湖南省市县2024-2025学年高二上学期12月联考物理试题（解析版）

高级中学名校试卷PAGEPAGE1高二物理试卷注意事项：本试卷满分100分，考试用时75分钟。1.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。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。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.物理学是一门实验与理论相结合的学科，它的发展离不开科学家们对自然界不断地探索和思考，以下关于物理学史和方法的说法正确的是（）A.法拉第发现了“电生磁”B.托马斯·杨发现了电流周围存在磁场C.自然界中的电和磁存在着某种神秘的联系，丹麦物理学家奥斯特通过不断地探索发现了电流的磁效应D.麦克斯韦预言了电磁波的存在，并通过实验证实了电磁波的存在【答案】C【解析】A．奥斯特发现了“电生磁”，法拉第发现了“磁生电”，A错误；B．托马斯·杨成功地完成了光的干涉实验，证明了光具有波动性，奥斯特发现了电流周围存在磁场，故B错误；C．丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，C正确；D．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，故D错误。故选C。2.如图甲，轻质弹簧下端挂一质量为的小球，小球处于静止状态。现将小球向下拉动距离后由静止释放并开始计时，小球在竖直方向做简谐运动，弹簧弹力与小球运动时间的关系图像如图乙（余弦图像），重力加速度为。由此可知（）A.小球做简谐运动的周期 B.小球做简谐运动的振幅为C.轻质弹簧的劲度系数 D.末小球的速度为0【答案】C【解析】A．小球从最低点运动至平衡位置的时间为1s，小球做简谐运动的周期故A错误；B．小球做简谐运动的振幅为故B错误；C．设初始时弹簧的伸长量为，则有将小球向下拉动距离，弹簧的伸长量为，弹力为，则有联立解得故C正确；D．在5s末，小球经过平衡位置，所受合力为0，加速度为0，但是速度最大，故D错误。故选C。3.竹筏历来是江南水乡的一种重要运输工具。《载敬堂集》：“竹排；竹簰；竹筏，又称筏儿，简称筏，其物一也，古来为水上运输重要工具，也是代替桥梁渡水之要用。”同时，古朴原始的小竹筏也构成江南水乡独具特色的景致。如图所示，在平静的水面上，竹筏在水中沿竖直方向做简谐运动。在运动过程中竹筏运动的速度随时间变化的关系图像正确的是（）A. B.C. D.【答案】D【解析】竹筏的回复力由重力和浮力的合力提供，浮力随时间发生变化，因此回复力是变力，加速度也是变化的，竹筏做简谐运动是非匀加速运动，因此v-t图像不是直线；速度是矢量，方向在最高点或最低点发生变化，在平衡位置有速度最大值，故v-t图像如D所示。故选D。4.A、B两小球均带正电荷，A球固定于点正下方，B球用不可伸长的绝缘细线悬挂于点，，B球平衡时处于位置1（如图所示），两球均可看做点电荷，B球所带电荷量保持不变，此时发现A球所带电荷量在缓慢增加，在此过程中，B球缓慢地运动到位置2，下列说法正确的是（）A.A、B两小球间的静电力保持不变B.A、B两小球间的静电力可能减小C.细线对小球的拉力大小不变D.细线对小球的拉力可能增大【答案】C【解析】CD．根据题意，易知B处于受力平衡状态，对B球在某一位置进行受力分析，如图所示根据相似三角形法可得在B球缓慢向上运动到2位置的过程中，不变，不变，则不变，即细线对小球B的拉力不变，故C正确，D错误；AB．结合上述，由于增大，A、B两小球间的静电力增大，故AB错误。5.每年夏季随着温度升高，天山和昆仑山上的冰川开始融化，塔里木河里的水便会溢出河道，流向河边低洼处。同时，河水也带来了大量的鱼和虾等水生物。当地村民便抓住了这样的自然规律，世代居住在这里，以捕鱼为生。