湖南省永州市2024屆高三上學期第二次模擬考試物理試卷

學校：___________姓名：班級：___________考號：

一,單選題

1.關于光電效應現象，下列說法正確的是（）

A.對于某種金屬，只要入射光的強度足夠大，就會發生光電效應

B.在光電效應現象中，光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比

C.在光電效應現象中，入射光的強度越大，光電子的最大初動能越大

D.對于任何一種金屬都存在一個“最大波長”，入射光的波長必須小于此波長，才能產

生光電效應

2.嫄羊具有很強大的爬坡能力，如圖是嫄羊爬上水壩壁上舔舐鈣鹽的場景。假設嫄羊

從水平地面緩慢爬上圓弧水壩壁經過人點爬到。點，則在此過程中，下列說法正確的

是（）

A.在a點水壩壁對嫄羊的作用力等于在b點的作用力

B.在a點水壩壁對嫄羊的支持力大于在b點的支持力

C.在a點水壩壁對嫄羊的摩擦力小于在b點的摩擦力

D.在a點嫄羊受到的合力大于在b點受到的合力

3.如圖所示，電動打夯機由偏心輪（飛輪和配重物組成）、電動機和底座三部分組

成。電動機、飛輪和底座總質量為配重物質量為加配重物的重心到輪軸的距離

為R,重力加速度為g。在電動機帶動下，偏心輪在豎直平面內勻速轉動，皮帶不打

滑。當偏心輪上的配重物轉到頂端時，底座剛好對地面無壓力。下列說法正確的是（）

A.電動機輪軸與偏心輪轉動角速度相同

B.配重物轉到頂點時處于超重狀態

C.偏心輪轉動的角速度為、陛

VmR

D.打夯機對地面壓力的最大值大于（M+m）g

4.一迷你熱氣球以速度v，=5m/s從水平地面上勻速上升，假設從該時刻起，熱氣球在

水平方向上受一恒定風力，且豎直上升的高度人與水平方向上的速度匕在大小上始終

滿足力=匕，則當熱氣球上升到/z=4m時，熱氣球離出發點的水平距離為（）

A.1.4mB.1.6mC.1.8mD.2.0m

5.肺活量是指在標準大氣壓為下，人盡力呼氣時呼出氣體的體積，是衡量心肺功能

的重要指標。如圖所示為某同學自行設計的肺活量測量裝置，體積為％的空腔通過細

管與吹氣口和外部玻璃管密封連接，玻璃管內裝有密度為p的液體用來封閉氣體。測

量肺活量時，被測者盡力吸足空氣，通過吹氣口將肺部的空氣盡力吹入空腔中，若此

時玻璃管兩側的液面高度差設為力，大氣壓強為為保持不變，重力加速度為g,忽略

氣體溫度的變化，則人的肺活量為（）

A'g"2p。％B,PSh±P^Vo"外

P。PoP。Po

6.如圖甲所示為沿x軸傳播的一列簡諧橫波在f=0.2s時刻的波形圖，兩質點P、。的

平衡位置分另II位于x=0.5m、x=4.0m處，質點。的振動圖像如圖乙所示。下列說法正

A./=0時刻，質點P正沿y軸負方向運動

B.質點P的振動方程為＞=5COSH0JIZ+-^jcm

C.從f=0時亥I]至f=0.15s時亥I],質點尸通過的路程為（20—50卜111

D.當質點。在波峰時，質點P偏離平衡位置的位移為-9J5cm

2

二、多選題

7.真空中存在點電荷?、以產生的靜電場，其電場線的分布如圖所示，圖中P、。兩

點的位置關于點電荷/水平對稱。P、Q兩點電場強度的大小分別為E?、電勢分別

為%、外。一個帶電粒子僅在電場力作用下沿虛線軌跡從M運動至N,貝女）

A.Ep>EQ,（pp>（pQ

Bq和%帶同種電荷，名〉%

C.粒子從M運動至N,加速度先增大后減小

D.粒子帶負電，從M至N它的電勢能先變小后變大

8.衛星是人類的“千里眼”、“順風耳”，如圖所示三顆靜止衛星就能實現全球通信，已

知衛星之間的距離均為L地球自轉的角速度為。，地球的半徑為凡引力常量為G,

下列說法正確的是（）

A.三顆靜止衛星受到的萬有引力的大小均相等

B.其中一顆質量為m的靜止衛星的動能為‘加蘇Z?

