2022届河南省新乡市高三上学期第一次模拟考试理综物理试卷（解析版）

2022届河南省新乡市高三上学期第一次模拟考试

试卷

一、单选题

1．在火星上，太阳能电池板的发电能力有限，因此科学家用放射性材料作为发电能源为火星车供电。中的Pu元素是，发生衰变的核反应方程为，其中X原子核的中子数为（　　）。

A．139 B．140 C．141 D．142

2．如图所示，水平放置的铝制圆盘与蹄形磁铁的转轴在同一竖直线上，圆盘位于磁铁上方，磁铁以角速度匀速旋转。下列说法正确的是（　　）

A．圆盘与磁铁同方向旋转，且角速度大于

B．圆盘与磁铁反方向旋转，且角速度大于

C．圆盘与磁铁同方向旋转，且角速度小于

D．圆盘与磁铁反方向旋转，且角速度小于

3．2021年5月30日，我国“天舟二号”货运飞船B携带物资与在固定轨道上的空间站A成功交会对接，如图所示，二者对接前分别在各自的轨道上做圆周运动。若用s、θ分别表示A、B在时间t内通过的弧长和转过的角度，则在下列图像中，可能正确的是（　　）

A． B．

C． D．

4．如图所示，光滑半球固定在水平面上，球心O的正上方固定小定滑轮C，细绳一端拴一小球甲，小球甲置于半球面上的A点，细绳另一端绕过定滑轮拴有另一小球乙，小球乙置于半球面上的B点，平衡时AC与BC的长度之比为k。两球均视为质点，甲、乙两球的质量之比为（　　）

A． B．k C．k2 D．

5．如图甲所示，水平地面上叠放着小物块B和木板A（足够长），其中A的质量为，整体处于静止状态。现对木板A施加方向水平向右的拉力F，木板A的加速度a与拉力F的关系图像如图乙所示。已知A、B间以及A与地面间的动摩擦因数相同，认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小。下列说法正确的是（　　）

A．当拉力大小为5N时，A，B开始相对滑动

B．A与地面间的动摩擦因数为0.2

C．B的质量为

D．图乙中的

二、多选题

6．如图所示，锐角三角形PMN中，∠PMN是最大的内角，一电荷量为q的负点电荷固定在P点。现将一带正电的试探电荷从M点沿MN移动到N点，对于该过程，下列说法正确的是（　　）

A．试探电荷的电势能先减小后增大

B．试探电荷的电势能先增大后减小

C．静电力对试探电荷做的总功为负

D．静电力对试探电荷做的总功为正

7．如图所示，左侧变压器原、副线圈的匝数之比为2：5，输入电压有效值为10V的正弦交变电流。连接两理想变压器的输电线的总电阻为10Ω，右侧变压器原、副线圈的匝数之比为2：1，输电线上损失的功率为10W。下列说法正确的是（　　）

A．负载电阻的阻值为3.75Ω B．负载电阻的阻值为7.5Ω

C．负载电阻的电功率为15W D．负载电阻的电功率为25W

8．如图所示，长度为L的竖直轻杆上端连着小球A（视为质点），轻杆的下端用铰链固接在水平地面上的O点，置于同一水平地面上的物体B恰好与A接触。在微小扰动下，轻杆向右倾倒，A、B脱离接触的瞬间，轻杆与地面的夹角为30°，且此时轻杆与A球间无弹力，重力加速度大小为g，不计一切摩擦。下列说法正确的是（　　）

