湖南省2024年高考物理模拟试卷及答案15

湖南省2024年高考物理模拟试卷及答案阅卷人一、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，只有一项符合题目要求。得分1．中国传统工艺——榫卯结构出现在当下流行的拼插玩具中，如图甲所示。凸出部分叫榫，凹进部分叫卯，榫和卯咬合，起到连接作用。图乙是一种榫卯连接构件，相互连接的两部分M、N，其中构件M固定在水平地面上，榫、卯接触面间的动摩擦因数均为μ，沿N的轴线OP用大小为F的力才能将N从M中缓慢拉出。可认为各接触面间的弹力大小均为FN，滑动摩擦力与最大静摩擦力大小相等，N的下表面与水平地面未接触，则榫、卯接触面间的动摩擦因数μA．F2FN B．F3FN2．“地震预警”是指在地震发生以后，抢在地震波传播到受灾地区前，向受灾地区提前发出警报，通知目标区域从而实现预警。科研机构对波的特性展开研究，某机械波沿x轴传播，图甲为t=0.6s时的波动图像，图乙为x=5m处A质点的振动图像，此时P、Q两质点的位移均为A．这列波沿x轴正方向传播B．P质点的振动方程为y=2C．t=0.6s时，P、D．从t=0.6s开始经过0.3s，P、3．如图为理想自耦变压器，在A、B间输入电压有效值恒定的交变电流，开始时滑片P1位于线圈CD的中点G，滑片P2位于滑动变阻器R的中点，电流表A1A．若仅将滑片P1向上滑动，则A1、B．若仅将滑片P1向上滑动，则A1、C．若仅将滑片P2向上滑动，则A1的示数变大，D．若仅将滑片P2向上滑动，则A1的示数变小，4．如图所示为三棱镜的截面ΔABC，∠A=105°、∠B=45°。某细单色光束从AC边上的D点射入三棱镜，折射光线射到BC边上的E点，正好发生全反射，反射光线垂直射到AB边的F点，光线在D的入射角为α，折射角为β，已知B、E两点之间的距离为L，sin15°=6−A．sinα=3−1C．光从E到F的传播时间为Lc D．介质对此单色光的折射率为5．如图所示，一质量为M的楔形木块静止放在水平地面上，它的顶角为90°，两底角分别为α和β；已知楔形木块的两个斜面是光滑的，与地面之间的接触面是粗糙的。现将两个质量均为m的小木块轻轻放在两个斜面上，让a、b同时由静止开始运动。在两个木块共同下滑的过程中，楔形木块对水平地面的摩擦力大小及压力的大小分别为A．mg(sinα－sinβ)，Mg＋mg(sinα＋sinβ)C．0，Mg＋mg D．mg(sinβ－sinα)，6．如图所示，嫦娥五号探测器由轨道器、返回器、着陆器和上升器等多个部分组成。探测器完成对月球表面的取样任务后，样品将由上升器携带升空进入环月轨道，与环月轨道上做匀速圆周运动的轨道器、返回器组合体（简称“组合体”）对接。为了安全，上升器与组合体对接时，必须具有相同的速度。已知上升器（含样品）的质量为m，月球的半径为R，月球表面的“重力加速度”为g，组合体到月球表面的高度为h。取上升器与月球相距无穷远时引力势能为零，上升器与月球球心距离r时，引力势能为Ep=−GMmr，A．月球的质量M=B．组合体在环月轨道上做圆周运动的速度v的大小为gC．上升器与组合体成功对接时上升器的能量为−D．上升器从月球表面升空并与组合体成功对接至少需要的能量为mgR−阅卷人二、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。得分7．点电荷A、B、C固定在xOy平面内，A、B位于x轴上2d和4d处，C位于y轴上4d处，如图所示，已知在原点O处的电场方向沿y轴正方向，点电荷A的电荷量为-q，点电荷B、C的电荷量大小相等，下列说法正确的是（）A．