2023届河南省开封市高三下学期第二次模拟考试理综物理试卷（含解析）

2023届河南省开封市高三下学期第二次模拟考试理综

物理试卷

一、单选题

1．2022年春晚舞台上的歌曲《时代感》唱出了我们风华正茂、活力满满的新时代。在演唱的过程中，某演员活力四射、双脚离地，跳出画面的情景给大家留下了深刻的印象，若不计空气阻力，则该演员双脚加速起跳离开地面的过程中，下列说法正确的是（　　）

A．地面对该演员的支持力的冲量不为零，做功也不为零

B．该演员的机械能守恒

C．地面对该演员的支持力大于该演员对地面的压力

D．该演员处于超重状态，且加速度的方向与其动量改变量的方向相同

2．如图所示为氢原子的部分能级图，用a光照射大量处在基态的氢原子后，能向外辐射出6种不同频率的光子，已知金属b的逸出功为。则下列说法正确的是（　　）

A．a光的光子能量大于等于12.75

B．辐射出的光子有4种能使金属b发生光电效应

C．由能级跃迁到能级时，辐射出的光的波长最短

D．使金属b发生光电效应时，光电子的最大初动能为7.85

3．不计电阻的两组线圈ab和cd分别绕在铁芯上，相互靠近如图所示放置，两线圈匝数之比为n1：n2，图中C为电容器，V1和V2为理想电压表。若MN端输入按正弦规律变化的电压，以下说法正确的是（  ）

A．两线圈中电流均为0

B．电容器消耗的功率等于MN端的输入功率

C．电压表V1和V2的读数之比为：

D．将一闭合导线框置于电容器两极板之间，线框中可能会产生电流

4．如图所示，套在直细杆上的环A跨过定滑轮且不可伸长的轻绳与B相连，在外力作用下A沿杆以速度匀速上升经过P、Q两点，经过P点时绳与竖直杆间的角度为α，经过Q点时A与定滑轮的连线处于水平方向，则求（　　）

A．经过P点时，B的速度大小等于

B．当时A、B的速度大小之比是

C．在A从P至Q的过程中，B受到的拉力小于重力

D．经过Q点时，B的速度方向向下

二、多选题

5．如图所示，A、B为水平放置的平行金属板，A、B两板间电势差为U。氘核和α粒子（重力不计）以相同的水平初速度先后由两板间的中心轴线进入板间并发生偏转，最后打在荧光屏上，已知α粒子的电荷量是氘核的2倍，质量是氘核的2倍，下列判断正确的是（　　）

A．两粒子最后打在荧光屏上的同一点

B．偏转电场对两粒子做功相同

C．两粒子打在荧光屏上时的动能相同

D．两粒子离开电场时速度偏转的角度相同

6．下列关于开普勒行星运动定律和万有引力的说法中正确的是（　　）

A．所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，行星运动的方向总是沿椭圆轨道的切线方向

B．火星和地球与太阳中心的连线在相等时间内扫过的面积，它们是相等的

C．地球绕太阳在椭圆轨道上运行，在近日点比在远日点受到太阳的万有引力大

D．树上的苹果所受的重力与地球对月球的引力是同一性质的力

7．如图所示，空间中存在有界正交的匀强电场和匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B，电场的电场强度大小为E，在电磁场上方某处有一个电荷量为 ，质量为m的小球，现将小球由静止释放，结果小球恰能沿直线通过电磁场区域，已知重力加速度为g，空气阻力不计，则（　　）

A．小球穿过电磁场区域的过程中动能增大

B．小球穿过电磁场区域的过程中电势能不变

C．小球在电磁场区域受到的电场力大于重力

D．小球进入电磁场区域前自由下落的高度为

8．如图所示，半径为R的光滑圆环固定在竖直面内，圆心O的正上方B点固定有一定滑轮，B点的左侧再固定有一定滑轮，质量为m的小球套在圆环上，轻质细线跨过两个滑轮，一端连接小球，另一端连接质量为m的物块，用竖直向下的拉力F（未知）把小球控制在圆环上的A点，OA与竖直方向的夹角为53°，AB正好沿圆环的切线方向，不计一切摩擦，不计滑轮、小球以及物块的大小，重力加速度为g，sin53°=0.8、cos53°=0.6，下列说法正确的是（　　）

A．小球与物块静止时，竖直向下的拉力F的大小为

B．在撤出拉力F的一瞬间，细线的拉力的大小为

C．小球由A点运动到P点的过程中，物块下降的高度

D．若小球在P点的速度大小为v，则物块的速度大小也为v

9．一定质量的理想气体由状态A经状态B、C又回到状态A，其变化过程的p—T图像如图所示，AC的反向延长线通过坐标原点O。已知该气体在状态A时的体积为2.0L，下列说法正确的是（　　）

