河南省部分重点高中2023-2024学年高三下学期5月大联考理综试题-高中物理【含答案解析】

河南省部分重点高中2023-2024学年高三下学期5月大联考理综试题全卷满分300分，考试时间150分钟。注意事项：1.答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上，并将条形码粘贴在答题卡上的指定位置。2.请按题号顺序在答题卡上各题目的答题区域内作答，写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。3.选择题用2B铅笔在答题卡上把所选答案的标号涂黑；非选择题用黑色签字笔在答题卡上作答；字体工整，笔迹清楚。4.考试结束后，请将试卷和答题卡一并上交。可能用到的相对原子质量：H1C12N14O16S32Cl35.5Mn55Zn65Ce140二、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14～18题只有一项符合题目要求，第19～21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.自然界中碳主要是碳12，碳14仅占百万分之一。能自发进行衰变而变成，其半衰期为5730年，下列说法正确的是（）A.该衰变为α衰变B.衰变放出的粒子来自于的核外C.的结合能比的结合能小D.8个经过5730年后可能剩余3个【答案】D【解析】【详解】AB．该衰变为β衰变，中子释放β粒子转化为质子，故AB错误；C．衰变释放能量，比结合能更大，由于质量数相同，则结合能比大，故C错误；D．8个经过5730年后可能剩余3个，故D正确。故选D。2.如图为一“环腔式”降噪器的原理图，可以对高速气流产生的噪声进行降噪。波长为的声波沿水平管道自左侧入口进入后分成上、下两部分，分别通过通道①、②继续向前传播，在右侧汇聚后噪声减弱，其中通道①的长度为10，下列说法正确的是（）A.该降噪器是利用波的衍射原理设计的B.通道②的长度可能为8.5C.通道②的长度可能为8D.该降噪器对所有频率的声波均能起到降噪作用【答案】B【解析】【详解】A．该降噪器是利用声波干涉原理设计，A错误；BCD．根据波的叠加原理可知，该降噪器对于路程差为（n＝0，1，2，3…）声波降噪效果良好，对不符合上述条件的声波降噪作用较差，甚至不能起到降噪作用，故而并非对所有波长或频率的声波均有效，CD错误，B正确。故选B。3.在光滑桌面上将长为的软导线两端固定，固定点的距离为，导线通有电流I，处于磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中，导线中的张力大小为（）A.BIL B.2BIL C.πBIL D.2πBIL【答案】A【解析】【详解】从上向下看导线的图形如图所示导线的有效长度为，则所受的安培力大小为设绳子张力为T，由几何关系可知解得故选A。4.如图所示是小型交流发电机的示意图，面积为S的N匝线圈在磁感应强度大小为B的匀强磁场中绕水平轴OO′以角速度ω匀速转动，以图示位置为t=0时刻开始计时，已知电表均为理想电表，二极管为理想二极管，定值电阻R1、R2的阻值均为R，其他电阻可忽略，理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，则（）A.电压表的示数为B.t=0时刻原线圈中电流为0C.0～与～时间内发电机的输出功率之比可能为1:4D.0～时间内R1与R2的电功率之比为1:5【答案】D【解析】【详解】A．根据理想变压器的变压规律可得副线圈两端的电压为故A错误；B．t=0时刻，线圈平面与磁感线平行，穿过线圈的磁通量为零，则感应电动势、感应电流最大，故B错误；C．