点电荷A、B带同种电荷B．点电荷B的电荷量大小为4qC．一个带负电的试探电荷沿直线从O点运动到P点，电势能先增大再减小D．一个带负电的试探电荷沿直线从O点运动到P点，电势能先减小再增大8．氢原子从高能级向低能级跃迁时，会产生四种频率的可见光，其光谱如图甲所示。氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光Ⅰ，从能级3跃迁到能级2产生可见光Ⅱ，用同一双缝干涉装置研究这两种光的干涉现象，得到如图乙和图丙所示的干涉条纹，用这两种光分别照射如图丁所示的实验装置，都能产生光电效应。下列说法正确的是（）A．图甲中的Hα对应的是Ⅱ C．Ⅰ的光子动量小于Ⅱ的光子动量 D．P向a移动，电流表示数为零时Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大9．某实验研究小组为探究物体冲上粗糙斜面能达到的最大位移x与斜面倾角θ的关系，使某一物体每次以不变的初速率v0沿足够长的斜面向上运动，如图甲所示，调节斜面与水平面的夹角θ，实验测得x与θ的关系如图乙所示，取g=10m/s2。则由图可知（）A．物体的初速率vB．物体与斜面间的动摩擦因数μ=0C．图乙中xD．取初始位置所在水平面为重力势能参考平面，当θ=37°，物体上滑过程中动能与重力势能相等时，物体上滑的位移为0.5m10．如图所示为某离子速度分析器截面图，用于探究空间区域离子发射的速度。建立如图的坐标系，在xOy平面（纸面）内，圆Ⅰ与圆Ⅱ相切于F点，与x、y轴相切于A、C两点，圆心位置分别为O1、O2，半径均为R，两圆心连线与OF垂直，圆内分别存在垂直纸面向外的匀强磁场B1、B2。离子源发射质量为m、电荷量为q、速度大小为v0的正离子，从A点沿AO1方向射入磁场BA．磁感应强度B1的大小为B．若离子不会碰到y轴，则B2的最小值为C．若离子源发射点可在圆Ⅰ内移动，且离子的速度大小可调、发射方向均沿y轴正方向，要使离子都能从F点垂直OF方向射入圆Ⅱ，则离子发射点位置需满足的函数关系式为y=−(D．若离子源发射点可在圆Ⅰ内移动，且离子的速度大小可调、发射方向均沿y轴正方向，要使离子都能从F点垂直OF方向射入圆Ⅱ，则圆Ⅰ内可能有离子经过的区域面积为(π−2阅卷人三、非选择题：本题共5小题，共56分。得分11．小刘同学准备用实验探究胡克定律，他把弹簧上端固定在铁架台的横杆上，弹簧的右侧固定一刻度尺，如图1所示．在弹簧下端悬挂不同质量的钩码，记录弹簧在不同拉力作用下的长度x，以弹簧弹力F为纵轴、弹簧长度x为横轴建立直角坐标系。（1）测得弹力F与弹簧长度x的关系如图2所示，图中x0A．弹簧的形变量 B．弹簧形变量的变化量C．弹簧处于水平状态下的自然长度 D．弹簧处于竖直状态下的自然长度（2）实验中，使用两条不同的轻质弹簧a和b，得到的弹力F与弹簧长度x的图像如图3所示，由此可知a弹簧的劲度系数（填“大于”，“等于”或“小于”）b弹簧的劲度系数。（3）实验过程中发现某类弹簧自身受到的重力相对其弹力非常小，可视为轻质弹簧，若把该类弹簧在铁架台上竖直悬挂时，弹簧呈现的形态是图4中的哪一幅图。（选择字母代号“A”或“B”或“C”）（4）小刘同学在完成实验（2）后，将质量为m的钩码分别挂在轻质弹簧a、b上，并测得a、b弹簧的长度分别为L1、L2，若将a、b弹簧首尾相连串接在一起，则串接后整根弹簧的劲度系数k=。（已知当地重力加速度为12．小明同学暑假在工地上找到一段导线，他想用自己所学的实验方法来测量该导线的电阻Rx。（1）小明先用多用电表的欧姆挡进行粗略测量，选用欧姆挡“×1”挡进行测量时，指针位置如图所示，则读数为Ω。