湖南省三湘名校教育联盟2024届高三上学期12月第二次大联考物理试题（Word版附解析）

这是一份湖南省三湘名校教育联盟2024届高三上学期12月第二次大联考物理试题（Word版附解析），共18页。试卷主要包含了 如图甲所示， 下列有关光学现象说法正确的是等内容，欢迎下载使用。

本试卷共6页。全卷满分100分，考试时间75分钟。
注意事项：
1.答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在本试卷和答题卡上。
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的答案标号涂黑，如有改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案；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。每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 下列说法正确的是（ ）
A. 均匀变化的磁场周围一定存在着变化的电场
B. 卢瑟福依据粒子散射实验的现象提出了原子的核式结构理论
C. 查德威克通过核反应，发现了质子
D. 与，X为粒子，核反应为衰变
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据麦克斯韦的电磁场理论，均匀变化的磁场周围一定存在着恒定的电场，故A错误；
B．卢瑟福依据α粒子散射实验的现象提出了原子的核式结构理论，故B正确；
C．卢瑟福通过核反应发现了质子，故C错误；
D．核反应方程，由质量数和电荷数守恒，可知X为粒子，该核反应为人工核转变，故D错误。
故选B。
2. 某物流公司分拣物品时通常采用传送带，为模拟分拣过程，建立以下模型。如图所示，让质量m=1.0kg、可视为质点的有色物块位于宽度L=2.0m的水平传送带中线位置，且随水平传送带以速度v=2.0m/s向右运动，经过一段宽度s=2.0m的风洞区域后被吹落下传送带，a、b、d、c为风洞的边界线与传送带边缘的交点，有色物块在风洞区域中受到垂直于传送带方向的恒定作用力F=4.0N。已知有色物块与传送带之间的动摩擦因数μ=0.2，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g=10m/s2。下列说法正确的是（ ）
A. 有色物块受到的滑动摩擦力方向始终与运动方向相反
B. 有色物块脱离传送带时的速度约为2.8m/s
C. 有色物块于c点右侧处脱离传送带
D. 若增大传送带的速度，有色物块在传送带上留下痕迹可能如图1
【答案】B
【解析】
【详解】A．物块受到的滑动摩擦力方向与相对传送带的运动方向相反，根据题意可知，物块相对传送带沿风力方向运动，即摩擦力方向始终与风力方向相反，物块做类平抛运动，故A错误；
C．根据上述，物块在风洞区域做类平抛运动，在沿传送带方向做匀速直线运动，假设，水平位移与风洞区域宽相等，则有
解得
则沿风力方向有
解得
则沿风力方向的分位移
表明物块于c点处脱离传送带，故C错误；
B．根据上述
则物块脱离传送带时的速度为
故B正确；
D．若增大传送带速度，根据上述可知，物块通过风洞区域时间变小，则沿风力方向的分位移减小，可知，物块将从边界cd之间离开风洞区域，之后物块在垂直于传送带方向做匀减速直线运动，若传送带增加的速度较小，则在风洞区域垂直于传送带方向加速的末速度较大，此时，物块离开风洞区域后，仍然能够脱离传送带，其在传送带上留下痕迹应为直线。故D错误。
故选B。
3. 如图甲所示为一列简谐横波在t=1.5s时刻的波形图，其中质点A的位置坐标为。质点B的位置坐标为（12，5）。图乙为A质点的振动图像，则下列说法正确的是（ ）
A. 波沿+x方向传播B. t=1.5s时刻，质点B向方向运动
C. 波的传播速度v=2.4m/sD. 波的传播速度
【答案】D
【解析】
【详解】AB．由图甲所示为一列简谐横波在t=1.5s时刻的波形图，在图乙可知t=1.5s时刻质点的位移为5cm，且振动方向为向下，即图乙为A质点的振动图像，由图甲根据波的平移可知波沿x方向传播，B点向+y方向传播，故AB错误；
CD．t=1.5s时刻质点A的位移为cm，即
根据三角函数可得质点A离平衡位置的相位差为
由图乙可得
解得
由图甲可知A、B质点的相位差为π，故
可得
λ=24m
波的传播速度为
故C错误，D正确。
故选D。
4. 古人就有住“天宫”的想法，人们设想在地球赤道上建一座足够高的高楼，站在高楼上就可以俯视地球，跟宇航员在太空中看地球一样，假如在这座高楼的某一层住户发现他的重力等于他在该处所受地球万有引力的。已知地球半径约为6400km，地球同步卫星距离地面高度为36000km，则该楼层离地面最接近的高度为（ ）
A. 2080kmB. 6400kmC. 21200kmD. 18000km
【答案】A
【解析】
【详解】设该楼层距离地面为h，对该楼层的住户分析有
对地球同步卫星分析有
对比两式可知
解得该楼层离地面的高度
h=2080km
故选A。
5. 如图甲所示。在xOy平面内存在平行于纸面的匀强电场，现有一个质量为m、电量为+q的带电微粒，在外力F的作用下，t=0时刻以一定初速度从x轴上的a点开始绕O点沿图中虚线逆时针做匀速圆周运动，Oa=R，ab为圆的一条直径，不计重力，测得该带电微粒所处位置的电势φ随时间t的变化图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）

