2024年高考物理最后一卷（湖南卷）（全解全析）

2024年高考最后一卷（湖南卷）

物理,全解全析

注意事项：

1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。

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，将本试卷和答题卡一并交回

一、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，只有一项符合

题目要求.

1.目前治疗癌症最先进的手段是利用核反应：X+；nfa+；Li,反应释放出的高杀伤力的a粒子作

用在疱细胞上，进而将病人体内的癌细胞杀死.已知X粒子的质量为mX，中子的质量为町,，a粒

子的质量为名,Li核的质量为人…下列说法正确的是（）

A.加=5,/i=10

B.777=5,«=11

C.该核反应释放的能量为（叫i+久-叫-映）。2

D.该反应类型属于a衰变

【答案】A

【详解】AB.据核反应中核电荷数与质量数守恒，可知a粒子内有2个质子，核子数为4,所以

〃7=2+3=5,“+1=4+7。解得〃=10,故A正确；B错误；

C.由质能方程得该核反应释放的能量为此二（叫+叫-故C错误；

D.该反应属于人工转变或裂变反应，衰变反应是原子核自发进行的，反应前只有一个核。故D借

误。

故A正确。

2.2028年奥运会新增壁球运动项目。如图所示，运动员从A点将球斜向上击出，水平击中墙上8

点反弹后又水平飞出，落到。点，8斤竖直，三点在同一水平面上，夕C垂直于AC不计空

气阻力，球碰撞8点前后的速度大小分别为匕、v2,球在4B、BC两段运动时间分别为匕、则

正确的是（）

B

A.v,=V,B.c./,>t2D.ti=tz

【答案】D

【详解】CD.依题意，球在AB段做斜抛运动，看成反方向的平抛运动，则有也8.=ggf：,球在BC

段做平抛运动，有%B%，联立，解得4=G，故C错误；D正确；

AB.球在A8段水平方向，有毛©=匕咽球在BC段水平方向，有左歹=匕与，由图可知

联立，解得匕>为，故AB错误。

故选D。

3.如图所示是粒子流扩束技术的原理简图。正方形区域I、II、III、IV对称分布，一束速度相同的

质子束射入后能够实现扩束，四个区域内有界磁场（边界均为圆弧）分布可能正确的是（）

三

出

一

-------►射

——1III

粒

三

子

------A流

—11二

IV

【答案】C

【详解】A.粒子进入磁场后做匀速圆周运动，由左手定则可知粒子进入磁场后运动轨迹如下图,

即入射平行粒子束不会扩束，故A错误；

B.由左手定则可知，平行粒子入射后，经两个同方向磁场，会向同一方向偏转，不会平行于入射

方向射出，故B错误；

C.如下图所示，当粒子进入磁场后做匀速圆周运动的半径恰好等于有界磁场的圆弧半径时，一束

速度相同的质子束射入后能够实现扩束，故C正确；

D.由左手定则可知，粒子运动轨迹如下图所示，平行粒子束射入后不会实现扩束，故D错误。

4.水面上存在两频率相同振幅均为1cm的两个波源。和b,它们之间的距离为14m（e点、位于ab

连线的中点处）。两波源从厂0时刻开始同时从平衡位置向上振动，r=4.5s时，水面上第一次观察到

如图所示的分布（实线代表波峰，虚线代表波谷）。下列说法正确的是（）

A.波的传播速度为2m/s

B.图中所标c,点和d点为振动加强点

C.z=4.5s时，e点处质点刚好经过平衡位置向上振动

D.从r=0到/=4.5s的时间内，e点处质点通过的路程为2cm

【答案】A

3

【详解】A.由图可知曰=24+^/1=1411],解得；l=4m/=0时刻开始波源从平衡位置向上振动，从

1Ar

白。到/=4.5s的时间内波传播的距离为Ax=2/i+~^=9m,波的传播速度为u=—=2m/s,故A正

4t

确；

B.图中所标c点和4点到两波源的距离差为'=232-2=修义，所以为振动减弱点，故B错误;

