精品解析：河南省开封市等2地2022-2023学年高三下学期5月期末理综物理试题（解析版）

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理科综合一、选择题：本题共8小题，每小题6分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～4题只有一项符合题目要求，第5～8题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。1. 研究某种金属的光电效应规律，所得相关图像分别如图甲、乙、丙、丁所示，为光电子的最大初动能、v为入射光的频率、I为光电流、U为两极板间的电压、为遏止电压。下列说法正确的是（　　）  A. 由图甲知，入射光的频率为时，产生的光电子的最大初动能为B. 由图乙知，入射光的光照强度越大，光电子的最大初动能越大C. 由图丙知，入射光2的频率大于入射光1的频率D. 由图丁知，入射光的频率大于时，入射光的频率越大，遏止电压越大【答案】D【解析】【详解】A．根据，结合图甲可知，为截止频率，则当入射光的频率为时，不能够发生光电效应，不能够产生光电子，故A错误；B．根据上述可知，光电子的最大初动能由入射光的频率与金属的逸出功共同决定，与光照强度无关，故B错误；C．根据图丙可知根据则有即入射光2的频率小于入射光1的频率，故C错误；D．根据上述有可知入射光频率大于时，入射光的频率越大，遏止电压越大，故D正确。故选D。2. 跳台滑雪起源于挪威，是冬奥会的比赛项目。2022年北京冬奥会期间，我国北方掀起了雪（冰）上运动热潮。某滑雪者在跳台P处沿水平方向飞出，经过时间落在斜面上Q处，时滑雪者离斜面距离最大，P、Q间水平距离为60m。不计空气阻力，，取。下列说法正确的是（　　）  A. 斜坡倾角B. 滑雪者在P处的速度大小为15m/sC. 滑雪者离坡面的最大距离为9mD. 滑雪者落到Q处时速度与水平方向夹角为53°【答案】C【解析】【详解】B．在时滑雪者离斜面距离最大，可知在垂直斜面方向上的运动是对称的，由对称性可得，则有解得滑雪者在P处的速度大小为B错误；A．滑雪者在跳台P处沿水平方向飞出，做平抛运动，在竖直方向是自由落体运动，可得P处的高度则有解得A错误；C．由题意可知，时滑雪者离斜面距离最大，可将初速度v0和重力加速度g分解，如图所示，可得离斜面最远时，则有解得滑雪者离坡面的最大距离为C正确；     D．设滑雪者落到Q处时速度与水平方向夹角为α，由平抛运动的推论可得可知滑雪者落到Q处时速度与水平方向夹角大于53°，D错误。故选C。3. 如图所示，为匀强电场中的矩形区城，电场方向与矩形平面平行。将电荷量为q（）的粒子从a点移动到b点，电场力做功为W（），若将该粒子从d点移动到b点，电场力做功为2W。下列说法正确的是（　　）  A. 该匀强电场的方向与平行B. 图中d点电势低于b点电势C. 图中a、c两点电势相同D. 若将该粒子从c点移动到d点，电场力做功为W【答案】C【解析】【详解】AC．取bd中点为O，由题意可知，将该粒子从d点移动到O点，电场力做功为W。则a、O、c电势相等，匀强电场的方向与ac垂直，A错误，C正确；B．电荷带正电，粒子从d点移动到b点，电场力做正功，则d点电势高于b点电势，B错误；D．将该粒子从c点移动到d点，电场力做功为-W，D错误。故选C。4. 如图所示，物块A、B叠放在粗糙水平地面上，一轻质弹簧一端与物块A相连，另一端悬挂在M点。若将弹簧上端缓慢移动至物块A正上方的O点，物块A、B始终处于静止状态，上端移至N点时，弹簧刚好处于原长。弹簧上端由M移动至O点的过程中，下列说法正确的是（　　）A. 物块B对A的支持力一直增大B. 开始时A、B间弹力可能为0C. 