2024届河南省九师联盟高三下学期4月联考（三模）物理试卷（原卷版+解析版）

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1. 如图所示为我国航天员王亚平在空间站中演示“水球气泡实验”时的情景，她往水球中注入一个气泡，气泡静止在水球中，水球悬在空中，关于该实验，下列说法正确的是（ ）
A. 由于完全失重，气泡中气体压强为零
B. 水与气泡界面处，水分子作用力表现为斥力
C. 水与气泡界面处，气体分子会进入水中，水分子会进入气泡中
D. 若空间站中的温度升高，则气泡会在水球中上升
【答案】C
【解析】
【详解】A．气体压强时分子不停的运动与器壁撞击的结果，与重力无关，气泡中气体压强不为零，故A错误；
B．水与气泡界面处，分子间的距离大于平衡时的距离，水分子作用力表现为引力，即水的表面张力，故B错误；
C．由于分子是永不停息地做无规则运动的，因此水与气泡界面处，气体分子会进入水中，水分子会进入气泡中，达到动态平衡，故C正确；
D．若空间站中的温度升高，气泡的体积会增大，由于完全失重，没有因水的重力产生的压强，即宏观效果的浮力，故气泡不会在水球中上升，故D错误。
故选C。
2. 一列简谐波沿x轴传播，t=0.1s的波形如图甲所示，P点为x轴上的某质点，其振动图像如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A. 该简谐波沿x轴负方向传播
B. 该简谐波的波长为24m
C. 该简谐波的周期为0.35s
D. 该简谐波的波速为0.6m/s
【答案】D
【解析】
【详解】A．从图乙可知，t=0.1s时质点P沿y轴正方向运动，故图甲中的简谐波沿x轴正方向传播，故A错误；
B．由图甲可知
λ=24cm
故B错误；
C．由图乙可得
T=0.40s
故C错误；
D．该简谐波波速
故D正确。
故选D。
3. 氢原子的能级图如图所示，用动能均为12.3eV的电子束射向一群处于基态的氢原子，氢原子被电子碰撞后激发跃迁到较高能级，处于高能级的氢原子向低能级跃迁时辐射出几种不同频率的光，其中只有两种频率的光能使某金属发生光电效应，一种光恰好能使该金属发生光电效应，则另一种光使该金属发生光电效应时的光电子最大初动能为（ ）

A 0.66eVB. 1.89eVC. 2.55eVD. 2.86eV
【答案】B
【解析】
【详解】只有两种频率的光能使某金属发生光电效应，光子的能量为
一种光恰好能使该金属发生光电效应，有
另一种光使该金属发生光电效应时的光电子最大初动能为
故选B。
4. 某田径运动员，在一次铅球比赛中，他先后两次以不同的抛射角度将铅球从同一位置掷出，铅球在空中两次运动过程中动量的变化量相同，不计空气阻力，则下列说法正确的是（ ）
A. 铅球两次在空中运动时间相同
B. 两次掷铅球，运动员做的功相同
C. 两次掷铅球，运动员对铅球的冲量相同
D. 铅球两次在空中运动的最小速度大小相同
【答案】A
【解析】
【详解】A．铅球在空中两次运动过程中动量的变化量相同，根据动量定理
可知铅球两次在空中运动的时间相同，故A正确；
D．铅球两次在空中运动的时间相同，上升到的最大高度相同，初速度在竖直方向的分速度相同，由于初速度方向不同，因此初速度不同，水平分速度不同，运动的最小速度不同，故D错误；
B．根据动能定理，掷铅球时，运动员做的功为
两次掷铅球，铅球初速度不同，故两次掷铅球运动员做的功不同，故B错误；
C．根据动量定理
两次掷铅球，铅球初速度不同，故两次运动员对铅球的冲量不同，故C错误。
故选A。
5. 如图所示为远距离输电的原理图，已知升压变压器原、副线圈的匝数分别为和，降压变压器原、副线圈的匝数分别为和，输电线上的电阻为R，变压器均为理想变压器，若保持发电厂的输出电压不变，当输电线上电流减少时，则用户端的电压增加（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】一定，则一定，当输电线上电流减少，则输电线上电压减少，则降压变压器原线圈两端的电压增加
根据变压比可知
用户端电压增大
故选B。
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
6. 处理废弃卫星的方法之一是将报废的卫星推到更高的轨道——“墓地轨道”，这样它就远离正常卫星，继续围绕地球运行．我国实践21号卫星（SJ－21）曾经将一颗失效的北斗导航卫星从拥挤的地球同步轨道上拖拽到了“墓地轨道”上．拖拽过程如图所示，轨道1是同步轨道，轨道2是转移轨道，轨道3是墓地轨道，则下列说法正确的是（ ）