0～与～时间内，副线圈电流之比为1:2，故原线圈电流之比为1:2，发电机输出功率为所以发电机的输出功率之比为1:2，故C错误；D．设副线圈电压的有效值为U，且一周期内，R1产生的焦耳热为一周期内，R2产生的焦耳热为则R1与R2的电功率之比为故D正确。故选D。5.如图所示，轻杆上端可绕光滑铰链O在竖直平面内自由转动.可视为质点的小球A固定在轻杆末端.用细绳连接小球B，绳的另一端穿过位于O点正下方的小孔P与A相连.用沿绳斜向上的拉力F作用于小球A，使杆保持水平，某时刻撤去拉力，小球A、B带动轻杆绕O点转动。已知小球A、B的质量均为m，杆长为3L，OP长为5L，重力加速度为g，忽略一切阻力。则下列说法正确的是（）A.杆保持水平时，轻杆对小球A的拉力大小为B.运动过程中，两小球速度大小相等时的速度值为C.运动过程中，两小球速度大小相等时细绳对小球A的拉力大小为D.运动过程中，两小球速度大小相等时轻杆对小球A的拉力大小为【答案】C【解析】【详解】A．对小球A受力分析如图1，可知三力构成的矢量三角形与△OPA相似，故有解得A错误；B．小球A绕O点转动做圆周运动，速度方向沿圆周轨迹切线方向，又因小球A、B通过细绳连接在一起，两者沿绳方向的分速度相等，故两小球速度大小相等时，细绳与小球A的圆周轨迹相切，如图2所示，由几何关系得小球A下降的高度小球B下降的高度由机械能守恒有解得B错误；C．两小球速度大小相等时，对小球A受力分析如图3，沿绳方向应有小球B与小球A沿绳方向的加速度大小相等，则对小球B有解得C正确；D．沿杆方向应有解得D错误。故选C。6.如图，2023年8月27日发生了土星冲日现象，土星冲日是指土星、地球和太阳三者近似排成一条直线，地球位于太阳与土星之间。已知地球和土星绕太阳公转的方向相同，公转轨道均为圆轨道，土星绕太阳公转周期约30年。下列说法正确的是（）A.地球、土星与太阳的连线在任意相等时间内扫过的面积一定相等B.地球公转的线速度一定大于土星公转的线速度C.下次出现土星冲日现象在2026年D.下次出现土星冲日现象在2024年【答案】BD【解析】【详解】A．根据开普勒第二定律可知，地球、土星与太阳的连线在任意相等时间内扫过的面积一定不相等，A错误；B．根据可得地球的公转半径小于土星的公转半径，故地球公转的线速度一定大于土星公转的线速度，B正确；CD．根据题意，设经过时间：出现土星冲日现象，由公式有解得（年）约为1年零12.6天，则下次出现土星冲日现象应该在2024年，C错误，D正确。故选BD。7.一足够长的粗糙倾斜传送带以恒定的速率逆时针转动，某时刻在传送带上适当的位置放上具有一定初速度v0的小物块，如图所示，取沿传送带向下的方向为正方向，则下列描述小物块在传送带上运动的v-t图像中可能正确是（）A. B.C. D.【答案】ABD【解析】【详解】A．当小物块初速度沿斜面向下，且小于传送带的速度时，对小物块受力分析，由牛顿第二定律可得即可知小物块将沿传送带向下做匀加速直线运动，当小物块达到传送带速度时，若满足可知二者将共速，小物块随传送带一起做匀速直线运动，若满足小物块继续加速下滑，其加速度大小为故A正确；B．当小物块的初速度沿斜面向下，且大于传送带的速度时，若满足则小物块一直做匀加速直线运动，加速度大小为若满足则小物块应沿传送带向下做匀减速直线运动，其加速度大小为二者共速后小物块随传送带一起做匀速直线运动，故B正确；CD．当小物块的初速度沿斜面向上时，牛顿第二定律可得小物块的加速度大小为可知小物块沿传送带向上做匀减速直线运动，减到零后反向匀加速，其加速度仍为a3，与传送带共速时，若满足则小物块继续做匀加速直线运动，加速度大小为若满足则小物块随传送带一起做匀速直线运动，故C错误，D正确。故选ABD。8.