2023-2024学年河南省高三上学期期末统一考试 物理试题（含解析）

这是一份2023-2024学年河南省高三上学期期末统一考试 物理试题（含解析），共16页。

2．答题前，认真阅读答题纸上的《注意事项》，按规定答题。
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1、甲乙两辆汽车在平直的高速公路上以相同的速度小一前一后同向匀速行驶。甲车在前且安装有ABS制动系统，乙车在后且没有安装ABS制动系统。正常行驶时，两车间距为100m。某时刻因前方突发状况，两车同时刹车，以此时刻为零时刻，其图像如图所示，则（ ）
A．甲、乙两车会发生追尾B．甲车的刹车距离大于乙车的刹车距离
C．t=2s时，两车相距最远，最远距离为105mD．两车刹车过程中的平均速度均为15m/s
2、下列说法中，正确的是（ ）
A．物体在恒力作用下不可能做曲线运动
B．物体在恒力作用下不可能做圆周运动
C．物体在变力作用下不可能做直线运动
D．物体在变力作用下不可能做曲线运动
3、如图所示，空间直角坐标系处于一个匀强电场中，a、b、c三点分别在x、y、z轴上，且到坐标原点的距离均为。现将一带电荷量的负点电荷从b点分别移动到a、O、c三点，电场力做功均为。则该匀强电场的电场强度大小为（ ）
A．B．C．D．
4、中国空间技术研究院空间科学与深空探测首席科学家叶培建近日透露，中国准备在2020年发射火星探测器，2021年探测器抵达火星，并有望实现一次“绕”、“落”和“巡”的任务。火星绕太阳公转周期约为地球公转周期的2倍，火星的直径约为地球的一半，质量仅是地球的0.1倍。由以上信息可知（ ）
A．发射火星探测器需要的速度不能小于16.7km/s
B．探测器在地球表面受到的引力比在火星表面的引力小
C．火星绕太阳的轨道半径约为地球绕太阳的轨道半径的4倍
D．在火星表面发射近地卫星的速度小于地球的第一宇宙速度
5、真空中相距L的两个固定点电荷E、F所带电荷量大小分别是QE和QF，在它们共同形成的电场中，有一条电场线如图中实线所示，实线上的箭头表示电场线的方向．电场线上标出了M、N两点，其中N点的切线与EF连线平行，且∠NEF＞∠NFE．则（ ）
A．E带正电，F带负电，且QE > QF
B．在M点由静止释放一带正电的检验电荷，检验电荷将沿电场线运动到N点
C．过N点的等势面与EF连线垂直
D．负检验电荷在M点的电势能大于在N点的电势能
6、如图，圆形区域内有一垂直纸面的匀强磁场，P为磁场边界上的一点．有无数带有同样电荷、具有同样质量的粒子在纸面内沿各个方向以同样的速率通过P点进入磁场．这些粒子射出边界的位置均处于边界的某一段弧上，这段圆弧的弧长是圆周长的1/1．将磁感应强度的大小从原来的变为，结果相应的弧长变为原来的一半，则：等于
A．2B．C．D．1
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7、如图所示，匀强磁场垂直铜环所在的平面向里，磁感应强度大小为B．导体棒A的一端固定在铜环的圆心O处，可绕O匀速转动，与半径分别为r1、r2的铜环有良好接触。通过电刷把大小铜环与两竖直平行正对金属板P、Q连接成电路。R1、R2是定值电阻，R1=R0，R2=2R0，质量为m、电荷量为Q的带正电小球通过绝缘细线挂在P、Q两板间，细线能承受的最大拉力为2mg，已知导体棒与铜环电阻不计，P、Q两板间距为d，重力加速度大小为g。现闭合开关，则（ ）
A．当小球向右偏时，导体棒A沿逆时针方向转动
B．当细线与竖直方向夹角为45°时，平行板电容器两端电压为
C．当细线与竖直方向夹角为45°时，电路消耗的电功率为
D．当细线恰好断裂时（此时小球的加速度为零），导体棒A转动的角速度为
8、下列说法正确的是（ ）
A．由于液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，故液体表面存在张力
B．把金片儿和铅片压在一起，经过足够长时间后，可发现金会扩散到铅中，但铅不会扩散到金中
C．物体的温度升高，物体内分子的平均动能增大
D．热力学第二定律表明，不可能通过有限的过程，把一个物体冷却到绝对零度
E.一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行
9、如图甲为一列沿x正方向传播的简谐横波在t=0.1 s时刻的波动图像，图乙是波中某振动质点位移随时间变化的振动图像，P是平衡位置为x=1.5 m处的质点，Q是平衡位置为x=12 m处的质点，则下列说法正确的是________。
A．t=0.2 s时，质点P的振动方向沿y轴负方向
B．图乙可能是x=1 m处质点的振动图像
C．再经过0.5 s，质点Q第一次到达波峰
D．从t=0.10 s到t=0.25 s，质点P通过的路程为30 cm
