04- 备战2024年高考物理模拟卷（湖南专用）（解析版）

这是一份04- 备战2024年高考物理模拟卷（湖南专用）（解析版），共18页。

注意事项：
1．答卷前，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．地铁靠站时列车车体和屏蔽门之间安装有光电传感器。如图甲所示，若光线被乘客阻挡，电流发生变化，工作电路立即报警。如图乙所示，光线发射器内大量处于激发态的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的光中只有a、b两种可以使该光电管阴极逸出光电子，图丙所示为a、b光单独照射光电管时产生的光电流I与光电管两端电压U的关系图线。测得飞出阴极的光电子最大初动能为，下列说法正确的是（ ）
A．光线发射器中发出的光有1种为可见光
B．光电管阴极材料的逸出功为
C．题述a光为氢原子从能级跃迁到能级时发出的光
D．若部分光线被遮挡，光电子飞出阴极时的最大初动能变小
【答案】 A
【解析】A．激发态的氢原子向低能级跃迁时释放的能量为
可见光能量的范围为，所以只有E1在可见光光子能量范围内，故A正确；
B．根据爱因斯坦光电效应方程
得
故B错误；
C．根据图丙可知a光的遏止电压小于b光的遏止电压，根据
可知a光子的能量小于b光子的能量，所以a光为氢原子从能级跃迁到能级时发出的光，故C错误；
D．部分光线被遮挡，不改变光子的能量，则光电子飞出阴极时的最大初动能不变，故D错误。
故选A。
2．在图乙的电路中，电源输出如图甲所示的交变电流（不计内阻）。电阻R的阻值为10Ω，电表均为理想电表。下列判断正确的是（ ）
A．电压表的示数为10V
B．电流表的示数为2A
C．若将电阻替换为一个电容，欲使电路安全运行，其耐压值最少为10V
D．电阻在任意三分之一个周期内产生的热量一定等于0.1J
【答案】 A
【解析】A．根据题意可知，电压表的示数为有效值为，则有
解得
故A正确；
B．由欧姆定律可知，电流表的示数为
故B错误；
C．由于交流电的峰值为
因此，若将电阻换成一个耐压值为的电容，会被击穿，故C错误；
D．根据题意可知，电阻在任意三分之一个周期内的电流有效值不一定是，所以电阻在任意三分之一个周期内产生的热量不能用
计算，故D错误。
故选A。
3．甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中传播，甲波沿轴正方向传播，乙波沿轴负方向传播，时刻两列波的波形图如图所示。已知波速，下列说法正确的是（ ）
A．波的频率
B．时刻，与处的两质点振动方向相同
C．在时刻，处的质点第一次到达处
D．两列波叠加后，处为振动加强点
【答案】 C
【解析】A．由图可知波长
则频率
故A错误；
B．时刻，处质点振动方向向上，处质点振动方向向下，故B错误；
C．波的周期
在时刻，则好经历了T，甲传播到处为波谷，位移为-4m，乙传播到处为波谷，位移为-3m，质点第一次到达波谷，即处，故C正确；
D．两列波叠加后，两列波到处的波程差是，甲波向x正方向传播，可知处的质点正在向上振动，乙波向x负方向传播，处的质点在向下振动，即甲波的波源起振方向向上，乙波的起振方向向下，所以处为振动减弱点，故D错误。
故选C。
4．如图a，一个正点电荷固定在绝缘水平面上x轴的原点O处，轴上各点电势与的关系如图b。可视为质点的滑块质量为0.05kg、电荷量为，从x=0.2m处由静止释放。已知滑块与水平面间的动摩擦因数，。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则在x=0.4m处滑块速度大小为（ ）
