湖南省长沙市周南中学2024届高考物理五模试卷含解析

湖南省长沙市周南中学2024届高考物理五模试卷
考生请注意：
1．答题前请将考场、试室号、座位号、考生号、姓名写在试卷密封线内，不得在试卷上作任何标记。

2．第一部分选择题每小题选出答案后，需将答案写在试卷指定的括号内，第二部分非选择题答案写在试卷题目指定的位置上。

3．考生必须保证答题卡的整洁。

考试结束后，请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、如图，容量足够大的圆筒竖直放置，水面高度为h ，在圆筒侧壁开一个小孔P ，筒内的水从小孔水平射出，设水到达地面时的落点距小孔的水平距离为x ，小孔P 到水面的距离为y 。

短时间内可认为筒内水位不变，重力加速度为g ，不计空气阻力，在这段时间内下列说法正确的是（ ）
A ．水从小孔P 射出的速度大小为gy
B ．y 越小，则x 越大
C ．x 与小孔的位置无关
D ．当y = 2
h ，时，x 最大，最大值为h 2、将某劲度系数为k 的轻质弹簧一端固定在墙上，另一端用100N 的力来拉，弹簧的伸长量为10cm ；若对该弹簧两端同时用50N 的力反向拉时，弹簧的伸长量为ΔL 。

则（ ）
A ．k =10N/m ，ΔL =10cm
B ．k =100N/m ，ΔL =10cm
C ．k =200N/m ，ΔL =5cm
D ．k =1000N/m ，ΔL =5cm
3、甲、乙两车在平直公路上行驶，其v-t 图象如图所示．t =0时，两车间距为0s ；0
t 时刻，甲、乙两车相遇．00t 时
间内甲车发生的位移为s ，下列说法正确的是( )
B ．002t 时间内甲车平均速度的大小是乙车平均速度大小的2倍
C ．02t 时刻甲、乙两车相距012s
D ．067
s s 4、如图所示，吊篮A 、物体B 、物体C 的质量均为m ，两物体分别固定在竖直弹簧两端，弹簧的质量不计，整个系统在轻绳悬挂下处于静止状态，现将悬挂吊篮的轻绳剪断在轻绳刚被剪断的时间（ ）
A ．物体
B 的加速度大小为g
B ．物体
C 的加速度大小为2g C ．吊篮A 的加速度大小为g
D ．吊篮A 与物体C 间的弹力大小为0.5mg
5、如图所示，从高h =1.8m 的A 点将弹力球水平向右抛出，弹力球与水平地面碰撞两次后与竖直墙壁碰撞，之后恰能返回A 点。

已知弹力球与接触面发生弹性碰撞，碰撞过程中，平行于接触面方向的速度不变，垂直于接触面方向的速度反向但大小不变，A 点与竖直墙壁间的距离为4.8m ，重力加速度g =10m/s 2，则弹力球的初速度大小为（ ）
A ．1.5m/s
B ．2m/s
C ．3.5m/s
D ．4m/s
6、如图所示的x -
t 图象，甲质点做初速度为0的匀变速直线运动，图象为曲线，B （t 2，x 1）为图象上一点，AB 为过B 点的切线，与t 轴相交于A （t 1，0），乙质点的图象为过B 点和原点的直线，则下列说法正确的是（ ）
A ．0～t 2时间内甲的平均速度大于乙
B ．t 2时刻甲、乙两质点的速度相等
C ．甲质点的加速度为1
22
x t D ．t 1时刻是0～t 2时间内的中间时刻
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。

一侧有绳子和拉环是为了防政璃器从玻璃外面脱落坠下造成安全隐患，另一侧有牢固的手柄以方便工作人员使用。

当擦竖直玻璃时，如图所示。

下列相关说法正确的是（ ）
A ．磁力擦玻璃器摔落后磁性减弱，可以用安培分子环流假说进行解释
B ．若其中一块改成铜板，根据电磁感应现象可知，也能制作成同样功能的擦窗器
C ．当擦窗器沿着水平方向匀速运动时，内外两层间的磁力可能是水平方向的
D ．当擦窗器沿着竖直向下方向匀速运动时，内外两层间的磁力可能是水平方向的
8、如图所示，图甲中M 为一电动机，当滑动变阻器R 的触头从一端滑到另一端的过程中，两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙所示。