如图甲，abcd和a′b′c′d′为在同一水平面内固定光滑平行金属导轨，左右导轨间距分别为2L、L，整个导轨处于竖直向下的匀强磁场中，左侧导轨间的磁感应强度大小为B0，右侧导轨间的磁感应强度大小按图乙规律变化，两根金属杆M、N分别垂直两侧导轨放置，N杆与cc′之间恰好围成一个边长为L的正方形，M杆中点用一绝缘细线通过轻质定滑轮与一重物相连，t=0时释放重物，同时在N杆中点处施加一水平向右的拉力F，两杆在0~t0时间内均处于静止状态，从t0时刻开始，拉力F保持不变，重物向下运动x距离时（M杆未到达定滑轮处），速度达到最大，已知M、N杆和重物的质量都为m，M、N接入电路的电阻都为R，不计导轨电阻，重力加速度为g，下列说法正确的是（）A.0~t0时间内，回路中的感应电动势为B.0~t0时间内，施加在N杆上的拉力F随时间t变化的关系为C.重物下落的最大速度为D.从t=0时刻到重物达到最大速度的过程中，回路产生的焦耳热为【答案】AC【解析】【详解】A．0~t0时间内回路的感应电动势为根据图乙可知解得故A正确；B．根据图乙可知令0~时间内回路的感应电流为I，对M有对N有解得故B错误；C．根据上述，t0时刻的拉力大小为t0时刻之后，对M与重物整体进行分析有对N进行分析有解得可知M、N的加速度大小相等，当时，重物速度最大，即其中解得故C正确；D．在0~t0时间内，有M、N杆的速度在任意时刻大小均相等，则从t0时刻开始到重物最大速度的过程中有解得则回路产生的焦耳热为故D错误。故选AC。三、非选择题：共174分。每个试题考生都必须作答。9.某实验小组欲测定一圆柱形玻璃砖的折射率，其操作步骤如下：a.将白纸固定在水平桌面上，将圆柱形玻璃砖竖直放在白纸上，用铅笔准确描出玻璃砖底面圆的轮廓；b.将底面圆圆周平分为60等份，并标上相应的数字，如图甲所示，再将玻璃砖竖直放回图甲中的底面圆轮廓上进行实验；c.用激光笔发出细束绿色激光，沿平行于圆直径OO＇的方向入射，分别准确记录入射点P和出射点Q在圆周上对应的读数；d.改变入射点位置，重复步骤c。（1）根据图甲中圆周上的读数可得，入射角i＝__________，折射角γ＝__________.（均用弧度制表示）（2）若经过多次测量，作出的图像如图乙所示，则玻璃砖的折射率为n＝__________（结果保留2位有效数字）。（3）该实验中，若改用红色激光笔照射，其他条件不变，当光线沿图甲中光路入射时，则光斑出现在Q点的__________（填“上方”或“下方”）。【答案】（1）①.）②.（2）2.0（3）上方【解析】【小问1详解】[1][2]圆周上的刻度被分为60等份，则每个刻度代表的弧度为根据圆周上的读数可得，入射角折射为【小问2详解】根据折射定律可知图像的斜率表示玻璃砖的折射率，则有【小问3详解】在同一种介质中，红色激光的折射率小于绿光的折射率，该实验中，若改用红色激光笔照射，其他条件不变，则光斑出现在Q点的上方。10.某实验小组同学想要设计一个既能测量电源电动势和内阻，又能测量定值电阻阻值的电路。他用了以下的实验器材中的一部分，设计出了图甲的电路图。a.电流表A1（量程0.6A，内阻未知）b.电流表A2（量程300mA，内阻rA=2Ω）c.定值电阻R1=8Ωd.定值电阻R2=1Ωe.滑动变阻器R（0～10Ω）f.待测电阻Rxg.待测电源E（电动势约为3V）h.开关和导线若干（1）根据实验要求，电表①应选择__________，电表②应选择__________（均填“A1”或“A2”）；与电表②串联的定值电阻应选择__________（填“R1”或“R2”）。（2）该实验小组先用该电路测量定值电阻Rx的阻值，进行了以下操作：①闭合开关S1、S2，调节滑动变阻器到适当阻值，记录此时电流表①示数I1，电流表②示数I2；②断开开关S2，保持滑动变阻器阻值不变，记录此时电流表①示数I3，电流表②示数I4，后断开S1；③根据上述数据可知，计算定值电阻Rx的表达式为______________________________（用物理量的字母表示）；④忽略偶然误差，用该方法测得的阻值与其真实值相比__________（填“偏大”“偏小”或“相等”）。