2024湖南省百校大联考高二上学期12月考试物理试题含解析

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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、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. 对宇宙微波背景辐射的黑体谱形状的研究被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点。关于黑体辐射，下列说法正确的是（ ）
A. 温度低于0℃的物体不会辐射电磁波
B. 黑体不会辐射电磁波
C. 爱因斯坦提出的能量子假说，能够很好地解释黑体辐射规律
D. 黑体辐射的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍
【答案】D
【解析】
【详解】A．一切物体都会辐射电磁波，绝对零度的物体才可能没有辐射，温度越高，辐射的电磁波越强，故选项A错误；
B．黑体是一种理想化模型，黑体能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射,并且不会有任何的反射与透射,但是黑体会向外辐射电磁波，故选项B错误；
C．普朗克借助于能量子假说，完美的解释了黑体辐射规律，故选项C错误；
D．普朗克假设黑体辐射中的辐射能量是不连续的，只能取能量基本单位的整数倍，从而很好地解释了黑体辐射的实验现象，故选项D正确。
故选D。
2. 如图所示，将一不带电的枕形导体放在一个点电荷+Q（）的右侧，C、D为枕形导体内部的两点，沿过D点的竖直虚线将导体视为左、右两部分，当达到静电平衡时，下列说法正确的是（ ）
A. 枕形导体左边部分带正电
B. 枕形导体左边部分的电荷量大于右边部分的电荷量
C. C、D两点的电场强度相等
D. 将点电荷缓慢靠近枕形导体，C点的电场强度逐渐增大
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引可知，当达到静电平衡时，枕形导体左边部分带负电、右边部分带正电，故A错误；
B．因为枕形导体整体为电中性，则左边部分的电荷量等于右边部分的电荷量，故B错误；
C．枕形导体处于静电平衡，其内部电场强度处处为零，即C、D两点的电场强度均为零，故C正确；
D．将点电荷缓慢靠近枕形导体，导体内部电场强度仍处处为零，故D错误。
故选C。
3. 图甲和图乙分别是用内接法和外接法测量同一电阻的电路图，已知两电路的路端电压恒定不变，两图中的电压表和电流表均不是理想电表，图甲电路中电流表的示数为，则下列说法正确的是（ ）
A. 图甲中电压表的示数为B. 图乙中电压表的示数可能为
C. 图乙中电流表的示数可能为D. 理论上的阻值略大于
【答案】A
【解析】
【详解】A．题图甲所示的电路中，电压表测量路端电压，所以示数为，选项A正确；
B．图乙中，电压表与并联后与电流表串联，由于电流表的分压，电压表与并联部分电压小于U，即题图乙中电压表的示数小于，选项B错误；
C．题图乙中，由于电压表与并联的电阻小于，电路的总电阻小于电流表与待测电阻串联的总电阻，则题图乙干路中的电流大于题图甲中电流表的示数，即大于，选项C错误；
D．题图甲电路中待测电阻和电流表串联，由于电流表的分压，则电阻两端电压小于，根据欧姆定律可知，理论上的阻值略小于，选项D错误。
故选A。
4. 如图所示，物块B和C用轻弹簧拴接，C放在水平地面上，物块A放在物块B上，整个系统处于静止状态。突然拿走静止在B上的A，B将在竖直方向做简谐运动，C始终没有离开地面。A、B、C的质量分别为、和，弹簧的劲度系数为k，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（ ）
