2024届河南省开封市下学期三模理综试题-高中物理【含答案解析】

2024届河南省开封市下学期三模理综试题高中物理满分300分，考试时间150分钟注意事项：1．答题前，务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡规定的位置上。2．答选择题时，必须使用2B铅笔将答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦擦干净后，再选涂其它答案标号。3．答非选择题时，使用0.5毫米黑色签字笔，将答案书写在答题卡规定的位置上。4．所有题目必须在答题卡上作答，在试题卷上答题无效。5．考试结束后，只将答题卡交回。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.胶片电影利用光电管把“声音的照片”还原成声音，原理如图所示，在电影放映机中用频率为v，强度不变的一极窄光束照射声音轨道，由于胶片上各处的声音轨道宽窄不同，在胶片移动的过程中，通过声音轨道后的光强随之变化，射向光电管后，在电路中产生变化的电流，经放大电路放大后，通过喇叭就可以把声音放出来。则（）A.a端为电源负极时光电管中可能出现饱和电流B.只增大光的频率，一定可以还原出声音C.减小光的频率，增加光照强度，一定可以还原出声音D.减小光频率，把滑动触头向左滑，一定可以还原出声音【答案】B【解析】【详解】A．光照射部分为阴极材料，光电子到达另一侧，在电场力作用下到达电源正极，故a端为电源正极，故A错误；BCD．只增大光的频率，肯定有光电子从光电管的阴极到达阳极，从而使电路导通，一定可以还原出声音，反之则不一定发生光电效应现象使电路导通，故B正确，CD错误。故选B。2.小明同学通过网络查到开封北站到郑州东站的线路距离为55km，所需时间为21分钟。假设高速动车组列车从开封北站到郑州东站做直线运动，其间经历了匀加速、匀速和匀减速三个阶段，且匀加速和匀减速阶段的加速度大小相等。为进一步获取数据，小明同学将质量为0.25kg的手机放在车厢的水平桌面上，利用手机软件测得列车启动时的加速度—时间图像如图，忽略开始时加速度的变化，重力加速度g取，下列说法正确的是（）A.列车启动过程中，手机所受摩擦力的大小为B.列车匀速行驶的时间约为15分钟C.按照题中所给条件，列车运行中的最高时速可以达到D.列车加速时间约为9分30秒【答案】D【解析】【详解】A．由图可知列车启动做匀加速运动的加速度为a=0.14m/s2对手机根据牛顿第二定律A错误；BCD．设列车最高速度为v，匀加速和匀减速的时间均为t1，匀速的时间为t2，则联立解得，，BC错误，D正确。故选D。3.如图所示，一个长方体玻璃柱，其高为，底面正方形边长为a，在玻璃柱正中央竖直固定一长为a的线状红光光源。已知玻璃柱对红光的折射率为，忽略线状光源的粗细，则玻璃柱一个侧面发光部分的形状为（）A. B.C. D.【答案】B【解析】【详解】根据全反射条件可知全反射的临界角解得临界角则随机取线光源的某点为研究对象，则该点在侧面上的发光面为以该点投影为圆心的一个圆，该圆的半径符合解得线光源由无数个点光源组成，则侧面的发光面积为无数个半径为的圆叠加而成。如下图所示：故选B。4.秋千可以简化为如图模型，四根相同的杆支撑轻质水平横梁，固定在地面上。秋千两侧各用一根等长的轻绳系于横梁下，人和座椅总质量为，人和座椅整体的重心与横梁的距离为，重力加速度为。若秋千摆起时与竖直面的最大夹角为，关于四根杆对横梁作用力的最大值，下列选项正确的是（）A. B.C. D.