已知电流表读数在0.2A 以下时，电动机没有发生转动，不考虑电表对电路的影响，以下判断错误的是（ ）
A ．电路中电源电动势为3.6V
B ．变阻器向右滑动时，V 2读数逐渐减小
C ．此电路中，电动机的输入功率减小
D ．变阻器的最大阻值为30Ω
9、如图甲所示，绝缘轻质细绳一端固定在方向相互垂直的匀强电场和匀强磁场中的O 点，另一端连接带正电的小球，小球电荷量7
610q C -=⨯，在图示坐标中，电场方向沿竖直方向，坐标原点O 的电势为零．当小球以2m ／s 的速率绕O 点在竖直平面内做匀速圆周运动时，细绳上的拉力刚好为零．在小球从最低点运动到最高点的过程中，轨迹上每点的电势ϕ随纵坐标y 的变化关系如图乙所示，重力加速度210/g m s =.则下列判断正确的是
A．匀强电场的场强大小为6
3.210/
V m
⨯
B．小球重力势能增加最多的过程中，电势能减少了2.4J C．小球做顺时针方向的匀速圆周运动
D．小球所受的洛伦兹力的大小为3N
10、已知与长直通电导线距离为r处的磁感应强度大小为
I
B k
r
=，其中I为导线中的电流，k为常数。

在∠ABC=120°
的等腰三角形的三个顶点处各有一条长直通电导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流I，电流方向如图所示。

其中O点为AC边的中点，D点与B点关于AC边对称。

现将另外一根通电导体棒垂直于纸面放在O点时，其受到的安培力的大小为F。

若将该导体棒垂直于纸面放到D点，电流大小和方向与在O点时一致，则此时该导体棒受到的安培力（）
A．方向与在O点受到的安培力方向相同
B．方向与在O点受到的安培力方向垂直
C．大小为F
D．大小为2F
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．（6分）某同学通过实验探究热敏电阻T
R的阻值随温度变化的非线性规律。

实验室有器材如下：毫安表mA（0～300mA），电压表V（0～15V），滑动变阻器R（最大阻值为10Ω），开关S，导线，烧杯，水，温度计等。

(1)按图甲所示的电路图进行实验，请依据此电路图，用笔画线代表导线正确连接图乙中的元件___；
(2)某一次实验中，电压表与电流表的读数如图丙所示。

则电流表的读数为_________A，电压表的读数为_________V。

由上述电流值、电压值计算的电阻值为_________Ω；
(3)该实验电路因电流表的外接造成实验的系统误差，使电阻的测量值_________（选填“大于”或“小于”）真实值；
(4)实验中测量出不同温度下的电阻值，画出该热敏电阻的T R t-图像如图丁示。

则上述(2)中电阻值对应的温度为
_________℃；
︒时，其电阻值为_________Ω。

(5)当热敏电阻的温度为70C
12．（12分）某同学采用惠斯通电桥电路测量一未知电阻R x的阻值。

电路中两个定值电阻R1=1000Ω、R2=2000Ω，R3为电阻箱（阻值范围0~999.9Ω），G为灵敏电流计。

(1)具体操作步骤如下∶
①请依据原理图连接实物图_________；
②闭合开关S，反复调节电阻箱的阻值，当其阻值R3=740.8Ω时，灵敏电流计的示数为0，惠斯通电桥达到平衡；
③求得电阻R x=____Ω。

(2)该同学采用上述器材和电路测量另一电阻，已知器材无损坏且电路连接完好，但无论怎样调节电阻箱的阻值，灵敏电流计的示数都不能为0，可能的原因是_______。

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，一上端开口的圆筒形导热汽缸竖直静置于地面，汽缸由粗、细不同的两部分构成，粗筒的横截面积是细筒横截面积S (cm2)的2倍，且细筒足够长．粗筒中一个质量和厚度都不计的活塞将一定量的理想气体封闭在粗筒内，活塞恰好在两筒连接处且与上壁无作用力，此时活塞与汽缸底部的距离h=12cm，大气压p0=75 cmHg．现把体积为17S (cm3)的水银缓缓地从上端倒在活塞上方，在整个过程中气体温度保持不变，不计活塞与汽缸间向的摩擦，求最终活塞下降的距离x．
14．（16分）如图所示，U型玻璃细管竖直放置，水平细管又与U型玻璃细管底部相连通，各部分细管内径相同。

