2023-2024学年湖南长沙某中学高考物理四模试卷含解析

2023-2024学年湖南长沙一中高考物理四模试卷

注意事项

1.考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回.

2.答题前，请务必将自己的姓名、准考证号用0.5亳米黑色墨水的签字笔填写在试卷及答题卡的规定位置.

3.请认真核对监考员在答题卡上所粘贴的条形码上的姓名、准考证号与本人是否相符.

4.作答选择题，必须用2B铅笔将答题卡上对应选项的方框涂满、涂黑；如需改动，请用橡皮擦干净后，再选涂其他

答案.作答非选择题，必须用05毫米黑色墨水的签字笔在答题卡上的指定位置作答，在其他位置作答一律无效.

5.如需作图，须用2B铅笔绘、写清楚，线条、符号等须加黑、加粗.

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，一圆球固定在水平地面上，球心为0。直细棒AB的B端搁在地面上，棒身靠在球面上并和球心在同一

竖直平面内，切点为P,细棒与水平面之间的夹角为0。若移动棒的B端沿水平地面靠近圆球，使切点P恰好以。点

为圆心做匀速圆周运动，则

A.B端向右匀速运动B.夕角随时间均匀增大

C.PB长度随时间均匀减小D.以上说法都不对

2、2019年“山东舰”正式服役，标志着我国进入双航母时代。如图，“山东舰”正在沿直线航行，其质量为机，发动机

的输出功率恒为P,所受阻力恒为力某时刻速度为以、加速度为"I,一段时间，后速度变为了2c2＞也），在这段时间

内位移为s。下列关系式正确的是（）

A.--工

"%m

D.T，此一加；

3、如图所示，图甲是旋转磁极式交流发电机简化图，其矩形线圈在匀强磁场中不动，线圈匝数为10匝，内阻不可忽

略。产生匀强磁场的磁极绕垂直于磁场方向的固定轴OO,（。0沿水平方向）匀速转动，线圈中的滋通量随时间按如

图乙所示正弦规律变化。线圈的两端连接理想变压器，理想变压器原、副线圈的匝数比m：：1,电阻修=&=8。。

电流表示数为1A。则下列说法不正确的是（）

O'

乙

A.Med线圈在图甲所在的面为非中性面

B.发电机产生的电动势的最大值为10夜V

C.电压表的示数为10V

D.发电机线圈的电阻为4。

4、“世界上第一个想利用火箭飞行的人”是明朝的士大夫万户。他把47个自制的火箭绑在椅子上，自己坐在椅子上，

双手举着大风筝，设想利用火箭的推力，飞上天空，然后利用风筝平稳着陆。假设万户及所携设备i火箭（含燃料）、椅

子、风筝等）总质量为M,点燃火箭后在极短的时间内.废量为m的炽热燃气相对地面以vo的速度竖直向下喷出.忽

略此过程中空气阻力的影响，重力加速度为g,下列说法中正确的是

B.在燃气喷出后的瞬间，火箭的速度大小为一%

M—m

22

C.喷出燃气后万户及所携设备能上升的最大高度为

D.在火箭喷气过程中，万户及所携设备机械能守恒

5、一列简谐横波沿X轴正方向传播，速度为0.5m/s,周期为4s。Uis时波形如图甲所示，b、C、d是波上的四个

质点。如图乙所示是波上某一质点的振动图像。下列说法正确的是（）

y/my/m

4

O

x/m

甲

A.这列波的波长为Im

B.GOs时质点a的速度与质点力的速度相等

C.Uis质点。的加速度大小比质点）的加速度大

D.如图乙表示的是质点力的振动图像

6、一质子束入射到静止靶核;;AI上，产生如下核反应：p+；；AlfX+n,p、n分别为质子和中子，则产生的新核

含有质子和中子的数目分别为（）

A.28和15B.27和14C.15和13D.14和13

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、如图所示，有一列沿X轴正向传播的简谐横波，在7=0时刻振源S从。点开始振动。当，=0.2s时，波刚好传到

