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2024届湖南省长沙市湖南师范大学附属中学高三下学期模拟（三）物理试题
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这是一份2024届湖南省长沙市湖南师范大学附属中学高三下学期模拟（三）物理试题，共14页。试卷主要包含了汽车消耗的主要燃料是柴油和汽油等内容，欢迎下载使用。
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湖南师大附中2024届模拟试卷（三）
物理
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。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）
1．一群处于基态的氢原子，在大量电子的碰撞下跃迁至的能级，然后从能级向低能级跃迁。如图甲，氢原子从能级跃迁到能级产生可见光Ⅰ，从能级跃迁到能级产生可见光Ⅱ。图乙是光Ⅰ、光Ⅱ对同种材料照射时产生的光电流与电压图线。已知普朗克常量h，电子质量为、电荷量为e，光在真空中的速度为c，下列说法正确的是（ ）
A．使处于基态的氢原子跃迁至能级的电子动能
B．图乙的图线a对应光Ⅰ
C．图乙中的、满足关系
D．使处于基态的氢原子跃迁至能级的电子德布罗意波长
2．一定量的理想气体从状态a开始，经历等温或等压过程、、、回到原状态，其图像如图所示，其中对角线的延长线过原点O。下列判断正确的是（ ）
A．气体在a、c两状态的体积不相等
B．气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能
C．在过程中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功
D．状态a比状态b中单位面积上单位时间内分子撞击次数更少
3．一水平软绳右端固定，取绳左端质点O为坐标原点，以绳所在直线为x轴、竖直方向为y轴建立坐标系，在绳上每隔选取一个质点。时刻质点O开始沿y轴振动，产生一列沿x轴传播的横波（可视为简谐波）。已知时刻的波形如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．该波的周期为B．该波的波长为
C．时刻，处的质点位移为AD．时刻，质点O振动方向沿y轴负方向
4．汽车消耗的主要燃料是柴油和汽油。柴油机是靠压缩汽缸内的空气点火的；而汽油机做功冲程开始时，汽缸中汽油和空气的混合气是靠火花塞点燃的。但是汽车蓄电池的电压只有12V，不能在火花塞中产生火花，因此，要使用如图所示的点火装置，此装置的核心是一个变压器，该变压器的原线圈通过开关连到蓄电池上，副线圈接到火花塞的两端，开关由机械控制，做功冲程开始时，开关由闭合变为断开，从而在副线圈中产生10000V以上的电压，这样就能在火花塞中产生火花了。下列说法中正确的是（ ）
A．柴油机的压缩点火过程是通过做功使空气的内能增加的
B．汽油机点火装置的开关始终闭合，副线圈的两端也会有高压
C．接该变压器的原线圈的电源必须是交流电源，否则就不能在副线圈中产生高压
D．汽油机的点火装置中变压器的副线圈匝数必须远小于原线圈的匝数
5．如图所示，在半径为R的水平圆周上固定有A、B、E、F四个点电荷，A、B带电量为，E、F带电量为，连线过圆心O且与垂直，间有一穿过O的光滑真空细通道，带电量为的绝缘小球从C点由静止释放，通过通道最远到达O点另一侧的D点，其中C点到O点的距离为。已知带电荷量为Q的点电荷在空间某点的电势（k为静电力常量，r为该点到点电荷的距离），下列说法正确的是（ ）
A．以无穷远为零势点，连线上各点电势可能为正，也可能为负
B．带电小球在通道内先做匀加速运动后做匀减速运动
C．若带电小球的最大速度为，则小球由C点运动到D点的时间等于
D．带电小球的最大动能为
6．在如图所示的四个电路中，当分别闭合开关S，移动滑动变阻器角头从左端至右端时，一定使其中一个灯由暗变亮同时，另一个灯由亮变暗，则符合要求的电路是（ ）
A．B．C．D．
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）
7．2023年10月26日，“神舟十七号”载人飞船在我国酒泉卫星发射中心成功发射，17时46分“神十七”入轨后，成功对接天和核心舱前向端口，19时34分，“神十七”三名宇航员顺利进驻中国空间站，和“神十六”三名宇航员会师。若地球表面重力加速度为，地球半径为6400km，空间站轨道离地高度约为400km，则下列说法正确的是（ ）
A．宇航员们在空间站1天内能围绕地球转24圈
B．宇航员们在空间站里能完成弹簧振子的实验
C．“神舟十七号”载人飞船从发射到进入预定轨道的整个过程均处于失重状态
D．仅考虑狭义相对论效应，宇航员们在空间站中观察到时钟走过20s，理论上站在地面上的观察者手里的时钟走过的时间会大于20s
