2023届河南省开封市高三上学期第一次模拟考试物理试题（含解析）

2023届河南省开封市高三上学期第一次模拟考试物理试题

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题

1．以下是有关近代物理内容的若干叙述，其中正确的是（　　）

A．核反应为重核裂变

B．衰变为，经过次衰变，次衰变

C．原子核发生一次衰变，该原子外层就失去一个电子

D．汤姆逊通过对阴极射线的研究发现了电子，并提出了原子核式结构学说

2．习近平总书记指出：“发展航天事业，建设航天强国，是我们不懈追求的航天梦。”如图所示，a是静止在地球赤道上的物体。b是在地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星。c是地球同步卫星，已知地球表面的重力加速度为g，下列关于a、b、c的说法正确的是（　　）

A．a、b、c做匀速圆周运动的向心加速度最大的是c

B．a、b、c做匀速圆周运动的速率最大的是a

C．b做匀速圆周运动的加速度等于g

D．a、b、c做匀速圆周运动的周期最小的是a

3．如图所示，虚线为匀强电场中的等势线，相邻两条虚线间的电势差相等，实曲线为一个带电粒子仅在电场力作用下运动的轨迹。A、B、D为粒子的运动轨迹与等势线的交点，C点为轨迹与该处等势线的切点，则下列判断正确的是（　　）

A．沿轨迹从A到D，轨迹上各点的电势先降低后升高

B．沿轨迹从A到D，粒子的机械能先减小后增大

C．粒子从A到C与从C到D运动的时间之比为

D．粒子从A到B与从B到C电场力的冲量之比为

4．如图所示，两条足够长的光滑平行金属导轨固定在水平面内，处于磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中，两导轨间距为L，左端接一电阻R，质量为m的金属杆静置于导轨上。现给金属杆一个水平向右的冲量，金属杆运动一段距离后停止，运动过程中金属杆与导轨始终保持垂直且接触良好。不计杆和导轨的电阻，重力加速度为g。则金属杆在运动过程中（　　）

A．刚开始运动时加速度大小为

B．杆中的电流大小逐渐减小，方向从a流向b

C．金属杆运动的位移为

D．电阻R上消耗的电能为

5．如图所示，一内外侧均光滑的半圆柱槽置于光滑的水平面上，槽的左侧有一竖直墙壁。现让一小球（可认为质点）自左端槽口A点的正上方从静止开始下落，与半圆槽相切并从A点入槽内。则下列说法正确的（　　）

A．小球在槽内运动的全过程中机械能守恒

B．小球第二次经过槽最低点时，槽的速度最大

C．小球在槽内运动的全过程中，只有重力对小球做功

D．小球在槽内运动的全过程中，小球与槽组成的系统机械能守恒、动量守恒

二、多选题

6．如图为一理想变压器，其中所接的4盏灯泡规格均为“，”。当接入电压的电源时，4盏灯均正常发光。下列说法正确的是（　　）

A．原、副线圈的匝数比

B．电流在时间内改变50次方向

C．

D．变压器的输出功率为

7．如图所示，长木板放置在水平面上，一小物块置于长木板的中央，长木板和物块的质量均为m，物块与木板间的动摩擦因数为，木板与水平面间的动摩擦因数为，已知最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，重力加速度为g．现对物块施加一水平向右的拉力，则木板加速度a大小可能是（　　）

A． B．

C． D．

8．如图所示，长为L、倾角为的光滑绝缘斜面处于电场中，一带电荷量为、质量为m的小球，以初速度由斜面底端的A点开始沿斜面上滑，到达斜面顶端B点时的速度为，则（　　）

A．小球在B点的电势能一定小于小球在A点的电势能

B．A、B两点的电势差一定为

C．若该电场是边中垂线上某点的点电荷Q产生的，则Q一定是正电荷

D．若电场是匀强电场，则该电场的电场强度的最小值一定是

三、实验题

9．某学习小组用如图所示的实验装置探究做功与动能变化的关系。在水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨，导轨上A处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一沙桶相连，沙桶和里面的细沙总质量为m；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B处有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间为t，d表示遮光片的宽度，L表示遮光片初位置至光电门之间的距离，用g表示重力加速度。

（1）该同学首先用游标卡尺测量了遮光片的宽度，如图所示，遮光片宽度的测量值          cm；

（2）让沙桶内盛上适量细沙，测出沙桶和细沙的总质量m，调整导轨倾角，让滑块恰好在A处静止。剪断细绳后，滑块开始加速下滑，记录遮光片通过光电门的时间t；此过程中M受到的合力做功的表达式为：          ，M动能变化的表达式为：          。（用题目中所给字母表示）

（3）保持滑块的质量M和遮光片初位置至光电门之间的距离L不变，改变沙桶内细沙的质量和导轨倾角，重复以上步骤，通过每次实验记录的m和t，描点作出的线性关系图象，从而更直观地研究滑块动能变化与合外力对它所做功的关系。

