2024届河南省信阳高级中学高三下学期二模模拟测试（九）理科综合试题-高中物理（含解析）

这是一份2024届河南省信阳高级中学高三下学期二模模拟测试（九）理科综合试题-高中物理（含解析），共21页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。


一、单选题
1．核能是蕴藏在原子核内部的能量，合理利用核能，可以有效缓解常规能源短缺问题。在铀核裂变实验中，核反应方程是，核的结合能为，核的结合能为，核的结合能为．则（ ）
A．该核反应过程动量不守恒
B．该核反应方程中的X为
C．该核反应中释放的核能为
D．该核反应中电荷数守恒，质量数不守恒
2．如图，质量均为m的物块甲、乙静止于倾角为的固定光滑斜面上，二者间用平行于斜面的轻质弹簧相连，乙紧靠在垂直于斜面的挡板上。给甲一个沿斜面向上的初速度，此后运动过程中乙始终不脱离挡板，且挡板对乙的弹力最小值为0，重力加速度为g。挡板对乙的弹力最大值为（ ）
A．B．C．D．
3．如图（a）所示，一列简谐横波以速度u沿x轴正方向传播，在波的传播方向上有P、Q两点，且小于波长。P、Q两处质点的振动图像分别如图（b）中实线和虚线所示。波速u和Q处质点在内的位移大小d是（ ）

A．B．
C．D．
4．一定质量的理想气体封闭在汽缸中，气体由状态A经状态B、C最终变化到D，该过程中气体的V-T图像如图，O、A、D三点共线。下列说法正确的是（ ）
A．气体由A到B一定是从外界吸收热量
B．气体在状态A单位时间对单位面积器壁的冲量小于在状态B的冲量
C．气体由B到C对外界放热
D．气体由C到D对外做的功大于从外界吸收的热量
5．如图（a）所示，有一电荷均匀分布的固定绝缘细圆环，圆心为O，轴线上的电场强度和电势分布如图（b）（c）所示。现有一带负电的粒子（重力不计）以初速度v0沿轴线由P运动到Q，OP=OQ=L。关于粒子由P运动到Q的过程分析，下列说法正确的是（ ）
A．粒子先减速后一直加速B．静电力对粒子做功不为0
C．粒子所受静电力先增大后一直减小D．粒子的电势能先减小后一直增大
二、多选题
6．哈尔滨是中国著名的冰雪旅游城市，每年冬季都会举办盛大的冰雪节。冰雕展则成为了人们探访冬季梦幻之旅的最佳选择。冰雕展上有一块边长为1m的立方体的冰块，冰块内上下底面中心连线为，在处安装了一盏可视为点光源的灯，已知冰的折射率为。下列说法正确的是（ ）
A．若光在冰块中发生全反射的临界角为C，则
B．由灯直接发出的光照射到冰块四个侧面时都能从侧面射出
C．由灯直接发出的光照射到冰块上表面时都能从上表面射出
D．从冰块正上方沿方向观察，点光源的视深仍是1m
7．如图所示，轻绳1两端分别固定在M、N两点（N点在M点右上方），轻绳1上套有一个轻质的光滑小环O，质量为m的物块P通过另一根经绳2悬挂在环的下方，处于静止状态，。现用一水平向右的力F缓慢拉动物块，直到轻绳2与MN连线方向垂直。已知重力加速度为g。下列说法正确的（ ）
A．施加拉力F前，轻绳1的张力大小为
B．物块在缓慢移动过程中，轻绳2的延长线始终平分
C．物块在缓慢移动过程中，轻绳2的张力可能先增大后减小
D．物块在缓慢移动过程中，经绳1的张力可能先增大后减小
8．如图所示，以v=4m/s的速度顺时针匀速转动的水平传送带，左端与粗糙的弧形轨道平滑对接，右端与光滑水平面平滑对接。水平面上有位于同一直线上、处于静止状态的4个相同小球，小球质量m0=0.3kg。质量m=0.1kg的物体从轨道上高h=2.0m的P点由静止开始下滑，滑到传送带上的A点时速度大小v0=6m/s；物体和传送带之间的动摩擦因数μ=0.5，传送带AB之间的距离L=3.0m。物体与小球、小球与小球之间发生的都是弹性正碰，重力加速度g=10m/s2。下列说法正确的是（ ）

A．物体从P点下滑到A点的过程中，克服摩擦力做的功为0.2J
B．物体第一次与小球碰撞后，在传送带上向左滑行的最大距离为0.4m
C．物体最终的速度大小为0.5m/s
D．物体第一次与小球碰撞后的整个过程，物体与传送带间产生的摩擦热为3J