6

C.地球的質量為叵工

3G

D.地球的第一宇宙速度與靜止衛星的線速度之比為、臣

V3R

9.如圖所示，發電機矩形線框面積為S,線框匝數為N,線框所處磁場可視為勻強磁

場，磁感應強度大小為5,線框從圖示位置開始繞軸。。'以恒定的角速度。沿順時針

方向轉動，線框輸出端接有換向器（換向器的作用是當線框轉過平衡位置時，會自動

改變電路中電流方向，將交流電變為直流電），通過電刷和外電路連接。定值電阻

&、&的阻值均為凡兩電阻間接有理想變壓器，原、副線圈的匝數比為2:1,忽略

線框以及導線電阻。下列說法正確的是（）

A.圖示位置線框產生的電動勢為NBSco

B.凡兩端電壓的有效值為"BS①

5N252s2療

C.發電機的輸出功率為

8R

D.轉動一圈過程，通過用的電荷量為衛普

10.如圖所示，水平金屬圓環由外環和內環構成，其半徑分別為4=0.3m,

r2=0.1m,沿半徑方向放置的金屬桿固定在圓環上，圓環區域存在方向豎直向上，磁

感應強度大小與=1T的勻強磁場，金屬圓環和金屬桿以角速度o=5rad/s繞中心軸線

轉動。兩環通過電刷用導線連接間距為L=0.5m的兩條平行光滑金屬導軌“.、

M'O',導軌傾斜放置、傾斜角6=30。、MQ=M'Q'=Am,在。和。'兩端向下引出兩

根金屬導線通過電鍵S2與一電容量C=0.6F的電容器相連，在傾斜導軌M。、ATO區

域內加有垂直于傾斜導軌平面向下的勻強磁場與=2T。現有一質量為機的金屬棒a

緊貼腦0'放置，合上電鍵0時金屬棒恰好靜止在導軌上。金屬桿電阻R=0.1C,忽略

A.水平金屬圓環中金屬桿產生的電動勢為0.2V

B.金屬棒a的質量加=0.4kg

C.斷開0、閉合S2,金屬棒a向下做加速度不斷減小的加速運動

D.斷開&、閉合S2,金屬棒。向下滑行到達傾斜導軌底端。。'時的速度大小為4m/s

三、實驗題

11.某同學用如圖甲所示的裝置測量木塊與木板之間的動摩擦因數。跨過光滑定滑輪

的細線兩端分別與放置在木板上的木塊和彈簧測力計相連。

甲乙

(1)下列說法正確的是O

A.實驗前，應先將彈簧測力計調零

B.實驗時，木板一定要勻速向左拉出

C.實驗時，細線與木板水平平行

D.實驗時，拉木板的速度越大越好

(2)如圖乙所示是某次實驗中彈簧測力計示數放大圖，木塊受到的滑動摩擦力

￡=No

(3)為進行多次實驗，該同學采取了在木塊上增加祛碼個數的方法。若木塊的質量為

m0,祛碼的總質量、木塊與木板之間的動摩擦因數和重力加速度分別用機、〃和g來

表示，則木塊受到的滑動摩擦力耳=(用題中所給物理量的字母表示)；測得多

組數據后，該同學描繪的耳-機圖像如圖丙所示，則他測得的動摩擦因數〃=

(結果保留一位有效數字，取g=10m/s2)。

12.某同學為了測量電壓表的內阻，從實驗室找到一些實驗器材：

電源E(電動勢為L5V,內阻為2C)；

待測電壓表(量程為300mV,內阻約為1k。)；

電阻箱(0-9999.9Q)；

滑動變阻器K(0?20。，1A)；

滑動變阻器4(0-200Q,0.1A)；

定值電阻火=60Q；

(1)根據實驗器材設計了如圖甲所示電路圖，滑動變阻器應選擇(填或

“兄”)。

(2)先調節滑動變阻器滑片至左端，電阻箱接入電路阻值為零，閉合開關，調節滑動變

阻器使電壓表滿偏，保持滑動變阻器滑片不動，再調節電阻箱阻值為4時電壓表半

偏，則電壓表的內阻為,用此方法測出的電壓表內阻比實際值偏(填“大”

或“小”)O

(3)之后將此電壓表改裝成量程3V的電壓表，并用標準表進行校對，實驗電路如圖乙

所示。校準過程中，改裝表示數總是略小于標準表，則應該將電阻箱阻值調(填

“大”或“小”)，若改裝表的表頭讀數為300mV時，標準電壓表的讀數為2.8V,此時電

阻箱示數為9000Q,為了消除誤差，則電阻箱接入阻值應為_C。

改裝表

四、計算題

13.如圖所示，半圓形透明柱體，其橫截面的半徑為R,圓心為。，A3為水平直徑,

現有一單色細光束從C點以與豎直方向成a的角度射入，光束折射后恰好能到達S

點。已知BC=2R,sina=o

35

(1)求該柱體的折射率

(2)若用該單色光垂直照射整個A3面，求光進入透明柱體后在半圓弧ASB上有光直接

折射射出的弧長與ASB弧長的比值鼠(不考慮半圓形透明柱體內反射光)

