2024届河南省郑州市宇华实验学校高三下学期二模物理试题（含解析）

这是一份2024届河南省郑州市宇华实验学校高三下学期二模物理试题（含解析），共22页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。


一、单选题
1．1676年丹麦天文学家罗默通过木星卫星的掩食第一次测定了光速。如图甲，木卫1转到木星的背面时，会被木星遮住来自太阳的光线，形成掩食现象。已知木卫1绕木星做匀速圆周运动的周期为T，木星的半径为R，木星的质量为m，木星绕太阳公转周期为，木卫1绕木星转动周期远小于木星公转周期。如图乙，太阳光可视为平行光，太阳光与木星地面相切线与木卫1所在轨道的交点为P、Q点，，引力常量为G，下列说法正确的是（ ）
A．木卫1绕木星运动的线速度为
B．木卫1一次“掩食”过程的时间约为
C．木卫1绕木星运动的向心加速度为
D．由题给信息可以推算出太阳的质量
2．如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比n1：n2=2：1，原线圈电路中接入正弦交流电压，电流表为理想交流电表。已知R1=8Ω，R2=R3，开关S闭合前、后电流表示数之比为3：4。下列说法正确的是（ ）
A．定值电阻R2=1Ω
B．开关断开时，副线圈磁通量变化率的最大值为
C．开关S闭合时，原线圈的输入功率最大
D．开关断开时，电路中消耗的总功率为1512.5W
3．有一透明材料制成的空心球体，内径是R，外径是2R，球心为O，其过球心的某截面（纸面内）如图所示，BO为过球心的水平直线。一束单色光（纸面内）从外球面上A点沿水平方向射入，入射光线与BO间的距离为d。当时，入射光线经折射后恰好与内球面相切。已知光速为c。下列说法正确的是（ ）
A．该材料的折射率为
B．单色光在空心球体中的传播时间为
C．若，单色光在空心球体的内球面会发生全反射
D．若，单色光不能在空心球体的内球面发生全反射
4．如图所示为针对新冠疫情设计的消杀喷药装置，内部装有药液，上部密封压强为的空气，保持阀门关闭，再充入的空气。假设在所有过程中空气可看作理想气体，且温度不变，外部大气压强为，下列说法正确的是（ ）
A．充气后，密封气体压强变为
B．充气后，密封气体的分子平均动能增加
C．打开阀门后，密封气体对外界做正功
D．打开阀门后，密封气体向外界放热
5．地铁靠站时列车车体和屏蔽门之间安装有光电传感器。如图甲所示，若光线被乘客阻挡，电流发生变化，工作电路立即报警。如图乙所示，光线发射器内大量处于激发态的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的光中只有a、b两种可以使该光电管阴极逸出光电子，图丙所示为a、b光单独照射光电管时产生的光电流I与光电管两端电压U的关系图线。已知光电管阴极材料的逸出功为，可见光光子的能量范围是，下列说法正确的是（ ）
A．光线发射器中发出的光有两种为可见光
B．题述条件下，光电管中光电子飞出阴极时的最大初动能为
C．题述a光为氢原子从能级跃迁到能级时发出的光
D．若部分光线被遮挡，光电子飞出阴极时的最大初动能变小，光电流减小
二、多选题
6．电磁刹车系统具有刹车迅速、安全可靠、结构简单等特点，如图所示是电磁刹车系统的示意简图。在平行的水平轨道上等间距分布有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为B，有磁场与无磁场区域的宽度均为d。金属线圈固定在机车底部，线圈的宽为d、长为L、匝数为N、电阻为R。当质量为m的机车（含线圈）以速度无动力进入该区域时，金属线圈中产生感应电流并与磁场作用形成制动效应，不计摩擦阻力，忽略机车车身通过磁场区域时产生涡流的影响，则（ ）
A．金属线圈通过每个磁场区域产生的焦耳热相等
B．机车刚进入磁场时受到的安培力的大小为
C．金属线圈穿过每个磁场区域过程中速度的变化量相等
D．机车的制动距离为
7．图为一透明均匀介质球的横截面，为圆心，为直径。一束光以从A点入射，弧面出射的光与平行。下列说法正确的是（ ）

A．介质球的折射率约为
B．介质球的折射率约为
C．在变化时，弧面上观察不到全反射现象
