湖南省长沙市第一中学2024届高三下学期适应性演练（二模）物理试卷(含答案)

这是一份湖南省长沙市第一中学2024届高三下学期适应性演练（二模）物理试卷(含答案)，共23页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。


一、单选题
1．在音乐理论中，把一组音按音调高低的次序排列起来就成为音阶，也就是大家都知道的d，re，mi，fa，sl，la，si，下表列出了某乐律C调音阶中各音的频率，假设一架钢琴同时弹出C调音阶中的“mi”与“fa”，则“mi”与“fa”( )
A.频率之比为
B.在空中传播的波长之比为
C.在空中传播的速度之比为
D.两个音可以在空中形成干涉
2．智能手机安装软件后，可利用手机上的传感器测量手机运动的加速度，带塑胶软壳的手机从一定高度由静止释放，落到地面上，手机传感器记录了手机运动的加速度a随时间t变化的关系如图所示，g为当地的重力加速度。下列说法正确的是( )
A.释放时，手机离地面的高度为
B.手机第一次与地面碰撞的作用时间为
C.手机第一次与地面碰撞中所受最大弹力为自身重力的10倍
D.0至时间内图线与横坐标围成的面积中，时间轴下方与上方的面积大小相等
3．如图（a），摩擦角的物理意义是：当两接触面间的静摩擦力达到最大值时，静摩擦力f与支持面的支持力N的合力F与接触面法线间的夹角即为摩擦角φ，可知。利用摩擦角的知识可以用来估料，如图（b）所示。物料自然堆积成圆锥体，圆锥角底角必定是该物料的摩擦角φ。若已知物料的摩擦角φ和高h，动摩擦因数为μ。物料所受滑动摩擦力等于最大静摩擦力。可求出圆锥体的体积为( )
A.B.C.D.
4．如图所示，理想变压器为自耦变压器，原线圈接交流电源的两端，理想电压表的读数恒为，副线圈接阻值为的定值电阻和滑动变阻器R。调节自耦变压器以及滑动变阻器的滑片，当理想电压表的读数为时，电源的输入功率为P，则滑动变阻器R消耗的功率为( )
A.B.
C.D.
5．2023年10月26日消息，韦伯望远镜首次检测到恒星合并后啼（tellurium）等重元素的存在，可以帮助天文学家探究地球生命起源的奥秘。韦伯望远镜位于“拉格朗日点”上，跟随地球一起围绕太阳做圆周运动，图中的虚线圆周表示地球和韦伯望远镜绕太阳运动的轨道，韦伯望远镜和地球相对位置总是保持不变。已知太阳质量为、地球质量为，地球到太阳的距离为R，用l表示韦伯望远镜到地球的距离，把太阳、地球都看做是质点。由于的值很小，根据数学知识可以解出，你可能不知道这个解是用怎样的数学方法求出的，但根据物理知识你可以得出这个解对应的方程式为( )
A.B.
C.D.
6．如图所示，半径为R的特殊圆柱形透光材料圆柱体部分高度为，顶部恰好是一半球体，底部中心有一光源S向顶部发射一束由a、b两种不同频率的光组成的复色光，当光线与竖直方向夹角θ变大时，出射点P的高度也随之降低，只考虑第一次折射，发现当P点高度h降低为时只剩下a光从顶部射出，（光速为c）下列判断正确的是( )
A.在此透光材料中a光的传播速度小于b光的传播速度
B.此透光材料对b光的折射率为
C.a光从P点射出时，a光经过SP路程所需的时间为
D.同一装置用a、b光做单缝衍射实验，b光的衍射现象更加明显
二、多选题
7．魔术师表演了一个“魔术”，如图甲，一个空塑料瓶中固定着一根锯条和一块易拉罐（金属）片，将金属片和锯条分别与静电起电机的正、负极相连，图乙为塑料瓶俯视图，在塑料瓶里放一盘点燃的蚊香，很快就看到整个瓶内烟雾缭绕，摇动起电机，瓶内顿时清澈透明，停止摇动，瓶内又是烟雾缭绕，已知金属片是半径为R的圆弧，锯条恰好位于其圆心，两者的高度均为h，若匀速摇动起电机时，两极间的电压恒为U，下列说法正确的是( )
A.该实验装置演示的是静电除尘现象，烟尘带了负电荷
B.匀速摇动起电机时，塑料瓶内的电场是匀强电场
C.若烟尘带的电荷量为q，电场力对烟尘做正功，电势能减少qU
D.质量为m、带电量为q的烟尘被金属片吸附时水平方向受的冲量最大为