14.如圖所示，豎直虛線的左側存在電場強度大小為鯨、方向豎直向上的勻強電場，

在虛線的右側存在電場強度大小為工鯨、方向豎直向上的勻強電場與磁感應強度大小

3

為叫,、方向水平向外的勻強磁場。一質量為機的帶正電小球從虛線左側的A點以水平

向右的速度%拋出，經過虛線上的3點時速度與虛線的夾角為30。，小球在虛線的右

側正好做勻速圓周運動，到達C點時速度正好水平向左，重力加速度大小為g,求：

(1)小球所帶的電荷量q；

(2)3、C兩點間的距離以及A、3兩點間的電勢差UAB；

(3)小球從A到C的運動時間以及力對時間的平均值了AC0

15.伽利略大炮是一種極為簡易的機械發射裝置，由伽利略于1590年左右發明。現我

們共同研究伽利略大炮的實驗，先將1kg的彈性大球單獨自由釋放，落地反彈高度為

下落高度的0.64倍。現在彈性大球上將彈性小球逐個疊放，并將它們從距地面0.8m

高處同時自由釋放，如圖所示。已知各球相互接觸且重心在同一豎直線上，每個彈性

球的質量為該球下面接觸球質量的工，各球之間均發生彈性碰撞，作用時間極短，無

3

論彈性大球上面是否疊放彈性小球及疊放幾個彈性小球，彈性大球與地面碰撞過程中

能量損失均保持不變，重力加速度g取lOm/sz,忽略空氣阻力。

(1)若將彈性大球單獨從距地面0.8m高處自由釋放，求彈性大球與地面第一次碰撞時

地面對彈性大球所做的功；

(2)若彈性大球上端只放一個彈性小球，求兩球第一次碰撞過程中彈性大球對彈性小球

的沖量大小；

(3)若要使最上端的彈性小球第一次上升高度不低于45m,求彈性大球上至少需要疊放

多少個彈性小球？

參考答案

1.答案：D

解析：ABC.只有入射光的頻率大于金屬的極限頻率，才能產生光電效應，根據光電效

應方程

Ek=hv-W

可知，光電子的最大初動能與入射光的頻率是一次函數關系，入射光頻率越高，光電

子的最大初動能越大，與入射光的強度無關，故ABC錯誤；

D.只有入射光的頻率大于金屬的極限頻率，才能產生光電效應，而頻率越高的，波長

越短，故對于任何一種金屬都存在一個“最大波長”，入射光的波長必須小于此波長，

才能產生光電效應，故D正確。

故選D。

2.答案：A

解析：A.水壩壁對嫄羊有兩個力的作用，分別是支持力、摩擦力，二這兩個力的作用

的合力，不管是在。點還是在6點，都與嫄羊所受重力大小相等方向相反，因此在a

點水壩壁對嫄羊的作用力等于在萬點的作用力，故A正確；

B.a點所在切面的傾角2大于b點所在切面的傾角db,而嫄羊所受支持力垂直于其所

在切面，大小為

FN=mgcos0

可知，切面傾角越大，源羊所受支持力越小，因此在〃點水壩壁對源羊的支持力小于

在6點的支持力，故B錯誤；

C.根據平行四邊形定則，做出嫄羊在a、5兩點所受支持力與摩擦力的合力，其大小與

重力大小相等，方向相反，如圖所示

可知，嫄羊所在切面傾角越大，摩擦力越大，由此可知，在。點水壩壁對嫄羊的摩擦

力大于在b點的摩擦力，故C錯誤；

D.不管是在。點還是在人點，嫄羊所受合力均為零，故D錯誤。

故選A。

3.答案：D

解析：A.電動機輪軸與偏心輪通過皮帶傳動，線速度相等，根據電動機輪軸與偏心輪

半徑不同，故電動機輪軸與偏心輪轉動角速度不相同，故A錯誤；

B.配重物轉到頂點時，具有向下的加速度，故配重物處于失重狀態，故B錯誤；

C.當偏心輪上的配重物轉到頂端時，底座剛好對地面無壓力，有

T=Mg

對配重物有

T+mg=marR

解得偏心輪轉動的角速度為

Mg+mg

①=/------------

VmR

故c錯誤；

D.在最低點，打夯機對地面壓力最大，對配重物有

T'-mg=mco2R

對打夯機有

Mg+T'=N

解得

N=2(M+m)g>(M+m)g

根據牛頓第三定律可知，打夯機對地面壓力的最大值大于(”+a)g,故D正確。

故選D。

4.答案：B

解析：氣球在豎直方向上勻速直線運動，所用時間為

r=—=—s=0.8s

為5

氣球在水平方向做勻加速直線運動，水平方向走過的位移為

