2023-2024学年河南省新高考联盟高三（下）教学质量测评物理试卷（3月）（含解析）

这是一份2023-2024学年河南省新高考联盟高三（下）教学质量测评物理试卷（3月）（含解析），共17页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，简答题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1.铀核裂变的产物是多样的，一种典型的铀核裂变方程为 92235U+X→3689Kr+56144Xe+301n，已知原子核的比结合能与质量数的关系如图所示，下列说法正确的是
A. X粒子是电子
B. X粒子是质子
C. 、、 56144Xe相比，的比结合能最大，最稳定
D. 、、 56144Xe相比，的质量数最大，最稳定
2.2023年9月21日下午，“天宫课堂”第四课在中国空间站梦天实验舱开讲。航天员演示了球形火焰实验、奇妙“乒乓球”实验、动量守恒实验以及陀螺实验等趣味实验。下列说法正确的是
A. 梦天实验舱中火焰实验的火焰因不受重力而呈现球形
B. 梦天实验舱中发生弹性正碰的两钢球组成的系统合力为0
C. 梦天实验舱在低于中国空间站的轨道加速后与空间站对接
D. 已知中国空间站所在的近似圆轨道的轨道半径、运行周期和引力常量，可以求出地球的密度
3.如图所示，质点在O点由静止开始匀加速运动，经过时间t 运动到A点，速度大小为v1，加速度大小为a1，动量变化量为Δp1，再以加速度a2经过时间2t运动到B点，速度大小为v2，动量变化量为Δp2。已知OA=2BO，则
A. a1a2=13B. a1a2=27C. v1v2=27D. Δp1Δp2=411
4.如图(a)所示，在同一介质中，S1、S2两波源在t=0时刻同时起振，形成频率相同的两列机械波，波源S1振动图像如图(b)所示；波源S2产生的机械波在t=0.25 s时的波形图如图(c)所示。P为介质中的一点，P点与波源S1、S2的距离分别是7 m、10 m。下列说法正确的是
A. 质点P的起振方向沿y轴负方向
B. t=1 s后质点P的振幅为1 cm
C. t=1.25 s时，质点P的位移为0
D. 在t=0至t=2 s时间内，质点P运动的路程为112 cm
5.如图所示，质量为m的小球(可视为质点)用长为L的不可伸长的轻质细线悬挂在O点。现把小球移动到A点，此时细线伸直，与水平方向的夹角为30°，使小球从A点由静止释放，当小球运动到C点时，细线再次伸直，然后沿圆弧CD运动到最低点D点，已知重力加速度为g，下列说法正确的是( )
A. 小球在C点的速度大小为 3gL2
B. 小球在C点处因细线再次伸直受到细线的拉力的冲量大小为m 3gL2
C. 小球在D点的速度大小为 6gL
D. 小球在D点受到细线的拉力大小为7mg
6.如图所示，水平地面上有一足够长的质量为M=10kg的长木板A，上表面放置两个质量都为m=4kg的小物块B、C(均可视为质点)。外力F作用在长木板A的右端。已知A与地面间的动摩擦因数为μ1=0.2，B、C与A间的动摩擦因数分别为μ2=0.3、μ3=0.5，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g=10m/s2，下列说法正确的是( )
A. 当F<40N时A、
B. C均静止B.当F>90N时B与A才发生相对滑动
C. 若F=104N，B、C间距离为L=2m，则用时2s物块C会与B相碰
D. 当F>126N时C与A才发生相对滑动
二、多选题（本体共2小题，共12分）
