2024届湖南省永州市高三上学期第二次模拟考试物理试题 （解析版）

这是一份2024届湖南省永州市高三上学期第二次模拟考试物理试题 （解析版），共21页。试卷主要包含了15s时刻，质点P通过的路程为等内容，欢迎下载使用。

注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名和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，再选涂其它答案标号。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。每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。
1. 关于光电效应现象，下列说法正确的是（ ）
A. 对于某种金属，只要入射光的强度足够大，就会发生光电效应
B. 在光电效应现象中，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
C. 在光电效应现象中，入射光的强度越大，光电子的最大初动能越大
D. 对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于此波长，才能产生光电效应
【答案】D
【解析】
【详解】ABC．只有入射光的频率大于金属的极限频率，才能产生光电效应，根据光电效应方程
可知，光电子的最大初动能与入射光的频率是一次函数关系，入射光频率越高，光电子的最大初动能越大，与入射光的强度无关，故ABC错误；
D．只有入射光的频率大于金属的极限频率，才能产生光电效应，而频率越高的，波长越短，故对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于此波长，才能产生光电效应，故D正确。
故选D。
2. 羱羊具有很强大的爬坡能力，如图是羱羊爬上水坝壁上舔舐钙盐的场景。假设羱羊从水平地面缓慢爬上圆弧水坝壁经过b点爬到a点，则在此过程中，下列说法正确的是（ ）

A. 在a点水坝壁对羱羊的作用力等于在b点的作用力
B. 在a点水坝壁对羱羊的支持力大于在b点的支持力
C. 在a点水坝壁对羱羊的摩擦力小于在b点的摩擦力
D. 在a点羱羊受到的合力大于在b点受到的合力
【答案】A
【解析】
【详解】A．水坝壁对羱羊有两个力的作用，分别是支持力、摩擦力，二这两个力的作用的合力，不管是在a点还是在b点，都与羱羊所受重力大小相等方向相反，因此在a点水坝壁对羱羊的作用力等于在b点的作用力，故A正确；
B．a点所在切面的倾角大于b点所在切面的倾角，而羱羊所受支持力垂直于其所在切面，大小为
可知，切面倾角越大，羱羊所受支持力越小，因此在a点水坝壁对羱羊的支持力小于在b点的支持力，故B错误；
C．根据平行四边形定则，做出羱羊在a、b两点所受支持力与摩擦力的合力，其大小与重力大小相等，方向相反，如图所示

可知，羱羊所在切面倾角越大，摩擦力越大，由此可知，在a点水坝壁对羱羊的摩擦力大于在b点的摩擦力，故C错误；
D．不管是在a点还是在b点，羱羊所受合力均为零，故D错误。
故选A。
3. 如图所示，电动打夯机由偏心轮（飞轮和配重物组成）、电动机和底座三部分组成。电动机、飞轮和底座总质量为M，配重物质量为m，配重物的重心到轮轴的距离为R，重力加速度为g。在电动机带动下，偏心轮在竖直平面内匀速转动，皮带不打滑。当偏心轮上的配重物转到顶端时，底座刚好对地面无压力。下列说法正确的是（ ）