C.由/e=W=7m，所以L=^=3.5SZ=4.5S时，波传播到c点从平衡位置向上振动，振动的时

2v

间为U=4.5s-3.5s=ls,波的周期7=4=2S,由4,可知/=4.5s时，e点处质点刚好经过平衡

v2

位置向下振动，故C错误；

D.两列波传到e点后，e点振动加强，振幅为2A,因此从/=0到r=4.5s的时间内，e点处质点通过

的路程为s=2x2A=4cm,故D错误。

故选A。

5.如图所示，从我国空间站伸出的长为d的机械臂外端安置一微型卫星，微型卫星和空间站能与地

心保持在同一直线上绕地球做匀速圆周运动。已知地球半径为R,空间站的轨道半径为「，地球表面

重力加速度为g。忽略空间站对卫星的引力以及空间站的尺寸，则（）

A.微型卫星的角速度比空间站的角速度要小

B.微型卫星的线速度与空间站的线速度相等

C.空间站所在轨道处的加速度与g之比为与

r~

D.机械臂对微型卫星一定无作用力

【答案】C

【详解】A.微型卫星和空间站能与地心保持在同一直线上绕地球做匀速圆周运动，所以微型卫星

的角速度与空间站的角速度相等，故A错误；

B.微型卫星的线速度v=o(r+d),空间站的线速度口=口/，微型卫星的线速度比空间站的线速度

大，故B错误：

c+「Mm解得空间站所在轨道处的加速度。=萼，在地球表面G翳=mg,解得g=^

C.由G——=ma,

所以色=「,

故C正确;

解得@=科^

—h.—M，n2

D.由G—5-=〃?回?，,可知仅受万有引力提供向心力时，微型卫星比空间站的轨

r

道半径大，角速度小，由于微型卫星跟随空间站以共同的角速度运动，由尸厂可知所需向心力

增大，所以机械臂对微型卫星有拉力作用，故D错误。

故选C。

6.某发射星云可认为完全由氢原子构成，其发光机理可简化为：能量为12.09eV的紫外光子照射该

星云时，会使其氢原子从基态跃迁到激发态，处于激发态的氢原子会辐射光子。氢原子能级图如图

所示，部分颜色的可见光光子能量范围见下表，则观测到该星云的颜色是()

颜色红黄蓝紫

能量范围(eV)1.62〜1.992.07〜2.202.78〜2.902.90〜3.11

n£ZeV

X0

5-----------------------0.54

4-----------------------0.85

3-----------------------1.51

2-----------------------3.40

1----------------------13.60

A.红色B.黄色C.蓝色D.紫色

【答案】A

【详解】根据题意可知，此为大量氢原子跃迁的过程，而基态氢原子吸收紫外光子后发生跃迁，跃

迁后的能量为"=&+E=73.6eV+12.09eV=-L51eV,可知跃迁后的氢原子处于〃=3能级，而跃

迁后的氢原子并不稳定，会向外辐射光子，再次跃迁回基态，其跃迁方式可以从〃=3能级跃迁至

〃二2能级，再由〃=2能级跃迁至〃=1能级，或直接由〃=3能级跃迁至〃=1能级，由此可知氢原子

从〃=3能级向基态跃迁的过程中会辐射3种频率的光子。从〃=3能级跃迁至〃=2能级释放的能量

为&2=刍-&=L89eV

从〃=2能级跃迁至〃=1能级释放的能量J=&-丹=10-2eV

由〃=3能级跃迁至〃=1能级释放的能量4=片-骂=12.09eV

对比表中各种色光光子能审范围可知，从〃=3能级跃迁至〃=2能级时辐射的能量在红光光子能量

范围内，其他两种跃迁所辐射的光子能量均不在所给色光光子能量范围内，因此，观测到该星云的

颜色为红色。

故选Ao

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。分.