7.2023年7月5日，中核集团正式签约承建全球首个全高温超导核聚变实验装置，彰显了我国在此领域技术水平居国际前列。在可控核聚变中用磁场来约束带电粒子的运动，叫磁约束。如图所示为核聚变中磁约束装置的简化图，圆环状匀强磁场区域的内半径为R1，外半径为R2，磁感应强度大小为B，方向垂直于环面，中空区域内带电粒子的质量为m，电荷量为q，具有各个方向的速度。下列说法正确的是
A. 要使所有带电粒子约束在半径为R2的区域内，则带电粒子的最大速度为qBR2−R12m
B. 从内环边缘相切射出的带电粒子，仍在磁场区域运动的最大速度为qBR2−R12m
C. 要使以大小为v的速度由圆心沿半径方向运动的带电粒子不离开半径为R2的区域，B>2mvqR2
D. 要使以大小为v的速度由圆心沿半径方向运动的带电粒子不离开半径为R2的区域，B>2mvR2qR 22−R 12
8.如图所示，一足够长的金属导轨abcd质量M=5 kg，放在光滑的绝缘水平面上，导体棒PQ质量m=1 kg(电阻不计)放置在导轨上且接触良好，已知导体棒与导轨动摩擦因数μ=0.1，PQbc构成矩形，导体棒右侧有两个固定于水平面的立柱。导轨bc段长L=4 m，开始时PQ右侧导轨的总电阻R=1 Ω，右侧导轨单位长度的电阻R0=0.1 Ω/m。以ef为界，其右侧匀强磁场方向竖直向上，左侧匀强磁场水平向右，磁感应强度大小均为B=0.5 T。在t=0时，一水平向右的拉力F垂直作用在导轨的bc边上，使导轨由静止开始做匀加速直线运动，加速度a=10 m/s2。下列说法正确的是
A. 回路中感应电流随时间变化的表达式I=20t1+t2
B. 导轨由静止开始做匀加速直线运动1 s，拉力F达到最大值
C. 导轨由静止开始做匀加速直线运动的过程中拉力F的最大值为73 N
D. 某过程中回路产生的焦耳热为1070 J，导轨克服摩擦力做功为187 J，则导轨动能的增加量为5000 J
三、实验题（本体共1小题，共9分）
9.某同学设计了一个研究平抛运动的实验。实验装置示意图如图(a)所示，A板是一块水平放置的木板，在其上等间隔地开凿出一组平行的插槽(图(a)中P0P 0′、P1P 1′……)，槽间距均为d。把覆盖复写纸的白纸铺贴在硬板B上。实验时依次将B板插入A板P0P 0′、P1P 1′、P2P 2′……插槽中，每次让小球从斜轨的同一位置由静止释放。每打完一点后，把B板插入后一槽中。
(1)实验前必须调节斜槽末端_____。
(2)该同学因操作失误直接将B板从A板的某一插槽插入开始实验，并逐一往后面的插槽移动直至完成实验，得到实验结果如图(b)所示，并且在打第3个点(图(b)中的d点)时点迹很不清晰，该同学依然使用这一实验结果完成了实验。他测量出图中bc的距离为y1，ce的距离为y2，则小球平抛初速度的计算式为v0=_____(用d、y1、y2、g表示)。( )
(3)若考虑空气阻力作用，则计算出的小球平抛初速度比真实值_____(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
四、简答题（本体共1小题，共12分）
10.C919飞机是我国首款按照国际通行标准自行研制且具有自主知识产权的中程干线客机。其中多种中国制造的新型材料在C919应用中大放异彩。某实验小组为较精确地测量一新型材料所制元件的电阻Rx，设计了实验电路图如图(a)所示。实验室中可供利用的器材有：
实验材料：电阻约几十千欧
灵敏电流计G：量程0∼2mA，内阻约200Ω
定值电阻R1、R2：阻值未知
电阻箱R：0∼99999.9Ω
直流电源：电动势1.5V
开关与滑动变阻器各一个，导线若干。
(1)请根据图(a)中的电路图，用笔画线代替导线，完成图(b)中的实物连线_____。
(2)该小组连接好电路，先将滑动变阻器和电阻箱的阻值调至接近最大值，闭合开关。减小电阻箱的阻值时，观察到灵敏电流计G的示数也减小，则此时a点电势比b点电势_____(填“高”或“低”)。
