2024年高考真題-物理（湖南卷） 含解析

1.2024年5月3日，“嫦娥六號”探測器順利進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道，正式開啟月球之旅。相較于“嫦娥四號”和“嫦娥五號”，本次的主要任務(wù)是登陸月球背面進(jìn)行月壤采集并通過升空器將月壤轉(zhuǎn)移至繞月運(yùn)行的返回艙，返回艙再通過返回軌道返回地球。設(shè)返回艙繞月運(yùn)行的軌道為圓軌道，半徑近似為月球半徑。己知月球表面重力加速度約為地球表面的，月球半徑約為地球半徑的。關(guān)于返回艙在該繞月軌道上的運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是（）A.其相對于月球的速度大于地球第一宇宙速度B.其相對于月球的速度小于地球第一宇宙速度C.其繞月飛行周期約為地球上近地圓軌道衛(wèi)星周期的倍D.其繞月飛行周期約為地球上近地圓軌道衛(wèi)星周期的倍【答案】BD【解析】【詳解】AB．返回艙在該繞月軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)萬有引力提供向心力，且返回艙繞月運(yùn)行的軌道為圓軌道，半徑近似為月球半徑，則有其中在月球表面萬有引力和重力的關(guān)系有聯(lián)立解得由于第一宇宙速度為近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度，同理可得代入題中數(shù)據(jù)可得故A錯(cuò)誤、B正確；CD．根據(jù)線速度和周期的關(guān)系有根據(jù)以上分析可得故C錯(cuò)誤、D正確；故選BD。2.某電磁緩沖裝置如圖所示，兩足夠長平行金屬導(dǎo)軌置于同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌左端與一阻值為R的定值電阻相連，導(dǎo)軌段與段粗糙，其余部分光滑，右側(cè)處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，一質(zhì)量為m的金屬桿垂直導(dǎo)軌放置。現(xiàn)讓金屬桿以初速度沿導(dǎo)軌向右經(jīng)過進(jìn)入磁場，最終恰好停在處。已知金屬桿接入導(dǎo)軌之間的阻值為R，與粗糙導(dǎo)軌間的摩擦因數(shù)為，。導(dǎo)軌電阻不計(jì)，重力加速度為g，下列說法正確的是（）A.金屬桿經(jīng)過速度為B.在整個(gè)過程中，定值電阻R產(chǎn)生熱量為C.金屬桿經(jīng)過與區(qū)域，金屬桿所受安培力的沖量相同D.若將金屬桿的初速度加倍，則金屬桿在磁場中運(yùn)動(dòng)的距離大于原來的2倍【答案】CD【解析】【詳解】A．設(shè)平行金屬導(dǎo)軌間距為L，金屬桿在AA1B1B區(qū)域向右運(yùn)動(dòng)的過程中切割磁感線有E=BLv，金屬桿在AA1B1B區(qū)域運(yùn)動(dòng)的過程中根據(jù)動(dòng)量定理有則由于，則上面方程左右兩邊累計(jì)求和，可得則設(shè)金屬桿在BB1C1C區(qū)域運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t0，同理可得，則金屬桿在BB1C1C區(qū)域運(yùn)動(dòng)的過程中有解得綜上有則金屬桿經(jīng)過BB1的速度大于，故A錯(cuò)誤；B．在整個(gè)過程中，根據(jù)能量守恒有則在整個(gè)過程中，定值電阻R產(chǎn)生的熱量為故B錯(cuò)誤；C．金屬桿經(jīng)過AA1B1B與BB1C1C區(qū)域，金屬桿所受安培力的沖量為則金屬桿經(jīng)過AA1B1B與BB1C1C區(qū)域滑行距離均為，金屬桿所受安培力的沖量相同，故C正確；D．根據(jù)A選項(xiàng)可得，金屬桿以初速度再磁場中運(yùn)動(dòng)有金屬桿的初速度加倍，則金屬桿通過AA1B1B區(qū)域時(shí)中有則金屬桿的初速度加倍，則金屬桿通過時(shí)速度為則設(shè)金屬桿通過BB1C1C區(qū)域的時(shí)間為，則，則，則由于，則可見若將金屬桿的初速度加倍，則金屬桿在磁場中運(yùn)動(dòng)的距離大于原來的2倍，故D正確。故選CD。3.1834年，洛埃利用平面鏡得到楊氏雙縫干涉的結(jié)果（稱洛埃鏡實(shí)驗(yàn)），平面鏡沿放置，靠近并垂直于光屏。