E.再经过0.4s，质点Q达到加速度正向最大，位移反向最大
10、下列说法正确的是（ ）
A．悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了水分子的热运动
B．理想气体温度升高时，分子动能一定增大
C．彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点
D．当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而增大
E.可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功，而不产生其他变化
三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。
11．（6分）某同学用图1中的器材，做描绘小灯泡伏安特性曲线的实验．
（1）已知小灯泡的额定电压为2V，电流表的内阻约为几欧，电压表的内阻有几千欧，请将实验电路图连接完整．
（____________）
闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移到______(填”A＂或＂B＂)端．

（2）闭合开关，调节滑动变阻器，出多组电流表的值和电压表的值，在坐标纸上作出I-U图象如图2所示．由图象可知，小灯泡的电阻随温度的升高而_____(填“增大”或“减小”);根据图象可得小灯泡的额定功率为_______W．由于电压表的分流作用，实验存在______(填”系统”或“偶然”)误差，根据图象求得的额定功率比真实值_______(填“大”或“小＂)．
12．（12分）某同学利用打点计时器探究小车速度随时间变化的关系，所用交流电的频率为60Hz，图示为某次实验中得到的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5为连续计数点，相邻两计数点间还有2个打点未画出。从纸带上测出s1=5.21cm、s2=5.60cm、s3=6.00cm、s4=6.41cm、s5=6.81cm，则打点计时器每打相邻两个计数点的时间间隔是__________s；小车的加速度a=_____________m/s2；打计数点“5”时，小车的速度________m/s。(后两空均保留三位有效数字)
四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13．（10分）如图所示，在质量为M＝0.99kg的小车上，固定着一个质量为m＝0.01kg、电阻R＝1的矩形单匝线圈MNPQ，其中MN边水平，NP边竖直，MN边长为L=0.1m，NP边长为l＝0.05m．小车载着线圈在光滑水平面上一起以v0＝10m/s的速度做匀速运动，随后进入一水平有界匀强磁场（磁场宽度大于小车长度）．磁场方向与线圈平面垂直并指向纸内、磁感应强度大小B＝1.0T．已知线圈与小车之间绝缘，小车长度与线圈MN边长度相同．求：
（1）小车刚进入磁场时线圈中感应电流I的大小和方向；
（2）小车进入磁场的过程中流过线圈横截面的电量q；
（3）如果磁感应强度大小未知，已知完全穿出磁场时小车速度v1＝2m/s，求小车进入磁场过程中线圈电阻的发热量Q．
14．（16分）如图所示，在y>0的空间中存在着垂直xOy平面向外的匀强磁场，在y<0的空间中存在着平行于xOy平面的匀强电场，场强方向与x轴正方向成45°夹角斜向下。一质量为m，带电量为q的带正电粒子,不计粒子的重力，该粒子从坐标原点以初速度v0进入磁场，方向与x轴负方向成45˚夹角斜向上，然后经过M点进入电场，并与y轴负半轴相切于N点。已知M点坐标为（L，0）。求：
(1)匀强磁场的磁感应强度；
(2)匀强电场的电场强度。
15．（12分）如图所示，物体和分别位于倾角的斜面和绝缘水平面上，用跨过光滑定滑轮的绝缘轻绳连接，绳段水平，绳段平行于斜面，绝缘水平面上方空间有范围足够大、水平向右的匀强电场，已知、与接触面间的动摩擦因数均为，质量均为，不带电带的正电荷。、均恰好能匀速滑动。与接触面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取，，。求匀强电场的电场强度大小的可能值。
参考答案
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1、C
【解析】
在速度—时间图像中，图像与坐标轴围成的面积表示位移，由几何知识求位移，在分析平均速度的大小。并由几何关系求刹车的距离。根据速度关系分析距离如何变化，从而确定两车是否追尾。
【详解】
A选项，时，两车间距为100m，因为
所以甲、乙两车不会追尾，A选项错误；