（4）为了减小上述实验中的误差，下列实验要求中必要的是      （请填写选项前对应的字母）。

A．应使细线与气垫导轨平行

B．应使A位置与光电门间的距离适当大些

C．遮光片的宽度越小越好

D．应使沙桶和细沙的总质量m远小于滑块和遮光片的总质量M

10．为了测得一干电池的电动势和内阻，实验室提供了下列器材：

待测电池组（电动势约为，内阻不超过）

电流表（量程，内阻小于）

电阻箱（）

滑动变阻器（）

单刀双掷开关、单刀单掷开关各一个及导线若干。

考虑到干电池组的内阻较小，电流表的内阻不能忽略，他设计了如图甲所示的实验电路。

（1）该同学先测电流表的内阻：

①将开关S断开，滑动变阻器的阻值调到最大，开关K闭合，调节滑动变阻器的滑片P，使电流表A满偏；

②将开关S接通C，保持      阻值不变，调节      阻值，使电流表A的指针达到满偏的处，记下电阻箱的阻值为；

③由以上操作可知电流表的内阻为      。

（2）该同学再测干电池组的电动势和内阻：

①将开关K断开，电阻箱的阻值调至最大，将开关S接通D；

②调节电阻箱的阻值R，使电流表A有足够示数，改变R的值，测出几组I和R；

③图乙是根据实验数据绘出的图像，由此可得待测干电池组的电动势      V，内阻      。（计算结果均保留三位有效数字）

四、解答题

11．光滑水平桌面上静止放置着长木板A、小木块B和C叠放在水平桌面上，如图所示．其中A与C的质量均为，B的质量为m，长木板长为L，木块B、C可看成质点。给A一个初速度，A运动至小木块B处与B发生碰撞并粘在一起，A、B碰撞时间极短．最后C恰好未从A上滑落，求A、C间的动摩擦因数。

12．光滑水平桌面上和之间存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于桌面向上，如图所示（俯视图），和之间的夹角为，一带电小球的质量为m，电荷量为q，沿纸面以大小为的速度从的某点Q向左上方射入磁场，速度方向与成角。已知带电小球在磁场中的运动轨迹与恰好相切，且带电小球能从上另一点P射出磁场。（P点未画出）

（1）带电小球离开磁场的出射点P到O点的距离s多大？

（2）若在与之间加上水平方向的匀强电场，带电小球离开磁场后在该电场中继续运动，恰能从Q点以与第一次相同的速度射入磁场，求匀强电场的场强？

五、多选题

13．下列说法正确的是（　　）

A．热量可能从内能少的物体传递到内能多的物体

B．同一时刻，教室内空气中氮气和氧气的内能是相同的

C．一定量的理想气体在等压膨胀过程中一定吸热

D．人们感到潮湿是因为空气的相对湿度大

E．饱和汽压与饱和气体的温度和体积都有关系

六、解答题

14．如图1，气缸由两个横截面不同的圆筒连接而成，活塞A、B被轻质刚性细杆连接在一起，可无摩擦移动A、B的质量分别为，，横截面积分别为，，一定质量的理想气体被封闭在两活塞之间，活塞外侧大气压强，已知此时气体的体积，现使气缸从水平放置缓慢到竖直放置，保持温度不变，达到平衡后如图2所示，A未到达两气缸连接处，取重力加速度。求：

（1）与图1相比．活塞在气缸内移动的距离L；

（2）从图1到图2过程中气体放出热量。

七、填空题

15．由于地球表面存在大气层，所以人们早晨观察到的日出时刻将提前一段时间，并且由于介质对不同颜色的光的折射率不同，所以人们早晨观察到的日出时刻的光的颜色先后也不同。如图所示为早晨日出时刻的太阳光路示意图。已知地球半径为R，地球周围大气层空气的厚度为h。假设正常天气地球大气层空气的密度均匀，其折射率为；雾霾天气地球大气层空气的密度也均匀，折射率增大为；太阳光在可见光范围内包含红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的光；太阳光可视为平行光且只考虑空气对太阳光的折射作用。则①人们在正常天气的早上最先看到日出时刻的          光（选填可见光的颜色）；②人们在雾霾天气的早上看到日出时刻的红光比人们在正常天气的早上看到日出时刻的红光          （选填“提前”或“滞后”）一段时间。

