湖南省九校联盟2024届高三下学期第二次联考物理试题

试卷更新日期：2024-04-15 类型：高考模拟

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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，只有一项是符合题目要求的。

1. 水果的碰伤阈值是指水果在不碰伤的情况下能够从静止竖直跌落的最大高度。已知导致苹果碰伤所需的平均作用力约为苹果自身重力的3倍。某学习小组在探究苹果的碰伤阈值实验中，发现苹果从静止竖直跌落，在接触某材料后0.1s减速至0，苹果刚好碰伤，重力加速度g取10m/s² ，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）

A、苹果刚接触此材料时的速率约为3m/s B、苹果在此材料的碰伤阈值约为20cm C、苹果在此材料的碰伤阈值与苹果质量成正比 D、苹果从静止竖直跌落到减速为0的过程中平均速度为0

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2. 2023年10月26日，神舟十七号载人飞船与天和核心舱进行了对接，“太空之家”迎来汤洪波、唐胜杰、江新林3名中国航天史上最年轻的乘组入驻。如图为飞船运行与交会对接过程示意图，椭圆轨道1为飞船对接前的运行轨道，Q点是轨道1的近地点，离地高度可忽略不计。圆形轨道2距地面高度为H ，是天和核心舱的运行轨道，P点是1、2轨道的切点，也是交会点。地球半径为R ，表面重力加速度为g。下列说法正确的是（　　）

A、飞船从轨道1变轨到轨道2需要在交会点P点点火减速 B、天和核心舱在轨道2上的速度一定大于 $\sqrt{g R}$ C、交会对接前天和核心舱的向心加速度为 ${(\frac{R}{R + H})}^{2} g$ D、飞船在轨道1上与在轨道2上运动的周期之比为 $\sqrt{\frac{{(H + 2 R)}^{3}}{{(H + R)}^{3}}}$

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3. 静电透镜是由带电导体所产生的静电场来使电子束聚焦和成像的装置，它广泛应用于电子器件和电子显微镜。如图所示为其内部静电场中等差等势面的分布示意图。一电子由A点以某一速度射入该电场，仅在电场力作用下的运动轨迹如曲线AB所示，C、D为该轨迹曲线上的两点，O点为互相垂直的对称轴MN和M'N^'的交点。下列说法正确的是（）

A、C点的电势低于D点的电势 B、电子在C点的电势能小于在D点的电势能 C、电子在C点的电势能和动能之和小于在D点的电势能和动能之和 D、电子在D点运动到B点过程中动量的变化率不变

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4. 氢原子的能级图如图甲所示，大量处于n=4能级的氢原子向基态跃迁时，放出频率不同的光子。其中频率最高的光照射图乙电路中光电管阴极K时，电路中电流随电压变化的图像如图丙所示。电子的电荷量大小为e ，质量为m ，可见光光子的能量范围为1.62~3.11eV，则下列说法正确的是（　　）

A、这群氢原子跃迁时最多可放出4 种可见光 B、从n=4跃迁到n=3能级放出光子的频率最高 C、用图乙实验电路研究光电效应，要测遏止电压，滑片P应向b端滑动 D、若频率最高的光子能量为E₀ ，可求出光电管阴极 K 的逸出功为（E₀-eU₁）

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5. 利用手机中的磁传感器可测量埋在地下的水平高压直流长直电缆的深度。在手机上建立了空间直角坐标系Oxyz后保持手机方位不变，且Oz始终竖直向上，如图（a）所示。电缆上方的水平地面上有E、F、G、H四个点，如图（b）所示。EF、GH长均为1.8m且垂直平分。将手机水平贴近地面，电缆通电前将各分量调零，以消除地磁场的影响，通电后测得四点的分量数据见表，其中B_xG=B_xH。下列关于电缆中电流的方向和电缆距离地面的深度，判断正确的是（　　）
位置
B_x/μT
B_y/μT
B_z/μT
G
B_xG
0
0
H
B_xH
0
0
E
8
0
6
F
8
0
-6

