2022届河南省郑州市一中高三下学期第二次质量预测（二模）理综物理试卷（解析版）

2022届河南省郑州市一中高三下学期第二次质量预测（二模）

理综物理试卷

一、单选题

1．如图所示，物块在外力作用下，将一轻质弹簧向下压缩至某点静止。现撤去外力，在物块向上弹起至脱离弹簧上升到最高点的过程中，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）

A．物块的动能一直增大

B．弹簧的弹性势能先减小后增大

C．物块和弹簧整个系统机械能守恒

D．物块和弹簧整个系统动量守恒

2．如图所示为氢原子部分能级示意图。现有大量处于激发态n＝5能级的氢原子，向较低能级跃迁时，会放出不同频率的光子。已知可见光的光子能量范围介于1.63eV～3.10eV之间，某锌板发生光电效应的逸出功为3.34eV。下列说法正确的是（　　）

A．共有6种不同频率的光子放出

B．放出的所有光子中，有3种是可见光

C．放出的所有光子中，有3种可以使该锌板发生光电效应

D．放出的所有光子照射该锌板，逸出光电子初动能的最大值为9.41eV

3．如图所示电路，R0为定值电阻，R1、R2为滑动变阻器，G为理想灵敏电流计，电源内阻忽略不计。M、N是两块水平放置的平行金属板，O点到两极板距离相等。闭合开关S，一质量为m的带正电小液滴恰好能静止在O点位置。下列说法正确的是（　　）

A．若逐渐增大R1的电阻，通过灵敏电流计的放电电流由上向下

B．若逐渐增大R2的电阻，小液滴会向上加速运动

C．若将M极板向下移动一小段距离，小液滴会向下加速运动

D．若将两极板绕过O点的轴（垂直于纸面）顺时针转过一个小角度，小液滴会静止在O点位置不动

4．随着车辆的增多，很多地方都安装有车牌自动识别的直杆道闸。如图所示为某直杆道闸OM，OM长度为3m，N点为OM中点，直杆可绕转轴O在竖直平面内匀速转动。一辆长度为4m的汽车以速度v＝2m/s垂直于自动识别线ab匀速运动，汽车前端从ab运动到直杆处a＇b＇的时间为3.3s。已知自动识别系统的反应时间为0.3s，直杆在汽车前端到达a＇b＇时，抬高了45°。关于直杆的转动下列说法正确的是（　　）

A．直杆转动的角速度为

B．N点的线速度为

C．自动识别线ab到直杆处a＇b＇的距离为6m

D．汽车刚通过道闸时，直杆抬起的角度为75°

5．如图所示，Oabcdefg是一个边长相等的共面八边形，其中四个锐角顶角均为45°，以O点为原点，Oa边为y轴正方向建立平面直角坐标系。在O、a、g三点分别固定电荷量为的点电荷。下列说法正确的是（　　）

A．b、f两点的电场强度相同

B．c、e两点的电势相同

C．电荷量为＋q的点电荷，在b点电势能小于在c点电势能

D．从O点沿x轴正方向移动电荷量为＋q的点电荷，电场力先做正功后做负功

二、多选题

6．数千年以来，人类不断探索着未知而又神秘的宇宙。我们期待着能认识宇宙中每一个星球，期待着将来某一天能在宇宙空间任意穿梭。如果航天器登陆某星球（可视为质量分布均匀的球体）的过程中，测得航天器在该星球表面附近做匀速圆周运动的周期为T，着陆后用测力计测得质量为mo的砝码重力为Fo，已知引力常量为G。忽略星球自转影响，由此推算的结果正确的是（　　）

A．该星球表面重力加速度为 B．该星球的半径

C．该星球的密度 D．该星球的第一宇宙速度

7．中国运动员谷爱凌在北京冬奥会自由式滑雪女子大跳台项目中获得金牌。如图所示为赛道的简化模型，ab为助滑道，bc为带有跳台的起跳区，cd为着陆坡，de为停止区。运动员在跳台顶端M点以速度v0斜向上飞出，速度方向与水平方向夹角为，落地点为着陆坡上的P点。已知运动员在空中的最高点到P点的高度差为h，假设运动员在空中运动过程只受重力作用，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　）

