2024年高考第二次模拟考试：物理（湖南卷）（解析版）

这是一份2024年高考第二次模拟考试：物理（湖南卷）（解析版），共20页。
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。
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，只有一项符合题目要求．
1．下列说法符合历史事实的是（ ）
A．哥白尼的发现及其所应用的“实验和逻辑推理相结合”的科学研究方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，标志着物理学的真正开端
B．牛顿在建立万有引力定律过程中的“月地检验”，证实了地球对月球的引力与太阳对行星的引力是同种性质的力，服从相同的规律
C．麦克斯韦系统地总结了人类直至19世纪中叶对电磁规律的研究成果，建立了经典电磁场理论，预言了电磁波的存在
D．目前人们已经建立了粒子物理标准模型，在这个模型中，强子，轻子，规范玻色子和希格斯玻色子是组成物质的最基本粒子
【答案】 C
【解析】A．伽利略的发现及其所应用的“实验和逻辑推理相结合”的科学研究方法，标志着物理学的真正开端，故A错误；
B．“月地检验”证实了地球对地面物体的引力与地球对月球的引力是同种性质的力，服从相同的规律。故B错误；
C．麦克斯韦建立了经典电磁场理论，预言了电磁波的存在。故C正确；
D．目前人们已经建立了粒子物理标准模型，在这个模型中，夸克、轻子、规范玻色子和希格斯玻色子是组成物质的最基本粒子，故D错误。
故选C。
2．某次实验中，实验员让一小钢珠（视为质点）以大小为3m/s的初速度从楼梯上水平飞出，研究其运动轨迹。已知每格楼梯长25cm，高15cm，取重力加速度大小g=10m/s2，不计空气阻力，则小钢珠第一次落在（ ）
A．第二格B．第三格C．第四格D．第五格
【答案】 D
【解析】设小钢球能落到第n格，由平抛运动的规律可得
联立解得
由题意可知，这里n取大于4.32的整数，因此取，即小钢珠第一次落在第五格。
故选D。
3．如下图所示，交变电路中理想变压器原、副线圈的匝数比为，、两点间所加电压，定值电阻消耗的电功率与定值电阻消耗的电功率之比为，定值电阻，的阻值均为，电流表为理想电表。则下列说法正确的是（ ）
A．电流表的示数为B．通过电阻的电流为
C．定值电阻D．电源消粍的电功率为
【答案】 A
【解析】A．由所加电压表达式，可知变压器原线圈的输入电压有效值为
根据理想变压器电压比等于匝数比，可得副线圈的输出电压为
则电流表的示数为
故A正确；
BC．设通过电阻的电流为，由题意可知定值电阻消耗的电功率与定值电阻消耗的电功率之比为，则有
解得
定值电阻的阻值为
故BC错误；
D．电源消粍的电功率为
故D错误。
故选A。
4．挖掘机是一种以液压原理为基础的工程机械，它主要由发动机、行走系统、铲斗和臂架等部件组成。挖掘机凭借其高效、稳定和灵活的工作方式，使得各种土方工程、道路施工、矿山开采、建筑施工等工作变得更加容易和高效。挖掘机的铲斗主要用于挖掘、移动和装载物料，铲斗两侧各有一个油缸，驱动铲斗进行上下摆动，可以实现铲斗的升降和倾斜。铲斗内的沙土简化为一个球形物体，其初始状态如图甲所示，铲斗沿顺时针方向缓慢转动到图乙所示的位置，忽略铲斗两侧壁给球形物体的摩擦，则在铲斗顺时针转动过程中，关于两侧壁ab和cd对球形物体的弹力和的大小变化，以下说法正确的是（ ）
A．先增大后减小，逐渐增大
B．逐渐减小，先增大后减小
C．逐渐增大，先减小后增大
D．逐渐减小，逐渐增大
【答案】 B
【解析】对球形物体受力分析如图所示
