湖南省长沙市三校2023-2024学年高考物理二模试卷含解析

湖南省长沙市三校2023-2024学年高考物理二模试卷

注意事项：

1.答题前，考生先将自己的姓名、准考证号码填写清楚，将条形码准确粘贴在条形码区域内。

2.答题时请按要求用笔。

3.请按照题号顺序在答题卡各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试卷上答题无效。

4.作图可先使用铅笔画出，确定后必须用黑色字迹的签字笔描黑。

5.保持卡面清洁，不要折暴、不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

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、如图所示，两根粗细不同，两端开口的直玻璃管A和3竖直插入同一水银槽中，各用一段水银柱封闭着一定质量

温度相同的理想气体，气柱长度水银柱长度九〉儿，今使封闭空气降低相同的温度（大气压保持不变），

则两管中空气柱上方水银柱的移动情况是（）

A.均向下移动，A管移动较少B.均向下移动，A管移动较多

C.均向下移动，两管移动的一样多D.水银柱的移动距离与管的粗细有关

2、在地面上发射空间探测器用以探测其他行星，探测器的发射过程有三个主要阶段。先将探测器发射至地球环绕轨道,

绕行稳定后，再开动发动机，通过转移轨道运动至所探测行星的表面附近的合适位置，该位置很接近星球表面，再次

开动发动机，使探测器在行星表面附近做匀速圆周运动。对不同行星，探测器在其表面的绕行周期T与该行星的密度

夕有一定的关系。下列4幅图中正确的是（）

3、如图甲是建筑工地将桩料打入泥土中以加固地基的打夯机示意图，打夯前先将桩料扶正立于地基上，桩料进入泥土

的深度忽略不计。已知夯锤的质量为"=450便，桩料的质量为%=50彷。每次打夯都通过卷扬机牵引将夯锤提升

到距离桩顶％=5相处再释放，让夯锤自由下落，夯锤砸在桩料上后立刻随桩料一起向下运动。桩料进入泥土后所受

阻力随打入深度〃的变化关系如图乙所示，直线斜率左=5.05xl（）4N/m。g取Kb篦//,则下列说法正确的是

A.夯锤与桩料碰撞前瞬间的速度为9m/s

B.夯锤与桩料碰撞后瞬间的速度为4.5m/s

C.打完第一夯后，桩料进入泥土的深度为1根

D.打完第三夯后，桩料进入泥土的深度为3加

4、如图所示，质量相同的三个小球从足够长的斜面上同一点。分别以初速度也、力、V3水平抛出，落在斜面上的位置

分别为A、B、C,已知。4=A3=5C,空气阻力不计，则（）

A.vi：V2：V3=l：2：3

B.落到斜面时的速度方向不同

C.落到斜面时的动能之比为1：2：3

D.落到斜面时的动能增量之比为1：4：9

5、如图所示，车厢水平底板上放置质量为”的物块，物块上固定竖直轻杆。质量为机的球用细线系在杆上。点。当

车厢在水平面上沿直线加速运动时，球和物块相对车厢静止，细线偏离竖直方向的角度为仇此时车厢底板对物块的

摩擦力为人支持力为N,已知重力加速度为g,则（）

A.f=MgsinOB./=A/gtan0

C.N=(M+m)gD.N=Mg

6、频率为丫的入射光照射某金属时发生光电效应现象。已知该金属的逸出功为W,普朗克常量为入，电子电荷量大小

为C,下列说法正确的是（）

h

A.该金属的截止频率为高

W

hy-W

B.该金属的遏止电压为-------

e

C.增大入射光的强度，单位时间内发射的光电子数不变

D.增大入射光的频率，光电子的最大初动能不变

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，有多个选项是符合题目要求的。

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、关于热力学的一些现象和规律，以下叙述正确的是（）

A.热量不能自发地从低温物体传到高温物体

B.液体的表面张力使液面绷紧，所以液滴呈球形

C.高原地区水的沸点较低，是高原地区温度较低的缘故

D.一些昆虫可以停在水面上，是由于表面层的水分子比内部的水分子更密集