8．如图所示，质量为，的物块A和B用轻弹簧连接并竖直放置，轻绳跨过固定在同一水平面上的两个定滑轮，一端与物块A连接，另一端与质量为的小球C相连，小球C套在水平固定的光滑直杆上。开始时小球C锁定在直杆上的P点，连接小球的轻绳和水平方向的夹角，物体B对地面的压力恰好为零。现解除对小球C的锁定，同时施加一个水平向右、大小为的恒力，小球C运动到直杆上的Q点时，与水平方向的夹角也为，D为的中点，距离，在小球C的运动过程中，轻绳始终处于拉直状态，弹簧始终在弹性限度内，忽略两个定滑轮大小以及滑轮、绳与轴之间的摩擦力，g取，下列说法正确的是（ ）
A．小球C从P点运动到D点的过程中，合外力对物体A的冲量为零
B．小球C从P点运动到Q点的过程中，轻绳拉力对物体A做功为零
C．小球C从P点运动到Q点的过程中，A、B、C、轻弹簧和地球组成的系统机械能守恒
D．小球C运动到Q点时的速度大小为
9．如图所示，导体棒1放置在光滑的足够长的水平导轨上，导体棒2放置在粗糙的水平导轨上，且两者之间的动摩擦因数为0.5，两种导轨的间距均为L，两种导轨通过外层绝缘的导线交叉相连，已知导体棒1、2的质量均为m，接入电路的阻值均为R，其他阻值均忽略不计，两种导轨处在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中。现给导体棒1施加一个水平向左的恒定拉力（为未知量），当导体棒1稳定运动时，导体棒2与导轨间的静摩擦力刚好达到最大值，重力加速度为g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列说法正确的是（ ）
A．导体棒2所受的摩擦力水平向右
B．导体棒1稳定运动的速度为
C．当导体棒1稳定运行时，拉力的功率为
D．导体棒1从开始运动到稳定运动，若两根导体棒生成的总焦耳热为Q，则流过导体棒某一横截面的电荷量为
10．一条长为L的光滑轻质柔软细绳两端分别固定在水平直杆上相距d的A、B两点，一个下端带挂钩的轻质圆环穿过晾衣绳，圆环与绳子的接触点为O，在挂钩下挂一质量为m的灯笼。现因为有水平向右的风，给灯笼一个水平向右的风力，风力随时间从零逐渐的缓慢增大到足够大，则细绳的张力大小将可能随时间（ ）
A．一直增大B．一直减小C．先减小后增大D．先增大后减小
三、实验题（本大题共2小题，共16分）
11．（6分）某实验小组利用图甲所示的装置探究物体的加速度与所受合力的关系。
（1）为了让细线对小车的拉力等于小车所受的合外力。需要用小木块将长木板无滑轮的一端垫高来平衡摩擦力。具体操作是：把木板垫高后，小车放在木板上，在不挂砂桶且计时器打点的情况下，轻推一下小车，若打点计时器打出一系列间隔均匀的点，表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。
（2）通过对小车所牵引纸带的测量，就能得出小车的加速度a、图乙是某次实验所打出的一条纸带，在纸带上标出了5个计数点，在相邻的两个计数点之间还有4个点未标出，图中数据的单位是cm。实验中使用的电源是频率的交变电流。根据以上数据，可以算出小车的加速度______（保留3位有效数字）。
（3）已知砂桶和砂的总重力远小于小车的重力，若始终保持长木板水平，取砂桶和砂的总重力为F。根据测得的数据作出小车的加速度a随F变化的图线，如图丙所示。由图丙中的数据可知小车所受的阻力大小为______N，小车的质量为______kg。
12．（10分）某工地购买了一捆标称长度为1000m的铜导线，可以通过实验测定铜导线的实际长度是否达标，查得铜的电阻率，并用多用电表欧姆挡粗测得铜导线的电阻为，请设计一个在不拆散整捆导线的情况下测定导线的实际长度的方案，除待测导线外，实验室还提供了下列器材：
A．电流表（量程为200mA，内阻）
B．电流表（量程为500mA，内阻未知）
C．电压表（量程为15V，内阻）
D．滑动变阻器（阻值范围为0～，额定电流为0.4A）
E．定值电阻
F．定值电阻
G．电源（电动势，内阻可以忽略）
H．开关S、导线若干
已知所有电表均由同一表头改装，请回答下列问题：
（1）用螺旋测微器测得铜导线头上导体部分横截面的直径d如图（a）所示，则测量值为______mm。
（2）根据以上器材和粗测导体电阻值的情况，选择合适的器材来完成对导线电阻的测量，要求电表能有较大的偏转，则使用的两个电表应该是______，定值电阻应选择______（选填器材前面的字母代号）。
（3）在图（b）所示的虚线框中画出完整的实验电路原理图。
（4）测量时发现两个电表的偏转角度总是相同，通过计算可得导线的实际长度为______m（结果保留两位有效数字），即可知道实际长度是否达标。
四、计算题（本大题共3小题，共40分）
13．（12分）为了从坦克内部观察外部的目标，在坦克顶部开了一个圆形小孔。假定坦克壁厚，圆形小孔的直径为12cm。孔内安装一圆柱形玻璃，厚度与坦克壁厚相同，为玻璃的直径所在的截面，如图甲所示。