A．脱离接触的瞬间，A，B的速率之比为1：2

B．脱离接触的瞬间，B的速率为

C．A落地前瞬间的速率为

D．A，B的质量之比为1：4

9．下列说法正确的是（　　）

A．食盐具有确定的熔点

B．分子间的引力随分子间距离的减小而增大

C．叶面上的大露珠呈椭球形，仅是液体表面张力作用的结果

D．一定质量的理想气体，当压强和体积不变时，其内能一定不变

10．下列说法正确的是（　　）

A．做简谐运动的物体，振动的周期越大，振动系统的能量越大

B．弹簧振子的振动方程为，在时刻，振子的速度为零

C．根据多普勒效应，比较接收与发射的超声波频率的变化，可测量心脏血液的流速

D．在磨制各种镜面或其他精密的光学平面时，可利用光的干涉检查平面的平整程度

E．5G信号和4G信号的频率不同，若把通信用的5G信号和4G信号叠加，可以产生稳定的干涉现象

三、实验题

11．某同学用如图甲所示的装置研究匀变速直线运动，细线平行于水平桌面，遮光片的宽度为d，用手（图中未画出）托住托盘，滑块静止，光电门竖直中线到遮光片竖直中线的距离为L。现将手拿开，测得遮光片通过光电门的时间为t。

（1）若用游标卡尺测量遮光片的宽度时，示数如图乙所示，则遮光片的宽度为　     　。

（2）遮光片的竖直中线通过光电门时的速度大小为　     　。（用题中涉及的物理量表示）

（3）滑块运动的加速度大小为　     　。（用题中涉及的物理量表示）

12．某同学利用如图甲所示的电路测量一电源的电动势和内阻，其中电压表V的内阻很大，电流表A的内阻为 。 

（1）请根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙中实物间的连线补充完整。

（2）为保证电路安全，实验开始前，应使电阻箱的阻值　     　（选填“最大”或“最小”）

（3）改变电阻箱的阻值，记录多组电压表的示数 以及电流表对应的示数 ，作出 图像，如图丙所示。则该电源的电动势为　     　 、内阻为　     　 。（结果均保留三位有效数字） 

四、解答题

13．如图所示，质量M=2kg（含挡板）的长木板静止在足够大的光滑水平面上，其右端挡板固定一劲度系数k=225N/m的水平轻质弹簧，弹簧自然伸长时，其左端到木板左端的距离L=1.6m，小物块（视为质点）以大小v0=10m/s的初速度从木板的左端向右滑上长木板，已知物块的质量m=0.5kg，弹簧的弹性势能Ep=kx2（其中x为弹簧长度的形变量），弹簧始终在弹性限度内，取g=10m/s2。

（1）若木板上表面光滑，求弹簧被物块压缩后的最大弹性势能Epm；

（2）若木板上表面粗糙，物块与木板间的动摩擦因数μ=0.2，请判断物块是否会压缩弹簧，若物块不会压缩弹簧，求最终物块到木板左端的距离s；若物块会压缩弹簧，求弹簧的最大形变量xm。

14．如图所示，在坐标系的第二象限内存在半径为、方向垂直纸面向里的圆形匀强磁场区域Ⅰ，区域Ⅰ与x轴相切于坐标为的B点，在第四象限内存在垂直坐标平面向里的匀强磁场区域Ⅱ，在第一象限内存在沿y轴负方向的匀强电场区域Ⅲ，区域Ⅱ、Ⅲ的范围均足够大。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从A点沿半径平行于y轴负方向以大小为v0的初速度射入区域Ⅰ，并恰好从坐标原点O进入区域Ⅱ，粒子进入区域Ⅲ后，当粒子的速度第一次沿x轴正方向时，粒子经过坐标为的C点。不计粒子受到的重力。求：

（1）区域Ⅰ内磁场的磁感应强度大小；

（2）区域Ⅱ内磁场的磁感应强度大小以及区域Ⅲ内电场的电场强度大小E；

（3）从粒子经过原点O至粒子第n（粒子经过原点O那次计为第0次，，2，3，…）次经过x轴的时间。

15．如图所示，在热力学温度的室内将一空玻璃水瓶的瓶盖盖上（不漏气），现将水瓶放到室外阳光下暴晒，使水瓶内空气的温度升至。大气压强恒为，将水瓶内的空气视为理想气体。

