河南省五市2023-2024学年高三下学期第二次模拟考试物理试卷

2023-2024学年河南省五市高三（第二次）模拟考试物理试卷一、单选题：本大题共5小题，共20分。1.如图为氢原子的能级图。大量氢原子处于的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为的金属钨，下列说法正确的是(

)

A.跃迁到放出的光子动量最大

B.有6种频率的光子能使金属产生光电效应

C.逸出光电子的最大初动能为

D.用的光子照射处于激发态的氢原子不能被其吸收2.如图所示，为甲、乙两列波在相同均匀介质中传播的波形图，下列说法正确的是(

)

A.甲、乙波长之比 B.甲、乙振幅之比

C.甲、乙波速之比 D.甲、乙周期之比3.北京时间2023年12月15日21时41分，我国在文昌航天发射场成功将遥感四十一号卫星发射升空，卫星顺利进入同步倾斜轨道，该星是一颗高轨道光学遥感卫星。遥感四十一号卫星与在轨高度约为343km的神州十七号载人飞船两者都近似看作绕地球做圆周运动相比，下列说法正确的是(

)A.遥感四十一号卫星向心加速度更大

B.神州十七号载人飞船的动能更大

C.神州十七号载人飞船发射速度更大

D.相等时间内遥感四十一号卫星与地球的连线扫过的面积大于神州十七号飞船与地球的连线扫过的面积4.车辆前进的阻力主要有三个：滚动阻力、空气阻力和上坡阻力，高铁的铁轨非常平缓，大部分时候都可以忽略上坡阻力，所以主要的阻力来源就是滚动阻力和空气阻力，滚动阻力与总重力成正比，空气阻力跟高铁运动的速度的二次方成正比，研究表明，当高铁以速度运行时，空气阻力占总阻力的约，人均百公里能耗约为度电，当高铁以速度运行时，人均百公里能耗约为多少度电(

)A. B. C. D.5.如图所示，在第一象限有垂直纸面向外的匀强磁场坐标轴上无磁场，位于x轴上的Р点有一粒子发射器，沿与x轴正半轴成角方向发射不同速率的电子，已知当速度为时，粒子恰好从О点沿y轴负方向离开坐标系，则下列说法正确的是(

)

A.如果，则粒子速度越大，在磁场中运动的时间越长

B.如果，则粒子速度越大，在磁场中运动的时间越短

C.如果，则粒子速度越大，在磁场中运动的时间越长

D.如果，则粒子速度越大，在磁场中运动的时间越短二、多选题：本大题共3小题，共12分。6.人造树脂是常用的眼镜镜片材料。如图所示，一束单色蓝光照射在一人造树脂立方体上，经折射后，射在桌面上的P点。已知光线的入射角为，光速，下列说法正确的是(

)

A.折射率等于

B.在介质中的传播时间为

C.顺时针旋转入射光线至合适位置，可以在树脂上表面出现全反射现象

D.若将入射光换成红光，则P点将向右移动7.如图所示，有一匀强电场平行于平面xOy，一个质量为m的带电粒子仅在电场力作用下从O点运动到A点，粒子在O点时速度沿y轴正方向，经A点时速度沿x轴正方向，且粒子在A点的速度大小是它在O点时速度大小的2倍。关于该粒子在OA这一过程的运动情况，下列说法正确的是(

)

A.带电粒子带负电

B.带电粒子在A点的电势能比在O点的电势能小

C.这段运动过程中粒子的最小动能为

D.电场力方向与x轴正方向之间夹角的正切值为8.如图，质量均为m的小物块甲和木板乙叠放在光滑水平面上，甲到乙左端的距离为L，初始时甲、乙均静止，质量为M的物块丙以速度向右运动，与乙发生弹性碰撞。碰后，乙的位移x随时间t的变化如图中实线所示，其中时刻前后的图像分别是抛物线的一部分和直线，二者相切于P，抛物线的顶点为Q。甲始终未脱离乙，重力加速度为g。下列说法正确的是(

)