(3)继续减小电阻箱的阻值，当G的示数为0时，读出此时变阻箱阻值R=50000.0Ω；将Rx与变阻箱R互换位置，再次调节电阻箱的阻值，直至电桥再次平衡时，读出此时电阻箱阻值R′=72000.0Ω。由以上数据可得Rx的阻值为_____Ω，R1R2=_____。
(4)若实验过程中滑动变阻器未调至最大值，对实验材料的电阻Rx的测量结果_____(填“有”或“没有”)影响。
五、计算题（本体共3小题，共41分）
11.如图所示，向一个空的易拉罐中插入一根透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱(长度可以忽略)。如果不计大气压的变化，这就是一个简易的气温计。已知易拉罐内的有效容积是36 cm3，吸管内部粗细均匀，横截面积为0.2 cm2，在1个大气压、温度为270 K时，油柱刚好位于吸管底部。
(1)在1个大气压、气温为300 K时，油柱离吸管底部的距离是多少？
(2)将此温度计拿到压强为0.9个大气压的山顶，显示的温度为310 K，则山顶的实际温度与显示的温度相差多少摄氏度？
12.某同学在足够大的水平桌面上用完全相同的方形积木块玩碰撞游戏。如图所示，他将B、C、D三块积木堆叠起来，然后用手指沿桌面弹射积木A，使之与积木堆中最底层的D发生正碰，碰撞时间极短，碰后瞬间A、D粘连，之后D从底层完全滑出，最终A全部在C之下。已知积木块的长度均为L，质量均为m，积木块与积木块、积木块与桌面之间的动摩擦因数均为μ，各接触面L.B的滑动摩擦力均等于最大静摩擦力，重力加速度大小为g。
(1)请判断D向外滑出的过程中，B、C之间是否发生相对滑动？
(2)若要将D从底层完全弹出，且最终使A、C两端对齐，请问A应该以多大的速度与D发生碰撞？
13.如图(a)所示，xOy平面内存在垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，一质量为m、电量为+q的带电粒子从A点开始运动。
(1)若粒子从A点沿y轴正方向以速度v0射入第一象限，已知粒子绕圆心O做半径为R的匀速圆周运动，不计粒子重力。求粒子运动过程中速度的x轴分量与y轴坐标的比值。
(2)如图(b)所示，若xOy平面内有沿y轴负方向的匀强电场，粒子从A点由静止释放(不计重力)，粒子将沿图(b)中轨迹做周期性的运动。由于刚释放瞬间，粒子受到向下的电场力，尽管粒子的初速度为0，但可以假想粒子具有一个沿x轴正方向的适当大小的速度，而这个速度所对应的洛伦兹力与电场力平衡，因而对应的运动是匀速直线运动；因粒子的初速度为0，故粒子还应同时具有沿x轴负方向的等大的速度，并在这个速度对应的洛伦兹力作用下做匀速圆周运动。因此，粒子的运动可以看成是这两个运动的叠加。请按照以上提示，求粒子运动到最低点时的速度大小与y轴坐标的绝对值的比值。
(3)如图(c)所示，若xOy平面内有沿y轴负方向的匀强电场，电场强度大小为mgq，重力加速度为g。粒子从A点由静止释放，考虑粒子重力，求小球运动过程中距x轴的最大距离。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】【解答】
AB、根据质量数守恒和电荷数守恒可得，X的电荷数为0，质量数为1，X为中子，故AB错误；
C、​92235U、 3894Sr、 54140Xe相比， 3894Sr比结合能最大，最稳定，故C正确；
D、重核裂变中，释放核能，​92235U、 3894Sr、 54140Xe相比，​92235U的质量数最多，结合能最大，核子数最多，最不稳定，故D错误。
故选：C。
【分析】
根据U核裂变的特点分析X；根据图中原子核的比结合能与核子数的关系分析比结合能的大小关系。
对于核反应，通常根据电荷数守恒和质量数守恒列式求解生成物，根据图象进行解题。
2.【答案】C
【解析】【分析】