A、电缆中电流沿平行于+y方向，电缆距离地面的深度为1.2m B、电缆中电流沿平行于+y方向，电缆距离地面的深度为2.4m C、电缆中电流沿平行于-y方向，电缆距离地面的深度为1.2m D、电缆中电流沿平行于-y方向，电缆距离地面的深度为2.4m

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6. 一块质量为M、长为l的长木板A 静止放在光滑的水平面上，质量为m的物体B（可视为质点）以初速度v₀从左端滑上长木板 A 的上表面并从右端滑下，该过程中，物体B的动能减少量为 $Δ E_{k B}$ ，长木板A的动能增加量为 $Δ E_{k A}$ ， A、B间因摩擦产生的热量为Q ，下列说法正确的是（　　）

A、A、B组成的系统动量、机械能均守恒 B、 $Δ E_{k B}$ ， $Δ E_{k A}$ ， Q的值可能为 $Δ E_{k B} = 7 J$ ， $Δ E_{k A} = 2 J$ ， $Q = 5 J$ C、 $Δ E_{k B}$ ， $Δ E_{k A}$ ， Q的值可能为 $Δ E_{k B} = 5 J$ ， $Δ E_{k A} = 3 J$ ， $Q = 2 J$ D、若增大v₀和长木板A的质量M ， B一定会从长木板A的右端滑下，且Q将增大

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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。

7. 如图所示，倾角为θ的斜面体c置于水平地面上，小物块b置于斜面上，绝缘细绳一端与b相连（绳与斜面平行），另一端跨过光滑的定滑轮与带电小球M连接，定滑轮的正下方也有一带电小球N，M、N质量均为m ，带电荷量大小均为q。M静止时细线与竖直方向成β角（β缓慢移动N，直到N移动到M 位置的正下方，此过程中b、c、M始终处于静止状态。M、N均可视为点电荷，静电力常量为k ，重力加速度为g。下列说法中正确的是（　　）

A、M、N间的库仑力先增大后减小 B、绝缘细绳对M的拉力逐渐增大 C、地面对c的摩擦力逐渐减小 D、M、N间距离最大值为 $\sqrt{\frac{k g^{2}}{m g s i n β}}$

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8. 如图所示为远距离输电模拟原理图，变压器均为理想变压器，其中降压变压器的原、副线圈匝数之比为n。发电机输出电压不变，两变压器间输电线的总电阻为R ，降压变压器所接负载的等效电阻为R_变，其余导线电阻不计。当R_变变化时，理想电压表V的示数变化为 $Δ U$ ，理想电流表A的示数变化为 $Δ I$ ，下列说法正确的是（　　）

A、R_变的触头向下滑动时，输电线上的损耗功率变小 B、R_变的触头向下滑动时，电压表的示数变小 C、R_变的触头向上滑动时，输电效率降低 D、 $| \frac{Δ U}{Δ I} | = \frac{1}{n^{2}} R$

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9. 下图甲为超声波悬浮仪，上方圆柱体中，高频电信号（由图乙电路产生）通过压电陶瓷转换成同频率的高频声信号，发出超声波，下方圆柱体将接收到的超声波信号反射回去。两列超声波信号叠加后，会出现振幅几乎为零的点——节点，在节点两侧声波压力的作用下，小水珠能在节点处附近保持悬浮状态，该情境可等效简化为图丙所示情形，图丙为某时刻两列超声波的波形图，P、Q为波源，该时刻P、Q波源产生的波形分别传到了点M（-1.5cm，0）和点N（0.5cm，0），已知声波传播的速度为340m/s，LC振荡回路的振荡周期为 $T = 2 π \sqrt{L C}$ ，则下列说法正确的是（　　）

A、该超声波悬浮仪是利用干涉原理，且发出的超声波信号频率为340Hz B、两列波叠加稳定后，波源P、Q之间小水珠共有9个悬浮点 C、小水珠在悬浮状态点所受声波压力的合力竖直向下 D、要悬浮仪中的节点个数增加，可拔出图乙线圈中的铁芯