某同學(xué)重復(fù)此實(shí)驗(yàn)時(shí)，平面鏡意外傾斜了某微小角度，如圖所示。S為單色點(diǎn)光源。下列說法正確的是（）A.沿向左略微平移平面鏡，干涉條紋不移動(dòng)B沿向右略微平移平面鏡，干涉條紋間距減小C.若，沿向右略微平移平面鏡，干涉條紋間距不變D.若，沿向左略微平移平面鏡，干涉條紋向A處移動(dòng)【答案】BC【解析】【詳解】CD．根據(jù)題意畫出光路圖如圖所示，S發(fā)出的光與通過平面鏡反射光（可以等效成虛像S′發(fā)出的光）是同一列光分成的，滿足相干光條件。所以實(shí)驗(yàn)中的相干光源之一是通過平面鏡反射的光，且該干涉可看成雙縫干涉，設(shè)S與S′的距離為d，則d=2aS到光屏的距離為l，代入雙縫干涉公式可得則若θ=0°，沿OA向右（沿AO向左）略微平移平面鏡，對l和d均沒有影響，則干涉條紋間距不變，也不會(huì)移動(dòng)，故C正確，D錯(cuò)誤；AB．同理再次畫出光路圖有沿OA向右略微平移平面鏡，即圖中從①位置→②位置，由圖可看出雙縫的間距增大，則干涉條紋間距減小，沿AO向左略微平移平面鏡，即圖中從②位置→①位置，由圖可看出干涉條紋向上移動(dòng)，故A錯(cuò)誤，B正確。故選BC。4.如圖，光滑水平面內(nèi)建立直角坐標(biāo)系xOy．A、B兩小球同時(shí)從O點(diǎn)出發(fā)，A球速度大小為v1，方向沿x軸正方向，B球速度大小為v2=2m/s、方向與x軸正方向夾角為θ。坐標(biāo)系第一象限中有一個(gè)擋板L，與x軸夾角為α。B球與擋板L發(fā)生碰撞，碰后B球速度大小變?yōu)?m/s，碰撞前后B球的速度方向與擋板L法線的夾角相同，且分別位于法線兩側(cè)。不計(jì)碰撞時(shí)間和空氣阻力，若A、B兩小球能相遇，下列說法正確的是（）A.若θ=15°，則v1的最大值為，且??=15°B.若??=15°，則v1的最大值為，且??=0°C.若??=30°，則v1的最大值為，且??=0°D.若??=30°，則v1的最大值為，且α=15°【答案】AC【解析】【詳解】由于水平面光滑，則兩小球均做勻速直線運(yùn)動(dòng)，若A、B兩小球能相遇，則繪出運(yùn)動(dòng)軌跡圖如下圖則根據(jù)正弦定理有AB．若θ=15°，帶入數(shù)據(jù)v2=2m/s，，解得當(dāng)??=15°，v1取得最大值為，故A正確、B錯(cuò)誤；CD．若θ=30°，帶入數(shù)據(jù)v2=2m/s，，解得當(dāng)??=0°，v1取得最大值為，故C正確、D錯(cuò)誤。故選AC。5.如圖所示，一水平放置的半徑為R的圓環(huán)形剛性窄槽固定在桌面上，槽內(nèi)嵌著1、2兩個(gè)大小相同的小球，他們的質(zhì)量分別是m1、m2，小球與槽的兩壁剛好接觸而它們之間的摩擦可忽略不計(jì)，且槽的內(nèi)半徑遠(yuǎn)大于球的半徑。（1）若1號球以初速度v0出發(fā)，與2號球發(fā)生碰撞，并粘在一起。求碰后兩球需要的向心力。（2）若1號球與2號球發(fā)生的是彈性碰撞，且碰撞地點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)等邊三角形，討論m1：m2的值。（3）若兩球發(fā)生的碰撞為非彈性碰撞，定義恢復(fù)系數(shù)為，請計(jì)算從第一次到第2n＋1次碰撞過程中B的路程(用m1、m2、e、R、n表達(dá))?！敬鸢浮浚?）；（2）當(dāng)m1<m2時(shí)，；當(dāng)m1>m2時(shí)，；（3）【解析】【詳解】（1）有題意可知1號球和2號球碰撞過程動(dòng)量守恒，則有碰后對兩球整體有（2）若兩球發(fā)生彈性碰撞則有聯(lián)立解得，根據(jù)題意，當(dāng)m1<m2時(shí)，小球1反彈，反彈后與2號在III位置相遇，則有即解得當(dāng)m1>m2時(shí)，小球1不反彈，則2號多跑一圈，再追上1號，則即解得（3）令1號球和2號球分別為A、B；若兩球發(fā)生的碰撞為非彈性碰撞，第1次碰后，兩球相對遠(yuǎn)離速度為ev0，B比A多跑一圈后發(fā)生第2次碰撞，（B繞到A后而，下次碰撞的靠近速度就是ev0），運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1，則碰撞過程動(dòng)量守