地面对B的摩擦力先增大后减小D. 地面对B的支持力先减小后增大【答案】A【解析】【详解】A．设A到O点的高度为h，弹簧原长为l0，弹簧与竖直方向夹角为，弹簧上端由M移动至N点的过程中，对A由于可知弹簧伸长量减小，物块B对A的支持力增大。弹簧上端由N移动至O点的过程中由于弹簧压缩量增大，物块B对A的支持力增大。则物块B对A的支持力一直增大，A正确；B．开始时A受弹簧弹力斜向上，处于静止状态，则A受B水平向左的静摩擦力，A、B间弹力不可能为0，B错误；C．对A、B整体，弹簧上端由M移动至N点的过程中，弹簧弹力的水平分力减小，则地面对B的摩擦力减小，C错误；D．对A、B整体，同A选项可知，地面对B的支持力一直增大，D错误。故选A。5. 冰壶运动被喻为冰上的“国际象棋”，是一项考验参与者的体能与脑力，展现动静之美和取舍智慧的冰上运动。在一次比赛中，质量为19.6kg的红壶静止在水平冰面上，运动员用等质量的黄壶撞击红壶，两壶在时发生正碰，碰撞前后两冰壶的v-t图像如图所示，已知两冰壶与冰面的动摩擦因数相同。关于两冰壶的运动，下列说法正确的是（　　）  A. 图像①是黄壶碰后的运动图像B. 碰撞前后黄壶动量变化量的大小为C. 碰后红壶经7s停下D. 两冰壶静止时距离为4.5m【答案】BCD【解析】【详解】A．正碰后，黄壶的速度应小于红壶，图像①是红壶碰后的运动图像，A错误；B．冰壶运动的加速度大小为则碰撞后黄壶的速度为碰撞前后黄壶动量变化量的大小为B正确；C．根据动量守恒碰撞后红壶的速度为红壶停止的时间为C正确；D．两冰壶静止时距离为D正确。故选BCD。6. 电磁缓冲装置广泛应用于高铁等交通工具，它利用电磁力来实现有效缓冲，其原理图如图所示。减速区分布着两部分磁场区域Ⅰ和Ⅱ（俯视），分别存在着垂直纸面向内和垂直纸面向外的宽度均为L的匀强磁场，磁感应强度的大小均为B。缓冲车质量为M，其底部最前端固定有边长也为L的N匝正方形线圈，线圈电阻为r，缓冲车以速度无动力进入减速区，不计摩擦及空气阻力。则（　　）  A. 缓冲车的线圈进入区域Ⅰ的过程中，线圈中的感应电流（从上往下看）沿逆时针方向B. 缓冲车的线圈刚进入区域Ⅰ的瞬间，缓冲车的加速度大小为C. 若缓冲车的线圈刚进入区域Ⅱ时的速度为v，此时缓冲车受到的安培力大小为D. 从缓冲车线圈进入区域Ⅱ开始，缓冲车运动位移为L的过程中，通过线圈的电荷量为【答案】AD【解析】【详解】A．根据右手定则，线圈中的感应电流（从上往下看）沿逆时针方向，A正确；B．缓冲车的线圈刚进入区域Ⅰ的瞬间，根据牛顿第二定律得B错误；C．若缓冲车的线圈刚进入区域Ⅱ时，受两区域磁场的安培力等大、同向，同B选项，缓冲车受到的安培力大小C错误；D．根据得D正确。故选AD。7. 我国的北斗三号卫星导航系统由24颗中圆地球轨道卫星、3颗地球静止轨道卫星和3颗倾斜地球同步轨道卫星共30颗卫星组成。如图所示，A、C为地球静止轨道卫星，B为在赤道平面的中圆地球轨道卫星，绕行方向均与地球自转方向一致。已知地球自转周期为，卫星B的运行周期为，图示时刻，卫星A与卫星B相距最近。下列说法正确的是（　　）    A. 卫星A、B、C的向心加速度的大小关系为B. 卫星C向后喷气加速可沿圆轨道追上卫星AC. 经过时间，卫星A与卫星B又一次相距最近D. 卫星A、C发射速度小于第一宇宙速度【答案】AC【解析】【详解】A．根据得如图可知A正确；B．卫星C向后喷气加速做离心运动，不能追上同轨道的A，B错误；C．根据卫星A与卫星B又一次相距最近的时间间隔为C正确；D．第一宇宙速度是最小发射速度，则卫星A、C的发射速度大于第一宇宙速度，D错误；故选AC。8. 霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器，用以检测磁场及其变化。