2024年河南省TOP二十高考物理模拟试卷(含详细答案解析)

2024年河南省TOP二十名校高考物理模拟试卷

一、单选题：本大题共5小题，共30分。

1.“羲和号”太阳探测卫星首次在轨获取太阳以谱线精细结构，儿属于氢原n巴耳末系E/eV

子巴耳末系中的谱线，其光子能量为1.89W,巴耳末系能级图如图所示，则此

谱线来源于太阳中氢原子的（）

A.n=5和九=2能级之间的跃迁

B.n=4和九=3能级之间的跃迁

C.n=3和？2=2能级之间的跃迁

D.n=5和n=4能级之间的跃迁

2.如图所示的是某种双层晾衣篮，用质地均匀的圆形钢圈穿进网布构成两

个完全相同的篮子，上、下两篮通过四根等长轻绳与钢圈的四笔分点相

连：另有四根等长轻绳，它们一端与穿过轻杆的挂钩系在一起，另一端连

接上篮的四等分点，每根绳子与竖直方向的夹角为0。不装衣物时，两篮保

持水平，两篮受到的重力大小均为G,则此时挂钩上每根绳子的拉力大小

为（）

AG

22tan0

B.-7

c——

■2sin0

to

3.带有活塞的汽缸内封闭•定量的理想气体，气体开始处于状态4,然后经过过程

A8到达状态8或经过过程4c到达状态C,B、。状态温度相同，如图所示，设气

体在状态8和状态C的体积分别为％和乙，在过程A3和AC中吸收的热量分别为

QAB和QAC，则（）

QB>QACQB<QAC

A.%AB.VB>Vc,A

Q>QACQ<Q

C.VB<Vc,ABD.VB<VCyABAC

4.2023年12月15日我国在文昌航天发射场使用长征五号遥六运载火

箭。成功将遥感四十一号卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，该星

是高轨光学遥感卫星。已知遥感四十一号卫星在距地面高度为h的轨道

做圆周运动，地球的半径为R,自转周期为To,地球表面的重力加速度

为g,引力常量为G,忽略地球自转的影响，下列说法正确的是（）

A.遥感四十一号卫星绕地球做圆周运动的速度大于7.9km/s

B.遥感四十一号卫星绕地球做圆周运动的向心加速度大于地球表面的重力加速度

C.遥感四上一号卫星运行的周期为27r空好

JgR

D.地球的密度为当

G方

5.如图所示，在边长为。的正六边形的三个顶点A、C、E分别固定电荷量为

+q、+q、-q的点电荷，。点为正六边形的中心，己知点电荷的电势公式为尹=

为静电力常量，Q为场源点电荷电荷量，，•为某点到场源点电荷的距离），则

下列说法正确的是（）

A.电荷量为e的质子从。点移动到3点电场力做功为-k黑

La

B.电荷量为e的质子从。点移动到。点电势能变化量为k4

a

CB点的电场强度大小为名

D.0点的电场强度大小为名

二、多选题：本大题共3小题，共18分。

6.图甲所示的装置是斯特林发电机，其工作原理图可以简化为图乙。己知矩形导线框的匝数为100匝，面

积为0.02m2,处在磁感应强度大小为0.17的匀强磁场中，矩形导线框以10rad/s的角速度绕垂直磁场方向

的轴。。'匀速转动，线框与理想变压器原线圈相连，理想变压器原、副线圈的叱数比为1：10,图示时刻线

框平面与磁感线垂直并以此时刻为计时起点，理想电流表4示教为0.54副线圈串联了电阻可忽略的熔断

器、定值电阻匕，滑动变阻器A和理想电流表公，电路处于正莒，作状态。不计矩形导线框电阻，下列说

法正确的是（）

A.原线圈两端电压的瞬时值表达式为〃=2sinlOt（7）

B.熔断器的熔断电流应该不小于5A

C.滑动变阻器的滑片向d端滑动的过程中，电流表4示数减小

D.线框从图示位置开始转过180。的过程中，产生的平均电动势为3V

7T

7.带操是•项艺术体操项目。在奥运会上运动员手持带棍，以腕为轴做上卜或左右的连续小摆动的动作，

使带形成如图甲所示的波浪图形。某段时间内带的波形可看作一列简谐波沿x轴方向传播，t=0时刻的波

形图如图乙所示，此后质点N比质点M提前0.8s回到平衡位置，则下列说法正确的是（）

A.波沿X轴正方向传波B.简谐波的波速为5m/s

C.简谐波的周期为1.2sD.质点N的振幅为\0crn