【答案】C【解析】【详解】秋千摆到最低点的过程中，根据动能定理设绳子拉力为T，根据牛顿第二定律以上各式联立，解得横梁合力为零，则故选C。5.某兴趣小组想利用小孔成像实验估测太阳的密度。设计如图所示的装置，不透明的圆桶一端密封，中央有一小孔，另一端为半透明纸。将圆桶轴线正对太阳方向，可观察到太阳的像的直径为。已知圆桶长为，地球绕太阳公转周期为。估测太阳密度的表达式为（）A. B. C. D.【答案】A【解析】【详解】设太阳的半径为，太阳到地球的距离为，由成像光路图，根据相似三角形可得解得地球绕太阳做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，设太阳质量为，地球质量为，则有太阳体积为太阳密度为联立解得A正确，BCD错误；故选A。6.洛伦兹力演示仪的实物图和原理图分别如图、图（b）所示。电子束从电子枪向右水平射出，使玻璃泡中的稀薄气体发光，从而显示电子的运动轨迹。调节加速极电压可改变电子速度大小，调节励磁线圈电流可改变磁感应强度。某次实验，观察到电子束打在图中的点，下列说法正确的是（）A.两个励磁线圈中的电流均为顺时针方向B.当加大励磁线圈电流时，电子可能出现完整的圆形轨迹C.当加大加速极电压时，电子打在玻璃泡上的位置将下移D.在出现完整轨迹后，减小加速极电压，电子在磁场中圆周运动的周期变小【答案】BC【解析】【详解】A．电子束打在图中的点，根据左手定则可判断磁场方向向外，由右手螺旋定则可知两个励磁线圈中的电流均为逆时针方向，故A错误；B．根据可得电子轨迹半径当加大励磁线圈电流时，B增大，则r减小，所以当加大励磁线圈电流时，电子可能出现完整的圆形轨迹励磁线圈，故B正确；C．由动能定理，知当加大加速极电压时，U增大，v增大，r增大，所以电子打在玻璃泡上的位置将下移，C正确；D．在出现完整轨迹后，减小加速极电压，U减小，v减小，r减小，电子仍做完整的圆周运动，有知电子在磁场中圆周运动的周期恒定，故D错误。故选BC。7.如图所示，竖直轨道MA与四分之一圆弧轨道ABC平滑对接且在同一竖直面内，圆弧轨道圆心为O，OB连线与竖直方向夹角为，一轻质弹簧下端固定在水平面上，上端与A平齐，紧靠在竖直轨道MA上。现将一质量为的小球轻放在弹簧上，并用外力向下缓慢压至P点后无初速释放，小球恰能运动到点。已知P、A两点的高度差为，圆弧轨道半径为，不计轨道摩擦和空气阻力，小球的半径远小于圆弧轨道的半径，重力加速度取，则（）A.小球离开弹簧时速度最大B.小球从P点释放时，弹簧弹性势能为C.若小球质量为，仍从P点无初速释放小球，小球不可能沿轨道返回P点D.若小球质量为，仍从P点无初速释放小球，小球将从B点离开圆弧轨道【答案】CD【解析】【详解】A．根据题意可知，小球释放后向上做加速运动，当弹簧弹力等于小球重力时，小球的加速度为0，速度最大，之后弹力小于小球的重力，小球开始向上减速，则小球在离开弹簧前某个位置的速度最大，故A错误；B．由于小球恰能运动到C点，在C点，由牛顿第二定律有从P到C点由能量守恒定律有联立解得故B错误；C．结合B分析可知，若小球质量为仍从P点无初速释放小球，则小球肯定到不了C点，由于可知，小球可以从A点进入圆弧轨道，则小球将在圆弧轨道A、C之间某点离开圆弧轨道做斜上抛运动，不能沿轨道返回P点，故C正确；D．设小球质量为时恰好从B点离开，则在B点有从P到B点由能量守恒定律有联立解得故D正确。故选CD。8.某磁悬浮列车的刹车原理可以简化为如图所示：将匝数为N的矩形线框固定在车身下方，当线框进入磁场时，会受到安培力的作用，这种力会辅助列车进行刹车。