D．若入射光为白光，弧面上出射光形成彩色光带
8．一定质量的理想气体，在经历如图所示的A→B→C→A的状态变化过程，下列描述正确的是（ ）

A．气体从状态A到状态B的过程是等容变化，温度升高，内能增大
B．气体从状态B到状态C的过程，温度升高，对外做功，内能增大
C．气体从状态C回到状态A的过程是等压变化，温度降低，对外做功
D．气体从状态C回到状态A的过程，内能减少，放出热量
E．气体从状态A再回到状态A的全过程，外界对气体做功，气体放出热量，内能增大
三、实验题
9．为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，甲、乙两同学设计了如图所示的实验装置。其中M为带滑轮的小车的质量，m为砂和砂桶的质量，为滑轮的质量。力传感器可测出轻绳中的拉力大。
（1）实验时，一定要进行的操作是 ；
A．将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力
B．用天平测出砂和砂桶的质量
C．小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录力传感器的示数
D．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M
（2）甲同学在实验中得到如图所示的一条纸带（相邻两计数点间还有四个点没有画出），已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为 （结果保留三位有效数字）；
（3）甲同学以力传感器的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，画出的a—F图象（如图）是一条直线，图线与横坐标的夹角为θ，求得图线的斜率为k，则小车的质量为 ；（填写字母）
A．B．C．D．
（4）乙同学根据测量数据作出如图所示的a—F图线，该同学做实验时存在的问题是 。（填写字母）
A．先释放小车，后接通电源
B．砂和砂桶的质量m没有远小于小车的质量M
C．平衡摩擦力时木板没有滑轮的一端垫的过高
D．没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够
10．电导率是检验纯净水是否合格的一项重要指标，它是电阻率的倒数。某实验小组为了测量某品牌纯净水样品的电导率，将采集的水样装入粗细均匀的玻璃管内，玻璃管两端用装有金属圆片电极的橡胶塞密封，如图甲所示。实验小组用刻度尺测出两电极相距L，用游标卡尺测得玻璃管的内径D。接下来，实验小组先用多用电表欧姆挡粗略测量水样电阻的阻值，然后再用以下器材精确测量其阻值，最后分析数据，得出该品牌纯净水样品的电导率。
实验小组有以下器材供选用：
A．电流表（，内阻约为）
B．电流表（，内阻为）
C．电压表（，内阻约为）
D．定值电阻
E．定值电阻
F．滑动变阻器（，额定电流）
G．电源（，内阻约为）
H．开关和导线若干
①如图乙所示为用10分度的游标卡尺测量玻璃管内径的图示，玻璃管内径D的测量值为 cm；
②实验小组用多用电表粗略测量水样的电阻时选择欧姆挡的“”倍率，示数如图丙所示，则读数为 。
③为了减小实验误差，要求电表的测量值在量程的以上，电表应选用 、 （选填“”或“”或“”），定值电阻应该选择 （选填“”或“”）。在方框中画出适合的电路图 ，并标上各器材的符号。
四、解答题
11．如图所示，内壁光滑的导热汽缸竖直放置在水平桌面上，汽缸内封闭一定质量的气体。活塞质量m=4kg，活塞横截面积S=20cm2。活塞初始状态位于离底部高度h1=5cm处。假设外界空气温度恒为27℃，大气压强p0=1×105pa，g=10m/s2，
（1）用外力F将活塞缓慢提升4cm，求此时汽缸内气体的压强；
（2）对汽缸内气体缓慢加热，当温度升到57℃时，气体吸收了10J的热量，求此过程中气体内能的增加量。
12．如图甲所示，质量的小物块A静置于平台左端，A与平台间动摩擦因数。紧靠平台右侧有一质量的足够长小车，平台和小车上表面在同一水平高度。质量的小滑块B静置于小车左端，B与小车上表面间的动摩擦因数也为，竖直墙面距离小车足够远。时，给物块A施加一水平向右的力F，F随时间变化的规律如图乙所示，时撤掉力F，时，A与B发生弹性碰撞，一段时间后，小车与墙面发生碰撞，碰撞时间极短，每次碰后小车速度反向，大小变为碰前的一半。忽略小车与地面间的摩擦，重力加速度g取，求：