8．在外加电场的作用下，原子的负电荷中心与正电荷中心会分开很小的距离l，形成电偶极子。描述电偶极子特征的物理量称为电偶极矩p，，q为原子核的电荷量。实验显示，，α为原子的极化系数，反映其极化的难易程度，E为电场强度的大小。如图所示，在某处固定一个电荷量为Q的点电荷，在其正下方处有一个原子，此时被极化的原子与点电荷之间产生的相互作用力为。已知静电力常量为k，下列说法正确的是( )
A.被极化的原子与点电荷之间产生相互作用力约为
B.若仅将固定点电荷的电量减半，被极化的原子与点电荷之间的相互作用力将变为
C.若被极化的原子与点电荷之间的距离减小一半，则二者之间的相互作用力将变为
D.若将极化原子绕其连线中点沿顺时针方向旋转后，电偶极矩变为，被极化的原子与点电荷之间的相互作用力约为
9．图甲为水上乐园水滑梯，人从高处滑下，最后从末端飞出去，可简化如图乙所示。其中C点为圆弧的最低点，圆弧轨道的半径为2m，圆弧对应的圆心角θ为，AC的竖直高度差为6m。质量为50kg的人在A点从静止开始下滑，不计空气阻力和轨道摩擦，重力加速度则下列说法正确的是( )
A.人滑到C点时对圆弧的压力为3500N
B.人从A点运动到C点一直处于失重状态
C.人滑到D点时速度大小为10m/s
D.人落入水中时的速度方向与水面夹角大于
10．如图甲是游乐园常见的跳楼机，跳楼机的电磁式制动原理如图乙所示。跳楼机主干柱体上交替分布着方向相反、大小相等的匀强磁场，每块磁场区域的宽度均为0.8m，高度均相同，磁感应强度的大小均为1T，中间座椅后方固定着100匝矩形线圈，线圈的宽度略大于磁场的宽度，高度与磁场高度相同，总电阻为。若某次跳楼机失去其他保护，由静止从高处突然失控下落，乘客与设备的总质量为640kg，重力加速度g取，忽略摩擦阻力和空气阻力，则下列说法正确的是( )
A.线圈中电流方向始终为逆时针
B.跳楼机的最大速度为8m/s
C.当跳楼机的速度为lm/s时，线圈中感应电流为20A
D.跳楼机速度最大时，克服安培力做功的功率为12800W
三、实验题
11．某同学用如图所示的装置验证机械能守恒定律。一根细线系住小球，悬挂在铁架台上，小球静止于A点。光电门固定在A的正下方，在小球底部竖直地粘住一片宽度为d的轻质遮光条。将小球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过光电门时挡光时间t可由计时器测出，取作为小球经过A点时的瞬时速度。记录小球每次下落的高度h和计时器示数t，计算并比较小球在释放点和A点之间的势能变化大小与动能变化大小，就能验证机械能是否守恒（已知小球质量为m）。
（1）用计算小球重力势能变化的大小，式中小球下落高度h应测量释放时的小球球心到________之间的竖直距离。
A.小球在A点时的顶端
B.小球在A点时的球心
C.小球在A点时的底端
（2）用计算小球动能变化的大小。用刻度尺测量遮光条宽度，示数如上图所示，其读数为________cm。某次测量中，计时器的示数为0.01s，则小球的速度________m/s。
（3）下表为该同学的实验结果：
他发现表中的与之间存在差异，造成的原因，下列分析正确的是________。
A.存在空气阻力
B.小球的质量没有测准
C.小球的速度没有测准
（4）为了减小上述（3）步骤中的差异，该同学进行了如下改进：分别测出来光电门中心和球心到悬点的长度L和s，请写出小球动能变化的大小表达式________（用m、L、s、d及t表示）。
（5）为了进一步减小实验误差，下列操作可取的是________。
A.遮光条尽量窄一些B.小球应选择质量大，体积小的钢球
C.更换细线为细橡皮条D.小球拉离竖直位置尽量小一些
12．某学习小组用伏安法测一个待测电阻的阻值，实验室提供器材如下：
A.待测电阻：阻值约为
B.干电池：电动势，内阻可忽略
C.电流表A：满偏电流，内阻约为
D.电压表V：量程0~1V，内阻约为
E.电阻箱：最大阻值为
F.滑动变阻器R：阻值范围为
G.开关、导线若干
（1）该学习小组同学首先采用伏安法测量待测电阻的阻值，根据上述实验器材，小组讨论后设计了一个最佳测量电路，你认为下列电路方案________（选填“甲”“乙”“丙”或“丁”）更合理。
