2023-2024学年河南省上学期期末高三物理试题

这是一份2023-2024学年河南省上学期期末高三物理试题，共17页。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
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、一根重为G的金属棒中通以恒定电流，平放在倾角为30°光滑斜面上，如图所示为截面图。当匀强磁场的方向垂直斜面向上时，金属棒处于静止状态，此时金属棒对斜面的压力为FN1，安培力大小为F1，保持磁感应强度的大小不变，将磁场的方向改为竖直向上时，适当调整电流大小，使金属棒再次处于平衡状态，此时金属棒对斜面的压力为FN2，安培力大小为F2。下列说法正确的是（ ）
A．金属棒中的电流方向垂直纸面向外
B．金属棒受到的安培力之比
C．调整后电流强度应比原来适当减小
D．
2、基于人的指纹具有终身不变性和唯一性的特点，发明了指纹识别技术．目前许多国产手机都有指纹解锁功能，常用的指纹识别传感器是电容式传感器，如图所示．指纹的凸起部分叫“嵴”，凹下部分叫“峪”．传感器上有大量面积相同的小极板，当手指贴在传感器上时，这些小极板和正对的皮肤表面部分形成大量的小电容器，这样在嵴处和峪处形成的电容器的电容大小不同．此时传感器给所有的电容器充电后达到某一电压值，然后电容器放电，电容值小的电容器放电较快，根据放电快慢的不同，就可以探测到嵴和峪的位置，从而形成指纹图象数据．根据文中信息，下列说法正确的是( )
A．在峪处形成的电容器电容较大
B．在峪处形成的电容器放电较慢
C．充电后在嵴处形成的电容器的电荷量大
D．潮湿的手指头对指纹识别绝对没有影响
3、下列四个选项中哪个不等于磁感应强度的单位特斯拉（ ）
A．B．C．D．
4、如图所示，空间有一正三棱锥P-ABC，D点是BC边上的中点，点是底面ABC的中心，现在顶点P点固定一正的点电荷，则下列说法正确的是（ ）
A．ABC三点的电场强度相同
B．底面ABC为等势面
C．将一正的试探电荷从B点沿直线BC经过D点移到C点，静电力对该试探电荷先做负功后做正功
D．若B、C、D三点的电势为，则有
5、职业高空跳伞运动员从近万米高空带着降落伞跳下，前几秒内的运动可视为自由落体运动。已知运动员的质量为80 kg，重力加速度g取10 m/s2，关于运动员所受重力做功的功率，下列说法正确的是（ ）
A．下落第1 s末的瞬时功率为4 000 W
B．下落第1 s内的平均功率为8 000 W
C．下落第2s末的瞬时功率为8 000 W
D．下落第2s内的平均功率为12000 W
6、如图所示，质量分别为3m和m的两个可视为质点的小球a、b，中间用一细线连接，并通过另一细线将小球a与天花板上的O点相连，为使小球a和小球b均处于静止状态，且Oa细线向右偏离竖直方向的夹角恒为，需要对小球b朝某一方向施加一拉力F。若已知sin=0.6，cs=0.8，重力加速度为g，则当F的大小达到最小时，Oa细线对小球a的拉力大小为（ ）
A．2.4mgB．3mgC．3.2mgD．4mg
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、CD、EF是两条水平放置的阻值可忽略的平行金属导轨，导轨间距为L，在水平导轨的左侧存在磁感应强度方向垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B，磁场区域的长度为d，如图所示导轨的右端接有一电阻R，左端与一弯曲的光滑轨道平滑连接将一阻值也为R的导体棒从弯曲轨道上h高处由静止释放，导体棒最终恰好停在磁场的右边界处。已知导体棒与水平导轨接触良好，且动摩擦因数为μ，则下列说法中正确的是（ ）
A．电阻R的最大电流为
B．流过电阻R的电荷量为
C．整个电路中产生的焦耳热为
D．电阻R中产生的焦耳热为
8、如图所示，两根质量均为m的金属棒垂直地放在光滑的水平导轨上，左、右两部分导轨间距之比为1∶2，导轨间左、右两部分有大小相等、方向相反的匀强磁场，两棒电阻与棒长成正比，不计导轨电阻，现用水平恒力F向右拉CD棒，在CD棒向右运动距离为s的过程中，AB棒上产生的焦耳热为Q，此时AB棒和CD棒的速度大小均为v，此时立即撤去拉力F，设导轨足够长且两棒始终在不同磁场中运动，则下列说法正确的是（ ）
