2022届湖南省长沙市湖南师大附中高三下学期二模考试物理试题（含答案解析）

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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，将本试题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。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1．2020年诺贝尔物理学奖授予了三名科学家：英国科学家罗杰·彭罗斯因证明黑洞是爱因斯坦广义相对论的直接结果而获奖；德国科学家赖因哈德·根策尔和美国科学家安德烈娅·盖兹因在银河系中央发现超大质量天体而获奖。下列有关物理学史的说法正确的是（ ）
A．汤姆孙发现了电子并提出了原子的核式结构模型
B．法拉第发现了电磁感应现象，并得出了法拉第电磁感应定律
C．普朗克把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的观念
D．玻尔原子理论的成功之处是它保留了经典粒子的概念
2．甲、乙两车在同一平直公路上同向行驶，其速度一时间图像如图所示，已知甲、乙两车在t1时刻相遇，则下列说法正确的是（ ）
A．t1时刻甲车的加速度比乙车的加速度大B．t=0时刻甲车在乙车的后面
C．0~t1时间内甲、乙两车的平均速度相同D．0~t1时间内乙车的路程大于其位移大小
3．如图所示，一根弹簧一端固定在左侧竖直墙上，另一端连着A小球，同时水平细线一端连着A球，另一端固定在右侧竖直墙上，弹簧与竖直方向的夹角是60°，A、B两小球分别连在另一根竖直弹簧两端。开始时A、B两球都静止不动，A、B两小球的质量相等，重力加速度为g，若不计两弹簧质量，在水平细线被剪断瞬间，A、B两球的加速度分别为（ ）
A．B．，
C．，D．，
4．如图所示，竖直平面内有一圆环，圆心为O，半径为R，PQ为水平直径，MN为倾斜直径，PQ与MN间的夹角为，一条不可伸长的轻绳长为L，两端分别固定在圆环的M、N两点，轻质滑轮连接一个质量为m的重物，放置在轻绳上，不计滑轮与轻绳间的摩擦。现将圆环从图示位置绕圆心O顺时针缓慢转过角，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A．轻绳与竖直方向间的夹角逐渐减小
B．图示位置时，轻绳的张力大小为
C．直径MN水平时，轻绳的张力大小为
D．圆环从图示位置顺时针缓慢转过的过程中，轻绳的张力先增大再减小
5．2019年3月10日，长征三号乙运载火箭将“中星6C”通信卫星（记为卫星I）送入地球同步轨道上，主要为我国、东南亚、澳洲和南太平洋岛国等地区提供通信与广播业务。在同平面内的圆轨道上有一颗中轨道卫星Ⅱ，它运动的每个周期内都有一段时间t（t未知）无法直接接收到卫星I发出的电磁波信号，因为其轨道上总有一段区域没有被卫星I发出的电磁波信号覆盖到，这段区域对应的圆心角为。已知卫星I对地球的张角为，地球自转周期为T0，万有引力常量为G，则根据题中条件，可求出（ ）
A．地球的平均密度为B．卫星I、Ⅱ的角速度之比为
C．卫星Ⅱ的周期为D．题中时间t为
6．如图所示，半径为R的金属圆环固定在竖直平面，金属环均匀带电，带电量为Q，一长为L=2R的绝缘细线一段固定在圆环最高点，另一端连接一质量为m、带电量为q（未知）的金属小球（可视为质点）。稳定时带电金属小球在过圆心且垂直圆环平面的轴上的P点处于平衡状态，点P'（图中未画出）是点P关于圆心O对称的点。已知静电常量为k，重力加速度为g，若取无穷远为零势面，下列说法正确的是（ ）
A．O点的场强一定为零
B．P'点场强大小为
C．金属带电小球的电量为
D．固定P处的小球，均匀带电圆环可视为n个带有相同电荷的小球（均可视为质点），现取下一个小球（其余个小球位置不变）置于P'处，则圆心O的场强大小为
二、多项选择题：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．在冰壶比赛中，红壶以一定速度与静止在大本营中心的蓝壶发生对心碰撞，碰撞时间极短，如图甲所示。碰后运动员用冰壶刷摩擦蓝壶前进方向的冰面，来减小阻力。碰撞前后两壶运动的v－t图线如图乙中实线所示，其中红壶碰撞前后的图线平行，已知两冰壶质量相等，由图像可得（ ）