A. 微粒在3t1时所受变力F可能达最大值
B. 电场强度的大小为，方向与x轴正方向成向上
C. b点与a点的电势差
D. 圆周运动的过程中变力F的最大值为
【答案】D
【解析】
【详解】A B．根据图像可知，经过时间带点微粒处于电势最高处，之后电势逐渐降低，一直到时刻最低，说明电场方向从时刻所处位置指向时刻所处位置，根据匀强电场场强与电势差的关系
还可以从图像看出从时刻到时刻带电微粒运动了半个周期，所以运动周期
设带电微粒在电场中时间内绕圆心运动的角度为，则
解得
则电场强度的方向与轴正方向的夹角为
3t1时刻转过，电场强度方向与x轴正方向成向下，所以微粒在7t1时所受变力F可能达最大值，在3t1时所受变力F可能达最小值，故AB错误；
C．b点与a点电势差为
故C错误；
D．时刻电势最低，电场力背离圆心，根据合力提供向心力可得
所以圆周运动的过程中变力F的最大值为
故D正确。
故选D。
6. 如图所示一根足够长的光滑绝缘杆MN，与水平面的夹角为37°，固定在竖直平面内，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外的匀强磁场充满杆所在的空间，杆与磁场方向垂直。质量为m的带电小环沿杆下滑到图中的P处时，对杆有垂直杆向上的压力作用，压力大小为0.4mg。已知小环的电荷量为q，重力加速度大小为g，sin37°=0.6，下列说法正确的是（ ）

A. 小环带负电
B. 小环滑到P处时的速度大小
C. 当小环的速度大小为时，小环对杆没有压力
D. 当小环与杆之间没有正压力时，小环到P的距离
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据题意，假如没有磁场，由平衡条件及牛顿第三定律可知，小环对杆的压力大小为
然而此时小环对杆的压力大小为0.4mg，说明小环受到垂直杆向上的洛伦兹力作用，根据左手定则可知，小环带正电，故A错误；
B．设小环滑到P处时的速度大小为vp，在P处，小环的受力如图所示