A. 拿走A的瞬间，B所处的位置为简谐运动的平衡位置
B. B的振幅为
C. 弹簧恢复原长时，B的加速度为零
D. B到达最高位置时，B的加速度大小为g
【答案】B
【解析】
【详解】A．拿走A的瞬间，B所受合外力为（显然不等于零），此时B所处的位置不是简谐运动的平衡位置，此位置相对于平衡位置的位移最大，故A错误；
B．根据简谐运动回复力公式可知，B的振幅为
故B正确；
C．弹簧恢复原长时，根据牛顿第二定律可知，B的加速度大小为g，故C错误；
D．B到达最高位置时，对于平衡位置的位移最大，此时的回复力（合外力）大小为，根据牛顿第二定律可知，此时B的加速度大小为
故D错误。
故选B。
5. 中国空间站工程“巡天”望远镜（简称CSST）将于2024年前后投入运行，CSST以“天宫”空间站为太空母港，日常工作时与空间站共轨独立飞行且与空间站保持适当距离，在需要补给或者维修升级时，主动与“天宫”交会对接，停靠太空母港。已知地球半径为R，空间站轨道半径与地球半径的比值为k，地球表面的重力加速度大小为g，则CSST日常工作时的速度大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】CSST日常工作时，地球对其施加的万有引力提供向心力，则
结合黄金代换公式
解得
故选B。
6. 如图所示，真空中的为等边三角形，D点为AB边的中点。分别在A、B、C三点固定三个电荷量的绝对值均为的点电荷，固定在A、B点的点电荷带正电，固定在C点的点电荷带负电。为使三角形的中心O点的电场强度为零，应在D点固定电荷量的绝对值为的点电荷。则为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】设，根据几何关系可知
则固定在A、B点的点电荷在O点的电场强度大小均为；由于固定在A、B点的点电荷在O点的电场强度方向的夹角为120°，则固定在A、B点的点电荷在O点的电场强度的和也为，固定在D点的点电荷在O点的电场强度大小为，该电场方向与固定在A、B点的点电荷在O点的电场强度的和方向相反，则有
解得
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. 2023年6月4日，神舟十五号”载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，“神舟十五号”载人飞行任务取得圆满成功！返回舱在距离地面高度时开始启动降落伞装置，一段时间后返回舱的速度减为且保持这个速度竖直降落。快到地面时，返回舱底部的四台缓冲发动机开始向下喷气，舱体再次减速，到达地面时速度恰好为0．返回舱降落过程的最后一秒的速度（v）-时间（t）图像如图所示。已知返回舱的总质量为，重力加速度大小，下列说法正确的是（ ）
A. 返回舱距离地面时，缓冲发动机启动
B. 返回舱在最后的内处于失重状态
C. 返回舱在最后一秒的平均速度大小为
D. 返回舱在最后的减速过程中，受到的合力大小为
【答案】AD
【解析】
【详解】A．速度（v）-时间（t）图像与横轴围成的面积代表其位移，根据题图可知，返回舱在最后的内的位移
即返回舱距离地面时，缓冲发动机启动，故A正确；
B．根据题图可知，返回舱在最后的内的加速度与其速度方向相反（竖直向上），则返回舱在最后的内处于超重状态，故B错误；
C．返回舱在最后一秒的位移为
根据平均速度定义可知，返回舱在最后一秒平均速度大小为
故C错误；
D．缓冲发动机工作后，返回舱的加速度大小
根据牛顿第二定律可知，返回舱在最后的减速过程中，受到的合力大小
故D正确。
故选AD。
8. 如图所示，闭合矩形导体框在水平方向的匀强磁场中绕竖直方向的对称轴匀速转动。已知匀强磁场的磁感应强度为B，导体框的面积为S，导体框从图示位置开始转动并开始计时，下列说法正确的是（ ）

A. 0时刻穿过导体框的磁通量为BS
B. 导体框从图示位置转过时，穿过导体框的磁通量为0
