河南省开封市2023届高三下学期高考模拟（第二次模拟考试）理综物理试题（原卷+解析）

河南省开封市2023届高三下学期高考模拟（第二次模拟考试）理综物理试题

一、单选题

1．（2023·河南·统考二模）如图所示，方向竖直向下的匀强磁场中有两根位于同一水平面内的足够长的平行且光滑的金属导轨，导体棒ab的质量为m、电阻为，导体棒cd的质量为、电阻为R，均静止在导轨上，现给导体棒ab以初速度向右滑动。运动过程中，导体棒ab、cd始终与导轨垂直并接触良好，关于导体棒ab、cd组成的系统，下列说法正确的是（　　）

A．动量守恒，机械能守恒 B．动量不守恒，机械能守恒

C．动量守恒，机械能不守恒 D．动量不守恒，机械能不守恒

2．（2023·河南·统考二模）在利用光电管探究光电效应规律的实验中，当用不同波长的光照射光电管的阴极时，测出光电管的遏止电压与对应入射光的波长。以遏止电压为纵坐标，人射光波长倒数为横坐标，作出图像如图所示。已知a、b为已知量，光电子的电荷量为e，光速为c，则下列说法正确的是（　　）

A．光电管阴极材料的逸出功为be

B．普朗克常量为

C．波长的光照射光电管的阴极时，产生的光电流与成正比

D．波长的光照射光电管的阴极时，一定能发生光电效应

3．（2023·河南·统考二模）如图所示，b是理想变压器原线圈的中心抽头，灯泡、的铭牌上均标注“，”字样，电流表为理想电表，从某时刻开始在原线圈c、d两端加上如图所示的交流电，当单刀双掷开关与b连接时，灯泡恰好正常发光，则（　　）

A．理想变压器原副线圈匝数之比为

B．1秒内流过灯泡的电流方向改变50次

C．当单刀双掷开关与b连接时，向上移动滑片P，两灯泡均变暗

D．当单刀双掷开关由b扳向a时，电流表的示数变大

4．（2023·河南·统考二模）如图所示，两个完全相同的轻质小滑轮P、Q固定在天花板上，一段不可伸长的轻质细绳通过滑轮，两端分别系住小球A、B，现用一轻质光滑小挂钩将小球C挂在滑轮PQ之间的水平细绳的中间位置上，静止释放小球C，在小球C下降的某时刻，拉小球C的细绳与水平方向成角。已知三小球ABC的质量均为m，A、B小球始终没有与P，Q相撞，忽略一切阻力，，，则下列关于小球C在下降过程中说法正确的个数为（　　）

①ABC三小球组成的系统机械能守恒

②小球C重力做功的瞬时功率先变大后变小

③ABC三小球的速度大小的关系为

④当时小球C下降到最低点

A．4个 B．3个 C．2个 D．1个

二、多选题

5．（2023·河南·统考二模）如图所示，在边长为L的正方形ABCD区域内有水平向右的匀强电场E，一不计重力的带电粒子从C点沿CA方向以速度射入，粒子经过B点打在BD边右侧距离为L的光屏上的P点，现撤去电场，加上垂直纸面方向的匀强磁场B，仍让该带电粒子以速度从C点沿CA方向射入，粒子也经过B点打在光屏上的Q点（P、Q点均未标出）则（　　）

A．的比值为 B．的比值为

C．光屏上PQ两点的距离为L D．光屏上PQ两点的距离为

6．（2023·河南·统考二模）探索浩瀚宇宙，发展航天事业，建设航天强国，是中华民族不懈追求的航天梦。2022年11月29日23时08分，搭载神舟十五号载人飞船的长征二号F遥十五运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，顺利进入预定轨道，发射取得圆满成功。据相关资料显示神舟十五号飞船从中国酒泉卫星发射中心发射升空，运行在轨道倾角42.4度、近地点P高度200公里、远地点Q高度347公里的椭圆轨道上（如图1轨道），实施变轨后，进入347公里的圆轨道（如图2轨道）。则下列说法正确的是（　　）

