湖南省衡阳市2024届高三第二次联考（二模）物理试卷 含解析

高三物理试卷

考生注意：

1.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号填写在试卷和答题卡上，并将考生号条形码贴在

答题卡上的指定位置。

2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。方改动，

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。

1.一列简谐横波在f=0时的波形如图所示，介质中尤=4m处的质点尸沿y轴方向做简谐运动的表达式为

y=4sin5R（cm）,下列说法正确的是（）

A.这列波的振幅为8cm

B.这列波的传播速度为2m/s

C.这列波沿x轴正方向传播

D.经过Lis,P点的位移为4cm

【答案】C

【解析】

【详解】A.由图可知这列波的振幅为4cm,故A错误；

B.周期为

27r2%

T=—=—s=0.4s

co57r

这列波的传播速度为

X8.cc/

v=一=—m/s=20m/s

T0.4

故B错误；

c.1=0时刻，质点尸向上振动，根据同侧法可知这列波沿无轴正方向传播，故c正确;

3

D.经过1.1s,即2—T,尸点位于波谷，的位移为Tcm,故D错误。

4

故选C。

2.如图为氢原子的能级示意图，已知可见光光子的能量范围为L63eV〜3.10eV。现有大量处于"=6能级

的氢原子向低能级跃迁，则下列说法正确的是（）

V

〃

8EO/e3\

658

5-O4

4

-O.85

-O

31

-1.5

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

1--------------------13.6

A.能辐射出6种频率的可见光

B,从第6能级向第2能级跃迁辐射的可见光的波长最大

C.从第3能级向第2能级跃迁辐射的可见光的频率最大

D.几种可见光中，最大频率与最小频率之比约为8:5

【答案】D

【解析】

【详解】A.大量处于"=6能级的氢原子向低能级跃迁时可产生15种频率的光子，其中可见光有：6T2

（光子能量为3.02eV）,5T2（光子能量为2.86eV）,4T2（光子能量为2.55eV）,3—2（光子能量为

1.89eV）,能辐射出4种频率的可见光，选项A错误；

B.从第6能级向第2能级跃迁辐射的可见光的能量最大，则波长最小，选项B错误；

C.从第3能级向第2能级跃迁辐射的可见光的能量最小，则频率最小，选项C错误；

D.几种可见光中，根据E=/n/,可知最大频率与最小频率之比等于光子能量之比，即约为

3.02:1.89=8:5,选项D正确。

故选D。

3.2024年1月17日22时37分，天舟七号货运飞船发射升空，顺利进入近地点200km、远地点363km的

近地轨道（LEO）,经转移轨道与位于离地高度400km的正圆轨道上的中国空间站完成对接，整个对接过

程历时约3小时，轨道简化如图所示。下列说法正确的是（）

A.天舟七号的发射速度大于7.9km/s

B.天舟七号在LEO轨道的运行周期大于空间站的运行周期

C.天舟七号在转移轨道经过N点时的加速度小于空间站经过N点时的加速度

D.空间站的运行速度大于近地卫星的运行速度

【答案】A

【解析】

【详解】A.天舟七号绕地球运动，发射速度需大于7.9km/s,故A正确；

B.根据开普勒第三定律二=左可知，天舟七号在LEO轨道的运行周期小于空间站的运行周期，故B错

误；

C.根据万有引力提供向心力有

GMm

——--=ma

r~

解得

GM

a=~~

r

则天舟七号在转移轨道经过N点时加速度等于空间站经过N点时的加速度，故C错误；

D.根据万有引力提供向心力有

GMmv2

——--=m—

r"r

解得

则空间站的运行速度小于近地卫星的运行速度，故D错误；

故选Ao

4.如图1所示，一质量为废、电荷量为q的正电荷从a点由静止释放，仅在电场力的作用下沿直线abc

故C错误；

D.沿着电场线的方向电势逐渐降低，从。到c电势逐渐降低，故D错误。

故选B。

5.如图所示，半径为R圆形区域内存在匀强磁场，磁感应强度大小为3,方向垂直于纸面向外。质量为

m、电荷量为q的带正电粒子由/点沿与过该点的直径成30°角的方向射入磁场，经过圆心。,最后离

开磁场。不计粒子重力，则（）

A.粒子的运动速度大小为里世

3m

7im

B.粒子在磁场中运动的时间为不有

3qB

C.若仅改变粒子的入射方向，粒子离开磁场时的速度方向不变

D.若仅增大粒子的入射速度，则粒子在磁场中的运动时间变长

【答案】C

【解析】

【详解】A.根据题意作出粒子运动轨迹图

根据几何关系可知半径为

r=R

根据洛伦兹力提供向心力有

v2

qvB=m—

解得

m

故A错误；

B.根据几何关系可知圆心角为120。，则运动时间为

_120°丁_2兀m

-360°―3qB

故B错误；

C.只改变粒子的速度方向，不改变粒子的速度大小，则粒子轨迹圆的半径保持不变；则粒子轨迹圆的圆

心、磁场区域圆的圆心、两个圆的交点构成菱形，故粒子出磁场时速度方向不变，故c正确；

D.若增大粒子的运动速度，则半径增大，轨迹如图

根据几何关系可知圆心角减小，则粒子在磁场中的运动时间变小，故D错误。

故选C。

6.将一物体以某一初速度沿与水平方向成37。角从A点斜向上抛出，经过8点时速度与水平方向的夹角

为53。。已知A、3之间的水平距离为L,忽略空气阻力的影响，重力加速度为g,sin53°=0.8,则下

A.从A点抛出时的速度大小为虫任

2

B.从A到B过程中速度的最小值为|j须

A正确；

B.A到B过程中当竖直方向速度为0时，速度最小

%n=%=|V3gL

B错误;

C.将%代入/中可得

325声2r—飞5月[3L

C错误;

D.根据速度关系可知

根据竖直方向位移关系可知

.12

h=-VAyt+-gt

代入数据可得

h=—L

24

D错误。

故选Ao

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.如图所示，刚性轻杆一端固定一个小球，另一端固定在过。点的水平转轴上，使轻杆绕。点在竖直平