E.一定质量的理想气体在状态改变过程中，既不吸热也不放热，内能也有可能发生变化

8、如图所示，一根固定的绝缘竖直长杆位于范围足够大且相互正交的匀强电场和匀强磁场中，电场强度大小为

E=等，磁感应强度大小为反一质量为加、电荷量为g的带正电小圆环套在杆上，环与杆间的动摩擦因数为幽现

使圆环以初速度w向下运动，经时间加，圆环回到出发点。若圆环回到出发点之前已经开始做匀速直线运动，不计空

气阻力，重力加速度为g。则下列说法中正确的是（）

A.环经过S时间刚好到达最低点

2

B.环的最大加速度为砺=g+幺烈百

m

1m2p2

c.环在力时间内损失的机械能为大加（说・/治）

2"qB

D.环下降过程和上升过程摩擦力的冲量大小不相等

9、一列简谐横波在介质中传播，在U0时刻刚好形成如图所示的波形。已知波源的振动周期T=0.4s,4、5两质点平

衡位置间相距2m。下列各种说法中正确的是（）

“m

obo：8\j^>x/m

A.若振源在A处，则P质点从开始运动到第一次到达波谷位置需要（Ms

B.若振源在A处，则尸质点从开始运动到第一次到达波谷位置需要0.3s

C.若振源在A处，则P质点比0质点提前0.06s第一次到达波谷位置

D.若振源在5处，则尸质点比。质点滞后0.06s第一次到达波谷位置

E.若振源在B处，则。质点经过一段时间后一定会到达图中尸质点所在位置

10、两波源分别位于x=0和x=20cm处，从t=0时刻起两波源开始振动，形成沿x轴相向传播的简谐横波I和H,如

图所示，为t=0.04s时刻两列波的图像.已知两波的振幅分别为4=2劭，4=3即，质点P的平衡位置在x=lcm

处，质点Q的平衡位置在x=18cm处.下列说法中正确的是.

A.两列波的波源起振方向相同

B.I和II两列波的波长之比为1:2

C.t=0.05s时，质点P向下振动，质点Q的坐标为（18cm,-3cm）

D.I和II两列波将在t=0.1s时相遇，之后叠加形成稳定的干涉图样

E.t=0.12s时，x=10cm处的质点位移为零但振动加强

三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。

11.（6分）某同学想在验证机械能守恒定律的同时测出重力加速度，设计了如图甲所示的装置。一条轻质软绳跨过定

滑轮，两端分别系着两个小钢球”和心两个小球的质量分别为%=m,mh=2m。现将两者同时由静止释放，a在

上升过程中先后通过光电门4、B,计时装置测出钢球通过光电门4、3的时间分别为q、tB＞用刻度尺测出两光电

门间的距离为限

⑴用20分度的游标卡尺测量钢球a的直径，读数如图乙所示，钢球直径为D=cm。

⑵小球经过光电门A时的速度为吟=经过光电门B时的速度为腺=o(用题中给定的字母表示)

(3)要验证机械能守恒定律，只需验证____与2g/?是否相等。(用题中给定的字母表示)

(4)多次改变两光电门A、8之间的高度，重复实验，用图象法处理数据获得当地重力加速度。用纵轴代表区则横轴

代表,所得图象斜率为左，则重力加速度g=o(用题中给定的字母表示)

12.(12分)寒假期间，某课外活动小组用苹果自制了一水果电池组.现在要测量该电池组的电动势和内阻(电动势

约为2V,内阻在IkQ〜2kQ之间)，实验室现有如下器材各一个

多用电表：欧姆挡(xl,xll,xlll,xlk)

直流电流挡(1~1.5mA,1〜1mA,1〜11mA,1〜111mA)

直流电压挡(1~1.5V,1-2.5V,1-11V,1〜51V,1—251V,1—511V)

电压表：(1-3V,1〜15V)

电流表：(1〜1.6A,1〜3A)

滑动变阻器：Ri(1〜11。)，R2(1〜2111。)

开关及导线若干.

(1)该小组同学先用多用电表直流电压“1-2.5V”挡，粗测了电池组的电动势，指针稳定时如图甲所示，其示数为

V(结果保留两位有效数字)；

(2)为了更精确地测量该电池组的电动势和内阻，采用伏安法测量，应选测电压，选测电流(填电

表名称和所选量程)；滑动变阻器应选(填电阻符号)；

(3)请设计实验电路，并用线段代替导线将图乙中相关器材连成实物电路图.

