2023届河南省郑州外国语学校高三下学期4月月考物理试题（解析版）

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一、选择题（共8小题，每题6分，共48分，14—18只有一个选项正确；19—21有多个选项正确，选不全的得3分，有选错的不得分）
1. 我国是拥有极轨气象卫星的四个国家之一，极轨气象卫星在距离地面约为840km的轨道上运行，它的轨道经过地球的南北极。已知地球同步卫星的轨道半径约为地球半径（约为6400km）的7倍，认为极轨气象卫星和地球同步卫星运行的轨道均为圆形，则下列说法正确的是（ ）
A. 极轨气象卫星的运行速度一定小于地球同步卫星的运行速度
B. 极轨气象卫星的角速度一定小于地球同步卫星的角速度
C. 极轨气象卫星的动能一定小于地球同步卫星的动能
D. 极轨气象卫星的周期一定小于地球同步卫星的周期
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】根据
可得
因极地卫星的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，可知极轨气象卫星的运行速度一定大于地球同步卫星的运行速度；极轨气象卫星的角速度一定大于地球同步卫星的角速度；极轨气象卫星的周期一定小于地球同步卫星的周期；因两种卫星的质量关系不确定，不能比较动能关系。
故选D。
2. 如图所示，有一束单色光入射到极限频率为的金属板K上，具有最大初动能的某出射电子，沿垂直于平行板电容器极板的方向，从左极板上的小孔进入电场，恰好不能到达右极板。普朗克常量为h。则（ ）
A. 单色光的光子能量为
B. 金属板上逸出的所有电子均具有相等的物质波波长
C. 若仅略微减小单色光的强度，将无电子从金属板上逸出
D 若仅将电容器右极板右移一小段距离，仍无电子到达右极板
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据题意可知，该单色光的频率大于金属板K的极限频率，则单色光的光子能量大于，A错误；
B．发生光电效应发射出的光电子所具有的速度不一定相等，则光电子的动量不一定相等，根据物质波的波长公式可知光电子物质波波长不一定相等，B错误；
C．只要光电子的频率大于金属K的极限频率就能发生光电效应，与光照强度无关，C错误；
D．设逸出的光电子最大初动能为，设电容器内电场强度为，极板的间距为，根据题意可知
根据
联立可得
仅将电容器右极板右移一小段距离，极板间电场强度不变，极板的距离变大，则
可知仍无电子到达右极板，D正确
故选D。
3. 如图，叠放的两个物块无相对滑动地沿斜面一起下滑，甲图两物块接触面平行于斜面且摩擦力的大小为f1，乙图两物块接触面与斜面不平行且摩擦力的大小为f2，丙图两物块接触面水平且摩擦力的大小为f3，下列判断正确的是（ ）
A. 若斜面光滑，f1＝0，f2≠0，f3≠0
B. 若斜面光滑，f1≠0，f2≠0，f3＝0
C. 若两滑块一起匀速下滑，f1≠0，f2＝0，f3≠0
D. 若两滑块一起匀速下滑，f1＝0，f2≠0，f3≠0
【答案】A
【解析】
【分析】本题考查整体法与隔离法的应用，注意对物体的受力分析．
【详解】AB．若斜面光滑，整体沿斜面下滑加速度为，甲、乙、丙三图上方物块重力沿斜面向下分力均为，甲图上方物块支持力垂直斜面在斜面没有分力，乙图和丙图接触面支持力在斜面上均有分力，必有摩擦力才能使合力为，故A正确，B错误；
CD．若滑块一起匀速下滑，上方滑块合力为0，必有 ， ，，故C、D错误．
故选A．