A．单位时间内，飞船在1、2轨道上运行时与地心的连线扫过的面积相等

B．飞船在1轨道上运行时的机械能小于在2轨道上运行时的机械能

C．飞船在1轨道上Q点的线速度大于在2轨道上Q点的线速度

D．飞船在1轨道上Q点的加速度等于在2轨道上Q点的加速度

7．（2023·河南·统考二模）如图所示，绝缘粗糙细直杆abc在b处弯折为a角，水平bc段足够长，在虚线AB的右侧区域存在垂直纸面向里的匀强磁场，一带电圆环（可视为点电荷）从倾斜ab段某处由静止释放，忽略圆环经过弯折处的能量损失且圆环在运动过程中所带电荷量保持不变。下列关于圆环速度v随时间t的变化图像可能正确的是（　　）

A． B．

C． D．

8．（2023·河南·统考二模）某同学利用如图甲所示的装置，探究滑块a上升的最大高度，忽略一切阻力及滑轮和细绳的质量。起初物块a放在地面上，物块b距地面的高度为h，细绳恰好绷直，现静止释放物块b，物块b碰地后不再反弹，测出物块a上升的最大高度H，每次释放物块b时，确保物块a在地面上，改变细绳长度及物块b距地面的高度h，寻找多组（H，h），然后做出的图像（如图乙所示），测得图像的斜率为k，已知物块a、b的质量分别为、。则（　　）

A．物块a、b的质量之比

B．物块a、b的质量之比

C．图像的斜率k的取值范围是

D．图像的斜率k的取值范围是

9．（2023·河南·统考二模）如图所示，一定质量的理想气体从状态P（，，）经热力学过程PQ、QS、SP后又回到状态P，则下列说法正确的是（　　）

A．P、Q、S三个状态中，Q状态的温度最高且为

B．P、S两状态的气体内能相等

C．SP过程中，气体分子的平均动能保持不变

D．QS过程中，气体内能的减少量大于气体向外界放出的热量

E．整个过程中，气体需要从外界吸收的热量

10．（2023·河南·统考二模）如图所示，一列简谐横波沿x轴传播，图甲是时的波形图，图乙是处的质点Q的振动图像，P为波动传播方向上的一个质点，下列说法正确的是（　　）

A．该波的传播速度为

B．时质点P正沿y轴正方向振动

C．质点P再经过通过的路程为

D．质点P、Q的振动方向始终相反

E．该波通过的障碍物时，会发生明显的衍射现象

三、实验题

11．（2023·河南·统考二模）某同学利用如图所示的装置验证动能定理。在气垫导轨上安装了两光电门1、2，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过定滑轮和动滑轮与弹簧测力计相连。实验时，测出光电门1、2间的距离为L，遮光条的宽度为d，滑块和遮光条的总质量为M，钩码质量为m。

（1）用游标卡尺测量遮光条的宽度d时，游标卡尺的示数如图所示，则___________cm；

（2）完成下列实验步骤中的填空：

①安装好实验装置，其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直；

②实验时要调整气垫导轨水平，不挂钩码和细线，接通气源，释放滑块，如果滑块能在气垫导轨上静止，则表示气垫导轨已调整至水平状态；

③挂上钩码后，接通气源，再放开滑块，记录滑块通过光电门1的时间和通过光电门2的时间，若弹簧测力计的示数为F，则滑块所受合外力做的功___________（用题目中出现的物理量表示），动能变化量，如果表达式成立，则动能定理即可得到验证；