三、实验题
9．某同学设计实验验证机械能守恒定律，装置如图（a）所示。一质量为m、直径为d的小球固定于释放装置上，在小球正下方固定四个光电门，调节各光电门的中心，使其与小球的球心均在同一竖直线上。由静止释放小球，记录小球通过每个光电门的挡光时间，重力加速度为g。

（1）若测得某光电门的中心与释放点的竖直距离为h，小球通过此光电门的挡光时间为，则小球从释放点下落至此光电门中心时的动能增加量 ，重力势能减小量 （用题中字母表示）；
（2）根据实验数据，作出的图像，如图（b）所示。若图中虚线的斜率 ，则可验证机械能守恒定律；
（3）经过多次重复实验，发现小球经过第三个光电门时，总是大于，下列原因中可能的是 。
A．第三个光电门的中心与释放点的竖直距离测量值偏大
B．第三个光电门的中心偏离小球下落时球心所在的竖直线
C．小球下落过程中受到空气阻力的作用
10．某些材料的电阻率在外磁场作用下发生改变的现象称为磁致电阻效应，利用该效应可以制作磁敏器件。为探究某磁敏器件材料的电阻率随外磁场的变化规律，设计如图（a）所示电路。该器件在无外磁场时的阻值为，加磁感应强度为B的外磁场后，阻值变为R，阻值的变化量，相对变化率能反映器件材料电阻率的变化。
图中V1和V2均为理想电压表，定值电阻，为滑动变阻器，S为开关，E为电源。
（1）不加外磁场，调节使V1示数为，读出V2示数，由此可计算出 ；
（2）加外磁场，调节使V1示数仍为，记录B和V2示数，计算；
（3）改变B，重复（2）操作，实验数据如下表，时，电压表V2示数如图（b）所示，读出数据，完成下表，答：① ，② ；
（4）在图（c）坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图 。由此可知，B在范围内，该器件材料的电阻率随B的增大而增大。
四、解答题
11．“旋转秋千”是游乐园里常见的游乐项目，如图甲所示，其基本装置是将绳子上端固定在转盘的边上，绳子下端连接座椅，游客坐在座椅上随转盘旋转而在空中飞旋。若将“旋转秋千”简化为如图乙所示的模型，人和座椅看作质点，总质量约为，圆盘的半径为，绳长，圆盘以恒定的角速度转动时，绳子与竖直方向的夹角为，若圆盘到达最高位置时离地面的高度为。重力加速度取。（结果可用根号表示）
（1）若手机从游客手中自由脱落，求手机滑落瞬间的速度大小；
（2）若手机的质量为，求手机落地时的重力的功率；
12．如图甲所示，两根平行光滑足够长金属导轨固定在倾角的斜面上，其间距。导轨间存在垂直于斜面向上的匀强磁场，磁感应强度。两根金属棒和与导轨始终保持垂直且接触良好，棒通过一绝缘细线与固定在斜面上的拉力传感器连接（连接前，传感器已校零），细线平行于导轨。已知棒的质量为棒和棒接入电路的电阻均为，导轨电阻不计。将棒从静止开始释放，同时对其施加平行于导轨的外力F，此时拉力传感器开始测量细线拉力，作出力随时间t的变化图像如图乙所示（力大小没有超出拉力传感器量程），重力加速度g取。求：
（1）时，金属棒的速度大小；
（2）时，外力F的大小；
（3）已知金属棒在的时间内产生的热量为，求这段时间外力F所做的功。
13．磁控溅射仪是制备金属薄膜的重要设备。为了研究磁控溅射仪中离子在电场和磁场中的运动过程，建立如下模型。如图所示，平面内的位置有一离子源发射大量质量为m、电荷量为的离子，离子的初始速度大小均为，方向在平面内并与x轴正方向的夹角在至范围内。在的区域内有一沿x轴正方向的匀强电场，在的区域内有一垂直平面向里的匀强磁场，磁场沿y轴方向的宽度为,且关于x轴对称。在的位置放一沿轴y方向的无限长绝缘薄平板，所有离子经电场加速后到达绝缘薄平板时速度大小均为。忽略离子的重力以及离子间的相互作用。
（1）求的区域内电场强度的大小；
（2）为使所有离子均能进入右边的磁场区域，需要在绝缘薄平板上开一狭缝，请问狭缝的最小宽度为多少？