4. 如图，甲、乙两小球从A、B两点分别以速度、对着挡板上的O点水平抛出，两小球均刚好不与倾斜直挡板碰撞。已知AB=BO，不计空气阻力，则（ ）
A. ：=1：1B. ：=：1C. ：=4：1D. ：=2：1
【答案】B
【解析】
【详解】小球刚好不与倾斜直挡板碰撞，则O点为两球水平位移的中点，即
设水平面与倾斜直挡板的夹角为
可得
结合上述分析可知
根据
可得
根据
解得
故选B。
【点睛】本题考查平抛运动的规律与特点结合几何关系可求解此题。
5. 如图所示，水平面上O点的左侧光滑，O点的右侧粗糙。有8个质量均为m的完全相同的小滑块（可视为质点），用轻质的细杆相连，相邻小滑块间的距离为L，滑块1恰好位于O点左侧，滑块2、3……依次沿直线水平向左排开。现将水平恒力F作用于滑块1上，经观察发现，在第3个小滑块过O点进入粗糙地带后再到第4个小滑块过O点进入粗糙地带前这一过程中，小滑块做匀速直线运动，已知重力加速度为g，则下列判断中正确的是（ ）

A. 滑块匀速运动时，各段轻杆上的弹力大小相等
B. 滑块3匀速运动的速度是
C. 第5个小滑块完全进入粗糙地带到第6个小滑块进入粗糙地带前这一过程中，8个小滑块的加速度大小为
D. 最终第7个滑块刚能到达O点而第8个滑块不可能到达O点
【答案】C
【解析】
【详解】A．当滑块匀速运动时，处在光滑地带的滑块间的轻杆上的弹力都为零，处在粗糙地带上的滑块间的轻杆上弹力不为零，且各不相同，故A错误；
B．将匀速运动的8个小滑块作为一个整体，有
解得
从开始到第4个小滑块过O点进入粗糙地带前这一过程中，由动能定理得
解得
故B错误；
C．第5个小滑块完全进入粗糙地带到第6个小滑块进入粗糙地带前这一过程中，以8个小滑块为整体，由牛顿第二定律
解得加速度大小为
故C正确；
D．假设第7个滑块能到达O点，且速度为，由动能定理有
解得
故第7块滑块不能到达O点，故D错误。
故选C。
6. 如图所示，真空中xOy坐标系平面内有以O为圆心两个同心圆，分别与坐标轴交于a、b、c、d和e、f、g、h。在a、c两点固定两个正点电荷，b、d两点固定两个负点电荷，四个点电荷所带电荷量均相等。下列说法正确的是（ ）
A. 、h两点的电场强度相同B. e、g两点的电势相等
C. 质子在e点所受电场力大于在h点所受电场力D. 质子在e点电势能大于在h点电势能
【答案】BD
【解析】
【详解】A．根据电场叠加原理可知，两个正电荷在f点合场强方向沿y轴负方向，两个负电荷在f点合场强沿y轴负方向，所以合场强方向沿y轴负方向，同理可得在h点合场强方向沿y轴正方向，因此场强方向相反，故A错误；
B．根据等量同种电荷电场分布特点可知，在两个正电荷形成的电场中，e、g两点的电势相等，同理在两个负电荷形成的电场中，e、g两点的电势相等，所以在四个电荷的合电场中电势相等，故B正确；
C．根据场强叠加原理可知ef点电场强度等大，因此电场力大小相等，故C错误；
D．通过叠加原理可知，h间电场线由指向h，a间电场线方向，由a指向，沿电场线方向电势逐渐降低，因此e点电势比h点电势高，因此质子在e点的电势能大，故D正确。
故选BD。
7. 如图所示，用铰链将三个质量均为m的小球A、B、C与两根长为L轻杆相连，B、C置于水平地面上。在轻杆竖直时，将A由静止释放，B、C在杆的作用下向两侧滑动，三小球始终在同一竖直平面内运动。忽略一切摩擦，重力加速度为g。则此过程中（ ）
A. 球A落地的瞬时速度为B. 球B对地面的压力始终等于
C. 球B一直向左做加速运动D. 当A球机械能最小时，A球的加速度为g
【答案】AD
【解析】
【详解】A．小球A、B、C组成的系统机械能守恒，且三者沿杆方向的速度大小相等，球A落地的瞬时的速度为，小球B、C的速度为0，则有