（2）小明还从实验室中借了以下器材，用另一种方案来测量该导线的电阻。A.电流表G：内阻Rg=100Ω，满偏电流Ig=3mAB.电流表A：量程为0.6A，内阻约为1ΩC.滑动变阻器R：最大阻值为5ΩD.定值电阻：R1=500Ω，R2=1900ΩE.电源：电动势E=6V，内阻不计F.开关S一个、导线若干①实验器材中缺少电压表，可将电流表G与一个定值电阻改装成量程为6V的电压表，则定值电阻应选（选填“R1”或“R2”）。②为了尽可能获取多组数据并减小实验误差，请在虚线框内画出测量电路原理图并标注所选器材的符号。③某次测量中，电流表G的读数为I1=2.70mA时，电流表A的读数为I2=0.50A，由此求得这段导线的电阻为Ω（结果保留2位有效数字）。13．一根粗细均匀、长度L=90cm的导热玻璃管开口向下竖直放置，管中水银柱的长度l1=15cm，封闭的理想气体柱的长度l2=75cm，如图甲所示；现将玻璃管缓慢转动180°至开口向上并固定，如图乙所示。已知外界大气压强恒为75（1）求图乙中水银到管口的距离h；（2）对图乙中的封闭气体加热，要使水银全部从玻璃管顶端溢出，求封闭气体的热力学温度不能低于多少。14．将扁平的小石片在手上呈水平放置后用力飞出，石片遇到水面后并不会直接沉入水中，而是擦着水面滑行一小段距离后再弹起飞行，跳跃数次后沉入水中，即称为“打水漂”。如图所示，小明在岸边离水面高度h0=1.8m处，将一质量m=20g的小石片以初速度v0=8m/s水平飞出，小石片在水面上滑行时受到的水平阻力恒为f=0.5N，若小石片每次均接触水面Δt=0.04s后弹起，弹起时竖直方向的速度与此时沿水面滑行的速度之比为常数k=0.75。小石片在水面上弹跳数次后沿水面的速度减为零，此后以a=2.0m/s2的恒定加速度沿竖直方向沉入水深h=1m的河底。取重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力。求：（1）小石片第一次与水面接触前水平方向的位移x；（2）小石片从开始抛出到沉入河底前瞬间的整个过程中，水对小石片做的功W；（3）小石片最后一次弹起在空中飞行的时间t。15．图甲为某种发电装置，轻质钕磁铁固定在带状薄膜上，上下各固定一个完全相同的线圈。两线圈与磁铁共轴，以薄膜平衡位置为原点O建立竖直向上x轴，线圈中心与磁铁相距均为x0，当周期性外力作用时，薄膜带动磁铁在竖直方向上下振动，振幅为A。已知线圈的匝数为n、横截面积为S、磁铁中轴线上各点磁感应强度B的大小与该点到磁铁中心距离x的关系如图乙所示，忽略线圈长度，线圈内各处磁感应强度的竖直分量近似等于线圈中心位置的磁感应强度大小，不计线圈电阻和自感互感的影响，电路连接如图丙所示。定值电阻R=5Ω，电容器的电容C=0.2F，足够长的光滑平行金属导轨AG、BH固定于水平面内，相距为L=2m，处于竖直向下、大小为B4=1T的匀强磁场中，轨道在C、D处各被一小段正对的绝缘材料隔开，质量为ma=1kg的金属棒a静置于导轨AB处，质量为mb=3kg的金属棒b紧贴CD右侧放置，质量为mc=1kg的金属棒c静置于b棒右侧s0=2m（1）若磁铁从O点运动到最高点历时Δt，判断此过程流过电阻R中电流方向及流过R的电荷量；（2）磁铁上升过程某时刻，电容器带电荷量Q1=2C时，将开关S拨到触点“2”。当金属棒a运动至CD时电容器的电压U=6V，此时a、b两棒相碰结合为一个“双棒”整体，最终各棒运动达到稳定状态，求最终“双棒”整体与c棒的距离以及从a、b棒碰后到各棒稳定的过程中（3）图乙中B与x关系式满足B=kx（其中k为未知常数），图中B1、B2、B3

