[物理]河南省中原名校2023_2024学年高三下学期考前全真模拟考试试题(解析版)

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本试卷分选择题和非选择题两部分。考生应首先阅读答题卡上的文字信息，然后在答题卡上作答，在试题卷上作答无效。交卷时只交答题卡。
第I卷（选择题共48分）
一、选择题（本题共8小题，每小题6分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~5题只有一项符合题目要求，第6~8题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）
1. 2024年5月6日，太阳爆发了一个X5.0级耀斑同时伴随着日冕物质抛射，这一刻被我国综合性太阳探测卫星“夸父一号”成功记录，再次刷新了第25太阳活动周最大耀斑的纪录。太阳内部发生热核反应，其中一种典型的模式为，已知、、、的质量分别为mp＝1.0078u、mα＝4.0026u、me＝0.00055u、mC＝12.0000u，1u相当于931.5MeV。下列说法正确的是（ ）
A. 该核反应前后的质子数不变
B. 该核反应释放的正电子来自原子核外部
C. 该核反应生成的核比核更稳定
D. 该核反应释放的核能约为25.6MeV
【答案】D
【解析】A．该核反应前的质子数为4，反应后的质子数为2，故A错误
B．该核反应释放的正电子来自原子核内部质子转化为中子，故B错误；
C．根据题意可知，3个核的质量大于1个核质量，假设3个核合成一个核，存在质量亏损，释放能量，所以核比核更稳定，故C错误；
D．该核反应释放的核能约为
故D正确；
故选D。
2. 2024年5月3日17时27分，嫦娥六号探测器由长征五号遥八运载火箭在中国文昌航天发射场发射，之后准确进入地月转移轨道，发射任务取得圆满成功，实现了我国深空探测的重大突破。如图为嫦娥六号探测器在月球着陆前部分轨道的简化示意图，嫦娥六号探测器经地月转移轨道在近月点第一次“刹车”进入椭圆轨道，运行一段时间后，又在近月点第二次“刹车”进入圆形轨道。则嫦娥六号探测器（ ）
A. 在椭圆轨道运行的周期大于在圆形轨道运行的周期
B. 在圆形轨道运行时加速度保持不变
C. 在圆形轨道上的动能比在椭圆轨道近月点的动能大
D. 在椭圆轨道与圆形轨道运行时，与月心的连线在相同时间内扫过的面积相等
【答案】A
【解析】A．根据开普勒第三定律，由于椭圆轨道半长轴大于圆形轨道的半径，所以嫦娥六号探测器在椭圆轨道运行的周期大于在圆形轨道运行的周期，故A正确；
B．嫦娥六号探测器在圆形轨道运行时，加速度大小不变，方向时刻发生变化，故B错误；
C．嫦娥六号探测器从椭圆轨道变轨到圆形轨道，需要在变轨处点火减速，所以嫦娥六号探测器在圆形轨道上动能比在椭圆轨道近月点的动能小，故C错误；
D．根据开普勒第二定律可知，同一轨道上，探测器与月心的连线在相同时间内扫过的面积相等，但探测器在椭圆轨道与圆形轨道运行时，与月心的连线在相同时间内扫过的面积不相等，故D错误；
故选A。
3. 在真空中，等腰三角形ABC平行于电场线的方向置于匀强电场中，AB=AC=cm，BC=2cm，已知=1V，现把一个电子从无穷远处移动到A点，电场力做功，把一个质子从B点移到无穷远处，电场力做功，其中电子的电荷量为，选取无穷远处为电势零点，则匀强电场的电场强度的大小为（ ）
A. V/cmB. 1V/cm
C. V/cmD. V/cm
【答案】A
【解析】一个电子从无穷远处移动到A点，根据电场力做功与电势差的关系
可得
一个质子从B点移到无穷远处，根据电场力做功与电势差的关系
可得
则BC的中点O的电势为
现以O点为原点，以BC向右为x轴，以AO向下为y轴，建立直角坐标系，如图
所以匀强电场的电场强度的大小为
故选A。
4. 如图所示，两根相距L=0.5 m的平行无电阻金属导轨MN和OP，水平放置在方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.2 T。垂直导轨放置两根金属滑杆ab和cd，它们在两金属导轨间的有效电阻均为r=0.1 Ω。金属滑杆ab、cd在导轨上滑行时受到的摩擦力分别为f1=0.3 N和f2=0.1 N。今施水平恒力F于ab杆上，使两杆最终都能做匀速直线运动。下列说法正确的是（ ）