BD选项，根据图像的面积表示位移，甲车的刹车距离为：
平均速度为
乙车的刹车距离为
平均速度为
则知，甲车的刹车距离小于乙车的刹车距离，故BD错误；
C选项，时两车间距为100m，乙车在后，刹车后，0~2s内甲车的速度比乙车快。两车间距减小，则时，两车相距最远，根据图像的“面积”表示位移，知两车相距最远的距离为105m，C选项正确；
故选C。
2、B
【解析】
A．物体在恒力作用下也可能做曲线运动，例如平抛运动，选项A错误；
B．物体做圆周运动的向心力是变力，则物体在恒力作用下不可能做圆周运动，选项B正确；
C．物体在变力作用下也可能做直线运动，选项C错误；
D．物体在变力作用下也可能做曲线运动，例如匀速圆周运动，选项D错误；
故选B。
3、B
【解析】
由公式代入数据可得
由题意可知a、O、c三点所构成的面是等势面，垂直于平面，点到平面的距离，故匀强电场的电场强度大小
故B正确，ACD错误。
故选B。
4、D
【解析】
A．火星探测器脱离地球，但没有脱离太阳系，其发射速度大于第二宇宙速度11.2km/s即可，故A错误；
B．根据引力，因为火星的直径约为地球的一半，质量仅是地球的0.1倍，所以火星表面的重力加速度和地球表面的重力加速度之比为2：5。可得探测器在地球表面受到的引力比在火星表面的引力大，故B错误；
C．根据万有引力提供向心力，有
可得
因火星绕太阳公转周期约为地球公转周期的2倍，所以火星绕太阳的轨道半径约为地球绕太阳的轨道半径的倍，故C错误；
D．在火星表面发射近地卫星的速度即火星的第一宇宙速度，由
得第一宇宙速度公式
可知火星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比为1：，所以在火星表面发射近地卫星的速度小于地球的第一宇宙速度，故D正确。
故选D。
5、C
【解析】
根据电场线的指向知E带正电，F带负电；N点的场强是由E、F两电荷在N点产生场强的叠加，电荷E在N点电场方向沿EN向上，电荷F在N点产生的场强沿NF向下，合场强水平向右，可知F电荷在N点产生的场强大于E电荷在N点产生的场强，而，所以由点电荷场强公式知,A错误；只有电场线是直线，且初速度为0或初速度的方向与电场平行时，带电粒子的运动轨迹才与电场线重合．而该电场线是一条曲线，所以运动轨迹与电场线不重合．故在M点由静止释放一带正电的检验电荷，不可能沿电场线运动到N点，B错误；因为电场线和等势面垂直，所以过N点的等势面与过N点的切线垂直，C正确；沿电场线方向电势逐渐降低，，再根据，q为负电荷，知，D错误；故选C．
【点睛】
只有电场线是直线，且初速度为0或初速度的方向与电场平行时，带电粒子的运动轨迹才与电场线重合．电场线和等势面垂直．N点的切线与EF连线平行，根据电场线的方向和场强的叠加，可以判断出E、F的电性及电量的大小．先比较电势的高低，再根据，比较电势能．
6、B
【解析】
画出导电粒子的运动轨迹，找出临界条件好角度关系，利用圆周运动由洛仑兹力充当向心力，分别表示出圆周运动的半径，进行比较即可．
【详解】
磁感应强度为B1时，从P点射入的粒子与磁场边界的最远交点为M，最远的点是轨迹上直径与磁场边界圆的交点，∠POM=120°，如图所示：
所以粒子做圆周运动的半径R为：sin60°=，得：
磁感应强度为B2时，从P点射入的粒子与磁场边界的最远交点为N，最远的点是轨迹上直径与磁场边界圆的交点，∠PON=60°，如图所示：
所以粒子做圆周运动的半径R′为：sin10°=，得：
由带电粒子做圆周运动的半径：得：
联立解得：．
故选B．
【点睛】
带电粒子在电磁场中的运动一般有直线运动、圆周运动和一般的曲线运动；直线运动一般由动力学公式求解，圆周运动由洛仑兹力充当向心力，一般的曲线运动一般由动能定理求解．
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7、AD
【解析】
A．当小球向右偏时，P板带正电，通过R2的电流向上，则由右手定则可知，导体棒A沿逆时针方向转动，选项A正确；
BC．当细线与竖直方向夹角为45°时，则

解得平行板电容器两端电压为
此时电路中的电流
电路消耗的电功率为
选项BC错误；
D．当细线恰好断裂时，此时
电动势

解得导体棒A转动的角速度为
选项D正确。
故选AD。
8、ACE
【解析】
A．液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，故液体表面存在张力，故A正确；
B．一切物质的分子处于永不停息的无规则运动之中，当铅片与金片接触时，会有一些铅的分子进入金片，同时，金的分子也会进入铅片，故B错误；
C．温度是分子平均动能的标志，则温度升高，物体内分子平均动能增大，故C正确；
D．根据热力学第三定律知，绝对零度只能接近，不可能达到，故D错误；