A．运动员在P点落地速度大小为

B．运动员在P点落地速度与水平方向的夹角正切值为

C．运动员在空中的运动时间为

D．M点与P点的高度差为

8．如图所示，等腰直角三角形abc区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，直角边ac长度为l，磁感应强度大小为B。在c点有一粒子源，可沿纸面内各个方向射出质量为m、电荷量为+q的粒子，所有粒子不计重力、速度大小均为v0。其中从c点沿cb方向射入磁场的粒子，运动轨迹恰好垂直于边界ab射出磁场。若在该平面内再加上一个沿ca方向的匀强电场，电场强度为E。关于粒子的运动下列说法正确的是（　　）

A．粒子速度v0的大小满足

B．不加电场时，从a点射出磁场的粒子在c点的速度方向与bc夹角为30°

C．不加电场时，与bc夹角为45°的入射粒子在磁场中的运动时间为

D．加上电场后，所有粒子飞出场区时动能的最大值为

9．关于一些热学现象的物理解释，下列说法正确的是（　　）

A．树叶上露珠呈球形是水的表面张力作用的结果

B．当人们感到潮湿时，水蒸发慢，空气的绝对湿度一定较大

C．空调既能制热又能制冷，说明热量可以从低温物体向高温物体传递

D．在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变

E．彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点

10．关于机械振动和机械波，下列说法正确的是（　　）

A．做简谐运动的物体，位移与时间的关系遵从正弦函数的规律

B．物体做受迫振动的频率等于驱动力的频率，跟物体固有频率无关

C．机械波从一种介质进入另一种介质，若波速变小，波长一定变大

D．3D眼镜是利用了薄膜干涉的原理

E．医生利用彩超测病人血管内的血流速度是利用了超声波的多普勒效应

三、实验题

11．某兴趣小组的同学计划“验证机械能守恒定律”。装置如图甲所示，水平桌面上放有倾角为θ的气垫导轨，气垫导轨上安装有连接数字计时器的光电门，气垫导轨左端固定一原长为l。的弹簧，通过细线与带有遮光条的滑块相连。

设计了以下步骤进行实验：

A．测出气垫导轨的倾角为θ、弹簧劲度系数k、弹簧原长lo、滑块质量m、遮光条宽度d、重力加速度g，按照图甲所示组装好实验装置；

B．将滑块拉至气垫导轨某一位置固定，要求从此位置释放滑块，可使小车运动到光电门时细线已经弯曲。测出此时滑块到光电门的距离x以及弹簧长度l；

C．由静止释放滑块，滑块在拉力作用下运动，测出滑块上遮光条通过光电门的时间为Δt；

D．将滑块拉至不同的位置，重复B、C步骤多次，并记录每次对应实验数据。

根据所测物理量可以得到每次实验中滑块重力势能、弹性势能、动能之间的关系，从而

验证机械能守恒。

（1）根据实验中测出的物理量，可得到滑块从静止释放运动到光电门过程中重力势能减小量为　         　。

（2）根据实验中测出的物理量也可得到滑块到达光电门时的动能，若“在弹性限度内，劲度系数为k的弹簧，形变量为Δx时弹性势能为”的说法正确，不考虑空气阻力影响，要说明整个运动过程系统机械能守恒，需满足的关系式为　                                 　。

（3）若考虑到空气阻力影响，实验过程中得到的小车重力势能减小量与弹簧弹性势能减小量总和　     　（填“大于”、“小于”、“等于”）小车动能增量。

12．某同学为精确测量某金属导体的电阻，设计了如图甲所示的电路图。图中E为学生电源、G为灵敏电流计、A1、A2为电流表、R1为电阻箱、R2与R3均为滑动变阻器、R0为定值电阻、S为开关、Rx为待测金属导体，另有导线若干。