现有一村民停在距离水面高为的河岸上，看到与水面成的方向有一条鱼，鱼的实际位置在水面下方处。已知水对光线的折射率为，则（）A.鱼的实际深度比村民观察到的要浅B.如上图，鱼在水中看到岸上所有景物都会出现在一个倒立的圆锥里，角的最大值为C.鱼距离村民的实际水平距离为D.鱼看到的村民比实际位置要高【答案】D【解析】AD．因为光线从空气射向水面，由光疏介质射入光密介质，折射角小于入射角，眼睛会顺着光来的方向寻找光源，所以鱼的实际深度比村民观察到的要深，根据光路可逆原理可知，鱼看到的村民比实际位置要高，A错误，D正确；B．岸边景物发出或反射的光，在水面以掠射方式入射时（接近入射），光线会发生折射再进入鱼的眼睛里，鱼逆着折射光线观察岸上的景物时，岸上景物的像全部都呈现在一个倒立的圆锥里，根据光路可逆与全反射原理可知发生全反射的临界角C满足则故B错误；C．根据题意画出光路图如图所示根据解得鱼距离村民的实际水平距离为故C错误。故选D。6.“娱乐风洞”是一项新型娱乐项目，在一个特定的空间内通过风机制造的气流把人“吹”起来，使人产生在天空翱翔的感觉。其简化模型如图，一质量为的游客恰好静止在半径为的圆柱形竖直风洞内，已知气流密度为，游客在这种姿势下的受风面积（游客在垂直于风力方向的投影面积）为S，风洞内气流竖直向上“吹”出且速度恒定。假设气流吹到人身上后速度变为零，重力加速度为，不考虑气体重力，下列说法正确的是（）A.风对人的冲量大小大于人对风的冲量大小B.若风速变为原来的，则游客向下加速，加速度大小为C.若风速变为原来的3倍，则游客向上加速，加速度大小为D.气流速度大小为【答案】C【解析】A．根据牛顿第三定律可知，风对人的力等于人对风的力，作用时间相同，根据可知两者的冲量大小相等，故A错误；D．对时间内吹向游客的空气，设气体质量为，则则风的动量变化为以时间内吹向游客的空气为研究对象由动量定理可得由于游客处于静止状态，则联立得故D错误；B．若风速变为原来的，则风力为，则由动量定理可知根据牛顿第二定律可知联立解得游客向下加速，故B错误；C．若风速变为原来的3倍，则风力为，则由动量定理可知根据牛顿第二定律可知联立解得游客向上加速，故C正确。故选C。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.物理是源自于生活的科学，只要细心观察，生活中处处皆是物理。下列情景中说法正确的是（）A.“未见其人，先闻其声”现象的发生是因为声波的波长较长，光波的波长较短B.火车鸣笛出站时，站台上的旅客接收到笛声的频率比火车鸣笛的频率低C.蝙蝠通过在喉部产生短促而高频的超声波进行回声定位，其发出的超声波进入水中后波长不变D.降噪耳机通过发射与噪声振幅和频率相匹配、相位相反的声波来抵消噪声【答案】ABD【解析】A．“未见其人，先闻其声”现象的发生是衍射现象，因为声波的波长较长，光波的波长较短，波长越长越容易发生明显衍射，故A正确；B．根据多普勒现象可知，火车鸣笛出站时，站台上的旅客接收到笛声的频率比火车鸣笛的频率低，故B正确；C．蝙蝠通过在喉部产生短促而高频的超声波进行回声定位，其发出的超声波进入水中后频率不变，波速改变，根据可知，波长改变，故C错误；D．降噪耳机通过发射与噪声振幅和频率相匹配、相位相反的声波来抵消噪声，利用干涉原理，故D正确。故选ABD。8.范德格拉夫静电加速器结构如图所示，其工作原理是先通过传送带将正电荷传送到金属球壳（电荷在金属球壳均匀分布），使金属球与地面间产生几百万伏的高压，然后利用高压给绝缘管中的带电粒子加速。在加速管顶端A点无初速度释放一带电粒子，粒子经过B、C两点到达管底（B为AC中点）。不计粒子重力，仅考虑球壳产生电场的影响，下列说法正确的是（）A.B点电势能比C点电势能高B.粒子从A点向C点运动过程中加速度逐渐增大C.粒子从A点向C点运动过程中电势变化越来越慢D.粒子在AC间的动能变化量是AB间动能变化量的两倍【答案】AC【解析】A．