④改变钩码的质量，重复步骤③，求得滑块在不同合力作用下的动能变化量。

（3）对于上述实验，下列说法正确的是___________

A．滑块的加速度大小是钩码加速度大小的2倍

B．弹簧测力计的读数为滑块所受合外力的大小且等于所挂钩码重力的一半

C．实验时两光电门之间的距离尽量大一些

D．钩码的总质量m应远小于滑块和遮光条的总质量M

（4）如果实验时，总有W的值略小于，造成的原因可能是___________

A．空气阻力

B．遮光条太窄

C．气垫导轨未调水平，需要将调节旋钮P上调，使气垫导轨左端稍微升高一些

D．气垫导轨未调水平，需要将调节旋钮Q上调，使气垫导轨右端稍微升高一些

12．（2023·河南·统考二模）在测量电源电动势E和内阻r时备有以下器材：待测电源（E、r）、电流表、电压表、定值电阻、电阻箱R、开关、导线若干。实验老师将某班同学分成甲乙丙丁四组，每组同学按各自设计的电路进行实验，并根据各自测量数据绘制出图像，其中甲乙两组，丙丁两组，图像A、B、C、D的斜率（、、、）及图中数据a、b、c均为已知量，试完成下列问题：

（1）变量___________；

（2）结合图像分析甲组同学的数据，可以得出待测电源电动势___________，内阻___________（用、、、及abc表示）；如果考虑到电流表内阻的存在，电动势___________，内阻___________（选填“、或”）；

（3）结合图像分析丙组实验，可以得出待测电源电动势___________，内阻___________（用、、、及abc表示）。

四、解答题

13．（2023·河南·统考二模）如图所示，四分之一光滑圆弧槽固定在光滑的水平地面上，质量为M的小球B静止在槽的左侧，现有一质量为m的小球A以速度向右运动并与小球B发生完全弹性碰撞，之后小球A不再向右运动且两小球能发生第二次碰撞。

（1）求的取值范围；

（2）小球B离开地面的高度为H，求H的取值范围。

14．（2023·河南·统考二模）建立如图所示的坐标系xOy，x轴紧挨着光滑绝缘的水平地面。在且区域内存在着彼此垂直的匀强电场与匀强磁场，匀强电场平行y轴向上，匀强磁场垂直纸面向里。质量为m且带电量为q的小球（视为点电荷）从坐标原点以速度沿x轴射入该区域，小球在复合场中做匀速圆周运动，并恰好从坐标为的点飞离复合场。忽略空气阻力，小球在运动过程中电荷量保持不变，重力加速度为g，试求：

（1）匀强电场E及匀强磁场B的大小；

（2）小球落地时的坐标；

（3）若小球从坐标原点以速度沿x轴射入该区域，此后经多长时间第5次进入复合场，并确定进入点的坐标。

15．（2023·河南·统考二模）如图所示，一端开口，长为的玻璃管锁定在倾角为的光滑斜面上，一段长为的水银柱密封一定质量的理想气体。环境温度为，已知当地大气压

（1）如果解除锁定，玻璃管沿斜面下滑，稳定后水银恰好未溢出管口，求解除锁定前水银柱上端距管口的距离；

（2）如果对密封气体缓慢加热（玻璃管仍然锁定在斜面上），求水银柱恰好移动到管口时的温度。

16．（2023·河南·统考二模）如图所示，在平静的水面下处有一静止点光源，水对该光源发出的单色光的折射率为。请解答下列问题：

(1)试证明：在点光源正上方观察，看到点光源的视深为（在角很小时，近似认为：）；

(2)如果点光源从时刻开始，竖直向上做加速度为的匀加速运动，在水面上方可以看，到一圆形的透光面，求经时间后该圆形透光面的面积（光源未出水面）。

参考答案：

1．C

【详解】由于系统不受外力，动量守恒，但导体棒在运动过程，整个回路会产生焦耳热，机械能不守恒。

故选C。

2．B

【详解】A．由光电效应方程

故光电管阴极材料的逸出功为-be，故A错误；

B．由光电效应方程整理得

图像的斜率为

可求得

故B正确；

C．波长的光照射光电管的阴极时，发生光电效应，产生的光电流与成反相关，不成正比，C错误。

D．波长的光，则频率小于截止频率，照射光电管的阴极时，一定不能发生光电效应，D错误。

故选B。

3．A

【详解】A．b是理想变压器原线圈的中心抽头，当单刀双掷开关与b连接时，灯泡恰好正常发光，灯泡的额定电压为，而由原线圈c、d两端所加交流电的图像可得此交流电的有效值为，则有