x=4m处的质点。下列对该简谐横波的分析中正确的是（）

B.频率为5Hz的简谐横波与该波相遇时一定能够发生干涉现象

C.该简谐横波遇到尺寸小于4m的障碍物时能够发生明显的衍射现象

D.当，=0.4s时，该简谐横波上的M点向右移动了2m

E.若站在振源右侧的接收者以速度V匀速向振源靠近，那么接收者接收到的频率一定大于5Hz

8、下列说法正确的是_______。

A.单摆的周期与振幅无关

B.机械波和电磁波都可以在真空中传播

C.只有发生共振时，受迫振动的频率才等于驱动力的频率

D.两列波产生干涉现象，振动加强区域与振动减弱区域交替排列

9、如图甲所示，在平静湖面上有两个相距2m的波源&、Sz上下振动产生两列水波，Si、S2波源振动图象分别如图乙.

③保持电键与闭合和滑动变阻器滑片P的位置不变，断开电键S2,调整电阻箱R）的阻值大小，使电压表的指针指到

满刻度的三分之一；读出此时电阻箱心=596。的阻值，则电压表内电阻Rv=

实验所提供的器材除待测电压表、电阻箱（最大阻值999.9。）、电池（电动势约1.5V,内阻可忽略不计）、导线和电键

之外，还有如下可供选择的实验器材：

A滑动变阻器：最大阻值200。

B滑动变阻器：最大值阻10。

C定值电阻：阻值约20。

D定值电阻：阻值约200

根据以上设计的实验方法，回答下列问题。

①为了使测量比较精确，从可供选择的实验器材中，滑动变阻器K应选用,定值电阻K应选用

（填写可供选择实验器材前面的序号）。

②对于上述的测量方法，从实验原理分析可知，在测量操作无误的情况下，实际测出的电压表内阻的测量值R测

真实值Rv（填“大于”、“小于”或“等于"），这误差属于误差（填”偶然“或者"系统”）且在其

他条件不变的情况下，若心越大，其测量值人的误差就越____________（填“大”或“小叽

12.（12分）有一电压表V,量程为3V,要求测量其内阻K、。可选用的器材有：

滑动变阻器甲，最大阻值10Q；

滑动变阻器乙，最大阻值l（）kC;

电阻箱&,最大阻值9999.9。；

电源用，电动势约为4V,内阻不计；

电源七2,电动势约为10V,内阻不计；

电压表Vo,量程6V；

开关两个，导线若干;

（1）小兰采用如图甲所示的测量电路图，在实物图中，己正确连接了部分导线，请根据图甲电路完成剩余部分的连接

.*

⑵连接好实验电路后，小兰进行实验操作，请你补充完善下面操作步骤：

①断开开关$2和将用的滑片移到最左端的位置；

②闭合开关邑和调节飞，使V满偏；

③断开开关邑，保持不变，调节使V示数为2.00V,读取并记录此时电阻箱的阻值为此，为使得测量

结果尽量准确，滑动变阻器与应选择（填“甲”或"乙”），电源应选择（填“片”或“&”），小兰测出

的电压表内阻R测=,它与电压表内阻的真实值Kv相比，4&（选填或"V"）；

⑶小兵同学采用了如图乙所示的测量电路图，实验步骤如下：

①断开开关邑和S1,将用的滑片移到最左端的位置；

②闭合开关S,和S-调节凡，使V满偏，记下此时V。的读数；，

③断开开关S?,调节与和此，使V示数达到半偏，且V。的读数不变；

读取并记录此时电阻箱的阻值为理论上分析，小兵测出的电压表v内阻的测量值R%与真实值相比，

%Rv（选填或"V"）。

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）如图所示，带等量异种电荷的两平行金属板竖直放置（M板带正电，N板带负电），板间距为d=80cm,