（2）为了更准确地测量待测电阻的阻值，该小组决定换一种测量电路，增加电阻箱来完成实验，实验电路图如图戊：
①先闭合、断开，调节R和，使电流表和电压表偏转适当，记下两表示数为，；
②再闭合，保持不变，调节________，记下此时电压表和电流表示数为，；
③小组同学利用测量数据计算出的待测电阻________（结果保留两位有效数字）；
④请你判断该小组此测量方案________（选填“能”或“不能”）消除电表内阻造成的误差。
四、计算题
13．如图甲，气动避震是通过控制气压来改变车身高低，备受高档轿车的青睐。其工作原理可以简化为如图乙，在导热良好的气缸内用可自由滑动的面积为活塞和砝码组合体封闭一定质量的空气，活塞和砝码总质量为。充气装置可通过开关阀门K对气缸进行充气或放气来改变车身高低。初始时，开关阀门K关闭，此时气缸内气体高度为。已知外界大气压强。求：
（1）初始状态气缸内压强；
（2）仅将活塞和砝码的总质量增大至10kg时，汽缸内气体高度；
（3）在（2）的基础上，打开阀门K，充气装置向气缸内充气，当汽缸内气体高度最终恢复至时，求充入的外界大气的体积V。
14．台球是深受大众喜爱的娱乐健身活动。如图，运动员采用“点杆”击球法（当球杆杆头接触母球的瞬间，迅速将杆抽回，母球离杆后与目标球发生对心正碰，视为弹性碰撞）击打母球，使得目标球被碰撞后经CD边反弹进入球洞A，这种进球方式被称为“翻袋”进球法。已知两球质量均为0.2kg，且可视为质点，球间距离为0.9m，目标球与CD挡壁间虚线距离为0.3m，目标球被CD挡壁反弹后向A球洞运动方向与AC挡壁间夹角为，，球与桌面间阻力为重力的，球与挡壁碰撞过程中损失的动能，重力加速度。
（1）求母球在桌面做直线运动时的加速度大小；
（2）若某次击打后母球获得的初速度为1m/s，且杆头与母球的接触时间为0.05s，求母球受到杆头的平均冲击力大小；
（3）若击打后母球获得速度，求目标球被碰撞后的速度大小；
（4）若能到达球洞上方且速率小于6m/s的球均可进洞，为使目标球能进洞，求母球初速度需要满足的条件。（计算结果都可以用根号表示）
15．为探测射线，威耳逊曾用置于匀强磁场或电场中的云室来显示它们的径迹。某研究小组设计了电场和磁场分布如图所示，在Oxy平面（纸面）内，在区间内存在平行y轴的匀强电场，。在的区间内存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，。一未知粒子从坐标原点与x正方向成角射入，在坐标为的P点以速度垂直磁场边界射入磁场，并从射出磁场。已知整个装置处于真空中，不计粒子重力，。求：
（1）该未知粒子的比荷；
（2）匀强电场强度E的大小及左边界的值；
（3）若粒子进入磁场后受到了与速度大小成正比、方向相反的阻力，观察发现该粒子轨迹呈螺旋状并与磁场左边界相切于点（未画出）。求粒子由P点运动到Q点的时间以及坐标的值。
参考答案
1．答案：C
解析：A.由图表知同时弹出C调音阶中的“mi”与“fa”的频率分别为和，得二者频率之比
故A错误：
BC.声波在同状态空气中波速v相同，由得
故B错误，C正确；
D.同时弹出C调音阶中的“mi”与“fa”的频率不同，不可能在空中形成干涉，故D错误。
故选C。
2．答案：D
解析：A.由图可知，时刻手机开始接触地面，则内做自由落体运动，释放时，手机离地面的高度为
故A错误；
B.由图可知，时刻手机开始接触地面，时刻手机开始离开地面，则手机第一次与地面碰撞的作用时间为，故B错误；
C.由图可知，时刻手机的加速度最大，且方向竖直向上，根据牛顿第二定律可得
可得
手机第一次与地面碰撞中所受最大弹力为自身重力的11倍，故C错误；
D.由图可知，时刻手机的加速度最大，此时手机受到地面的弹力最大，手机处于最低点，手机的速度为零，则时间内手机的速度变化量为零，根据图像与横轴围成的面积表示速度变化量，可知0至内图线与横坐标围成的面积中，时间轴下方与上方的面积大小相等，故D正确。
故选D。
3．答案：A
解析：物料自然堆积成圆锥体，圆锥角底角必定是该物料的摩擦角，对物料作受力分析如图所示，
当底角θ大于φ时，物料将沿锥面下滑，使θ减小；当底角θ小于φ时，物料将停留在锥面上，使θ增大，所以底角会保持为定值φ。若已知φ和锥体的高h，则可求出它的体积为，故选A项。