四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算

步骤。

13.（10分）如图甲所示，一列简谐波沿x轴传播，A、8为平衡位置相距4m的两个质点，它们的振动图像如图乙所

示。求该波的波速。

14.（16分）微棱镜增亮膜能有效提升LCD（液晶显示屏）亮度。如图甲所示为其工作原理截面图，从面光源发出的光

线通过棱镜膜后，部分会定向出射到LCD上,部分会经过全反射返回到光源进行再利用。如图乙所示,等腰直角AABC

为一微棱镜的横截面，ZA=90°,AB=AC=4a,紧贴边上的P点放一点光源，BP=-BC,已知微棱镜材料的折射

4

率〃=°,可1137。=06,只研究从尸点发出照射到A5边上的光线。

3

⑴某一光线从A3边出射时，方向恰好垂直于边，求该光线在微棱镜内的入射角的正弦值；

⑵某一部分光线可以依次在A3、AC两界面均发生全反射，再返回到5c边，求该部分光线在A5边上的照射区域长

度。

15.（12分）如图所示，真空中有一个半径r=0.5m的圆形磁场区域，与坐标原点O相切，磁场的磁感应强度大小5=2x10

-4T,方向垂直于纸面向外，在x=lm处的竖直线的右侧有一水平放置的正对平行金属板M、N,板间距离为d=0.5m,

板长乙=lm,平行板的中线的延长线恰好过磁场圆的圆心01。若在。点处有一粒子源，能向磁场中不同方向源源不断

的均匀发射出速率相同的比荷为2=lxl08c/kg,且带正电的粒子，粒子的运动轨迹在纸面内，一个速度方向沿y轴正

m

方向射入磁场的粒子，恰能从沿直线。2。3方向射入平行板间。不计重力及阻力和粒子间的相互作用力，求：

(1)沿y轴正方向射入的粒子进入平行板间时的速度V和粒子在磁场中的运动时间如

(2)从拉、N板左端射入平行板间的粒子数与从0点射入磁场的粒子数之比；

(3)若在平行板的左端装上一挡板(图中未画出，挡板正中间有一小孔，恰能让单个粒子通过)，并且在两板间加上

如图示电压(周期方)，N板比M板电势高时电压值为正，在x轴上沿x轴方向安装有一足够长的荧光屏(图中未画

出)，求荧光屏上亮线的左端点的坐标和亮线的长度

参考答案

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、A

【解析】

D.因为大气压保持不变，封闭空气柱均做等压变化，放封闭空气柱下端的水银面高度不变，根据盖一吕萨克定律

V

-=c,可得

T

A

则

即

SAH=^SH

化简得

AH岑〃

则空气柱长度的变化与玻璃管的粗细无关，D错误;

ABC.因A、B管中的封闭空气柱初温T相同，温度的变化AT也相同，则AH与〃成正比。又AT<0,所以△〃<(),

即4、5管中空气柱的长度都减小，水银柱均向下移动，因为所以

K|<|AH2|

所以A管中空气柱长度减小得较少，A正确，BC错误。

故选Ao

2、B

【解析】

设行星质量为M,半径为R。则由

G»

可得探测器在行星表面绕行的周期

T=2兀.

GM

行星的体4积又a有"=四

解以上各式并代入数据得

72=网」

Gp

取对数得

[.111137r

lg^=--lgp+-lg—

ZZCr

对照题给函数图像，B正确，ACD错误;

故选B。

3、C

【解析】

夯锤先自由下落，然后与桩料碰撞，先由运动学公式求出与桩料碰撞前瞬间的速度，对于碰撞过程，由于内力远大于

外力，所以系统的动量守恒，由动量守恒定律求出碰后共同速度；夯锤与桩料一起下沉的过程，重力和阻力做功，由

动能定理可求得桩料进入泥土的深度；

【详解】

2

A、夯锤与桩料碰撞前瞬间的速度v0=2gh0，得%="嬴=j2xl0x5m/s=10m/5

取向下为正方向，打击过程遵守动量守恒定律，则得：Mv0=CM+m）v

代入数据解得：v=9m/s,故选项AB错误;