7.如图所示图像示意图在物理学习中经常遇到，很多的物理量关系都满足此类关系图像，那么关于

此图像适用的物理过程，描述不正确的是（）

A.研究电源串联外电阻输出功率时，该图像可近似看作是电源输出功率P随外电阻R变化的

图像

B.研究两个小球发生弹性碰撞且碰前球网静止，该图像可看做是碰后吗动能与修质量关系的

图像

C.研究竖直面内绳球模型球从水平下落至竖直的过程中，可以完整表达球重力的功率P与绳

跟水平面夹角。的关系

D.该图像可以表述两个分子间的作月力尸与分子间距厂的关系

【答案】CD

B.两个小球弹性碰撞且其中球碰前静止，该图像可看做是碰后巧动能与吗质量关系图像如图:

C.绳系小球模型，水平静止时重力的功率是0,运动到竖直状态时重力的功率也是0,故C错误;

D.分子力与分子间距关系如图所示，故D错误。

8.如图甲所示的X。），坐标系中，y轴上固定有两个等量同种点电荷P,与原点。的距离相同，工轴

上各点的电势。随x坐标变化的图像如图乙所示。a、力是x轴上两点，其电势分别为心和外，对应

一到线上的〃'、。'两点，这两点切线斜率的绝对值相等。现将一质量为机、电荷量为夕的正点电

荷M从。点由静止释放，M运动过程中仅受电场力作用，下列说法正确的是（)