A. 电动机轮轴与偏心轮转动角速度相同
B. 配重物转到顶点时处于超重状态
C. 偏心轮转动的角速度为
D. 打夯机对地面压力的最大值大于
【答案】D
【解析】
【详解】A．电动机轮轴与偏心轮通过皮带传动，线速度相等，根据电动机轮轴与偏心轮半径不同，故电动机轮轴与偏心轮转动角速度不相同，故A错误；
B．配重物转到顶点时，具有向下的加速度，故配重物处于失重状态，故B错误；
C．当偏心轮上的配重物转到顶端时，底座刚好对地面无压力，有
对配重物有
解得偏心轮转动的角速度为
故C错误；
D．在最低点，打夯机对地面压力最大，对配重物有
对打夯机有
解得
根据牛顿第三定律可知，打夯机对地面压力的最大值大于，故D正确。
故选D。
4. 一迷你热气球以速度从水平地面上匀速上升，假设从该时刻起，热气球在水平方向上受一恒定风力，且竖直上升的高度与水平方向上的速度在大小上始终满足，则当热气球上升到时，热气球离出发点的水平距离为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】气球在竖直方向上匀速直线运动，所用时间为
气球在水平方向做匀加速直线运动，水平方向走过的位移为
B正确。
故选B。
5. 肺活量是指在标准大气压下，人尽力呼气时呼出气体的体积，是衡量心肺功能的重要指标。如图所示为某同学自行设计的肺活量测量装置，体积为的空腔通过细管与吹气口和外部玻璃管密封连接，玻璃管内装有密度为的液体用来封闭气体。测量肺活量时，被测者尽力吸足空气，通过吹气口将肺部的空气尽力吹入空腔中，若此时玻璃管两侧的液面高度差设为h，大气压强为保持不变，重力加速度为g，忽略气体温度的变化，则人的肺活量为（ ）

A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】设人的肺活量为V，将空腔中的气体和人肺部的气体一起研究，初状态
末状态
根据压强关系有
根据玻意耳定律有
联立解得
故选C。
6. 如图甲所示为沿x轴传播的一列简谐横波在t=0.2s时刻的波形图，两质点P、Q的平衡位置分别位于x=0.5m、x=4.0m处，质点Q的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. t=0时刻，质点P正沿y轴负方向运动
B. 质点P的振动方程为
C. 从t=0时刻至t=0.15s时刻，质点P通过的路程为
D. 当质点Q在波峰时，质点P偏离平衡位置的位移为
【答案】C
【解析】
【详解】A．由图乙可知，波的传播周期为0.2s，0.2s时刻质点Q在平衡位置沿y轴正方向运动，由此判断波沿x轴负方向传播，因此t=0.2s和t=0时刻，质点P正沿y轴正方向运动，故A错误；
B．由图甲可知，质点P的初相位为
质点P的振动方程为
故B错误；
C．从t=0时刻至t=0.15s时刻，质点P通过的路程为
故C正确；
D．当质点Q在波峰时，需要经历
代入质点P的振动方程可得质点P的位移为
故D错误。
故选C。
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. 真空中存在点电荷、产生的静电场，其电场线的分布如图所示，图中P、Q两点的位置关于点电荷水平对称。P、Q两点电场强度的大小分别为、电势分别为、。一个带电粒子仅在电场力作用下沿虚线轨迹从M运动至N，则（ ）