（3）狭缝宽度值取第（2）问的结果，要使所有离子进入磁场后不再通过狭缝返回电场，求磁感应强度的最大值，及此条件下在磁场中运动时间最长的离子在磁场中所经历的时间。（假定离子与绝缘薄平板发生的碰撞为弹性碰撞，即碰撞前后沿平板方向的速度分量不变，垂直于平板方向的速度分量反向）。
…
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
…
0.56
0.59
0.62
①
0.69
0.72
…
0.40
0.48
0.55
②
0.73
0.80
参考答案：
1．B
【详解】A．在铀核裂变的过程中，动量守恒，故A错误；
BD．设X为，由核电荷数守恒可知
可得
由质量数守恒得
解得
所以该核反应方程中的X为，故B正确，D错误；
C．由能量守恒定律可知，该核反应中释放的核能为
故C错误。
故选B。
2．C
【详解】物块甲运动至最高点时，挡板对乙的弹力最小值为0，对乙有
对甲有
物块甲运动至最低点时，根据对称性有
对乙受力分析，挡板对乙的弹力最大值为
故选C。
3．A
【详解】因为简谐横波沿x轴正方向传播，且P、Q两点距离小于波长，所以
所以
由图（b）可知，周期为
所以这列简谐横波的速度为
由图（b）可知Q处质点在内的位移大小为
故选A。
4．B
【详解】
A．气体由A到B体积减小，外界对气体做功，温度升高，气体的内能增加，由热力学第一定律
可知，该过程气体不一定从外界吸收热量，故A错误；
B．根据理想气体状态方程
可知，状态A的压强小于状态B，状态A温度低平均速率小，根据
可知，状态A单位时间对单位面积器壁的冲量更小，故B正确；
C．气体由B到C，体积不变，气体不做功，温度升高，气体的内能增加，由热力学第一定律可知气体从外界吸收热量，故C错误；
D．气体由C到D的过程，做等温变化，气体的内能不变，体积增大，气体对外做功，由热力学第一定律可知，气体对外做的功等于从外界吸收的热量，故D错误。
故选B。
5．D
【详解】
AD．由图可知
粒子由P运动到Q的过程中，电场力先做正功，后一直做负功，根据电场力做功与电势能的关系
可得，电势能先减小后一直增大，动能先增大后一直减小，故A错误，D正确；
B．根据图（c）可知
根据
可知，粒子由P运动到Q的过程静电力对粒子做功的代数和为0，故B错误；
C．根据图（b）可知，粒子由P运动到Q的过程，场强先增大后减小，再增大最后再减小，故粒子所受静电力先增大后减小，再增大最后再减小，故C错误。
故选D。
6．AC
【详解】
A．若光在冰块中发生全反射的临界角为C，则
故A正确；
BC．如图所示，在直角中，由几何关系可知
则由灯直接发出的光照到冰块上表面时都能从上表面射出，而
则由灯直接发出的光照到冰块四个侧面时不是都能从侧面射出，故B错误，C正确；
D．实深是AB，视深为h，根据折射率定义式结合几何关系可知
可得
故D错误。
故选AC。
7．AB
【详解】
A．施加拉力F前，以小环O为对象，受到轻绳2的拉力等于物块P的重力mg，竖直方向根据受力平衡可得
解得轻绳1的张力大小为
故A正确；
B．物块在缓慢移动过程中，以小环O为对象，由于小环O两侧轻绳1的张力大小总是相等，则小环O两侧轻绳1的张力合力沿平分线上，根据受力平衡可知，轻绳2的延长线始终平分，故B正确；
C．物块在缓慢移动过程中，轻绳2与竖直方向的夹角θ逐渐增大，以物块为对象，根据受力平衡可得
可知
可知轻绳2的张力越来越大，故C错误；
D．物块在缓慢移动过程中，由于M、N之间的轻绳1长度不变，M、N为椭圆的两个焦点；当轻绳2与MN连线方向垂直时，小环O刚好位于粗圆的短轴顶点上，根据椭圆知识可知此时最大，则此过程逐渐增大，以小环O为对象，根据受力平衡可得
可得
可知此过程经绳1的张力一直增大，故D错误。
故选AB。
8．ABD
【详解】
A．物体由P到A的过程，根据动能定理可得
解得
则克服摩擦力做的功为，选项A正确；
B．物体滑上传送带后，在滑动摩擦力作用下匀减速运动，加速度大小为
减速至与传送带速度相等时所用的时间
匀减速运动的位移
故物体与小球1碰撞前的速度为
物体与小球1发生弹性正碰，设物体反弹回来的速度大小为的，小球1被撞后的速度大小为，由动量守恒和能量守恒定律得