（3）实验小组再用该电路测量电源电动势和内阻，将滑动变阻器滑片移至最右端，闭合开关S1，断开开关S2，调节滑动变阻器，分别记录电流表①、②的读数I1、I2，得I1与I2的关系如图乙所示。根据图线可得电源电动势E=__________V，电源内阻r=__________Ω（计算结果用a、b及相关物理量的字母表示）。【答案】（1）①.A1②.A2③.R1（2）①.②.相等（3）①.②.【解析】【小问1详解】[1][2][3]由于电源电压为3V，应将A2改装成量程为3V的电压表，因此串联的电阻为所以与电表②串联的定值电阻应选择R1。【小问2详解】[1]滑动变阻器及电流表A1接入电路的阻值为待测电阻的阻值[2]由于电表内阻已知，不存在系统误差，所以用该方法测得的阻值与其真实值相比应相等。【小问3详解】[1][2]根据闭合电路欧姆定律，可知上式简化为由图像可知解得由图像可知解得11.如图所示，水平固定的绝热汽缸内，用不导热的轻质活塞封闭着一定质量的理想气体。活塞横截面积为S，汽缸底部有电热丝，轻绳水平段的左端连接活塞，另一端跨过定滑轮后与质量为m的小桶相连.开始时小桶静止，外界大气压强为，活塞距离汽缸底部的距离为，不计一切摩擦阻力，重力加速度大小为g。（1）若将电热丝通电缓慢加热气体，一段时间后，气体吸收的热量为Q，活塞缓慢向右移动的距离为，求该过程气体内能的增量；（2）若在小桶内缓慢加入细沙，同时控制电热丝的加热功率，使汽缸内气体温度保持不变，当加入质量为2m的细沙时，求该过程活塞向右缓慢移动的距离。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）气体对外做功又根据热力学第一定律，该过程气体内能的增量为解得（2）气体温度不变，根据等温变化有又得12.如图所示，质量为3m的小球乙用长为l的细线系于O点，小球刚好不接触水平面，质量为m的物体甲放在光滑水平面上，现给物体甲水平向左的初速度，经过一段时间物体甲与小球乙发生弹性碰撞。已知重力加速度为g，甲、乙均可看作质点。求：（1）甲、乙刚碰撞后乙的速度大小；（2）为了使拴接乙的细线始终不松弛，甲的初速度应满足的条件；（3）某次给甲水平向左的初速度大小为，则乙上升的最大高度。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）设物体甲的初速度方向为正方向，设碰撞后物体甲与小球乙的速度分别为和.由动量守恒得由机械能守恒得联立解得（2）当小球乙恰好能通过最高点时，小球在最高点时重力提供向心力，设在最高点的速度为.由牛顿第二定律得小球乙由碰后到达最高点的过程，由机械能守恒得联立解得可知若小球乙经过最高点，则需要当小球乙不能到达最高点，则拴接小球乙的细线不松弛时，恰好到达与悬点等高处由机械能守恒定律得联立解得可知若小球不脱离轨道时，需满足（3）设轻绳中拉力为零时，轻绳方向与水平方向夹角为由机械能守恒定律有由牛顿第二定律有联立解得之后小球做斜抛运动，到达最高点时由机械能守恒有解得故小球乙上升的最大高度13.如图所示，矩形ABCD长为2L，宽为L，OP为中线。在OPQ区域内存在竖直向下的匀强电场E1，其中OQ为曲线，曲线在Q点恰好与DC边相切且，场强大小为，，a为未知的常数，在OPCB内切圆区域有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B0（未知），紧靠A点的左下方矩形区域AFGH内存在沿GH方向的电场E2，其大小满足关系式，l表示到AH边的距离，AF=L，在边界GH上均匀分布着质量为m、电荷量为e的质子，每次以速度v0水平向右射出一个质子，质子经过一段时间后都通过A点，最后都水平经过