2024届河南省商丘市部分名校高三下学期模拟考试（三）理科综合试题-高中物理（原卷版+解析版）

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注意事项：
1.答题前，考生先将自己的姓名、准考证号码填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
2.选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整，笔迹清楚。
3.请按照题号顺序在答题卡各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试卷上答题无效。
4.作图可先使用铅笔画出，确定后必须用黑色字迹的签字笔描黑。
5.保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破﹑弄皱，不准使用涂改液﹑修正带、刮纸刀。
可能用到的相对原子质量：H-1C-12O-16Na-23Cl-35.5K-39Mn-55
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. 中国的新一代人造太阳“中国环流三号”已经实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行，为可控核聚变的最终实现又向前迈出了重要一步。发生核聚变的一种核反应方程为，关于该核反应下列说法正确的是（ ）
A. X为电子
B. 该核反应可以在常温下进行
C. 该核反应过程中没有质量亏损
D. 的比结合能大于的比结合能
2. 一定质量的理想气体由状态a变化到状态b的过程中，体积V随热力学温度T变化的图像如图所示。已知气体在状态b的压强为1.36×105Pa，从状态a变化到状态b气体吸收的热量为4×104J，则该过程中气体的内能增加了（ ）
A 2.04×104JB. 1.96×104J
C. 1.64×104JD. 1.28×104J
3. 氢原子的能级图如图所示，一群处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时会辐射出多种不同频率的光。已知钨的逸出功为4.54eV，下列说法正确的是（ ）
A. 这群氢原子向低能级跃迁时可辐射出2种不同频率的光
B. 用氢原子从n=3能级直接跃迁到n=1能级辐射出的光照射钨板时能发生光电效应
C. 这群氢原子从n=3能级直接跃迁到n=1能级辐射出的光最容易发生明显的衍射现象
D. 氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出的光和从n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光分别通过同一双缝干涉装置，后者干涉条纹间距较大
4. 用长度为L，横截面面积为S、电阻率为的金属丝制成正方形线框abcd，然后置于磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场中，如图所示，绕与ab边重合的固定轴从中性面开始沿图示方向逆时针匀速转动，转动的角速度为，下列说法正确的是（ ）
A. 线框从图示位置转过的过程中，线框中电流的方向为a→d→c→b→a
B. 线框中感应电流的有效值
C. 线框转过一周的过程中，产生的焦耳热
D. 线框从图示位置转过半圈的过程中，通过线框某一横截面的电荷量为0
5. 以О为坐标原点，沿绝缘水平面建立x轴，水平向右为正方向，两个电荷量相等的小球（可视为点电荷）分别固定在x轴上的M、N处，M、N的坐标分别为x=-4L和x=4L，如图（a）所示。M、N连线上各点的电势与位置坐标x的关系如图（b）所示，x=-2L处的电势为，x=L处的电势为。在x=-2L处由静止释放一个质量为m的带电滑块（可视为质点），滑块向右运动到x=L处时速度恰好为零。已知滑块与水平面间的动摩擦因数为，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（ ）
A. 两小球带同种电荷
B. 滑块在x=-2L处受到的电场力小于在x=L处受到的电场力
C. 滑块运动到О点时的加速度为
D. 滑块所带的电荷量大小为
6. 在篮球比赛中，篮球出手时的速度和角度都会影响投篮的命中率。如图所示，在某次投篮训练中运动员跳起投篮，投球点与篮筐在同一水平面上且相距x，篮球进入篮筐时速度方向与水平方向成α角，重力加速度为g，忽略空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A. 篮球进入篮筐时的速度大小为
B. 篮球进入篮筐时的速度大小为
C. 篮球从抛出到进入篮筐用时
D. 篮球从抛出到进入篮筐用时为
7. 如图所示，间距为L的平行金属导轨（电阻不计）固定在绝缘水平桌面上，其右端连接阻值为R的定值电阻，虚线左侧区域存在着垂直于水平桌面向下的匀强磁场﹐磁感应强度大小为B。一长度为3L、阻值为3R，粗细均匀的导体棒MN垂直于导轨放置在导轨上，P、Q是导体棒与导轨的接触点，其中MP=PQ=QN。导体棒在水平外力作用下以速度v向右匀速运动，此时M、N、P、Q点的电势分别为、、、，下列说法正确的是（ ）