A．0B．0.2m/sC．0.3m/sD．0.6m/s
【答案】 B
【解析】在x=0.4m处即
由图可知此处电势为
φ1=2.5×105V
滑块电势能为
在x=0.2m处即
由图可知此处电势为
φ2=5×105V
设滑块在x=0.4m处的速度大小为v，根据动能定理有
解得
故选B。
5．“抖空竹”是中国传统的体育活动之一，在我国有悠久的历史，为国家级非物质文化遗产之一。现将抖空竹中的一个变化过程简化成以下模型：轻绳系于两根轻杆的端点位置，左、右手分别握住两根轻杆的另一端，一定质量的空竹架在弹性绳上。接下来做出如下动作，左手抬高的同时右手放低，使绳的两个端点匀速移动，其轨迹为竖直面内等腰梯形的两个腰（梯形的上下底水平），如图所示。则两端点分别自A、C两点，沿AB、CD以同一速度匀速移动，忽略摩擦力及空气阻力的影响，则运动过程中（ ）
A．左右两边绳的弹力均不变
B．左右两边绳的弹力不相等
C．左边绳的弹力变大
D．右边绳的弹力变小
【答案】 A
【解析】B．以空竹为研究对象进行受力分析，同一根绳子拉力处处相等，所以
故B错误；
ACD．在水平方向空竹处于共点力平衡，设与水平方向的夹角为，与水平方向的夹角为
所以
所以两根绳与竖直方向的夹角相等，为，则
两端点移动的过程，两端点在水平方向上的距离不变，所以弹力大小不变，故A正确，CD错误。
故选A。
6．如图甲所示，质量为2kg的小球B与质量未知的小球C用轻弹簧拴接，放在光滑的水平地面上，另有一小球A以6m/s的初速度向右运动，t=2s时球A与球B碰撞并瞬间粘在一起，碰后球B的ν-t图像如图乙所示。已知弹簧的弹性系数k=240N/m，弹簧的弹性势能（x为弹簧的形变量），整个运动过程中弹簧始终在弹性限度内。下列判断正确的是（ ）
A．碰后球B的速度为零时弹簧长度最短
B．碰后球B的速度为零时球C的加速度为零
C．碰后运动过程中，小球B加速度的最大值为20m/s2
D．碰后运动过程中，小球B加速度的最大值为30m/s2
【答案】 C
【解析】A．当三球共速时，弹簧弹性势能最大，压缩量最大，弹簧长度最短，故A错误；
B．由图可知，B的速度为零后继续反向加速，说明弹簧弹力不为0，故C球受到弹簧弹力，加速度不为0，故B错误；
CD．AB发生完全非弹性碰撞，则
解得
ABC整体动量守恒
当弹簧恢复原长时，此时，满足
即
解得
当ABC共速时
联立解得
解得
此时小球B加速度最大
故C正确，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．空气中悬浮着一颗球形小水珠，一缕阳光水平入射，如图所示，、和分别表示水对甲光、乙光和丙光的折射率。判断以下表述正确的是（ ）
A．
B．波长的关系
C．频率f的关系
D．光由水珠出射到空气的折射角关系
【答案】 CD
【解析】D．球形小水珠，折射的法线沿半径方向，根据图像可知光从空气进入水珠中时，入射角均相等，令为，此时的折射角大小关系为
根据折射率定义有
可知
故A错误；
B．根据光谱的规律可知，折射率越大，波长越短，结合上述可知
故B错误；
C．根据光谱的规律可知，折射率越大，频率越大，结合上述可知
故C正确；
D．球形小水珠，折射的法线沿半径方向，根据图像可知光从空气进入水珠中时，入射角相等，根据几何关系可知，光从空气进入水珠中时的折射角等于光由水珠出射到空气的入射角，光路可逆可知，光由水珠出射到空气的折射角相等，均为，既有
故D正确。
故选CD。