A．v的大小等于
B．撤去拉力F后，AB棒的最终速度大小为v，方向向右
C．撤去拉力F后，CD棒的最终速度大小为v，方向向右
D．撤去拉力F后，整个回路产生的焦耳热为mv2
9、下列说法不正确的是_____。
A．竖直玻璃管里的水银面不是平面，而是“上凸”的，这是因为水银对玻璃管不浸润的结果
B．相对湿度是空气里水蒸气的压强与大气压强的比值
C．物理性质表现为各向同性的固体一定是非晶体
D．压缩气体需要用力，这是气体分子间有斥力的表现
E.汽缸里一定质量的理想气体发生等压膨胀时，单位时间碰撞器壁单位面积的气体分子数一定减少
10、我国成功研制了世界最高水平的“”石墨烯超级电容器。超级电容器充电时，电极表面将吸引周围电解质溶液中的异性离子，使这些离子附着于电极表面上形成相距小于、相互绝缘的等量异种电荷层，石墨烯电极结构使得该异种电荷层的面积成万倍增加。下列有关说法正确的是（ ）
A．该电容器充满电后的带电荷量为
B．该电容器最多能储存的电能
C．超级电容器电容大的原因是其有效正对面积大、板间距离小
D．当该电容器放电至两端电压为时，其电容变为
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）测量电压表内阻(量程为3 V)的实验如下：
(1)用多用电表粗略测量，把选择开关拨到“×10”的欧姆挡上，欧姆调零后，把红表笔与待测电压表________(选填“正”或“负”)接线柱相接，黑表笔与另一接线柱相接；
(2)正确连接后，多用电表指针偏转角度较小，应该换用________(选填“×1”或“×100”)挡，重新欧姆调零后测量，指针位置如图甲所示，则电压表内阻约为________Ω；

(3)现用如图乙所示的电路测量，测得多组电阻箱的阻值R和对应的电压表读数U，作出—R图象如图丙所示．若图线纵截距为b，斜率为k，忽略电源内阻，可得RV＝_______；
(4)实验中电源内阻可以忽略，你认为原因是______。
12．（12分）图（甲）是演示简谐运动图像的装置，它由一根较长的细线和较小的沙漏组成。当沙漏摆动时，漏斗中的细沙均匀流出，同时匀速拉出沙漏正下方的木板，漏出的细沙在板上会形成一条曲线，这条曲线可以理解为沙漏摆动的振动图像。图（乙）是同一个沙漏分别在两块木板上形成的曲线（图中的虚线表示）。
（1）图（乙）的P处堆积的细沙比Q处_________________（选填“多”、“少”或“一样多”）。
（2）经测量发现图（乙）中OB=O′B′，若木板1的移动速度v1=3m/s，则木板2的移动速度v2=_________________。
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，一根劲度系数为k的轻质弹簧竖直放置，上下两端各固定质量均为M的物体A和B（均视为质点），物体B置于水平地面上，整个装置处于静止状态，一个质量的小球P从物体A正上方距其高度h处由静止自由下落，与物体A发生碰撞（碰撞时间极短），碰后A和P粘在一起共同运动，不计空气阻力，重力加速度为g．
（1）求碰撞后瞬间P与A的共同速度大小；
（2）当地面对物体B的弹力恰好为零时，求P和A的共同速度大小．
（3）若换成另一个质量的小球Q从物体A正上方某一高度由静止自由下落，与物体A发生弹性碰撞（碰撞时间极短），碰撞后物体A达到最高点时，地面对物块B的弹力恰好为零．求Q开始下落时距离A的高度．（上述过程中Q与A只碰撞一次）
14．（16分）已知外界大气压恒为，重力加速度，现有水平放置的导热良好的气缸用横截面积为的活塞封闭一定质量的理想气体，外界温度为，活塞与气缸底部间距离，如图甲所示。求：
(1)现将气缸缓慢转动到开口向下如图乙所示温度降为，若活塞到底部的距离为，试计算活塞的质量多大？
(2)若温度保持为原来的时，使气缸倾斜至与水平面成，此时气缸中活塞到底部的长度多长？（忽略活塞与气缸的摩擦，计算结果取三位有效数字）

15．（12分）如图，竖直平面内有一直角形内径相同的细玻璃管，A端封闭，C端开口，AB＝BC＝l0，且此时A、C端等高．平衡时，管内水银总长度为l0，玻璃管AB内封闭有长为l0/2的空气柱．已知大气压强为l0汞柱高．如果使玻璃管绕B点在竖直平面内顺时针缓慢地 转动到BC管水平，求此时AB管内气体的压强为多少汞柱高？管内封入的气体可视为理想气体且温度为不变．