A．该气体在状态B时的体积为3.0L

B．该气体在状态C时的体积为2.0L

C．该气体从状态B到状态C的过程放出热量

D．该气体在一个循环过程要从外界吸收热量

E．该气体从状态C到状态A的过程中密度不变

10．图甲为一列简谐横波在时刻的波形图，P是平衡位置在处的质点，Q是平衡位置在处的质点；图乙为质点Q的振动图像，下列说法正确的是（　　）。

A．在时，质点Q向y轴正方向运动

B．在时，质点P到达平衡位置

C．从到，该波沿x轴正方向传播了

D．从到，质点P通过的路程为

E．在时，质点P在平衡位置下方处

三、实验题

11．某学习小组用如图所示的实验装置来验证“动能定理”。他们在气垫导轨上的B处安装了一个光电门，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的光滑定滑轮与钩码相连。每次让滑块都从A处由静止释放。（忽略空气阻力）

（1）要使滑块受到的合力近似等于钩码的重力，应该满足___________（填正确答案标号）。

A．滑块的质量远小于钩码的质量

B．滑块的质量远大于钩码的质量

C．A处与光电门间的距离适当大些

D．细线与气垫导轨平行

（2）实验时保持滑块的质量M和A、B间的距离L不变，改变钩码的质量m，记录钩码的质量m和对应的滑块遮光条通过光电门的时间t。已知遮光条的宽度为d，则滑块经过光电门时的速度大小为___________（用题目所给物理量符号表示）。

（3）已知当地的重力加速度为g。在满足（1）的条件下，如果___________（用m、M、g、L、d、t表示）成立，那么，动能定理就得到了验证。

12．甲、乙、丙三位同学协作测定某电池的电动势和内阻．他们设计的电路原理如图1，其中R为电阻箱，电流表A的内阻为RA＝5.0Ω．他们改变R的阻值，记下多组R和电流表示数I．

甲同学以I﹣R作纵坐标，以I作横坐标作图处理数据；乙同学以I（R+RA）为纵坐标，以I为横坐标处理数据．他们在同一张坐标纸上画出的图如图2所示．

（1）由图2可知，甲同学绘制的是图线_____（填“a”或“b”），电源电动势为_____V，内阻为_____Ω．

（2）丙同学打算以纵坐标，以R作横坐标，请根据（1）中计算的结果将丙所作图线在图3中画出______．

（3）分析可知，在图1所示电路中，当电阻箱的阻值R＝_____Ω时，电阻箱消耗的电功率最大．

四、解答题

13．如图所示，一长度为L的轻绳，一端固定一个质量为m的小球a，另一端固定在O点，O点距离地面的高度也为L，在O点正下方距离O点处有一光滑小铁钉c，c的正下方放有小球b。初始小球a与O点在同一水平线上，轻绳伸直。现由静止释放小球a，小球a与小球b碰后粘在一起并向左摆动，恰好能够沿圆弧运动到c点正上方。小球a和小球b均可视为质点，重力加速度为g，空气阻力不计。求：

(1)碰后瞬间小球a的速度大小；

(2)小球b的质量。

14．如图，区域I内有与水平方向成45°角的匀强电场E1，区域宽度为d1，区域Ⅱ内有正交的有界匀强磁场B和匀强电场E2，区域宽度为d2，磁场方向垂直纸面向里，电场方向竖直向下。一质量为m、电量大小为q的微粒在区域I左边界的P点，由静止释放后水平向右做直线运动，进入区域Ⅱ后做匀速圆周运动，从区域Ⅱ右边界上的Q点穿出，其速度方向改变了30°，重力加速度为g，求：

（1）区域I和区域Ⅱ内匀强电场的电场强度E1、E2的大小；

（2）区域Ⅱ内匀强磁场的磁感应强度B的大小；

（3）微粒从P运动到Q的时间有多长。

15．许多食品在平原密封运送到进入高原后，由于海拔变高，气压变低，导致食品袋内气压高于外部，造成胀袋的现象，通常大气压强大约每升高下降，若环境温度保持不变，试分析以下问题：

①假设密封袋内气体的压强改变后和外界的压强相等，若密封袋内只密封空气且在海拔为零的平原处密封，其所处的大气压强为，求在海拔处，密封袋的体积变为原来的多少倍？

②在海拔处把密封袋扎破，假设袋子回弹后袋子的体积和在平原处的体积相等，则袋内的气体质量变成原来的多少倍？

16．如图，一横截面为直角三角形ABC的玻璃砖，AB＝L，∠A＝60°，∠C＝30°，一束单色光从AB的中点D处射入玻璃砖，单色光经BC面反射后从AC边的E点射出玻璃砖，出射光线恰好平行于BC边，光在真空传播的速度为c。求：