E．根据热力学第二定律可知，一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，故E正确。
故选ACE。
9、BCE
【解析】
A．根据图像可知：波的周期为0.2s,t=0.2s时的波动图像与t=0.1s时的波动图象相反，根据“头碰头，尾碰尾”可知，质点P的振动方向沿y轴正方向，故选项A错误；
B．由图乙可知，t=0.1s时，质点通过平衡位置，且向下振动，根据“头碰头，尾碰尾”可知，图乙可能是x=1m或x=5m处的质点振动图象，故选项B正确；
C．由图甲可知，图乙可知，故波速
质点Q第一次到达波峰相当于质点x=2m处的波峰传播到Q点，即
故选项C正确；
D．经过
已知内，振子走过的路程为；内，若振子从平衡位置或两级开始运动，则路程为。由于质点P不是从平衡位置或两级开始运动，故在这段时间内，质点P通过的路程不为30cm，实际上大于30cm，故选项D错误；
E．经过0.4s，波向前传播的距离为
即相当于x=4m处的质点运动形式传播到Q点，此时Q位于波谷，加速度达到正向最大，位移反向最大，故选项E正确。
故选BCE。
10、ACD
【解析】
A．布朗运动是悬浮在水中花粉的无规则运动是由于液体分子对花粉颗粒的无规则撞击形成的，所以布朗运动反映了水分子的热运动；故A正确；
B．理想气体的分子动能与分子的数目、温度有关，理想气体温度升高时，分子平均动能增大，但分子数目的情况不清楚，故分子动能的变化情况不清楚，故B错误；
C．彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点，故C正确；
D．当分子力表现为引力时，距离增大时，分子力做负功，故分子势能增大，故D正确；
E．根据热力学第二定律可知，不可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功，从而不产生其他变化，故E错误。
故选ACD。
三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。
11、 A 增大 1 系统 大
【解析】
（1）[1]滑动变阻器用分压式接法，电流表外接，电路连接如图所示：
[2]闭合开关前，为使滑动变阻器输出电压为零，滑片应移到A端．
（2）[3]由图象可知，小灯泡的电附随温度的升高而增大；
[4]由图2可以看出，当灯泡的电压为2V时，通过灯泡的电流为0.5 A，因此灯泡的额定功率为：
P=UI= 2×0.5W =1W
由于电压表的分流作用，实验存在系统误差，实验测得的电流偏大，因此根据图2求得的额定功率比真实值大．
12、0.05 1.61 1.40
【解析】
[1]由题知相邻两计数点间还有2个打点未画出，则两个计数点的时间间隔是
[2] 根据匀变速直线运动的推论公式
可以求出加速度的大小，则有
[3] 根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，则有
则打计数点“5”时，小车的速度
四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13、（1）0.5A 电流方向为 M→Q→P→N→M （2）5×10-3C（3）32J
【解析】
（1）线圈切割磁感线的速度v0=10m/s，感应电动势
E=Blv0=1×0.05×10=0.5V
由闭合电路欧姆定律得，线圈中电流
由楞次定律知，线圈中感应电流方向为 M→Q→P→N→M
（2）小车进入磁场的过程中流过线圈横截面的电量为
q=I△t=△t
又
E=
△Φ=BS
联立可得
q=＝5×10−3C
（3）设小车完全进入磁场后速度为v，在小车进入磁场从t时刻到t+△t时刻（△t→0）过中，根据牛顿第二定律得
-BIl=-m
即
-BlI△t=m△v
两边求和得
则得
Blq=m（v0-v）
设小车出磁场的过程中流过线圈横截面的电量为q′，同理得
Blq′=m（v-v1）
又线圈进入和穿出磁场过程中磁通量的变化量相同，因而有 q=q′
故得
v0-v=v-v1
即
v==6 m/s
所以，小车进入磁场过程中线圈电阻的发热量为
Q=(M+m)v02-(M+m)v2=×1×102-×1×62=32J
14、 (1)；(2)
【解析】
(1)如图所示，，则
由
得
(2)带电粒子以速度v0垂直进入匀强电场因为与y轴相切与N点，所以末速度沿y轴负方向，利用类平抛运动速度的反向延长线过匀速运动方向分位移的中点得Q为PM中点，∠PQN=45°
则PQ=PN=MA=L，QN=2L
MP=2L=v0·t
MA=L= ②
③
联立①②③可得
15、或
【解析】
当沿斜面向下匀速滑动时，受到的摩擦力沿斜面向上，对整体分析，由平衡条件有：
解得：
当沿斜面向上匀速滑动时，受到的摩擦力沿斜面向下，对整体分析，由平衡条件有：
解得：