具体的实验操作如下：

A．按照如图甲所示的电路图连接好实验器材；

B．将滑动变阻器R2的滑片、滑动变阻器R3的滑片均调至适当位置，闭合开关S；

C．调整R3，并反复调整R1和R2使灵敏电流计的示数为零，测得此时A1的示数为I1，A2的示数为I2，电阻箱的示数为R1；

D．实验完毕，整理器材。

（1）根据图甲实验电路图，将图乙实物图中连线补充完整。

（2）电路中需要两个量程为6A的电流表，但实验室提供的器材中，只有量程为0.3A、内阻为20Ω的电流表。现将量程为0.3A的电流表扩充为6A量程，则应该并联一个阻值R′ = 　     　Ω的电阻。如图所示为某次测量时改装后的电流表表盘指针位置，则此时的电流读数为　     　A。

（3）待测金属导体Rx的阻值为　     　用所测物理量来表示）；电流表A1、A2的内阻对测量结果　     　（选填“有”或“无”）影响。

四、解答题

13．如图所示，在xOy平面内固定一圆形金属线框，圆心为O1，半径为R，与y轴相切于原点O。空间存在方向垂直于xOy平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场。一长度为2R的均匀导体棒MN，以速率v0由O点开始沿x轴正方向在金属线框上匀速滑过。运动过程中导体棒MN始终与y轴平行，并且中点始终在x轴上，与金属框接触良好。已知导体棒单位长度的电阻为r，金属框电阻可忽略。求：

（1）导体棒MN运动到O1位置时，通过MN的电流大小和方向；

（2）导体棒MN运动位移为x（0≤x≤2R）时，导体棒所受安培力的大小。

14．如图所示，水平地面上静止一辆带有向后喷射装置的小车，小车的质量为M＝1kg，现给小车里装入10个相同的小球，每个小球质量为m＝1kg。车上的喷射装置可将小球逐一瞬间向后水平喷出，且相对于地面的速度都是vo＝20m/s，每间隔相等时间喷出一个小球。已知小车运动时受到的阻力为小车和车内小球总重力的k＝0.2倍，g＝10m/s2.

（1）喷出第一个小球时，小车同时也获得一个反向速度，求此时整个系统增加的机械能；

（2）求喷出第三个小球后，小车的速度v3；

（3）调整第四个及以后的每个小球喷出速度，可使得接下来的每个小球喷出后小车的速度都等于v3。求第四个小球和第五个小球喷出的速度之比。

15．如图所示，圆柱形绝热汽缸固定在倾角为的斜面上，汽缸深度为H，汽缸口有固定卡槽。汽缸内用质量为m、横截面积为S的绝热活塞封闭了一定质量的理想气体，此时活塞到汽缸底部的距离为，汽缸内气体温度为To。现缓慢对气体加热，一直到气体温度升高到3To，加热过程中电热丝产生热量Q。若电热丝产生的热量全部被气体吸收，大气压强恒为po，不计活塞及固定卡槽的厚度，活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动且不漏气。重力加速度为g，求：

i．气体温度升高到3To时的压强。

ii．气体温度从To升高到3To的过程中增加的内能。

16．如果玻璃中有个小气泡，看起来会特别明亮，是因为光从玻璃射向气泡时，一部分光线发生了全反射的缘故。一个半径为、折射率为的球形玻璃中有一个同心球形气泡，气泡半径为R，O为球形玻璃的球心，AB为过球心的一个轴线，如图所示。一束平行于AB轴线的光束射向球形玻璃，其中与AB距离为的入射光线从球形玻璃的M点射入。若气泡和玻璃周围空间均可看成真空。

i.判断该光线在气泡界面上能否发生全反射（写出判断过程）

ii.求该光线在玻璃中的传播时间（已知光在真空中的速度为c）。

答案解析部分

1．【答案】C

【解析】【解答】A．刚开始，物块受到的弹力大于本身重力，物体向上加速，随着弹力减小，当弹力减小到小于重力时，及物块离开弹簧时，物体向上减速，则物块的速度先增大后减小，动能先增大后减小，A不符合题意；