A. B.
C. D.
8. 如图所示，太空电梯的工作原理是从地球同步卫星所在高度的空间站竖直放下由纳米材料做成的太空电梯，另一端固定在地面上，这样电梯可以随地球同步转动。已知地球的质量为M、半径为R、自转周期为T，引力常量为G，太空电梯的一节梯厢的质量为m且距地面高度为h，关于该梯厢下列说法正确的是（ ）
A. 该梯厢处于平衡状态
B. 该梯厢所受合外力为
C. 该梯厢与空间站线速度的比值为
D. 该梯厢的线速度与相同高度的地球卫星的线速度的比值
二、非选择题：本题共14小题，共174分。
9. 某同学用如图所示的装置探究气体等温变化的规律。在橡胶套和活塞间封闭着一段空气柱，可由气压计读出管内气体的压强p，从玻璃管的刻度上直接读出管内气体的体积。
（1）为保持空气柱温度不变，下列实验操作中，正确的是__________。
A. 缓慢地向下压或向上拉活塞
B. 推拉活塞时，手可以握住玻璃管气体部分
C 推拉活塞时，动作要快
（2）正确操作后得到多组管内气体的体积和压强数值，如下表所示。
根据表格中的测量数据，在实验误差范围内，你可以得到的实验结论是：一定质量的气体，在温度保持不变的条件下，压强与体积成____________（填“正比”或“反比”）。
（3）若用图像法处理实验数据，以压强p为纵坐标，要得到线性图像，则横坐标表示的物理量为______________。
10. 某同学要将量程为0~1V的电压表V的量程扩大为0~3V。他先用半偏法测出电压表V1的内阻，然后进行改装，最后再用一标准电压表V2对改装后的电压表进行校准。
（1）利用半偏法测电压表Vl的内阻。可供选择的器材有：待测电压表、滑动变阻器R1（0～20Ω）、电阻箱R2，电源、两个单刀单掷开关和若干导线。该同学设计了如图（a）所示的电路图，正确连线后进行如下操作：
①把滑动变阻器R1的滑片滑到a端，闭合开关S2，并将电阻箱R2的阻值调到最大；
②闭合开关S1，调节滑动变阻器R1的滑片位置，使电压表V1的指针指到满偏刻度；
③保持开关S1闭合，滑动变阻器R1滑片的位置不变，断开开关S2，调整电阻箱R2的阻值，当电阻箱R2的阻值如图（b）所示时电压表V1示数为0.5V。
由此可得，电压表V1的内阻为__________Ω；该测量值________（填“大于”“小于”或“等于”）真实值。
（2）利用电阻箱R2对电压表V1进行改装。需将电阻箱R2与电压表V1_________（填“串联”或“并联”），并且将电阻箱R2调至_________Ω。
（3）用标准电压表V2与改装后的电压表并联进行校准。当电压表V2示数为1.5V时，电压表V1示数为0.48V，则电阻箱R2的阻值应调至__________Ω（结果保留1位小数）。
11. 如图所示，倾角为θ=30°的光滑斜面体固定在水平地面上，斜面abcd为正方形。一小球从斜面的顶点a处以大小=3.0m/s的初速度平行ab方向抛出，小球恰好从bc边的中点飞出。已知重力加速度g取10m/s2，求斜面abcd的边长以及小球运动到水平地面时的速度大小。
12. 某科研小组设计了如下实验，研究油滴在匀强电场中的运动。实验装置的原理示意图，如图所示，两个水平放置、相距为d的金属极板﹐上极板中央有一小孔，两金属极板与恒压源（可以提供恒定电压U），定值电阻R，电阻箱（最大阻值为R）、开关串联组成的电路。用喷雾器将细小的油滴喷入密闭空间，这些油滴由于摩擦而带了负电。油滴通过上极板的小孔进入到观察室中，油滴可视为半径为r的球体，油滴的密度为，重力加速度为g，油滴受到的空气阻力大小为，其中为空气的粘滞系数（已知），v为油滴运动的速率，不计空气浮力。
（1）开关断开时，观察到油滴A运动到两极板中心处开始匀速下落，之后经过时间t油滴A下落到下极板处，请推导油滴A的半径r的表达式（用，d、t、和g表示）。
（2）若将图中密闭空间的空气抽出，使油滴运动所受的空气阻力可忽略。闭合开关：
①调整电阻箱的阻值为，观察到半径为的油滴B可做匀速直线运动，求油滴B所带的电荷量；
②调整电阻箱的阻值为R，观察到比荷为k、处于下极板的油滴C由静止开始向上加速运动，求油滴C运动到上极板的时间。
13. 如图所示，虚线MN和PQ间存在着水平向左、电场强度大小为E的匀强电场，虚线PQ下方空间存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场。一质量为m、电荷量为+q的带电小球以某一水平初速度从MN边界上方的A点水平抛出后从C点进入匀强电场，然后从D点垂直于PQ方向进入匀强磁场。已知A、C两点间的高度差为l，水平距离为2l，重力加速度为g。求：
（1）小球平抛运动初速度大小以及虚线MN与虚线PQ的距离；
（2）小球在匀强磁场中运动的最大速度和离PQ边界的最大距离。
序号
V/mL
p/（105Pa）
p·V/（105Pa·mL）
1
20.0
1.0010
20.020
2
18.0
1.0952
19.714
3
16.0
1.2313
19.701
4
14.0
1.4030
19.642
5
12.0
1.6351
19.621