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10. 2022年6月17日，我国003号航母“福建舰”下水，该舰是我国完全自主设计建造的首艘电磁弹射型航母。某同学采用如图甲所示装置模拟电磁弹射，线圈可在圆柱形铁芯上无摩擦滑动，并通过电刷与导轨保持良好接触；铁芯上存在垂直于表面向外的辐向磁场，线圈所在处的磁感应强度大小均为B=0.1T。将开关S与1连接，恒流源输出电流使线圈向右匀加速一段时间，之后将开关S掷向2与阻值为R=4Ω的电阻相连，同时施加水平外力F ，使线圈向右匀减速到零，线圈运动的v-t图像如图乙所示。已知线圈匝数：n=100，质量m=0.5kg，每匝周长l=0.1m，不计线圈及导轨电阻，忽略电刷与导轨间摩擦及空气阻力，则线圈（　　）

A、0~0.2s，电流从恒流源a端流出，且电流大小为I=2500A B、0~0.2s，线圈所受安培力的功率不变 C、0.2~0.3s，水平外力F随时间t变化的关系为F=42.5+25t（N） D、0~0.2s与0.2~0.3s，通过线圈的电荷量之比为40：1

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三、实验题：11题6分，12题10分。

11. 某同学用半圆形玻璃砖测定玻璃的折射率（如图所示）。

(1)、在固定的平铺的白纸上画一条直线MON ，取O点为入射点并作过O点的法线；画出线段EO作为入射光线，在EO上垂直纸面插上两根大头针P₁、P₂；放上半圆形玻璃砖（图中实线部分），使玻璃砖的直线边界与MN重合、底面圆心与O点重合，并记录半圆边界；在玻璃砖曲线边界一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向，在这一侧插上大头针P₃ ，使P₃挡住（选填“P₁、P₂”或“P₁、P₂的像”）；

(2)、移去玻璃砖，画出半圆边界，连接OP₃交半圆边界于B点，作入射光线的延长线交半圆边界于A点；再过A、B点作法线的垂线，垂足分别为 C、D点。设 AC 的长度为l₁ ， CO的长度为l₂ ， BD的长度为l₃ ， DO的长度为l₄ ，则玻璃砖的折射率的最简表达式为n=（用l₁、l₂、l₃或l₄表示）；

(3)、该同学在实验过程中，玻璃砖位置没有移动，仅仅是画半圆时半径偏大，由此测得玻璃砖的折射率将（选填“偏大”“偏小”“不变”或“无法确定”）。

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12. 小朗同学要将一满偏电流I_g为500μA的微安表G改装为毫安表。他先测量出微安表G的电阻，然后对微安表进行改装，最后再利用一标准电流表，对改装后的毫安表进行检测。

(1)、为测量出微安表 G 电阻，小朗同学设计了如图（a）所示电路，器材如下：
A电源E₁（电动势1.5V，内阻很小）
B电源E₂（电动势6.0 V，内阻很小）
C滑动变阻器R_a（阻值0~2000Ω）
D滑动变阻器 R_b（阻值0~15000Ω）
E电阻箱R₂（阻值0~600Ω）
F开关两个，导线若干
为提高测量精度，电源E和滑动变阻器R₁应该选择____。

A、电源E₁和滑动变阻器R_a B、电源E₂和滑动变阻器R_a C、电源E₁和滑动变阻器R_b D、电源E₂和滑动变阻器R_b

(2)、该实验操作的步骤有：
A按图（a）电路原理图连接线路；
B将R₁的阻值调到最大，闭合开关S₁后调节R₁的阻值，使毫安表G的指针偏转到满刻度；
C保持 R₁不变，再接通S₂ ，调节电阻R₂ ，使电流表G指针偏转到满刻度的一半，读出R₂的阻值为400Ω，即认为R_g=R₂ ，用此方法测得电流表内阻的测量值与真实值相比（选填“偏大”或“偏小”或“相等”）；

(3)、若忽略实验的误差，现通过并联一个阻值为R=80Ω的电阻把微安表改装成为一个特定量程的毫安表，则改装的电表量程为mA；

(4)、根据图（b）所示电路对改装后的电表进行检测，当标准毫安表的示数为1.6mA时，改装表的指针位置如图（c）所示，由此可以推测出改装的电表量程不是预期值，改装电流表的实际量程是mA；