本题考查的是卫星的运行规律，梦天实验舱中火焰受到地球对它的万有引力提供向心力；弹性碰撞的两钢球所受合力不为零；梦天实验舱与中国空间站变轨对接问题，应该是从低轨道加速；测量天体的质量根据万有引力提供向心力，本题是天体物理部分的常见题型，要求学生关注物理科技，联系所学内容。
【解答】
A、梦天实验舱中火焰实验的火焰因重力提供向心力而呈现球形，故A错误；
B、梦天实验舱中发生弹性正碰的两钢球组成的系统受地球的万有引力作用，合力不为0，故B错误；
C、梦天实验舱在低于中国空间站的轨道加速后与空间站对接，故C正确；
D、已知中国空间站所在的近似圆轨道的轨道半径、运行周期和引力常量，可以求出地球的质量，故D错误。
3.【答案】D
【解析】【分析】
本题考查的是质点做匀变速直线运动的速度与时间的关系，匀变速直线运动的位移与时间的关系，动量定理求解答案，本题重点注意选择正方向，运算过程中注意物理量的正负号，考查学生对矢量的认识。
【解答】
解：设水平向右为正方向，质点由O到A过程，OA=2BO=2L，OA=2L=12a1t2，速度大小为v1=a1t，动量变化量为Δp1=mv1;再以加速度a2经过时间2t运动到B点，AB=−3L=v1×2t−12a22t2，速度大小为 v2=v1−a2×2t,动量变化量为Δp2=mv2−mv1，整理上式得：a1a2=811；v1v2=47；Δp1Δp2=411，故ABC错误，D正确。
4.【答案】D
【解析】本题考查对波的叠加原理的理解和应用能力。
先读出周期，求出两列波的波速，再由运动学公式求两波源传播的速度，根据两波源发出波的传播到P点的时间，确定t=1.25s时，质点P的振动情况，再由波的叠加原理求解。
【解答】
A、根据波源S1的振动图象图乙可知，波源S1的起振方向向上，又因为 PS1B、因为两波的频率相同，相位差稳定，所以能形成稳定干涉图样，在同一介质中，频率相同的两列机械波，波速相同，波长相等，由图可知λ=2.0m，T=0.2s,则波速为
v=λT=20.2m/s=10m/s，S1传到P所用的时间为t1=710s=0.7s，S2传到P点的时间t2=1010s=1s，所以1s时两波在P点叠加，根据波源S2在t=0.25s=54T时波的图象可知，波源为S2的起振方向沿y轴负方向，P点到两波源的波程差为 Δx=PS2−PS1=10m−7m=3m，P点到两波源的波程差为半波长的整数倍，且两波源的起振方向相反，因此，P点为振动加强点，则P点的振幅为3cm+2cm=5cm，故B错误；
C.在t=1.25s时，波源S1的波使P点振动了1.25s−0.7s=0.55s=234T，波源S2的P点振动了1.25s−1s=0.25s=114T，在t=1.25s时P处为两列波的波谷和波谷的叠加，质点P的位移为−(3cm+2cm)，处于波谷，故C错误。；
−1s只有波源S1的波使P点振动，P点运动的路程为6A1=6×2cm=12cm，1s−2s两个波的叠加使得P的运动路程为1s0.2s×4×(A1+A2)=100cm，所以在t=0至t=2 s时间内，质点P运动的路程为112 cm，D正确。
5.【答案】A
【解析】A.由A点到C点做自由落体运动，由对称性和几何关系可知OC与水平方向夹角也为30°，A点到C点的高度差为
ℎAC=2Lsin30
设小球刚到达C点时的速度为 v ，则由运动公式得
v2=2gℎAC
联立解得
v= 2gL
但小球到C点时细线瞬间绷紧，小球沿细线方向的分速度瞬间变为0，只有垂直OC方向分速度
vC=vcs30
解得
vC= 3gL2
故A正确；
B.由A选项的分析可知，小球沿细线方向的分速度为
v1=vsin30
拉力的冲量为
I=mv1
解得
I=m gL2
故B错误；
C.因小球在C点速度突变，故从C点到D点圆周运动，由动能定理有