根据平衡条件得
由牛顿第三定律得，杆对小环的支持力大小
联立解得
故B正确；
CD．在小环下滑到P处的过程中，对杆没有压力，此时小环的速度大小为v'，则在P'处，只受重力和垂直杆向上的洛伦兹力：由平衡条件得
解得
可见，P'处在P处右上方，小环由P'处滑到P处的过程中，由动能定理得
代入解得
故CD错误；
故选B。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。每小题有多个选项符合题目要求。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. 下列有关光学现象说法正确的是（ ）
A. 甲图中荷叶上的露珠显得特别“明亮”是由于光的全反射
B. 乙图中看到的全息照片利用的是光的全反射原理而制成的
C. 丙图中光学镜头上的增透膜利用的是光的衍射现象
D. 丁图是利用偏振眼镜观看立体电影，说明光是横波
【答案】AD
【解析】
【详解】A．荷叶上的露珠显得特别“明亮”是由于光线从水中射向空气时发生光的全反射；故A正确；
B．全息照片是借助于一束相干的参考光，利用物光与参考光的光程差，同时记录光波的振幅与相位的信息，利用光的干涉现象；故B错误；
C．甲图中光学镜头上的增透膜利用的是光的干涉现象，故C错误；
D．丁图是利用偏振眼镜观看立体电影，说明光是横波，故D正确。
故选AD。
8. 如图所示，倾角为θ足够长的固定斜面上，长为L的ab段粗糙，其余部分光滑，长也为L的轻杆两端分别连接滑块P、Q，P的质量为2m，Q的质量为m，两滑块与ab段的动摩擦因数均为μ。已知斜面顶端与b点的距离为2L，两滑块均可视为质点，重力加速度为g。则P滑块从斜面顶端由静止开始下滑，直到滑块P滑离a点（此时滑块Q仍在斜面上）的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. Q在ab段运动过程中，轻杆对Q的弹力为
B. Q刚好滑入ab段瞬间，P的加速度大小为
C. P、Q和轻杆组成的系统损失的机械能为
D. P滑离a点时的速度大小为
【答案】AC
【解析】
【详解】A．Q在ab段运动过程中，轻杆、滑块P、Q三者加速度相同，三者相对静止，对轻杆、滑块P、Q整体，加速度
轻杆对Q的弹力为N，则
故A正确，B错误；
C．整个过程中ab段粗糙，P、Q和轻杆组成的系统经过ab段时，损失的机械能为
故C正确；
D．设P滑离a点时的速度大小为v，根据动能定理
得
故D错误。
故选AC。
9. 理想变压器原、副线圈两端所接电路如图所示，图中电表均为理想交流电表，R2为定值电阻，R1为滑动变阻器。原线圈两端接有的交流电，下列说法正确的是（ ）
A. 当开关闭合后，A1的指针会左右摆动
B. 当滑动变阻器R1滑片从最下端向上滑动时，V1、A1示数变大
C. 当滑动变阻器R1滑片从最下端向上滑动时，L1先变暗后变亮
D. 当滑动变阻器R1滑片从最下端向上滑动时，L2变亮
【答案】CD
【解析】
【详解】A．A1为理想交流电表，读数为交流电的有效值，则指针不会左右摆动，故A错误；
BD．原线圈的输入电压不变，由变压器的工作原理可知，变压器副线圈的输出电压不变，即V1不变，当滑动变阻器R1滑片向上滑动时，副线圈的总电阻减小，则副线圈的电流增大，即L2变亮，因为副线圈的电流增大，根据理想变压器的原理，则原线圈的电流也增大，即A1的示数增大，故B错误，D正确；
