2024届湖南省高三第一次模拟考试物理试题 解析版

这是一份2024届湖南省高三第一次模拟考试物理试题 解析版，共18页。
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，只有一项符合题目要求．
1．水袖是对古代服饰衣袖的夸张展现，是戏装的重要组成部分。戏曲演员经常通过对水袖的运用来刻画人物。水袖的运用，不仅肢体动作得以延伸，更是扩展了身体的表现力和延伸了内在感情。演员通过技法和身体的表现力，体现出“行云流水”般的美感。如果某段时间里水袖波形可视为简谐波，如图甲所示为演员水袖表演过程中某时刻的波形图，此时刻记为 ，M是平衡位置的质点，图乙为质点M的振动图像，则（ ）
A．该简谐波沿轴正方向传播
B．该简谐波的传播速度为
C．质点M在内通过的路程为
D．质点M在内在轴方向上移动了
【答案】 C
【解析】A．由图乙可知，时刻，质点向上振动，根据波形平移法结合图甲可知，波沿轴负方向传播，故A错误；
B．由图可知，，所以波的传播速度为
故B错误；
C．由于
则质点M在内通过的路程为
故C正确；
D．质点只在平衡位置上下振动，并不会随波迁移，故D错误。
故选C。
2．某兴趣小组自制了一台风力发电机，试验中叶轮带动线圈在匀强磁场中转动，产生的交流电电流随时间变化的图象如图乙中所示，则下列说法中正确的是（ ）
A．甲图线圈在磁场中位置时产生的电流最大
B．电流的频率为5Hz
C．电流的有效值为10A
D．电流的瞬时值表达式为
【答案】 B
【解析】A．甲图线圈与磁场垂直，处在中性面，感应电流为零，A错误；
B．电流的频率为
B正确；
C．电流的有效值为
C错误；
D．电流的瞬时值表达式为
D错误。
故选B。
3．建筑工人用如图所示的方式将重物从平台缓慢下放到地面上，固定重物的光滑圆环套在轻绳上，轻绳的一端固定在竖直墙上，工人手握的部分有足够长的绳子，工人站在平台上的位置保持不变，缓慢拉起手中的绳子，重物缓慢上升，则在重物上升的过程中（ ）
A．平台对工人的支持力保持不变
B．工人对绳的拉力不变
C．绳对圆环的作用力逐渐减小
D．平台对工人的摩擦力逐渐减小
【答案】 A
【解析】AB．设重物重力为G，绳与竖直方向的夹角为θ，绳的拉力为F，根据力的平衡可知
缓慢拉起手中的绳子，圆环两侧绳间夹角变大，绳上拉力变大，对工人研究可知
即平台对工人的支持力保持不变，故A正确，B错误；
C．绳对圆环的作用力等于重物的重力，保持不变，故C错误；
D．平台对工人的摩擦力等于绳的拉力的水平分力，即
因此平台对工人的摩擦力逐渐增大，故D错误。
故选A。
4．2023年5月11日，我国发射的“天舟六号”货运飞船与“天和”核心舱实现快速交会对接，形成的组合体在离地面高为h的空间站轨道绕地球做匀速圆周运动，如图所示，已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A．组合体处于完全失重状态，不受重力作用
B．组合体的运行速度大于
C．组合体的运行周期
D．由于稀薄空气的阻力作用，组合体如果没有动力补充，速度会越来越小
【答案】 C
【解析】A．组合体在太空中做圆周运动，由万有引力提供向心力，万有引力的分力提供重力，组合体仍受重力作用，故A错误；
B．7.9km/s是第一宇宙速度，是飞行器环绕地球的最大支行速度，组合体速度应小于7.9km/s，故B错误；
C．组合体运动半径为
r=R+h
由
可得
故C正确；
D．受阻力作用，如果没有动力补充，组合体逐渐做近心运动，轨道半径逐渐减小，运动速度越来越大，故D错误。
故选C。
5．如图所示，ABCD是边长为L的正四面体，虚线圆为三角形ABD的内切圆，M、N、P分别为BD、AB和AD边与圆的切点，O为圆心，正四面体的顶点A、B和D分别固定有电荷量为、和的点电荷，则（ ）