mgL(1−sin30)=12mvD2−12mvC2
解得
vD= 5gL2
故C错误；
D.在D点时有
F−mg=mvD2L
解得
F=7mg2
故D错误。
故选A。
6.【答案】BC
【解析】A.长木板与地面间的最大静摩擦力
f1=μ1M+2mg=36N
只有当 FB.因 μ2<μ3 ，故当F增大时，B先与A发生相对滑动，B的最大加速度为
aB=μ2g=3m/s2
此时对整体有
F1−μ1M+2mg=M+2maB
解得
F1=90N
故B正确；
C. F=104N ，则B与A相对滑动，C与A相对静止，对AC整体有
F−μ1M+2mg−μ2mg=M+maC1
解得
aC1=4m/s2
经过时间t后B、C相碰，则
12aC1t2−12aBt2=L
得
t=2s
故C正确；
D.因B与A已发生相对滑动，C的最大加速度为
aC=μ3g=5m/s2
则A、C加速度均为 aC 时，对AC整体有
F2−μ1M+2mg−μ2mg=M+maC
解得
F2=118N
故D错误。
故选BC。
7.【答案】B
【解析】【分析】
【分析】考察粒子在有界磁场的运动，洛伦兹力提供向心力。求得半径。
【解答】
【解答】根据r=mvqB可知，带电粒子的速度越大，在磁
场中圆周运动的半径就越大，要使带电粒子约束在
半径为R2的区域内，则与内圆相切的方向进入磁
场的粒子在磁场运动的轨迹刚好与外圆相切，可知
2r最大为R2−R1，如图所示：
可得带电粒子圆周运动的最大半径为
Rmax=R2−R12
根据R=mvqB
可得vmax=qB(R2−R1)2m，故B正确rACD错
误。
故选：B。
8.【答案】ABC
【解析】【分析】A.导轨做初速度为零的匀加速直线运动，应用匀变速直线运动的速度−时间公式求出导轨的速度；由E=BLv求出感应电动势，根据导轨运动的距离求出回路的总电阻，应用欧姆定律求出感应电流；
BC.应用安培力公式求出金属导轨受到的安培力，应用牛顿第二定律求出拉力的表达式，然后求出拉力的最大值；
D.对金属导轨应用动能定理求出导轨动能的增加量。
本题是电磁感应与力学相结合的一道综合题，根据题意分析清楚导轨受力情况与运动过程是解题的前提，应用E=BLv、欧姆定律、安培力公式、牛顿第二定律与动能定理即可解题。
【解析】A.导轨做初速度为零的匀加速运动，导轨的速度v=at=10t，回路中感应电动势E=BLv=BLat=20t，经过时间t导轨的位移x=12at2=5t2，回路总电阻R总=R+2xR0=1+t2，回路电流I=ER总=20t1+t2，A正确；
BC.流过导体棒与导轨的电流相等，导轨与导体棒所处磁感应强度大小相等，导体棒与导轨受到的安培力大小相等，导体棒与导轨受到的安培力大小F安培=BIL=40t1+t2，导轨受到导体棒的摩擦力Ff=μ(mg+F安培)=1+4t1+t2，对导轨由牛顿第二定律得F−F安培−Ff=Ma，解得外力F=Ma+F安培+Ff=51+441t+t，当1t=t时，即t=1s时，外力F值最大，代入数据解得外力F的最大值Fmax=73N，BC正确；
D.设此过程中导轨运动距离s，导轨克服安培力做功转化为焦耳热，克服安培力做功W安培=F安培s=Q，导轨受到的摩擦力Ff=μ(mg+F安培)，克服摩擦力做功W=Ffsμmgs+μQ，导轨运动的距离s=W−μQμmg，代入数据解得s=80m，导轨受到的合力F合=Ma，对导轨由动能定理得W合=△Ek，即Mas=△Ek,代入数据解得△Ek=4000J，D错误。
9.【答案】(1)切线水平
(2) d 3gy2−2y1
(3)偏大

【解析】(1)为了保证小球做平抛运动，斜槽得末端需切线水平。
(2)设小球做平抛运动过程中水平方向每经过距离d用时为T，在竖直方向上，bc间用时为T，ce间用时为2T，设b点的竖直速度为 vby ，则
y1=vbyT+12gT2