8.如图所示，劲度系数为々的轻质弹簧两端栓接着质量均为/〃的物块M、M物块M放置在光滑斜面的挡

板上，M、N处于静止状态，弹簧压缩量%（未知）。现用外力缓慢推动物块N使弹簧再缩短长度2A,然后

立即撤去外力，使物块N由静止开始运动，之后物块M能刚好离开挡板。J知弹簧弹性势能的表达式为

左为弹簧劲度系数，］为弹簧的形变量，斜面倾角为仇重力加速度为g,斜面足够长，则下列

说法正确的是（）

1().某实验小组为测量一节干电池的电动势和内阻，设计了如图甲所示电路.

(1)根据图甲，完成图乙中的实物国连线：

(2)正确连接后，某次测量中电压表指针位置如图丙所示，其示数为______V；

(3)测得的7组数据已标在如图丁所示U-/坐标系.匕用作图法作图：求干电池的电动势E=V和

内阻r=_____。(计算结果均保留两位小数)；

(4)该小组根据记录数据进一步探究，作出:-R图像如图戊所示.图戊中图像在纵轴的截距为从图像斜率

为3则电流表内阻为a=_____(用字母〃、底，•表示)：

(5)由于电压表内阻不是无穷大，本实验干电池内阻的测量值_____(填“偏大”或“偏小”)。

四、简答题：本大题共3小题，共44分。

11.中国高铁技术世界领先，被网友称为中国现代版的“四大发明”之一，其运行过程十分平稳。如图甲

所示为某科研小组设计的列车电磁驱动系统的原理示意图，ABC。是水平固定在列车下方的〃匝正方形金

属线圈，每个线圈的电阻均为R,长度宽度均为"，用两条不计电阻的导线与智能输出系统(可输出大小和

方向变化的电流)组成回路。如图乙所示，列车沿水平直轨道运动，轨道上依次间隔分布着方向垂直纸面

向里的磁场，其磁感应强度大小为8、宽度、长度及磁场间的距离均为乩己知智能输出系统卷供的额定

功率为P,列车整体的质量为机，运动过程中受到的摩擦阻力和空气阻力的合力恒为重力的&倍。

CB

乙

⑴求列车运行的最大速度%1；

(2)若列车进站速度减为几时，智能输出系统立即切换电路后停止工作，此时相当于从产直接用电阻不计

的导线连接，经时间，后列车的速度减为0,求该过程中列车前进的距离。

12.利用电磁场实现离子偏转是科学仪器中广泛应用的技术。如图所示，

平面(纸面)的第一象限内有足够长且宽度为L、边界平行x轴且下边

界与x轴重合的区域，该区域存在磁感应强度大小为B的匀强磁场，方

向垂直纸面向里。在匀强磁场的上方存在沿y轴负方向的匀强电场。位

于(0,2L)处的离子源能释放出质量为〃八电荷量为夕、速度方向沿x轴正

方向的的正离子束。已知离子垂直进入磁场时的速度方向与x轴正方向

成a=30。角，运动过程中恰好没有通过x轴。不计离子的重力及离子间

的相互作用，并忽略磁场的边界效应。

(1)求离子进入磁场时速度大小巧及第一次在磁场中的运动时间门

(2)求离子初速度大小％及电场强度大小E。

13.如图所示，一质量mi=3.0kg的长木板A静止放置于水平地面上，其左端放一质量为Tn?=LOkg的小

滑块儿在小物块3正上方高为九=0.9?八处有一悬点O,—轻绳上端固定于。点，下端系一质量为7叼二

2.0kg的小球C,小球C静止时与小物块8等高。现将小球C拉至与O点连线C。与竖直方向夹角为。=

60。处由静止释放，。与B之间的碰撞为弹性碰撞，碰后瞬间给木板4一个与小滑块B相同的初速度。己

知A、B间动摩擦因数%=0.2,4与地面间的动摩擦因数〃2=08重力加速度g=10m/s2,忽略小物块

B大小及空气阻力对问题的影响。

(1)求小球第•次到达最低点时对轻绳的拉力大小及。与8碰后3的速度大小;

(2)若6恰好没有从A的右端滑下，求A的长度及运动过程中产生的内能。

答案和解析

1.【答案】C

【解析】解：氢原子巴耳末系中的谱线，其光子能量为l.89eV,即电子由较高能级跃迁到较低能级并以光

子的形式释放能量，由公式有跃迁时释放的能量为E=?血一En[m>n)，由于E3-E2=-1.51eV-

(-3.4eK)=1.89eV,可知此谱线来源于太阳中氢原子的几=3和n=2能级之间的跃迁。故A8D错误，C

正确。

故选:C.