A. ，
B. 和带同种电荷，
C. 粒子从M运动至N，加速度先增大后减小
D. 粒子带负电，从M至N它的电势能先变小后变大
【答案】AC
【解析】
【详解】A．根据电场线的疏密程度表示场强的大小，由图可知
P、Q两点关于点电荷水平对称，P到之间场强较大，电势降低较快，可知
故A正确；
B．由电场线分布可知，带负电，带正电，由电场线的疏密可知，的电荷量绝对值大于的电荷量绝对值，故B错误；
C．由电场线分布可知，从移动至，电场强度先增大后减小，则根据
可知加速度先增大再减小，故C正确；
D．粒子带负电，从至，电场力先做负功后做正功，它的电势能先变大后变小，故D错误。
故选AC。
8. 卫星是人类的“千里眼”、“顺风耳”，如图所示三颗静止卫星就能实现全球通信，已知卫星之间的距离均为L，地球自转的角速度为ω，地球的半径为R，引力常量为G，下列说法正确的是（ ）
A. 三颗静止卫星受到的万有引力的大小均相等
B. 其中一颗质量为m的静止卫星的动能为
C. 地球的质量为
D. 地球的第一宇宙速度与静止卫星的线速度之比为
【答案】BD
【解析】
【详解】A．根据
可知三颗通信卫星的质量不一定相等，则所受的万有引力的大小不一定相等，故A错误；
B．卫星线速度和角速度得关系可知
动能为
由几何关系可得卫星的轨道半径为
综合可得
故B正确；
C．由
解得
故C错误；
D．根据
可知地球的第一宇宙速度为
通信卫星的速度为
比较可得
故D正确。
故选BD。
9. 如图所示，发电机矩形线框面积为S，线框匝数为N，线框所处磁场可视为匀强磁场，磁感应强度大小为B，线框从图示位置开始绕轴以恒定的角速度ω沿顺时针方向转动，线框输出端接有换向器（换向器的作用是当线框转过平衡位置时，会自动改变电路中电流方向，将交流电变为直流电），通过电刷和外电路连接。定值电阻、的阻值均为R，两电阻间接有理想变压器，原、副线圈的匝数比为2:1，忽略线框以及导线电阻。下列说法正确的是（ ）
A. 图示位置线框产生的电动势为
B. 两端电压的有效值为
C. 发电机的输出功率为
D. 转动一圈过程，通过的电荷量为
【答案】BC
【解析】
【详解】A．图示位置，线框平面与磁场垂直，磁通量最大，磁通量变化率最小，线框产生的电动势0，故A错误；
B．线框转动产生的感应电动势的最大值为
R1与原线圈并联，两端电压相同，则有效值为
所以两端电压的有效值为
故B正确；
C．发电机输出功率为
故C正确；
D．通过副线圈的电流
则通过原线圈的电流
则原线圈的电阻4R，总电阻为
转动一圈过程，产生的平均感应电动势
平均感应电流
穿过线框的电量
通过的电荷量为
故D错误。
故选BC。
10. 如图所示，水平金属圆环由外环和内环构成，其半径分别为，，沿半径方向放置的金属杆固定在圆环上，圆环区域存在方向竖直向上，磁感应强度大小的匀强磁场，金属圆环和金属杆以角速度绕中心轴线转动。两环通过电刷用导线连接间距为L＝0.5m的两条平行光滑金属导轨MQ、，导轨倾斜放置、倾斜角、，在Q和两端向下引出两根金属导线通过电键与一电容量的电容器相连，在倾斜导轨MQ、区域内加有垂直于倾斜导轨平面向下的匀强磁场。现有一质量为m的金属棒a紧贴放置，合上电键时金属棒恰好静止在导轨上。金属杆电阻，忽略其他所有电阻，重力加速度g取。下列说法正确的是（ ）