A. 恒力F=0.3 N
B. cd杆最终匀速运动时的电流为2 A
C. ab和cd最终匀速运动时的速度不相等，速度差为2 m/s
D. 外力F所做功等于两金属滑杆上产生的焦耳热之和
【答案】C
【解析】A．两杆最终都能做匀速直线运动，受力平衡，则回路中感应电流一定，对两金属杆整体进行分析
故A错误；
B．cd杆最终匀速运动时，所受安培力与摩擦力平衡，则有
解得
故B错误；
C．匀速运动时，感应电动势为
感应电流为
结合上述解得
即ab和cd最终匀速运动时的速度不相等，速度差为2 m/s，故C正确；
D．根据功能关系与能量守恒定律可知，外力F所做的功等于两金属杆增加的动能、两金属杆与轨道摩擦产生的内能与两金属滑杆上产生的焦耳热的总和，故D错误。
故选C。
5. 如图所示，一束复色光由一半圆形透明介质的O点射入空气后，分为a、b两束单色光。下列说法正确的是（ ）
A. a光的波长大于b光的波长
B. 光线由透明介质射出后频率发生了变化
C. 如果增大入射角，a光将比b光先实现全反射
D. 若用a光照射某金属能发生光电效应，则用b光照射该金属也一定能发生光电效应
【答案】C
【解析】A．一束复色光由一半圆形透明介质的O点射入空气后，由图可知，a光的偏转程度大于b光的偏转程度，则a光的折射率大于b光的折射率，a光的频率大于b光的频率，a光的波长小于b光的波长，故A错误；
B．光线由透明介质射出后频率保持不变，故B错误；
C．根据全反射临界角公式
可知a光发生全反射的临界角较小，如果增大入射角，a光将比b光先实现全反射，故C正确；
D．若用a光照射某金属能发生光电效应，由于a光的频率大于b光的频率，则用b光照射该金属不一定能发生光电效应，故D错误。
故选C。
6. 图（a）为一列简谐横波在时的波形图，图（b）为介质中平衡位置在处的质点的振动图像，P是平衡位置为的质点。下列说法正确的是（ ）
A. 波速为
B. 波的传播方向向右
C. 时间内，P向y轴正方向运动
D. 当时，P恰好回到平衡位置
【答案】AD
【解析】A．由图（a）可知，波长
由图（b）可知周期
则波速
故A正确；
B．由图（b）可知时，处的质点振动方向向下，由图（a）利用“同侧”法可知波向左传播，故B错误；
C．时间内P质点由波峰向波谷处运动，即向y轴负方向运动，故C错误；
D．时P质点位于波峰处，故P质点达到平衡位置的时刻为
当时，，P恰好回到平衡位置，故D正确。
故选AD。
7. 固定于竖直平面内的光滑大圆环上套有一个小环，小环从大圆环顶端P点由静止开始自由下滑，在下滑到最低点的过程中，运动到Q点时，重力的功率最大，OQ与水平面的夹角为θ，重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A. 小环运动至与圆心O等高处的A点的加速度为
B. 小环运动至与圆心O等高处的A点的加速度为g
C. sinθ＝
D. sinθ＝
【答案】D
【解析】AB．小环运动到A点时，根据机械能守恒可得
小环受到的弹力提供向心力，即
联立可得
则小环在A点的受力为
加速度为
故AB错误；
CD．小球运动到Q点时，重力的功率最大，则此时小环的竖直分速度最大，小环在竖直方向上的合力为零，即小环所受弹力的竖直分力刚好与重力平衡，则有
设此时小环的速度为，从P点到Q点的过程中，根据机械能守恒可得
小环在Q点，由牛顿第二定律可得
联立解得
解得
（舍去）
故C错误，D正确。
故选D。
8. 如图所示的坐标系中，第一象限存在垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B=0.1 T，一质量为0.1 kg，电荷量为q=1 C的带正电的小球从y轴上y=5 m位置以速度v0=10 m/s水平抛出，落在x轴上的（x0，0），经历的时间为t0，g=10 m/s2，关于该小球在第一象限的运动，下列说法正确的是（ ）
A. 小球落在x轴上的速度等于m/s
B. 小球经过x轴时竖直方向的速度为m/s
C. 小球的运动时间和水平位移的关系为x0＋10t0=
D. 小球的运动为匀变速曲线运动
【答案】AC
