2024届湖南师范大学附属中学高三下学期模拟（二）物理试题（Word版）

这是一份2024届湖南师范大学附属中学高三下学期模拟（二）物理试题（Word版），共16页。
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。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的）
1. 在物理学发展的进程中，人们通过对某些重要物理实验的深入观察和研究，获得正确的理论认识。下列图示的实验规律对应的说法正确的是（ ）
A. 图甲是用多种频率的光进行光电效应实验，所得到的光电流与所加电压的关系，a光的频率最大
B. 图乙是卢瑟福进行α粒子散射图景，卢瑟福通过实验分析数据后提出核式结构模型
C. 图丙是黑体反射电磁波的强度与波长的关系，温度升高，所有反射的电磁波的强度都随温度升高而增大
D. 图丁是衰变过程随时间的变化规律，说明每个半衰期发生衰变的原子核数量相同
【答案】B
2. 如图所示，质量相同、带等量异种电荷甲、乙两粒子，先后从S点沿SO方向垂直射入匀强电场中，分别经过圆周上的P、Q两点，不计粒子间的相互作用及重力，则两粒子在圆形区域内运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 甲粒子的入射速度小于乙粒子
B. 电场力对甲粒子做的功大于对乙粒子做的功
C. 甲粒子在P点的速度方向可能沿OP方向
D. 甲粒子所受电场力的冲量小于乙粒子
【答案】D
3. 如图甲所示装置是一种大型抛石机，图乙是其工作原理的简化图。将质量的石块，装在与转轴O相距的长臂末端口袋中，最初静止时长臂与水平面的夹角，发射时对短臂施力使长臂转到竖直位置时立即停止运动，石块靠惯性被水平抛出，落在水平地面上、若石块落地位置与抛出位置间的水平距离，不计空气阻力，g取10m/s2，正确的选项是（ ）

A. 石块抛出后运动时间为12s
B. 石块被抛出瞬间的速度大小为12m/s
C. 石块即将落地时重力的瞬时功率为1200W
D. 石块落地的瞬时速度大小为16m/s
【答案】C
4. 如图，游泳池注水后池底的射灯S发出单色光从水中射向前后表面平行的玻璃侧壁，侧壁右侧为空气，该单色光在水、玻璃、空气中的折射率分别为，则光路可能是（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
5. 如图所示，一足够长的倾斜传送带以恒定的速率逆时针转动，某时刻在传送带上适当的位置放上具有一定初速度的小物块，如图所示。取沿传送带向下的方向为正方向，则下列图中不可能描述小物块在传送带上运动的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
6. 定义“另类加速度”，A不变的运动称为另类匀变速运动。若物体运动的A不变，则称物体做另类匀变速运动。如图所示，光滑水平面上一个正方形导线框以垂直于一边的速度穿过一个匀强磁场区域（磁场宽度大于线框边长）。导线框电阻不可忽略，但自感可以忽略不计。已知导线框进入磁场前速度为v1，穿出磁场后速度为v2。下列说法中正确的是（ ）
A. 线框在进入磁场的过程中，速度随时间均匀增加
B. 线框在进入磁场的过程中，其另类加速度A是变化的
C. 线框完全进入磁场后，在磁场中运动的速度为
D. 线框完全进入磁场后，在磁场中运动的速度为
【答案】C
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. 风力发电绿色环保、低碳，通过变压器和远距离输电线给用户供电，工作原理如图所示。发电机线圈面积、匝数匝、电阻不计，处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，线圈绕垂直磁场的水平轴匀速转动，转速，其输出端与升压变压器的原线圈相连，输出电压，升压变压器原、副线圈的匝数比，输出功率为，降压变压器的副线圈连接用户，两变压器间的输电线总电阻，变压器均为理想变压器。用户端工作电压为220V。下列说法正确的是（ ）