v+04

x=-7=—x0.8m=1.6m

22

B正確。

故選B。

5.答案：C

解析：設人的肺活量為V,將空腔中的氣體和人肺部的氣體一起研究，初狀態

Pi=Po

末狀態p2

根據壓強關系有

Pi=Po+Pgh

根據玻意耳定律有

PM=P^2

聯立解得

”嗎

Po

故選C。

6.答案：C

解析：A.由圖乙可知，波的傳播周期為0.2s,0.2s時刻質點Q在平衡位置沿y軸正方

向運動，由此判斷波沿x軸負方向傳播，因止匕=0.2s和/=0時刻，質點P正沿y軸正

方向運動，故A錯誤；

B.由圖甲可知，質點P的初相位為

0.5兀兀

G=—X—=—

°124

質點P的振動方程為

2兀7171

y=5sin(^^r+—)=5sin(lOnt+—)cm

故B錯誤；

C.從r=0時亥ij至/=0.15s時亥U,質點P通過的路程為

y=2A+2(A-^A)=(20-5衣cm

故C正確；

D.當質點。在波峰時，需要經歷

t=(n+^)T

代入質點P的振動方程可得質點P的位移為

y=—V2cm

2

故D錯誤。

故選C。

7.答案：AC

解析：A.根據電場線的疏密程度表示場強的大小，由圖可知

Ep〉EQ

P、。兩點關于點電荷/水平對稱，P到d之間場強較大，電勢降低較快，可知

(PP><PQ

故A正確；

B.由電場線分布可知，/帶負電，/帶正電，由電場線的疏密可知，［的電荷量絕對

值大于％的電荷量絕對值，故B錯誤；

C.由電場線分布可知，從M移動至N,電場強度先增大后減小，則根據

Eq

Cl=—

m

可知加速度先增大再減小，故c正確；

D.粒子帶負電，從/至N,電場力先做負功后做正功，它的電勢能先變大后變小，故

D錯誤。

故選ACo

8.答案：BD

解析：A.根據

Mm

F=G下

可知三顆通信衛星的質量不一定相等，則所受的萬有引力的大小不一定相等，故A錯

誤；

B.衛星線速度和角速度得關系可知

v-(or

動能為

1

E77=—mv2

vk2

由幾何關系可得衛星的軌道半徑為

0.5LV3,

y-----------...../

sin6003

綜合可得

E.=-marl}

卜6

故B正確；

C.由

G4m①2r

解得

9G

故C錯誤;

D.根據

-Mmv2

(J-^-=m—

R2R

可知地球的第一宇宙速度為

_[GM_coLp3L

通信衛星的速度為

v2=o)r=—a>L

23

比較可得

A=

%

故D正確。

故選BDo

9.答案：BC

解析：A.圖示位置，線框平面與磁場垂直，磁通量最大，磁通量變化率最小，線框產

生的電動勢0,故A錯誤；

B.線框轉動產生的感應電動勢的最大值為

Em=NBSo)

與與原線圈并聯，兩端電壓相同，則有效值為

口Em血NBSo)

V22

所以此兩端電壓的有效值為

E41NBSG)

24

故B正確;

C.發電機的輸出功率為

P上+送=5解”癥

及耳8R

故C正確;

D.通過副線圈的電流

則通過原線圈的電流

2-47?

則原線圈的電阻4R,總電阻為

轉動一圈過程，產生的平均感應電動勢

-NAG4NBS

卜—_________一______

ArAr

平均感應電流

1=-^—

0.8R

穿過線框的電量

5NBS

q=ITabt=-------

R

通過&的電荷量為

,44NBS

q=~q=-----

5R

故D錯誤。

故選BCo

10.答案：ABD

解析：A.水平金屬圓環中金屬桿產生的電動勢為

E=B『（L2）,2；/。=lx（0.3-0.1）x（S31）x5y=02V

故A正確;

B.通過金屬棒a的電流為

/=E=02V=2A

R{o.in

金屬棒恰好靜止在導軌上，有

B,IL=mgsin30°

解得金屬棒。的質量加為

BJL2x2x0.51_一

加=一=-----F-kg=0.4kg

gsin30。10xl

2

故B正確;