A. 卫星在轨道2上的周期大于24小时
B. 卫星在轨道1上P点的速度小于在轨道2上P点的速度
C. 卫星在轨道2上Q点的加速度大于在轨道3上Q点的加速度
D. 卫星在轨道2上的机械能大于在轨道3上的机械能
【答案】AB
【解析】
【详解】A．由于卫星在轨道2上的半长轴大于轨道1上的半径，根据开普勒第三定律可知，卫星在轨道2上的周期大于在轨道1上的周期，则卫星在轨道2上的周期大于24小时，故A正确；
B．卫星在轨道1变轨到轨道2需要在P点点火加速，则卫星在轨道1上P点的速度小于在轨道2上P点的速度，故B正确；
C．根据牛顿第二定律有
可得
由于、都相同，可知卫星在轨道2上Q点加速度等于在轨道3上Q点的加速度，故C错误；
D．卫星在轨道2变轨到轨道3需要在Q点点火加速，则卫星在轨道2上的机械能小于在轨道3上的机械能，故D错误。
故选AB。
7. 反射式速调管是常用的微波器件之一，它利用带电粒子在电场中的振荡来产生微波，振荡原理可以理解为：如图所示，以O为原点建立x轴，x0区域有非匀强电场沿x轴正向，其大小，一带负电粒子质量为，电荷量大小为，从处P点由静止释放，粒子仅在电场力作用下在x轴上往返运动.已知质点做简谐振动周期公式（m为质点质量，k为振动系数），设原点O处电势为零.下列说法正确的是（ ）
A. 粒子的最大速度为3m/s
B. 粒子运动到原点O右侧最低电势为-1.6V
C. 粒子运动的周期为
D. 粒子向右运动到O点的最远距离为
【答案】BC
【解析】
【详解】A．粒子到达原点速度最大为v，由动能定理有
解得
故A错误；
B．粒子运动到原点右侧最远点时电势最低点为，由
解得
故B正确；
C．粒子在电场中单程运动的时间为
粒子在电场中受电场力
则
粒子在电场中做简谐振动，根据简谐振动周期公式
粒子运动周期为
故C正确；
D．从点向右最远运动距离，由动能定理有
解得
D错误。
故选BC。
8. 如图所示，倾角θ=37°的足够长平行金属导轨宽度为L=1m，其上端连接电阻R=2Ω，等高的两点P、Q上方导轨光滑，其空间内有垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小，P、Q两点下方导轨不光滑，空间无磁场。质量为3kg、电阻为2Ω的金属棒b放置在P、Q位置，将质量为1kg、电阻为1Ω的金属棒a从P、Q上方某位置由静止释放，当a棒匀速运动时与静止的b棒发生弹性碰撞，碰撞后a棒运动到达最高点。两棒与不光滑导轨间的动摩擦因数均为μ=0.8，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8，金属棒与导轨接触良好，其他电阻不计。以下说法正确的是（ ）
A. a棒匀速运动速度大小为5m/s
B. b棒运动的位移大小4m
C. a棒沿导轨向上运动到最高点所用时间为0.25s
D. 两棒不可能发生两次碰撞
【答案】CD
【解析】
【详解】A．a棒匀速运动，由平衡条件得
感应电动势为
感应电流为
解得
故A错误；
B．两棒发生弹性碰撞，动量守恒机械能守恒，有
解得
，
b棒沿斜面向下做减速运动，b棒运动位移大小为，由动能定理
解得
故B错误；
C．碰撞后a棒沿斜面向上运动到最高点所用时间为t，其位移，由动量定理有
通过a棒电量
解得
故C正确；
D．a棒再次到达P、Q位置时速度一定小于2m/s，a棒从P、Q位置沿斜面向下运动位移不到5m时速度已经为零，两棒一定不可能发生第二次碰撞，故D正确。
故选CD。
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
9. 某实验小组用如图甲所示的装置研究平抛运动及其特点，他的实验操作是：在小球A、B处于同一高度时，用小锤轻击弹性金属片，使A球水平飞出，同时B球被松开下落.