A. 磁感应强度大小为
B. 用户获得的功率为
C. 降压变压器原、副线圈匝数比
D. 若输出电压不变，输电线电流变大，则用户端电压变小
【答案】BD
8. 在x轴上位于的波源Q从时刻开始振动，形成沿x轴正、负方向传播的两列简谐横波，经过一段时间波源停止振动，时形成的波形如图所示（未标波形部分表示此处质点此刻并没有振动）。在这两列波传播过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 波源的起振方向为y轴正方向
B. 时，质点N的加速度方向沿y轴正方向
C. 0~2s内质点N运动的路程为40
D. 质点M和质点N在同一时刻振动速度完全相同的情况会出现二次
【答案】BD
9. 如图，半径为R的圆周上对称的分布两个质点m，在引力的作用下二者同时运动到圆心O。计算这个运动时间可首先做如下等效：认为圆心O处有一质量为的质点，两个质点m运动到圆心的时间可以等效为m向的质点靠近的过程所用时间（不动），m向的质点靠近的过程可认为是m在围绕的质点做椭圆运动（短轴极小）。已知引力常量为G，则对于更多质点的情形，下列说法正确的是（ ）
A. 若圆周上均匀分布3个质点，则质点运动到中心的时间为
B. 若圆周上均匀分布3个质点，则质点运动到中心的时间为
C. 若圆周上均匀分布n个质量为m的质点，n越大，质点运动到中心O所需的时间越短
D. 若圆周上均匀分布n个质量为m的质点，n越大，质点运动到中心O所需的时间越长
【答案】BC
10. 某缓冲装置的理想模型如图所示，劲度系数足够大的轻质弹簧与轻杆相连，轻杆足够长，轻杆可在固定的槽内移动，与槽间的滑动摩擦力与插入的距离d成正比（）。固定的槽足够长，装置可安全工作。若一小车分别以初动能Ek1和Ek2撞击弹簧，导致轻杆分别向右移动L和3L。已知轻杆初始时位于槽间的长度为L，装置安全工作时，轻杆与槽间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且不计小车与地面间的摩擦。比较小车这两次撞击缓冲过程，下列说法正确的是（弹簧的弹性势能）（ ）
A. 小车撞击弹簧的初动能之比大于1:4
B. 系统损失的机械能之比为1:4
C. 两次小车反弹离开弹簧的速度之比为1:2
D. 小车做加速度增大的减速运动
【答案】CD
三、实验题（本大题共2小题，共8空，每空2分，共16分）
11. 如图甲是某同学探究动能定理的实验装置，实验操作如下：①先测出小车的质量，按图示安装好实验装置，再测量两光电门之间的距离，挂上沙桶并适当倒入少量沙子；②调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车沿长木板向下运动，且通过两个光电门的时间相等；③取下细绳和沙桶，保持长木板的倾角不变，将小车置于靠近滑轮的位置，由静止释放小车，记录小车先后通过光电门1和2时显示的时间，并测量此时沙子和沙桶的总质量；④重新挂上细绳和沙桶，改变沙桶中沙子的质量，重复步骤②③。
（1）根据以上步骤，你认为以下关于实验过程的表述正确的是______________；
A.实验时，先接通光电门，后释放小车
B.实验过程需要测出斜面的倾角
（2）如图乙所示，根据游标卡尺读数规则，测得小车上遮光片的宽度______________；
（3）已知当地重力加速度大小为，本实验中，若表达式______________在误差允许范围内成立，就验证了动能定理。（用上述给定或测定物理量的符号表示）
【答案】 ①. A ②. 2.85 ③.