板长为L板间电压为U=100V。两极板上边缘连线的中点处有一用水平轻质绝缘细线拴接的完全用同的小球A和B

组成的装置。，在外力作用下。处于静止状态，该装置中两球之间有一处于压缩状态的绝缘轻质小弹簧（球与弹簧不

拴接），左边A球带正电，电荷量为q=4xlO4C,右边B球不带电，两球质量均为m=1.0、10小1里,某时刻装置。中细

线突然断裂，A、B两球立即同时获得大小相等、方向相反的速度（弹簧恢复原长）。若A、B之间弹簧被压缩时所具

有的弹性能为1.0x10%,小球A、B均可视为质点，。装置中弹簧的长度不计，小球带电不影响板间匀强电场，不计

空气阻力，取g=10m/s2。

求：（1）为使小球不与金属板相碰，金属板长度L应满足什么条件？

（2）当小球B飞离电场恰好不与金属板相碰时，小球A飞离电场时的动能是多大？

⑶从两小球弹开进入电场开始，到两小球间水平距离为30cm时，小球A的电势能增加了多少？

MN

14.（16分）如图甲所示，在足够大的水平地面上有A、B两物块（均可视为质点）。U0时刻，A、B的距离xo=6m,A

在水平向右的推力户作用下，其速度一时间图象如图乙所示。U0时刻，B的初速度大小M）=12m/s、方向水平向右，

经过一段时间后两物块发生弹性正碰。己知B的质量为A的质量的3倍，A、B与地面间的动摩擦因数分别为川=0.1、

〃2=0・4,取g=10m/s2。

（1）求A、B碰撞前B在地面上滑动的时间力以及距离不；

⑵求从/=0时刻起到A与B相遇的时间3

⑶若在A、B碰撞前瞬间撤去力凡求A、B均静止时它们之间的距离“

Xa

甲

15.（12分）在纳米技术中需要移动或修补原子，必须使在不停地做热运动（速率约几百米每秒）的原子几乎静止下

来且能在一个小的空间区域内停留一段时间，为此已发明了“激光致冷”的技术。即利用激光作用于原子，使原子运动

速率变慢，从而温度降低。

⑴若把原子和入射光子分别类比为一辆小车和一个小球，则“激光致冷”与下述的力学模型相似。如图所示，一辆质量

为小的小车（左侧固定一轻质挡板以速度火）水平向右运动；一个动量大小为以质量可以忽略的小球水平向左射入小

车后动量变为零；紧接着不断重复上述过程，最终小车将停下来。设地面光滑。求：

①第一个小球入射后，小车的速度大小如

②从第一个小球入射开始计数到小车停止运动，共入射多少个小球？

（2）近代物理认为，原子吸收光子的条件是入射光的频率接近于原子吸收光谱线的中心频率如图所示，现有一个原子A

水平向右运动，激光束a和激光束b分别从左右射向原子A,两束激光的频率相同且都略低于原子吸收光谱线的中心

频率、请分析：

①哪束激光能被原子A吸收?并说明理由；

②说出原子A吸收光子后的运动速度增大还是减小。

。0(A)0b

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、B

【解析】

A.将B点速度沿着平行杆和垂直杆方向分解，如图所示:

故

cosO

其中也=%,P点做匀速圆周运动，故与不变，由于0变大，故I，变大，即8端向右加速，故A错误;

B.结合几何关系，经过时间，后的0角增加为：

0

2x(―+W)=0+2cot

2

故〃角随时间均匀增大，故B正确；

C.尸8的长度等于的长度，由于B点向右是加速运动，故尸耳长度不是随时间均匀减小，故C错误;

D.由于B正确，故D错误；

故选B。

2、A

【解析】

A.由牛顿第二定律，则有

C4|———J—_P_f

mm/HVjm

故A正确；

B.当航母达到最大速度时，F可,此时

£PP

f=一—

故B错误；

C.航母的运动不是匀加速运动，则时间，内的位移

v.十g

S^=-——7

2

故c错误；

D.由动能定理可得

Pf_於=-i/HV)2

故D错误。

故选A。

3、C

【解析】

A.线圈位于中性面时，磁通量最大，由图甲可知，此时的磁通量最小，为峰值面，故A正确不符合题意;

B.由图乙知

(D=RV=—7iWb,T=0.02s

100

角速度为

2兀

co=—=1OOnrad/s

T

电动势的最大值

故B正确不符合题意;

C.根据欧姆定律以及变压器原副线圈电压关系的

…景，3q

解得Ui=8V,故C错误符合题意;