将力、、矢量平移到三角形中，在铲斗顺时针转动的过程中和的对角θ恒定，所以力和的交点在圆上移动，矢量图如图所示
由图可知在铲斗由图甲顺时针缓慢转到图乙的过程中力逐渐减小，力先增大后减小。
故选B。
5．某物流站点采用如图甲所示装置运送大物件，电动机通过跨过定滑轮的绳子与斜面上的物件相连，电动机启动后以额定功率工作，牵引物件沿斜面上升，时速度达最大值，物件运动的图像如图乙所示。已知斜面倾角为，物件质量为，物件与斜面间的动摩擦因数为，电动机额定功率为，重力加速度大小取，绳子质量不计，则在内，下列说法错误的是（ ）
A．物件的最大速度是B．物体沿斜面向上运动了
C．摩擦力对物件做的功为D．物件机械能的增量
【答案】 C
【解析】A．物件速度最大时做匀速运动，根据平衡条件，牵引力大小为
则此时最大速度为
故A正确，不符合题意；
B．内，根据动能定理
解得
故B正确，不符合题意；
C．摩擦力对物件做的功为
故C错误，符合题意；
D．物件机械能的增量
故D正确，不符合题意。
故选C。
6．如图所示，长为的轻质绝缘不可伸长细线，一端固定在水平向右匀强电场中的O点→端系一质量为m，电量为+q的带电小球，小球能静止在位置A，OA与竖直方向成30°角，重力加速度为g。现将小球拉到位置B，OB呈水平且，然后静止释放，对于小球后续的运动，下列说法正确的是（ ）
A．匀强电场的电场强度
B．小球释放后可以做完整的圆周运动
C．小球的最大速度为
D．做圆周运动过程中，绳子的最大拉力为
【答案】 D
【解析】A．小球静止在A点，由平衡条件可得
解得
故A错误；
B．小球先做匀加速直线运动直到绳拉直，有
解得
绳拉直速度发生突变，只剩沿切线方向的速度，有
若小球恰能过等效最高点，则
从绳绷直到等效最高点，由动能定理有
可得
＞
所以小球释放后不能做完整的圆周运动，故B错误；
CD．小球过A点时，速度最大，绳拉力最大，小球先做匀加速直线运动直到绳拉直，有
绳拉直速度发生突变，只剩沿切线方向的速度，有
由动能定理有
解得
小球过A点时，由牛顿第二定律有
解得最大拉力为
故C错误，D正确。
故选D。
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．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】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。
8．如图所示，电源的电动势为，内阻不计。K是光电管的阴极，A是光电管的阳极，它们都是半径为圆形金属板，两圆心间距离为，两圆心连线与两板垂直，当两板间存在电压时，板间的电场可视为匀强电场。为滑动变阻器，长度。电压表（0刻度在表盘中间）和灵敏电流计均为理想表。频率为的细激光束照射到K的中心上，使阴极发射光电子。合上开关S，当滑动变阻器的滑动触头从向左滑动到达处时，灵敏电流计读数刚好为0；当滑动变阻器的滑动触头从向右滑动到后，再向滑动的过程中，电压表读数增大而灵敏电流计的读数保持不变。不计光电子之间的相互作用和重力，普朗克常量为，电子带电量为（为元电荷），电子质量为，下列说法正确的是（ ）
A．光电子的最大初动能为
B．阴极K的金属材料的逸出功为
C．阳极A的半径不小于
D．换用光强更大的同种激光照射阴极K，滑动变阻器的滑动触头P从向右滑动到后，再向滑动的过程中，电压表读数增大，灵敏电流计的读数也增大
【答案】 BC
【解析】A．当滑动变阻器触头P到达处时，G读数刚好为0，此时达到遏止电压，光电子的最大初动能为
选项A错误；
B．由
得
选项B正确；