C．当滑动变阻器R1滑片从最下端向上滑动时，L1的电流先变小后变大，L1先变暗后变亮，故C正确。
故选CD。
10. 在平面内有一传动装置，如图所示传送带MN上在O点处固定一竖直光滑绝缘细杆，细杆可与传送带MN一起随着传动装置水平移动，两个小球a、b套在杆上，小球a质量m，电量为（q>0）；小球b质量3m，不带电。初始时a球在杆的最靠近O端，且a、b球相距L。现让传动装置以v0向右匀速运动，整个装置位于垂直纸面向外的磁感应强度为B的匀强磁场中。a、b球发生的碰撞均为弹性碰撞，且碰撞过程中电荷量不发生转移，设光滑绝缘细杆足够长，磁场区域足够大，下列说法正确的是（ ）
A. 小球a、b第一次碰撞前，小球a沿杆方向的速度为
B. 小球a、b第一次碰撞前，洛伦兹力对a球做功为
C. 小球a、b第一次碰撞后，沿杆方向的速度分别为、
D. 小球a、b第一次碰撞后至第二次碰前经历时间为
【答案】AC
【解析】
【详解】A．设a球做加速运动加速度大小为a，则有
设第一次碰前a沿杆方向的分速度为v，则有
联立解得
故A正确；
B．洛伦兹力对a球不做功，故B错误；
C．设a和b碰撞后沿杆方向的分速度为、，根据动量守恒定律和机械能守值定律可得
，
解得
，
故C正确；
D．设物块a、b第一次碰后再经过时间t1发生第二次碰撞，有
解得
故D错误。
故选AC。
三、非选择题：本题共5小题，共56分。
11. 某兴趣小组在实验室里找到了一小金属球做了一个如图所示的单摆，来测量当地的重力加速度。具体操作如下：
（1）甲同学用某种仪器来测量摆球的直径，得到的测量值为d=2.275mm，此测量数据是选用了仪器______测量得到的。（填标号）
A.毫米刻度尺 B.10分度游标卡尺 C.20分度游标卡尺 D.螺旋测微器
（2）测量单摆的周期时，乙同学在摆球某次通过最低点时按下停表开始计时，同时数1；当摆球第二次通过最低点时数2，依此法往下数，当他数到80时，按下停表停止计时，读出这段时间t，则该单摆的周期为
______（填标号）
A. B. C. D.
（3）丙同学忘记测量摆球直径，但他仍改变细线的长度先后做两次实验，记录细线的长度及单摆对应的周期分别为l1、T1，和l2、T2，则重力加速度为___________（用l1、T1、l2、T2表示）。该同学测出的重力加速度___________当地重力加速度（填“>”、“<”、“=”）
【答案】 ①. D ②. B ③. ④. =
【解析】
【详解】（1）[1]毫米刻度尺可精确到1mm；10分度游标卡尺可精确到0.1mm，20分度游标卡尺可精确到0.05mm，游标卡尺不要估读；螺旋测微器可精确到0.01mm，还要估读到下一位0.001mm，得到摆球的直径为d=2.275mm，故选D；
（2）[2]通过最低点时按下停表开始计时，同时数1，当摆球第二次通过最低点时数2，依此法往下数，当他数到80时，39.5个周期，即，，故选B；
（3）[3]设摆线末端与小摆件重心间的距离为r，由周期公式可得
解得
[4]由此可知，未测量金属摆件的重心位置，这对实验结果重力加速度的测量无影响。测出的重力加速度=当地重力加速度。
12. 小明准备测量一个阻值约为100Ω的粗细均匀金属线的电阻率ρ。
（1）小明先找到了游标卡尺和螺旋测微器。用游标卡尺测得该材料的长度（该游标卡尺除前几根游标上的刻度模糊外其他刻度精准），如图甲所示，读数L=__________mm；用螺旋测微器测得该材料的直径如图乙所示，读数D=__________mm。