根据氢原子能级跃迁的特点，结合玻尔理论分析即可。

该题考查玻尔理论以及氢原子的光谱，知道巴耳末系的特点即可正确解答。

2.【答案】B

【脩析】解•：设钩1二每根绳子的拉力大小为r,对整体受力分析，根据平衡条件有

47cos8=2G

解得

T=故3正确，ACO错误c

ZC0SW

故选:Be

整体法受力分析，根据平衡条件列式求解挂钩上每根绳子的拉力大小。

本题考查共点力作用下的平衡问题，要求学生能正确选择研究对象，受力分析，根据平衡条件列式解题。

3.【答案】3

【解析】解：由图可知，气体在状态8体积大于状态C体积，即

B、。状态温度相同，故过程和AC的内能变化量4U相等，气体从状态4到状态从温度升高，体积增

大，气体对外做功，即卬为负值；气体从状态A到状态C,体积不变，对外不做功，即卬为零，根据热

力学第一定律

AU=Q+W

可知，气体从状态A到状态。过程吸收的热量多，即

QAB>QAC^故A正确，8C。错误。

故选：Ao

根据题图可比较理想气体在8和C两状态时体积的大小，8和C两个状态温度相同，则两个变化过程内能

变化量相同，根据热力学第一定律可判断两个过程吸收热量的大小关系。

本题考查气体实验定律和热力学第一定律，要求学生熟练掌握并能应用于解题。

4.【答案】C

【解析】解:A、第一宇宙速度(7.9Qn/s)等于卫星贴近地面做匀速圆周运动的环绕速度，是最大的环绕速

度，所以遥感四十一号卫星绕地球做圆周运动的速度小于7.9R〃s,故A错误；

4、忽略地球自转的影响，根据万有引力和重力的关系可得：爷=巾0,解得：0=零

根据牛顿第二定律可得上吗=ma，所以遥感四十一号卫星绕地球做圆周运动的向心加速度：。=一咚

(R+hy(R+hy

遥感四十•号卫星绕地球做圆周运动的向心加速度小于地球表面的重力加速度，故6错误；

C、卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，则有：谶2=m(R+e捍，

解得遥感四上一号卫星运行的周期为：T=2rr丝里,故C正确；

JgR

。、卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，则有：凡与=根&+h)誓，解得：M=

(R+h)T

4兀2〔/?+/】)3

GT2

根据密度计算公式可得：p=*其中V=：7rR3

VO

解得地球的密度为：p=3吗%〃是卫星的公转周期，若卫星近中心天体运动，/1。0,则有：p=

GT,^R3

故。错误。

故选：Co

第一宇宙速度(7.Mm/s)是最大的环绕速度；

根据万有引力和重力的关系结合牛顿第二定律进行分析"

卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力求解遥感四上一号卫星运行的周期；

卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力结合密度计算公式进行解答。

本题主要是考查了万有引力定律及其应用；解答此类题目一般要把握两条线：一是在星球表面，忽略星球

自转的情况下，万有引力等于重力；二是根据万有引力提供向心力列方程进行解答。

5.【答案】A

【解析】解：AB、根据点电荷的电势表达式和标量叠加可知：%=吟%=羿%

则=所以质子从。点移动到8点电场力做功以8=。％”-符做负功；

电荷量为e的质子从。点移动到。点电势能变化量为£po-£po=e%一e%=-k器故A正确，3错

误；

CD根据点电荷周围的电场强度和电场强度的叠加可知4点的电场强度大小为瑁=上着-左卷=含

。点的电场强度大小为%=忆券+攵3=患，故。。错误。

故选：Ao

电势是一个标量，某点的电势等于三个电荷产生的电势的代数和，电场强度是一个矢量，某点的电场强度

等于三个电荷产生的电场强度的矢量和，据此比较两点的电势高低和场强大小；根据电场强度的叠加原理

分析0、。两点的电场强度方向，进而判断电场力做功。

本题考查点电荷产生的电场特点，知道电势是标量，电场强度是标量，知道电势和电场强度的叠加方法。

6.【答案】AD

【解析】解：4电动势的最大仅为七小=nBa)S=100x0.1x10x0.021/=2V

从中性面开始计时，则原线圈两端电压的瞬时值表达式为〃=Emsina)t=2sinl0t(V)