（1）如图乙所示，为了测定玻璃砖的折射率，让一束激光从玻璃砖侧面的圆心垂直入射，逐渐增大其入射角，当入射角为时，刚好可以观测到有光从玻璃砖圆柱面射出，求玻璃砖的折射率（结果用根号表示）；
（2）在玻璃圆柱侧面涂上吸光材料，并装入圆形小孔，士兵通过小孔观察敌方无人机，若无人机的飞行高度为300米，求能够发现无人机的位置离坦克的最远距离。［忽略坦克大小（1）（2）问中玻璃材质相同］
14．（12分）如图为竖直平面内的直角坐标系，x轴下方存在无穷大的竖直向上的匀强电场区域，电场强度为E，第二象限有充满着垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为，第一象限存在大小未知方向向下的匀强电场，一质量为m、电荷量为q的带电粒子从坐标的位置静止释放，忽略电磁场边缘效应，不计重力，求粒子：
（1）第一次通过x轴时的速度大小；
（2）第一次通过y轴时的速度方向与y轴负方向的夹角大小；
（3）若第二次通过x轴时与x轴正方向夹角为，求第一象限的电场强度大小。
15．（16分）某激光制冷技术与下述力学缓冲模型类似。图甲中轻弹簧下端固定在倾角为的足够长光滑斜面底端，上端与质量为3m的物块B相连，B处于静止状态，此时弹簧压缩量为d；现将质量为m下表面光滑的足够长的木板A置于B的上方，A的下端与B相距25d；质量为2m的物块C置于A的上端，C与A之间动摩擦因数为，B、C均视为质点。B与斜面之间有智能涂层材料，仅可对B施加大小可调的阻力，当B的速度为零时涂层对其不施加作用力。现将A和C由静止释放，之后A与B发生正碰，碰撞时间极短，且A、B碰后分离，B向下运动2d时速度减为零，再减速为零之前A、B不发生第二次碰撞，此过程中B受到涂层的阻力大小f与下移距离x之间的关系如图乙所示。已知重力加速度大小为g，弹簧始终处于弹性限度内。
（1）求A、B在第一次碰撞前瞬间A的速度大小；
（2）求A、B在第一次碰撞过程中损失的机械能；
（3）在B第一次向下运动过程中，求B与A下端相距最远的距离。
湖南师大附中2024届模拟试卷（三）
物理参考答案
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．C【解析】原子能级发生受激跃迁，即由低能级跃迁到高能级，需要吸收能量。若通过光照，吸收光子能量实现受激跃迁，光子的能量必须恰等于能级差，即；但若通过粒子的碰撞、加热等方式实现受激跃迁，入射粒子能量须大于或等于能级差，即；若吸收的光子能量大于电离能，原子发生电离。设电子的质量为m，原子的质量为，基态和激发态的能级差为，假设碰撞是一维正碰，当入射粒子能量大于或等于能级差，即，就能使原子发生跃迁。当电子与原子发生完全非弹性碰撞时，能量损失最多。由碰撞过程的动量守恒，有，碰撞过程，机械能减少，一般地，实现受激跃迁，须有，即，所以使处于基态的氢原子跃迁至能级的电子动能，故A错误。根据光电效应方程有，，得，C正确。由乙图可知，图线a遏止电压小于图线b的遏止电压，所以对应的光子频率，即图线a对应光子Ⅱ，B错误。电子德布罗意波的波长，D错误。此题答案选C。
2．B【解析】由图示图像可知，对角线的延长线过原点O，气体从C到a过程压强与热力学温度成正比，由理想气体状态方程可知，气体体积不变，即a、c两状态体积相等，选项A错误；一定量的理想气体内能由温度决定，由图示图像可知，气体在状态a时的温度比在状态c时的温度高，因此气体在状态a时的内能大于在状态c时的内能，选项B正确；由图示图像可知，从d到a过程气体的压强不变而温度升高，由理想气体状态方程可知，气体的体积增大，气体对外界做功，，气体温度升高，内能增大，，由热力学第一定律可知气体从外界吸收热量，且吸收的热量大于气体对外界做的功，选项C错误；由图可得状态a和状态b的温度相同，则分子的平均动能相等，由于状态b的压强小于状态a的压强且体积大密度小，所以状态b比状态a中单位面积上单位时间内分子撞击次数少，故D错误。故选B。
3．D【解析】由图可知，时刻波源完成半个全振动，向右传播半个波长，则该波的周期为，选项A错误；由图可知，该波的波长为，选项B错误；时刻，波向前传播，处的质点在平衡位置，位移为零，选项C错误；因时刻质点刚传到处，此时该质点沿y轴负向振动，可知时刻，质点O振动方向沿y轴负方向，选项D正确。故选D。
4．A【解析】汽车柴油机压缩汽缸内空气，实际上是活塞对气体做功使其内能增加，当温度升高到一定温度时，柴油着火燃烧。汽油机是借助于变压器在通入原线圈中电压（12V）断电时产生变化的磁通量从而在副线圈中产生瞬时高压（10000V），而达到产生火花的目的，所以电源可以是直流，且副线圈匝数要远大于原线圈匝数，故A正确。
5．D【解析】A、B等量正电荷在间产生的电场方向沿指向O，在间的电场方向也是指向O，合电场方向从A指向O，沿电场线电势降低，到O点电势为0，所以连线上各点电势均为正，间同理。故A错误；根据电场强度的合成，知O点电场强度为0，从C到D电场力先减小再增大，故带电小球在通道内先做加速度减小的加速运动到O点，后再做加速度增大的减速运动到对称的D点，故B错误；根据B项分析画出带电小球由C点运动到D点的图，如下知这个过程中的平均速度大于，根据运动学规律知，带电小球由C点运动到D点的时间，故C错误。C点的电势为，O点电势为0，根据B项分析知过O点时小球的加速度为零，速度最大，根据功能关系，解得带电小球的最大动能为，故D正确；故选D。