解得
A正确；
B．释放A之前，系统处于平衡状态，球B对地面的压力等于，当A加速下降时，系统处于失重状态，球B对地面的压力小于，B错误；
C．初始时，小球B的速度为0，球A落地的瞬时，小球,的速度也为0，由此可知，球B先向左做加速运动，再向左做减速运动，C错误；
D．小球A、B、C组成的系统机械能守恒，当A球机械能最小时，小球B、C的机械能最大，即小球B、C的速度最大，加速度为零，杆作用力为0，由此可知，A球的加速度为g，D正确。
故选AD。
8. 如图所示，两条粗糙平行金属导轨固定，所在平面与水平面夹角为，导轨间的距离为l，导轨电阻忽略不计，磁感应强度为B的匀强磁场与导轨所在平面垂直，将两根相同的导体棒ab、cd置于导轨上不同位置，两者始终与导轨垂直且接触良好，两棒间的距离足够大，已知两棒的质量均为m、电阻为R，某时刻给ab棒沿导轨向下的瞬时冲量I0，已知两导体棒与导轨间的动摩擦因数，在两棒达到稳定状态的过程中（ ）
A. 两棒达到稳定状态后两棒间的距离均匀减小
B. 回路中产生的热量
C. 当导体棒cd的动量为时，导体棒ab的速度大小为
D. 当导体棒cd的动量为时，导体棒ab的加速度大小为
【答案】BCD
【解析】
【详解】A．因为
得两金属棒重力沿斜面向下的分力和摩擦力大小相等
且两棒受的安培力等大反向，则系统所受外力之和为零，所以导体棒ab和cd组成的系统动量守恒。两棒达到稳定状态后，两棒做速度相同的匀速直线运动，两棒达到稳定状态后两棒间的距离不变，故A错误；
B．某时刻给ab棒沿导轨向下的瞬时冲量I0，设此时ab棒为，两棒达到稳定状态后两棒速度为，由动量定理
得
由动量守恒定律得
得
由能量守恒定律得，回路中产生的热量
故B正确；
C．当导体棒cd的动量为时，设导体棒cd速度为，导体棒ab速度为，则
由动量守恒定律
得
故C正确；
D．由法拉第电磁感应定律，当导体棒cd的动量为时，回路中的感应电动势
由闭合电路欧姆定律得
由于
导体棒ab所受合力大小为
由牛顿第二定律得
解得
故D正确。
故选BCD。
9. 频闪摄影是研究物体运动常用的实验手段。在暗室中，照相机的快门处于常开状态，频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光，照亮运动的物体，于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置。如图所示是在未知星球表面上得到的小球下落时的频闪照片示意图，已知频闪仪每隔0.02s闪光一次，照片中的数字是竖直放置的刻度尺的示数，单位是cm。不计一切阻力，利用上述信息可以求出：
（1）小球下落至C点时的速度大小为______m/s（结果保留3位有效数字）；
（2）该星球表面的重力加速度大小为______m/s2（结果保留2位有效数字）；
（3）在读取小球位置时，由于实验者读数产生的误差是______（选填“偶然”或“系统”）误差。
【答案】 ①. 3.75 ②. 60 ③. 偶然
【解析】
【详解】（1）[1]根据匀变速直线运动的推论有
（2）[2]根据逐差法可得
（3）[3]读数误差属于偶然误差，可以通过多次测量求平均值的方法减小偶然误差。
10. 如图1为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中E是电池；R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻，R6是可变电阻；虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位，5个挡位分别为直流电压1V挡和5V挡，直流电流1mA和2.5mA挡，欧姆×100Ω挡。
