已知气流密度为，游客在这种姿势下的受风面积（游客在垂直于风力方向的投影面积）为S，风洞内气流竖直向上“吹”出且速度恒定。假设气流吹到人身上后速度变为零，重力加速度为，不考虑气体重力，下列说法正确的是（ ）
A. 风对人的冲量大小大于人对风的冲量大小
B. 若风速变为原来的，则游客向下加速，加速度大小为
C. 若风速变为原来的3倍，则游客向上加速，加速度大小为
D. 气流速度大小为
【答案】C
【解析】A．根据牛顿第三定律可知，风对人的力等于人对风的力，作用时间相同，根据
可知两者的冲量大小相等，故A错误；
D．对时间内吹向游客的空气，设气体质量为，则
则风的动量变化为
以时间内吹向游客的空气为研究对象
由动量定理可得
由于游客处于静止状态，则
联立得
故D错误；
B．若风速变为原来的，则风力为，则
由动量定理可知
根据牛顿第二定律可知
联立解得
游客向下加速，故B错误；
C．若风速变为原来的3倍，则风力为，则
由动量定理可知
根据牛顿第二定律可知
联立解得
游客向上加速，故C正确。
故选C。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7. 物理是源自于生活的科学，只要细心观察，生活中处处皆是物理。下列情景中说法正确的是（ ）
A. “未见其人，先闻其声”现象的发生是因为声波的波长较长，光波的波长较短
B. 火车鸣笛出站时，站台上的旅客接收到笛声的频率比火车鸣笛的频率低
C. 蝙蝠通过在喉部产生短促而高频的超声波进行回声定位，其发出的超声波进入水中后波长不变
D. 降噪耳机通过发射与噪声振幅和频率相匹配、相位相反的声波来抵消噪声
【答案】ABD
【解析】A．“未见其人，先闻其声”现象的发生是衍射现象，因为声波的波长较长，光波的波长较短，波长越长越容易发生明显衍射，故A正确；
B．根据多普勒现象可知，火车鸣笛出站时，站台上的旅客接收到笛声的频率比火车鸣笛的频率低，故B正确；
C．蝙蝠通过在喉部产生短促而高频的超声波进行回声定位，其发出的超声波进入水中后频率不变，波速改变，根据可知，波长改变，故C错误；
D．降噪耳机通过发射与噪声振幅和频率相匹配、相位相反的声波来抵消噪声，利用干涉原理，故D正确。
故选ABD。
8. 范德格拉夫静电加速器结构如图所示，其工作原理是先通过传送带将正电荷传送到金属球壳（电荷在金属球壳均匀分布），使金属球与地面间产生几百万伏的高压，然后利用高压给绝缘管中的带电粒子加速。在加速管顶端A点无初速度释放一带电粒子，粒子经过B、C两点到达管底（B为AC中点）。不计粒子重力，仅考虑球壳产生电场的影响，下列说法正确的是（ ）
A. B点电势能比C点电势能高
B. 粒子从A点向C点运动过程中加速度逐渐增大
C. 粒子从A点向C点运动过程中电势变化越来越慢
D. 粒子在AC间的动能变化量是AB间动能变化量的两倍
【答案】AC
【解析】A．由题意可知，带电粒子带正电，B点距离带正电的金属球比C点更近，可知B点电势能比C点电势能高，故A正确；
B．根据题意可知，电场方向由A→C，沿AC方向电场线越来越稀疏，可知电场强度逐渐降低，则粒子从A点向C点运动过程中加速度逐渐减小，故B错误；
C．根据题意可知，沿AC方向电场强度逐渐减小，则粒子从A点向C点运动过程中相等距离的电势差越来越小，则电势变化越来越慢，故C正确；
D．根据题意可知，在AB间电场强度平均值大于BC间电场强度的平均值，则由动能定理可知，粒子在AC间的动能变化量要小于AB间动能变化量的两倍，故D错误。
故选AC。
9. 某同学在空教室里玩足球正起劲时，突然发现墙角的地面上A点处有一只蜘蛛，于是该同学将足球从地面上B点踢向蜘蛛。若足球以速度10 m/s与水平面成37°角离开地面，落到墙角A点前瞬间，蜘蛛立即从地面沿墙角线竖直上爬，速度v与它离地面的高度h之间满足关系，已知v0 = 5 cm/s、足球质量为0.4 kg，不计足球大小及其飞行过程中所受阻力，g取10 m/s2，sin37° = 0.6，下列选项中正确的是（ ）
A. 该同学对足球做功20 JB. 足球离地面的最大高度为1.8 m
C. 地面上A、B两点相距4.8 mD. 蜘蛛上爬10 cm需要3 s
【答案】ABD
【解析】A．人对足球做功
故A正确；
B．足球做斜抛运动，则离地面的最大高度为
故B正确；
C．足球运动的时间
水平位移