C．当滑动触头P从向右滑动到后，再向滑动的过程中，电压表V读数增大而灵敏电流计G的读数保持不变，表明达到饱和光电流时，A、K之间的电势差为，由
得
考虑到光电子从阴极射出的方向是随机的，沿阴极表面射出的电子到达阳极A时，落点距离阳极的圆心最远，做类平抛运动，则有
得
落点距离圆心
而达到饱和光电流时，所有光电子都要打到阳极上，故阳极半径不得小于，选项C正确；
D．换用光强更大的同种激光照射阴极K，光电子的最大初动能不会变化，则A、K之间的电势差为时，所有光电子将打到A上，从向右滑动到后，再向滑动的过程中，电压表V读数增大，灵敏电流计G的读数仍将不变，选项D错误。
故选BC。
9．如下图，是以状态a为起始点、在两个恒温热源之间工作的卡诺逆循环过程（制冷机）的图像，虚线、为等温线。该循环是由两个等温过程和两个绝热过程组成，该过程以理想气体为工作物质，工作物质与低温热源或高温热源交换热量的过程为等温过程，脱离热源后的过程为绝热过程。下列说法正确的是（ ）
A．过程气体压强减小完全是由于气体的温度降低导致的
B．一个循环过程完成后，气体对外放出热量
C．过程向低温热源释放的热量等于过程从高温热源吸收的热量
D．过程气体对外做的功等于过程外界对气体做的功
【答案】 BD
【解析】A．由理想气体状态方程可知，pV越大，气体的温度T越高，由图示图像可知
由图示图像可知，a→b过程，气体体积增大温度降低，气体体积增大单位体积的分子数减少，气体温度降低，分子平均动能减小，因此a→b过程气体压强减小是单位体积内分子数减少和分子平均动能减小共同导致的，故A错误；
B．根据p-V图像与横轴围成的面积表示外界对气体做的功（体积减小时），或气体对外界做的功（体积增大时），可知一个循环过程完成后，外界对气体做功为正值，由热力学第一定律，可知
所以气体对外放出热量，故B正确；
C． d→a过程气体温度不变，气体内能不变，气体体积减小外界对气体做功，由热力学第一定律可知，气体向外界释放的热量等于外界对气体做的功，即
|Qda|=|Wda|
b→c过程气体气体温度不变，气体内能不变，气体体积变大，气体对外界做功，由热力学第一定律可知，气体吸收的热量等于气体对外界做的功，即
|Qbc|=|Wbc|
p-V图像与坐标轴所围图形的面积等于气体做的功，由图示图像可知，d→a过程p-V图像的面积大于b→c过程p-V图像的面积，即
|Wda|＞|Wbc|
则
|Qda|＞|Qbc|
即d→a过程向低温热源释放的热量大于b→c过程从高温热源吸收的热量，故C错误；
D．a→b过程气体与c→d过程气体温度的变化量相等，两个过程气体内能的变化量相等，a→b过程气体与c→d过程都是绝热过程，则
Q=0
由热力学第一定律：可知
由于两过程气体内能的变化量相等，则
即a→b过程气体对外做的功等于c→d过程外界对气体做的功，故D正确。
故选BD。
10．现代科学仪器中常利用电、磁场控制带电粒子的运动。如图甲所示，纸面内存在上、下宽度均为d的匀强电场与匀强磁场，匀强电场竖直向下，匀强磁场垂直纸面向里，磁感应强度大小为B。现有一质量为m、电荷量为q的带正电粒子（不计重力）从电场的上边界的O点由静止释放，运动到磁场的下边界的P点时正好与下边界相切。若把电场下移至磁场所在区域，如图乙所示，重新让粒子从上边界M点由静止释放，经过一段时间粒子第一次到达最低点N，下列说法正确的是（ ）
A．匀强电场的场强大小为B．粒子从O点运动到P点的时间为
C．粒子经过N点时速度大小为D．M、N两点的竖直距离为
【答案】 AC
【解析】A. 设粒子在磁场中的速率为v，半径为R，在电场中由动能定理，有
洛伦兹力充当向心力，有
由几何关系可得
综上可得
故A正确；
B. 粒子在电场中的运动时间为