解得

故A正确；

B．由原线圈c、d两端所加交流电的图像可得交流电的变化周期为，可知其频率为，正弦式交流电的方向一个周期内改变两次，因此可知1秒内流过灯泡的电流方向改变100次，故B错误；

C．当单刀双掷开关与b连接时，向上移动滑片P，滑动变阻器的接入电路中的阻值增大，副线圈所在回路中的总电阻增大，则副线圈回路中的电流减小，由于原线圈两端的电压不变，因此副线圈两端的电压也不变，而灯泡两端的电压等于副线圈两端的电压，故灯泡正常发光，流过灯泡的电流不变，但灯泡与灯泡并联，从而分流，而干路电流减小，则可知通过灯泡的电流减小，因此将变暗，故C错误；

D．当单刀双掷开关由b扳向a时，原线圈的匝数增大，原线圈与副线圈的匝数比增大，而原线圈两端的电压不变，又原副线圈两端的电压比等于匝数比，因此可知副线圈两端的电压减小，副线圈中的电流减小，导致原线圈中的电流减小，则接在原线圈回路中的电流表的示数减小，故D错误。

故选A。

4．A

【详解】①忽略一切阻力，ABC三小球组成的系统，机械能没有向其他形式能量转化，机械能守恒。①正确；

②小球C在下降过程中，小球C速度先增大后减小，由

可知，小球C重力做功的瞬时功率先变大后变小。②正确；

③由小球C速度分解如图所示

由对称性可知，又

得

③正确；

④设滑轮PQ之间的水平细绳的长度为，小球C下降到最低点时，下降的高度为，滑轮与小球C之间长度为，如图所示

小球C下降到最低点过程中，三球组成的系统机械能守恒

又

解得

此时

得

④正确。

说法正确的个数为4个。

故选A。

5．AD

【详解】AB．由题意可知该粒子带正电，设其电荷量为，质量为。粒子从C点沿CA方向以速度射入匀强电场后该粒子做类平抛运动，设粒子到达B点时所用的时间为，做类平抛运动的加速度为，则根据平抛运动的相关知识有