6．A【解析】A图：采用极限值法。滑片P置于最左端时，被短路，不发光，而两端电压最大，亮度最大；滑片P置于最右端时，两端电压最大，亮度最大，而被短路，不发光。由此分析可知，该电路符合题目要求。B图：对，可由“串反并同”法则判断其变亮；对，采用合成变量法，再根据“串反并同”法则可判断其变亮。C图：对灯，可由“串反并同”法则判断其变亮；而对由于两个变量引起它亮度变化不一致，故“串反并同”不适用。现取特殊值法：取、的阻值均为，变阻器总阻值也为，电源电动势为6V；然后取极限值：取滑片P置于最左端和最右端时分别两灯实际工作时的电压即可判断两灯均变亮。D图：灯一直被短路，不发光，不合要求。综上分析有：符合要求的电路是A。
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．BD【解析】A选项：根据万有引力提供向心力，根据万有引力与重力的关系，解得空间站绕地球运动的周期为，故A错误。B选项，在空间站内，虽然宇航员们处于完全失重状态，但仍然能完成弹簧振子的实验。C选项，在加速升空阶段加速度的方向向上，所以加速升空阶段处于超重状态，卫星进入预定轨道后围绕地球做匀速圆周运动，卫星的加速度等于重力加速度，处于失重状态，C错误。D选项，根据狭义相对论钟缓效应，理论上站在地面上的观察者手里的时钟走过的时间大于20s。
8．AD【解析】小球C运动到D点时，物体A刚好运动最低点，此时A的速度为零，根据动量定理可得，可知合外力对物体A的冲量为零，故A正确；小球C从P点运动到Q点的过程中，此时物体A刚好回到初始位置，此过程重力、弹簧弹力对A球做功均为0；由于小球C运动到Q点沿绳子方向的速度不为0，则此时A的速度不为0，根据动能定理可得，故B错误；拉力F一直对小球做正功，系统的机械能一直增加，故C错误；小球C运动到Q点时，此时物体A刚好回到初始位置，弹簧的弹性势能变化量为零，A、C和弹簧组成的系统根据能量守恒有，又联立解得，故D正确。故选AD。
9．BC【解析】由右手定则可得导体棒1、2的感应电流均由外向里，由左手定则可得2受到安培力水平向右，由二力平衡可得2所受的摩擦力水平向左，A项错误；设1稳定运动的速度为，由，，，结合二力平衡，，综合解得，，B项正确；1稳定运动时，拉力的功率为，C项正确；1从开始运动到稳定运动设位移为x，由功能关系可得，综合解得，由，，综合可得，结合，综合解得，D项错误。
10．AC【解析】受力如图所示：①，②，③
，，故选AC。
三、实验题（本大题共2小题，共16分）
11．（6分，每空2分）（2）0.340（3）1 0.5
【解析】（2）使用的电源是频率的交变电流，相邻的两个计数点之间还有4个点未标出，则相邻计数点间的时间间隔为，由逐差法有，解得
（3）根据题意，设小车的质量为m，所受阻力为f，由牛顿第二定律有解得，结合图丙有，，解得，
12．（10分，每空2分）（1）1.205（1.202~1.207）（2）A和B F
（3）
（4）
【解析】（1）螺旋测微器不动尺精度为0.5mm，可动尺精度为0.01mm，读数时需要估读一位，根据图示可得螺旋测微器读数为
（2）电压表量程过大不合适，故选择两个电流表。表内阻已知，表量程大于表，故画出测量电路。当两电流表同时满偏时流过这段导体的电流约为，导体两端的电压为，小于电源电动势，再根据并联电路的特点有，解得，定值电阻E太大，所以定值电阻应选择F；
（3）滑动变阻器的阻值为，使用分压式接入电路时，滑动变阻器处在干路上的部分电流会超过0.4A，故使用限流式接法，而测量电路（2）问已知，故画出电路图。
（4）根据串并联电路的特点可得，可得，因两表的偏转角度相同，故，解得该导电元件电阻为，根据电阻定律有，导线的横截面积，联立解得导线的长，即达到要求。
四、计算题（本大题共3小题，共40分）
13．（12分）【解析】（1）当侧面入射角小于时，光在圆柱面发生全反射，无光从圆柱面射出，当侧面入射角为时，圆柱面的入射角刚好为全发射的临界角，光路图如图所示
联立解得
（2）光线进入玻璃的最大折射角为，如图所示
由几何关系可得
联立解得
14．（12分）【解析】（1）在电场中做匀加速运动，以动能定理
可得
（2）进入磁场，做圆周运动
可得
由几何关系可得
（3）进入第一象限做类斜抛运动，水平方向速度不变
依据动能定理
15．（16分）【解析】（1）木板A和物块C下滑过程，由动能定理：
解得：
（2）静止时，对B：
B运动过程中，B所受阻力：，B所受弹力：
对B，由牛顿第二定律得：
B碰后的速度大小
解得：
A与B碰撞，由动量守恒得：
解得：
碰撞过程机械能的损失：
解得：
（3）碰后，对A由牛顿第二定律得：，
对C由牛顿第二定律得：，
假设A、B速度相等时，未达共速，，解得：，