由题意可知，带电粒子带正电，B点距离带正电的金属球比C点更近，可知B点电势能比C点电势能高，故A正确；B．根据题意可知，电场方向由A→C，沿AC方向电场线越来越稀疏，可知电场强度逐渐降低，则粒子从A点向C点运动过程中加速度逐渐减小，故B错误；C．根据题意可知，沿AC方向电场强度逐渐减小，则粒子从A点向C点运动过程中相等距离的电势差越来越小，则电势变化越来越慢，故C正确；D．根据题意可知，在AB间电场强度平均值大于BC间电场强度的平均值，则由动能定理可知，粒子在AC间的动能变化量要小于AB间动能变化量的两倍，故D错误。故选AC。9.某同学在空教室里玩足球正起劲时，突然发现墙角的地面上A点处有一只蜘蛛，于是该同学将足球从地面上B点踢向蜘蛛。若足球以速度10m/s与水平面成37°角离开地面，落到墙角A点前瞬间，蜘蛛立即从地面沿墙角线竖直上爬，速度v与它离地面的高度h之间满足关系，已知v0=5cm/s、足球质量为0.4kg，不计足球大小及其飞行过程中所受阻力，g取10m/s2，sin37°=0.6，下列选项中正确的是（）A.该同学对足球做功20J B.足球离地面的最大高度为1.8mC.地面上A、B两点相距4.8m D.蜘蛛上爬10cm需要3s【答案】ABD【解析】A．人对足球做功故A正确；B．足球做斜抛运动，则离地面的最大高度为故B正确；C．足球运动的时间水平位移故C错误；D．由得显然图像是一条直线，且图像与坐标轴所围成的面积表示时间，即代入数据可知故D正确。故选ABD。10.如图，质量为的物块A以的速度在光滑水平面上向右运动，A的左侧为墙面，已知A与墙面碰撞后以原速率返回。A的右侧有物块B，物块B的质量为（未知），B的左侧固定一轻弹簧，物块A、B均可视为质点，下列说法正确的是（）A.若A、B能发生两次碰撞，则必须满足B.若，则弹簧能达到的最大弹性势能为C.若，则A最终以向左运动，B最终以向右运动D.若，则A、B第二次共速时，弹簧弹性势能为【答案】AD【解析】A．根据题意可知，A、B通过弹簧作用发生弹性碰撞，由动量守恒定律和能量守恒定律有，解得，A与墙面碰撞后以原速率返回，若A、B能发生两次碰撞，则必须满足解得故A正确；BCD．当时，两者第一次共速时，由动量守恒定律有由能量守恒定律有联立解得当弹簧第一次恢复原长时，由A分析可知，此时A、B的速度分别为，A与墙面碰撞后以原速率返回，两者第二次共速时，由动量守恒定律有由能量守恒定律有解得当弹簧第二次恢复原长时，由动量守恒定律有由能量守恒定律有解得，可知，不会发生第三次碰撞，则A最终以向右运动，B最终以向右运动，弹簧能达到的最大弹性势能为，故BC错误，D正确。故选AD。三、非选择题：本题共5小题，共56分。11.某同学想用单摆来测重力加速度，设计的实验装置如图甲所示，在摆球的平衡位置处安放一个光电门，连接数字计时器，记录小球经过光电门的次数。（1）下列说法中正确的是________。A.质量相同的铁球和软木球，应选用铁球作为摆球B.可将摆球从平衡位置拉开一个较大角度然后释放摆球C.在释放摆球的同时开始计时D.摆长就是绳子的长度（2）在摆球自然悬垂的情况下，用毫米刻度尺测得从悬点至摆球顶端的长度为L，再用螺旋测微器测量摆球直径（图乙），则摆球直径d=________mm。（3）将摆球从平衡位置拉开一个合适的角度，由静止释放摆球，摆球在竖直平面内稳定摆动后，启动数字计时器，摆球通过平衡位置时从0开始计数，同时开始计时，当摆球第n次通过光电门时停止计时，记录的时间为t，此单摆的周期T=________（用t、n表示），重力加速度的大小为________（用L、d和T表示）。【答案】（1）A（2）7.882##7.883##7.884（3）【解析】（1）A．为了减小空气阻力的影响，质量相同的铁球和软木球，应选用铁球作为摆球，阻力小，故A正确；B．摆球从平衡位置拉开的角度不能大于5°，否则不能认为是简谐运动，所以不能将摆球从平衡位置拉开一个较大角度然后释放摆球，故B错误；C．