8．如图，中国空间站在距地球表面高度为h的圆形轨道I上做匀速圆周运动。梦天实验舱搭载长征五号运载火箭在地表从静止出发沿轨道II（实线所示）加速运动，与火箭脱离后，仅在万有引力作用下沿轨道Ⅲ（虚线所示）运动，此后与空间站完成对接。已知地球半径为R，万有引力常量为G，地表重力加速度为g，梦天实验舱与空间站在同一平面内运动，忽略地球自转，则梦天实验舱（ ）
A．沿轨道I运行的速率为
B．沿轨道II运动过程中机械能保持不变
C．沿轨道Ⅲ运动至末端时的速率小于其沿轨道I运行的速率
D．沿轨道Ⅲ运动过程，其与地心的连线在相等的时间内扫过的面积相等
【答案】 CD
【解析】A．根据万有引力提供向心力，可得
又
联立，解得
故A错误；
B．依题意，沿轨道II做加速运动则该过程中机械能一直增加。故B错误；
C．由图可知，梦天实验舱从轨道Ⅲ运动到轨道I属于从低轨变到高轨，需要加速才能完成对接，所以沿轨道Ⅲ运动至末端时的速率小于其沿轨道I运行的速率。故C正确；
D．沿轨道Ⅲ运动过程，其轨迹为椭圆，由开普勒第二定律可知，梦天实验舱与地心的连线在相等的时间内扫过的面积相等。故D正确。
故选CD。
9．如图甲所示，在水平面内放置有一个超导平板，在处有一质量为m、半径为r、环心在z轴上的水平匀质金属圆环，且。在圆环内通入电流，在圆环磁场的作用下超导平板内形成感应电流，产生附加磁场。可以证明，超导平板内感应电流在区域产生的附加磁场，相当于在处对称地放置一个半径也为r的镜像圆环电流所产生的磁场，镜像圆环内的电流与原圆环电流大小相等方向相反。已知长直通电导线在空间中某点激发的磁场的磁感应强度满足下列关系式：，k为常数，I为通过直导线的电流，x为此点与直导线的垂直距离。设重力加速度为g。当环内电流达到恒定值时，圆环刚好能悬浮在处，此时（ ）
A．圆环对超导平板的作用力大小为
B．超导平板在圆环处产生的附加磁场的磁感应强度
C．圆环内的电流
D．圆环内的电流
【答案】 AC
【解析】A．根据圆环的平衡和牛顿第三定律可判断，圆环对超导平板的作用力大小等于圆环重力，A正确；
B．由于，因此两圆环近似看作两根平行长直导线，圆环所在处的磁感应强度B由镜像圆环产生，则由题目条件可知
B错误；
CD．由于两导线间的电流反向，因此上面圆环所受的安培力方向竖直向上，大小为
故
又由于圆环恰好悬浮，故
计算可得
C正确，D错误。
故选AC。
10．小兰和小亮周末去爬山，在一个倾角为的山坡上玩抛石块。如图所示，小兰爬上紧挨山坡底端的一棵树，从树上点朝着山坡水平抛出一个石块甲，石块甲正好垂直打在山坡中点；小亮在山坡顶端的点水平抛出一个石块乙，石块乙也落在点。已知山坡长度，重力加速度为，，不计空气阻力，则下列说法正确的是（ ）
A．石块甲的抛出点Q一定比A点高B．石块甲的初速度大小为
C．石块甲、乙的运动时间之比为D．若两石块同时抛出，则他们一定同时击中P点
【答案】 BC
【解析】AB．设小球甲抛出的初速度为，Q点相对于P点的竖直高度为H，则
小球甲落在P点时速度的竖直分量
小球甲的水平位移
，，
联立各式可得
，
又A点高度为
则Q点的高度为
则A点比Q点高，故A错误，B正确；
C．对于小球乙，有
结合前面式子可得
故C正确；
D．因为两小球抛出时的高度不同，故不可能相遇，故D错误。
故选BC。
三、非选择题：本题共5小题，共56分．
11. （6分）某同学用如图所示的实验装置来“验证力的平行四边形定则”。弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M，弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点O静止在某位置。（重力加速度为g）
（1）为了完成实验，需要记录结点O的位置以及弹簧测力计的示数和弹力的方向，如果作图得到的合力方向近似在 方向上，且大小近似等于 ，则平行四边形定则得以验证。
