河南省2024届高三下学期适应性测试理综试卷-物理部分(含答案)

这是一份河南省2024届高三下学期适应性测试理综试卷-物理部分(含答案)，共20页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．瓦房为中国常见的一种传统建筑。如图为一瓦房屋顶结构的简化图，横截面为圆弧的瓦片静置在两根相互平行的椽子正中间，已知椽子间距离为d，与水平面夹角均为θ，瓦片质量为m，忽略瓦片厚度，重力加速度为g。则( )
A.椽子对瓦片弹力的合力方向竖直向上
B.椽子对瓦片作用力的合力大小为
C.仅减小椽子的倾角θ，椽子对瓦片弹力的合力变小
D.仅减小椽子间的距离d，椽子对瓦片弹力的合力不变
2．如图为某同学做“水流导光”的实验装置：在一透明塑料透明瓶右侧下方开一个小孔，向瓶中灌入清水，水便从小孔流出。在瓶左侧用激光水平射向小孔，发现光束并未完全约束在流出的水流中。则( )
A.可能是水面过高引起的
B.可能是塑料瓶横截面积过大引起的
C.可换用波长更长的激光使光完全约束在水流中
D.可换折射率更大的液体使光完全约束在水流中
3．图甲为一个简易的静电除尘装置，没有底的空塑料瓶上固定着一块铝片和一根铜棒，将它们分别与起电机的正、负极相连。在塑料瓶里放置点燃的蚊香，瓶内产生烟尘，摇动起电机后瓶内变得清澈透明。图乙为瓶内俯视图，其中a、b、c为瓶内电场中同一条电场线上的三个点，且。则起电机摇动时( )
A.带负电的烟尘会向铜棒聚集
B.a点的电场强度大于b点的电场强度
C.a、b两点间的电势差小于b、c两点间的电势差
D.带负电的烟尘在b点时的电势能大于它在c点时的电势能
4．卫星上装有太阳能帆板，可将光能转化为电能储存在蓄电池中，为卫星提供电能。现有一颗人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其运行轨道位于赤道平面上，轨道半径为地球半径的倍。已知地球的自转周期为，半径为R，地球同步卫星轨道半径约为。在春分这一天，太阳光可视为直射赤道，该卫星绕地心转动一周，太阳能帆板能接收到太阳光的时间约为( )()
A.B.C.D.
5．图甲为氢原子的能级图，大量处于激发态的氢原子向低能级跃迁时，发出频率不同的光子，其中只有两种频率的光可使图乙中的光电管阴极K发生光电效应。现分别用这两种频率的光a、b照射该光电管阴极K，测得光电流随电压变化的关系如图丙所示，阴极K金属材料的逸出功为4.75eV。下列说法正确的是( )
A.这些氢原子跃迁时共发出5种频率的光
B.氢原子跃迁时发出a光的频率大于b光的频率
C.用b光照射光电管阴极K时，遏止电压为8V
D.用频率越大的光照射光电管阴极K时，产生的光电流越大
二、多选题
6．如图为一“凸”形绝热且内壁光滑的汽缸，被两轻质绝热活塞分成A、B、C三部分，两活塞用轻杆连接。活塞稳定时，A、B、C内的理想气体温度均相同。现通过电热丝使B中气体温度缓慢升高，在两活塞缓慢下降的过程中，下列说法正确的是( )
A.A中气体内能减少B.A中气体压强增大
C.B中气体所有分子的动能均增大D.C中气体分子的数密度增大
7．图甲为一超声波悬浮仪，其上方圆柱体内通过图乙中的振荡电路产生高频电信号，经转换成同频率的高频声信号后发出超声波，下方圆柱体将接收到的超声波反射回去。两列超声波叠加后，会出现振幅几乎为零的点—节点，在节点两侧声波压力的作用下，小水珠能在节点附近保持悬浮状态。该情境可等效简化为图丙所示情形，图丙为某时刻两列超声波的波形图，、分别为两波源所在的位置，已知超声波传播的速度为340m/s。则下列说法正确的是( )
A.悬浮仪发出的超声波频率为34000Hz
B.图丙所示时刻M、N两质点的振动方向相同
C.两列波叠加稳定后，波源P、Q之间的小水珠共有3个悬浮点
D.若增大平行板电容器C极板间距离，可以增加悬浮仪中的节点个数