已知列车的质量为m，车身长为s，ab和cd长度均为L（L小于磁场的宽度），线框的总电阻为R。站台轨道上匀强磁场区域足够长，磁感应强度的大小为B，方向竖直向上。车头刚进入磁场时速度为，列车停止前所受铁轨阻力及空气阻力的合力恒为f。车尾进入磁场瞬间，列车恰好停止。下列说法正确的是（）A.列车进站过程中电流方向为abcdB.列车ab边进入磁场瞬间，线框的电流大小为C.列车ab边进入磁场瞬间，加速度大小D.列车从进站到停下来的过程中，减少的动能等于线框产生的焦耳热【答案】AC【解析】【详解】A．列车进站过程中穿过线框的磁通量变大，由楞次定律及安培定则可知列车进站过程中电流方向为abcd，故A正确；BC．列车ab边进入磁场瞬间产生的感应电动势为由闭合电路的欧姆定律得对列车由牛顿第二定律得联立解得B错误，C正确；D．列车从进站到停下来的过程中，减少的动能等于线框产生的热量与克服空气阻力产生的摩擦生热，故D错误。故选AC。三、非选择题：共174分。9.某同学在实验室取两个材质及底面粗糙程度均相同的木盒，来测量木盒和木板之间的动摩擦因数。他采用“对调法”，可省去称质量的步骤。如图甲所示，一端装有定滑轮的长木板放置在水平桌面上，木盒1放置在长木板上，左端与穿过打点计时器的纸带相连，右端用细线通过定滑轮与木盒2相接。（1）实验前，要调整定滑轮的角度，使细线与木板平行。（2）木盒1不放细砂，在木盒2中装入适量的细砂，接通电源，释放纸带，打点计时器打出一条纸带，木盒1与木盒2（含细砂）位置互换，换一条纸带再次实验，打出第二条纸带，两纸带编号为第一组。改变木盒2中细砂的质量，重复上述过程，得到多组纸带。图乙为某组实验中获得的两条纸带中的一条：0、1、2、3、4、5、6是计数点，每相邻两计数点间还有4个未标出的计时点，已知交流电源的频率为，该纸带运动的加速度______。（结果保留两位有效数字）（3）五组实验测得的加速度如表所示，请在丙图中作出的关系图像______，已知当地重力加速度为，由图像可得动摩擦因数为______（结果保留两位有效数字）。组次123453.003.244.004.805312.812.601.821.00【答案】①.0.50②.③.0.43【解析】【详解】（2）[1]每相邻两计数点间还有4个未标出的计时点，则由逐差法可以得出加速度（3）[2]描点作出a1-a2的关系图像如图：[3]根据牛顿第二定律可知可得由图像可得纵轴截距5.75m/s2，则可得动摩擦因数μ=0.4310.小明同学想探究多用电表欧姆调零电阻阻值的最大调节范围，他进行了以下实验操作：（1）小明首先调节旋钮_______（选填“A”、“B”或“C”）使指针指到图乙中a位置；（2）将电阻箱的阻值调到最大，并按图甲连接好电路，此时电阻箱接线柱P的电势比Q_______（填“高”或“低”）；（3）将旋钮C拨到R×1挡，并将旋钮B顺时针旋转到底（此时欧姆调零电阻的阻值最小），然后调节电阻箱的阻值，直至表盘指针指到电流满偏刻度值处，读出此时电阻箱的阻值为R1；继续调节电阻箱的阻值，直至表盘指针指到图乙中的b处，读出此时电阻箱的阻值为R2；则此时该多用电表R×1挡的总内阻为_______（用R1和R2表示）；（4）最后将旋钮B逆时针旋转到底（此时欧姆调零电阻的阻值最大），并将电阻箱的阻值调到0，此时电表指针指到图乙中的c处，则此时流过表头的电流与满偏电流的比值为_______；（5）该多用电表欧姆调零电阻阻值最大值和最小值的差为_______（用R1和R2表示）。