（1）A与B发生弹性碰撞前瞬间，物块A的速度大小；
（2）小车与墙壁第1次碰撞后到与墙壁第2次碰撞前瞬间，滑块与小车间由于摩擦产生的热量；
（3）小车与墙壁第1次碰撞后到与墙壁第3次碰撞前瞬间，小车运动的路程。
13．如图，倾角为的斜面足够长，区间光滑，长度为，其余部分粗糙程度相同。长为的轻绳连接两个相同的小滑块、。开始时处于点，轻绳恰好伸直。由静止同时释放、，经过一段时间后，、发生弹性碰撞。再经过一段时间轻绳突然绷紧，、达到共同速度，并一起匀速运动。已知重力加速度大小为，求
（1）滑块与斜面粗糙部分之间的动摩擦因数；
（2）滑块从静止释放至运动到点的时间；
（3）滑块、一起匀速运动的速率。
参考答案：
1．C
【详解】
A．木卫1绕木星做匀速圆周运动，线速度为
又由几何关系知
可得
则
故A错误；
B．木卫1一次“掩食”过程的时间为
故B错误；
C．木卫1绕木星运动的向心加速度为
故C正确；
D．设木星到太阳的距离为d，木星绕太阳做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力可得
解得太阳质量为
由于未给出木星到太阳的距离为d，无法由题给信息测定太阳质量，故D错误。
故选C。
2．A
【详解】A．由题可知，设R2=R3=R，当开关S断开时，副线圈的负载电阻为2R；当开关闭合时，副线圈的负载电阻为R；将理想变压器的原、副线圈和负载电阻等效为一个电阻，画出电路的等效电路图，如图所示
根据理想变压器电阻等效法，得
因此当开关断开时
当开关闭合时
根据闭合电路欧姆定律，可知等效电路中电流表示数
故
解得
R=1Ω
故A正确；
BC．开关断开时
副线圈电流
副线圈电压
如果副线圈匝数为1，副线圈磁通量变化率的最大值为
但是实际副线圈的匝数未知，因此磁通量变化率不可求，当时，原线圈的输入功率最大，即副线圈开关断开时最大，故BC错误；
D．开关断开时，电路中消耗的总功率为
故D错误。
故选A。
3．C
【详解】
A．根据题意，设光在点的折射角为，画出光路图，如图所示
由几何关系可知
，
则该材料的折射率为
故A错误；
B．由A分析图可知，单色光在空心球体中的传播距离为
传播速度为
则单色光在空心球体中的传播时间为
故B错误；
CD．入射光线从射入，经折射后，射到内球面点，如图所示
则有
解得
由正弦定理有
解得
当，则有
可知，色光在空心球体的内球面发生全反射，当，则有
可知，色光在空心球体的内球面发生全反射，故C正确，D错误。
故选C。
4．C
【详解】A．把充入的气体和原气体作为整体，气体做等温变化，根据玻意耳定律可得
解得
故A错误；
B．温度是平均动能的标志，温度不变，所以分子的平均动能不变，故B错误；
C．充气后封闭气体压强变为1.2atm，大于大气压强，所以打开阀门后，气体膨胀，对外界做功，故C正确；
D．打开阀门后，密封气体对外做功，温度不变，内能不变，则气体从外界吸热，选项D错误。
故选C。
5．B
【详解】A．光线发射器中发出的光子的能量分别为
可见光光子的能量范围是，光线发射器中发出的光有一种为可见光，A错误；
B．根据
光电管中光电子飞出阴极时的最大初动能为
B正确；
C．由图丙可知，a光遏止电压小于b光遏止电压，由
，
得a光能量小于b光能量，则题述a光为氢原子从能级跃迁到能级时发出的光，B错误；
D．部分光线被遮挡，不改变光子能量，则光电子飞出阴极时的最大初动能不变。因为光子数量减少，则光电子数量减小，光电流变小，D错误。
故选B。
6．BC
【详解】A．线圈经过每个磁场时通过线圈的电荷量为
即通过每个磁场时通过线圈的电荷量相等，根据
Q=EIt=Eq
随机车速度的减小，线圈经过每个磁场时产生的感应电动势减小，则金属线圈通过每个磁场区域产生的焦耳热逐渐减小，选项A错误；
B．机车刚进入磁场时受到的安培力的大小为
选项B正确；
C．金属线圈穿过每个磁场区域过程中根据动量定理
而
金属线圈穿过每个磁场区域过程中速度的变化量相等，选项C正确；