A.碰后瞬间乙的速度大小为 B.甲、乙间的动摩擦因数为

C.甲到乙左端的距离 D.乙、丙的质量比三、实验题：本大题共2小题，共18分。9.在学习完毕传统的“验证机械能守恒定律”的实验后，同学们采用传感器等设备重新设计了一套新的实验装置。实验中，将完全相同的挡光片依次固定在圆弧轨道上，摆锤上内置了光电传感器，可测出摆锤经过挡光片时间，测出部分数据如表，表中高度h为0的位置为重力势能的零势能点：高度0势能动能A机械能若挡光片的宽度极小且为d，挡光时间为，则摆锤经过挡光片时的速度大小为________________用题目给的符号表示。表中A处数据应为__________写具体数值。另一小组记录了每个挡光板所在的高度h及其相应的挡光时间后，绘制了四幅图像。其中可以说明机械能守恒的图像最合适的是__________。

10.测定干电池的电动势和内阻的电路如图所示，MN为一段粗细均匀、电阻率较大的电阻丝，定值电阻。调节滑片P，记录电压表示数U、电流表示数I及对应的PN长度x，绘制出图所示的图像。由图求得电池的电动势______________保留3位有效数字，内阻______________保留2位有效数字。实验中因电表内阻的影响，电动势测量值_______________选填“大于”、“等于”或“小于”真实值。根据实验数据可绘出图所示的图像。若图像斜率为k，电阻丝横截面积为S，则电阻丝的电阻率_______________，电表内阻对电阻率的测量______________选填“有”或“没有”影响。四、计算题：本大题共3小题，共30分。11.气压式红酒开瓶器是利用压缩空气原理使瓶内的压强发生变化，从而轻松打开瓶盖的一种工具。某种红酒瓶内的气体体积为V，压强为。如图所示，拉压一次与红酒塞相连的活塞式开瓶器，可以把体积为压强为的空气打进红酒瓶中，设打气过程在室温下热力学温度，红酒瓶与环境之间导热良好且气体温度不变，瓶塞与瓶壁间的摩擦力很大。大气压强为，当红酒瓶内的气体压强为时活塞弹出，求：用开瓶器需要打几次气才能使活塞弹出；

12.如图，平面直角坐标系xOy的y轴沿竖直方向，x轴沿水平方向，在的区域存在平行于纸面的匀强电场，其它区域无电场。现将一质量为m、电荷量为可视为质点的带电小球从y轴上无初速释放，不计阻力，重力加速度大小为g，带电小球做加速度大小为g的匀加速直线运动，运动方向与y轴负方向成。求：电场强度大小和方向；小球从释放到经过x轴的运动时间及小球经过x轴的位置坐标。13.如图所示，两根平行金属导轨、平行放置，导轨间距，、段倾斜且足够长，与水平方向的夹角，、段水平，在距离连线的左侧处有两根固定立柱，导轨水平和倾斜部分平滑连接。倾斜部分导轨处于磁感应强度大小、方向垂直斜面向上的匀强磁场中不包括连线上，水平导轨处没有磁场。质量为、电阻为的金属棒甲置于倾斜导轨上，质量为、电阻为的金属棒乙静止在位置，两金属棒的长度均为。金属棒甲从距离导轨底端足够远处由静止释放，在处与金属棒乙碰撞，碰后金属棒乙向左运动，与固定立柱碰后等速率反弹。已知两金属棒与倾斜导轨间的动摩擦因数均为，与水平导轨间的动摩擦因数均为，在运动过程中两金属棒始终与导轨垂直且接触良好，所有碰撞均为弹性碰撞，碰撞时间极短，导轨电阻不计，，，重力加速度g取。求金属棒甲沿导轨向下运动的最大速度；金属棒甲从开始运动至达到最大速度的过程中，其产生的焦耳热为，求这个过程经历的时间；求金属棒甲、乙第二次碰撞结束瞬间两者的速度大小分别为多少？

答案和解析1.【答案】A

【解析】【分析】

本题考查玻尔理论与光电效应方程的应用，基础题目。

根据玻尔理论、光子能量、动量公式分析即可判断；结合玻尔理论和光电效应产生的条件分析即可判断；根据玻尔理论和光电效应方程得出光电子的最大初动能即可判断；根据电离条件分析即可判断。