A. 水平金属圆环中金属杆产生电动势为0.2V
B. 金属棒a的质量
C. 断开、闭合，金属棒a向下做加速度不断减小的加速运动
D. 断开、闭合，金属棒a向下滑行到达倾斜导轨底端时的速度大小为4m/s
【答案】ABD
【解析】
【详解】A．水平金属圆环中金属杆产生的电动势为
故A正确；
B．通过金属棒a的电流为
金属棒恰好静止在导轨上，有
解得金属棒a的质量m为
故B正确；
C．速度为时，金属棒a产生的电动势
设经，金属棒a的速度，速度为时，金属棒a产生的电动势
时间内，电容器带电量的变化量
通过金属棒a的电流为
对金属棒a受力分析，根据牛顿第二定律有
解得金属棒a的加速度
故断开、闭合，金属棒a向下做匀加速运动，故C错误；
D．根据动力学公式有
解得金属棒a到达倾斜导轨底端时的速度大小为
故D正确。
故选ABD
三、非选择题：本题共5小题，共56分。
11. 某同学用如图甲所示的装置测量木块与木板之间的动摩擦因数。跨过光滑定滑轮的细线两端分别与放置在木板上的木块和弹簧测力计相连。
（1）下列说法正确的是________。
A．实验前，应先将弹簧测力计调零
B．实验时，木板一定要匀速向左拉出
C．实验时，细线与木板水平平行
D．实验时，拉木板的速度越大越好
（2）如图乙所示是某次实验中弹簧测力计示数放大图，木块受到的滑动摩擦力________N。
（3）为进行多次实验，该同学采取了在木块上增加砝码个数的方法。若木块的质量为，砝码的总质量、木块与木板之间的动摩擦因数和重力加速度分别用m、μ和g来表示，则木块受到的滑动摩擦力________（用题中所给物理量的字母表示）；测得多组数据后，该同学描绘的图像如图丙所示，则他测得的动摩擦因数μ＝________（结果保留一位有效数字，取）。
【答案】 ①. AC##CA ②. 2.40 ③. ④. 0.5
【解析】
【详解】（1）[1]A．实验前，应先将弹簧测力计调零，否则读数不准确，故A正确；
BD．滑动摩擦力的大小与物体的相对运动无关，无论是否匀速拉出，木板对木块的滑动摩擦力都不变，因此只需要保证木板与木块有相对运动即可，故BD错误；
C．实验时，细线与木板必须水平平行，只有这样才能保证木块对木板的正压力大小等于其重力大小，故C正确。
故选AC。
（2）[2]在木板抽出的过程中，木块受绳子的拉力与木板给其的摩擦力而平衡，根据平衡条件有
而绳子上的张力等于弹簧测力计所测力的大小，即有
根据图乙可读得弹簧那个测力计的示数为
由此可知
（3）[3]木块受到的滑动摩擦力
[4]可知图像的斜率表示，根据图像可得
解得
12. 某同学为了测量电压表内阻，从实验室找到一些实验器材：
电源E（电动势为1.5V，内阻为2Ω）；
待测电压表（量程为300mV，内阻约为1kΩ）；
电阻箱（0~9999.9Ω）；
滑动变阻器（0~20Ω，1A）；
滑动变阻器（0~200Ω，0.1A）；
定值电阻R＝60Ω；
（1）根据实验器材设计了如图甲所示电路图，滑动变阻器应选择________（填“”或“”）。
（2）先调节滑动变阻器滑片至左端，电阻箱接入电路阻值为零，闭合开关，调节滑动变阻器使电压表满偏，保持滑动变阻器滑片不动，再调节电阻箱阻值为时电压表半偏，则电压表的内阻为________，用此方法测出的电压表内阻比实际值偏________（填“大”或“小”）。
（3）之后将此电压表改装成量程3V的电压表，并用标准表进行校对，实验电路如图乙所示。校准过程中，改装表示数总是略小于标准表，则应该将电阻箱阻值调________（填“大”或“小”），若改装表的表头读数为300mV时，标准电压表的读数为2.8V，此时电阻箱示数为9000Ω，为了消除误差，则电阻箱接入阻值应为________Ω。
【答案】 ①. ②. ③. 大 ④. 小 ⑤. 9720
【解析】
【详解】（1）[1]滑动变阻器分压式接入电路，阻值小方便控制电路，故滑动变阻器应选择；
（2）[2]由于滑动变阻器阻值较小，可以控制电压表和电阻箱两端总电压近似不变，电压表的示数为半偏时，电阻箱示数即等于电压表的内阻，故电压表内阻为；
[3]电阻箱接入电路后，电阻箱和电压表两端电压增大，当电压表的示数为半偏的时候，电阻箱分担的电压大于半偏的电压值，因此电阻箱的电阻大于电压表的内阻，故测量值偏大。
（3）[4]改装表的示数偏小，即电压表分担的电压过小，根据串联分压原则应适当将电阻箱阻值调小；
[5]设消除误差后，设电阻箱接入电路的电阻为，此时电路中的电流
电压表的真正电阻
根据电表改装原理有
联立解得
13. 如图所示，半圆形透明柱体，其横截面的半径为R，圆心为O，AB为水平直径，现有一单色细光束从C点以与竖直方向成α的角度射入，光束折射后恰好能到达S点。已知，。
（1）求该柱体的折射率n；
（2）若用该单色光垂直照射整个AB面，求光进入透明柱体后在半圆弧ASB上有光直接折射射出的弧长与ASB弧长的比值k。（不考虑半圆形透明柱体内反射光）