8．图甲中竖直放置的轻质弹簧一端固定在风洞实验室中的水平面上，以此水平面为重力势能的零势能面，质量为0.1kg的小球在弹簧正上方某处由静止下落，同时受到一个竖直向上恒定的风力。以小球开始下落的位置为原点O，竖直向下为x轴正方向，在小球下落的过程中，小球重力势能随其位移变化关系如图乙中的图线①，弹簧弹性势能随小球位移变化关系如图乙中的图线②，弹簧始终在弹性限度内，劲度系数为108N/m，重力加速度g取。则下列说法正确的是( )
A.弹簧原长为0.5mB.小球刚接触弹簧时的动能为0.45J
C.小球下落过程中所受风力为0.2ND.小球的最大加速度大小为
三、实验题
9．“筋膜枪”是利用内部电机带动“枪头”高频冲击肌肉，缓解肌肉酸痛的设备。某同学为了测量“枪头”的冲击频率，将带限位孔的塑料底板固定在墙面上，“枪头”放在限位孔上方，靠近并正对纸带，如图甲所示。启动筋膜枪，松开纸带，让纸带在重锤带动下穿过限位孔，“枪头”在纸带上打下系列点迹。更换纸带，重复操作。
(1)实验时打出一条清晰的纸带，截取其中一段，测得相邻点迹间的距离如图乙所示，则纸带的_________(填“左”或“右”)端连接重锤；若取重力加速度大小为，可计算出“枪头”的冲击频率为_________Hz，A点对应的速度为_________m/s。(计算结果均保留两位有效数字)
(2)该实验产生误差的主要原因是“枪头”在打点瞬间阻碍纸带的运动，这样会导致冲击频率的测量值_________(填“大于”“小于”或“等于”)实际值。
10．某实验小组想了解一气压传感器的电阻随所处环境气压变化的规律，他们在室温下利用实验室提供的以下器材进行探究。
A.气压传感器(阻值变化范围从几十欧到几百欧)；
B.直流电源(电动势6V，内阻不计)；
C.电压表(量程0～3V，内阻为4kΩ)；
D.电压表(量程0～15V，内阻为20kΩ)；
E.电流表A(量程0～150mA，内阻不计)；
F.定值电阻(阻值为4kΩ)；
G.定值电阻(阻值为20kΩ)；
H.滑动变阻器R(最大阻值为50Ω)；
I.开关S、导线若干。
(1)该小组设计了如图甲所示的实验电路原理图，其中电压表应选择_________，定值电阻应选择_________。(填器材前的字母代号)
(2)请按图甲所示的电路图，将图乙中的实物连线补充完整_________。
(3)改变环境压强p，测得不同的值，绘出如图丙所示的图像，可得随压强p变化的关系式为_________。
(4)某次测量时，电压表、电流表的示数分别为和，则气压传感器的阻值_________Ω，此时气压传感器所处环境的压强_________Pa。
四、计算题
11．在冰壶比赛中，所用的冰壶除颜色外其他完全相同。如图甲所示，红壶在水平冰面上以一定的速度与静止在大本营中心的蓝壶发生对心碰撞，碰撞时间极短。碰后，运动员用毛刷去擦蓝壶运动前方的冰面来减小阻力。碰撞前后两壶运动的速度v随时间t变化的关系如图乙中实线所示。已知红壶、蓝壶质量均为20kg，重力加速度g取。求：
(1)碰撞后蓝壶运动的时间；
(2)碰撞后蓝壶与冰面间的动摩擦因数；
(3)两冰壶在碰撞过程中损失的机械能。
12．如图所示，两个完全相同的正方形金属细线框M、N，置于光滑的绝缘水平桌面上。在线框M右侧宽度为l的区域内，存在方向垂直于桌面的匀强磁场，磁感应强度大小为B.开始时线框M、N并排靠在一起，彼此绝缘且不粘连，其左、右边框与磁场边界平行，每个线框的边长、质量、电阻分别为l、m、R。
(1)用水平推力作用在线框N上，让M、N一起以速度沿垂直于磁场边界的方向匀速穿过磁场区域，求整个过程中水平推力的最大值；
(2)不加推力，让M、N一起以大小为的初速度沿垂直于磁场边界的方向自由滑行，线框N恰好能穿过磁场区域。求：
(i)线框M完全离开磁场时的速度与初速度的比值；
(ii)整个过程中线框M产生的热量与N产生的热量的比值。
13．如图所示，从粒子源发射出一质量为m、电荷量为q的正粒子(不计重力)，经加速后以速度v沿水平方向射入速度选择器，再经磁分析器和电场偏转系统最后打在xOy平面上。已知形状为四分之一圆环的速度选择器内，存在方向指向圆心的辐射状电场，圆环内、外半径分别为L和3L。在速度选择器两端沿中心轴线处各有一个小孔M、N，粒子从M孔射入、N孔穿出后进入磁分析器，磁分析器是与速度选择器形状完全相同的四分之一圆环，其圆心也为，内部分布有垂直纸面向里的匀强磁场，粒子经磁场偏转后从出口端PQ(含P、Q两点)飞出，之后进入电场偏转区，此区域充满着垂直纸面向外的匀强电场，其电场强度与速度选择器中心轴线处的电场强度大小相等。粒子经电场偏转后打在与PQ距离为2L的xOy平面上，PQ的中点K与O点的连线垂直于xOy平面。求：