B.M从。点运动到方点的过程中电势能先增大后减小

C.M从a点运动到b点的过程中加速度大小先减小后增大

D.M先后两次经过。点的过程，电场力的冲量大小为2J2mqsI-弘）

【答案】AD

【详解】A.根据电场强度与电势的关系£=学，可知，图线的斜率可以表达电场强度的大小，由

题知，"、力’这两点切线斜率的绝对值相等。说明场强大小相同，但该两点在y轴左右两侧，故场

强方向不相同，AIE确：

B.若两电荷为等量的正电荷，两电荷的垂直平分线与y轴的交点处的电势最高，而图乙中可知，

两电荷的垂直平分线与），轴的交点处的电势最低。则为等量的负电荷；M从。点运动到匕点的过程

中电场力先做正功后做负功，故电势能先减小后增大，B错误；

C.电荷量为g的正点电荷”从。点由静止释放，由图乙分析知，图线的斜率先增大后减小再增大,

故M从。点运动到h点的过程中加速度大小先增大后减小再增大，C错误；

D.M从。经过b点的过程，由动能定理知qUgm片-0,设初动最为"，〃一〃为正方向，则

P=m-b，解得〃=也”（见-四）,设末动量为“，”从方点经过一段距离返回b点的过程，由对

称性矢Jp'=-小2”30一例,），电场力的抑量为/=“-2=-2/菰丁菊，故M先后两次经过/7

点的过程，电场力的冲量大小为2^2/叼（0“-例）,D正确；

故选AD。

9.如图所示，在屏幕MN的下方有一截面为等边三角形的透明介质，三角形边长为1,顶点与屏幕

接触于C点，底边与屏幕MN平行。激光。垂直于48边射向4c边的中点。，恰好发生全反射,

光线最后照射在屏幕MN上的E点（图中未画出）。已知光在真空中的传播速度为c,下列说法正确

的是：）

C

MN

A.光在透明介质中发生全反射的临界角为30°

B.该透明介质的折射率为毡

3

C.光在透明介质中的传播速度为由。

2

D.光从射入A8面开始到射到E点的时间为（4+“卜

4c

【答案】BCD

【详解】AB.画出光路图如图所示

在界面4。恰好发生全反射，由几何关系可知全反射临界角C=i=60。，则折射率

n=，=",故A错误，B正确；

sinC3

c.又〃=£,则光在透明介质中的传播速度为丫=£=立c,故c正确；

Vn2

D.由几何关系可得。。=0。=。尸=立><,/=立/,OE=2,OF=B,则OE=OE-O0=^/,

22424

光从射入A8面开始到射到E点的时间为j=℃+0°+%=（4+百））,故D正确。

vc4c

故选BCDo

10.如图甲所示，纸面内有欣和两光滑导体轨道，be与de平行且足够长，必与be成135。角，

两导轨左右两端接有定值电阻，阻值分别为R和2A。一质量为机、长度大于导轨间距的导体棒横

跨在两导轨上，与轨道必接触于G点，与轨道也接触于“点。导体棒与轨道々垂直，G”间距为

L,导体棒与b点间距也为心以“点为原点、沿轨道也向右为正方向建立x坐标轴。空间中存在

磁感应强度大小为B、垂直纸面向里的匀强磁场。某时刻，导体棒获得一个沿x轴正方向的初速度%,

同时受到沿"轴方向的外力尸作用，其运动至力点前的速度的倒数与位移关系如图乙所示。导体棒

运动至b点时撤去外力F,随后又前进一段距离后停止运动，整个运动过程中导体棒与两导轨始终

接触良好，不计导轨及导体棒的电阻。以下说法正确的是（）

A.流过电阻R的电流方向为df，

B.导体棒在从轨道上通过的距离为镖）

C.撤去外力产前，流过电阻R的电流为华

D.导体棒运动过程中，电阻2R产生的焦耳热为空左

4R

【答案】BC

【详解】A.根据右手定则，流过电阻式的电流方向为ofd,故A错误；

B.由图乙可知，导体棒运动至b点时速度为由几何关系可得，ce的距离为2L，对导体棒从b

点开始沿轨道运动直至静止，根据动量定理有-药・2乙•4=0-帆会,又有

g==5,=备■=¥=，解得d=，故B正确；

K忠K总R总_/?126L

3

C.导体棒在龙凯道上运动到任意位置x时，根据图像可知,=字］,电动势

VL）

_E_=3BLv.

£=Z?（L+x）v=BLv0,通过导体棒的电流一2-2R,通过电阻R的电流4=：/,即

33

1R='纥,故C正确；

A

73L

D.撤去外力F前电路中的总热量Q=/25R4,由图像面积可知，=5—，撤去外力尸后导体棒继

34%

续运动，整个回路产生的热量。电阻2R产生的热量Q=g（Q+Qj=嘤S+驾.，

故D错误。

故选BCo

三、非选择题：本题共5小题，共56分.

11.(6分)实验小组在“探窕加速度与力、质量的关系”时，用图甲所示的装置进行实验，实验中,

用槽码的重力代替细线中的拉力。

(1)如图乙所示，用游标卡尺测得遮光条的宽度d=mm。

(2)下列说法中正确的是()

A.槽码的质量应远小于滑块的质量

B.气垫导轨右端应比左端高

C.先释放滑块再打开气垫导轨的气源

(3)实验小组用如卜方法测量滑块的加速度小将滑块从图中所示位置由静止稀放，测得遮光条通过

光电门1、2的时间分别为小⑵两个光电门间的距离为L则滑块的加速度大小斫(用字母

力、尬、L、d表示)。

(4)为了减小偶然误差，该小组同学设计了另一种方案，测得遮光条从光电门1到2的时间为，，两

个光电门间的距离为乙保持光电门2的位置及滑块在导轨上释放的位置不变，改变光电门1的位

置进行多次测量，测得多组L和1的数据，作出了图像如图丙所示，已知纵轴截距为阳,横轴

t

截距为初则如表示遮光条通过光电门(选填“1”或“2”)时的速度大小，滑块的加速度大小

(5)保持槽码质量机不变，改变滑块质量M,探究滑块加速度。与质量M的关系，将槽码重力〃陪代

替细线拉力F,引起的相对误差5表示为5=笔匕、100%,请写出S随M变化的关系式o

【答案】⑴5.25(2)A-⑶4H)(4)2仪⑸b=£xlOO%

2Lgt0M

【详解】(1)游标k尺的读数为主尺读数与游标尺读数之和，所以d=5mm+5xO.O5mm=5.25mm

(2)A.实验中，用槽码的重力代替细线中的拉力，所以槽码的质量应远小于滑块的质量，故A正

确；

B.由于滑块在气垫导轨上不受摩擦力作用，细线的拉力即为滑块所受的合力，所以不需要气垫导

轨应俣持水平，故B错误；

C.实验中先打开气垫导轨的气源再释放滑块，故C错误。

故选Ao

1

（3）由于滑块做匀加速直线运动，则vl-v~t24d\1.