【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）画出光线从C点射入的光路图如图：

根据几何关系，结合光的折射定律，有
（2）若用该单色光垂直照射整个AB面，设从F点射入的光线，折射后经过E点刚好发生全发射，如图：

根据几何关系和全反射条件有
联立解得
根据对称性，在半圆弧ASB上有光透出的弧长所对圆心角为60°，所以透光弧长与ASB的比值
14. 如图所示，竖直虚线左侧存在电场强度大小为、方向竖直向上的匀强电场，在虚线的右侧存在电场强度大小为、方向竖直向上的匀强电场与磁感应强度大小为、方向水平向外的匀强磁场。一质量为m的带正电小球从虚线左侧的A点以水平向右的速度抛出，经过虚线上的B点时速度与虚线的夹角为30°，小球在虚线的右侧正好做匀速圆周运动，到达C点时速度正好水平向左，重力加速度大小为g，求：
（1）小球所带的电荷量q；
（2）B、C两点间的距离以及A、B两点间的电势差；
（3）小球从A到C的运动时间以及力对时间的平均值。
【答案】（1）；（2），；（3），
【解析】
【详解】（1）小球在虚线的右侧正好做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，电场力与重力等大反向，则有
解得
（2）小球从A到B做类平抛运动，由牛顿第二定律可得
把小球在B点的速度分别沿水平方向和竖直方向分解，则有
设小球做类平抛运动的竖直位移为y，则有
A、B两点间的电势差为
综合解得
小球的运动轨迹如图所示
设匀速圆周运动的圆心为O，半径为R，设小球在B点的速度为v，则有
由洛伦兹力充当向心力可得
由几何关系可得
联立解得
（3）由类平抛运动的规律可得小球从A到B的运动时间为
由匀速圆周运动的规律可得小球从B到的运动时间为
小球从A到C的运动时间为
小球从A到C速度变化量的大小为
设小球从A到C力对时间的平均值为，由动量定理可得
联立解得
15. 伽利略大炮是一种极为简易的机械发射装置，由伽利略于1590年左右发明。现我们共同研究伽利略大炮的实验，先将1kg的弹性大球单独自由释放，落地反弹高度为下落高度的0.64倍。现在弹性大球上将弹性小球逐个叠放，并将它们从距地面0.8m高处同时自由释放，如图所示。已知各球相互接触且重心在同一竖直线上，每个弹性球的质量为该球下面接触球质量的，各球之间均发生弹性碰撞，作用时间极短，无论弹性大球上面是否叠放弹性小球及叠放几个弹性小球，弹性大球与地面碰撞过程中能量损失均保持不变，重力加速度g取10m/s2，忽略空气阻力。
（1）若将弹性大球单独从距地面0.8m高处自由释放，求弹性大球与地面第一次碰撞时地面对弹性大球所做的功；
（2）若弹性大球上端只放一个弹性小球，求两球第一次碰撞过程中弹性大球对弹性小球的冲量大小；
（3）若要使最上端的弹性小球第一次上升高度不低于45m，求弹性大球上至少需要叠放多少个弹性小球？

【答案】（1）0；（2）3.6N·s；（3）4个
【解析】
【详解】（1）弹性大球与地面第一次碰撞时地面与弹性大球接触点间没有位移，故地面对弹性大球所做的功为0；
（2）设弹性大球与地面碰撞前的速度为v1，与地面碰撞后的速度大小为v0，则
联立可得
弹性小球与弹性大球发生弹性碰撞，设弹性大球碰后的速度为，弹性小球碰前与碰后的速度分别为、，则
由动量定理得
联立解得
（3）由（2）可得第一个弹性小球与弹性大球碰撞之后速度为
整理可得
同理可得第二个弹性小球与第一个弹性小球碰撞之后的速度为
整理可得
由数学知识可得
由于要使最上端的弹性小球上升高度不低于45m，由运动学规律可得
则
解得
所以弹性大球上至少叠放4个弹性小球。