（1）测量时，接线柱B接的是______（填“红”或“黑”）表笔；若开关B端是与“1”相连的，则此时多用电表的挡位为______挡；（填题干中所给5个挡位中的一个）
（2）电路中R4与R5的比值______（填“大于”“小于”或“等于”）；
（3）若电池E的电动势为1.5V，当把开关B端接到位置3，短接A、B表笔进行欧姆调零后，用该挡测量一个未知电阻阻值，指针偏转到电流表G满偏刻度的处，则该电阻的阻值为______Ω。电池E使用时间较长，电池的电动势变小、内阻变大；重新调零后，实验要求若被测电阻阻值等于中值电阻时，测量的相对误差能超过，则电池电动势降低为______V（结果保留两位有效数字）时必须更换电池；
（4）另一个同学设计了一只简易欧姆表，并将表盘的电流刻度转化为电阻刻度；其电路如图2所示。关于该欧姆表，下列说法正确的是______。
A.电阻刻度的零位在表盘的左端
B.表盘上的电阻刻度是均匀的
C.测量前，需要红、黑表笔短接调零
D.测量后，应将开关S断开
【答案】 ①. 红 ②. 2.5mA ③. 小于 ④. 500 ⑤. 1.4 ⑥. AD#DA
【解析】
【详解】（1）[1]由图1电路可知，电流从接线柱A流出，从接线柱B流进，根据“红进黑出”可知，测量时，接线柱B接的是红表笔；
[2]由图1可知，“1”“2”接线柱电路中，表头最终与电阻并联，因此这两个接线柱均为改装电流表，若开关B端是与“1”相连的，表头满偏时，通过电路的干路电流，大于开关B端是与“2”相连时通过电路的干路电流，即开关B端是与“1”相连的，则此时多用电表的挡位为2.5mA挡。
（2）[3]“4”“5”接线柱电路中，表头最终与电阻串联，因此这两个接线柱均为改装电压表，且接“5”时承受电压大一些，即接“4”“5”分别为直流电压1V挡和5V挡，则表头满偏时，开关B端分别与“4”“5”相连时有
，
解得
即电路中R4与R5的比值小于。
（3）[4]结合上述，开关B端接到位置3，短接A、B表笔进行欧姆调零时，欧姆表内阻为
即欧姆表的中值电阻为，则指针偏转到电流表G满偏刻度的处时有
解得
[5]令欧姆表内部改装电流表的满偏电流为IA，则有
若被测电阻阻值等于中值电阻，即被测电阻阻值等于欧姆表内阻，则有
测量的相对误差能超过，则有
其中
解得
（4）[6] A.图2中欧姆表进行欧姆调零时，将A、B接线柱短接，A、B接线柱接入电阻为零，即待测电阻为零，此时表头被短接，通过表头的电流也为零，可知电阻刻度的零位在表盘的左端，故A正确；
B. A、B接线柱接入待测电阻后，通过表头的电流
可知，电流与待测电阻的阻值不是线性关系，即表盘上的电阻刻度是不均匀的，故B错误；
C.根据上述可知，电阻刻线0与电流刻线0重合，则测量前，不需要红、黑表笔短接调零，故C错误；
D.为了确保电表安全，测量后，应将开关S断开，否则，表头始终有电流通过，故D正确。
故选AD。
11. 如图甲所示，在圆形水池正上方，有一半径为r的圆形储水桶。水桶底部有多个水平小孔，小孔喷出的水在水池中的落点离水池中心的距离为R，水桶底部与水池水面之间的高度差是h。为了维持水桶水面的高度不变，用水泵通过细水管将洒落的水重新抽回到高度差为H的水桶上方。水泵由效率为η1的太阳能电池板供电，电池板与水平面之间的夹角为α，太阳光竖直向下照射（如图乙所示），太阳光垂直照射时单位时间、单位面积接受的能量为E0。水泵的效率为η2，水泵出水口单位时间流出水的质量为m0，流出水流的速度大小为v0（不计水在细水管和空气中运动时所受的阻力）。求：
（1）水从小孔喷出时的速度大小；
（2）水泵的输出功率；