B．弹簧的形变量一直减小，弹性势能始终减小，B不符合题意；

C．物块和弹簧整个系统只有弹簧弹力和重力做功，则物块和弹簧整个系统机械能守恒，C符合题意；

D．物块和弹簧整个系统竖直方向合力不为零，则物块和弹簧整个系统动量不守恒，D不符合题意。

故答案为：C。

【分析】刚开始时，对物块进行受力分析，根据弹力的变化情况判断物块速度的变化情况以及动能的变化情况，结合动量守恒的条件判断系统的动量是否守恒。

2．【答案】B

【解析】【解答】A．因为是大量处于激发态n＝5能级的氢原子，所以放出光子的频率种类为

A不符合题意；

B．根据能级跃迁满足可知，共可产生13.06eV、12.75eV、12.09eV、10.2eV、2.86eV、2.55eV、1.89eV、0.97eV、0.66eV、0.31eV十种能量光子。因为人眼可见光的光子能量范围为1.63eV～3.10eV，

故有3种是可见光；B符合题意；

C．由故要想发生光电效应，光子能量应该大于逸出功，故有4种光子可以使该锌板发生光电效应，并且13.06eV能量光子照射该锌板，逸出光电子初动能的值，为

C不符合题意，D不符合题意。

故答案为：B。

【分析】根据光电效应方程判断放出光子在人眼可见光的光子能量范围；结合光电效应方程得出逸出光电子的初动能。

3．【答案】A

【解析】【解答】A．由图可知，初始状态下，电容器下极板带正电，上极板带负电，根据闭合回路欧姆定律可知，当增大，则电路中电流减小，根据可知，两端电压减小，则电容器两端电压减小，电容器放电，通过灵敏电流计的电流由上向下，A符合题意；

B．由图根据闭合回路欧姆定律可知，增大，电路电流不变，则电容器两端电压不变，则电容器两极板间电场不变，小液滴受到的电场力不变，仍然保持静止，B不符合题意；

C．根据闭合回路欧姆定律可知，、电阻不变，电路电流不变，则电容器两端电压不变，根据可知，将M极板向下移动一小段距离，则变小，电容器两极板间电场变大，则向上的电场力变大，小液滴会向上加速运动，C不符合题意；

D．根据闭合回路欧姆定律可知，、电阻不变，电路电流不变，则电容器两端电压不变，则电容器两极板间电场不变，小液滴受到的电场力大小不变，若将两极板绕过O点的轴（垂直于纸面）顺时针转过一个小角度，则电场力方向改变，此时，小液滴竖直方向和水平方向的合力均不为零，无法保持静止，D不符合题意。

故答案为：A。

【分析】根据闭合电路欧姆定律以及欧姆定律得出通过灵敏电流计的电流方向，根据闭合电路欧姆定律得出两极板间的电压变化情况，从而得出小液滴的运动情况。

4．【答案】D

【解析】【解答】A．由角速度定义式

A不符合题意；

B．由角速度与线速度关系式

B不符合题意；

C．有匀速直线运动公式

C不符合题意；

D．由匀速直线运动公式，车通过道闸的时间为

由角速度定义式

求得

D符合题意。

故答案为：D。

【分析】根据角速度的定义式得出直杆转动的角速度，利用线速度和角速度的关系得出N点的线速度 ，利用匀速直线运动的规律以及角速度的定义得出直杆抬起的角度。

5．【答案】B

【解析】【解答】A．依题意，结合几何知识可知od连线为ag，bf，ce的中垂线，且关于od对称，结合等量同种点电荷电场线分布特点，利用点电荷场强公式

结合场强叠加原理，可判断知b、f两点的电场强度大小相等，但方向不相同，A不符合题意；

B．由几何知识，知

根据对称性可知c、e两点一定在同一等势面上，所以c、e两点的电势相同，B符合题意；

C．根据场强叠加原理可判断知，将电荷量为＋q的点电荷，从b点沿bc运动到c点，电场力方向与bc方向夹角小于，电场力做正功，则电势能减小，所以＋q的点电荷在b点电势能大于在c点电势能，C不符合题意；

D．依题意，根据场强叠加原理结合几何知识可判断知Ox正方向上的点的场强方向偏向右上方，所以从O点沿x轴正方向移动电荷量为＋q的点电荷，电场力一直做正功，D不符合题意。