（2）下列不必要的实验要求是 （请填写选项前对应的字母）。
A．木板平面要保持竖直
B．两个弹簧测力计必须完全相同
C．拉力方向应与木板平面平行
D．改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置
（3）某次实验中，该同学使弹簧测力计B处于水平方向，发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，为了能够完成实验，他应该 。
A．换用质量稍轻的重物
B．保持弹簧测力计B的拉力方向不变，减小其拉力
C．保持弹簧测力计B的拉力大小不变，将其逆时针旋转一个小角度
D．保持弹簧测力计B的拉力大小不变，将其顺时针旋转一个小角度
【答案】（1） 竖直； Mg ； （2）BD ； （3） AD
【解析】（1）结点O处于平衡状态，故A、B的合力方向近似在竖直方向上，且大小近似等于Mg，则可验证平行四边形定则。
（2）A．木板平面要保持竖直，要保证合力沿竖直方向，故A必要，但不符合题意；
B．弹簧测力计测量准确即可，不要求两测力计相同，故B不必要，符合题意；
C．拉线方向必须与木板平面平行，这样才能确保力的大小准确性，故C必要，但不符合题意；
D．由于本实验中重物的重力一定，因此两弹簧测力计的拉力的合力大小方向均是一定的，所以不需要再让结点每次静止在同一位置，故D不必要，符合题意。
故选BD。
（3）A．换用质量稍轻的重物，合力变小，A的示数变小，故A正确；
B．保持弹簧测力计B的拉力方向不变，增大其拉力，AB弹簧测力计合力不变，A的拉力增大，故B错误；
C．保持弹簧测力计B的拉力大小不变，将其逆时针旋转一个小角度，则A的拉力变大，故C错误；
D．保持弹簧测力计B的拉力大小不变，将其顺时针旋转一个小角度，A的拉力变小，故D正确。
故选AD。
12. （10分）某同学要测量一段电阻丝的电阻率， 实验过程中的几个主要步骤如下：
（1） 他先测量电阻丝的直径， 如图甲所示， 则螺旋测微器的示数为 ；
（2）测量好电阻丝的直径与长度后， 再用多用电表粗测其阻值， 当用 “”挡位测量其阻值时指针偏转角度很大，则应改用挡位测量； 欧姆表改变挡位后 （选填“需要”或“不需要”） 欧姆调零； 如果按正确方式操作后多用电表示数如图乙所示， 则电阻丝阻值为 ；
（3） 该同学采用伏安法测量电阻丝的准确阻值， 未完全完成连接的电路实物图如图丙所示， 已知滑动变阻器采用限流接法， 请用笔画线作为导线完成连接。
（4） 该同学正确连接电路，所有操作都正确，则测出的电阻真实值 （选填“大于”“小于” 或“等于”），该误差的来源是 ， 这种误差属于 误差。
（5） 实验测出圆柱体的电阻为 ， 圆柱体横截面的直径为 ， 长度为 ， 则圆柱体电阻率为 。（用 表示， 单位均已为国际单位）
【答案】（1）2.049~2.051； （2） 需要； 6.0/6 ；
（3） （4）小于 电压表的分流 系统 （5）
【解析】（1） 如甲图所示， 该示数为 ；
（2） 多用电表测电阻时指针偏转角度很大， 说明选用的挡位太大， 应改用 “ ” 挡位， 欧姆表改变挡位后， 需要重新欧姆调零； 其示数为 ；
（3） 由于电压表内阻远大于待测电阻， 电流表应采用外接法； 滑动变阻器采用限流接法， 电路图如图所示。
（4） 电流表应采用外接法， 由于电压表的分流带来的误差， 使得电流表读数 I 比实际通过待测电阻的电流偏大，则根据可知电阻测量值偏小；该误差属于系统误差。
（5）根据电阻定律
可得圆柱体电阻率为