对C：，由于，所以假设成立
B与A下端相距最远的距离
解得：题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
C
B
D
A
D
A
BD
AD
BC
AC
绝密★启用前
湖南师大附中2024届模拟试卷（三）
物理
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。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）
1．一群处于基态的氢原子，在大量电子的碰撞下跃迁至的能级，然后从能级向低能级跃迁。如图甲，氢原子从能级跃迁到能级产生可见光Ⅰ，从能级跃迁到能级产生可见光Ⅱ。图乙是光Ⅰ、光Ⅱ对同种材料照射时产生的光电流与电压图线。已知普朗克常量h，电子质量为、电荷量为e，光在真空中的速度为c，下列说法正确的是（ ）
A．使处于基态的氢原子跃迁至能级的电子动能
B．图乙的图线a对应光Ⅰ
C．图乙中的、满足关系
D．使处于基态的氢原子跃迁至能级的电子德布罗意波长
2．一定量的理想气体从状态a开始，经历等温或等压过程、、、回到原状态，其图像如图所示，其中对角线的延长线过原点O。下列判断正确的是（ ）
A．气体在a、c两状态的体积不相等
B．气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能
C．在过程中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功
D．状态a比状态b中单位面积上单位时间内分子撞击次数更少
3．一水平软绳右端固定，取绳左端质点O为坐标原点，以绳所在直线为x轴、竖直方向为y轴建立坐标系，在绳上每隔选取一个质点。时刻质点O开始沿y轴振动，产生一列沿x轴传播的横波（可视为简谐波）。已知时刻的波形如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．该波的周期为B．该波的波长为
C．时刻，处的质点位移为AD．时刻，质点O振动方向沿y轴负方向
4．汽车消耗的主要燃料是柴油和汽油。柴油机是靠压缩汽缸内的空气点火的；而汽油机做功冲程开始时，汽缸中汽油和空气的混合气是靠火花塞点燃的。但是汽车蓄电池的电压只有12V，不能在火花塞中产生火花，因此，要使用如图所示的点火装置，此装置的核心是一个变压器，该变压器的原线圈通过开关连到蓄电池上，副线圈接到火花塞的两端，开关由机械控制，做功冲程开始时，开关由闭合变为断开，从而在副线圈中产生10000V以上的电压，这样就能在火花塞中产生火花了。下列说法中正确的是（ ）
A．柴油机的压缩点火过程是通过做功使空气的内能增加的
B．汽油机点火装置的开关始终闭合，副线圈的两端也会有高压
C．接该变压器的原线圈的电源必须是交流电源，否则就不能在副线圈中产生高压
D．汽油机的点火装置中变压器的副线圈匝数必须远小于原线圈的匝数
5．如图所示，在半径为R的水平圆周上固定有A、B、E、F四个点电荷，A、B带电量为，E、F带电量为，连线过圆心O且与垂直，间有一穿过O的光滑真空细通道，带电量为的绝缘小球从C点由静止释放，通过通道最远到达O点另一侧的D点，其中C点到O点的距离为。已知带电荷量为Q的点电荷在空间某点的电势（k为静电力常量，r为该点到点电荷的距离），下列说法正确的是（ ）
A．以无穷远为零势点，连线上各点电势可能为正，也可能为负
B．带电小球在通道内先做匀加速运动后做匀减速运动
C．若带电小球的最大速度为，则小球由C点运动到D点的时间等于
D．带电小球的最大动能为
6．在如图所示的四个电路中，当分别闭合开关S，移动滑动变阻器角头从左端至右端时，一定使其中一个灯由暗变亮同时，另一个灯由亮变暗，则符合要求的电路是（ ）
A．B．C．D．
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）
7．2023年10月26日，“神舟十七号”载人飞船在我国酒泉卫星发射中心成功发射，17时46分“神十七”入轨后，成功对接天和核心舱前向端口，19时34分，“神十七”三名宇航员顺利进驻中国空间站，和“神十六”三名宇航员会师。若地球表面重力加速度为，地球半径为6400km，空间站轨道离地高度约为400km，则下列说法正确的是（ ）
A．宇航员们在空间站1天内能围绕地球转24圈
B．宇航员们在空间站里能完成弹簧振子的实验
C．“神舟十七号”载人飞船从发射到进入预定轨道的整个过程均处于失重状态
D．仅考虑狭义相对论效应，宇航员们在空间站中观察到时钟走过20s，理论上站在地面上的观察者手里的时钟走过的时间会大于20s
8．如图所示，质量为，的物块A和B用轻弹簧连接并竖直放置，轻绳跨过固定在同一水平面上的两个定滑轮，一端与物块A连接，另一端与质量为的小球C相连，小球C套在水平固定的光滑直杆上。开始时小球C锁定在直杆上的P点，连接小球的轻绳和水平方向的夹角，物体B对地面的压力恰好为零。现解除对小球C的锁定，同时施加一个水平向右、大小为的恒力，小球C运动到直杆上的Q点时，与水平方向的夹角也为，D为的中点，距离，在小球C的运动过程中，轻绳始终处于拉直状态，弹簧始终在弹性限度内，忽略两个定滑轮大小以及滑轮、绳与轴之间的摩擦力，g取，下列说法正确的是（ ）