（3）为了使水泵工作能维持水面的高度不变，太阳能电池板面积的最小值S。
【答案】（1） ；（2）；（3）
【解析】
【分析】
【详解】（1）水从小孔喷出时速度沿水平方向，只受重力作用，做平抛运动，设水喷出时的速度大小为v，有
水喷出的速度
（2）水泵做功，既改变水的势能，又改变水的动能。由功能关系得
功率
（3）考虑单位时间内的能量转化及利用效率，太阳能电池板接收太阳能的其中一部分转变成电能E1，电能通过水泵将其中的部分转变成水的势能与动能E2，有
解得最小面积
12. 如图所示的xOy坐标系中，y轴右侧空间存在范围足够大的匀强磁场，方向垂直于xOy平面向里。P点的坐标为(-L，0)，M1、M2两点的坐标分别为(0，L)、(0，-L)。质量为m1电荷量为q的带负电粒子A1，靠近极板经过加速电压为U的电场从静止加速后，沿PM1方向运动。有一质量也为m、不带电的粒子A2静止在M1点，粒子A1经过M1点时与A2发生碰撞，碰后粘在一起成为一个新粒子A3进入磁场(碰撞前后质量守恒、电荷量守恒)，通过磁场后直接到达M2，在坐标为（-L，0）处的C点固定一平行于y轴放置绝缘弹性挡板，C为挡板中点。假设带电粒子与弹性绝缘挡板碰撞前后，沿y方向分速度不变，沿x方向分速度大小不变、方向相反。不计所有粒子的重力及粒子间的相互作用力。
（1）粒子A1与A2碰后瞬间的速度大小；
（2）磁感应强度的大小；
（3）若粒子A2带负电，且电荷量为q'，发现粒子A3与挡板碰撞两次，能返回到P点，求粒子A2的电荷量q'。
【答案】（1）；（2）；（3） q
【解析】
【详解】（1）粒子A1经电压U加速，根据动量定理得
Uq=mv2
与静止的A2发生碰撞，由动量守恒定律得
mv=2mv3
联立可得
v3=
（2）粒子A3在磁场中做匀速圆周运动，画出运动轨迹如图所示
由几何关系可知粒子A3做匀速圆周运动的半径
r3=O3M1=L
对粒子A3，洛伦兹力提供向心力
qv3B=2m
解得
B=
（3）若让A2带上负电q'，由于总的电荷量变大，则A3粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径减小，设为r4，由题设画出粒子的运动轨迹如图所示，进入磁场的方向与PM1平行
每次在磁场中偏转一次，沿y轴的负方向下移距离
Δy1=2r4cs45°=r4
离开磁场的方向与M2P平行，从磁场出来与C板碰撞再进入磁场时。粒子沿y轴正方向上移的距离
Δy2=2tan45°=L
由题意经过两次与C板碰撞后回到P点，则有
3Δy1-2Δy2=2L
联立以上两式可得
r4= L
而对粒子A3做匀速圆周运动时有
(q+q')Bv3=2m
联立以上可得
q'=q
[物理选修3-3]
13. 下列说法正确的是（ ）
A. 用“油膜法估测分子的大小”实验中油酸分子直径等于纯油酸体积除以相应油酸膜的面积
B. 对热传导具有各向异性的物体一定是晶体，对热传导不具有各向异性的物质不可能是晶体
C. 不浸润现象是由于液体附着层分子间的作用力表现为斥力，从而使附着层有收缩趋势导致
D. 空气中所含水蒸气的压强保持不变时，随着温度的降低，空气的相对湿度将变大
E. 一定质量的理想气体在绝热压缩的过程中，温度一定升高
【答案】ADE
【解析】
【详解】A．油膜法测分子直径大小的实验中，油膜经充分扩散，形成单分子层油膜，因此纯油酸体积除以油膜面积即为分子直径大小，故A正确；
B．非晶体和多晶体具有各向同性，单晶体具有各向异性，因此对热传导不具有各向异性的物质可能是多晶体，故B错误；
C．不浸润现象是由于液体附着层内分子间的作用力表现为斥力，那么附着层有扩张的趋势，故C错误；