U 型管左管上端封有长11cm的理想气体B，右管上端开口并与大气相通，此时U型玻璃管左、右两侧水银面恰好相平，水银面距U型玻璃管底部为15cm。

水平细管内用小活塞封有长度10cm的理想气体A。

现将活塞缓慢向右推，使气体B的长度为10cm，此时气体A仍封闭在气体B左侧的玻璃管内。

已知外界大气压强为75cmHg。

试求：
（1）最终气体B压强；
（2）活塞推动的距离。

15．（12分）如图所示，两根足够长的平行竖直导轨，间距为 L ，上端接有两个电阻和一个耐压值足够大的电容器， R 1∶R 2= 2∶3，电容器的电容为C 且开始不带电。

质量为m 、电阻不计的导体棒 ab 垂直跨在导轨上，S 为单刀双掷开关。

整个空间存在垂直导轨平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为 B 。

现将开关 S 接 1，ab 以初速度 v 0 竖直向上运动，当ab 向上运动 h 时到达最大高度，此时迅速将开关S 接 2，导体棒开始向下运动，整个过程中导体棒与导轨接触良好，空气阻力不计，重力加速度大小为 g 。

试问：
(1) 此过程中电阻 R 1产生的焦耳热；
(2) ab 回到出发点的速度大小；
(3)当 ab 以速度 v 0向上运动时开始计时，t 1时刻 ab 到达最大高度 h 处， t 2时刻回到出发点，请大致画出 ab 从开始运动到回到出发点的 v-t 图像（取竖直向下方向为正方向）。

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、D
【解析】
A ．取水面上质量为m 的水滴，从小孔喷出时由机械能守恒定律可知
212
mgy mv =
解得 2v gy =
选项A 错误；
BCD ．水从小孔P 射出时做平抛运动，则
x=vt
h-y =12
gt 2 解得
x =可知x 与小孔的位置有关，由数学知识可知，当y =h -y ，即y =
12h 时x 最大，最大值为h ，并不是y 越小x 越大，选项D 正确，BC 错误。

故选D 。

2、D
【解析】
弹簧上的弹力为100N ，伸长量
10cm 0.1m x ==
由F =kx 得
100N/m 1000N/m 0.1
F k x === 用50N 力拉时
'50m 0.05m 5cm 1000
F L k ∆==== 故选D 。

3、D
【解析】
A ．由图知在0～t 0时间内甲车速度大于乙车的速度，故是甲车在追赶乙车，所以A 错误；
B ．0～2t 0时间内甲车平均速度的大小032
v ，乙车平均速度012v ，所以B 错误； D ．由题意知，图中阴影部分面积即为位移s 0，根据几何关系知，三角形ABC 的面积对应位移s 0∕3，所以可求三角形OCD 的面积对应位移s 0∕6，所以0—t o 时间内甲车发生的位移为
s=s 0+ s 0∕6
得
s 0=67
s 故D 正确；
C ．2t 0时刻甲、乙两车间的距离即为三角形ABC 的面积即s 0∕3，所以C 错误．
故选D 。

4、D
【解析】
A ．弹簧开始的弹力
F =mg
剪断细线的瞬间，弹簧弹力不变，B 的合力仍然为零，则B 的加速度为0，故A 错误；
BC ．剪断细线的瞬间，弹力不变，将C 和A 看成一个整体，根据牛顿第二定律得
AC 22 1.522F mg mg mg a g m m
++=== 即A 、C 的加速度均为1.5g ，故BC 错误；
D ．剪断细线的瞬间，A 受到重力和C 对A 的作用力，对A 有
C F mg ma +=
得
C 0.5F ma mg mg =-=
故D 正确。

故选D 。

5、B
【解析】
由题意可知，小球在竖直方向做自由落体运动，则
22 1.8s=0.6s 10
h t g ⨯== 由对称性可知，小球第一次落地时的水平位移为
1 4.8m=1.2m 4
x =⨯ 则初速度
1.2m/s=2m/s 0.6
x v t ==
6、D
【解析】
A ．0～t 2时间内甲、乙两质点的位移相等，而所用时间也相等，则平均速度相等，A 错误；
BD ．x -
t 图象切线的斜率表示速度，由图线可知t 2时刻甲、乙两质点的速度不相等。