故A正确；

8.理想电流表&示数为0.54则流过副线圈的电流与=用。=x0.5A=0.0571

则熔断器的熔断电流应该不小于0.054,故B错误；

C滑动变阻渊的滑片向d端滑动的过程中，R阻值减小，则次级电流变大，则电流表4示数变大，故C错

误；

D取磁感线从图示方向穿过线框平面磁通量为正，则%=8S,

线框从图示位置开始转过180。时的磁通量S2=-BS

磁通量的变化量的大小4。=陶-/I=I-BS-BS\=2BS

所用时间d£=J=：x名=三

220)0)

线框从图示位置开始转过180。的过程中，产生的平均电动势为£=n^=噌=即警=

3

2x100x0.1x10x0.024,.乂八千诏

---------------V=*V，故Q正确。

故选：ADO

根据最大感应电动势的公式求出最大感应电动势，然后写出瞬时值表达式；根据理想变压器电流与匝数比

的关系求副线圈上的电流；判断P移动时滑动变阻器上电阻的变化，然后根据欧姆定律分析副线圈中电流

的变化；根据磁通量公式求解线框从图示位置开始转过180。的过程中，线框磁通量的变化量的大小，根据

周期公式求时间，最后求平均感应电动势。

本题考查了理想变压器的电压与匝数比、电流与匝数比的关系；难点是求线框转过180。的过程中产生的平

均感应电动势。

7.【答案】BD

【脩析】解：A、因质点N比质点M提前0.8s回到平衡位置，可知t=0时刻N点振动方向向下，根据同侧

法可知简谐波沿x轴负方向传播，故人错误；

BC、由图示时刻的波形图，坐标由和坐标5注位移等高,中点坐标为3〃?，则波长为；1=4x3m=12m。

由题意可知：5=0.8s,可得7=2.4$,则简谐波的波速为1；="券到5=5血/5,故8正确，C错误；

。、由y=4sinM%(c7n),当％=1m时y=5cm,代入可得：5=4sing解得简谐波的振幅为：A=

10cm,故。正确。

故选：BD.

根据质点N与M振动先后判断波的传播方向,根据质点N比质点例提前0.8s回到平衡位置.，有g=0.8s,

求得周期，读出波长，从而求得波速。写出波动方程，将当％=1m时y=5cm代入，求得振幅。

解答本题时，要把握质点的振动与波动的内在关系，熟练运用同侧法判断波的传播方向。能根据振幅、波

长、初相位三要素写出波动方程。

8.【答案】BC

【解析】4.弹簧压缩量x时，N处于静止状态，根据平衡条件有

mgsin。=kx

解得

%二笔"，故A错误；

K

注当弹簧的压缩量为力时，弹簧弹性势能最大，根据弹性势能的表达式有

Epm=阳3%)2=9m2gj：n故B正确；

C.当物块N合外力为零时，即物体初始静止的位置.，物块N向上运动时的动能最大，根据能量守恒有

kx2+m

Epm=29'2xsin6+Ek7n

解得物块N向上运动时的最大动能为

2m2g2sin20

Ekm=-----n-----

故C正确;