在磁场中的运动时间为
粒子从O运动到P的时间为
故B错误；
CD. 将粒子从M到N的过程中某时刻的速度分解为向右和向下的分量、，再把粒子受到的洛伦兹力分别沿水平方向和竖直方向分解，两个洛伦兹力分量分别为
，
设粒子在最低点N的速度大小为v1，MN的竖直距离为y。水平方向由动量定理可得
由动能定理可得
结合
解得
，
故C正确，D错误。
故选AC。
三、非选择题：本题共5小题，共56分．
11. （7分）有一新型圆柱形的导电材料，电阻阻值在8~10Ω之间，为了测量该导电材料的电阻率，实验室提供了以下实验器材：
A．20分度的游标卡尺
B．螺旋测微器
C．电流表A1（0~100mA，内阻约为10Ω）
D．电流表A2（0~0.6A，内阻约为0.1Ω）
E．电压表V1（0~3V，内阻约为3kΩ）
F．电压表V2（0~15V，内阻约为15kΩ）
G．直流电源E（4V，内阻不计）
H．滑动变阻器R（0~5Ω，2A）
I．开关及导线若干
（1）用游标卡尺测得该样品的长度L。用螺旋测微器测得该样品的外径D，其示数如图乙所示，其读数为 mm；
（2）本次实验的电流表选用的是 ，电压表选用的是 （填写器材前的字母）；
（3）为尽量精确测量新型圆柱形的导电材料的电阻R0应采用下图中的 （选填“甲”“乙”“丙”或“丁”）电路图。
【答案】 （1）3.627；（2） D ； E；（3） 甲
【解析】（1）螺旋测微器读数为
（2）电源电动势为4V，若选择电压表V2，则电压表的指针偏转过小，不够准确，故电压表应选择V1，故选E。电路中最大电流约为
则电流表应选A2，故选D。
（3）滑动变阻器最大阻值与待测电阻阻值差不多，略小于待测电阻阻值，为测多组实验数据，滑动变阻器应采用分压式接法。又因电压表内阻远大于待测电阻阻值，则电流表应采用外接法，故应选择图甲所示电路。
12. （9分）一种新的短途代步工具——电动平衡车，被称为站着骑的电动车。某同学为了探究该车在平直水泥路面上的运动情况，设计了如下实验：将输液用的塑料瓶装适量水后，连同输液管一起绑在平衡车的扶手上，调节输液管的滴水速度，使其每隔相同时间滴下一滴水。从某滴水刚落地开始计时，以后每一滴水落地依次计数为1、2、3、…，当第50滴水刚好落地时停止计时，测得时间为25.0s。该同学骑上平衡车后，先加速到某一速度，然后关闭动力，让平衡车沿着直线滑行。图示是某次实验中在水泥路面上的部分水滴及测出的间距值（左侧是起点，单位：m），当地重力加速度g=10m/s2，根据该同学的测量结果可得出：
（1）通过分析路面上水滴间距的变化情况，可知平衡车在 关闭动力。
A．DE段 B．EF段 C．FG段 D．GH段
（2）平衡车加速运动时的加速度大小a= m/s2，运动到C点时的速度大小v= m/s。（结果均保留三位有效数字）
（3）设平衡车在运动过程中所受阻力的大小是人与车总重力的k倍，则k= 。（结果保留两位有效数字）
（4）若该同学把题中的50滴计成了51滴，那么测出的加速度将 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
【答案】（1） B ；（2）2.07； 3.53；（3）0.049；（4） 偏大
【解析】（1）根据测量结果可知
所以车在AE段做匀加速运动，在FJ段做匀减速运动，所以在EF段关闭动力。
故选B。
（2）滴水时间间隔为
平衡车加速运动时的加速度大小为
平衡车运动到C点时的速度大小为
（3）平衡车在减速过程的加速度大小为
根据牛顿第二定律有
解得
（4）若该同学把题中的50滴计成了51滴，滴水时间间隔偏小，那么测出的加速度将偏大。