【答案】①.A②.低③.R2-2R1④.⑤.【解析】【详解】（1）[1]要让多用电表指针未指在表盘最左侧零刻度位置，应进行机械调零，故选A。（2）[2]由于选择的是多用电表的电阻挡，则黑表笔接的是多用电表内部电源的正极，则Q端电势高，即接线柱P的电势比Q低。（3）[3]根据欧姆表的测电阻原理有E=I(R0+Rx)其中R0为欧姆表在该挡位时的内部总电阻，Rx为待测电阻。由上式可知接入不同的Rx变有不同的I值，则根据I和Rx的对应关系可在表头上把不同的电流对应的电阻值标出来，即制作出欧姆表表盘，根据以上分析当表盘指针指到电流满偏刻度值处，读出此时电阻箱的阻值为R1，有E=Ig(R0+R1)当表盘指针指到图乙中的b处，读出此时电阻箱的阻值为R2，有整理有R0=R2-2R1（4）[4]将旋钮B逆时针旋转到底（此时欧姆调零电阻的阻值最大），并将电阻箱的阻值调到0，此时电表指针指到图乙中的c处时，由图知此时流过表头的电流为，则此时流过表头的电流与满偏电流的比值为。（5）[5]当电表指针指到图乙中的c处有综上该多用电表欧姆调零电阻阻值最大值和最小值的差为11.如图甲所示，用质量为10kg的活塞在竖直汽缸内封闭一定质量的理想气体，汽缸顶部装有卡扣。开始时活塞距汽缸底部高度为40cm，对汽缸内的气体缓慢加热，活塞距汽缸底部的高度h随温度T的变化规律如图乙所示，自开始至温度达到400K的过程中，缸内气体吸收的热量为700J。已知活塞的横截面积为200cm2，外界大气压强为1.0×105Pa，活塞与汽缸壁间的摩擦忽略不计，重力加速度g取10m/s2。（1）求由状态A到C，气体内能的变化量；（2）用p表示缸内气体的压强，请作出气体由状态A经过B变为C的p-h图像，并标出A、B、C的坐标值。【答案】（1）280J；（2）见解析【解析】【详解】（1）对活塞受力分析如图由平衡方程得mg+p0S=pAS气体由状态A到C先做等压变化再做等容变化由热力学第一定律得∆E=W+Q解得pA=1.05×105Pa，∆E=280J（2）气体由状态B到C由查理定律得解得pC=1.4×105Pa气体由状态A经过B变为C的p-h图像如图所示12.如图所示，水平传送带以的速度顺时针匀速转动，传送带的长度，每隔将物块（可视为质点）依次无初速度放置于传送带左端A点，一段时间后物块从传送带右端点离开传送带做平抛运动，最后落入货车车厢，货车始终保持静止。已知每个物块的质量均为，物块与传送带间的滑动摩擦因数为，B点与货车车厢底板间的高度差，物块从接触车厢底板到减速为0（忽略物块的反弹和相对车厢的滑动）的时间为，重力加速度，求：（1）物块从A点运动到刚接触车厢底板瞬间的时间；（2）传送带上相邻两物块间的最大距离和最小距离；（3）物块从接触车厢底板到减速为0的过程中对车厢底板的平均作用力的大小。【答案】（1）；（2），；（3）【解析】【详解】（1）小物块在传送带上加速的过程满足解得a=1m/s2由v0=at1解得t1=2s解得x1=2m小物块在传送带上匀速的过程满足解得t2=2.1s在平抛运动中解得t3=0.4s则（2）当相邻两个物块相对静止时距离最大解得当物块刚被放上传送带上时与上一个物块距离最小（3）物块从接触车厢底到减速为零的过程中，在竖直方向满足解得Fy=50N在水平方向满足Fx=20N13.如图甲所示，区域I有宽度为d，方向竖直向上，电场强度大小为E0的匀强电场，区域Ⅱ有平行于x轴的交变电场（对其它区域不产生影响），交变电场的电场强度大小也为E0，方向随时间变化规律如图乙所示（向右为正方向）