11。

C、由乙图知，桩料下沉过程中所受的阻力是随距离均匀变化，可用平均力求阻力做功，为用=-一劭1=-一劭2

122

打完第一夯后，对夯锤与桩料，由动能定理得：（M+m）g4+%=0-；（河+加）丫2

即：（M+；kJ个=0-g（"+tn）v2

代入数据解得4=1m,故选项C正确；

D、由上面分析可知：第二次夯后桩料再次进入泥土的深度为加

则对夯锤与桩料，由动能定理得：+g上也+为了=0—g（M+m）v2

同理可以得到：第三次夯后桩料再次进入泥土的深度为加

则对夯锤与桩料，由动能定理得：（M+%）g%—g左（4+均+4）2=0—g（M+a）v2

则打完第三夯后，桩料进入泥土的深度为H=%+4+用

代入数据可以得到：H=%+比故选项D错误。

【点睛】

本题的关键是要分析物体的运动过程，抓住把握每个过程的物理规律，要知道当力随距离均匀变化时，可用平均力求

功，也可用图象法，力与距离所夹面积表示阻力做功的大小。

4、C

【解析】

A、设物体的初速度为％,斜面的倾角为a,斜面落点到。点的长度为L则小球落在斜面上时，有•===二=二,

1

得二=则有二=」_=三^,=二“、g一定，则得到二二二;；由于则。4：OB：OC=1：2：3,

由上式得-，二\三故A错误。B、设小球落到斜面上时速度与水平方向的夹角为仇则有

•汇-J-.-』，与初速度无关，则知落到斜面时的速度方向相同；故B错误。C、小球落在斜面上速度平方

为二；=二:+(二二/=Z：(2+Wz),落到斜面时的动能为二二二=二二♦二二二二才"+电；二)8二:，所以落到斜面时

的动能之比为1：2：3,故C正确.D、根据动能定理得，飞行过程中动能增量二二-二二一”：!_______":一

得飞行过程中动能增量之比为1:2:3;故D错误.故选C.

【点睛】

三个小球做平抛运动，运用运动的分解法，得出斜面的长度与初速度、运动时间的关系，本题中斜面的倾角反映了位

移与水平方向的夹角，关键确定两个方向的位移关系得出时间表达式.

5、C

【解析】

以机为研究对象，受力如图所示

由牛顿第二定律得

mgtan0=ma

解得

a=gtan。

而绳的拉力为

S

cos6*

以M为研究对象，受力如图所示

Mg

在竖直方向上，由平衡条件有

N=Mg+TcosC=（A/+7〃）g

在水平方向上，由牛顿第二定律有

f-Tsin0=Ma

解得

f=（M+nijgland

故C正确，ABD错误。

故选C。

6、B

【解析】

A.金属的逸出功大小和截止频率都取决于金属材料本身，用光照射某种金属，要想发生光电效应，要求入射光的频

率大于金属的截止频率，入射光的能量为只有满足

lw>W

便能发生光电效应，所以金属的逸出功为

W=hv0

即金属的截止频率为

W

v

o=-nr

所以A错误；

B.使光电流减小到0的反向电压&称为遏制电压，为

e

再根据爱因斯坦的光电效应方程，可得光电子的最大初动能为

Ek^hv-W

所以该金属的遏止电压为

〃hv-W

ue=-----------

e

所以B正确；

C.增大入射光的强度，单位时间内的光子数目会增大，发生了光电效应后，单位时间内发射的光电子数将增大，所

以C错误；

D.由爱因斯坦的光电效应方程可知，增大入射光的频率，光电子的最大初动能将增大，所以D错误。

故选B。

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，有多个选项是符合题目要求的。

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、ABE

【解析】

A.根据热力学第二定律，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，需要外界干预，故A正确；

BD.液体表面张力是由于表面层的水分子比液体内部的水分子更稀疏，分子间表现出引力，使液面绷紧，液滴呈球形,

故B正确，D错误；

C.高原地区水的沸点较低，这是因为高原地区大气压较低的缘故，故C错误；

E.根据热力学第一定律，一定质量的理想气体在状态改变过程中，既不吸热也不放热，通过做功内能也有可能发生

变化，故E正确。

故选ABEo

8、BC

【解析】

AB.由题意可知，环在运动的过程中，受到的电场力大小为尸="E=2"g,方向始终竖直向上。假设竖直向下为正

方向，则当环下滑的过程中，受力分析，根据牛顿第二定律得：

mg-(qE+juqvB^=ma

得：

负号代表该加速度与运动方向相反，故物体在下滑的过程中做加速度逐渐减小的减速运动；当环上升的过程中，根据

牛顿第二定律

mg+]uqvB-qE=ma'

解得:

/jqvB

ag----------

m

环做加速度逐渐减小的减速运动，在到达原出发点前，加速度减为零，此时,

"=0

〃vB

开始以速度V做匀速直线运动。

所以由于运动的不对称性可以确定，从开始下滑到最低点的时间不等于工；

2

整个运动过程中，加速度一直减小，所以在运动的最开始时，加速度最大，加速度大小的最大值为:

“qv（）B

m

则A错误,B正确;

C.由以上计算，可知，整个过程中，系统损失的机械能

，22、

122_jng_

=-777VQ-

22l0心2同

C正确;

D.环上升和下降的过程中，摩擦力的冲量大小相等，D错误。

故选BC。

9、ACD

【解析】

AB.若振源在A处，由图可知，3质点刚好起振，且起振方向向下，则各质点开始振动的方向均向下，所以尸质点第

一次到达波谷位置需要

T

-=0.1s

4

A正确，B错误;

C.若振源在A处，尸质点比。质点先到达波谷位置，提前的时间等于波在尸。间传播的时间

Ax0.8—0.5

s=0.06s

v2

0.4

C正确;