13. （10分）某同学研究安全防盗门上的观察孔（俗称“猫眼”），房间里的人通过移动位置刚好能看到门外全部的景象，猫眼的平面部分正好和安全门内表面平齐，球冠的边缘恰好和防盗门外表面平齐。他将该材料从“猫眼”里取下，如图所示，CD是半径为d的一段圆弧，圆弧的圆心为O，∠COD＝60°，Ox轴是材料的对称轴，他将一束平行于x轴的光照射到该材料，结果最外侧的光线射到x轴上的E点，测得OE的长度为。求：
（1）该材料的折射率；
（2）防盗门的厚度。
【答案】 （1）；（2）
【解析】（1）最外侧的光线射到x轴上的E点，光路如图所示
已知圆弧半径为d
，
由几何关系得
则
根据折射定律得
（2）房间里的人通过移动位置刚好能看到门外全部的景象，则沿平行门方向射向C处的光线能够折射经过A点即可。光路如图所示
由几何关系知，，根据光的折射定律有可得
解得
由几何关系知
，
则门的厚度
14. （14分）如图所示，质量为m=1kg的滑块，在水平力作用下静止在倾角为θ=30°在光滑斜面上，斜面的末端B与水平传送带相接（物块经过此位置滑上皮带时无能量损失），传送带的运行速度为v0=3m/s，长为L=1.4m；今将水平力撤去，当滑块滑到传送带右端C时，恰好与传送带速度相同。滑块与传送带间的动摩擦因数为μ=0.25。g=10m/s2
求：
（1）水平作用力F大小；
（2）若滑块进入传送带速度小于3m/s，滑块下滑的高度；
（3）若滑块进入传送带速度大于3m/s，滑块在传送带上滑行的整个过程中产生的热量。
【答案】 （1）N；（2）0.1m；（3）0.5J
【解析】（1）滑块受到水平推力F、重力mg和支持力N处于平衡，如图所示
则有水平推力
（2）设滑块从高为h处上滑，到达斜面底端速度为v，下滑过程机械能守恒，可得
解得
滑块冲上传送带的速度小于传送带速度，则滑块在带上由于受到向右的滑动摩擦力而做匀加速运动，根据动能定理有
联立解得
h=0.1m
（3）滑块冲上传送带时的速度大于传送带的速度，则滑块由于受到向左的滑动摩擦力而做匀减速运动，根据动能定理
设滑块在传送带上运动的时间为t，则t时间内传送带的位移
s=v0t
由机械能守恒可知
解得
对滑块由运动学公式知
v0=v-at
联立解得
滑块相对传送带滑动的位移
s=L-s
相对滑动生成的热量
Q=μmgs =0.5J
15. （16分）如图，倾角为间距为的平行金属导轨上固定有两个立柱M、N，空间中存在一个足够大的垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度为。导体棒Q放在导轨上，受到立柱M、N沿导轨向上的弹力而不下滑。导体棒P放在导轨上更高的位置，初速度为0，在沿导轨向上的拉力F的作用下，以加速度沿导轨向上做匀加速直线运动，直到导体棒Q恰好要向上滑动。已知两导体棒质量均为，电阻均为，与导轨间动摩擦因数均为。导体棒始终垂直于导轨且与导轨保持良好接触，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，导轨电阻不计，重力加速度g取，，。求：
（1）导体棒Q恰好要向上滑动时导体棒P的速度v；
（2）该过程中通过导体棒P的电荷量q及拉力F的冲量；
（3）已知该过程中导体棒P产生的焦耳热为0.33J，求该过程中拉力F所做的功。
【答案】 （1）；（2），；（3）
【解析】（1）导体棒Q恰好要向上滑动，故
其中
又有
综上解得
（2）设该过程中导体棒P的位移为x，通过导体棒P的电荷量
导体棒P做匀加速直线运动，故
综上解得
进一步，对导体棒列动量定理，有
其中
安培力的冲量大小
综上可得
（3）对导体棒P列动能定理，有
其中
回路产生的总焦耳热为
综上可得