(5)、要达到（3）的预期目的，无论测得的内阻值是否正确，都不必重新测量，只需要将阻值为R的电阻换为一个阻值为Ω的电阻即可。

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四、解答题：13题10分，14题14分，15题16分。

13. 如图所示，高为2H的导热汽缸的底部与体积可以忽略的透明管相连，活塞在汽缸内封闭一定质量的理想气体，汽缸上端与大气相通。初始时，活塞位于汽缸中部H处，竖直细管内水银柱的高度为 $\frac{1.2 p_{0}}{ρ g}$ （式中ρ为水银的密度），水银柱的上方为一小段真空。已知大气压强为p₀ ，活塞的横截面积为S ，重力加速度为g。不计活塞的厚度、与汽缸间的摩擦，不计细管内气体的体积变化，水银柱始终未进入汽缸。

(1)、求活塞的质量；

(2)、若在初始状态下将汽缸顶端封闭（将大气视为理想气体），然后把整个系统置于低温环境中，稳定时测得活塞距离汽缸底部的高度为 0.96H。已知初始时环境温度为T₁=300K，求该低温环境的温度。

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14. 如图所示，在竖直平面内建立xOy坐标系，P、A、Q₁、Q₂四点的坐标分别为（-2L ， 0）、（-L ， 0）、（0，L）、（0，-L）。y轴右侧存在范围足够大的匀强磁场，方向垂直于xOy平面向里。在界面PAQ₁的上方存在竖直向下的匀强电场（未画出），界面PAQ₂的下方存在竖直向上的匀强电场（未画出），且上下电场强度大小相等。在（ $- \frac{1}{4}$ L ， 0）处的C点固定一平行于y轴且长为 $\frac{4 L}{3}$ 的绝缘弹性挡板MN，C为挡板中点，带电粒子与弹性绝缘挡板碰撞前后，沿y方向分速度不变。沿x方向分速度反向，大小不变。质量为m、电量为q的带负电粒子（不计重力）从x轴上方非常靠近P 点的位置以初速度v₀沿x轴正方向射入电场且刚好可以过Q₁点。求：

(1)、电场强度的大小、到达Q₁点速度的大小和方向；

(2)、磁场取合适的磁感应强度，带电粒子没有与挡板发生碰撞且能回到P点，求从P点射出到回到P点经历的时间；

(3)、改变磁感应强度的大小，要使粒子最终能回到P点，则带电粒子最多能与挡板碰撞多少次？

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15. 超市里用的购物车为顾客提供了购物方便，又便于收纳，收纳时一般采用完全非弹性碰撞的方式把购物车收到一起，如图甲所示。某兴趣小组在超市对同款购物车（以下简称“车”）的碰撞进行了研究，分析时将购物车简化为可视为质点的小物块，已知车的净质量为m=15kg，g=10m/s^2.

(1)、首先测车与超市地面间的动摩擦因数：取一辆车停在水平地面上，现给它向前的水平初速度v₀=2m/s，测得该车能沿直线滑行x₀=2m，求车与超市地面间的动摩擦因数μ；

(2)、取编号为A、B的车，B车装上m₀=15kg的货物后停在超市水平地面上，空车A的前端装上轻弹簧，将A车停在B车的正后方且相距x=5.5m处。现给A车施加向前的水平推力F₀=75N，作用时间t₀=1s后撤除。设A车与B车间的碰撞为弹性正碰（忽略相互作用时间），两车所在直线上没有其他车，求在A车运动的全过程中A车与地面间产生的摩擦热；

(3)、如图乙所示，某同学把n（n>2）辆空车等间距摆在超市水平地面上的一条直线上，相邻两车间距为d=1m，用向前的水平恒力F=300N一直作用在1车上，推着1与正前方的车依次做完全非弹性正碰（碰撞时间极短），通过计算判断，他最多能推动多少辆车？[已知 $\sum_{n}^{k = 1} k (k + 1) = \frac{n (n + 1) (n + 2)}{3}$ ， $\sum_{n}^{i = 1} k^{2} = \frac{n (n + 1) (2 n + 1)}{6}$ ]

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位置	B_x/μT	B_y/μT	B_z/μT
G	B_xG	0	0
H	B_xH	0	0
E	8	0	6
F	8	0	-6