（1）玻璃砖对该单色光的折射率n；

（2）该单色光从D点传播到E点经历的时间t。

参考答案

1．D

【详解】A．冲量等于力与力作用时间的乘积，则地面对该演员的支持力的冲量不为零；该演员双脚起跳离开地面的过程中，地面对其支持力的作用点在力的方向上没有发生位移，即地面的支持力不做功，故A错误；

B．该演员在起跳过程中，消耗了体内一部分化学能转化为机械能，所以机械能不守恒，故B错误；

C．该演员起跳时地面对他的支持力和他对地面的压力为一对作用力与反作用力，由牛顿第三定律可知两者大小相等，故C错误；

D．该演员在起跳过程中，地面对他的支持力大于自身的重力，加速度向上，处于超重状态，由动量定理可知合力的方向与动量变化量的方向相同，所以加速度的方向与其动量改变量的方向相同，故D正确。

故选D。

2．B

【详解】A．由于能向外辐射6种不同频率的光子，则由公式

可知

即a光的光子能量一定等于能级与能级的能量差，即为

故A错误；

B．能使金属b发生光电效应的条件是光子的能量需大于2.35，而能级到能级辐射的光子能量为

能级到能级辐射的光子能量为

均小于逸出功，能级到能级辐射的光子能量为

可知有4种光子能使金属b发生光电效应现象，故B正确；

C．由公式

可知光子的能量越小，向外辐射的光的波长越长，即由能级跃迁到能级向外辐射的光能量最小，即该光的波长最长，故C错误；

D．由爱因斯坦光电效应方程

可知入射光的光子能量越大，光电子的最大初动能越大，则由能级跃迁到能级向外辐射的光子能量最大，所以光电子的最大初动能为

故D错误。

故选B。

3．D

【详解】A．若MN端输入按正弦规律变化的电压，则线圈ab中有变化的电流，线圈cd中磁通量会发生变化，线圈cd中产生感应电动势，对电容器充电，则cd线圈中有电流产生，故A错误；

BC．两组线圈ab和cd不是绕在同一铁芯上，通过线圈ab的磁通量不可能完全通过线圈cd，会有损失，电容器消耗的功率小于MN端的输入功率

故BC错误；

D．将一闭合导线框置于电容器两极板之间，当线框平面与纸面平行时，穿过线框的磁通量有变化时，会产生电流，故D正确。

故选D。

4．B

【详解】A．如图

把A的速度分解，沿绳方向的分速度与B的速度大小相等，关系式为

故A错误；

B．当时，A、B的速度大小之比是

故B正确；

CD．当A环上升至与定滑轮的连线处于水平位置Q时，B的速度，由公式

可知当A上升时，夹角增大，因此B做向下的减速运动，加速度向上，由牛第二定律，可知绳对B的拉力大于B的重力，故CD错误。

故选B。

5．AD

【详解】A．带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，加速度为

由类平抛运动规律可知，带电粒子的在电场中运动时间为

离开电场时，带电粒子的偏转位移

两粒子比荷相同，故偏转位移相同，打在荧光屏上同一位置，选项A正确。

B．偏转电场对粒子做的功

故偏转电场对两粒子做功不相同，选项B错误。

C．粒子打在荧光屏上的动能

故两粒子打在荧光屏上时的动能不相同，选项C错误。

D．粒子离开电场时速度偏转角的正切值

两粒子离开电场时速度偏转的角度相同，选项D正确。

故选AD。

6．ACD

【详解】A．所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上，物体做曲线运动，运动的方向总是沿轨道的切线方向，A正确；