D.由闭合电路的欧姆定律得

E=UI+/J

解得

r=4£l

故D正确不符合题意。

故选C。

4、B

【解析】

火箭的推力来源于燃料燃烧时产生的向后喷出的高温高压气体对火箭的反作用力，在燃气喷出后的瞬间，视万户及所

携设备（火箭（含燃料）、椅子、风筝等）为系统，动量守恒，喷出燃气后万户及所携设备做竖直上抛运动。

【详解】

A、火箭的推力来源于燃料燃烧时产生的向后喷出的高温高压气体对火箭的反作用力，故A错误：

B、在燃气喷出后的瞬间，视万户及所携设备（火箭（含燃料）、椅子、风筝等）为系统，动量守恒，设火箭的速度大小为

v,规定火箭运动方向为正方向，则有-〃?％=0,解得火箭的速度大小为^二贽一，故B正确；

M-tn

222

c、喷出燃气后万户及所携设备做竖直上抛运动，根据运动学公式可得上升的最大高度为〃=二=、，，故

2g2（M-m）2g

C错误；

D、在火箭喷气过程中，燃料燃烧时产生的向后喷出的高温高压气体对万户及所携设备做正功，所以万户及所携设备

机械能不守恒，故D错误；

故选B。

【点睛】

关键是、在燃气喷出后的瞬间，视万户及所携设备（火箭（含燃料）、椅子、风筝等）为系统，动量守恒；在火箭喷气过程

中，燃料燃烧时产生的向后喷出的高温高压气体对万户及所携设备做正功，所以万户及所携设备机械能不守恒。

5、C

【解析】

A.由题可知，速度为0.5m/s,周期为4s,则波长

2=vT=0.5x4=2m

A错误；

B.UOs时质点。在波峰处，速度为零，质点力在平衡位置，速度最大，B错误；

C.因为周期T=4s,所以当Uis时经历了4,此时质点。在平衡位置，位移为零，加速度为零，质点》在波峰处，位

移最大，加速度最大，C正确；

D.由乙图可知，当Uis时该质点在波谷处，与此相符合的质点是质点c,D错误。

故选C。

6、D

【解析】

质子的电荷数为L质量数为1;中子的电荷数为0,质量数为1;根据电荷数、质量数守恒，X的质子数（电荷数）为

1+13-0=14,质量数为1+27-1=27,中子数：27-14=13。

A.28和15。与上述结论不符，故A错误；

B.27和14。与上述结论不符，故B错误；

C.15和13。与上述结论不符，故C错误；

D.14和13。与上述结论相符，故D正确。

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、ACE

【解析】

A.由图可知该波的波长为％=4m,当，=0.2s时，波刚好传到x=4m处的质点，所以该波的周期为7=O.2s,该波的

频率为5Hz,故波速

v=—=20m/s,

T

故A正确；

B.两列波相遇时能够发生干涉的现象的条件是：两列波的频率相同，相位差恒定，故B错误；

C能够发生明显衍射现象的条件是：障碍物或小孔的尺寸比波长小或差不多（〃，4）,故C正确；

D.简谐横波上•的质点都在平衡位置上下振动.不会沿波的传播方向移动.故D错误：

E.由多普勒效应可知接收者和波源相向运动时，接收者接收到的频率增大，故E正确。

故选：ACEo

8、AD

【解析】

A.单摆周期为：

与振幅无关，A正确；

B.机械波必须在弹性媒介中传输，不能在真空中传播；电磁波可以在真空中传播，故B错误.

C.受迫振动的频率等于驱动力的频率，当驱动力的频率接近物体的固有频率时，振动显著增强，当驱动力的频率等

于物体的固有频率时发生共振，C错误；

I）.两列波相叠加产生干涉现象时，振动加强区域与减弱区域间隔出现，这些区域位置不变，D正确.

9、ACD

【解析】

ABC.由图乙或丙可知，周期为2s,且两波的振动步调相反，则波长为

x=vT=0.4m

M点到两波源的距离差为

=0.4m=-x2

则M点为振动减弱点，N点到两波源的距离差为

"廿=0.2m=—xl

则N点为振动加强点，因此M点的振幅为10cm,N点振幅为30cm,故A正确，B错误，C正确；

IX两列波传到N点所用的时间分别为5.5s和4.5s,到10s时Si波使N点振动

4.5s=2.25T

此时振动在波谷，至lj10s时S2波使N点振动

5.5s=2.757

此时也在波谷，则到10s时N点位移为一30cm,故D正确；

E.两列波传到M点所用的时间分别为4.0s和6.0s,到10s时s1波使M点振动

6.0s=37'