面内做匀速圆周运动。下列说法正确的是（）

O

\O/

A.小球在转动过程中，向心加速度不变

B.在转动过程中经过某一位置时，杆对小球的弹力可能为。

C.从最高点转到最低点的过程中，杆对小球的弹力做负功

D.小球经过最高点时，所受杆的作用力一定竖直向下

【答案】BC

【解析】

【详解】A.小球在转动过程中，向心加速度方向时刻改变，故A错误；

BD.小球经过最高点时，合外力提供向心力，若满足

v2

mg=m—

r

时，此时杆对小球的弹力，故B正确，D错误；

C.从最高点转到最低点的过程中，重力做正功，根据动能定理

%-%=4=0

故杆对小球的作用力做负功，故C正确。

故选BC。

8.如图所示，物体A和B中间用一个轻杆相连，在倾角为。的斜面上匀速下滑，杆与斜面平行。已知A

物体光滑，质量为也B物体与斜面间的动摩擦因数为〃，质量为2〃z,整个过程斜面始终静止不动。下

列说法中正确的是（）

A.B物体与斜面间的动摩擦因数〃=tan。

B.轻杆对B物体的作用力沿斜面向上

C.增加B物体的质量，A、B整体将沿斜面减速下滑

D.增加A物体质量，A、B整体将沿斜面加速下滑

【答案】CD

【解析】

【详解】A.对A、B整体分析，根据平衡条件有

3mgsin0=2]umgcos0

解得

〃=­tan9

2

故A错误；

B.规定沿斜面向下为正方向，设轻杆对B的作用力为T,单独对B分析，根据平衡条件有

T+2mgsin0=2"mgcos0

解得

T—mgsin0

答案为正值，表示方向沿斜面向下，故B错误；

C.若增加B物体的质量，设增量为Am,则

(3m+Am)gsin0-(2m+Am)cos6=Amgsin0

上式说明此时A、B整体所受合外力将沿斜面向上，则A、B整体将沿斜面减速下滑，故C正确；

D.增加A物体的质量，设增量为Am,则

(3m+Am)gsin6—2juingcos0=Amgsin8

上式说明此时A、B整体所受合外力将沿斜面向下，则A、B整体将沿斜面加速下滑，故D正确。

故选CD„

9.2023年6月11日，宁夏至湖南±800kV特高压直流输电工程正式开工建设，这是我国首条以输送“沙

戈荒”风电光伏大基地新能源为主的电力外送大通道，该工程将于2025年末建成投产。±800kV指两根

导线对地之间的电压分别为正800kV和负800kV,两根导线之间是1600kV。受端在衡阳换流站以500kV

接入湖南电网交流系统。输电线路流程可简化为如图所示，若直流输电线的总电阻为10。，不计变压器

与整流等造成的能量损失，直流变交流时，有效值不变。输电功率为8.0xl()9w时，下列说法正确的是

()

A.输电线路中电流为5xl()3A

B.衡阳换流站的输入功率为7.75X109W

C.衡阳换流站的输入电压为±800kV

D.若保持输送功率不变，用±500kV输电，衡阳换流站的输入功率比用±800kV输电时减少亚

【答案】AB

【解析】

【详解】A.两根导线之间是1600kV,则输电功率为8.0xlC）9w时，输电线路中电流为

故A正确;

B.输电线损耗的电功率为

,28

p=7r=2.5xl0W

则衡阳换流站的输入功率为

P"=P—P'=7.75xl()9w

故B正确;

C.输电线的内阻两端有电压，则衡阳换流站的输入电压小于±800kV,故C错误；

D.若保持输送功率不变，用±500kV输电，则电流为

八J3IA=8X1。3A

U,1000000

输电线损耗的电功率为

=r2r=6.4xlO8W

则衡阳换流站的输入功率为

^=P-^=7.36X109W

衡阳换流站的输入功率比用±800kV输电时减少

△p=p"_琛=0.39xl09W

故D错误；

故选AB。

10.“道威棱镜”是一种用于光学图像翻转的仪器。如图所示，等腰梯形A8CD是“道威棱镜”的横截

面，底角为45。，光1和光2均沿与8C平行的方向射入棱镜，且均在8C面上发生一次全反射后从⑺面

射出。已知棱镜对光1的折射率为/=应，对光2的折射率%〉JLBC=L,光在真空中的传播速度

为c，则（）

x,=EF+EG=Sm45(BE+CE)=—

cos尸V2cos/7

根据折射率的关系式有

sin45c

〃产si”，，

光1在棱镜中传播时间为

X

解得

2a

。二----

13c

故B错误；

C.根据正弦定理，结合上述求解光1在介质中传播路程的原理，可知，光2在介质中传播的路程

L

2V2COSa

由于

sin45sin45

=------<n=------

sinP2sina

则有

a<(3

可知

COSOf>cos/?

即有

LL

1Vicos[32后cosa

即光1在棱镜中经过的路程大于光2在棱镜中经过的路程，故C错误;