解得
物体被反弹回来后，在传送带上向左运动过程中，由运动学公式得
解得
选项B正确；
C．由于小球质量相等，且发生的都是弹性正碰，它们之间将进行速度交换。物体第一次返回还没到传送带左端速度就减小为零，接下来将再次向右做匀加速运动，直到速度增加到，再跟小球1发生弹性正碰，同理可得，第二次碰后，物体和小球的速度大小分别为
以此类推，物体与小球1经过次碰撞后，他们的速度大小分别为
由于总共有4个小球，可知物体第1个小球一共可以发生4次碰撞，则物体最终的速度大小为
选项C错误；
D．物体第一次与小球1碰撞后的整个过程，在传送带上相对传送带的路程
故物体与传送带间产生的摩擦热
选项D正确。
故选ABD。
9． 1 B
【详解】（1）[1]小球经过光电门中心时的速度为
则小球从释放点下落至此光电门中心时的动能增加量为
[2]小球从释放点下落至此光电门中心时的重力势能减小量
（2）[3]根据机械能守恒定律可得
则作出的图像中虚线的斜率，则可验证机械能守恒定律。
（3）[4]
A．第三个光电门的中心与释放点的竖直距离测量值偏大，则的测量值偏大，使得小于，故A错误；
B．第三个光电门的中心偏离小球下落时球心所在的竖直线，使得挡光宽度小于小球的直径，则速度测量值偏大，的测量值偏大，使得大于，故B正确；
C．小球下落过程中受到空气阻力的作用，使得减少的重力势能有一部分转化为内能，则小于，故C错误。
故选B。
10． 400 0.66 0.65
【详解】（1）[1]根据电阻分压关系可得
磁敏器件在无外磁场时的阻值为
（3）[2]由图可知电压表V2示数为
[3]根据电阻分压关系可得
时，磁敏器件的阻值为
则
（4）[4]将所缺数据点补充完整做出图象如图所示。
11．（1）；（2）
【详解】
（1）根据题意，由牛顿第二定律有
由几何关系可得
联立解得
可知，手机滑落瞬间的速度大小与游客做圆周运动线速度大小相等为。
（2）手机滑落后做平抛运动，由几何关系可得，竖直方向下落高度为
手机在竖直方向做自由落体运动，手机落地时的竖直分速度为
解得
则手机落地时重力的功率为
12．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）设棒NQ的质量为M，当t=0时
解得
，棒NQ受到沿斜面向上的拉力，对棒NQ分析
根据，解得
感应电动势为
根据，解得
（2）当，棒NQ受到沿斜面向上的拉力，对棒NQ分析
根据，解得
感应电动势为
根据，解得
由以上可知棒ab的速度可表示为
由于FT随时间均匀增大，所以ab在做匀加速直线运动，其加速度为
对棒ab分析
解得
（3）在的时间内金属棒的位移为
对金属棒运用动能定理分析
这段时间ab克服安培力所做的功等于电路中产生的焦耳热，因为电路里有两根电阻相等的棒，所以电路中产生的焦耳热为9J。
所以
13．（1）；（2）；（3），
【详解】（1）在电场中，由动能定理
解得的区域内电场强度的大小为
（2）粒子在电场中沿着y轴方向做匀速直线运动，沿着x轴方向做匀加速直线运动。则当粒子出射速度与x轴夹角为60°（或-60°）时，偏离x轴最远，此时粒子能通过狭缝，其他粒子均能通过狭缝。设粒子出射速度与x轴夹角为60°时粒子在电场中运动时间为t， 在x轴方向，
解得
则狭缝的最小宽度为
（3）如图所示，当粒子出射速度与x轴夹角为-60°时，粒子容易通过狭缝返回电场，则当此情况下粒子不通过狭缝返回电场，其他粒子均不会返回。
离子进入磁场时的水平速度为
因为
则
在磁场中，由洛伦兹力提供向心力
解得
由几何关系可知
联立可得
则磁感应强度的最大值为
此情况下，粒子在磁场中做圆周运动得轨迹半径为
粒子在磁场中运动的周期
由图可知，离子在磁场中运动的圆心角为
磁场在y轴的宽度为,且关于x轴对称，当粒子出射速度与x轴夹角为-60°时,在磁场中运动时间最长，粒子与挡板第二次碰撞后射出磁场，设离开磁场的位置与轨迹圆心连线与水平方向的夹角，则
则粒子与挡板第二次碰后在磁场中运动的圆心角为
则在磁场中运动时间最长的离子在磁场中所经历的时间为