故C错误；
D．由
得
显然图像是一条直线，且图像与坐标轴所围成的面积表示时间，即
代入数据可知
故D正确。
故选ABD。
10. 如图，质量为的物块A以的速度在光滑水平面上向右运动，A的左侧为墙面，已知A与墙面碰撞后以原速率返回。A的右侧有物块B，物块B的质量为（未知），B的左侧固定一轻弹簧，物块A、B均可视为质点，下列说法正确的是（ ）
A. 若A、B能发生两次碰撞，则必须满足
B. 若，则弹簧能达到的最大弹性势能为
C. 若，则A最终以向左运动，B最终以向右运动
D. 若，则A、B第二次共速时，弹簧弹性势能为
【答案】AD
【解析】A．根据题意可知，A、B通过弹簧作用发生弹性碰撞，由动量守恒定律和能量守恒定律有
，
解得
，
A与墙面碰撞后以原速率返回，若A、B能发生两次碰撞，则必须满足
解得
故A正确；
BCD．当时，两者第一次共速时，由动量守恒定律有
由能量守恒定律有
联立解得
当弹簧第一次恢复原长时，由A分析可知，此时A、B的速度分别为
，
A与墙面碰撞后以原速率返回，两者第二次共速时，由动量守恒定律有
由能量守恒定律有
解得
当弹簧第二次恢复原长时，由动量守恒定律有
由能量守恒定律有
解得
，
可知，不会发生第三次碰撞，则A最终以向右运动，B最终以向右运动，弹簧能达到的最大弹性势能为，故BC错误，D正确。
故选AD。
三、非选择题：本题共5小题，共56分。
11. 某同学想用单摆来测重力加速度，设计的实验装置如图甲所示，在摆球的平衡位置处安放一个光电门，连接数字计时器，记录小球经过光电门的次数。
（1）下列说法中正确的是________。
A. 质量相同的铁球和软木球，应选用铁球作为摆球
B. 可将摆球从平衡位置拉开一个较大角度然后释放摆球
C. 在释放摆球的同时开始计时
D. 摆长就是绳子的长度
（2）在摆球自然悬垂的情况下，用毫米刻度尺测得从悬点至摆球顶端的长度为L，再用螺旋测微器测量摆球直径（图乙），则摆球直径d = ________mm。
（3）将摆球从平衡位置拉开一个合适的角度，由静止释放摆球，摆球在竖直平面内稳定摆动后，启动数字计时器，摆球通过平衡位置时从0开始计数，同时开始计时，当摆球第n次通过光电门时停止计时，记录的时间为t，此单摆的周期T = ________（用t、n表示），重力加速度的大小为________（用L、d和T表示）。
【答案】（1）A （2）7.882##7.883##7.884 （3）
【解析】（1）A．为了减小空气阻力的影响，质量相同的铁球和软木球，应选用铁球作为摆球，阻力小，故A正确；
B．摆球从平衡位置拉开的角度不能大于5°，否则不能认为是简谐运动，所以不能将摆球从平衡位置拉开一个较大角度然后释放摆球，故B错误；
C．当摆球在最低点时开始计时，误差较小，故C错误；
D．摆长等于绳子的长度与小球半径之和，故D错误。
故选A。
（2）螺旋测微器的精确值为0.01 mm，由图可知摆球直径为
（3）[1][2]由题意可知在时间t内摆球全振动的次数为，则单摆的周期为
由单摆周期公式可得
其中
联立可得重力加速度为
12. 实验室有一卷铜导线，某同学想通过实验测定其实际长度。
（1）该同学首先用螺旋测微器测得导线直径大小为。
（2）根据铜导线的长度，他估计其电阻大约为，随后他设计了一个实验，较为准确地测定了这卷铜导线的电阻，实验室有以下器材供选择：
A．电池组（，内阻约）；
B．电流表（，内阻约）；
C．电流表（，内阻约）；
D．电压表（，内阻约）；
E．电压表（，内阻约）；
F．滑动变阻器（，允许最大电流）；
G．滑动变阻器（，允许最大电流）；
H．保护电阻；
I．开关、导线若干。
（3）①除了选项A、H和I外，电流表应选用________，电压表应选用________，滑动变阻器应选用________。（填写器材前的编号）
②为了使测量结果尽量准确，且从零开始多测几组数据，该同学设计了下图所示电路，其中保护电阻与铜导线串联，请用笔画线完成剩余部分的连接_____。
③通过上述实验，设测出的铜导线电阻为，查询资料知道铜的电阻率为，若用表示铜导线的直径，请写出计算铜导线长度的表达式________。
【答案】（3）C D F
【解析】（3）①[1][2][3]电源电动势为6V，电压表选择D，，内阻约，电路最大电流约为
电流表应选C，量程为0.6A，内阻约，为方便实验操作，滑动变阻器应选F，；