(1)速度选择器中心轴线处电场强度E的大小；
(2)要保证粒子能顺利通过磁分析器，磁感应强度B的取值范围；
(3)当磁分析器中的磁感应强度B为最小值时，粒子落在xOy平面上的坐标。
参考答案
1．答案：D
解析：A.对瓦片进行受力分析，瓦片所受支持力垂直于瓦片的切面指向瓦片，两力的合力方向垂直于椽子斜向上，故A错误；
B.瓦片处于静止状态，则椽子对瓦片的作用力的合力与重力等大反向，大小为mg，方向竖直向上，故B错误；
CD.以瓦片为对象，垂直于斜面的截面图及受力分析如图所示
根据受力平衡可得
可知仅减小椽子的倾角θ，椽子对瓦片弹力的合力变大；仅减小椽子间的距离d，由于θ不变，椽子对瓦片弹力的合力不变，故C错误，D正确。
故选D。
2．答案：D
解析：A.在瓶左侧用激光水平射向小孔，发现光束并未完全约束在流出的水流中，是因为光发生折射，不会发生全反射，则如果是水面过高引起的，流出的水流与光的夹角过小，导致入射角大于临界角，从而出现光的全反射现象，A错误；
B.如果塑料瓶横截面积过大或过小，光从水射向空气的入射角不变，因此光仍能发生折射现象，所以与塑料瓶横截面积无关，B错误；
C.如果换用波长更大的激光，其折射率减小，则临界角增大，从而出现折射现象，不能完全约束在水流中，C错误；
D.如果换用折射率更大的液体，则临界角减小，更容易发生全反射，能完全约束在水流中，D正确。
故选D。
3．答案：C
解析：AB.起电机摇动时，根据题意可知铜棒带负电，铝片带正电，所以带负电的烟尘会向铝片聚集，由于二者之间的电场线分布是从左至右依次变的密集，即a点的电场强度小于b点的电场强度，故AB错误；
C.a、b两点间的电场线比b、c两点间的电场线要疏一些，故
根据
其中
可知
故a、b两点间的电势差小于b、c两点间的电势差，C正确；
D.根据电场线的分布情况可知
根据电势能与电势的关系
其中
即带负电的烟尘在b点时的电势能小于它在c点时的电势能，故D错误。
故选C。
4．答案：A
解析：对同步卫星由万有引力提供向心力
对于人造卫星的轨道半径为
由万有引力提供向心力得
解得
如图所示，人造卫星在A到B(顺时针)的过程中太阳能帆板无法工作
由几何关系知
可得
则该卫星绕地心转动一周，太阳能帆板能接收到太阳光的时间约为
故选A。
5．答案：C
解析：A.第4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中，能发出种不同频率的光，故A错误；
B.由图可知b光的遏止电压最大，由
联立可知b光的频率大于a光的频率，故B错误；
C.图丙中的图线b所表示的光的遏止电压较大，则光电子最大初动能较大，所对应的光子能量较大，原子跃迁对应的能级差较大，即对应于从到的跃迁，则光子能量为
则遏止电压为
故C正确；
D.当提高光的频率后，单个光子的能量增大，在光强(单位时间内所有光子的总能量)不变的前提下，光子的数目必然减少，光电管阴极发射的光电子数目自然就会减小，光电流减小，故D错误。
故选C。
6．答案：AD
解析：ABD.以B中气体为研究对象，体积不变，根据查理定律得
可知B中气体温度升高，压强增大；以活塞和连杆整体为研究对象，受到向上和向下气体的压力和，因为，则有
可知活塞和连杆合力向下，竖直向下运动，A中气体体积增大，压强减小，对外做功，根据热力学第一定律
汽缸绝热，内能减小，温度降低；C中气体体积变小，气体分子的数密度增大，故AD正确，B错误；
C.B中气体温度升高，分子的平均动能增大，并不是所有分子的动能均增大，故C错误。
故选AD。
7．答案：ABD
解析：
A.由图可知，超声波的波长为
则超声波悬浮仪所发出的超声波信号频率为
故A正确；
B.由同侧法可知，该时刻M、N两质点的振动方向相同，均沿y轴正方向，故B正确；