y1+y2=vby3T+12g3T2
得
T= y2−2y13g
则初速度
v0=dT=d 3gy2−2y1
(3)因空气阻力作用，小球实际加速度小于重力加速度，实际运动时间应比计算出的时间更大，故进一步计算出的小球水平初速度比真实值偏大。
10.【答案】(1)
(2)高
(3) 60000.0 65 /1.2
(4)没有

【解析】(1)根据电路图可得实物图连接如下图所示
(2)灵敏电流计G的示数由a、b两点之间的电势差决定，电源左端为正极，减小电阻箱的阻值，a点电势降低，b点电势不变，G的示数减小，通过G的电流方向由a到b，则此时a点电势比b点电势高。
(3)[1][2]当G的示数为0时，读出此时变阻箱阻值 R=50000.0Ω ，则有
RxR=R1R2
而当 Rx 与变阻箱R互换位置后，电桥再次平衡，有
R′Rx=R1R2
可得
Rx= R⋅R′=60000.0Ω
得
R1R2=65
(4)根据
RxR=R1R2
可知滑动变阻器未调至最大值对实验材料的电阻 Rx 的测量结果没有影响。
11.【答案】解：(1)由题意可知，温度为T1=270K时，体积为V1=36cm3，
设气温计的最大测量值是为T2，此时气体的体积为V2=V1+ℎ2S=36cm3+ℎ2×0.2cm3 ，
由盖—吕萨克定律得：
V1T1=V2T2 ，
代入数据解得：油柱离吸管底部的距离ℎ2=20cm；
(2)将此温度计拿到压强为0.9个大气压的山顶，显示的温度为310 K，根据以上计算可知，油柱的高度为300K−270Kℎ2=310K−270Kℎ3，整理上式得ℎ3=803cm，此时气体的体积为V3=V1+ℎ3S=36cm3+ℎ3×0.2cm3 ，由理想气体的状态方程P0v1T1=0.9P0v3T3，整理得山顶的实际温度T3=279K，山顶的实际温度与显示的温度相差ΔT=31摄氏度。
【解析】(1)根据盖—吕萨克定律求解气温计的最大测量值；
(2)根据理想气体的状态方程求山顶的实际温度；
本题主要考查了一定质量的理想气体的状态方程和盖—吕萨克定律，熟悉气体状态参量的分析，结合数学体积公式即可完成解答。
12.【答案】(1)不发生相对滑动；(2) v=4 2μgL
【解析】(1)假设B、C之间不发生相对滑动，对B、C整体
μ(2mg)=2ma ①
对B
f静=ma ②
即
f静=μmg ③
恰好等于B、C之间的最大静摩擦力，故假设成立，B、C不发生相对滑动。
(2)假设A以速度 v 碰撞D，恰好可以满足要求。
碰撞过程A、D动量守恒
mv=2mv1 ④
此后A、D结合体以初速度 v1 向前减速滑行，上层2块积木一起以加速度 a 向前加速滑行。
对于A、D结合体
μ(2mg)+μ(4mg)=2ma1 ⑤
a1=3μg
由第(1)问得
a=μg
假设两部分经过时间 t 达到共速，则
v1−a1t=at ⑥
A、D的位移
x1=v1t−12a1t2 ⑦
B、C的位移
x=12at2 ⑧
A恰好滑到B、C正下方
x1−x=L ⑨
联立解得
v=4 2μgL ⑩
13.【答案】解：(1)由洛伦兹力提供向心力，qv0B=mv02R，
速度在x轴分量vx=v0sinθ，y轴坐标y=Rsinθ，
故vxy=v0R=qBm；
(2)由qvB=qE，得v=EB，故粒子看作以v做匀速直线运动和−v做匀速圆周运动，
最低点位置圆周运动速度方向也向右，故合速度2v，y轴坐标绝对值为圆周运动直径，
2r=2mvqB，二者之比为2v2r=qBm；
(3)类比(2)，qv1B=Eq+mg，v1=2mgqB，粒子看作以v1做匀速直线运动和−v1做匀速圆周运动，
距x轴的最大距离2r1=2mv1qB=4m2gq2B2
【解析】(1)由粒子在磁场中做圆周运动规律分析作答；
(2)由配速法分析作答；
(3)将电场力和重力合成，仍用配速法作答。