（i）求暴晒后水瓶内空气的压强p；

（ii）若暴晒后在室外将瓶盖打开，使水瓶内、外的压强相同，水瓶内气体的温度不变，求水瓶内放出的空气质量与原来水瓶内的空气质量之比。

16．如图所示，某透明体的横截面为直角三角形，，边的长度为L。光线从边的中点P沿与面夹角的方向射入透明体，恰好垂直面射出。真空中的光速为c。求：

（i）透明体对光线的折射率n；

（ii）光线从P点射入至射到面的时间t。

答案解析部分

1．【答案】D

【解析】【解答】根据核电荷数守恒和质量数守恒，可知核反应方程为

因此X原子核是，它的中子数为

ABC不符合题意，D符合题意。

故答案为：D。

【分析】利用质量数和电荷数守恒可以判别其X的原子核符号，利用质量数和电荷数的大小可以求出中子数的大小。

2．【答案】C

【解析】【解答】根据楞次定律的推论可知，电磁感应产生的现象总是阻碍两物体间的相对运动，但阻碍不是阻止，磁铁旋转时，磁铁相对圆盘旋转，则圆盘也跟着同向旋转，即阻碍磁铁相对圆盘的旋转运动，但不会阻止，若圆盘角速度为，则磁铁相对圆盘同方向旋转，且角速度小于，ABD不符合题意，C符合题意。

故答案为：C。

【分析】根据楞次定律得出圆盘的转动方向，并得出圆盘角速度和磁铁角速度的大小关系。

3．【答案】B

【解析】【解答】AB．对于弧长，有

而  即为  图像的斜率，根据 

可得 

则有 

由于 

则 

可得B图像的斜率大于A图像的斜率，A不符合题意，B符合题意。

CD．根据 

故  图像的斜率为  ，而 

则有 

故 

可得  图像为直线，CD不符合题意。

故答案为：B。

【分析】根据弧长的表达式得出s-t的斜率为线速度，利用万有引力提供向心力得出AB两点线速度的大小关系和角速度大小关系。

4．【答案】A

【解析】【解答】对置于A点的甲球受力分析，如图所示

可知N与T的合力F等于甲球的重力mAg，甲球处于平衡状态，由相似三角形可得

解得

由于同一条绳上拉力大小相等，对乙球同理可得

联立可得，甲、乙两球的质量之比为

故答案为：A。

【分析】利用小球的平衡条件结合矢量三角形定则可以求出两个小球质量之比。

5．【答案】C

【解析】【解答】A．由图可知，当

时，木板A的加速度增加的更快，说明此时A和B发生相对滑动，A不符合题意；

B．当 

时，B的加速度达到最大，此时有 

则 

B不符合题意；

C．对A和B整体，当 

时，有 

解得 

C符合题意；

D．A开始滑动时，可得 

则 

D不符合题意。

故答案为：C。

【分析】根据a-F的图像判断AB是否相对滑动，根据牛顿第二定律得出A与地面间的动摩擦因数；对AB的整体根据牛顿第二定律得出B物体的质量；A开始滑动时根据最大静摩擦力得出图乙中的x。

6．【答案】A,C

【解析】【解答】AB．由如图三角形的几何关系可知，带正电的试探电荷与在P点的负电荷距离先减小后增大，故电场力先做正功后做负功，由功能关系可知，试探电荷的电势能先减小后增大，A符合题意，B不符合题意；