【解析】A．洛伦兹力不做功，则根据动能定理
解得
故A正确；
B．在水平方向上，根据动量定理
解得
又
解得
故B错误；
C．在竖直方向上，根据动量定理
解得
故C正确；
D．小球受到的重力不变，但洛伦兹力大小和方向一直改变，所以合外力变化，根据牛顿第二定律，小球的运动为非匀变速曲线运动，故D错误。
故选AC。
第II卷（非选择题共62分）
9. 某实验小组验证机械能守恒定律的装置如图1所示，在铁架台上端固定一轻质滑轮，一条轻质细绳跨过滑轮悬吊两个完全相同的物块A、B，质量均为M，物块A侧面粘贴小遮光片（质量忽略不计）。在物块A下挂6个小钩码、B下挂4个小钩码，小钩码也完全相同且质量为m，光电门C、D通过连杆固定于铁架台上，并处于同一竖直线上，光电门C、D之间的距离h＝50.0cm。两光电门与数字计时器相连（图中未画出），可记录遮光片通过光电门的时间。初始时，通过外力干预使整个装置处于静止状态，g＝10m/s2。实验步骤如下：
（1）用20分度的游标卡尺测量遮光片的宽度如图2所示，遮光片的宽度d＝______mm。
（2）从合适位置释放物块，计时器记录遮光片通过光电门C、D的时间分别为t1＝4.30ms，t2＝2.15ms。物块A下落过程的加速度为_______m／s2。（结果保留两位小数）
（3）已知当地的重力加速度为g，若要验证机械能守恒定律，需要验证的关系式为______。（用所给物理量的符号表示）
【答案】（1）2.15 （2）0.75 （3）
【解析】小问1详解】
20分度的游标卡尺，精确度为0.05mm，则遮光片的宽度
【小问2详解】
物块经过光电门、时的速度分别为，
物块A下落过程的加速度
【小问3详解】
若机械能守恒，则满足
即
整理得
10. 电导是描述导体导电性能的物理量，电导数值上等于电阻的倒数，符号是G，单位是西门子（S）。为得到某段金属丝的电导G与哪些因素有关，在控制实验室温度不变的条件下，某组同学进行了实验。
（1）实验器材有电源（电动势约为1.5V，内阻不可忽略）、滑动变阻器、完全相同的电流表A1和A2（量程0~0.6A，内阻RA＝1.0Ω）、电阻箱R（最大阻值999.9Ω）、定值电阻R0（可供选择的阻值有1Ω和100Ω两种）。按照如图方式连接好电路。闭合开关S，调节滑动变阻器至合适阻值，调节电阻箱阻值，读出电流表A1、A2示数，分别记为I1、I2，记录此时电阻箱的阻值R；为了较好地完成该实验，应选阻值为________Ω的定值电阻R0；金属的电导表达式G＝________（用R0、R、RA、I1、I2表示）；
（2）更换同种材料，不同规格的金属丝，分别测量电导，将实验数据汇总如下：
根据表中数据可得，电导G与________成正比，与________成反比（均用表格中的物理量符号表示）；
（3）为了测量不同金属的导电性能，该组同学更换适当测量电路，对直径分别为1mm、长度为100cm的不同金属导线进行进一步测量，测量不同金属丝电压U和电流I数据汇总如下：
根据表中数据可得，该段钨线电导G＝________S（保留3位有效数字），四种金属中，金属________的导电性能最好。
【答案】（1）1 （2） l （3） 13.3 铜
【解析】【小问1详解】
[1]因电源电动势为1.5V，若选择阻值为100Ω的定值电阻与电流表串联，则电流表的读数很小，则应该选择阻值为1Ω的定值电阻；
[2]由电路可知
其中
联立解得
【小问2详解】
[1][2]根据表中数据可得，电导G与d2成正比，与l成反比；
【小问3详解】
[3][4]根据表中数据可得
可知该段钨线电导
四种金属中，金属铜的导电性能最好。
11. 如图所示，开口向上的导热气缸竖直放置于桌面上，缸体的深度为3L，横截面积为S，内壁光滑。两个质量相同、横截面积为S的导热活塞A、B（厚度不计）与气缸内壁无摩擦且不漏气静止在缸内，距缸底的高度分别为L、2L，每个活塞的重力为，p0为外界空气的大气压。两部分封闭气体分别记为Ⅰ、Ⅱ，现迅速的把气缸翻转180°后，口朝下悬吊在空中，求
（1）翻转前，气体I的压强是多少；
（2）翻转后，稳定后封闭气体Ⅰ的长度。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）设初状态封闭气体Ⅰ、Ⅱ的压强分别为、，以活塞B为对象，根据受力平衡可得