当摆球在最低点时开始计时，误差较小，故C错误；D．摆长等于绳子的长度与小球半径之和，故D错误。故选A。（2）螺旋测微器的精确值为0.01mm，由图可知摆球直径为（3）[1][2]由题意可知在时间t内摆球全振动的次数为，则单摆的周期为由单摆周期公式可得其中联立可得重力加速度为12.实验室有一卷铜导线，某同学想通过实验测定其实际长度。（1）该同学首先用螺旋测微器测得导线直径大小为。（2）根据铜导线的长度，他估计其电阻大约为，随后他设计了一个实验，较为准确地测定了这卷铜导线的电阻，实验室有以下器材供选择：A．电池组（，内阻约）；B．电流表（，内阻约）；C．电流表（，内阻约）；D．电压表（，内阻约）；E．电压表（，内阻约）；F．滑动变阻器（，允许最大电流）；G．滑动变阻器（，允许最大电流）；H．保护电阻；I．开关、导线若干。（3）①除了选项A、H和I外，电流表应选用________，电压表应选用________，滑动变阻器应选用________。（填写器材前的编号）②为了使测量结果尽量准确，且从零开始多测几组数据，该同学设计了下图所示电路，其中保护电阻与铜导线串联，请用笔画线完成剩余部分的连接_____。③通过上述实验，设测出的铜导线电阻为，查询资料知道铜的电阻率为，若用表示铜导线的直径，请写出计算铜导线长度的表达式________。【答案】（3）CDF【解析】（3）①[1][2][3]电源电动势为6V，电压表选择D，，内阻约，电路最大电流约为电流表应选C，量程为0.6A，内阻约，为方便实验操作，滑动变阻器应选F，；②[4]为了使测量结果尽量准确，且从零开始多测几组数据，则用分压式电路，因待测电阻约为根据可知待测电阻阻值偏小，故用电流表外接法；实物电路图如图所示：③[5]由电阻定律得解得13.古诗词是我国五千年灿烂文化的精髓，先人在创作时巧妙地借用了许多物理知识，使其作品大放异彩。例如唐代诗人骆宾王的《咏鹅》：白毛浮绿水，红掌拨清波。假设白鹅不动，白鹅的脚掌振动通过水传递出去形成水波，把白鹅脚掌的振动简化成竖直方向上的简谐运动，把水波简化成横波，振动图像如图所示（振动图像中告知学生周期为，振幅为），距离白鹅处有一片树叶漂浮在水面上，从白鹅脚掌振动时开始计时。（1）若时，树叶刚开始振动，求因白鹅脚掌振动产生水波的波速；（2）若时，树叶的位移为，求因白鹅脚掌振动产生水波的波速。【答案】（1）（2）【解析】（1）依题意，白鹅脚掌振动产生水波的波速（2）时，树叶的位移为，由图可知树叶起振方向竖直向上，则又，T=2s解得14.2023年7月3日，中国第2000万辆新能源汽车在广汽埃安生产线下线；从第1辆到第1000万辆，中国用了27年；而从第1000万辆到突破2000万辆，中国仅用了17个月。随着全球汽车产业变革路径向电动化、智能化方向推进，中国车企更为擅长的“三电”技术（电池、电机、电控）、智能化技术逐渐成为核心竞争力，并绕过传统燃油车的技术壁垒，走出了一条“弯道超车”的道路。图甲是某国产新能源汽车前挡风玻璃的智能雨刮器原理示意图：不下雨时，激光光源P发出的红外线在玻璃内斜射到N点时刚好发生全反射，然后被接收器Q（其位置可移动）接收；下雨时，N点的外侧有水滴，接收器Q接收到的光照强度发生变化，从而启动雨刮器。已知光在真空中的传播速度为c，前挡风玻璃的厚度为d，该玻璃的折射率为。（可能用到的三角函数，）（1）当N点的外侧有水滴时，接收器Q接收到的光照强度变大还是变小？（2）求图甲中光由P点传播到接收器Q的时间；（3）如图乙所示，若前挡风玻璃内有一半径为R（R≪d）的球形空气泡，与玻璃内侧界面相切于点A，PA的距离为2R，光从P点射向空气泡上与球心等高处的B点，穿出空气泡后在外侧界面的M点处反射并直接被接收器Q接收，请在答卷上的图乙中画出光由P到M再到Q的光路图（标出光入射到B点和M点的入射角大小），并求此时接收器Q到M点的距离x（不考虑多次反射）【答案】（1）变小（2）（3）【