D．金属线圈穿过每个磁场区域过程中速度的变化量
机车的制动距离为
选项D错误。
故选BC。
7．BCD
【详解】
AB．根据题意，由折射定律画出光路图，如图所示
由几何关系有
可知
则有
折射率为
故A错误，B正确；
C．由AB分析可知，光线在弧面上的入射角等于在点的折射角，则在变化时，不可能在弧面上发生全反射，故C正确；
D．若入射光为白光，由于各种颜射的光的折射率不同，则各种颜射的光在弧面上的出射点不一样，将形成彩色光带，故D正确。
故选BCD。
8．ABD
【详解】
A．气体从状态A到状态B的过程，图线是过原点直线，所以
此过程等容变化，温度升高，内能增大；故A正确；
B．气体从状态B到状态C的过程，温度升高，内能增大
图线上的点与原点连线的斜率等于，可知减小，由理想气体状态方程，知气体体积V增大，气体对外做功；故B正确；
C．气体从状态C回到状态A的过程是等压变化，温度降低，由，可知气体体积V减小，外界对气体做功；故C错误；
D．气体从状态C回到状态A的过程，温度降低，内能减少
外界对气体做功
由热力学第一定律，可知
即放出热量；故D正确；
E．作出p﹣V图像

根据p﹣V图像与V轴所围的面积表示气体做功，可知气体从状态A再回到状态A的全过程，气体对外界做功
W＜0
内能不变
由热力学第一定律，可知
所以气体吸收热量，故E错误。
故选ABD。
9． AC 2.00 C D
【详解】（1）[1]A．用弹簧测力计测出拉力，从而表示小车受到的合外力，故需要将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力，故A正确；
BD．拉力可以由弹簧测力计测出，不需要用天平测出沙和沙桶的质量，也就不需要使小桶（包括沙）的质量远小于车的总质量，故BD错误；
C．使用打点计时器时，应先接通电源，待打点稳定后再释放小车，故C正确。
故选AC。
（2）[2]根据匀变速直线运动推论Δx=aT2，依据逐差法，可得
（3）[3]由牛顿第二定律，对小车分析有
整理得
由图像得
解得
故选C。
（4）[4]如图所示，当拉力达到一定数值时才产生了加速度，说明没有平衡摩擦力或没有完全平衡摩擦力，故选D。
10． 或19000
【详解】①[1]玻璃管内径D的测量值为
②[2]图丙指针指在19，所以读数为
③[3][4]因为电压表量程太大，所以用双安法实验，所以选择电流表与定值电阻串联作为电压表使用，电流表A2的阻值一定，通过A2的电流可以直接读出，通过A1的电流可以根据并联电路的特点计算得出，故电表选择和；
[5]由
可知定值电阻选择；
[6]为了保护电路以及电压的保护范围大一些，滑动变阻器采用分压接法，改装电表的电阻的阻值和待测电阻相比很小，分流能力太强，因此选用电流表A1内接法能够让A1满偏时A2接近满偏，则电路图如下
【点睛】
11．（1）；（2）
【详解】（1）设初状态压强，对活塞受力分析有
又
解得
（2）对汽缸内气体缓慢加热过程有
解得
气体对外做功
根据热力学第一定律有
解得
12．（1）12m/s；（2）48J；（3）10m
【详解】（1）在F—t图像中，图像与时间轴围成的面积等于F的冲量，在0-4s时间内，根据动量定理
代入数据可得
（2）A、B在碰撞的过程中，满足动量守恒和机械能守恒
解得
，
由于竖直墙面距离小车足够远，在小车与墙壁碰撞前，B与小车达到共速，根据动量守恒
解得
第1次碰后小车速度反向，大小减半，到第2次碰前根据动量守恒
解得
在这个过程中，因摩擦产生的热量
解得
（3）小车向左运动的过程中，根据牛顿第二定律
可知小车的加速度
从第1次碰撞到第2次碰撞前，小车通过的路程
从第2次碰撞到第3次碰撞前，小车通过的路程
小车通过的总路程
代入数据解得
13．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）、一起匀速运动时，对、整体有
解得
（2）、一起下滑距离，对、整体有
解得
由位移公式可得
解得
此时、的速度为
从运动至，因绳子松弛，故对有
由位移公式可得
解得
又
解得
（3）运动至点后匀速运动，此时速度为
之后、发生弹性碰撞，由于质量相同，所以碰后交换速度，直至轻绳绷紧，二者以相同的速度匀速运动，该过程系统动量守恒，则有
解得