CD．由于N点离P点的负电荷较远，可知电场力先做的正功较少，后做的负功较多，故静电力对试探电荷做的总功为负，C符合题意，D不符合题意。

故答案为：AC。

【分析】根据试探电荷与P点距离 的变化情况得出电场力做功的变化情况，同理得出N离P点的距离变化情况得出静电力做的总功。

7．【答案】A,C

【解析】【解答】设左侧变压器线圈上的电压为，且

电流为  ，副线圈上的电压为  ，电流为  ，右侧变压器原线圈上的电压为  ，电流为  ，且 

副线圈上的电压为  ，电流为  ，由题意可知，损耗的功率为 

代入数据，解得 

故 

有 

代入数据，解得 

故负载电阻功率为 

又 

而 

则 

故 

BD不符合题意，AC符合题意。

故答案为：AC。

【分析】根据原副线圈中电流和电压的变化情况以及电动率的计算得出损耗的功率，利用理想变压器原副线圈的匝数比与电流比的关系得出左侧变压器中的电流以及负载电阻的功率；同理得出右侧线圈中输出的电流，结合热功率得出负载电阻的组织。

8．【答案】B,D

【解析】【解答】A．对A进行运动分解如图所示

设小球速度为  ，立方体速度为  ，分离时刻，小球的水平分速度与立方体速度相同，即

解得 

A不符合题意；

B．A、B分离瞬间，B的速度最大，合力为零，据此可判定此时杆对A球的作用力为零，对A球，根据牛顿第二定律有 

解得 

B符合题意；

C．A从分离到落地，小球机械能守恒，则有 

解得 

C不符合题意；

D．在杆从竖直位置开始倒下到A与B恰好分离的过程中，A和B组成的系统机械能守恒，有 

解得A、B的质量之比为1：4，D符合题意。

故答案为：BD。

【分析】对A物体的速度进行分解从而得出AB速度的关系；AB分离的瞬间根据牛顿第二定律合力提供向心力得出A的速度，进一步得出B的速度；A从分离到落地，根据机械能守恒得出落地瞬间的速度，杆从竖直位置开始倒下到A与B恰好分离的过程中利用机械能守恒得出AB的质量之比。

9．【答案】A,B,D

【解析】【解答】A．食盐属于晶体，故具有确定的熔点，A符合题意；

B．根据分子间的引力与距离的关系可知，分子间的引力随分子间距离的减小而增大，B符合题意；

C．叶面上的大露珠呈球形，仅是液体表面张力作用的结果，C不符合题意；

D．一定质量的理想气体，若气体的压强和体积都不变，根据理想气体的状态方程可得气体的温度也不会变化，则气体的分子动能、分子势能都不变，其内能也一定不变，D符合题意。

故答案为：ABD。

【分析】晶体具有确定 的熔点；分子间的引力随分析距离的减小而增大，露珠是由于液体表面张力，结合理想气体状态方程进行分析判断。

10．【答案】B,C,D

【解析】【解答】A．做简谐运动的物体，振幅越大，振动系统的能量越大，A不符合题意；

B．将  代入振动方程得 

此时振子处于最大正位移处，其速度为零，B符合题意；

C．根据多普勒效应，比较接收和发射超声波频率的变化，可用于测量心脏血液的流动速度，C符合题意；

D．检查平面平整度利用光的干涉原理，D符合题意；

E.5G信号和4G信号的频率不同，叠加不能发生稳定干涉，E不符合题意。

故答案为：BCD。

【分析】简谐运动物体振幅越大系统能量越大，结合振动方程得出位移和速度的大小；利用多普勒效应测量心脏血液的流动速度，检查平面平整度利用光的干涉原理，两个电磁波发生干涉的条件是频率相同。

11．【答案】（1）6.4

（2）

（3）

【解析】【解答】（1）根据游标卡尺的读数规则可得，图乙所示的遮光片的宽度为

（2）经过光电门时，位移为遮光片宽度d，时间为t，平均速度为 

由于t很小，平均速度近似等于过光电门时的瞬时速度，即有 

（3）根据匀变速直线运动的速度位移公式可得 

解得 

【分析】（1）根据游标卡尺的读数原理得出遮光片的宽度；
（2）利用短时间内的平均速度等于瞬时速度得出遮光片通过光电门的速度；
（3）根据匀变速直线运动的位移与速度的关系得出滑块的加速度。