故答案为：B。

【分析】根据几何关系以及点电荷周围电场强度的表达式判断bf两点电场强度的大小关系，根据对称性得出ce两点的电势大小，利用场强叠加原理判断bc两点的电势能大小。

6．【答案】B,C

【解析】【解答】由牛顿第二定律

由万有引力公式

由球体体积公式

由质量和密度的关系联立解得

故答案为：BC。

【分析】根据牛顿第二定律以及万有引力提供向心力得出轨道半径的表达式以及星体密度的表达式和线速度的表达式。

7．【答案】A,C

【解析】【解答】A．根据题意可知，运动员水平方向做匀速直线运动，则运动员在P点的水平分速度

运动员在竖直方向上从空中的最高点到P点做自由落体运动，根据公式可知，运动员在P点的竖直分速度为

则运动员在P点落地速度大小为

A符合题意；

B．设运动员在P点落地速度与水平方向的夹角为，根据几何关系有

B不符合题意；

C．运动员从M点到最高点，在竖直方向上做竖直上抛运动，根据可得，上升时的时间为

从空中的最高点到P点做自由落体运动，根据可得下降时的时间为

运动员在空中的运动时间为

C符合题意；

D．运动员从M点到P点过程中，设M点与P点的高度差为，根据动能定理有

解得

D不符合题意。

故答案为：AC。

【分析】根据速度的分解以及速度的合成得出运动员落地的速度，结合几何关系得出落地速度与水平方向的夹角，通过自由落体运动的规律得出下降的时间以及空中运动的时间，利用动能定理得出M点P点的高度差。

8．【答案】A,D

【解析】【解答】A．从c点沿cb方向射入磁场的粒子，运动轨迹恰好垂直于边界ab射出磁场，可知粒子运动的轨道半径为l，根据

可得粒子的速度

A符合题意；

B．不加电场时，从a点射出磁场的粒子的轨道半径为l，则在c点的速度方向与bc夹角为60°，B不符合题意；

C．不加电场时，与bc夹角为45°的入射粒子在磁场中转过的角度小于90°，则运动时间

C不符合题意；

D．加上电场后，因电场力方向竖直向上，则从a点飞出的粒子电场力做功最大，则所有粒子飞出场区时动能的最大值为

D符合题意。

故答案为：AD。

【分析】粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，从而得出粒子半径的表达式，结合粒子运动的时间和周期的关系得出粒子在磁场中运动的时间，结合动能定理得出粒子飞出场区时动能的最大值。

9．【答案】A,C,E

【解析】【解答】A．树叶上露珠呈球形是水的表面张力作用的结果，A符合题意；

B．当人们感到潮湿时，水蒸发慢，空气的相对湿度一定较大，B不符合题意；

C．空调既能制热又能制冷，说明热量可以从低温物体向高温物体传递，C符合题意；

D．在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，势能增大，内能变大，D不符合题意；

E．彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点，E符合题意。

故答案为：ACE。

【分析】露珠呈球形是水的表面张力的作用，人们感到潮湿时空气的相对湿度一定较大，结合熔化和空调制热又能制冷的分析进行判断。

10．【答案】A,B,E

【解析】【解答】A．根据简谐运动的定义可知，做简谐运动的物体，位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，A符合题意；

B．根据受迫振动的特点可知，物体做受迫振动的频率等于驱动力的频率，跟物体固有频率无关，B符合题意；

C．机械波从一种介质进入另一种介质，由于机械波的频率不会发生改变，根据

若波速变小，波长一定变小，C不符合题意；

D.3D眼镜是利用了光的偏振的原理，D不符合题意；

E．医生利用彩超测病人血管内的血流速度是利用了超声波的多普勒效应，E符合题意。

故答案为：ABE。

【分析】简谐运动的物体，位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，受迫振动的频率等于驱动力的频率，根据波长和频率的关系得出波速变小时波长的变化情况；彩超是利用了超声波的多普勒效应。

11．【答案】（1）

（2）

（3）大于

【解析】【解答】（1） 滑块从静止释放运动到光电门过程中重力势能减小量

（2） 要说明整个运动过程系统机械能守恒，需满足

即

（3） 若考虑到空气阻力影响，实验过程中会有部分机械能转化为内能小车重力势能减小量与弹簧弹性势能减小量总会大于小车获得的动能即大于小车动能增量。

【分析】（1）根据重力势能的表达式得出滑块从静止释放运动到光电门过程中重力势能减小量；
（2）根据弹性势能的表达式以及动能定理得出所要验证的表达式；
（3）根据验证 “验证机械能守恒定律” 的实验原理得出重力势能减小量与弹簧弹性势能减小量和动能增加量的大小关系。