A．碰撞后，蓝壶经过5s停止运动
B．碰撞后，蓝壶的瞬时速度为0.8m/s
C．红、蓝两壶的碰撞过程是弹性碰撞
D．红、蓝两壶从碰后至蓝壶停止的运动过程中，所受摩擦力的冲量之比为1：2
8．如图所示一平板车A质量为2m，静止于光滑水平面上，其右端与竖直固定挡板相距为L。小物块B的质量为m，以大小为v0的初速度从平板车左端开始向右滑行，一段时间后车与挡板发生碰撞，已知车碰撞挡板时间极短，碰撞前后瞬间的速度大小不变但方向相反。A、B之间的动摩擦因数为μ，平板车A表面足够长，物块B总不能到平板车的右端，重力加速度大小为g。L为何值，车与挡板能发生3次及以上的碰撞（ ）
A．B．
C．D．
9．如图所示，R1、R2和R3都是阻值为R0的定值电阻，R是滑动变阻器，V1、V2和A都是理想电压表和电流表，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片由图示位置向左缓慢滑动时，下列说法中正确的是（ ）
A．V1表示数减小
B．V2表示数减小
C．
D．电压表V1示数的变化量△U1的绝对值小于电压表V2示数的变化量△U2的绝对值
10．如图所示，边长为0.64m的正方形内有磁感应强度B=0.3T的匀强磁场，方向垂直于纸面向外。在正方形中央处有一个点状的放射源P，它在纸面内同时向各个方向均匀连续发射大量同种粒子，该种粒子速度大小为v=3.0×106 m/s，比荷5.0×107 C/kg。不考虑粒子重力及粒子间相互作用，sin37°=0.6，下列说法中正确的是（ ）
A．粒子在磁场中运动的最短时间为s
B．粒子在磁场中运动的最长时间为s
C．正方形边界上有粒子射出的区域总长为1.6 m
D．在射出磁场的粒子当中存在有粒子刚好垂直边界出磁场
三、非选择题：共56分。第11～14题为必考题，每个试题考生都必须作答。15～16题为选考题，考生根据要求作答。
（一）必考题：共43分。
11．（6分）某研究性学习小组利用如图1所示装置测量弹簧的弹性势能和物块与桌面间的动摩擦因数，实验步骤如下，重力加速度为g：
①将一长直薄木板上端斜靠在水平桌面右边缘O点，长木板下端固定在水平地面上；
②将轻弹簧一端固定在水平桌面左边沿的墙面上，弹簧处于原长时，其右端在O点左侧；
③用带凹槽的物块把弹簧压缩到P点，释放物块，测出物块在长木板上的落点与O点的距离x；
④通过在物块上增减砝码来改变物块的质量m，重复步骤③的操作；
⑤得到一系列的m与x，根据数据作出图像，如图2所示。
回答下列问题：
（1）为达到实验目的，除已经测出物块的质量m和在长木板上的落点与O点的距离x外，还需要测量_________（填字母序号）.
A．弹簧的原长L0B．P点到桌面右边沿的距离L
C．用量角器测出长木板与水平面的夹角D．弹簧压缩前物块到桌面右边沿的距离L1
（2）若当地的重力加速度为g，根据图2可知弹簧被压缩到P点时的弹性势能为_________，物块与桌面间的动摩擦因数为_________。[用图2中的a、b和（1）中所选物理量的符号表示结果]
12．（8分）表格中所列数据是测量小灯泡U−I关系的实验数据：
（1）分析上表内实验数据可知，应选用的实验电路图是图中的_________（填“甲”或“乙”）；
（2）在图中的方格纸内画出小灯泡的U—I曲线；
（3）有人推论：如果灯泡两端的电压增大到3.5V，那么灯泡中通过的电流一定小于0.251A，你认为他的推论是否正确，为什么？____________________________________________。
（4）如图丙所示，用一个定值电阻R和两个上述小灯泡组成串并联电路，连接到内阻不计、电动势为3V的电源上。已知流过电阻R的电流是流过灯泡b电流的两倍，则流过灯泡b的电流约为_________A．
13．（13分）如图所示，光滑水平地面上固定一个高h的光滑墩子，光滑顶面上有一个侧面光滑可视为质点的物体B，质量为M，与墩子无摩擦。一个小球A以水平初速度从高H=1.5 h处水平抛出，恰好与B的左侧面发生弹性碰撞（不会与墩子碰撞），B物体恰好落在距墩子水平距离x=h处的小车C左端，小车的高度忽略不计，而A球落在墩子的左边，重力加速度为g。