（2）现有可供选择器材如下：
A．电压表V（量程为15V，内阻r0约为2kΩ）
B．电流表A1（量程为15mA，内阻r1为5Ω）
C．电流表A2（量程为30mA，内阻r2约为5Ω）
D．定值电阻R（阻值为195Ω） E．滑动变阻器R1（10Ω，2A）
F．滑动变阻器R2（2Ω，0.5A） G．滑动变阻器R3（2kΩ，0.5A）
H．电源E（电动势为3V，内阻很小） I．开关S，带夹子的导线若干
（3）请根据给出的仪器在虚线框中画出测量电阻的实验电路图，并标出所选器材代号，要求尽量减小误差，获得较多的数据，且电表的示数均能超过量程的三分之一。________

（4）若用I1、I2分别表示所选电流表A1、A2的读数，该电阻的长度为L，直径为D，电流表A1的内阻为r1，定值电阻为R，则该金属丝的电阻率表达式为ρ=___________（用上述物理量的字母表达）。
【答案】 ①. 50.50 ②. 0.900 ③. ④.
【解析】
【详解】（1）[1]游标卡尺读数
[2]螺旋测微器的读数为
（3）[3]电源电动势为3V，电压表量程太大，不能偏转三分之一，所以需要改装电压表，根据器材，电流表A2与定值电阻串联可以得到量程为3V电压表；电路中的最大电流为
故电流表选择A2，因为改装后电压表内阻已知，所以应使用电流表外接法；滑动变阻器R3的阻值太大，不方便调节，R2额定电流太小，不能保证安全，只能选择滑动变阻器R1，R1电阻远小于待测电阻，故使用分压电路，则电路图为

（4）[4]待测电阻为
根据电阻定律得
联立解得
13. 气体弹簧是车辆上常用的一种减震装置，图甲为某自行车的前叉减震装置，其简化结构如图乙所示。导热良好的直立圆筒形汽缸内用横截面积S=10cm2的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动，并通过连杆与自行车把手连接。封闭气体初始温度为20℃，长度L1=0.18m、压强p1=1.5×105Pa，骑行时，相当于在汽缸顶部加一物体A，活塞下降，稳定后封闭气体长度L2=0.15m，此过程中气体温度保持不变。（g=10m/s2）
（1）求稳定后封闭气体的压强p2；
（2）求物体A的质量m。
【答案】（1）；（2）3kg
【解析】
【详解】（1）对汽缸内气体分析，初状态
，
末状态压强p2，体积
温度不变，由玻意耳定律
整理
代入数据得
（2）气体对活塞上表面的压力增加量等于物体A的重力大小，则
代入数据得到
m=3kg
14. 电磁感应现象的发现，给电磁的应用开辟了广阔的道路，其中发电机就是电磁感应最重要的应用成果之一。某种直流发电机的工作原理可以简化为如图所示的情景。在竖直向下、磁感应强度B=1.0T的匀强磁场中，两根光滑平行金属导轨MN和PQ固定在水平面上，导轨间距L=0.5m，导轨左端接有电阻R=0.8Ω，电阻R两端接有电压传感器。质量m=0.5kg，电阻r=0.2Ω的金属杆ab置于导轨上，与导轨垂直，其余电阻不计。现用水平向右的拉力F拉ab杆，使其由静止开始运动。电压传感器将R两端的电压U即时收集并输入计算机，得到U随时间t变化的关系如图所示。求：
（1）ab杆的加速度大小；
（2）第3.0s末，拉力F的功率；
（3）第3.0s末撤去拉力F，此后电阻R上产生的焦耳热。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）设某时刻速度为v，由图可知，，，根据公式
联立解得
（2）由
联立解得
（3）由
联立解得
15. 如图所示，质量为m=4kg的物块，以初速度v0=6m/s滑上静止在光滑水平面上且质量M=2kg、长L=1.5m的木板的左端，同时，给木板施加一个水平向右的恒力F。已知物块与木板之间的动摩擦因数为μ=0.3，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10m/s2。求：
（1）若F=0，物块滑出木板时，滑块和木板的速度大小；
（2）要使物块不从右端滑离木板，恒力F的取值范围；
（3）若全过程中，滑块与木板摩擦产生的总热量为18J，则恒力F可能的取值是多少？

【答案】（1），；（2）；（3）或
【解析】
【详解】解析：（1）设物块滑出木板时，滑块和木板的速度大小分别为v1，v2，物块在木板上滑动过程中，系统动量守恒，由动量守恒定律有
此过程中，由能量守恒定律有
联立解得
，
（2）对物块，由牛顿第二定律有
解得
当物块恰不从木板右端滑出时，设木板的加速度为a1，有
解得
，
对木板有
解得
故F的取值范围为
（3）两者之间摩擦产生的热量
解得
由于
若物块从木板右端滑出，则
若物块从木板左端滑出，则两者最大的相对位移为，共速时有
解得
物块与木板共速前，对木板有
解得