12．【答案】（1）

（2）最大

（3）5.90；7.50

【解析】【解答】（1）根据原理图连接实物图如下图所示

（2）为保证电路安全，实验开始前，应使电阻箱的阻值最大；

（3）由电路图可知

则可知图像的纵截距为电源的电动势，因此

图像斜率

则

【分析】（1）利用电路图进行实物图连接；
（2）为了保护电路其电阻箱的阻值应该保持最大值；
（3）利用图像斜率和截距的大小可以求出电动势和内阻的大小。

13．【答案】（1）解：经分析可知，弹簧的弹性势能最大时，物块和木板具有共同速度，设为v，有:

解得:v=2m/s

根据能量守恒定律有:

解得:

（2）解：假设物块不会压缩弹簧，且物块在木板上通过的距离为s1，有:

解得:

由于s1＞L，故物块会压缩弹簧，由能量守恒定律有

解得:

【解析】【分析】（1） 物块和木板系统动量守恒，根据动量守恒以及能量守恒得出弹簧被物块压缩后的最大弹性势能；
（2）物块在木板上运动的过程中根据动能定理得出物块在木板上通过的距离，从而判断弹簧的状态，利用能量守恒得出弹簧的最大形变量。

14．【答案】（1）解：粒子的运动轨迹如图所示，由几何关系可知，粒子在区域I内做圆周运动的半径

又

解得

（2）解：设圆形区域I的圆心和原点O的连线与x轴负方向的夹角为，由几何关系有

解得

根据对称性，粒子经过D点时的速度方向与x轴正方向的夹角也为，粒子在区域Ⅲ内的运动可视为类平抛运动的逆运动，设粒子从D点运动到C点的时间为，粒子从D点运动到C点的过程中沿x轴方向的位移大小为s，有

解得

设粒子在区域Ⅱ内做圆周运动的半径为，有

解得

又

解得

设粒子在区域Ⅲ内运动的加速度大小为a，有

又

解得

（3）解：粒子在区域Ⅱ内做圆周运动的周期

粒子从原点O运动到D点的时间

解得

当n为大于零的偶数时，有，，4，6，…

解得，，4，6，…

当n为大于零的奇数时，有，，3，5，…

解得，，3，5，…

【解析】【分析】（1）粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据几何关系得出轨道的半径，利用洛伦兹力提供向心力得出磁感应强度的表达式；
（2）粒子在区域Ⅲ内做类平抛运动的逆运动，结合几何关系得出D点运动到C点的过程中沿x轴方向的位移以及运动的时间；在区域Ⅱ利用几何关系得出轨道半径的表达式，结合洛伦兹力提供向心力得出磁感应强度的表达式，在区域Ⅲ内利用牛顿第二定律以及速度与时间的关系得出电场强度的表达式；
（3）根据粒子在磁场中运动的时间和和周期的关系得出粒子经过原点O至粒子第n次经过x轴的时间 。

15．【答案】解：（i）对水瓶中的空气，根据查理定律有

解得

（ii）设水瓶的容积为V，打开瓶盖后水瓶中及放出的空气的总体积为，根据玻意耳定律有

经分析可知

解得

【解析】【分析】（1）对水平中得水根据查理定理得出暴晒后水瓶内空气的压强；
（2）打开瓶盖后根据玻意耳定律得出水瓶内放出的空气质量与原来水瓶内的空气质量之比。

16．【答案】解：（i）光路如图所示，由几何关系可知，光线从P点射入透明体的入射角与折射角分别为

又

解得

（ii）根据几何关系可知，P、D两点间的距离为

光在透明体中传播的速度大小

又

解得

【解析】【分析】（1）根据光在介质中传播的光路图得出入射角和折射角的大小，利用折射定律得出该透明体的折射率；
（2）根据几何关系以及光在介质中传播的速度和折射率的关系以及光传播的时间以及传播速度的关系得出光线从P点射入至射到面的时间。