2L2L2Lg

（4）根据题意可得L=%r-

所以孑=%一；W

由此可知，如表示遮光条通过光电门2的速度，且;〃

，’0

所以"华

*0

（5）根据牛顿第二定律可得尸=Ma

mg-F=ma

5Jg-"xioo%

F

所以J=4100%

M

12.（10分）某同学制作一个多量程的电流表和欧姆表，他设计的电表电路如图所示。所用器材分

别为：

A,电流表G（满偏电流（=1mA,内阻勺=360^）；

B.定值电阻凡、号；

C.滑动变阻器R（最大阻值为120Q）；

D.电源（电动势为1.5V,内阻忽略不计）；

E,单刀双掷开关"、S2；

①将单刀双掷开关叫接儿S?分别接2、1时，。、d可串联在电路中作为电流表，量程分别为10mA

和100mA：

②若单刀双掷开关S1接a,S2分别接1、2时，可作为双量程的欧姆表使用。

回答下列问题：

⑴。端接(选填“红”或“黑”)表笔。

(2)电路中定值电阻R1的阻值为C。

(3)当单刀双掷开关加接小再将开关S?接1时，欧姆表的挡位为(选填“xi”或“xio”)，欧姆

调零后将待测电阻凡接在c、d间，发现目流表指针偏转角很小，断开电路并将挡位换成另一挡位,

再次欧姆调零时，滑动变阻器R的滑片(填“向上”或“向下”)移动。调零后再次将电阻凡接在

。、d间，电流表G的指针对准刻度盘上的0.6mA处，则电阻凡=。。

【答案】⑴黑(2)4(3)“xl”向上MXK2

【详解】(1)根据欧姆表的“红入黑出”原则，c端接黑表笔。

(2)由串并联电路特点及欧姆定律得

10mA=1mA+4"

A1+/?2

[R+[R

100mA=1mA+

R

由以上两式得

R=4Q

叫二36。

E

(3)[1]由题意及闭合电路欧姆定律得，开关S2接1时《LkV

100mA

F

开关4接2时治=有

由以上两式得R期〈42

因为欧姆表内阻大的挡位大，所以再将开关S2接1时，欧姆表的挡位为“X1”

设欧姆调零，SZ接1时，滑动变阻器电阻大小为S?接2时，滑动变阻器电阻大小为R"

由闭合电路的欧姆定律得，s?接]时

100mA

P-JR

S,接2时R”=¥¥

10mA

由以上两式比较可得R">R'