（1）球抛出点到B的水平距离多大？
（2）A球的落地点距墩子的水平距离多大？
（3）假设小车的质量也为M，物体B底面与小车上表面的动摩擦因数为，不考虑其他阻力，物体落在小车上发生竖直速度大小不变的反弹，且作用时间极短，求物体B再次落在车上（或地面）时，两次落点相对小车的水平距离多大？
14．（16分）相距为L=1 m的足够长的金属导轨如图放置，倾斜部分与水平面夹角为37°，其他部分水平，左边接有一个定值电阻，阻值为R=1Ω，右端接有一个电容为C=0.25F的电容器，MN左边导轨光滑，右边轨道动摩擦因数为μ=0.2，长度足够。金属杆ab的质量为m=0.01kg，导轨所在处MN左端有竖直向上的磁场，MN右边有水平向右的匀强磁场。以左端金属杆初始位置处为x=0处，水平向右为x轴，磁感应强度随x的分布规律如图所示（不严格按比例），其他所有电阻均不计。闭合开关S，在水平拉力的作用下让金属杆ab从初始位置开始以速度3m/s水平向右做匀速运动，那么：（注：图中x0=1 m为已知，k=0.2 T/m，拐角圆弧状，不计拐角处的机械能损失，取cs37°=0.8，g=10m/s2，电容器在无电阻的电路中放电极快）
（1）在水平轨道上（小于x0时）运动时水平拉力F与x的关系；
（2）金属杆从开始位置运动到x0时，通过电阻R的电荷量q为多少？如果拉力F在0~x0的过程中对ab杆做的功约为0.085J，那么流过R的电流的有效值多大？
（3）当运动到x=x0时，撤去外力并断掉开关S，试求撤出外力后：①电容器所带电荷量的最大值；②金属杆ab运动的时间和路程。
（二）选考题：共13分。请考生从15题和16题任选一题作答。如果多做，则按第一题计分。
15．[选修3―3]（13分）
（1）（5分）下列说法中正确的是________。（选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分；每选错1个扣3分，最低得分为0分）
A．机械能可以全部转化为内能，吸收的热量也可以完全变成机械能
B．当两分子间的距离小于平衡位置的间距时，分子间距变大，分子势能变小
C．晶体的物理性质都是各向异性的
D．液体的表面张力使液体的表面有扩张的趋势
E．空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近同温度水的饱和汽压，水蒸发越慢
（2）（8分）如图所示，A、B、C三段粗细相同且均匀、底部连通的玻璃管竖直放置，A管上端封闭，B管上端开口，C管中有活塞且与管内壁气密性良好，管内有水银，A管中水银液面比B管中水银液面低h=4cm，C管中水银液面比A管中水银液面低h=4cm，A管和C管中封闭气柱长均为9cm，大气压强为76cmHg，将活塞缓慢向下压，使A、B管中水银液面高度差变为14cm（此时C管中仍有水银），求：
①C管中水银液面下降的高度；
②活塞向下移动的距离。（结果保留两位有效数字）
16．[选修3―4]（13分）
（1）（5分）在x轴正半轴和负半轴存在两种不同材质的弹性绳（相连于O点），x=−6m和x=12m处为两波源，分别向右、向左传播形成振幅均为4cm的简谐横波，t=0时刻的波形如图所示，此时x=−2m和x=4m处的质点刚好开始振动，已知波在左右两种介质中的传播速度之比为1：2，忽略每列5波在传播过程中振幅变化，t=0s到t=s时间内P点经过的路程为6cm，则下列说法正确的是________。（选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分；每选错1个扣3分，最低得分为0分）
A．t=0时刻P处质点向右运动
B．波1振动的周期为1s
C．波2振动的周期为1s
D．波2在x轴正半轴的传播速度为8m/s
E．两列波相遇后在x=2m处质点的振幅为4cm
（2）（8分）如图所示，将半径为R的透明半球体放在水平桌面上方，O为球心，直径平行于桌面，轴线OO'垂直于水平桌面。位于O点正上方某一高度处有一点光源S，从S发出一束单色光射向半球体上的A点，该光线与S'O成60°角，且通过半球体后垂直射到桌面上的B点。已知O'B=，O'O=，光在真空中传播速度为c，不考虑半球体内光的反射，求：
①透明半球体对该单色光的折射率n；
②该光从S发出到射到桌面B点经历的时间t。