13. （10分）我国载人月球探测工程登月阶段任务已经启动实施， 计划先期开展无人登月飞行， 并在 2030 年前实现中国人首次登陆月球。如图所示， 将导热容器竖直放置在地球表面上并封闭一定质量的理想气体， 用可自由移动的活塞将气体分成 两部分， 活塞与容器无摩擦且不漏气， 横截面积为 ， 该处附近的温度恒为 ， 稳定后， 部分气体的压强为 ， 体积为 部分气体的体积为 。若将该装置在月球表面处并竖直放置， 部分气体在上方且体积为 ， 该处的温度恒为 。地球表面的重力加速度为 ， 月球表面的重力加速度为 ， 求∶
（1）在月球表面， 部分气体的压强为多大；
（2） 活塞的质量为多大。
【答案】 （1） ；（2）
【解析】（1） 对气体A
解得
（2） 在地球表面
在月球表面
对气体B
解得
14. （14分）
如图所示，间距为L、电阻为零的U形金属竖直轨道，固定放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道平面向里。竖直轨道上部套有一金属条bc，bc的电阻为R，质量为3m，可以在轨道上无摩擦滑动，开始时被卡环卡在竖直轨道上处于静止状态。在bc的正上方高H处，自由落下一质量为m的绝缘物体，物体落到金属条上之前的瞬间，卡环立即松开，绝缘物体与金属条一起继续下落。金属条与导轨的接触电阻忽略不计，竖直轨道足够长，重力加速度为g。
（1）求绝缘物体与金属条一起开始下落的速度；
（2）求金属条开始下落时的加速度；
（3）金属条下落h时，恰好开始做匀速运动，求此过程中感应电流产生的热量。
【答案】 （1）；（2）；（3）
【解析】（1）根据自由落体运动规律可得，物体m与金属条3m碰撞前的速度为
设物体m落到金属条3m上，两者组成的系统相碰过程动量守恒，碰后速度为v，有
解得
（2）金属条开始下落时，闭合电路中感应电流为
金属条所受安培力为
对金属条和物体，根据牛顿第二定律有
可得金属条开始运动时的加速度为
（3）金属条和物体一起以速度vm做匀速运动，有
金属条的最终速度为
下落h的过程中，设金属条克服安培力做功为W，由动能定理
感应电流产生的热量
所以
15. （16分）如图所示，长度l=3m的水平传送带AB在右端B点平滑连接着一个半径R=0.35m的光滑半圆弧轨道CEFD，其中C点为轨道的最低点，E点和圆心O等高，FD段为光滑圆管，∠EOF=30°。可视为质点的小物块从A点以v0=5.5m/s的初速度向右滑动，已知小物块的质量m=1kg，与传送带之间的动摩擦因数μ=0.3，且小物块尺寸小于光滑圆管内径。重力加速度g取10m/s2。
（1）若传送带以v=6.1m/s的速率顺时针方向转动，求小物块第一次运动到C点的过程中电动机多消耗的电能；
（2）若传送带以v'=2m/s的速率顺时针方向转动，求：
①小物块第一次运动到C点时对轨道的压力大小；
②小物块第一次沿轨道CEFD运动时能达到的最大高度。
【答案】 （1）3.66J；（2）①45N；②0.6125m
【解析】（1）假设小物块中途会与传送带达到共速，小物块先在传送带上做加速运动，由牛顿第二定律有
解得
设与传送带共速需要的时间为t，则
解得
加速过程中的位移
解得
故假设成立
电动机多消耗的电能等于传送带克服摩擦力所做的功，即
解得
（2）①假设小物块一直减速运动到C，则由动能定理有
解得
由于
故假设成立
在C点，根据牛顿第二定律有
解得
根据牛顿第三定律可知小物块第一次运动到C点时对轨道的压力大小为
②小物块从C点运动到F点过程中，由动能定理有
解得
此时有
则小物块恰好可以通过F点，小物块进入光滑圆管后到达最高点速度为0，从C点运动到最高点过程中，由机械能守恒有
解得