，，

联立解得

当撤去电场，加上垂直纸面方向的匀强磁场B时，粒子仍然经过B点，则由几何关系可知，粒子在磁场中做圆周运动的半径为，则由洛伦兹力充当向心力可得

解得

、

则可得

故A正确，B错误；

CD．当粒子经电场偏转从B点出射时，根据粒子在电场中做类平抛运动可知

，

设粒子从B点到P点所用的时间为，竖直向上的位移为，则有

，

而根据几何关系可知粒子在场中偏转后将从B点平行于CD射向光屏上的Q点，由此可知PQ间的距离

故C错误，D正确。

故选AD。

6．BD

【详解】A．根据开普勒第二定律可知，在同一轨道上相同时间内与地线连线扫过的面积相等，不同轨道无法比较，故A错误；

B．轨道半径越大机械能越大，飞船在1轨道上运行时的轨道半径小于在2轨道上运行时的轨道半径，因此在1轨道上运行时的机械能小于在2轨道上运行时的机械能，故B正确；

C．飞船在Q点从1轨道变轨为2轨道时飞船需要点火加速，因此飞船在1轨道上Q点的线速度小于在2轨道上Q点的线速度，故C错误；

D．根据牛顿第二定律有

可知飞船在绕地球运行过程中的加速度大小为

则可知飞船在1轨道与2轨道的交点Q点处的加速度相同，故D正确。

故选BD。

7．ACD

【详解】设带电圆环的质量为，绝缘粗糙细直杆的动摩擦因数为，当带电圆环从倾角为角的倾斜绝缘细直杆上下滑时，设其获得的加速度大小为，由牛顿第二定律可得

解得

由此可知在带电圆环下滑到倾斜绝缘细直杆的最下端的过程中，做初速度为零的匀加速直线运动，反映在图像上则为过圆点的倾斜直线。而当带电圆环进入虚线AB右侧的匀强磁场中后，若圆环带正电，则要受到竖直向上的洛伦兹力，而当洛伦兹力等于其重力时，圆环所受合外力为零，在磁场中将做匀速直线运动，图像为一条平行于时间轴的直线；若洛伦兹力大于重力，则由牛顿第二定律可得

可知小环将做加速度减小的减速运动，而随着速度的减小洛伦兹力也随之减小，当洛伦兹力减小到与重力大小相等时，小环将做匀速直线运动；若洛伦兹力小于重力，则由牛顿第二定律有

可知小环做减速运动，随着速度的减小，洛伦兹力减小，加速度增大，因此可知小环做加速度增大的减速运动，直至速度减为零；若小环带负电，所受洛伦兹力竖直向下，由牛顿第二定律可得

可知小环做减速运动，随着速度的减小洛伦兹力减小，加速度减小，小环做加速度减小的减速运动，直至速度减为零。

故选ACD。

8．BC

【详解】AB．物块的上升过程分为两个阶段，第一阶段为在物块释放后，在绳子拉力的作用下加速上升，与此同时物块加速下降，速率与物块相同，第二个阶段为物块落地后，物块在自生重力的作用下减速上升直至最高点。则第一阶段对整体由动能定理有