八、解答题

16．有一放在空气中的透明介质球，其折射率、半径，在玻璃球内有一与球心距离的点光源S可向各个方向发光，如图所示。

（1）通过计算说明点光源发出的所有光都能够射出玻璃球；

（2）求射出玻璃球的光线的折射角的最大值和最小值。

参考答案：

1．B

【详解】A．核反应为衰变，A错误；

B．设衰变为经过x次衰变，y次衰变，则

解得

衰变为经过3次衰变，2次衰变，B正确；

C．原子核发生衰变的电子为中子转化为质子时从原子核中释放出来，不是原子核外电子，C错误；

D．原子核式结构学说由卢瑟福提出，D错误；

故选B。

2．C

【详解】AC．为近地卫星

解得

由于的轨道半径约等于地球半径，则的加速度等于，且的向心加速度大于的向心加速度，同步卫星的周期和地球相同，则由

可知a的加速度小于c的加速度，故b的向心加速度最大等于，故A错误，C正确；

B．卫星绕地球做匀速圆周运动时，有

解得

因为的轨道半径小于的轨道半径，所以、的线速度大小关系为

对，根据

可知

故B错误；

D．为地球赤道上随地球自转的物体，则的周期等于地球自转周期，为地球同步卫星，则的周期等于地球自转周期，所以的周期等于的周期，根据

解得

可知的周期最小，故D错误。

故选C。

3．B

【详解】A．根据等势线可知，电场线沿水平方向，粒子仅在电场力作用下运动，则电场力应指向轨迹凹侧，故电场力水平向左。但因不知道粒子带正电还是负电，故不可能判断出电势变化，A错误；

B．粒子从A到C，电场力与运动方向成钝角做负功。粒子从C到D，电场力与运动方向成锐角做正功，粒子的机械能先减小后增大。B正确；

C．C点为轨迹与该处等势线的切点，则粒子在C点的水平方向速度为0。设粒子从A到C运动时间为t1，从C到D运动的时间为t2，相邻等势线的距离为d。粒子在水平方向做匀变速运动，通过逆向思维可得

，

所以

C错误；

D．设粒子从A到B运动时间为t3，从B到C运动的时间为t4，则

所以

根据

粒子受到的电场力一直相等，则粒子从A到B与从B到C电场力的冲量之比为，D错误；

故选B。

4．C

【详解】B．给金属杆一个水平向右的冲量后，获得向右的速度，切割磁感线，产生感应电动势

杆中的电流大小

对金属杆由右手定则分析可得电流方向是b到a，所受安培力方向向左，杆做减速运动。随着速度减小，杆中的电流大小逐渐减小，选项B错误；

A．安培力

根据牛顿第二定律有

刚开始运动时，有

则

选项A错误；

C．对金属棒应用动量定理有

即

解得金属杆运动的位移为

选项C正确；

D．根据能量守恒得电阻R上消耗的电能为

选项D错误。

故选C。

5．B

【详解】AD．小球从下落到最低点的过程中，槽没有动，与竖直墙之间存在挤压，小球的动量不守恒，小球与槽组成的系统动量也不守恒，小球的机械能守恒，小球与槽组成的系统机械能也守恒；小球经过最低点往上运动的过程中，斜槽与竖直墙分离，小球与槽组成的系统动量水平方向动量守恒，竖直方向动量不守恒；该过程小球的机械能不守恒，但是小球与槽组成的系统机械能守恒，选项AD错误；

B．小球第一次到达最低点时槽开始向右运动离开墙壁，此后小球对槽有斜向右下的压力使得槽向右加速运动，直到小球第二次经过槽最低点时，槽的速度最大，此后小球滑到槽的左侧时对槽有斜向左下的压力槽做减速运动，选项B正确；

C．小球经过最低点往上运动的过程中，斜槽往右运动，除重力对小球做功之外还有斜槽对小球的支持力对小球做负功，选项C错误。

故选B。

6．AC

【详解】B．交流电的频率为50Hz，所以在1s时间内方向要改变100次，B错误；

A．4盏灯相同且均正常发光，所以加在灯泡两端的电压均为U，理想变压器的输入功率等于输出功率，则有

（I、U分别为灯泡的额定电流和额定电压），得

根据

则有原、副线圈的匝数比n1∶n2∶n3=3∶1∶2，A正确；

C．电源电压的有效值为

则

V

C正确；

D．变压器的输出功率等于副线圈各用电器功率之和，即三个灯泡的功率之和15W，D错误。

故选AC。

7．ABC

【详解】A．水平面对木板的最大摩擦力为

若拉力满足

则物块和木板均处于静止状态，木板的加速度为

故A正确；

BCD．若物块相对木板运动，以木板为对象，根据牛顿第二定律可得

解得木板的加速度为

此时为木板的最大加速度；当物块与木板相对静止一起在水平面上加速运动时，木板的加速度应满足

故BC正确，D错误。

故选ABC。

8．AD

【详解】A．从A到B小球的机械能在增大，故电场力做正功，电势能减小，故A正确；

B．根据动能定理有

解得

故B错误；

C．若该电场是边中垂线上某点的点电荷Q产生的，根据点电荷的电势分布可知Q可能为处于边中垂线与AB边交点下方的正电荷，也可能为处于边中垂线与AB边交点上方的负电荷，故C错误；