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、B
【解析】
A．根据题意可知，当匀强磁场的方向垂直斜面向上时，金属棒受到的安培力沿着斜面向上，根据左手定则可知，金属棒中的电流方向垂直纸面向里，故A错误；
BD．当匀强磁场的方向垂直斜面向上时，金属棒受到的力如图所示
根据平衡条件可知
当磁场的方向改为竖直向上时，金属棒受力如图所示，
根据三角形定则有
所以有
，
故B正确，D错误；
C．根据以上分析可知F1＜F2，所以I1＜I2，故C错误。
故选B。
2、C
【解析】
根据电容的决定式分析d改变时电容的变化以及电荷量的多少；
根据电荷量的多少分析放电时间长短．
【详解】
A．根据电容的计算公式可得，极板与指纹峪(凹下部分)距离d大，构成的电容器电容小，故A错误；
BC．传感器给所有的电容器充电后达到某一电压值，然后电容器放电，所以所有的电容器电压一定，根据可知，极板与指纹沟(凹的部分，d大，电容小)构成的电容器充上的电荷较少，所以在峪处形成的电容器放电过程中放电时间短，放电快；反之，在嵴处形成的电容器电容大，电荷量大，放电时间长，故C正确，B错误；
D．湿的手与传感器之间有水填充，改变了原来匹配成平行板电容器的电容，所以会影响指纹解锁，故D错误．
3、D
【解析】
A．根据可知，，选项A不符合题意；
BC．，选项BC不符合题意；
D．由可知，，选项D符合题意。
故选D。
4、C
【解析】
AB．A、B、C三点到P点的距离相等，根据点电荷的场强公式分析可知，A、B、C三点的电场强度大小相等，但方向不同；A、B、C的三个点到场源电荷的距离相等，在同一等势面，但其它点到场源电荷的距离与A、B、C三点到场源电荷的距离不等，故底面ABC所在平面不是等势面，故A、B错误；
C．将一正的试探电荷从B点沿直线BC经过D点移到C点，电势先升高后降低，电势能先增大后减小，则静电力对该试探电荷先做负功后做正功，故C正确；
D．由于B、C的两个点到场源电荷的距离相等，在同一等势面， 即，则有，故D错误；
5、D
【解析】
A．下落第1 s末的瞬时功率为
选项A错误；
B．下落第1 s内的平均功率为
选项B错误；
C．下落第2s末的瞬时功率为
选项C错误；
D．下落第2s内的平均功率为
选项D正确；
故选D。
6、C
【解析】
以两个小球组成的整体为研究对象，分析受力作出F在三个方向时整体的受力图：
根据平衡条件得知F与T的合力与总重力总是大小相等、方向相反的，由力的合成图可以知道当F与绳子a垂直时F有最小值，即图中2位置，此时Oa细线对小球a的拉力大小为
故C正确，ABD错误。
故选C。
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、ABC
【解析】
金属棒在弯曲轨道下滑时，只有重力做功，机械能守恒，由机械能守恒定律或动能定理可以求出金属棒到达水平面时的速度，由求出感应电动势，然后求出感应电流；由
可以求出流过电阻R的电荷量；克服安培力做功转化为焦耳热，由动能定理（或能量守恒定律）可以求出克服安培力做功，得到导体棒产生的焦耳热。
【详解】
A．金属棒下滑过程中，由机械能守恒定律得
所以金属棒到达水平面时的速度
金属棒到达水平面后进入磁场受到向左的安培力做减速运动，则导体棒刚到达水平面时的速度最大，所以最大感应电动势为，最大的感应电流为
故A正确；
B．流过电阻R的电荷量为
故B正确；
C．金属棒在整个运动过程中，由动能定理得
则克服安培力做功
所以整个电路中产生的焦耳热为
故C正确；
D．克服安培力做功转化为焦耳热，电阻与导体棒电阻相等，通过它们的电流相等，则金属棒产生的焦耳热为
故D错误。
故选ABC。
【点睛】
解决该题需要明确知道导体棒的运动过程，能根据运动过程分析出最大感应电动势的位置，熟记电磁感应现象中电荷量的求解公式。
8、AC
【解析】
A．两棒的长度之比为1：2，所以电阻之比为1：2，由于电路在任何时刻电流均相等，根据焦耳定律：Q=I2Rt，所以CD棒的焦耳热为2Q，在CD棒向右运动距离为s的过程中，根据功能关系有
解得
故A正确；
BC．令AB棒的长度为l，则CD棒长为2l，撤去拉力F后，AB棒继续向左加速运动，而CD棒向右开始减速运动，两棒最终匀速运动时，电路中电流为零，两棒切割磁感线产生的感应电动势大小相等，此时两棒的速度满足