4．答案：D
解析：当初级电压为时，电压表的读数为，可知此时和R两端的电压之和为，则此时次级电流为
变阻器R消耗的功率为
故选D。
5．答案：A
解析：以地球为研究对象，设地球围绕太阳运转的角速度为ω，地球和太阳之间的万有引力充当向心力，得
以韦伯望远镜为研究对象，由题意知，韦伯望远镜跟随地球一起围绕太阳做圆周运动，所以韦伯望远镜的角速度也等于ω，太阳和地球对韦伯望远镜引力之和等于韦伯望远镜的向心力，所以
根据以上两个方程化简可得到
故选A。
6．答案：B
解析：A.由题意可知，只剩下a光从顶部射出时，b光发生全反射，而a光没发生全反射，可知b光临界角比a光小，根据
可知b光的折射率比a光的大，根据
可知在此透光材料中b光的传播速度小于a光的传播速度，故A错误；
B.只剩下a光从顶部射出时，如图所示，由题意可知
可得
则
在中，由正弦定理得
b光发生全反射有
此透光材料对b光的折射率为
故B正确；
C.a光从P点射出时，a光经过SP路程所需的时间为
故C错误；
D.b光的折射率比a光的大，b光的频率比a光的大，则b光的波长比a光的小，波长越长，越容易发生明显的衍射现象，则同一装置用a、b光做单缝衍射实验，a光的衍射现象更加明显，故D错误。
故选B。
7．答案：AD
解析：AC.除尘过程中，锯条和金属片之间存在强电场，它使空气电离成负离子和正离子，负离子在电场力作用下，向正极移动时，碰到烟尘使它带负电，带电烟尘在电场力作用下，向正极移动，烟尘最终被吸附到金属片上，这样消除了烟尘中的尘粒，所以带电量为q且能到达金属片的烟尘减小的电势能最大值为qU，故A正确，C错误;
B.根据俯视图可以看出塑料瓶内存在的是辐射状的电场，不是匀强电场，故B错误;
D.质量为m、带电量为q的烟尘被金属片吸附前瞬间水平方向速度为v，则烟尘受到电场力做的功与速度的关系为，根据动量定理，则吸附时水平方向受到的冲量最大为，故D正确。
故选AD。
8．答案：AD
解析：A.设点电荷Q带正电，与电偶极子的作用力
故选项A正确;
BC.点电荷Q在离它距离为h的位置产生的电场强度大小为
故
则点电荷Q与极化原子之间的作用力为
若仅将固定点电荷的电量减半，被极化的原子与点电荷之间的相互作用力将变为;若被极化的原子与点电荷之间的距离减小一半，则二者之间的相互作用力将变为，则选项BC错误;
D.将极化原子绕其连线中点顺时针旋转90°后
选项D正确。
故选AD。
9．答案：ACD
解析：A.人从A点运动到C点，根据动能定理
在C点，根据牛顿第二定律，有
根据牛顿第三定律，人滑到C点时对圆弧的压力为3500N, A正确;
B.人从A点运动到C点，先有向下的加速度分量，到C点之前，有向上的加速度分量，到C点时，加速度向上，不是一直处于失重状态，B错误;
C.人从C点滑到D点，根据动能定理
解得
C正确;
D.人从D点沿切线飞出，做斜抛运动，在对称点上速度与水平方向成，水面的位置应低于D点，所以落入水中时的速度方向与水面夹角应大于60%，D正确。
10．答案：CD
解析：由右手定则可知，电流方向为逆时针与顺时针交替变化，A错误；跳楼机由静止下落后受安培力与重力，有，由法拉第电磁感应定律得，可得，随着v的增加，加速度减小，当加速度为0时，速度达到最大值，以后跳楼机做匀速运动，当跳楼机速度最大时，安培力与重力平衡有，解得，B错误；由法拉第电磁感应定律得，当时，由闭合电路欧姆定律得，C正确；当跳楼机速度最大时，，所以克服安培力做功的功率为，D正确。
11．答案：（1）B（2）1.50；1.50（3）C（4）（5）AB
解析：（1）小球下落的高度为初、末位置球心间的距离。
故选B。
（2）遮光条宽度为
根据极短时间的平均速度等于瞬时速度，小球的速度为
（3）A、若是空气阻力造成的误差，则
与表格数据不符，故A不符合题意;
B.根据
可知小球的质量没有测准，对实验验证机械能守恒无影响，故B不符题意;
C.由题图知，在该实验中所求的速度是遮光条的速度，而不是钢球的速度，遮光条的速度略大于钢球的速度，故小球的速度没有测准，故C正确。
故选C.