D．相对湿度是指水蒸气的实际压强与该温度下水蒸气的饱和压强之比，当水蒸气的压强保持不变时，随着气温的降低，空气的相对湿度将变大，故D正确；
E．一定质量的理想气体在绝热压缩的过程中，依据热力学第一定律
△U=W+Q
因绝热Q不变，当压缩时，W大于零，则△U增加，则温度一定升高，故E正确。
故选ADE。
14. 如图所示，一个内壁光滑的薄壁导热汽缸竖直放置，用密闭性良好的水平薄活塞封闭一定质量的理想气体，当用外力使活塞静止在缸口时，缸内气体的压强恰好为大气压强p0。现撤去外力，活塞缓慢下降一定高度后再次静止。汽缸的高度为h，活塞的质量为m，活塞的横截面积为S，重力加速度大小为g，环境的热力学温度为T0。
（1）求撤去外力后活塞再次静止时，活塞到缸底的距离x；
（2）若撤去外力活塞再次静止后，缓慢升高缸内气体的温度，求活塞刚好回到缸口时缸内气体的热力学温度T。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）设撤去外力后活塞再次静止时缸内气体的压强为p1，对活塞，根据物体的平衡条件有
对撤去外力后活塞下降的过程，根据玻意耳定律有
解得
（2）撤去外力后活塞再次静止后，升高缸内气体温度的过程中，根据盖-吕萨克定律有
解得
[物理选修3-4]
15. 如图所示，、和都是厚度均匀的平行玻璃板，和、和之间的夹角都为，一细光束由红光和蓝光组成，以入射角从点射入板，且射出板后的两束单色光射在地面上、两点，由此可知（ ）
A. 射出板后的两束单色光与入射光平行
B. 射到点的光在玻璃中的折射率较大
C. 射到点的光在玻璃中的传播速度较大，波长较长
D. 若稍微增大入射角，光从板上表面射入到其下表面时，在该界面上有可能发生全反射
E. 若射到、两点的光分别通过同一双缝发生干涉现象，则射到点的光形成干涉条纹的间距小，这束光为蓝光
【答案】ABD
【解析】
【详解】A.光线经过平行玻璃板时出射光线和入射光线平行，则最终从c板射出的两束单色光与入射光仍然平行，A正确；
B.射到P点的光偏折程度比射到Q点的光偏折程度厉害，知射到P点的光在玻璃中的折射率较大，B正确；
C.射到P点的光折射率较大，根据知，在玻璃中传播的速度较小，折射率大，则频率大，波长小，C错误；
D.光从b板上表面射入到其下表面时的入射角等于上表面的折射角，根据光路可逆性可知，光线不可能在下表面上发生全反射，D错误；
E.根据知，条纹间距较小的光波长小，则频率大，折射率大，偏折厉害，为射到P点的光，即蓝光，E正确．
16. 如图所示，一质量为mB=2kg的物体B放在水平地面上，一劲度系数为k=500N/m的轻质弹簧，下端与物体B相连，上端与一质量为mC=1.5kg的物体C相连，在C的上方放一物体D。弹簧呈竖直状态且整体静止不动。现在突然去掉物体D后，物体C就沿竖直方向上下做简谐运动，且当物体C竖直向上运动到最高点时，物体B对地面压力刚好为零。g=10m/s2。试求：
（1）C沿竖直方向上下做简谐运动的振幅；
（2）物体D的质量。
【答案】（1）0.07m；（2）3.5kg
【解析】
【详解】（1）设物体D的质量为mD。物体D放上之前：设弹簧的压缩量为x1，对物体C，有
mCg=kx1 ①
解得
x1=0.03m
物体D放上之后：设弹簧又压缩了x2，对物体C和D整体，有
(mC+mD)g=kx1+ kx2 ②
当物体C运动到最高点时，设弹簧的伸长量为x3，对物体B，有
mBg=kx3 ③
解得
x3=0.04m
设物体C在竖直方向做简谐运动的振幅A，由简谐运动规律知
A= x1+ x3=0.03+0.04=0.07m
x2 = A=0.07m
把x2代入②得
mD=3.5kg