所以，将开关S2接1时换成2时，滑动变阻器电阻变大，滑片向上滑动。

开关S2接2时，由闭合电路的欧姆定律得=旦

10mA

E-0.6mAR„

R"+R、=--------

0.6mA/<

I=0.6mA+

凡+R2

由以上三式并代入数据得&=I00Q

13.（10分）2023年12月21日，神舟十七号航天组完成了天和核心舱太阳袋修复任务。如图所示,

气闸舱有两个气闸门，内闸门A与核心舱连接，外闸门B与外太空连接。气闸舱容积匕=2。0?,

核心舱容积匕=100m3,开始气闸舱和核心舱的气压都为po（标准大气压）。航天员要到舱外太空行

走，需先进入气闸舱。为节省气体，用抽气机缓慢将气闸舱内的气体抽到核心舱内，当气闸舱气压

降到和外太空气压相同时才能打开外闸门B,该过程中两舱温度不变，不考虑漏气、新气体产生、

航天员进出舱对气体的影响。求：

（1）内闸门A的表面积是S,每次抽气的体积为AV=2m，缓慢抽气过程中，抽气机内气体压强

与气间舱内剩余气体压强始终相等。第1次抽气到核心舱后，两舱气体对内间门A的压力差△尸大

小；

（2）每次抽气的体积还是AV=2m3,抽气几次后气闸舱内压强小于0.7p0。

匕匕

核心舱A气闸舱

B

外太空

【答案】⑴2P0S；（2）4次

【详解】（1）第1次对气闸舱抽气后气闸舱气压变为由坡意耳定律有

PoM=p&+MQ

解得

第1次对核心舱充气后，核心舱气压变为P2,则有POK+PAV=〃2匕

解得02二1|外

所以两舱气体对内闸门A的压力差为△产=（P2-四）s=£%s

（2）根据题意，第1次对气闸舱抽气后气闸舱气压变为

第2次对气闸舱抽气，有PM=P2（K+AV）

LL…IVz1V.7

所以仍=H〃1=（万）p。

第n次对气闸舱抽气，有Pn=弓Ar-1=（当"Po<0・7p°

解得，>3.7

由此可知，抽气4次后气闸舱内压强小于0.7〃0。

14.（14分）如图甲所示，某种离子分析器由加速区、偏转区和检测区组成，分别分布在第III、H、

I象限内。在加速通道内分布着沿y轴负方向的匀强电场，场强大小瓦在0.64工&V1.24范

围内调节；在偏转通道内分布着垂直坐标平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小&随E1的变

化而变化：在检测区内，分布着匀强电场或磁场，检测区内适当位置放有长为2L的检测板。在坐标

为（-L,-1.5L）的A处有一离子源，可连续释放质量为小电荷量为-q（q>0）的离子（释放时的速

度可视为零），离子沿直线到达坐标为（-L,0）的小孔C,再经偏转区后从坐标为（0,L）的小孔。进

入检测区，打在检测板上。三个区域的场互不影响，不计离子的重力及其间的相互作用。

（1）要保证所有的离子都能从C孔出来后从。孔进入检测区，试推导磁感应强度大小&随场强

E1变化的关系式；

（2）如图乙所示，将检测板左端放在。孔上沿，板面与K轴正方向的夹角6=30检测区内加沿），

轴负方向、场强大小七2=84的匀强电场，在满足（1）的条件下，

①求检测板上收集到离子记录线的长度△&；

②调整。角使检测板上收集到离子的记录线最长，求此记录线的长度△义及调整后的角度正弦值；

（3）如图丙所示，检测板与y轴平行，并可沿x轴及y轴平移。检测区内加垂直xOy坐标平面向里

的磁场，磁感应强度大小&沿x轴均匀变化，即B2=kx（2为大于零的常量），在满足（1）的条

件下，要使检测板能收集到离子，求检测板x坐标的最大值。

粒子在偏转区做圆周运动，则48止=切丁

L

解得T

（2）①粒子进入检测区后做类平抛运动，则dcos30=vt

Jsin30△退产

2m

公理金

G2%

带入4（0.6品钻《1.24）有4=0.3L

d2=0.6L

则△4=0.3L

②由平抛运动可知dcQ^O=vt

t/sin^=-^-/2

2m

3居Lsin。

解得d=

4凝cos20

c,Sxl2EXsin^

当用"2E。时仁2L即2』g袅。

则sinC0.8

3xO.6EoLsine

当g=O.6E时4==L

o4E°cos20

所以A4=2L-4=L

（3）由动能定理和动量定理可知q\2EQ\.5L=1mv；

qB2vx^t=mvm

\_

(72EmLV

解得/=Q

.5qk2)

3.6qE1}k

或者

15.（16分）如图所示，一个顺时针匀速转动的水平传送带右端与下侧光滑弯曲轨道最高点B等高

相切，弯曲轨道有上下两个光滑侧面，其竖直截面均为两个四分之一圆周，且圆周半径均相同。最

右端有一带固定挡板的长木板，其上表面与光滑平台CD、下侧弯曲轨道最低端等高且与。端接触。

一滑块P自传送带左端A点由静止释放，滑块P大小略小于弯曲轨道的间距。滑块P经过传送带和

弯曲轨道后与静止在光滑平台上的滑块Q发生弹性正碰。滑块P、Q、长木板质量分别为1kg、3kg、

3kg,滑块P碰后第一次返回到弯曲轨道最高点时对上侧轨道的压力为ION,滑块Q碰后滑上长木

板，与长木板右端固定挡板发生弹性碰撞。已知弯曲轨道截面圆周的半径为0.4m,传送带的速度大

小为10m/s,滑块P与水平传送带之间的动摩擦因数为0.8,和长木板上表面之间的动摩擦因数为

0.4,长木板下表面和地面间的动摩擦因数为01，长木板上表面长度为1.875m,忽略长木板右端固

定挡板尺寸，重力加速度g取lOm/s?。求：

（1）滑块P碰后第一次返回到弯曲轨道最低端。时，轨道对它的支持力大小；

（2