此时振动在平衡位置，至IJ10s时S2波使M点振动

4.0s=2丁

此时也在平衡位置，则到10s时M点位移为0,故E错误。

故选ACDo

10、BC

【解析】

ABC.如图，由几何知识可知，与AD边界相切的轨迹半径为1.5L,与CD边界相切的轨迹半径为L；

Ix/I

BURJC

由半径公式：R=方可知轨迹与CD边界相切的粒子速度为牛，由此可知，仅满足与<u<%的粒子从CD边界

的PD间射出，选项A错误，BC正确；

D.由上述分析可知，速度小于牛的粒子不能打出磁场，故选项D错误。

故选BC.

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、298B大于系统小

【解析】

[1]由实验原理可知，电压表的指针指到满刻度的三分之一，因此电阻箱分得总电压的三分之二，根据串联电路规律可

知，&=员=298。，故电压表内阻为2980

2

①[2][3]该实验中，滑动变阻器采用了分压接法，为方便实验操作，要选择最大阻值较小的滑动变阻器，即选择B；定

值电阻起保护作用，因电源电动势为L5V,若保护电阻太大，则实验无法实现，故定值电阻应选用C。

②⑷从实验原理分析可知，当再断开开关S2,调整电阻箱心的阻值，当当电压表半偏时，闭合电路的干路电流将减

小，故内电压降低，路端电压升高，从而使得滑动变阻器并联部分两端电压变大，即使电压表示数为一半。

⑸而电阻箱心的电压超过电压表电压，导致所测电阻也偏大，所以测量电阻大于真实电阻；本误差是由实验原理造成

的，属于系统误差。

⑹在其他条件不变的情况下，若Rv越大，滑动变阻器并联部分两端电压变化越小，其测量值R测的误差就越小。

12、(R甲&2/>=

【解析】

(1)[1].实物连线如图

⑵③[2][3][4]⑸⑹.断开开关S?,保持R不变，调节后，使V示数为2.00V,读取并记录此时电阻箱的阻值为

为使得测量结果尽量准确，滑动变阻器朋应选择阻值较小的甲；电源应选择用；当电压表读数为2V时，电阻箱两端

电压为IV,则由串联电路的特点可知，测出的电压表内阻R刈=2%；因断开开关邑后，电阻箱与电压表串联，则电

阻值变大，此时电阻箱与电压表两端电压之和要大于3V,而电压表读数为2V时电阻箱两端电压大于IV,则实际上

电压表内阻小于2R),则电压表内阻的真实值R，相比，R测〉Rv;

(3)[7].此测量方法中，S2闭合时电压表两端电压等于S2断开时电压表和此两端的电压之和，则当S断开时电压表半

偏时，电压表的内阻等于电阻箱Q的阻值，此方法测量无误差产生，即R，二&。

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、(l)L<0.8m；(2)8.5xlO*2J；(3)5xlOuJ

【解析】

⑴两小球与弹簧系统机械能守恒，弹簧的弹性势能，转化为两个小球的动能

E=2x—mv2

2

小球获得的初速度

%=C=lm/s

A球带正电，A球在水平方向做匀减速运动，B球不带电，B在水平方向做匀速运动，所以是B先碰到极板。

B向右做平抛运动，由?二卬得飞行时间

t=-^―=0.4s

竖直方向的位移

y=；=0.8m

为使小球不与金属板相碰，金属板的长度应满足L<0.8nu

(2)水平方向：A球向左做匀减速运动，加速度

qU..

a=----=5m/s2

md

A球飞离电场时的水平速度

匕=v0-at=-lm/s

竖直方向：A球向下做自由落体运动，竖直速度

vv=gf=4m/s

A球离开电场时的动能

8.5x1or

(3)两小球进入电场后，竖直方向都做自由落体运动，因此两小球在运动的过程中始终位于同一水平线上。当两球间的

距离为x=30cm时

••1'2

X=--at-

整理得

产一。8，+0.12=0

解得

，=0.2s或，=0.6s>0.4(不合理，舍去)

此时，A球水平位移

x=v/--at2=0.1m

A02

根据功能关系可知，A