A．M、P两点的电场强度相等
B．将正试探电荷由C移动到M，电势能减少
C．将B点放置的点电荷沿BC移动，电场力一直不做功
D．M、O、N、P四点的电势
【答案】 C
【解析】A．正四面体的顶点A、B和D分别固定有电荷量为、和的点电荷，而电场强度是矢量，其叠加遵循平行四边形定则，根据平行四边形定则可知，在M、P两点的电场强度其方向不同，故A项错误；
B．当仅考虑B处和D处的点电荷时，由等量异种电荷的等势面关系图可知，其C点和M点的电势为零，当正试探电荷由C移动到M，其在靠近A点处的正点电荷，其电场力做负功，所以电势能增加，故B项错误；
C．当仅考虑A处和D处的点电荷时，由等量异种电荷的等势面关系图可知，其C点和B点的电势为零，即BC连线为等势面，当点电荷电荷由B移动到C，其电势能不发生变化，即电场力不做功，故C项正确；
D．根据等量同种正点电荷空间等势面的分布特点可知，在A、B两处的正点电荷产生的电场中，M、P两点的电势相等，且N点电势高于O点的电势，O点的电势高于和M、P点的电势；在D点的负点电荷产生的电场中，N点的电势高于O点的电势，O点的电势高于M、P两点的电势，M、P两点的电势相等，综上所述，可知
故D项错误。
故选C。
6．如图所示，固定在竖直平面内半径R=0.5m的四分之一光滑圆弧轨道与水平面相切于B点，轨道左侧紧靠一个等高的倾角为30°的光滑斜面，在二者最高结合点A处装有一个光滑的轻质小滑轮。平行于斜面的轻绳两端分别连有质量m1=2kg的小球P和质量m2=1kg的小物块Q，小球P在外力的作用下处于轨道最高点A处紫靠小滑轮，小物块Q紧靠斜面最底端的固定挡板放置，细绳恰好伸直且无张力，整个系统处于静止状态。现撤去作用于小球P上的外力，当小球P运动到圆弧轨道的最低点B处时，小物块Q未与滑轮发生碰撞，重力加速度g取10m/s²，以下说法正确的是（ ）
A．小球P运动到圆弧轨道的最低点B处时的动能大小为2（4-）J
B．小球P运动到圆弧轨道的最低点B处时的动能大小为4（2-）J
C．小球P从A点运动到B点的过程中，绳子对小球P做的功为2（+1）J
D．小球P从A点与运动到B点的过程中，绳子对小球P做的功为2（2+1）J
【答案】 A
【解析】AB．小球P从A运动到B的过程中，对P、Q系统由机械能守恒定律得
根据题意有
联立解得小球P运动到圆弧轨道的最低点B处时的动能大小为
J
故A正确，B错误；
CD．对小球P根据动能定理得
解得
J
小球P从A点与运动到B点的过程中，绳子对小球P做的功为 J，故CD错误。
故选A。
二、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．如图所示，是某三棱镜的横截面，，，直角边，一平行于的单色光从斜边上的D点射入棱镜，经棱镜两次折射后，从边的中点E射出，出射光线与边的夹角。已知该单色光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是（ ）
A．D点到A点的距离为L
B．单色光在D点的折射角
C．三棱镜对该单色光的折射率为
D．该单色光从D点传播到E点的时间为
【答案】 ABD
【解析】ABC．作出光路图如图所示
入射光平行于边，因此入射角，在边上，折射角
由几何关系知，在棱镜内两折射角的角度关系为
根据折射定律有
联立解得
，
由几何关系可知，三角形是等边三角形，则
故AB正确，C错误；
D．光在三棱镜中的传播速度
求得
根据几何关系有
该单色光从D点传播到E点的时间
故D正确。
故选ABD。