12．【答案】（1）

（2）1.05；4.3

（3）；无

【解析】【解答】（1）实物图中连线如图所示

（2）要将量程为0.3A的电流表扩充为6A量程，应该并联电阻的阻值

如图所示电流表表盘指针位置读数为4.3A；

（3）R1、R2和Rx、R0并联，两之路两端电压相等，灵敏电流计的示数为零时有

可知

即

解得

电流表A1、A2都接在电流计的右侧电路中其内阻对左侧电路中Rx的测量无影响。

【分析】（1）根据电路图连接实物图；
（2）根据并联电路总阻值的求解得出待测金属导体的电阻；利用电流表的读数原理得出电流表的示数；
（3）根据并联电路的特点以及欧姆定律得出待测电阻的阻值表达式并判断电流表的示数对测量结果有无影响。

13．【答案】（1）解：在O1位置导体棒MN产生的电动势

电流

由以上两式可得

右手定则可以判断通过MN的电流方向：

（2）解：导体棒MN运动位移为x时，导体棒连入回路的有效切割长度为l´，电动势

电流

受到的安培力

0 ≤ x ≤ R时，由几何关系可知

可得安培力

R ≤ x ≤ 2R时，由几何关系可知

可得安培力

【解析】【分析】（1）根据法拉第电磁感应定律以及闭合电路欧姆定律得出导体棒中电流的表达式以及电流的方向；
（2）根据几何关系得出导体在磁场中的有效长度，结合法拉第电磁感应定律以及闭合电路欧姆定律和安培力的表达式得出安培力的表达式。

14．【答案】（1）解：喷出小球过程，小车和小球整个系统动量守恒

解得

系统增加的机械能

解得

（2）解：由题意可知，喷出每个小球后，小车和剩余小球将会做的匀减速运动。

可知每次减速的加速度

喷出第二个小球前

喷出第二个小球后，小车的速度为v2，由动量守恒定律可得

联立可得

同理可得喷出第三个小球后，小车的速度满足

解得

（3）解：喷出第四个小球前

喷出第四个小球后，由动量守恒定律可得

由题意可知

解得

则喷出第五个小球前

喷出第五个小球后，由动量守恒定律可得

且

解得

【解析】【分析】（1）根据动量守恒以及机械能的定义得出增加的机械能；
（2）利用牛顿第二定律以及匀变速直线运动的规律以及动量守恒定律得出 小车的速度 ；
（3）根据匀变速直线运动的规律以及动量守恒定律得出第四个小球和第五个小球喷出的速度之比。

15．【答案】解：i．初始时活塞受力平衡，有

解得

活塞达到卡槽前压强恒为P1，由盖-吕萨克定律得

解得T1=2T0

活塞达到卡槽后体积不变，由查理定律得

解得

ii.电热丝产生的热量为Q，气体对外做功

由热力学第一定律知，气体增加的内能

解得

【解析】【分析】（1）初始时对活塞根据共点力平衡得出活塞达到卡槽前压强，利用盖吕萨克定律和查理定律得出气体温度升高到3To时的压强 ；
（2）根据气体对外做功和热力学第二定律得出气体温度从To升高到3To的过程中增加的内能。

16．【答案】解：i.该光线的光路示意图如图所示，入射光线到AB距离

可知入射角

解得

由

可得

由正弦定理

为锐角，可得

由题意可知，该玻璃得折射率为

反射临界角

可知该光线在气泡界面上能发生全反射。

ⅱ.由△OMN中几何关系可知MN=R

光线在玻璃中传播的距离l=2MN=2R

由可得

光线在玻璃中的传播时间

【解析】【分析】（1）根据几何关系得出入射角的大小，利用折射定律以及正弦定律得出全反射的临界角，从而判断该光线在气泡界面上能否发生全反射；
（2）根据几何关系以及光传播的速度和折射率的关系和光的直线传播得出该光线在玻璃中的传播时间。