答案解析部分1．【答案】C【解析】【解答】榫卯结构有4个接触面，由共点力平衡条件可得

4μFN=F

解得榫、卯接触面间的动摩擦因数为

μ=F4F2．【答案】B【解析】【解答】A.由乙图可知，在t=0.6s时，A质点正在沿y轴负方向运动，由图甲，根据“波形平移法”可知，该波沿x轴负向传播，A不符合题意；

B.P质点的振动方程为

x=Asin(ωt+φ)cm

ω=2πT=2π1.2rad/s=5π3rad/s

将t=0.6s，y=-1cm代入，解得

φ=π6或53．【答案】A【解析】【解答】AB.若仅将滑片P1向上滑动，则变压器初级匝数增加，根据理想变压器电压与匝数的关系式

U1U2=n1n2

可知副线圈电压减小，副线圈输出电流减小，由根据理想变压器电流与匝数的关系式

I1I2=n2n1

可知原线圈电流也减小，则电流表A1、A2的示数均变小，A符合题意，B不符合题意；

CD.若仅将滑片P2向上滑动，则电阻R变大，由欧姆定律可知，负线圈电流减小，由根据理想变压器电流与匝数的关系式4．【答案】C【解析】【解答】ABD.因为EF垂直AB，可得∠BEF=45°，由题知在E点，正好发生全反射，可知临界角为45°，可得三棱镜的折射率为

n=1sin45°=2

可知已知∠A=105°、∠B=45°，由几何关系可得∠ADE=75°，则β=15°，可得

sinβ=6−24

由折射率公式得

n=sinαsinβ

解得

sinα=3−12

ABD不符合题意；

C.由几何关系可得，E、F两点之间的距离为

d=Lsin45°

由折射率的定义可得

n=cv

5．【答案】C【解析】【解答】由牛顿第二定律可得，木块a、b下滑的加速度大小分别为

a1=mgsinαm=gsinα，a2=mgsinβm=gsinβ

a、b的加速度在水平方向上的分量分别为

a1x=gsinαcosα，a2x=gsinβcosβ

又因为α+β=90°6．【答案】D【解析】【解答】A.设月球表面有一物体，质量为m0，根据万有引力等于重力可得

GMm0R2=m0g

解得月球质量

M=gR2G

不符合题意；

B.组合体在环月轨道上距地面高h处做圆周运动，设组合体的质量为m'，由万有引力提供向心力，可得

GMm'R+ℎ2=m'v2R+ℎ

解得组合体在环月轨道上做圆周运动的速度的大小为

v=GMR+ℎ=g7．【答案】B,C【解析】【解答】AB.点电荷A的电荷量为-q，可知点电荷A在O点产生的场强方向沿x轴正方向，由于原点O处的合电场方向沿y轴正方向，所以点电荷B在O点产生的场强应沿x轴负方向，点电荷C在O点产生的场强应沿y轴正方向，可知B带正电，C带负电，因为原点O处的合电场方向沿y轴正方向，所以A、B在O点的场强大小相等方向相反，有EB=EA，即kQ4d2=kq8．【答案】A,D【解析】【解答】A.氢原子从能级6向能级2跃迁时，从能级6跃迁到能级2产生可见光Ⅰ光子能量最大，从能级3跃迁到能级2产生可见光Ⅱ光子能量最小，故可见光Ⅱ是可见光中光子能量最小的红光，图1中的Hα对应的是Ⅱ，A符合题意；