D.根据折射率的关系式有

csin45csin45

Y\=——=------,%=——=------

匕sinf3v2sina

光2在棱镜中的传播时间为

*=红

■匕

结合上述有

_石_L,_%2_L

%==,/2==

匕csin2(3v2csin2a

由于空气中的入射角为45，则折射角a与尸均小于45，结合上述可知

2a<2/3<9Q

则有

sin>sin2a

可知

4<12

即光1在棱镜中传播的时间小于光2在棱镜中传播的时间，故D正确。

故选ADo

三、非选择题：本题共5小题，共56分。

11.某实验小组做验证牛顿第二定律的实验，所用的实验装置如图1所示，滑块(含遮光条)的质量用/

表示，祛码的质量用比表示。

(1)本实验(填“需要”或“不需要”)满足77小Mo

(2)通过气垫导轨上的刻度尺读出两个光电门之间的距离乙通过数字计时器测量遮光条从光电门1到

光电门2的时间Zo实验小组保持光电门2的位置及滑块在气垫导轨上的释放位置不变，改变光电门1的

位置进行多次测量，测得多组乙和t数据，根据测验数据，作出了,T图像如图2所示，若图线斜率的

t

绝对值为左，图线在纵轴上的截距为6,根据图线可求出滑块加速度的大小为,经过光电门2的

速度大小为O

(3)由以上实验即可验证牛顿第二定律。

【答案】①.不需要②.2k③.b

【解析】

【详解】(1)[1]当实验中调节气垫导轨水平且细线与气垫导轨平行时，力传感器的示数P等于细线的拉

力，结合上述可知，该示数即为滑块的合力，可知实验中不需要使力传感器和钩码的总质量远小于滑块

及遮光条的总质量。

(2)[2][3]滑块释放位置不变，光电门2的位置不变，则无论光电门1位置如何变化，经过光电门2的速

度大小不变，设为V,则根据匀变速直线运动中平均速度的规律，两光电门之间的间距为

LJ+3—%

2

整理可得

La

—=v---1

t2

则,T图像中斜率绝对值为h则

t

解得滑块加速度的大小为

a=2k

截距为6,可得经过光电门2的速度大小为

v=b

12.某实验小组要测量一节干电池的电动势E和内阻广，已知电流表内阻与电源内阻相差不大。

(1)先用多用电表2.5V量程粗测该电池的电动势，将多用电表的红表笔与电池的(填“正”