A．小球C从P点运动到D点的过程中，合外力对物体A的冲量为零
B．小球C从P点运动到Q点的过程中，轻绳拉力对物体A做功为零
C．小球C从P点运动到Q点的过程中，A、B、C、轻弹簧和地球组成的系统机械能守恒
D．小球C运动到Q点时的速度大小为
9．如图所示，导体棒1放置在光滑的足够长的水平导轨上，导体棒2放置在粗糙的水平导轨上，且两者之间的动摩擦因数为0.5，两种导轨的间距均为L，两种导轨通过外层绝缘的导线交叉相连，已知导体棒1、2的质量均为m，接入电路的阻值均为R，其他阻值均忽略不计，两种导轨处在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中。现给导体棒1施加一个水平向左的恒定拉力（为未知量），当导体棒1稳定运动时，导体棒2与导轨间的静摩擦力刚好达到最大值，重力加速度为g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列说法正确的是（ ）
A．导体棒2所受的摩擦力水平向右
B．导体棒1稳定运动的速度为
C．当导体棒1稳定运行时，拉力的功率为
D．导体棒1从开始运动到稳定运动，若两根导体棒生成的总焦耳热为Q，则流过导体棒某一横截面的电荷量为
10．一条长为L的光滑轻质柔软细绳两端分别固定在水平直杆上相距d的A、B两点，一个下端带挂钩的轻质圆环穿过晾衣绳，圆环与绳子的接触点为O，在挂钩下挂一质量为m的灯笼。现因为有水平向右的风，给灯笼一个水平向右的风力，风力随时间从零逐渐的缓慢增大到足够大，则细绳的张力大小将可能随时间（ ）
A．一直增大B．一直减小C．先减小后增大D．先增大后减小
三、实验题（本大题共2小题，共16分）
11．（6分）某实验小组利用图甲所示的装置探究物体的加速度与所受合力的关系。
（1）为了让细线对小车的拉力等于小车所受的合外力。需要用小木块将长木板无滑轮的一端垫高来平衡摩擦力。具体操作是：把木板垫高后，小车放在木板上，在不挂砂桶且计时器打点的情况下，轻推一下小车，若打点计时器打出一系列间隔均匀的点，表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。
（2）通过对小车所牵引纸带的测量，就能得出小车的加速度a、图乙是某次实验所打出的一条纸带，在纸带上标出了5个计数点，在相邻的两个计数点之间还有4个点未标出，图中数据的单位是cm。实验中使用的电源是频率的交变电流。根据以上数据，可以算出小车的加速度______（保留3位有效数字）。
（3）已知砂桶和砂的总重力远小于小车的重力，若始终保持长木板水平，取砂桶和砂的总重力为F。根据测得的数据作出小车的加速度a随F变化的图线，如图丙所示。由图丙中的数据可知小车所受的阻力大小为______N，小车的质量为______kg。
12．（10分）某工地购买了一捆标称长度为1000m的铜导线，可以通过实验测定铜导线的实际长度是否达标，查得铜的电阻率，并用多用电表欧姆挡粗测得铜导线的电阻为，请设计一个在不拆散整捆导线的情况下测定导线的实际长度的方案，除待测导线外，实验室还提供了下列器材：
A．电流表（量程为200mA，内阻）
B．电流表（量程为500mA，内阻未知）
C．电压表（量程为15V，内阻）
D．滑动变阻器（阻值范围为0～，额定电流为0.4A）
E．定值电阻
F．定值电阻
G．电源（电动势，内阻可以忽略）
H．开关S、导线若干
已知所有电表均由同一表头改装，请回答下列问题：
（1）用螺旋测微器测得铜导线头上导体部分横截面的直径d如图（a）所示，则测量值为______mm。
（2）根据以上器材和粗测导体电阻值的情况，选择合适的器材来完成对导线电阻的测量，要求电表能有较大的偏转，则使用的两个电表应该是______，定值电阻应选择______（选填器材前面的字母代号）。
（3）在图（b）所示的虚线框中画出完整的实验电路原理图。
（4）测量时发现两个电表的偏转角度总是相同，通过计算可得导线的实际长度为______m（结果保留两位有效数字），即可知道实际长度是否达标。
四、计算题（本大题共3小题，共40分）
13．（12分）为了从坦克内部观察外部的目标，在坦克顶部开了一个圆形小孔。假定坦克壁厚，圆形小孔的直径为12cm。孔内安装一圆柱形玻璃，厚度与坦克壁厚相同，为玻璃的直径所在的截面，如图甲所示。
（1）如图乙所示，为了测定玻璃砖的折射率，让一束激光从玻璃砖侧面的圆心垂直入射，逐渐增大其入射角，当入射角为时，刚好可以观测到有光从玻璃砖圆柱面射出，求玻璃砖的折射率（结果用根号表示）；
（2）在玻璃圆柱侧面涂上吸光材料，并装入圆形小孔，士兵通过小孔观察敌方无人机，若无人机的飞行高度为300米，求能够发现无人机的位置离坦克的最远距离。［忽略坦克大小（1）（2）问中玻璃材质相同］