BlvAB′=B⋅2lvCD′
即
vAB′=2vCD′
对两棒分别应用动量定理，有
FABt=mvAB′-mv
-FCDt=mvCD′-mv
因为
FCD=2FAB
所以
vAB′＝v
vCD′＝v
故B错误，C正确；
D．撤去外力F到最终稳定运动过程根据能量守恒定律
故D错误。
故选AC。
9、BCD
【解析】
A．竖直玻璃管里的水银面不是平面，而是“上凸”的，这是表面张力产生的不浸润现象所致，故A正确不符合题意；
B．相对湿度等于水蒸气的实际压强与同温下水的饱和汽压的比值，故B错误符合题意；
C．多晶体和非晶体均具有各向同性，故物理性质表现为各向同性的固体不一定是非晶体，故C错误符合题意；
D．气体之间分子距离很大，分子力近似为零，用力才能压缩气体是由于气体内部压强产生的阻力造成的，并非由于分子之间的斥力造成，故D错误符合题意；
E．气缸里一定质量的理想气体发生等压膨胀时，根据理想气体的状态方程可知，压强不变而体积增大，则气体的温度一定升高；温度是分子的平均动能的标志，温度升高则分子的平均动能增大，单个分子对器壁的撞击力增大，压强不变则单位时间碰撞器壁单位面积的气体分子数一定减少，故E正确不符合题意。
故选：BCD。
10、AC
【解析】
A．根据超级电容器“”，结合
可知该电容器充满电后的带电荷量
C=36000C
故A正确；
B．电容器是一种储能元件，该电容器充满电最多能储存的电能为
J=54000J
故B错误；
C．借助平行板电容器的决定式
分析可知，超级电容器电容大的原因是其有效正对面积大，板间距离小，故C正确；
D．电容器的电容只与电容器本身结构有关，与电容器带电荷量和两极板间电压无关，故D错误。
故选AC。
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、负 ×100 4000 电压表内阻远大于电源内阻
【解析】
(1)[1]欧姆表内阻电源负极与红表笔相连，根据电压表的使用原则“电流从正接线柱流入负接线柱流出”可知把红表笔与待测电压表负接线柱相接。
(2)[2][3]选择开关拨到“×10”的欧姆挡，指针偏转角度很小，则表盘刻度很大，说明是个大电阻，所选挡位太小，为减小实验误差，应换用×100欧姆挡重新调零后测量；欧姆表示数为40×100Ω=4000Ω。
(3)[4]由图乙结合欧姆定律得
E=（RV+R）
变形得：
•R
结合图丙可得：
解得
RV=
(4)[5]由于电压表内阻一般几千欧，电源内阻几欧姆，电压表串联在电路中，且电压表内阻远大于电源内阻，故电源内阻可忽略不计。
12、多 4m/s
【解析】
（1）[1]在图（乙的处时，沙摆的速度最小，在处时，沙摆的速度最大，所以堆积的细沙比处多；
（2）[2]根据单摆周期公式：
它们在同一地点，且摆长相同，则周期相同，设为，段经历的时间是：
段经历的时间为：
设板长为，则：
比较可得：
。
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）（2）（3）
【解析】
本题考查物体的自由下落、碰撞以及涉及弹簧的机械能守恒问题．
（1）设碰撞前瞬间P的速度为，碰撞后瞬间二者的共同速度为
由机械能守恒定律，可得
由动量守恒定律可得
，
联立解得
（2）设开始时弹簧的压缩量为x，当地面对B的弹力为零时弹簧的伸长量为，由胡可定律可得
，，
故
二者从碰撞后瞬间到地面对B的弹力为零的运动过程中上升的高度为
由可知弹簧在该过程的始末两位置弹性势能相等，即
设弹力为零时二者共同速度的大小为v，由机械能守恒定律，得
，
解得
（3）设小球Q从距离A高度为H时下落，Q在碰撞前后瞬间的速度分别为，碰后A的速度为，由机械能守恒定律可得
由动量守恒定律可得
由能量守恒可得
，
由（2）可知碰撞后A上升的最大高度为
由能量守恒可得
联立解得
。
14、 (1)；(2)
【解析】
(1)初态气体的温度
封闭的气体压强为，乙状态温度
压强为，对活塞进行分析
对封闭的气体，由状态甲到状态乙，根据理想气体状态方程
解得
(2)当气缸倾斜到与水平面夹角时，设此时封闭气体的压强为
由玻意耳定律得
即
解得
15、
【解析】
因BC长度为，故顺时针旋转至BC水平方向时水银未流出．设A端空气柱此时长为x，管内横截面积为S,对A内气体：


对A中密闭气体，由玻意耳定律得：
联立解得：
即：(汞柱高)