或“负”)极相连，黑表笔与电池的另一电极相连，多用电表的示数如图1所示，则电源电动势为

(2)某同学设计了如图2所示的实验电路，连接好实验电路，闭合开关S,改变滑片尸的位置，记录多

组电压表、电流表示数，建立U-1坐标系，并描绘出U-/图像。

工

aRb6

"——©——

—

Er

图2图3图4

另一同学仍使用图2中的实验器材，设计了如图3所示的实验电路，实验操作步骤与前一位同学相同,

在同一坐标系中分别描点作出U-/图像，图2对应的U-/图线是图4中的线（填“P”或

）o若每次测量操作都正确，读数都准确，则由图4中的尸和。图线，可得电动势和内阻的真实值

为“=V,r=。（结果均保留3位有效数字）。

【答案】⑴①.正1.45

（2）①.尸②.1.45③.1.45

【解析】

【小问1详解】

口]用多用电表粗测该电池的电动势，将多用电表的红表笔与电源的正极相连，黑表笔与电池的另一电极

相连。

⑵由图1所示，用多用电表2.5V量程电压档，最小刻度值是0.05V,则粗测电源电动势为1.45V。

【小问2详解】

口][2]⑶由图3所示电路可知，电压表有分流作用，图2所示电路，电流表有分压作用，从而导致实验结

果存在系统误差。图3所示电路，可把电压表与电源看做一个等效电源，由闭合电路欧姆定律知七=。断

可知，电动势和内阻的测量值均小于真实值，作出的图线是。线，图2所示电路，可把电流表与电

源看做一个等效电源，由闭合电路欧姆定律E=0断可知，电动势测量值等于真实值，U/图线应是尸

线，电动势为

£=[/P=1.45V

图3所示电路，当外电路短路时，电流的测量值等于真实值，则短路电流

/短==1,0°A

内阻

E

r=——=1.45。

/短

13.如图所示，将一个粗细均匀的小玻璃瓶装入适量的水后，开口向下倒扣入塑料水瓶中，使小玻璃瓶中

封闭一段空气，拧紧塑料水瓶的瓶盖。用手挤压塑料水瓶，小玻璃瓶会缓慢下沉到底部；适当减小挤压

塑料水瓶的程度，小玻璃瓶会缓慢上浮。已知小玻璃瓶的质量为7.5克，瓶子的底面积为2.5cm2,外界大

气压强为poo环境温度始终保持不变，忽略小玻璃瓶的厚度及小玻璃瓶上升到水面时对塑料瓶内气体体

积的影响，小瓶中的空气视为理想气体，水的密度Q水=L0xl（）3kg/m3。

（1）在初始不用手挤压塑料水瓶时，小玻璃瓶中气柱的长度至少为多少厘米，小玻璃瓶才会浮在水面

上？

（2）若某时刻小玻璃瓶内气体压强为Lip。，瓶内气柱长为5.2厘米，再用力缓慢挤压塑料瓶，当小玻璃

瓶内气体压强稳定在1.3%时，小玻璃瓶内气柱长度为多少厘米？

3

【答案】（1）3cm；（2）4.4cm

【解析】

【详解】（1）初始时，为保证小玻璃瓶会浮在水面上，则至少应保证刚好完全浸没时，浮力与重力相平

衡，设小玻璃瓶中气柱的长度为力，则有

P水gSh=mg

解得

7z=3cm

（2）由于环境温度始终保持，则为等温变化，可得

Lip。xS/j=1.3p0xSl2

解得

/2=4.4cm

14.水平面内固定有两根平行光滑导轨，其中A。、斯段用绝缘材料制成，其余部分为金属。两平行导轨