又因甲质点做初速度为0的匀变速运动，t 2时刻的速度等于0～t 2时间内平均速度的2倍，即：
11
212
2x x t t t =-，
解得：
t 2=2t 1， B 错误D 正确；
C ．对甲质点，有
21212
x at =， 解得加速度为
1
22
2x a t =， C 错误。

故选D 。

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、AD
【解析】
A 、剧烈的碰撞和升高温度都会减弱磁体的磁性，可以用安培分子环流假说进行解释。

故A 正确；
B 、力擦玻璃器并非是通过电磁感应来进行工作的，而是利用磁体之间异名磁极的相互吸引来工作的。

故B 错误；
C 、当擦窗器沿着水平方向匀速运动时，根据力的平衡条件，以其中一层为对象，对磁体进行受力分析，有竖直向下的重力、水平方向的摩擦力、则此方向斜向上，故C 错误；
D 、当擦窗器沿着竖直向下匀速运动时，根据力的平衡条件，以其中一层为对象，对磁体在水平方向受到磁力和玻璃的支持力，竖直方向若竖直向下的重力等于竖直向上的摩擦力、则竖直方向的磁力为零，此时磁力的合力为水平方向。

故D 正确。

故选AD 。

8、BC
先确定图线与电压表示数对应的关系，再根据图线求出电源的电动势，并判断V 2读数的变化情况。

当I =0.3A 时，电动机输入功率最大。

变阻器的全部接入电路时，电路中电流最小，由欧姆定律求解变阻器的最大阻值。

【详解】
A ．由电路图甲知，电压表V 2测量路端电压，电流增大时，内电压增大，路端电压减小，所以最上面的图线表示V 2的电压与电流的关系。

此图线的斜率大小等于电源的内阻，为
Δ 3.4 3.0Ω2Ω.2
Δ0U r I -=== 当电流 I =0.1A 时，U =3.4V ，则电源的电动势
3.40.12 3.6V E U Ir =+=+⨯=
故A 正确。

B ．变阻器向右滑动时，R 阻值变大，总电流减小，内电压减小，路端电压即为V 2读数逐渐增大，故B 错误。

C ．由图可知，电动机的电阻
M 0.80.4Ω4Ω0.1
r -== 当I =0.3A 时，U =3V ，电动机输入功率最大，此电路中，电动机的输入功率增大，故C 错误。

D ．当I =0.1A 时，电路中电流最小，变阻器的电阻为最大值，所以
M 3.624Ω30Ω0.1E R r r I ⎛⎫=--=--= ⎪⎝⎭
故D 正确。

本题选择错误的，故BC 符合题意。

故选BC 。

【点睛】
此题考查对物理图像的理解能力，可以把本题看成动态分析问题，来选择两电表示对应的图线。

对于电动机，理解并掌握功率的分配关系是关键。

9、BD
【解析】
A 、据题意和乙图可知，6
6210V 510V 0.4
U E d ⨯===⨯，故A 错误； B 、据题意可知，小球所受的电场力等于重力，洛伦兹力提供向心力，所以小球重力势能增加最多，电势能减少最多，
大小为：2qφ=2×6×10﹣7×
2ⅹ106J=2.4J ，故B 正确； C 、以上分析可知，洛伦兹力提供向心力，据左手定则可知，小球做逆时针运动，故C 错误；
D 、以上可知：mg=Eq ，2mv f qvB r
==，联立以上解得：f=3N ，故D 正确． 故选BD
【点睛】
本题感觉较难，但读懂题意，把小球的受力情况和特点挖掘出来，此题就会迎刃而解；还需注意利用乙图求场强，能量守恒求电势能的减小．
10、AC
【解析】
AB ．由磁场叠加以及安培定则可知，AC 两处的直导线在O 点产生的磁场叠加结果为零，则O 点的磁场是B 点的直导线在O 点产生的，其方向为水平向左；同理可知D 点的合磁场方向也是水平向左，则导体棒在O 点和D 点所受安培力的方向相同（如图），选项A 正确，B 错误；
CD ．由以上分析可知，O 点的磁感应强度为
212
O I kI B k l l == D 点的磁感应强度为 2cos60cos60D I I I kI B k
k k l l l l =++= 则导体棒在OD 两点受安培力相等，选项C 正确，D 错误。