第二阶段对物块由动能定理有

联立以上两式可得

结合图像可得

可知

故A错误，B正确；

CD．要将物块拉起，则有

对物块，则有

可得

因此有

即

故C正确，D错误。

故选BC。

9．ABE

【详解】A．由理想气体状态方程可得

从P到Q，等压膨胀，温度升高，从Q到S，等容降压，温度降低，由于S与P对应的pV乘积相等，故温度相等，可知Q状态的温度最高，从P到Q可得

解得

A正确；

B．P、S两状态的温度相等，由于是理想气体，内能只跟温度有关，故两状态的气体内能相等，B正确；

C．从S到P，pV乘积先增大后减小，故温度先升高再降低，故SP过程中，气体分子的平均动能先增大再减小，初末状态相等，C错误；

D．QS过程中，温度降低，内能减小，体积不变，气体没有做功，故气体内能的减少量等于气体向外界放出的热量，D错误；

E．P到Q气体对外做的功为

S到P过程中，图线与横轴所围的面积表示外界对气体做的功，故S到P外界对气体做的功为

而初末状态温度相等，内能相等，故整个过程中，气体需要从外界吸收的热量，E正确。

故选ABE。

10．ABE

【详解】A．由图可知，这列波的波长

周期为

故这列波的传播速度为

A正确；

B．由图乙可知，这列波向负方向传播，故时质点P正沿y轴正方向振动，B正确；

C．质点P再经过的过程中，先减速后加速，故通过的路程小于，C错误；

D．质点P、Q的距离小于半个波长，有可能同向振动，D错误；

E．该波通过的障碍物时，由于波长与障碍物的大小相近，故会发生明显的衍射现象，E正确。

故选ABE。

11．          FL##LF     AC##CA     C

【详解】（1）[1]主尺刻度为0.1cm，有标尺为20分度，故最小分度为0.05mm，则可得

（2）[2]由实验装置可知，动滑轮两边绳子拉力大小相等，弹簧测力计的示数大小即为滑块所受合力大小，而滑块通过两个光电门之间的距离为L，故可得滑块所受合外力做的功

（3）[3]A．由此实验装置可知，钩码向下运动的位移，滑块就要运动的位移，因此可知滑块的加速度大小是钩码加速度大小的2倍，故A正确；

B．弹簧测力计的读数为滑块所受合外力的大小，设钩码和动滑轮得总质量为，加速度为，则根据牛顿第二定律有

可得弹簧测力计得读数为

故B错误；

C．实验时两光电门之间的距离尽量大一些，可以减小测量距离带来的误差，使实验结果更加准确，故C正确；

D．钩码的总质量m不需要远小于滑块和遮光条的总质量M，因为其合外力是直接通过弹簧测力计测得的，故D错误。

故选AC。

（4）[4]实验时，在气垫导轨调节水平的情况下，因为阻力的原因，总有W的值略大于，但若出现W的值略小于，则一定是气垫导轨未调节水平，且向着滑块运动方向的一端低，致使滑块在运动过程中自身的重力也在做正功，因此需要将调节旋钮P上调，使气垫导轨左端稍微升高一些。

故选C。

12．     1               =              

【详解】（1）[1]甲图由闭合电路欧姆定律可知

解得

乙图由闭合电路欧姆定律可知

解得

所以

丙图由闭合电路欧姆定律可知

解得

丁图由闭合电路欧姆定律可知

解得

所以

则

（2）[2][3] 甲组实验对应的是B图像，可知

，

解得

，

[4][5]如果考虑到电流表内阻的存在，甲图由闭合电路欧姆定律可知

解得

可知

，

解得

，

所以

，

（3）[6][7]丙组实验对应的是D图像，可知

，

解得

，

13．（1）；（2）

【详解】（1）设碰撞后两小球的速度分别为、，由于两小球发生完全弹性碰撞，则由动量守恒定律得

由机械能守恒定律得

解得

，

因小球A不再向右运动且两小球能发生第二次碰撞，由此可得

，

于是可解得

（2）当，二者碰撞后交换速度得同时能量全部转移，故此种情况下小球B离开地面的距离最大，此种情况下有

当时，小球B离开地面的距离最小，此种情况下有

对小球B由机械能守恒得

解得

，

故的取值范围为

14．（1），；（2）（）；（3），（7a，a）

【详解】（1）小球在复合场中做匀速圆周运动，故电场力与重力平衡，洛伦兹力提供圆周运动的向心力，则有

解得

小球恰好从坐标为的点飞离复合场，由几何关系得

洛伦兹力提供向心力

联立解得

（2）小球飞离复合场后做平抛运动，则有

，

解得

故小球落地时的坐标为（）

（3）若小球从坐标原点以速度沿x轴射入该区域，小球在磁场中运动的轨迹半径为

解得

根据几何关系可知，小球在磁场中运动四分之一圆弧后垂直与磁场边界方向即竖直向上做竖直上抛运动，再竖直进入磁场做周期性运动，第5次进入复合场时经历了四次竖直上抛的往复运动时长为

此过程在磁场中偏转的角度为

小球在磁场中的周期为

在磁场中偏转的时间为

故第5次进入复合场对应的时间为

第5次进入复合场的横坐标为

故进入点的坐标（7a，a）。

15．（1）；（2）

【详解】（1）设未解除锁定时气体的压强为、体积为，玻璃管的横截面积为，水银柱的长度为，水银柱上端距管口的距离为，则有

，

解除锁定后，设气体的压强为，体积为，则有

，

此过程为等温变化，由玻意耳定律可得

代入数据解得

（2）设初始时气体的温度为，锁定升温后，设气体的压强为、体积为、温度为,则有

，，

可见，此过程为等压变化，由盖吕萨克定律可得

代入数据解得

16．(1)见解析；(2)

【详解】(1)如图所示的光路图，在点光源正上方观察时，、都比较小

由折射定律得

由几何关系得

又角很小时，近似认为

故

即

(2)如图所示

光在水面发生全反射有

时刻光源距水面的距离为

光斑的半径

光斑的面积

解得