【解答】

A、从跃迁到放出的光子能量最大，根据和，可知其动量也最大，故A正确;

B、大量氢原子从的激发态跃迁到基态能放出种频率的光子，但其中只有从、3、2能级跃迁到放出的三种光子超过金属钨的逸出功能够使其发生光电效应，故B错误；

C、从能级4跃迁到能级1放出的光子能量最大为，照射金属钨后，根据光电效应方程，光电子的最大初动能为，故C错误；

D、由于从跃迁到需要吸收的光子能量为，因此只要入射光子的能量大于等于都能被氢原子吸收从而使其电离，所以的光子能够被吸收，故D错误。

故选A。2.【答案】C

【解析】【分析】本题考查了波的图象，波速、波长和频率；能够识别、理解波动图象。

根据图像得出波长、振幅之比；

同种介质中，波速相等；

根据得出周期之比。【解答】由图像可知：波长，；振幅，A乙，

A.甲、乙波长之比，故A错误；

B.甲、乙振幅之比乙，故B错误；

C.同种介质中，波速相等，则甲、乙波速之比，故C正确；

D.甲、乙周期之比，故D错误。

故选C。3.【答案】D

【解析】【分析】研究卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式表示加速度；根据动能的定义求两个卫星动能的大小；卫星的发射速度越大，卫星的轨道会越高；根据开普勒第二定律结合卫星的变轨求卫星与地球的连线相同时间内扫过的面积。

要比较一个物理量大小，我们应该把这个物理量先表示出来，再进行比较。向心力的公式选取要根据题目提供的已知物理量选取应用。【解答】根据万有引力提供向心力得出：

A、向心加速度，神州十七号载人飞船轨道半径小于同步卫星的轨道半径，所以神州十七号载人飞船运动的向心加速度大于同步卫星运动的向心加速度，故A错误；

B、神州十七号载人飞船的动能，因不知道卫星的质量，故无法比较二者的动能，故B错误；

C、卫星的发射速度越大，卫星的轨道会越高，神州十七号载人飞船发射速度更小，故C错误；

D、由开普勒第二定律可知，对同一卫星而言，它与中心天体的连线在相等的时间内扫过的面积相等，在轨高度约为343km的神州十七号载人飞船加速后做椭圆运动最高点在同步轨道处，单位时间内扫过的面积增大，但仍小于遥感四十一号卫星与地球的连线相同时间内扫过的面积，即相等时间内遥感四十一号卫星与地球的连线扫过的面积大于神州十七号飞船与地球的连线扫过的面积，故D正确。

故选：D。4.【答案】B

【解析】设滚动阻力为

f

，当高铁以

速度运行时，空气阻力为

，总阻力为

；

当高铁以

速度运行时，空气阻力为总阻力为

；百公里能耗之比等于总阻力之比为解得故选B。5.【答案】B

【解析】当速度为

时，粒子恰好从О点沿y轴负方向离开坐标系，作出此时的轨迹如图所示该轨迹恰好与y轴相切，若

，粒子速度越大，轨迹半径越大，轨迹飞出点逐渐从上述轨迹的切点位置上移，可知，对应轨迹圆心角

越小，根据可知，粒子在磁场中运动的时间越短，故A错误，B正确；若

，结合上述可知，粒子轨迹为一段优弧，粒子从x轴正方向射出，根据单边有界磁场的对称性，飞出的速度方向与x轴正方向夹角仍然等于，根据几何关系可知，轨迹所对应的圆心角始终为，根据可知，如果

，则在磁场中运动的时间一定，与速度大小无关，故CD错误。故选B。6.【答案】BD

【解析】A.将过O点的法线延长，与BP交于D点，如图由几何关系可得

所以该人造树脂材料的折射率，故A错误；B.由

，解得蓝光在人造树脂立方体中的速度光在介质中的传播时间为，故B正确；C.光从光疏介质进入光密介质，不会发生全反射现象，光在树脂上表面不会出现全反射现象，故C错误；D.红光的折射率比蓝光的折射率小，由