D．若电场是匀强电场，根据公式可知当场强方向沿AB方向时d取最大值等于L，此时电场强度有最小值为

故D正确。

故选AD。

9．     0.240               AB/BA

【详解】（1）[1]遮光片宽度的测量值为

（2）[2]滑块在气垫导轨上的阻力可忽略不计，当滑块恰好在A处静止时可知此时滑块受到细绳的拉力等于沙桶和细沙的重力，根据平衡条件可知细绳的拉力与滑块重力沿导轨向下的分量平衡，当剪断细绳后，可知此时滑块受到的合力大小为，故合力做功为

[3]以遮光片通过光电门的平均速度代替瞬时速度，故动能变化的表达式为

（4）[4]

A．根据前面分析要使剪断细绳后滑块受到的合力大小为，细线应与气垫导轨平行，故A正确；

B．应使A位置与光电门间的距离适当大些，以减少AB间距离测量的相对误差，故B正确；

C．遮光片的宽度适当小时通过光电门的速度越接近瞬时速度，但不是越小越好，太小时测量遮光片的宽度时的误差越大，故C错误；

D．本实验中沙桶和细沙的总质量只是用来确定剪断细绳后滑块受到的合力大小，故不用满足沙桶和细沙的总质量m远小于滑块和遮光片的总质量M，故D错误。

故选AB。

10．     滑动变阻器     电阻箱          2.83     2.40

【详解】（1）②[1][2]将开关S接通C，保持滑动变阻器阻值不变，调节电阻箱阻值，改变电流表A的示数；

[3]根据并联分流

解得

（2）③[4][5]由闭合电路欧姆定律

即

，

解得

，

11．

【详解】A、B、C这个系统动量守恒，碰后A、B粘在一起速度为

满足

最后C恰好未从A上滑落，表示当A、B、C共速时，C恰好位于A的最左端，

此时满足

联立得

12．（1）；（2），方向垂直于向上

【详解】（1）设小球做圆周运动的半径为R，由洛伦兹力提供向心力得

由题知小球必沿顺时针方向作圆周运动，由几何关系可得，小球到达时速度必沿水平方向向左，间距

故

（2）小球从P到Q运动的过程中，加速度不变．小球在方向做匀速直线运动，所以电场E必垂直于方向向上。由几何关系知：距离为R，则

①

在垂直方向上

②

其中

③

①②③联立得

方向垂直于向上。

13．ACD

【详解】A．内能少的物体的温度可能高于内能多的物体的温度，则热量可能从内能少的物体传递到内能多的物体，故A正确；

B．同一时刻，教室内空气中氮气和氧气的分子平均动能相等，但内能不一定相等，故B错误；

C．一定量的理想气体在等压膨胀过程中，温度升高，则气体内能增大，由于体积增大，外界对气体做负功，根据热力学第一定律可得，气体一定从外界吸热，故C正确；

D．在一定气温条件下，大气中相对湿度越大，水气蒸发也就越慢，人就感受到越潮湿，故当人们感到潮湿时，空气的相对湿度一定较大，故D正确；

E．饱和汽压与饱和气体的温度有关，与体积无关，故E错误。

故选ACD。

14．（1）；（2）

【详解】（1）气缸处于图1位置时，设气缸内气体压强为，对于活塞和杆，由平衡条件得

代入数据解得

气缸处于图2位置时，设气缸内气体压强为，对于活塞和杆，由平衡条件得

设为气缸处于图2位置时缸内气体的体积，由玻意耳定律可得

由几何关系可得

代入数据解得

（2）对于从图1到图2过程，设气体放出热量为Q，外界对气体做功为W，理想气体内能只和温度有关，保持温度不变。根据热力学第一定律有

联立得

15．     紫     提前

【详解】（1）[1]由可知，折射率越大，在折射角相同的情况下，入射角越大，由于紫光的折射率最大，则紫光的入射角最大，即人们在正常天气的早上最先看到日出时刻的紫光；

（2）[2]由可知，折射率越大，在折射角相同的情况下，入射角越大，由于雾霾天气时空气折射率更大，则折射角更大，则在雾霾天气的早上看到日出时刻的红光比人们在正常天气的早上看到日出时刻的红光提前一些。

16．（1）答案见解析；（2），

【详解】（1）如图所示

点光源S发出的一条光线射到球面上的P点，由正弦定理得

可得

故对于位置已固定的光源，当越大时，越大，即光线射出玻璃球的入射角就越大，所以

全反射临界角C的正弦值为

因为，所以所有光线都不会发生全反射，即点光源发出的所有光都能够射出玻璃球；

（2）当入射角，折射角有最小值，为

当入射角，此时折射角最大，设为，根据折射定律得

解得