以活塞A为对象，根据受力平衡可得
其中
联立解得
，
（2）把气缸翻转180°后，口朝下悬吊在空中，假设活塞B没有掉落，设Ⅰ气体的长度为，Ⅱ区域气体的长度为，则两部分气体的压强分别为、，对AB整体分析有
对B活塞受力分析，有
解得
，
对Ⅰ气体由玻意耳定律
解得
对Ⅱ气体由玻意耳定律
解得
由于
说明B活塞已经掉落；则重新设Ⅰ气体的压强为，长度为，对A受力分析可得
解得
对Ⅰ气体由玻意耳定律得
解得
12. 如图所示，光滑的水平面足够长，B物块靠近斜面处于静止状态，A物块质量为0.2kg，B物块质量为0.8kg,轻质弹簧左端固定在竖直墙壁上，右端与A物块接触，但并不栓接，斜面倾角为，A在斜面上没有摩擦力，B与斜面之间的摩擦因数为0.75，水平面与斜面之间平滑连接。用外力使物块压弹簧并使物块静止在水平面上，此时弹簧的弹性势能为10J，某时刻撤去外力，A、B之间的碰撞为弹性碰撞（A、B碰撞时A与弹簧早已分离），重力加速度为10m/s2, , A、B视为质点，求：（最后结果可以用分数来表示）
（1）A、B第一次碰后B在斜面上上滑的距离；
（2）B最终在足够长的斜面上滑行的最大距离。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）根据对A机械能守恒
求得
对第一次碰撞运用动量守恒
对第一次碰撞运用能量守恒
解得
对B运用机械能守恒
且有
解得
题目中水平面足够长，意为B停止前，A与B不发生二次碰撞。
（2）对运动过程进行分析，A碰撞B无能量损失，整个过程中能量转化为B与斜面摩擦的热损失和B的重力势能。由斜面摩擦系数与倾角的正切值可以判断B可以静止于斜面上不下滑。所以B能达到的最远距离为，A不再与B发生碰撞，即A滑上斜面到达B处时的速度为0。对整个过程运用能量守恒
解得
13. 如图所示，两根间距为L＝1m的光滑的导轨置于水平地面上，俯视图如图，左端连接电源，电动势为E＝6.4V，电源右侧是一个电容为C＝1500mF的电容器，电容器上边连一个单刀双掷开关，电容器的右侧有一定宽度的磁场强度为B＝0.6T的匀强磁场区域，①②两条虚线是此磁场的边界线，一质量为m＝0.1kg，电阻为r＝1Ω的导体棒置于①②之间，在②虚线的右侧有一个U形框，U形框上下宽度为，右侧长度为L，材质与左边的导体棒完全相同，U形框的右侧每条虚线之间的宽度均为，向右交替循环出现向下的磁场、向上的磁场、无磁场区，此区域磁场强度依然为B＝0.6 T，其中MN虚线框内的那一段轨道是绝缘材料，除了MN之外的导轨的电阻不计。
（1）单刀双掷开关置于左侧，稳定后再置于右侧，导体棒会在安培力的作用下向右运动，在出磁场前已做匀速，此匀速的速度v0是多少？
（2）导体棒与U形框相撞后合为一体，形成一个闭合的导线框，此过程损失的机械能为多少？
（3）导线框从开始运动到最终停止走过的位移为多少？
【答案】（1）；（2）；（3）2.375m
【解析】（1）单刀双掷开关置于左侧时
单刀双掷开关置于右侧时，规定向右为正方向，对导体棒由动量定理
当导体棒匀速时有
联立解得匀速的速度大小为
（2）由题意可知，U形框得质量为2m，则导体棒与U形框相撞过程中，由动量守恒定律
解得
由能量守恒定律
解得此过程损失的机械能为
（3）导线框进入第一个磁场过程中，由动量定理
其中
联立解得
所以在此过程中速度的减少量为
导线框从第一个磁场到第二个磁场中，由动量定理
其中
联立可得
此过程中速度的减少量为
从第二个磁场出来和进第一个磁场相同，此过程中速度的减少量为0.3m/s，所以导线框每经过一个区域，速度按照0.3m/s、1.2m/s、0.3m/s、0.3m/s、1.2m/s、0.3m/s的规律依次减少，由于初速度为3m/s，所以导线框线运动了4个，此时的速度为
对导线框由动量定理得
代入可得
所以导线框的总位移为
导线直径d（mm）
1
2
3
2
2
2
导线长度（cm）
500
500
500
400
250
100
电导G（S）
025
1.00
2.25
1.25
2.00
5.00
金属
铜
铝
铁
钨
导线两端电压U（V）
0.017
0.015
流过导线电流I（A）
0.05
0.1
0.15
0.2