某半导体材料制成的霍尔元件如图所示，长方体元件处于方向垂直于工作面向下的待测匀强磁场中，接通开关S，调节滑动变阻器R，使电路中电流为定值I，此时在元件的前后表面间会出现电势差（称为霍尔电压），用电压表测出前后表面M、N（图中未标出）间电势差的大小，即可求出该磁场的磁感应强度。的大小与I和B满足，称为霍尔元件灵敏度，越大，灵敏度越高。已知元件长为a，宽为b，高为h。下列说法正确的是（　　）  A. 表面M电势高，说明半导体材料中的载流子（参与导电部分）带负电B. 霍尔电压越大，说明磁感应强度越大C. 元件宽度b越大，霍尔元件的灵敏度越高D. 元件的高度h越小，霍尔元件的灵敏度越高【答案】D【解析】【详解】A．电流方向向右，若载流子带负电，则向左运动，根据左手定则，表面M电势低，说明载流子带正电，A错误B．霍尔电压由灵敏度、电流和磁感应强度共同决定，B错误；CD．由平衡条件又n为单位体积内自由电荷的个数，可知元件的宽度b越大，霍尔元件的灵敏度不变；元件的高度h越小，霍尔元件的灵敏度越高，C错误，D正确。故选D。二、非选择题：共174分。第9～12题为必考题，每个试题考生都必须作答。第13～16题为选考题，考生根据要求作答。（一）必考题：共129分9. 某物理兴趣小组在实验室中找到如下实验器材：A．光电计时器（配两个光电门）B．铁架台C．小钢球D．游标卡尺E．电磁铁F．铅垂线G．电源及导线若干利用这些器材设计如图甲所示的装置来验证机械能守恒定律。  （1）利用铅垂线调整铁架台、光电门等，使电磁铁、光电门1、光电门2的中心在同一竖直线上。用游标卡尺测量小球的直径，如图乙所示，则小球的直径d=______cm。（2）切断电磁铁的电源，小球由静止自由下落，计时器记录小球通过两个光电门的挡光时间分别为和，同时记录小球从光电门1到光电门2的时间t。则小球通过光电门1时的速度为______（用题中给出的物理量符号表示）。（3）当地重力加速度大小为g，若满足关系式____________（用题中给出的物理量符号表示），则表明该过程中小球的机械能守恒。【答案】    ①. 0.975    ②.     ③. 【解析】【详解】（1）[1]由图乙可知，游标卡尺的主尺读数为0.9cm，游标尺的第15刻度线与主尺的某刻度线对齐，则读数为0.05×15mm=0.75mm=0.075cm，则小球的直径为d=0.9cm+0.075cm=0.975cm（2）[2]小球通过光电门1时的速度为（3）[3]小球通过光电门2时的速度为由运动学公式可得小球在t时间内下落的高度则有重力势能的减少量动能的增加量在误差允许的范围内，若满足关系式整理即为则表明该过程中小球的机械能守恒。10. 某实验小组设计了如图甲所示的电路，测量电流表A的内阻及电源的电动势和内阻。所使用的器材有：  A．待测电源E（电动势约3V，内阻约0.5Ω）B．待测电流表A（量程0.6A，内阻约1Ω）C．电流表，（量程0.6A，内阻未知）D．电阻箱（0～99.99Ω）E．滑动变阻器（0～20Ω）F．滑动变阻器（0～500Ω）G．单刀双掷开关SH．单刀单掷开关KI．导线若干（1）利用该电路测电流表A的内阻：①滑动变阻器应选择______（选填仪器前编号“E”或“F”）。②闭合开关K，将开关S与______（选填“C”或“D”）接通，通过调节电阻箱和滑动变阻器R，读取电流表A及的读数。某次测量数据如下：电流表A的示数为0.27A、电流表的示数为0.45A，电阻箱的示数为，则电流表A的内阻_____Ω。（2）利用该电路测量电源的电动势和内阻，断开开关K，将开关S与_____（选填“C”或“D”）接通，调节电阻箱，记录电阻箱的阻值和电流表A的示数；多次调节电阻箱，重复实验，并记录多组电阻箱的阻值和对应电流表A的示数I。