D.同理，若振源在8处，0质点比P质点先到达波谷位置，提前的时间等于波在。尸间传播的时间

Ax0.8—0.5

s=0.06s

D正确；

E.介质中质点并不会随波迁移，只在各自的平衡位置两侧振动，E错误。

故选ACDo

10、BCE

【解析】

由波形图可知，波I传到x=4cm位置时质点的起振方向向下，则波I振源的起振方向向下；波H传到x=16cm位置时

质点的起振方向向上，则波H振源的起振方向向上；则两列波的波源起振方向相反，选项A错误；由波形图可知，I

和II两列波的波长分别为2cm和4cm,则波长之比为1：2,选项B正确；波I的周期Ti=0.02s,则t=0.05s时，质点

P在平衡位置向下振动；波II的周期T2=0.04S,贝！Jt=0.05s时，质点Q在最低点，坐标为(18cm,-3cm),选项C正

x"16—4

确；两列波的波速均为V=—=--------=\QQcm/s,则再经过彳=-------s=0.06s,即在t=O.ls时刻两波相遇，因两

t0.04s2x100

波的频率不同，则叠加后不能形成稳定的干涉图样，选项D错误；t=0.12s时，波I在x=10cm处的质点引起的振动为

在平衡位置向下振动；波H在x=10cm处的质点引起的振动为在平衡位置向下振动；则此质点的位移为零但振动加强，

选项E正确；故选BCE.

【点睛】

本题要掌握波的独立传播原理：两列波相遇后保持原来的性质不变.理解波的叠加遵守矢量合成法则，例如本题中两

列波的波峰与波峰相遇时，此处相对平衡位置的位移为I4+4I；当波峰与波谷相遇时此处的位移为|A-4].

三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。

【解析】

⑴口].铜球直径

D=9mm+10x0.05mm=9.50mm=0.950cm

(2)[2][3].用钢球通过光电门的平均速度表示钢球球心通过光电门的瞬时速度

⑶[4].机械能守恒需满足

V

]DD

(m-m)gh=-(m+m)—

baab一;(m“+/)Y

2/IrA%A

)/

即

2gh=3D，---

Ht-A)

(4)[5],由

(11

2gh=3D2—

Ht：

得

,3D2(11)

h=-----—-

2gVB12

11

所以用纵轴表示力,用横轴表示;y-了。

[6].斜率

2g

重力加速度

3D2

g~2k

12、(1)1.8V；(2)电压表，L3V；多用电表直流电流档1mA；R2；(3)连线图见解析；

【解析】

试题分析：(1)万用表读数为1.8V；(2)用伏安法测量电源的电动势及内阻，应选用L3V的电压表测量电压，因为

通过水果电池的最大电流不超过1mA,故选择多用电表直流电流1mA档；因为电池内阻在lk£2-2kQ之间，所以滑动

变阻器选择R2；

(3)实物连线如图所示.

考点：测量电源的电动势及内阻;

四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算

步骤。

【解析】

根据图乙知，该列波周期：

r=o.4s

由4、5振动图像可知，若简谐波沿x轴正方向传播，振动由质点A传播到质点5所需的时间为

3

t.„=nTH"—T(«=1,2,3....)

A*54

根据波速定义式有：

V=^B.

%AB

联立解得：

40,、

v=------m/s(zn=0,1,2,3)

4n+3

由A、5振动图像可知，若简谐波沿x轴负方向传播，振动由质点b传播到质点A所需的时间为

+(W=0,1,2,3)

根据波速定义式有：

%BA

联立解得:

v=-------m/s(n=0,1,2,3)

4n+l

…暗唱

【解析】

(1)由题意知，出射角

厂=45°

由折射定律得

sini

n二--------

sinr

解得

..sinr3A/2

smi=-----

n而

⑵根据sinC=L可得临界角为

n

C=arcsin—=37°

n

当光线刚好在AB边上"点发生全反射时，如粗实线光路所示

在A6边刚好全反射时，入射角

a=37°

由几何关系知，反射到AC边的入射角

a'=53°>C

能够发生全反射

过P点做A6的垂线与。点，由几何关系知

PQ=a

3

QM=a«tan37°=—«

当光线刚好在AC边上发生全反射时，如图细实线光路所示

A«

在AC边刚好全反射时，在AB边的入射角

夕=37。

由几何关系知，在A3边的入射角

，=53。＞。

能够发生全反射，反射点为N

在APNQ中由几何关系知

4

QN=atan53°=—a

综上所述，符合要求的区域

437

MN=-a——a=—a

3412

1254

4

15、(1)IxlOm/s,7.85x10-5s；⑵(3)(