2024届河南省五市高三下学期二模理综试题-高中物理【含答案解析】

2024年河南省五市高三第二次联考理科综合能力测试本试题卷分为第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。考生作答时，将答案答在答题卡上，在本试题卷上答题无效。考试结束后，监考老师只收答题卡。注意事项：1．答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写（涂）在答题卡上。考生要认真核对答题卡上粘贴的条形码的“准考证号、姓名”与考生本人准考证号、姓名是否一致。2．第1卷每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。第Ⅱ卷用黑色墨水签字笔在答题卡上书写作答，在试题上作答，答案无效。3．考试结束，监考教师将答题卡收回。可能用到的相对原子质量：H1Li7C12N14O16Na23S32Co59Ni59I127二、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.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4.54eV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12.75eVD.用0.86eV的光子照射处于激发态的氢原子不能被其吸收【答案】A【解析】【详解】A．从n＝4跃迁到n＝1放出的光子能量最大，根据，可知动量也最大，A正确；B．大量氢原子从n＝4的激发态跃迁到基态能放出种频率的光子，但其中只有从n＝4、3、2能级跃迁到n＝1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，B错误；C．从能级4跃迁到能级1放出的光子能量最大为12.75eV，照射金属钨后，根据光电效应方程光电子的最大初动能为C错误；D．由于从n＝4跃迁到n＝∞需要吸收的光子能量为＝0.85eV因此只要入射光子的能量大于等于0.85eV都能被氢原子吸收从而使其电离，所以0.86eV的光子能够被吸收，D错误。故选A2.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【答案】C【解析】【详解】AB．根据题意，由图可知，甲、乙波长之比，甲、乙振幅之比，故AB错误；C．甲、乙两列波在相同均匀介质中传播，则甲、乙波速之比，故C正确；D．由公式可知，波速相同，周期与波长成正比，则甲、乙周期之比，故D错误。故选C。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的神舟十七号载人飞船（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.神舟十七号载人飞船的动能更大C.神舟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舟十七号飞船与地球的连线扫过的面积【答案】D【解析】【详解】根据题意可知，遥感四十一号卫星的轨道半径大于神舟十七号载人飞船的轨道半径A．由万有引力提供向心力有解得可知，神舟十七号载人飞船的向心加速度更大，故A错误；B．由于遥感四十一号卫星和神舟十七号载人飞船的质量关系未知，无法比较谁的动能更大，故B错误；C．由于卫星轨道越高，机械能越大，发射速度越大，则遥感四十一号卫星的发射速度更大，故C错误；D．由万有引力提供向心力有解得卫星与中心天体连线扫过的扇形面积整理可得可知，轨道半径越大，与中心天体连线扫过的扇形面积越大，则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舟十七号飞船与地球的连线扫过的面积，故D正确。故选D。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60％，人均百公里能耗约为2.0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.3.0 B.3.5 C.4.0 D.4.5【答案】B【解析】【详解】设滚动阻力为，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.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60°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【答案】B【解析】【详解】AB．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；CD．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60°，根据几何关系可知，轨迹所对应的圆心角始终为240°，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.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，则点将向右移动【答案】BD【解析】【详解】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，则点将向右移动，故D正确。故选BD。7.如图所示，有一匀强电场平行于平面，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.电场力方向与轴正方向之间夹角的正切值为【答案】BD【解析】【详解】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点动能增加，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y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，即联立解得故D正确；C．当速度最小时，速度方向与电场力方向垂直，设最小速度为，将初速v0沿着电场力方向和垂直电场力方向进行分解，可得则最小动能为故C错误；故选BD。8.如图（a），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（b）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。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【答案】BC【解析】【详解】AB．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（b）可知抛物线的顶点为Q，根据x-t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（b）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。第Ⅱ卷（非选择题共174分）三、非选择题（说明：物理部分为第22~26题，共62分；化学部分为27~30题，共58分；生物部分为31~35题，共54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h/m0.100.080.060.040.020势能Ep/J0.02950.02360.01770.01180.00590.0000动能Ek/J0.0217A0.03280.03950.04440.0501机械能E/J0.05120.05040.05050.05030.05030.0501（1）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）。（2）表中A处数据应___________J（写具体数值）。（3）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___________。A．B．C．D．【答案】①.②.0.0268③.C【解析】【详解】（1）[1]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（2）[2]根据机械能计算公式可知，动能（3）[3]根据机械能守恒可知画直线方程更佳故选C。10.测定干电池的电动势和内阻的电路如图（a）所示，MN为一段粗细均匀、电阻率较大的电阻丝，定值电阻R0。调节滑片，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（b）所示的U—I图像。（1）由图（b）求得电池的电动势E=___________V，内阻r=___________Ω（均保留2位小数）；（2）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；（3）根据实验数据可绘出图（c）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。【答案】①.1.49②.0.25③.小于④.kS⑤.没有【解析】详解】（1）[1]由图（a）所示电路图可知，路端电压由图（b）所示U—I图像可知，电池的电动势[2]图像斜率的绝对值内阻（2）[3]根据图（a）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U-I图像如图所示由图像可知，电动势测量值小于真实值；（3）[4]根据图（a）所示电路图可知R+RA==由图像可知，图像的斜率解得[5]考虑电表内阻，图像的斜率不变，对电阻率的测量没有影响。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，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。【答案】【解析】【详解】设用开瓶器需要打n次气才能使活塞弹出，有得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y≥h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q（q>0）的可视为质点的带电小球从y轴上y=2h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60°。求：（1）电场强度大小和方向；（2）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。【答案】（1），方向与x轴正方向成30°斜向上；（2），3h【解析】【详解】（1）带电小球在y≥h区间做匀加速运动，受力如图所示由牛顿第二定律得F合=ma由题知a=g则由图可见F电=mg又F电=qE解得电场方向与x轴正方向成30°斜向上。（2）由题图可知，小球经过y=h水平线时x坐标①小球在2h≥y≥h区间运动有解得又解得②小球在0≤y<h区间运动：，水平方向做速度为v1x匀速直线运动，有x2=v1xt2竖直方向做初速为v1y，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13.如图所示，两根平行金属导轨a1b1c1、a2b2c2平行放置，导轨间距L=1m，a1b1、a2b2段倾斜且足够长，与水平方向的夹角θ=37°，b1c1、b2c2段水平，在距离b1b2连线的左侧x=1.75m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B=0.3T、方向垂直斜面向上的匀强磁场中（不包括b1b2连线上），水平导轨处没有磁场。质量为m1=0.3kg、电阻为R=0.4Ω的金属棒甲置于倾斜导轨上，质量为m2=0.1kg、电阻为r=0.2Ω的金属棒乙静止在b1b2位置，两金属棒的长度均为L=1m。金属棒甲从距离导轨底端足够远处由静止释放，在b1b2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μ1=0.5，与水平导轨间的动摩擦因数均为μ2=0.2，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，si