B．对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等，不同的行星面积不等，B错误；

C．根据万有引力公式可知，地球在椭圆轨道上运行时，在近日点的距离比远日点的距离小，所以在近日点万有引力大，C正确；

D．地球对月球的引力来自地球的引力，重力也来自地球的引力，树上的苹果所受的重力与地球对月球的引力是同一性质的力，D正确；

故选ACD。

7．CD

【详解】A．由于小球进入电磁场区域后沿直线运动，则一定做匀速直线运动，动能不变，故A错误；

B．由于电场力做负功，所以小球穿过电磁区域的过程中电势能增大，故B错误；

C．对小球受力分析可知，小球受到的洛伦兹力与重力垂直，且两个力的合力与电场力等大反向，因此电场力大于重力，故C正确；

D．设小球进入电磁场区域时的速度为v，由受力平衡可得

解得

因此小球进入电磁场区域前自由落体，由 可得

故D正确。

故选CD。

8．AC

【详解】A．对物块分析有

对小球分析有

解得

A正确；

B．撤出拉力F的一瞬间，对物块分析有

对小球分析有

解得

B错误；

C．小球由A点运动到P点的过程中，物块下降的高度为

C正确；

D．若小球在P点的速度大小为v，由于该速度方向沿圆环切线，即与细线垂直，表明其沿细线方向的分速度为0，即物块的速度大小为0，D错误。

故选AC。

9．BCE

【详解】AB．根据理想气体状态方程有

即

可知气体在状态B和C时的体积为

VB=6L，VC=2L

A错误，B正确；

C．该气体从状态B到状态C的过程中，温度不变，内能不变，ΔU=0；体积减小，外界对气体做功，W>0；根据热力学第一定律，可知Q<0，即放出热量。C正确；

D．将该气体在一个循环过程的p-V图像作出如下

可以看出，A到B过程气体对外做的功（图线与横轴所围面积）小于B到C外界对气体做的功，一个循环过程外界对气体做了功，W>0；回到A状态时，内能不变，ΔU=0；根据热力学第一定律，可知Q<0，即放出热量，D错误；

E．该气体从状态C到状态A的过程中体积不变，所以密度不变，E正确。

故选BCE。

10．ACE

【详解】A．图乙为质点Q的振动图像，可知在时刻，质点Q向y轴正方向运动，A正确；

B．由图乙可知该波的周期为T=2s，由质点Q的振动方向沿y轴正方向运动，可知该波沿x轴的正方向传播，此时质点P向y轴正方向运动，再经0.25s，即T时，即在时刻质点P到达波峰，不能到达平衡位置，B错误；

C．该波的波长，波速为

经1.5s，该波沿x轴正方向传播的距离为

x=vt=0.02×1.5m=0.03m=3cm

C正确；

DE．由图甲和题意可知，在时，质点P的位移是

即在时，质点P在平衡位置上方距平衡位置的位置，从到，即总时间为。在距平衡位置的位置，再经T，即0.25s，质点P到达波峰，再经，即1s，质点P到达波谷，再经T，质点P到达平衡位置下方距平衡位置处，则有从到，质点P运动的路程为

D错误，E正确。

故选ACE。

11．     BD##DB         

【详解】（1）[1]当细线与导轨平行时，设细线的拉力为F，滑块的加速度大小为a。则

得

当时

要使滑块受到的合力近似等于钩码的重力，应该满足滑块的质量远大于钩码的质量，细线与气垫导轨平行。

故选BD。

（2）[2]滑块经过光电门时的速度可近似认为等于经过光电门时的平均速度，即大小为

（3）[3]要验证的关系为

即

12．     a     1.5     10          15

【详解】（1）在闭合电路中，由闭合电路的欧姆定律有

整理得

则图象的斜率绝对值大于图象的斜率绝对值，由图2可知，甲绘制的图线是a，由图2可知

解得

（2）在闭合电路中

整理得：

故图象如图所示：

（3）把电流表与电源整体当作等效电源，此时等效的内阻为

故当电阻箱阻值等于等效电源的内阻时电源输出功率最大，电阻箱功率最大，故此时电阻箱阻值为。

13．(1)；(2)

【详解】(1)设小球b的质量为，碰后整体恰运动到最高点，整体做圆周运动的半径为

根据牛顿第二定律有

设碰后小球a的速度为，碰后整体由最低点到最高点的过程，根据机械能守恒有

解得

(2)小球a由静止释放到最低点，根据机械能守恒有

小球a与小球b发生碰撞，根据动量守恒有

解得

14．（1）E1= ，E2=；（2） ；（3）

【详解】（1）微粒在区域I内水平向右做直线运动，则在竖直方向上有：

求得：

微粒在区域II内做匀速圆周运动，则重力和电场力平衡，有：

求得：

（2）粒子进入磁场区域时满足：

根据几何关系，分析可知：

整理得：

（3）微粒从P到Q的时间包括在区域I内的运动时间t1和在区域II内的运动时间t2，并满足：

经整理得：

15．①；②

【详解】①在海拔处的大气压强为

根据理想气体状态方程

解得

②密封袋扎破后，设对应压强为的大气压跑出的气体体积为，则

解得

可知气体跑出原来的，剩余。

16．（1）；（2）

【详解】（1）画出光路图如图

因光线在D点的入射角为i=60°，由几何关系可得在D点的折射角r=30°

折射率

（2）光在介质中的速度

光从D点传播到E点经历的路程

用时间