C. 导体框从图示位置转过时和时，对应穿过导体框的磁通量之比为
D. 导体框从图示位置转过时和时，对应穿过导体框的磁通量相同
【答案】BD
【解析】
【详解】A．根据磁通量概念，磁通量可以用穿过线圈磁感线的条数表示，所以0时刻穿过导体框的磁通量为零，故A错误；
B．导体框从题中图示位置转过时，根据磁通量的定义，可知穿过导体框的磁通量为零，故B正确；
C．导体框从题中图示位置转过时，磁通量
转过时，磁通量
对应穿过导体框的磁通量之比为
故C错误；
D．导体框从题中图示位置转过时，磁通量
转过时，磁通量
即对应穿过导体框的磁通量相同，故D正确。
故选BD。
9. A、B两个物块在光滑的水平地面上发生正碰，碰撞时间极短，两物块运动的x—t图像如图所示，则下列判断正确的是（ ）
A. 碰撞后A、B两个物块运动方向相同
B. A、B的质量之比
C. 碰撞前、后A物块的速度大小之比为
D. 此碰撞为弹性碰撞
【答案】BD
【解析】
【详解】A．因为图像的斜率表示速度，且斜率的正负表示速度的方向，由图像可知，碰撞后A、B两个物块运动方向相反，故A错误；
C．由图像可得，碰撞前A物块的速度为
碰撞后A物块的速度为
所以碰撞前、后A物块的速度大小之比为5:1，故C错误；
B．同理可得，碰撞前、后B物块的速度分别为
设A、B的质量分别为，，则由动量守恒定律得
解得
m1：m2=2：3
故B正确；
D．因为碰撞前后机械能分别为
即碰撞前后系统机械能守恒，故此碰撞为弹性碰撞，故D正确。
故选BD。
10. 如图所示，两块较大的平行金属板、水平放置并与电源相连，两板间的距离为，电源的电动势为。开关S闭合后，一质量为、电荷量为的带电油滴恰好静止在两板间的点，现将板向上平移一小段距离。重力加速度大小为。下列说法正确的是（ ）
A. 板平移后，点的电势变大
B. 板平移后，带电油滴在点的电势能变小
C. 带电油滴的比荷
D. 板平移后，油滴的加速度大小为
【答案】AD
【解析】
【详解】A．开关S闭合后，两板间的电压为，将板向上平移一小段距离，两板的间距变大，两板间的电场强度减小，因为下极板接地，电势为0，点的电势
所以点的电势变大，故A正确；
BC．对油滴受力分析可知，油滴带正电，且
则
又由于板平移后，点的电势变大，根据公式
因此带电油滴在点电势能变大，故BC错误；
D．板平移后，电场力减小，所以油滴向下做加速运动，根据牛顿第二定律得
即油滴的加速度大小为
故D正确。
故选AD。
三、非选择题：共56分．
11. “春耕”学习小组利用单摆测量重力加速度实验装置如图甲所示。

（1）学习小组的同学用游标卡尺测量摆球的直径时读数如图乙所示，则摆球的直径______cm。

（2）学习小组的同学组装好实验装置后，将摆球从平衡位置拉开一个小角度（小于5°），然后释放摆球，摆球某次通过最低点时开始计时，并从开始计数，然后摆球每完成一次全振动计数加，当该同学计数到40时停止计时，测得的时间记为，测得的单摆的摆长记为，则当地的重力加速度大小______（用表示）。
（3）学习小组的同学改变摆线的长度继续做实验，在绘制单摆的周期的平方—摆长（）图线时，一位同学误将摆线长和小球直径的和记为摆长，则他画出的图线可能为图丙中的______（填“”、“”或“”）。

【答案】 ①. ②. ③. c
【解析】
【详解】（1）[1]由图乙可知，游标为10分度，且第6个小格与主尺对齐，则摆球的直径
（2）[2]根据题意可知，单摆运动的周期为
由单摆周期公式可得，当地的重力加速度大小为
（3）[3]误将摆线长和小球直径的和记为摆长，则有
可知，他画出的图线可能为图丙中的。
12. “仲夏”实验小组同学们要测量两节干电池组成的电池组的电动势和内阻，实验器材如下：
A．灵敏电流计G（，内阻未知）；
B．电压表V（，）；
C．电阻箱；
D．滑动变阻器（，）；
E．待测干电池2节；
F．开关、导线若干。