8．上海光源是一台同步辐射光源，其基本原理是通过直线加速器加速到接近光速的电子在磁场中偏转时，会沿圆弧轨道切线发出波长连续的电磁辐射（从远红外到X光波段，波长范围约为），可用于研究生物大分子结构、材料理化性质等。若加速器中获得接近光速运动的单个电子动能为，在磁场中偏转过程辐射波长为λ的X射线，已知电子质量为m，普朗克常量为h，光速为c，不考虑相对论效应，下列说法正确的是（ ）
A．此电子物质波的波长为
B．若X射线照射石墨表面时，会出现波长更长的X射线散射光
C．若X射线照射逸出功为W的锌金属上，打出光电子的最大速度为
D．新冠病毒的线度约为，不能用同步辐射光得到其衍射图样
【答案】 BC
【解析】A.对电子有
得
故A错误；
B.X射线照射石墨表面时，会出现波长更长的X射线散射光为康普顿散射，故B正确；
C.由光电方程
故C正确；
D.新冠病毒线度小于同步辐射光波长，能发生明显衍射现象，故D错误。
故选BC。
9．在半径为、圆心为的圆内存在垂直纸面向里的匀强磁场，是圆的一条直径，圆外存在另一跟圆为同心圆的环形匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外。一电荷量为、质量为的粒子从圆周上的A点以速度射入圆内，其速度方向与的夹角，从点进入环形磁场。已知粒子在环形磁场中运动的圆周轨迹半径为，且粒子不能穿出环形磁场。下列说法中正确的是（ ）
A．圆内磁场的磁感应强度大小为
B．环形磁场的磁感应强度大小为
C．环形磁场的径向宽度至少为
D．该粒子的运动周期为
【答案】 BCD
【解析】AB．粒子从 A 点出发后的运动轨迹如图所示
在磁场区域内做速圆周运动由洛伦兹力提供向心力，有
粒子从圆内磁场离开B点时，速度方向与AB的夹角为。粒子从A到B速度方向改变了，轨迹圆弧对应的圆心角为。在由几何关系可知，粒子在圆内磁场的运动半径为。解得圆内磁场的磁感应强度大小为
粒子在环形磁场中运动的圆周轨迹半径为，环形磁场的磁感应强度大小为
A错误；B正确；
C．由图根据几何关系可知，中间圆形磁场区域半径与粒子在环形磁场区域做圆周运动半径均为，则环形磁场区域的径向宽度最小值
故C正确；
D．粒子在中间圆形磁场区域做圆周运动的半径为，则在该区域运动的总时间为
在环形区域运动的总时间
所以完成一次周期性运动的时间
故D正确。
故选BCD。
10．长木板A放在光滑的水平面上，质量为m＝2kg的另一物体B以水平速度v0＝2m/s滑上原来静止的长木板A的上表面，由于A、B间存在摩擦，之后A、B速度随时间变化情况如图所示，g＝10 m/s2.下列说法正确的是（ ）
A．木板获得的动能为1 J
B．系统损失的机械能为1 J
C．木板A的最小长度为2 m
D．A、B间的动摩擦因数为0.1
【答案】 AD
【解析】A．由题图可知，最终木板获得的速度为v＝1m/s，A、B组成的系统动量守恒，以B的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得
mv0＝(M＋m)v
解得
M＝2 kg
则木板获得的动能为
Ek＝Mv2＝×2×12 J＝1 J
故A正确；
B．系统损失的机械能
ΔE＝mvB2－(m＋M)v2
代入数据解得
ΔE＝2 J
故B错误；
C．根据v－t图像中图线与t轴所围的面积表示位移，由题图得到0～1 s内B的位移为
sB＝×(2＋1)×1 m＝1.5 m
A的位移为
sA＝×1×1 m＝0.5 m
则木板A的最小长度为
L＝sB－sA＝1 m
故C错误；
D．由题图可知，B的加速度
a＝＝－1 m/s2
负号表示加速度的方向与v0的方向相反，由牛顿第二定律得
－μmg＝ma
解得
μ＝0.1
故D正确。
故选AD。
三、非选择题：本题共5小题，共56分．
11. （7分）某实验小组为了测量某种材料制成的电阻丝的电阻，实验室提供的器材有：
A．电流表（内阻，满偏电流）
B．电流表（内阻，满偏电流）
C．定值电阻（100Ω，）
D．电阻箱（，）