②[4]为了使测量结果尽量准确，且从零开始多测几组数据，则用分压式电路，因待测电阻约为
根据
可知待测电阻阻值偏小，故用电流表外接法；实物电路图如图所示：
③[5]由电阻定律得
解得
13. 古诗词是我国五千年灿烂文化的精髓，先人在创作时巧妙地借用了许多物理知识，使其作品大放异彩。例如唐代诗人骆宾王的《咏鹅》：白毛浮绿水，红掌拨清波。假设白鹅不动，白鹅的脚掌振动通过水传递出去形成水波，把白鹅脚掌的振动简化成竖直方向上的简谐运动，把水波简化成横波，振动图像如图所示（振动图像中告知学生周期为，振幅为），距离白鹅处有一片树叶漂浮在水面上，从白鹅脚掌振动时开始计时。
（1）若时，树叶刚开始振动，求因白鹅脚掌振动产生水波的波速；
（2）若时，树叶的位移为，求因白鹅脚掌振动产生水波的波速。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）依题意，白鹅脚掌振动产生水波的波速
（2）时，树叶的位移为，由图可知树叶起振方向竖直向上，则
又
，T=2s
解得
14. 2023年7月3日，中国第2000万辆新能源汽车在广汽埃安生产线下线；从第1辆到第1000万辆，中国用了27年；而从第1000万辆到突破2000万辆，中国仅用了17个月。随着全球汽车产业变革路径向电动化、智能化方向推进，中国车企更为擅长的“三电”技术（电池、电机、电控）、智能化技术逐渐成为核心竞争力，并绕过传统燃油车的技术壁垒，走出了一条“弯道超车”的道路。图甲是某国产新能源汽车前挡风玻璃的智能雨刮器原理示意图：不下雨时，激光光源P发出的红外线在玻璃内斜射到N点时刚好发生全反射，然后被接收器Q（其位置可移动）接收；下雨时，N点的外侧有水滴，接收器Q接收到的光照强度发生变化，从而启动雨刮器。已知光在真空中的传播速度为c，前挡风玻璃的厚度为d，该玻璃的折射率为。（可能用到的三角函数，）
（1）当N点的外侧有水滴时，接收器Q接收到的光照强度变大还是变小？
（2）求图甲中光由P点传播到接收器Q的时间；
（3）如图乙所示，若前挡风玻璃内有一半径为R（R ≪ d）的球形空气泡，与玻璃内侧界面相切于点A，PA的距离为2R，光从P点射向空气泡上与球心等高处的B点，穿出空气泡后在外侧界面的M点处反射并直接被接收器Q接收，请在答卷上的图乙中画出光由P到M再到Q的光路图（标出光入射到B点和M点的入射角大小），并求此时接收器Q到M点的距离x（不考虑多次反射）
【答案】（1）变小 （2） （3）
【解析】（1）当N点的外侧有水滴时，外侧介质折射率变大，则光线射到N点时不能再发生全反射而从玻璃中折射出去，则接收器Q接收到的光照强度变小；
（2）由
光线在玻璃中的速度
则光由P点传播到接收器Q的时间
联立解得
（3）光路如图，光线在B点的入射角为i = 45°，如图
则根据光的折射定律
解得折射角
则射到C点的光线的入射角为60°，折射角为45°，由几何关系可知从C点射到M点的光线与竖直方向夹角为15°，即射到M点的光线的入射角为15°，则
15. 图为某一弹射游戏简化模型的俯视图，在光滑的绝缘水平面上建立平面直角坐标系，第一象限右侧水平面内有沿轴负方向的匀强电场（区域足够大），已知平行于轴；有一轻质绝缘弹簧一端固定在坐标原点处，另一端与质量为的不带电绝缘物块A相连，弹簧轴线在上，弹簧的自然长度恰好等于长，现在压缩弹簧后锁定，弹簧储存的弹性势能为；再将一质量为的带电荷量的物块B静止放置在点。现解除锁定，物块A沿方向运动，达到最大速度时立即与B发生弹性碰撞，碰后B进入电场，A经过后速度第一次变为0，运动过程中弹簧始终在弹性限度内，点的坐标为，A、B均视为质点，，。
（1）求碰后A做简谐运动的周期；
（2）求碰后B物块的速度大小；
（3）当物块B在电场中第一次运动到距离轴最远时，物块A恰好在碰后第4次经过点，求电场强度的大小和此时物块B的位置坐标。
【答案】（1） （2） （3），
【解析】（1）AB碰撞后，A做简谐运动，由题可知
得
（2）A与B碰撞前的速度
解得
A与B碰撞，设A的速度为，B的速度为
动量守恒
能量关系
解得
（3）B进入电场中后，方向的速度为
方向减速到零的运动时间
加速度
又
解得
B在电场中方向匀速运动，方向位移为
所以方向的坐标为
B在电场中沿方向匀减速到0，方向的位移
所以方向的坐标为
B所在的位置坐标为。