的间距为L=2m,导轨的左侧连接一阻值为R=2O的定值电阻，右侧接有一电容C=2xl（）5〃F的电容

器，电容器不带电。水平导轨的MNP。区域存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为8=0.5T,MA

和NE的长度均为x=3.6m。金属棒a垂直放置在导轨的MN处，质量为a=0.6kg,接入电路的电阻为

r=lQ,金属棒6垂直导轨放置于。/左侧，质量网=L4kg。现使金属棒a以初速度％=6m/s向右运

动，与静止的金属棒b发生弹性碰撞，碰撞后金属棒b向右运动，最终速度稳定。不计金属导轨的电

阻，求:

(1)金属棒。与金属棒b碰撞后的速度大小各是多少;

(2)整个运动过程中金属棒a上产生的焦耳热;

(3)金属棒6稳定运动时电容器所带的电荷量。

【答案】(1)1.6m/s,2.4m/s；(2)1.744J；(3)0.42C

【解析】

详解】(1)金属棒。第一次出磁场时，根据动量定理

-B/jLA?!=mav1-mav0

其中

—.△①BLx

%=3=右R+r

解得

匕=4m/s

金属棒〃与金属棒b碰撞，根据动量守恒以及机械能守恒可得

mavx=mav2+mhv3

121212

~maVl3mM

解得

v2=-1.6m/s,v3=2.4m/s

则金属棒。与金属棒人碰撞后，金属棒〃的速度大小为1.6m/s,金属棒b的速度大小为2.4m/s。

(2)碰撞后，金属棒〃向左运动，若金属棒〃向左能通过磁场，以向左为正方向，根据动量定理

-BI2L^t2=mav4-mav2

v4=-0.4m/s<0

可知假设不成立，金属棒〃停在磁场中，根据能量守恒整个运动过程中产生的热量为

°总=；加，，说=5.232J

整个运动过程中金属棒a上产生的焦耳热为

0=白。总=1.7441

(3)金属棒6稳定运动时，根据动量定理

-B73LA？3=，延％―砥匕

%=CE

电容器的电势差为

E=BLV5

解得电容器所带的电荷量为

%=0.42C

15.如图所示，倾角为30。的绝缘粗糙斜面在8点与光滑绝缘的水平面平滑连接，8点左侧的斜面上方存

「5mp

在平行于斜面向下的匀强电场，电场强度E=1,B点右侧有一缓冲装置，劲度系数足够大的绝缘轻

弹簧与轻杆相连，轻杆可在固定的槽内移动，轻杆与槽间的滑动摩擦力/'二万机且，轻杆向右移动的距

离不超过/时，装置可安全工作。在斜面上有一质量为机、电荷量为+q且可视为质点的滑块，滑块与斜

面间的动摩擦因数〃=#,若将滑块由距8点x=4.5/处的A点静止释放，滑块撞击弹簧后将导致轻杆

向右移动g/,己知重力加速度为g,轻杆与槽间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。

(1)求滑块第一次到达B点时的速度大小%;

(2)在保证装置安全工作的前提下，求滑块的静止释放点距B点的最远距离/；

（3）在缓冲装置安全工作的前提下，试讨论该滑块第一次被弹回后上升到距B点的最大距离『