E.滑动变阻器（100Ω，）
F.电源（36V，内阻不计）
G.多用电表
H.开关S和导线若干
某同学进行了以下操作：
（1）用多用电表粗测电阻丝的阻值，当用“×10”挡测量时，发现指针偏转角度过小，为了更准确地测量该电阻丝的阻值，将多用电表的欧姆挡位换到 （填“×1”或“×100”）进行再次测量，并重新进行 （填“机械调零”或“欧姆调零”），若测量时指针位置如图甲所示，则示数为 。
（2）测量电阻丝阻值，某同学设计电路图如图乙所示。为采集到多组数据，应尽可能让电表同时接近满偏状态。所以图乙中，处应选择 （填“”或“”）与电阻箱串联，改装成量程为36V的电压表
（3）调节滑动变阻器的滑片到合适位置测得电流表的示数为，电流表的示数为，则该种材料的电阻 。
【答案】 （1） ； 欧姆调零； ； （2） ；（3）
【解析】（1）用多用电表粗测电阻丝的阻值时，指针偏转角度过小，说明电阻较大，应该换用大倍率的，即将多用电表的欧姆挡位换到进行再次测量，并重新进行欧姆调零。则图甲的读数为
（2）根据题意可知，让电表同时接近满偏状态，处电表改装后量程为，由欧姆定律可知，流过的电流为
若处选择，和并联后量程为，不能满足实验要求，则应处选择，处选择。
（3）由于与内阻相等，则流过的电流为，则流过的电流为
两端的电压为
由欧姆定律可得
12. （9分）某同学用如图甲所示的实验装置，探究一定质量的小车的加速度与力的关系。一质量为m0的光滑滑轮用一轻质细杆固定在小车的前端，小车的质量为M，砂和砂桶的质量为m，打点计时器所接电源频率为50Hz的交流电。
（1）此实验正确的操作是 。
A．实验前需要将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力
B．让小车靠近打点计时器，先释放小车，再接通电源
C．为减小系统误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M
（2）该同学以小车的加速度a为纵坐标、力传感器的示数F为横坐标，画出的a-F的关系图像如图乙所示，图线的斜率为k，则小车的质量为 。
A． B． C．k D．2k
（3）某次实验中，力传感器的示数为4.575N，打出的部分计数点如图丙所示（每相邻两个计数点间还有四个计时点未画出），其中，，，，，，则小车的加速度大小为 ，此次实验中砂和砂桶的质量为 kg。（当地重力加速度大小为，结果均保留两位有效数字）
【答案】 （1） A ； （2） B ；（3） 0.65 ； 0.54
【解析】（1）A．实验前需平衡摩擦力，才能用传感器测量小车所受合力，A正确；
B．应先接通电源，再释放小车，B错误；
C．合力由传感器测量，不需要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M，C错误。
故选A。
（2）根据牛顿第二定律
得
则
则小车的质量为
故选B。
（3）相邻计数点的时间间隔为
小车的加速度大小为
砂和砂桶的加速为2a，根据牛顿第二定律
得
砂和砂桶的质量为
13. （10分）如图所示，蹦蹦球是一种儿童健身玩具，某同学在热力学温度的室内，用打气筒对蹦蹦球充气，充气前蹦蹦球内部空气的压强，充气后蹦蹦球内部气体的压强增加到3。已知蹦蹦球的容积，打气筒每次充入、压强为1的空气，忽略充气过程中气体温度及蹦蹦球容积的变化，空气可视为理想气体。
（1）求打气筒充气的次数n；
（2）将蹦蹦球拿到室外，一段时间后蹦蹦球内部空气的热力学温度升高到，求此时蹦蹦球内部空气的压强p。
【答案】 （1）；（2）
【解析】（1）充气过程中气体发生等温变化，根据玻意耳定律有
解得
（2）根据查理定律有
解得