C.波源P、Q振动步调相反，当波程差为半波长的奇数倍时，该点是振动加强点，当波程差为波长的整数倍时，该点是振动减弱点，设波源P、Q之间某一点坐标为x,悬浮点为振动减弱点，满足
(n为自然数)
解得
故两列波稳定叠加后，波源P、Q之间小水珠共有7个悬浮点，故C错误；
D.若增大平行板电容器C极板间距离，根据
可知平行板电容器的电容减小，根据
可知LC振荡回路的振荡周期减小，超声波频率变大，波长变短，相同空间距离内节点个数变多，则可以增加悬浮仪中的节点个数，故D正确。
故选ABD。
8．答案：BD
解析：A.取地面为零势能参考面，根据图像可知小球初状态的重力势能为
图乙中的图线②表示弹簧的弹性势能随小球位移变化的关系，由此可知小球下落开始接触弹簧；则弹簧的原长为
故A错误；
C.由图乙可知小球速度减为0时小球下落
根据功能关系有
解得
故C错误；
B.小球刚接触弹簧时，小球下落了，则根据动能定理有
解得
故B正确；
D.弹簧压缩量最大时，弹性势能最大
则劲度系数
加速度
故D正确。
故选BD。
9．答案：(1)左；20；1.5
(2)大于
解析：(1)松开纸带，纸带在重锤作用下做加速运动，纸带上相邻两点间的距离逐渐增大，由图可知，纸带左端与重锤相连；
根据逐差法，有
即
解得
频率为
A点对应的速度为
(2)“枪头”打点瞬间阻碍纸带的运动，使得重物下落的加速度小于自由落体加速度，故计算周期时，加速度值偏大，导致测量结果偏小，则测量的频率偏大，故频率测量值大于实际值。
10．答案：(1)C；F
(2)
(3)
(4)200；
解析：(1)根据题意可知，电源电动势为，电压表读数时要在表盘中间三分之一更准确，而且串联定值电阻可以扩大量程，故电压表选C。
串联定值电阻，相当于扩大电压表量程，扩大到即可，电压表的量程为，内阻为，根据串联分压原理，故需串联一个阻值为定值电阻，故定值电阻应选。
故选F。
(2)按照图甲所示的电路图，连接实物图如图所示
(3)根据图像，假设
代入数据可得
(4)根据题意，由欧姆定律有
将代入表达式
可以解得，此时气压传感器所处环境的压强为
11．答案：(1)；(2)；(3)
解析：(1)设碰撞后蓝壶运动的时间为t，根据三角形相似可知：
解得碰撞后蓝壶运动的时间为
(2)由题意可知，红壶碰前的速度为，碰后的速度为，设碰后蓝壶的速度为，根据动量守恒定律有
解得
碰撞后蓝壶运动的加速度大小为
根据牛顿第二定律
可得蓝壶与冰面间的动摩擦因数
(3)由能量守恒定律，碰撞过程中两冰壶损失的机械能为
12．答案：(1)；(2)(i)；(ii)
解析：(1)线框M、N均在磁场区域运动时，每个线框内电流大小均为
当M、N靠在一起的边均进入磁场时，水平推力达到最大，其大小为
联立解得最大水平推力
(2)(i)以线框M的右边框刚进入磁场为计时起点，把线框N向右运动的过程分为0~l、l~2l、2l~3l三个阶段，线框N相应的末速度依次记为、和0在第一阶段，M、N一起减速，时间为，线框M中的平均感应电动势
感应电流
由动量定理得
其中
联立可得
在第二阶段，由于M、N同时处于磁场中，二者产生的感应电动势和电流总是相同，受力也相同，因此仍一起减速，同理可得
在第三阶段，M已经离开磁场，而N还在磁场中做减速运动，因此M、N分开，N最后恰好离开磁场，对线框N同理可得
联立各式可得
，
则线框M完全离开磁场时的速度与初速度的比值
(ii)由能量守恒定律可知，线框M、N在整个过程中产生的热量分别为
联立解得
13．答案：(1)；(2)；(3)
解析：(1)根据牛顿第二定律有
解得速度选择器中心轴线处电场强度E的大小为
(2)由图可知
当粒子从P点飞出时，设粒子在磁分析器中的运动半径为，根据几何关系有
解得
根据牛顿第二定律有
解得
当粒子从Q点飞出时，设粒子在磁分析器中的运动半径为，根据几何关系有
解得
由
解得
磁感应强度B的取值范围是
(3)设粒子从Q点飞出时速度方向与水平方向的夹角为θ，由几何关系知
粒子在电场力的作用下沿x方向的分运动为匀加速直线运动，加速度的大小为
粒子从P点运动到xOy平面的时间为
根据运动学规律可得
根据几何关系可得
所以粒子落在xOy平面上的坐标为