由实验数据绘出的图像如图乙所示，由此求出电源的电动势E=______V、内阻r=______（计算结果均保留两位有效数字）。  【答案】    ①. E    ②. D    ③. 0.92    ④. C    ⑤. 2.9    ⑥. 0.53【解析】【详解】（1）①[1]滑动变阻器取，不考虑其他电阻，电流为0.15A，已明显小于电流表量程，故滑动变阻器选择E足够。②[2][3]闭合开关K，将开关S与D接通，通过调节电阻箱和滑动变阻器R，读取电流表A及的读数，由部分电路欧姆定律可得（2）[4][5]利用该电路测量电源的电动势和内阻，断开开关K，将开关S与C接通，调节电阻箱，记录电阻箱的阻值和电流表A的示数，由闭合电路欧姆定律可得整理可得结合图线可得，斜率为截距为联立解得，11. 全国平均每天有3亿多件快递包裹在分拣寄递中。一种交叉带式分拣机俯视图如图甲所示，有一组小车沿封闭水平导轨匀速率运动，小车上表面装有传送带，传送带运动方向与小车运动方向垂直。分拣时，经扫码后的某包裹与小车一起做匀速直线运动，根据目的地不同，到达某隔口时，小车上的传送带迅速启动，将包裹卸载下去，从而实现根据目的地将包裹进行分类的目的。现将小车上的传送带部分简化成图乙侧视图所示的模型，传送带与某包裹间动摩擦因数，间距离，包裹可视为质点且放在中点。小车沿轨道匀速运动的速度，当该包裹即将到达目的地隔口时，小车上的传送带迅速启动，获得的速度，忽略传送带的加速时间，该包裹质量，取。（1）求从传送带启动到该包裹到达N处所需时间；（2）若要使该包裹卸载时恰好到达隔口中间，则需在包裹沿小车运动方向上距离隔口中间多远处启动传送带?（3）求传送带与该包裹间因摩擦而产生的热量。  【答案】（1）0.6s；（2）3m；（3）4J【解析】【详解】（1）根据牛顿第二定律包裹的加速度大小为包裹与传动带相对静止时得此时包裹沿传动带方向的位移为得包裹匀速运动的时间为从传送带启动到该包裹到达N处所需时间为（2）启动传动带时，包裹沿小车运动方向上距离隔口中间的距离为（3）传送带与该包裹间因摩擦而产生的热量为12. 磁场可以控制带电粒子的运动，诸如磁偏转、磁聚焦、磁约束等。如图甲所示，平面内，在y轴左侧的范围内，存在如图乙所示的周期性变化的匀强电场（电场强度取向上为正），在电场左边界范围内有大量质量为m，带电荷量为q（）的带电粒子，同时以平行于x轴的初速度射入电场中，经过一段时间，所有带电粒子都从间平行于x轴射出电场。在y轴右侧合适的圆形区域加一垂直纸面向外的匀强磁场，所有带电粒子经磁场区域后均能打到同一点D，D点坐标为（2a，0），已知，不计粒子间相互作用。求：（1）交变电场的周期T和电场强度的值；（2）随匀强磁场磁感应强度改变，满足题意的磁场区域的最大、最小半径，及对应磁场区域的圆心坐标；（3）磁感应强度的最小值，及磁感应强度最小时各带电粒子到达D点的最大时间差。  【答案】（1）（n=1，2，3，⋯），（n=1，2，3，⋯）；（2），；，；（3）【解析】【详解】（1）带电粒子在水平方向做匀速直线运动，如图所示，则有  （n=1，2，3，⋯）解得（n=1，2，3，⋯）带电粒子在电场中运动侧向总位移为（n=1，2，3，⋯）粒子的加速度为解得电场强度为（n=1，2，3，⋯）（2）所有带电粒子经磁场区域后均能打到同一点D，则粒子的运动半径等于圆形磁场的半径，当所加磁场的是解析图中小圆时，磁感应强度为最大值，此时的圆心坐标为，圆周半径由洛伦兹力提供向心力可得     解得当所加磁场为图中大圆时，磁感应强度是最小值，此时圆心坐标为，圆周半径为由洛伦兹力提供向心力可得解得（3）当磁感应强度取最小值时，则有解得各带电粒子到达D点的最大时间差 （二）选考题：共45分。请考生从2道物理题、2道化学题、2道生物题中每科任选一题作答。