14. （14分）如图所示，平行光滑的金属导轨由倾斜部分和水平部分组成，倾斜导轨与水平导轨由两小段光滑绝缘圆弧轨道（长度可忽略）平滑相连，倾斜部分由倾角为、间距为L的导轨ab、fg构成，水平部分由两段足够长但不等宽的平行金属导轨构成，bc、gh段间距为L，de、ij段间距为2L，a、f之间接有阻值为R的定值电阻。倾斜导轨处于垂直倾斜导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为3B，水平导轨处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B（两处磁场方向在图中均未画出）。导体棒Ⅱ静止于de、ij可段，导体棒Ⅰ从倾斜导轨上某处由静止释放，到达bg前速度已达到最大。导体棒Ⅰ、Ⅱ的质量均为m、电阻均为R，两导体棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，重力加速度大小为g，导轨电阻和空气阻力均可忽略不计。
（1）求导体棒Ⅰ到达bg时的速度大小；
（2）导体棒Ⅰ在水平导轨上运动的过程中，求导体棒Ⅰ、Ⅱ达到稳定后的速度大小和；
（3）整个运动过程中，若导体棒Ⅰ上产生的焦耳热是导体棒Ⅱ的两倍，求导体棒Ⅰ释放的位置到bg的距离x。
【答案】 （1）；（2），；（3）
【解析】本题考查电磁感应定律，目的是考查学生的模型建构能力。
（1）由题意知导体棒Ⅰ到达bg前速度已达到最大，由平衡条件有
又
其中
解得
（2）稳定时，两导体棒两端的感应电动势相等，则有
可得
对两导体棒由动量定理分别有
解得
（3）导体棒Ⅰ在倾斜导轨上运动时，导体棒Ⅱ中无电流通过，不产生焦耳热，设导体棒Ⅰ在倾斜导轨上产生的焦耳热为，导体棒Ⅰ在倾斜导轨上的运动过程由能量守恒定律有
解得
当导体棒Ⅰ在水平导轨上运动时，导体棒Ⅰ、Ⅱ产生的焦耳热相同，设均为，根据能量守恒定律有
解得
由题意有
解得
15. （16分）一游戏装置如图所示，该装置由小平台、传送带和小车三部分组成。倾角为α=37°的传送带以恒定的速率 v0=6m/s 顺时针方向运行，质量 m=1kg 的物体（可视为质点）从平台以v1=4.0m/s水平抛出，恰好无碰撞地从传送带最上端（传送轮大小不计）进入传送带。物体在传送带上经过一段时间从传送带底部离开传送带。已知传送带长度 物体和传送带之间的动摩擦因数μ=0.75.质量M=2.6kg的无动力小车静止于光滑水平面上，小车上表面光滑且由水平轨道与圆轨道平滑连接组成，圆轨道半径R=0.5m。物体离开传送带后沿水平方向冲上小车（物体从离开传送带到冲上小车过程无动能损耗），并在小车右侧的最高点离开小车，过一段时间后重新回到小车，不计空气阻力。重力加速度取g=10m/s2。（sin37°=0.6、cs37°=0.8）
（1）求平台距离传送带最上端的高度h；
（2）求物体在传送带上运动的时间t；
（3）从物体离开小车开始计时，求当物体再次回到小车过程中小车发生的位移d。
【答案】 （1）0.45m；（2）0.5s；（3）
【解析】（1）物体沿水平方向飞出，恰好无碰撞地从传送带最上端进入传送带，则有
得
又
联立解得
h= 0.45m
（2）物体刚滑上传送带时的速度为
可知物体刚滑上传送带受到向下的滑动摩擦力，根据牛顿第二定律可知，物体的加速度大小为
物体刚滑上传送带到与传送带共速所用时间为
下滑的位移为
物体与传送带共速后，由于
μ=0.75=tanα
物体与传送带一起向下匀速运动
所以
（3）物体刚滑上小车的速度为v2=6m/s，物体刚离开小车时，以物体和小车为系统，根据系统水平方向动量守恒可得
解得
设物体刚离开小车时的速度为v3，竖直分速度为vy，根据系统机械能守恒可得
又
解得
物体刚离开小车后在竖直方向做竖直上抛运动，则从物体离开小车开始计时，物体重新回到小车所用的时间为
由此可得