B.因可见光Ⅱ的光子能量小于可见光Ⅰ的光子能量，由E=ℎν=vcλ可知，可见光Ⅱ波长大，根据条纹间距公式∆x=ldλ可知，其条纹间距较大，故图丙中的干涉条纹对应的是Ⅱ，B不符合题意；

C.根据p=ℎλ，可知I的光子动量大于Ⅱ的光子动量，C不符合题意；

D.根据遏止电压方程eUc=ℎν−W09．【答案】B,D【解析】【解答】A.由图乙可知，当θ=π2时，物体做竖直上抛运动，摩擦力为零，由动能定理可得0−12mv02=−mgx1，解得v0=2gx1=2×10×0.9m/s=32m/s，A不符合题意；

B.当θ=0时，物体沿水平面做匀减速直线运动，由动能定理可得−μmgx0=0−1210．【答案】A,C【解析】【解答】A.由几何关系可得，OF与x轴夹角为π4，有tanπ8=Rr1，离子运动半径为r1=(2+1)R，根据洛伦兹力充当向心力可得qv0B1=mv02r1，得B1=(2−1)mv0Rq，A符合题意；

B.若离子不会碰到y轴，则离子出磁场B2时速度与y轴平行，此时B2最小，则离子运动轨迹如图：

由几何关系r2=Rtanπ11．【答案】（1）D（2）大于（3）A（4）mg【解析】【解答】（1）根据胡克定律可得F=k(x−x0)，当F=0时，有x=x0，由于弹簧竖直悬挂，所以x0为弹簧处于竖直状态下的自然长度。故选D。

（2）由F=k(x−x0)可知，弹力F与弹簧长度x的关系图像的斜率表示弹簧的劲度系数，图线a的斜率大于图线b的斜率，故a弹簧的劲度系数大于b弹簧的劲度系数。

（3）弹簧自身受到的重力可忽略时，其各部分均匀伸长，故弹簧呈现的形态是A图。

（4）由图3可知未挂钩码时弹簧a的长度为xa，弹簧b的长度为12．【答案】（1）12.0（2）R2；；11【解析】【解答】（1）由图可知，欧姆表表盘读数为12.0，因为选择的是“×1”档，所以该读数为Rx=12.0×1Ω=12.0Ω。

（2）①根据电压表改装原理和欧姆定律可得U=Ig(Rg+R0)，解得定值电阻的阻值为R0=1900Ω，故定值电阻应选R2。13．【答案】（1）解：图甲中气体的长度为l气体的压强为p图乙中气体的长度为l气体的压强为p环境的热力学温度不变，根据玻意耳定律有p解得ℎ=25cm（2）解：设封闭理想气体的水银柱长度为x时，理想气体的热力学温度为T，则由理想气体状态方程有p其中p3=代入可得60cmHg×75cm根据数学关系，当75+x=90−x即x=7此时有T=438所以封闭气体的热力学温度不能低于438.75K。【解析】【分析】（1）找出初末状态的气体状态参量，由玻意耳定律列式求解即可；

（2）由理想气体状态方程列式求解。14．【答案】（1）解：小石片做平抛运动，则x=ℎ联立解得x=4（2）解：小石片沉入河底时，有v从开始抛出到沉入河底前瞬间的整个过程，由动能定理得mg(解得W=−1（3）解：小石片在水面上滑行时加速度为a每次滑行的水平速度减少量为Δ所以n=v即小石片在水面上滑行了8次，空中弹起后飞行了7次；第n次弹起时的水平速度v竖直速度为v空中飞行时间为t可得第n次弹起后在空中飞行的时间为（最后一次弹起，第七次）t所以小石片最后一次弹起在空中飞行的时间为t=0【解析】【分析】（1）根据平抛运动规律，由运动学公式求解；

（2）由匀变速直线运动的位移-速度公式，求出小石片沉入开始下沉时的速度，再对从开始抛出到