12. 某同学想要测定一个定值电阻Rx的阻值（2kΩ左右），实验室提供的实验器材如下：
电流表A1（量程为200mA，内阻）
电流表A2（量程为0.6A，内阻）
电压表V1（量程3V，内阻）
电压表V2（量程5V，内阻）
滑动变阻器R1（最大允许通过电流1.5A，最大阻值50Ω）
滑动变阻器R2（最大允许通过电流0.3A，最大阻值3kΩ）
待测定值电阻Rx
电源E（电动势约15V，内阻较小但不可忽略），单刀开关S，导线若干；
回答下列问题：
（1）该同学先用多用电表欧姆挡的×100Ω挡位对待测电阻Rx的阻值进行粗测，正确操作后，读数如下图所示，则Rx=___________kΩ，（保留二位有效数字）
（2）实验中滑动变阻器应选用___________（填R1或R2），并采用___________接法（填“限流”或“分压”）；
（3）请选择合适的器材进行电路设计来完成对待测电阻Rx的测量，要求尽可能测量多组数据，电表能有较大的偏转，并在虚线框中画出的完整实验电路原理图________；
（4）根据设计的实验电路可求得Rx=___________。（可用U1，U2，I1，I2，RA1，RA2，RV1，RV2这些符号表示）
【答案】 ①. 2.2 ②. R1 ③. 分压 ④. ⑤.
四、计算题（本大题共3小题，共40分）
13. 如图所示，固定在水平地面开口向上的圆柱形导热汽缸，用质量m=1kg的活塞密封一定质量的理想气体，活塞可以在汽缸内无摩擦移动。活塞用不可伸长的轻绳跨过两个定滑轮与地面上质量M=3kg的物块连接。初始时，活塞与缸底的距离h0=40cm，缸内气体温度T1=300K，轻绳恰好处于伸直状态，且无拉力。已知大气压强p0=0.99×105Pa，活塞横截面积S=100cm2，忽略一切摩擦，重力加速度g=10m/s2。现使缸内气体温度缓慢下降，则：
（1）当物块恰好对地面无压力时，求缸内气体的温度T2；
（2）当缸内气体温度降至T3=261.9K时，求物块上升高度∆h；已知整个过程缸内气体内能减小121.2J，求其放出的热量Q。
【答案】（1）初始时，对活塞
解得
当物块对地面无压力时，对活塞有
解得
对气体，由等容变化可得
解得
（2）对气体，由等压变化可得
即
解得
整个降温压缩过程活塞对气体做功为
根据热力学第一定律
解得
即放出热量160J。
14. 如图所示，竖直平面内有四个相同的足够长的矩形区域、高度均为，区域Ⅰ中存在竖直向下的匀强电场，区域Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ中存在垂直于纸面向里的匀强磁场、其磁感应强度大小之比为，区域Ⅳ下边界放置一块水平挡板，可吸收打到板上的粒子。零时刻，在纸面内从点向各个方向（范围）均匀发射带电量为、质量为、初速度为的带正电粒子，其中水平向右射出的粒子第一次进入区域Ⅱ时速度方向与水平方向成，且刚好经过区域Ⅱ的下边界。粒子重力以及粒子间的相互作用不计。求：
（1）电场强度大小；
（2）水平向右射出的粒子经过区域I下边界的时刻；
（3）打在挡板上的粒子数占射出总粒子数的比例。

【答案】（1）设水平向右射出的粒子第一次进入区域II时的速度大小为，有
根据动能定理有
解得
（2）设水平向右射出的粒子第一次进入区域II时速度竖直方向分量为，则
粒子从水平射出到第一次射出电场的时间
粒子在区域Ⅱ运动的半径满足
得
粒子从第一次到区域Ⅰ下边界到第二次经过区域Ⅰ下边界的时间
粒子第n次通过区域Ⅰ下边界的时刻为
，其中
即
，其中
（3）设粒子从点射出时与水平方向成角，运动到区域Ⅳ，轨迹刚好与挡板相切，经过区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的下边界时水平分速度的大小分别为；粒子在区域Ⅱ中运动时，取极短时间，由水平方向的动量定理
两边求和有
代入得