（4）由题图知，在该实验中所求的速度是遮光条的速度，而不是钢球的速度，二者之间的速度略有差别。由于钢球与遮光条都做圆周运动，它们具有相同的角速度ω，根据
可知钢球的速度与遮光条的速度之间的关系为
小球动能变化的大小表达式
（5）A.遮光条尽量窄一些，通过遮光条的平均速度越接近瞬时速度，故A符合题意;
B.小球应选择质量大，体积小的钢球，可以减小空气阻力的影响，故B符合题意;
C.更换细线为细橡皮条，橡皮条形变量不可忽略，增大了实验误差，故C不符合题意;
D.小球拉离竖直位置尽量大一些，可以减小测量的误差，故D不符合题意。
故选AB。
12．答案：（1）丁（2）R；1800；能
解析：（1）电压表的量程，其内阻具体值不知道，电流表内阻也不知道，所以无法对这两块表进行改装，电源电动势，所以需要使用滑动变阻器的分压式连接，由于待测电阻约为2kΩ，所以采用电流表内接，综合以上分析，丁方案比较合理。
（2）调节滑动变阻器R，由欧姆定律得
解得
根据以上计算可知，该方案可以消除电表内阻造成的误差。
13．答案：（1）（2）30cm（3）
解析：（1）根据平衡可知
解得初始状态气缸内压强
（2）末态气体压强
根据等温方程
解得
（3）根据等温方程
解得
14．答案：（1）（2）（3）（4）
解析：（1）由牛顿第二定律可得
根据题意可知
解得
（2）杆头击打母球，对母球由动量定理可得
代入数据解得
（3）母球与目标球碰撞前，做匀减速直线运动，
由动能定理可得
母球与目标球碰撞前后，
根据动量守恒和机械能守恒可得，
联立解得目标球被碰撞后的速度大小为
（4）母球与目标球碰撞前，做匀减速直线运动，
由动能定理可得
母球与目标球碰撞前后，
根据动量守恒和机械能守恒可得，
目标球前进到CD挡壁，做匀减速直线运动，
由动能定理可得
目标球与CD挡壁碰撞，
根据题意有
即
目标球运动到A球洞过程，由动能定理可得
又满足
联立解得
15．答案：（1）（2）见解析（3）见解析
解析：（1）粒子在磁场中，由洛伦兹力提供向心力可得
又
联立解得粒子的比荷为
（2）粒子的轨迹如图所示
粒子在电场中可逆向看成做类平抛运动，则有，，
联立解得匀强电场强度大小为
由几何关系可得
解得
（3）若粒子进入磁场后受到了与速度大小成正比、方向相反的阻力，粒子在磁场的运动轨迹如图所示
由
可得
即角速度为一定值，又可知粒子与磁场左边界相切时转过的弧度为，
则有
取一小段时间，对粒子在x方向上列动量定理（如图）
两边同时对过程求和
可得
即
其中
则有
结合
可得
故有
唱名
d
re
mi
fa
sl
la
si
该唱名的频率与d的频率之比
（C调）
264
297
330
352
396
440
495
4.892
9.786
14.69
19.59
29.38
5.04
10.1
15.1
20.0
29.8