14．（12分）如图为竖直平面内的直角坐标系，x轴下方存在无穷大的竖直向上的匀强电场区域，电场强度为E，第二象限有充满着垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为，第一象限存在大小未知方向向下的匀强电场，一质量为m、电荷量为q的带电粒子从坐标的位置静止释放，忽略电磁场边缘效应，不计重力，求粒子：
（1）第一次通过x轴时的速度大小；
（2）第一次通过y轴时的速度方向与y轴负方向的夹角大小；
（3）若第二次通过x轴时与x轴正方向夹角为，求第一象限的电场强度大小。
15．（16分）某激光制冷技术与下述力学缓冲模型类似。图甲中轻弹簧下端固定在倾角为的足够长光滑斜面底端，上端与质量为3m的物块B相连，B处于静止状态，此时弹簧压缩量为d；现将质量为m下表面光滑的足够长的木板A置于B的上方，A的下端与B相距25d；质量为2m的物块C置于A的上端，C与A之间动摩擦因数为，B、C均视为质点。B与斜面之间有智能涂层材料，仅可对B施加大小可调的阻力，当B的速度为零时涂层对其不施加作用力。现将A和C由静止释放，之后A与B发生正碰，碰撞时间极短，且A、B碰后分离，B向下运动2d时速度减为零，再减速为零之前A、B不发生第二次碰撞，此过程中B受到涂层的阻力大小f与下移距离x之间的关系如图乙所示。已知重力加速度大小为g，弹簧始终处于弹性限度内。
（1）求A、B在第一次碰撞前瞬间A的速度大小；
（2）求A、B在第一次碰撞过程中损失的机械能；
（3）在B第一次向下运动过程中，求B与A下端相距最远的距离。
湖南师大附中2024届模拟试卷（三）
物理参考答案
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．C【解析】原子能级发生受激跃迁，即由低能级跃迁到高能级，需要吸收能量。若通过光照，吸收光子能量实现受激跃迁，光子的能量必须恰等于能级差，即；但若通过粒子的碰撞、加热等方式实现受激跃迁，入射粒子能量须大于或等于能级差，即；若吸收的光子能量大于电离能，原子发生电离。设电子的质量为m，原子的质量为，基态和激发态的能级差为，假设碰撞是一维正碰，当入射粒子能量大于或等于能级差，即，就能使原子发生跃迁。当电子与原子发生完全非弹性碰撞时，能量损失最多。由碰撞过程的动量守恒，有，碰撞过程，机械能减少，一般地，实现受激跃迁，须有，即，所以使处于基态的氢原子跃迁至能级的电子动能，故A错误。根据光电效应方程有，，得，C正确。由乙图可知，图线a遏止电压小于图线b的遏止电压，所以对应的光子频率，即图线a对应光子Ⅱ，B错误。电子德布罗意波的波长，D错误。此题答案选C。
2．B【解析】由图示图像可知，对角线的延长线过原点O，气体从C到a过程压强与热力学温度成正比，由理想气体状态方程可知，气体体积不变，即a、c两状态体积相等，选项A错误；一定量的理想气体内能由温度决定，由图示图像可知，气体在状态a时的温度比在状态c时的温度高，因此气体在状态a时的内能大于在状态c时的内能，选项B正确；由图示图像可知，从d到a过程气体的压强不变而温度升高，由理想气体状态方程可知，气体的体积增大，气体对外界做功，，气体温度升高，内能增大，，由热力学第一定律可知气体从外界吸收热量，且吸收的热量大于气体对外界做的功，选项C错误；由图可得状态a和状态b的温度相同，则分子的平均动能相等，由于状态b的压强小于状态a的压强且体积大密度小，所以状态b比状态a中单位面积上单位时间内分子撞击次数少，故D错误。故选B。
3．D【解析】由图可知，时刻波源完成半个全振动，向右传播半个波长，则该波的周期为，选项A错误；由图可知，该波的波长为，选项B错误；时刻，波向前传播，处的质点在平衡位置，位移为零，选项C错误；因时刻质点刚传到处，此时该质点沿y轴负向振动，可知时刻，质点O振动方向沿y轴负方向，选项D正确。故选D。
4．A【解析】汽车柴油机压缩汽缸内空气，实际上是活塞对气体做功使其内能增加，当温度升高到一定温度时，柴油着火燃烧。汽油机是借助于变压器在通入原线圈中电压（12V）断电时产生变化的磁通量从而在副线圈中产生瞬时高压（10000V），而达到产生火花的目的，所以电源可以是直流，且副线圈匝数要远大于原线圈匝数，故A正确。
5．D【解析】A、B等量正电荷在间产生的电场方向沿指向O，在间的电场方向也是指向O，合电场方向从A指向O，沿电场线电势降低，到O点电势为0，所以连线上各点电势均为正，间同理。故A错误；根据电场强度的合成，知O点电场强度为0，从C到D电场力先减小再增大，故带电小球在通道内先做加速度减小的加速运动到O点，后再做加速度增大的减速运动到对称的D点，故B错误；根据B项分析画出带电小球由C点运动到D点的图，如下知这个过程中的平均速度大于，根据运动学规律知，带电小球由C点运动到D点的时间，故C错误。C点的电势为，O点电势为0，根据B项分析知过O点时小球的加速度为零，速度最大，根据功能关系，解得带电小球的最大动能为，故D正确；故选D。