故选AC 。

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、 0.120 10.5 87.5 小于 20 29
【解析】
(1)[1]电路元件连线如图所示
(2)[2]电流表量程为300mA ，分度值为10mA ，测量值为
120mA 0.120A I ==
[3]电压表量程为15V ，分度值为0.5V ，测量值为
10.5V U =
[4]由欧姆定律得
T 10.5V 87.5Ω0.12A
===U R I (3)[5]电流表外接，电压表分流使电流表读数大于通过热敏电阻的电流，则电阻测量值小于真实值。

(4)[6]图像T R 轴的分度值为5Ω，估读至1Ω。

图像t 轴的分度值为5C ︒，估读至1C ︒。

则对应电阻值为87.5Ω=T R 的温度为t =20℃。

(5)[7]对应70C t =︒时的电阻值为29Ω。

12、 370.4 电阻箱的阻值调节范围小
【解析】
(1)①[1]根据原理图连接实物图为
③[2]当灵敏电流计读数为零时，根据电桥平衡可得
123
x R R R R = 解得
132
370.4Ωx R R R R == (2)[3]灵敏电流计的示数不能为0，则有
123
x R R R R ≠ 可得
231
x R R R R ≠ 根据题意可知电阻箱的阻值3R 的值必定小于
21x R R R 的值，故可能的原因是电阻箱的阻值调节范围小。

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、2cm
【解析】
以汽缸内封闭气体为研究对象：
初态压强 p 1＝p 0＝75 cmHg
初态体积 V 1＝2hS
注入水银后，设细圆筒中水银的高度为L ，则有：17S ＝LS+x·
2S 所以，末态压强为：p 2=(p 0+x+L)
末态体积 V 2＝2(h －x)S
由玻意耳定律可知：p 1V 1＝p 2V 2
整理、代入数据并化简得：x 2－104x ＋204＝0
解得活塞静止时下降的距离为：x ＝2cm ，或x ＝102 cm ，无意义舍去
14、（1）82.5cmHg （2）10.363cm
【解析】
考查理想气体的等温变化。

【详解】
（1）活塞缓慢向右推的过程中，气体B 做等温变化，设S 为玻璃管横截面：
B2751110S P S ⨯=⨯
解得：
B282.5cmHg p =
即最终气体B 压强为82.5cmHg ；
（2）末状态：气体B 和C 的液面高度差：
82.575cm 7.5cm h ∆=-=
活塞缓慢向右推的过程中，气体A 做等温变化
初状态：
A1B117515cmHg 90cmHg P P h =+=+=
末状态：
A2B2282.516cmHg 98.5cmHg P P h =+=+=
由玻意耳定律：
A1A1A2A2p V p V =
代入数据：
A2901098.5S L S ⨯=⨯
解得：
A29.137cm L =
活塞推动的距离：
1(7.51)(109.137)cm 10.363cm d =+++=－。

15、（1）2103152Q mv mgh ⎛⎫=- ⎪⎝⎭；（2）222mgh v CB L m =+；（3）见解析。

【解析】
（1）只有当开关S 接1时回路中才有焦耳热产生，在导体棒上升过程，设回路中产生的焦耳热为Q ，根据能量守恒有 2012
mv mgh = 又12:2:3R R =，因此电阻R 1产生的热量为
135
Q Q = 2103152Q mv mgh ⎛⎫=- ⎪⎝⎭
（2）当开关S 接2时，导体棒由静止开始下落，设导体棒下落的加速度为a ，由牛顿第二定律得
mg-ILB =0
又
Q C U CBL v I CBLa t t t
∆∆∆====∆∆∆ 联立得 22mg a CB L m =
+ 所以导体棒做初速度为0，加速度为a 的匀加速直线运动，设导体棒回到出发点的速度大小为v ，由22v ah = 得 222mgh v CB L m
=+ （3）当导体棒向上运动时，由于所受安培力向下且不断减小，所以导体棒做加速度逐渐减小的减速运动；当导体棒开始向下运动时做初速度为0的匀加速直线运动，由于所受安培力与重力反向，所以此过程加速度小于g.。