同理在区域Ⅲ、Ⅳ中运动时，分别有
累加可得
根据洛伦兹提供向心力
求得
则
15. 一质量M=5kg的绝缘长木板放在倾角θ=37°的光滑斜面上，并在外力作用下保持着静止状态。木板左端距斜面底端的距离s=10.25m，斜面底端固定着一弹性薄挡板，与之相碰的物体会以原速率弹回。t=0时刻将一质量m=10kg的带正电小物块置于木板上距离木板左端l=54m的位置，并使其获得沿木板向上的初速度v0=4m/s，如图（a）所示，与此同时，撤去作用在木板上的外力。空间还存在着沿斜面向上的匀强电场，场强大小与时间的关系如图（b）所示，t=5.5s时撤去电场。已知E0=4×104N/C，小物块的带电量q=2×10-3C，木板与物块间的动摩擦因数=0.5，小物块可以看作质点，且整个过程中小物块不会从木板右端滑出，不考虑因电场变化产生的磁场，取g=10m/s2.求：
（1）t=1s时，小物块和木板的速度大小；
（2）木板第一次与挡板碰撞前瞬间的速度大小；
（3）小物块从木板左端滑出之前木板与挡板碰撞的次数，及滑出瞬间小物块与挡扳间的距离。
【答案】（1）0~1s内，设小物块的加速度大小为a1，木板的加速度为a2，则由牛顿第二定律有
解得
a1=2m/s2
a2=2m/s2
t=1s时，小物块的速度大小为
木板的速度大小为
（2）0~1s时间内，木板的位移大小为
t=1s时，小物块与木板达到共同速度，且电场强度大小变为，因为
所以小物块与木板将共同做匀变速运动，设整体加速度大小为a3，则
解得
a3=2m/s2
设小物块和木板共速后运动位移s2后速度减为零，则
解得
s2=1m
即t=2s时，木板左端到挡板的距离为
此后小木块和木板将一同沿斜面向下做匀加速运动，所以木板第一次与挡板碰撞前的速度大小为
（3）0~1s时间内，小物块位移大小为
与木板的相对位移大小为
所以t=1s时小物块到木板左端的距离为
木板从距离挡板的位置开始下滑至与挡板第一次碰撞所经历的时间为
所以木板与挡板第一次碰撞的时刻为t=2s+3.5s=5.5s，由题图（b）可知此时电场强度随即变为零。
木板与挡板第一次碰撞后将以大小为v=7m/s的速度反弹，设反弹后的加速度大小为a4，则
解得
a4=14m/s2
设小物块的加速度大小为a5，则
解得
a5=2m/s2
设经过t2，木板的长度减为零，则
此过程中小物块的位移大小为
木板的位移大小为
则这段时间内，小物块与木板的相对位移大小为
木板速度减为零时，小物块的速度大小为
设再经过t3，木板与挡板第二次碰撞，且碰撞时的速度大小为v’，根据受力分析可知木板速度减为零后将仍以大小为a4的加速度沿斜面下滑，则
t3时间内，小物块的位移大小为
则小物块与木板的相对位移大小为
木板与挡板第二次碰撞时，小物块的速度大小为
木板与挡板第一次碰撞和第二次碰撞之间小物块与木板的总相对位移为
根据以上分析可推知，之后木板每次与挡板碰撞时的速度大小均为v=7m/s。并且由于小物块一直做匀加速运动，所以从木板第一次与挡板碰撞开始，之后的每两次相邻碰撞之间的过程中，小物块与木板的相对位移都会比前一次多2m，由此可知
第2次和第1次碰撞之间的过程中，小物块和木板的相对位移为8m；
第3次和第2次碰撞之间的过程中，小物块和木板的相对位移为10m；
第4次和第3次碰撞之间的过程中，小物块和木板的相对位移为12m；
第5次和第4次碰撞之间的过程中，小物块和木板的相对位移为14m；
……
按照上面的推演可知，木板与挡板第5次碰撞时，小物块距离木板左端的距离为
小物块的速度大小为
木板反弹后达到速度为零的过程中，小物块和木板的相对位移大小为
所以木板速度减为零时，小物块到木板左端的距离为2.5m，小物块的速度大小为v6=16m/s，设再经过时间，小物块从木板左端滑出，则有
解得
从木板与挡板第一次碰撞到小物块滑出木板瞬间所经历的时间为
小物块的位移大小为
所以滑出瞬间小物块与挡板间的距离为