如果多做，则每科按所做的第一题计分。[物理—选修3-3]13. 一定质量的理想气体从状态A开始，经过状态B、C又回到状态A，该过程的V-T图像如图所示。下列说法正确的是（　　）  A. 状态A的压强小于状态C的压强B. 由状态A变化到状态B，气体从外界吸收热量C. 由状态B变化到状态C，气体对外做功D. 由状态B变化到状态C，气体向外界放出的热量等于气体减少的内能E. 由状态C变化到状态A，外界对气体做功，但气体分子的平均动能不变【答案】BDE【解析】【详解】A．由图可知，状态A与状态C温度相同，状态A体积较小，则压强较大，A错误；B．由状态A变化到状态B，温度升高，体积增大，则气体内能增大，气体对外做功，则气体从外界吸收热量，B正确；CD．由状态B变化到状态C，体积不变，气体对外界不做功，气体向外界放出的热量等于气体减少的内能，C错误，D正确；E．由状态C变化到状态A，温度不变，气体分子的平均动能不变，体积减小，外界对气体做功，E正确。故选BDE。14. 系留气球是使用缆绳将其拴在地面，并可控制其在大气中漂浮高度的气球，主要应用于大气边界层探测。一个系留气球的简化模型如图所示，主、副气囊通过无漏气、无摩擦的面积为S的活塞分隔。主气囊的容积为，内部封闭有一定质量的氦气（可视为理想气体）。副气囊与大气连通。轻弹簧右端固定、左端与活塞链接。当气球在地面附近达到平衡时，活塞与左挡板刚好接触（无挤压），弹簧处于原长状态。在气球升空过程中，大气压强逐渐减小，弹簧被缓慢压缩。当气球上升至目标高度时，活塞与左侧挡板距离为，设气球升空过程中氦气温度不变。已知地面附近大气压强为、温度为，弹簧劲度系数为k，且弹簧始终处于弹性限度内，活塞厚度忽略不计。（1）求目标高度处的大气压强p；（2）气球升至目标高度的瞬间，活塞即被锁住，当气球内外温度达到平衡时，主气囊内压强变为，求气球驻留高度处的大气温度T。  【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）对主气囊内被封闭的氦气，其在地面附近时的压强，体积，在高空目标高度时，体积为，由玻意耳定律可得代入整理解得（2）活塞被锁住后，氦气做等容变化，由查理定律可得代入整理解得     [物理—选修3-4]15. 一列简谐横波在时的波形图如图所示，A为介质中平衡位置在处的质点。在时A第一次达到波峰位置。若该波沿x轴负方向传播，则该波的速度大小为________m/s，周期为________s。若该波沿x轴正方向传播，则A沿y轴方向做简谐运动的位移—时间关系为y=________m。  【答案】    ①. 20    ②. 0.4    ③. 【解析】【详解】[1][2] A为介质中平衡位置在处的质点，在时A第一次达到波峰位置，若该波沿x轴负方向传播，则有解得     波速为[3]若该波沿x轴正方向传播，在时A第一次达到波峰位置，则有
 解得则有由题图可知振幅为A=5cm=0.05m，可得A沿y轴方向做简谐运动的位移—时间关系为16. 用某透明材料制作的半球形光学元件如图所示，平行单色光垂直射到半径为R的半球底平面上，材料对该单色光的折射率，半球的上方平行于半球底平面放置一足够大的光屏，单色光经半球折射后在光屏上可形成一个圆形光斑。不考虑光的干涉、衍射及在半球内的多次反射，折射光线可视为近轴光线（所有光线可会聚于轴上同一点），真空中光速为c。求：（1）当光屏上的光斑最小时，圆心O到光屏的距离；（2）圆心O到光屏的距离时，光屏被照亮的面积及单色光从O点到达光屏的时间。  【答案】（1）；（2）， 【解析】【详解】（1）做剖面图如图所示，光线入射到D点时恰好产生全反射，则有，由几何关系可得   （2）由解析图可得解得光屏被照亮的面积单色光从O点到达光屏的时间