（1）由于灵敏电流计的量程太小，因此需扩大灵敏电流计的量程。测量灵敏电流计内阻的电路如图甲所示，调节和电阻箱使得电压表的示数为，灵敏电流计的示数为，此时电阻箱接入电路的电阻为，则灵敏电流计的内阻为__________（结果保留一位小数）。
（2）为将灵敏电流计的量程扩大为，该实验小组将电阻箱与灵敏电流计并联，则应将电阻箱的阻值调为__________（结果保留一位小数）。
（3）把扩大量程后的电流表接入如图乙所示的实验电路，根据实验测得的数据作出图像，如图丙所示（U为电压表的示数，I为灵敏电流计的示数），则该干电池组的电动势__________V、内阻__________。（结果均保留两位小数）
【答案】 ①. 119.0 ②. 1.0 ③. 2.91 ④. 1.51
【解析】
【详解】（1）[1]根据欧姆定律有
解得灵敏电流计的内阻为
（2）[2]根据并联电路的特点有
解得应将电阻箱的阻值调为
（3）[3][4]根据闭合电路欧姆定律可得
变形代入数据有
题图丙中图线的纵截距表示电源电动势，即
图线的斜率
解得
13. 高空跳伞是一项极限运动。某跳伞运动员于时刻从高空静止跳出的图像如图所示，可将其运动视作竖直方向的直线运动。运动员（含降落伞）所受空气阻力f的方向与速度v的方向相反，f的大小与成正比，但开伞前、后的正比例系数不同。已知开伞前运动员匀速飞行时的速度大小为；运动员在时刻打开降落伞，开伞后运动员匀速飞行时的速度大小为。重力加速度大小为g，不计空气浮力。
（1）求时刻运动员的加速度的大小；
（2）若某时刻运动员的加速度大小为，求该时刻运动员的速度大小。

【答案】（1）；（2）
【解析】
详解】（1）开伞前运动员匀速飞行时，根据受力平衡有
开伞后运动员匀速飞行时，根据受力平衡有
在时刻运动员打开降落伞瞬间，根据牛顿第二定律有
解得
（2）若开伞前某时刻运动员的加速度大小为，根据牛顿第二定律有
解得
若开伞后某时刻运动员的加速度大小为，根据牛顿第二定律有
解得
14. 如图所示，水平地面上方有水平向右的范围足够大的匀强电场，从地面上的点竖直向上以初速度抛出一个质量为、电荷量为的小球，点为其运动轨迹的最高点，小球落在水平地面上的点，取重力加速度大小，匀强电场的电场强度大小为，忽略空气阻力的影响，求：
（1）小球运动到点时在水平方向的分位移；
（2）小球运动到点时速度方向与水平方向夹角的正切值。
【答案】（1）0.9m；（2）1
【解析】
【详解】（1）小球运动到B点时，B为轨迹最高点，故B点竖直速度为零，则有竖直方向
水平方向
，
解得
（2）小球竖直方向上做竖直上抛运动，则A到B与B到C运动时间相等，运动到C点时，竖直方向速度
vy=v0
水平方向上做匀加速直线运动，则
运动到C点时速度方向与水平方向夹角的正切值
15. 如图所示，倾角足够长的斜面与水平地面在B点通过一小段圆弧平滑连接，质量的木块静止于B处。现将质量的小物块从斜面上的A点由静止释放。已知A、B两点间的距离，它们与斜面间的动摩擦因数均是，小物块及木块与水平地面间的动摩擦因数均是，小物块及木块均可视为质点，所有的碰撞均为弹性正碰且不考虑碰撞的时间，取重力加速度大小。
（1）求小物块与木块碰撞后瞬间小物块的速度大小；
（2）求最终木块与B点间的距离；
（3）若在小物块与木块发生碰撞前瞬间，木块受到水平向左的瞬时冲量，求最终小物块与木块间的距离。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）设小物块与木块碰撞前瞬间的速度大小为，根据动能定理有
小物块与木块在B点发生弹性碰撞，根据动量守恒有
根据能量守恒定律有
解得
（2）根据动能定理有
解得
（3）设小物块与木块发生碰撞前瞬间，木块的速度大小为，根据动量定理有
设水平向右为正方向，小物块与木块在B点发生弹性碰撞，根据动量守恒有
根据能量守恒定律有
小物块停下来的位置到B点的距离
木块停下来的位置到B点的距离
最终小物块与木块间的距离
解得