6．A【解析】A图：采用极限值法。滑片P置于最左端时，被短路，不发光，而两端电压最大，亮度最大；滑片P置于最右端时，两端电压最大，亮度最大，而被短路，不发光。由此分析可知，该电路符合题目要求。B图：对，可由“串反并同”法则判断其变亮；对，采用合成变量法，再根据“串反并同”法则可判断其变亮。C图：对灯，可由“串反并同”法则判断其变亮；而对由于两个变量引起它亮度变化不一致，故“串反并同”不适用。现取特殊值法：取、的阻值均为，变阻器总阻值也为，电源电动势为6V；然后取极限值：取滑片P置于最左端和最右端时分别两灯实际工作时的电压即可判断两灯均变亮。D图：灯一直被短路，不发光，不合要求。综上分析有：符合要求的电路是A。
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．BD【解析】A选项：根据万有引力提供向心力，根据万有引力与重力的关系，解得空间站绕地球运动的周期为，故A错误。B选项，在空间站内，虽然宇航员们处于完全失重状态，但仍然能完成弹簧振子的实验。C选项，在加速升空阶段加速度的方向向上，所以加速升空阶段处于超重状态，卫星进入预定轨道后围绕地球做匀速圆周运动，卫星的加速度等于重力加速度，处于失重状态，C错误。D选项，根据狭义相对论钟缓效应，理论上站在地面上的观察者手里的时钟走过的时间大于20s。
8．AD【解析】小球C运动到D点时，物体A刚好运动最低点，此时A的速度为零，根据动量定理可得，可知合外力对物体A的冲量为零，故A正确；小球C从P点运动到Q点的过程中，此时物体A刚好回到初始位置，此过程重力、弹簧弹力对A球做功均为0；由于小球C运动到Q点沿绳子方向的速度不为0，则此时A的速度不为0，根据动能定理可得，故B错误；拉力F一直对小球做正功，系统的机械能一直增加，故C错误；小球C运动到Q点时，此时物体A刚好回到初始位置，弹簧的弹性势能变化量为零，A、C和弹簧组成的系统根据能量守恒有，又联立解得，故D正确。故选AD。
9．BC【解析】由右手定则可得导体棒1、2的感应电流均由外向里，由左手定则可得2受到安培力水平向右，由二力平衡可得2所受的摩擦力水平向左，A项错误；设1稳定运动的速度为，由，，，结合二力平衡，，综合解得，，B项正确；1稳定运动时，拉力的功率为，C项正确；1从开始运动到稳定运动设位移为x，由功能关系可得，综合解得，由，，综合可得，结合，综合解得，D项错误。
10．AC【解析】受力如图所示：①，②，③
，，故选AC。
三、实验题（本大题共2小题，共16分）
11．（6分，每空2分）（2）0.340（3）1 0.5
【解析】（2）使用的电源是频率的交变电流，相邻的两个计数点之间还有4个点未标出，则相邻计数点间的时间间隔为，由逐差法有，解得
（3）根据题意，设小车的质量为m，所受阻力为f，由牛顿第二定律有解得，结合图丙有，，解得，
12．（10分，每空2分）（1）1.205（1.202~1.207）（2）A和B F
（3）
（4）
【解析】（1）螺旋测微器不动尺精度为0.5mm，可动尺精度为0.01mm，读数时需要估读一位，根据图示可得螺旋测微器读数为
（2）电压表量程过大不合适，故选择两个电流表。表内阻已知，表量程大于表，故画出测量电路。当两电流表同时满偏时流过这段导体的电流约为，导体两端的电压为，小于电源电动势，再根据并联电路的特点有，解得，定值电阻E太大，所以定值电阻应选择F；
（3）滑动变阻器的阻值为，使用分压式接入电路时，滑动变阻器处在干路上的部分电流会超过0.4A，故使用限流式接法，而测量电路（2）问已知，故画出电路图。
（4）根据串并联电路的特点可得，可得，因两表的偏转角度相同，故，解得该导电元件电阻为，根据电阻定律有，导线的横截面积，联立解得导线的长，即达到要求。
四、计算题（本大题共3小题，共40分）
13．（12分）【解析】（1）当侧面入射角小于时，光在圆柱面发生全反射，无光从圆柱面射出，当侧面入射角为时，圆柱面的入射角刚好为全发射的临界角，光路图如图所示
联立解得
（2）光线进入玻璃的最大折射角为，如图所示
由几何关系可得
联立解得
14．（12分）【解析】（1）在电场中做匀加速运动，以动能定理
可得
（2）进入磁场，做圆周运动
可得
由几何关系可得
（3）进入第一象限做类斜抛运动，水平方向速度不变
依据动能定理
15．（16分）【解析】（1）木板A和物块C下滑过程，由动能定理：
解得：
（2）静止时，对B：
B运动过程中，B所受阻力：，B所受弹力：
对B，由牛顿第二定律得：
B碰后的速度大小
解得：
A与B碰撞，由动量守恒得：
解得：
碰撞过程机械能的损失：
解得：
（3）碰后，对A由牛顿第二定律得：，
对C由牛顿第二定律得：，
假设A、B速度相等时，未达共速，，解得：，
对C：，由于，所以假设成立
B与A下端相距最远的距离
解得：题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
C
B
D
A
D
A
BD
AD
BC
AC
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