D物块M刚要离开挡板时，对M受力分析可知

mgsinO=kxx

故弹簧的弹性势能为

Ep=；kxl="展3,故错误。

故选：BC。

A受力分析，根据平衡条件求解N由静止弹簧的压缩量；

/以根据弹性势能的表达式求解弹簧的最大弹性势能：

C：根据能量守恒定律求解物块2向上运动时的最大动能；

D：物块M刚要离开挡板时，对以受力分析根据平衡条件求解弹簧的拉伸量，再根据弹性势能的表达式求

解此时弹簧的弹性势能。

本题考查功能关系，要求学生能正确分析物体的运动过程和运动性质，熟练应用对应的规律解题。

9.【答案】1.512大

【解析】解：⑴根据数学知识，入射角的正弦sini=sin(9弦-%)=cos%

折射角的正弦sinr=sin(90°-02)=cos02

sini_cos/_0.604_

n~sinr-cos/-0.400-1-51

(2)根据折射定律，折射率九二1^二考=¥

R2

由于图像需测量必、距离，故需图适当大一点，测量较准确，误差较小，故数据处理过程中画圆时半径

尽量大一些。

故答案为：(1)1.51：(2)—：大。

“2

(1)根据折射定律求解作答；

(2)根据数学知识结合图像求解入射角和折射角的正弦，再根据折射定律求解作答；

根据得出的折射率关系式进行分析。

本题主要考查了用“插针法”测玻璃的折射率，明确两者数据处理的方法是解题的关键。

10.【答案】1.201.481.00^-r偏小

K

【解析】解：(1)根据图甲，图乙中的实物图连线如图

U=E-Ir

则E=1.48K

内阻厂="萨0=1.00。

U.4o

(4)由闭合电路的欧姆定律可知

E=1(R+RA+r)

可得

11T+RA

7=ER+E

由图像可知

1

E=k

_♦+

b=~E~

解得

(5)由于电压表内阻不是无穷大，测量的阻值为电压表内阻和电源内阻的并联值，本实验干电池内阻的测

量值为

『帮=』-＜厂中即内阻测量值偏小。

故答案为：

(2)1.20；

2V

1.48；1.00；

(5)偏小。

(1)按甲图进行实物连接;

(2)电压表量程0-3V,电压表最小刻度为0.1V,要估读一位:

(3)画出U-/图像，图线与纵坐标交点读数为电源电动势大小，图线斜率大小等于电源内阻;

(4)由闭合电路的欧姆定律结合图像求解:

(5)由广电压表内阻带来误差，测量的阻值为电压表内阻和电源内阻的并联值，测量值偏小;

本题考查测电源电动势和内阻的实验，要注意明确实验原理，要掌握应用图象法处理实验数据的方法；根

据图示电路图求出图象的函数表达式，根据图示图象即可解题。

11.【答案】解：（1）当安培力与阻力等大反向时，列车的合力为零，其运行速度最大，根据列车受到的安

培力大小为

F=nBld

列车运动过程中受到的摩擦阻力和空气阻力的合力/=kmg

2

P=I-nR+fvm

解得.v=旦_kmgR

解依%kmgnB^

（2）智能系统切换电路后，列车在安培力与摩擦阻力的共同作用下减速为零，取向右为正方向，由动量定

理得

（一+（-kmgt）=0—mv0

-•J.j.,7

具中：/=nB#dv=TBdv

又说=S

联立解得：s9。一寿）R

答：（1）列车运行的最大速度为为总-愣；

KrnynHa

（2）该过程中列车前进的距离为如畤竽空。

iiBd

【脩析】（1）当安培力与阻力等大反向时，列车的合力为零，其运行速度最大，根据安培力公式、功率公

式相结合求解最大速度。

（2）根据动量定理，结合题意求出该过程中列车前进的距离。

在本题中，关键要正确分析列车的受力情况，熟练运用动量定理求解列车做非匀减速运动的位移。

12.【答案】解：（1）离子运动过程中恰好没有通过x轴，设离子进入磁场时速度大小为七,第一次在磁场

中的运动时间为/,运动轨迹如图所示

y

根据几何关系有

r(l—cos30°)=L

根据洛伦兹力提供向心力

忧

=m—

解得力=(4+27加

2x30°11271mnm

t=^60-?=67'=6XlF=3^

(2)离子初速度大小为北

(3+2^3)qBL

vQ=%cos30=---------------

离子的加速度为

qE

a=—

m

电场方向，根据动力学公式有

(%sin3(T)2=2a(2L-L)

解得E=(7+4一)勺血

2m

答：(1)离子进入磁场时速度大小％为d+2f)西攵运动时间，碟：

(2)离子初速度大小为空彳泌，电场强度大小E为(7+4啜)*2］，。

【解析】(1)离子在磁场区域中做匀速圆周运动，画出其运动轨迹，由几何关系求得其匀速圆周运动