C.速度為v時，金屬棒。產生的電動勢

E[=B2LV

設經A/,金屬棒。的速度vfu+Au,速度為v+Av時，金屬棒〃產生的電動勢

E2=B2L（v+A0

加時間內，電容器帶電量的變化量

A^=CA[7=C（E2-E1）=CB2LAV

通過金屬棒a的電流為

/=詈=CB2La

對金屬棒。受力分析，根據牛頓第二定律有

mgsin300-B2IL-ma

解得金屬棒a的加速度

0.4xl0x1

mgsin30°

__________2m/s2=2mzs2

0.4+22X0.52X0.6

故斷開S1、閉合S2,金屬棒a向下做勻加速運動，故C錯誤;

D.根據動力學公式有

V；=2ax

解得金屬棒a到達傾斜導軌底端Q。'時的速度大小為

V]=d2ax=V2x2x4m/s=4m/s

故D正確。

故選ABDo

11.答案：(l)AC/CA(2)2.40(3)〃(％+M)g；0.5

解析：(1)A.實驗前，應先將彈簧測力計調零，否則讀數不準確，故A正確；

BD.滑動摩擦力的大小與物體的相對運動無關，無論是否勻速拉出，木板對木塊的滑

動摩擦力都不變，因此只需要保證木板與木塊有相對運動即可，故BD錯誤；

C.實驗時，細線與木板必須水平平行，只有這樣才能保證木塊對木板的正壓力大小等

于其重力大小，故C正確。

故選ACo

(2)在木板抽出的過程中，木塊受繩子的拉力與木板給其的摩擦力而平衡，根據平衡條

件有

T=Ft

而繩子上的張力等于彈簧測力計所測力的大小，即有

T=F

根據圖乙可讀得彈簧那個測力計的示數為

F=2.40N

由此可知

R=F=2.40N

(3)木塊受到的滑動摩擦力

Ft=〃(%+加)g

可知圖像的斜率表示〃g,根據圖像可得

2.8-2.0,2

us=-------------m/s

0.18-0.02

解得

〃=0.5

12.答案：(1)4(2)%；大(3)小；9720

解析：(1)滑動變阻器分壓式接入電路，阻值小方便控制電路，故滑動變阻器應選擇

(2)由于滑動變阻器阻值較小，可以控制電壓表和電阻箱兩端總電壓近似不變，電壓表

的示數為半偏時，電阻箱示數即等于電壓表的內阻，故電壓表內阻為&；

電阻箱接入電路后，電阻箱和電壓表兩端電壓增大，當電壓表的示數為半偏的時候,

電阻箱分擔的電壓大于半偏的電壓值，因此電阻箱的電阻大于電壓表的內阻，故測量

值偏大。

(3)改裝表的示數偏小，即電壓表分擔的電壓過小，根據串聯分壓原則應適當將電阻箱

阻值調小;

設消除誤差后，設電阻箱接入電路的電阻為凡，此時電路中的電流

—2.8V-0.3V

9000Q

電壓表的真正電阻

R4

/'vT

根據電表改裝原理有

3V氏+&

0.3V-Rv

聯立解得

&=9720Q

13.答案：(1)n=2(2)=J

解析：(1)畫出光線從C點射入的光路圖如圖:

根據幾何關系，結合光的折射定律，有

sina

n=PC

^R2+OC2

(2)若用該單色光垂直照射整個A3面，設從R點射入的光線，折射后經過E點剛好發

生全發射，如圖：

根據幾何關系和全反射條件有

-=sinC

n

sinC=^

R

聯立解得

根據對稱性，在半圓弧AS3上有光透出的弧長所對圓心角為60。，所以透光弧長與

AS3的比值

14.答案：(1)4=即型(2)盛。=冬強也

E°330g2小「+熱

—54mgBovo

AC

—9V3B0V0+8TTE0

解析：(1)小球在虛線的右側正好做勻速圓周運動，洛倫茲力充當向心力，電場力與重

力等大反向，則有

-Eoq=mg

(2)小球從A到3做類平拋運動，由牛頓第二定律可得

EQq-mg=ma

把小球在3點的速度分別沿水平方向和豎直方向分解，則有

=tan30°

設小球做類平拋運動的豎直位移為y,則有

A、3兩點間的電勢差為

UAB=E°y

綜合解得

%=瓜°

小球的運動軌跡如圖所示

A葉也...............

設勻速圓周運動的圓心為。，半徑為凡設小球在3點的速度為丫，則有

=sin30°

V

由洛倫茲力