，可知将入射光换成红光，折射角变大，则

P

点将向右移动，故D正确。故选BD。7.【答案】BD

【解析】【分析】

电场线方向未知，则带电粒子电性未知；根据电场力做功判断电势能大小；对带电粒子运动分解到水平方向和竖直方向，结合运动学公式求出加速度与初速度之间的夹角；当加速度与速度垂直的时候，带电粒子的动能最小。

本题考查带电粒子在电场中运动，结合运动的合成和分解考查学生综合运动知识的能力。关键是要结合实际情况将带电粒子的运动进行分解，知道速度与加速度垂直时动能最小。

【解答】

A、由于电场线方向未知，则带电粒子的电性未知，故A错误；

B、带电粒子从O点到A点速度增大，则电场力做正功，电势能减小，故带电粒子在A点的电势能比在O点的电势能小，故B正确；

D、设加速度方向与x轴正方向之间的夹角为，如图所示，

则在沿着y轴方向上：

沿着x轴方向上：

并且粒子在A点的速度是它在O点时速度的2倍，即

联立解得：，即电场力方向与x轴正方向之间夹角的正切值为，故D正确；

C、根据以上分析可知，加速度与初速度方向夹角为钝角，故粒子先减速后加速，最小的动能出现在加速度与速度垂直的时候，此时速度为，所以最小动能为，故C错误。

故选BD。8.【答案】BC

【解析】设碰后瞬间乙的速度大小为

，碰后乙的加速度大小为

a

，由图可知抛物线的顶点为Q，根据

图像的切线斜率表示速度，则有联立解得

，

根据牛顿第二定律可得解得甲、乙间的动摩擦因数为故A错误，B正确；C.由于甲、乙质量相同，则甲做加速运动的加速度大小也为根据图可知，

时刻甲、乙刚好共速，则

时间内甲、乙发生的相对位移为则甲到乙左端的距离满足，故C正确；D.物块丙与乙发生弹性碰撞，碰撞过程根据动量守恒和机械能守恒可得，可得可得乙、丙的质量比为故D错误。故选BC。9.【答案】

【解析】根据极短时间的平均速度近似等于瞬时速度可知，摆锤经过挡光片时的速度大小为。根据机械能计算公式可知，动能根据机械能守恒可知画直线方程更佳。故选C。10.【答案】

小于;

没有。

【解析】【分析】

本题考查测量电动势和内电阻以及测量电阻率的实验，要注意明确实验原理，认真分析实验电路图，再结合闭合电路欧姆定律以及数学规律分析即可求解。

【解答】

由图所示电路图可知，路端电压：，由图所示图象可知，电源电动势：，图象斜率的绝对值：

电源内阻：；

由图示可知，伏安法测电阻相对于电源来说采用电流表外接法，由于电压表分流作用，电流表测量值偏小，当外电路短路时，电流测量值等于真实值，电源的图象如图所示，

由图象可知，电动势测量值小于真实值，电源内阻测量值小于真实值；

设电流表的内阻为，则有，故，解得：，

故电表内阻对电阻率的测量没有影响。

故答案为：小于没有。11.【答案】根据题意，设需打入压强为的气体的体积为，由玻意耳定律有

又有

联立解得。

【解析】气体变化过程，明确气体初末状态和气体变化过程，是解题关键。变质量气体问题，明确研究对象是打进红酒瓶的气体和红酒瓶中原有气体，确定气体变化规律，等温变化。12.【答案】带电小球在区间做匀加速运动，受力如图所示

，由题知，则由图可见，

又，解得，电场方向与x轴正方向成斜向上。

由题图可知，小球经过水平线时x坐标。

①小球在区间运动有：

解得，

小球从释放运动到直线上，有

解得。

②小球在区间运动：，，

水平方向做速度为的匀速直线运动，有，

竖直方向做初速为，加速度为g的匀加速直线运动，有

联立解得：，，

小球从释放到x轴的运动时间

小球经过x轴的位置坐标。

【解析】带电小球在电场区从零开始