（1）甲实验的现象是小球A、B同时落地，说明______________________；
（2）现将A、B球恢复初始状态后，用比较大的力敲击弹性金属片，A球落地点变远，则在空中运动的时间____________；
（3）安装图乙研究平抛运动实验装置时，保证斜槽末端水平，斜槽____________（填“需要”或“不需要”）光滑；
（4）然后小明用图乙所示方法记录平抛运动的轨迹，由于没有记录抛出点，如图丙所示，数据处理时选择A点为坐标原点（0，0），丙图中小方格的边长均为1cm，重力加速度g取10m/s2，则小球运动中水平分速度的大小为____________m/s.（结果可保留根号）
【答案】 ①. A球在竖直方向做的是自由落体运动 ②. 不变 ③. 不需要 ④.
【解析】
【详解】（1）[1]实验现象是小球A、B同时落地，说明A球在竖直方向做的是自由落体运动；
（2）[2]将A、B球恢复初始状态后，用比较大的力敲击弹性金属片，A球下落高度不变，A球在空中运动的时间不变；
（3）[3]每次小球运动轨迹一样，克服摩擦力做功一样多，不需要斜槽光滑；
（4）[4]由丙图可知AB与BC过程所用时间相等，竖直方向根据
可得
水平方向有
联立可得小球运动中水平分速度的大小为
10. 要测量两节干电池的总电动势和内阻，某同学根据实验室提供的器材连接成了如图甲所示实验电路．其中电阻箱，电流表A（量程为0~2mA，内阻）。

（1）现将电流表A改装成量程为的电流表，则接入的定值电阻________（结果保留1位有效数字）；
（2）将电阻箱接入电路的电阻调到最大，闭合开关，调节电阻箱，某次实验电流表的示数如图乙所示，此读数为________mA，此时流过电池的电流大小为________A；
（3）多次调节电阻箱，得到多组电流表的示数I及电阻箱的阻值R，作出图像，得到图像与纵轴的截距为，图像的斜率为，由此求得电源的电动势________V，内阻________。（结果保留2位有效数字）
【答案】 ①. ②. ③. ④. ⑤.
【解析】
【详解】（1）[1]根据电流表改装原理
解得
（2）[2]由图可知电流表的读数为；
[3]此时通过电源的电流为
（3）[4] [5]根据闭合电路欧姆定律有
整理得
由于远小于，因此有
图像的斜率为
图像的截距为
解得
，
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
11. 半径为R的透明玻璃球切去底面半径的球冠成为一个大球冠，如图所示，玻璃的折射率，一束半径光束垂直球冠的切面照射到球冠上，进入球冠的光线有部分从球面射出而使球面发光，已知光在真空中的传速速度为c，（球冠不含底面的表面积公式为，R为球的半径，h为球冠的高度）。不考虑光在球冠内的反射，求：
（1）发光球面的面积；
（2）光束正中间的光线通过大球冠的时间。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）根据题意，设光发生全反射的临界角为C，由解得
画出光路图，如图所示
光线①恰好发生全反射，发光区域是一个小的球冠，设小球冠高为h，由几何关系有
解得
发光球面面积
（2）如图由题意，球冠底面所对的圆心角为，光束正中间的光线②直接穿过球冠，通过玻璃球的路程为
光在玻璃球内的速度
所以，该光束正中间的光线通过玻璃球的时间为
12. 如图所示，倾角θ=37°的传送带以v0=1m/s的速度沿顺时针方向匀速转动，将物块B轻放在传送带下端的同时，物块A从传送带上端以v1=1m/s的初速度沿传送带下滑，结果两物块恰好没有在传送带上相碰，两物块与传送带间的动摩擦因数均为0.8，不计两物块大小，重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8，求：
（1）两物块刚在传送带上运动时各自的加速度大小；
（2）两物块从在传送带上运动到刚好要相碰所用的时间；
（3）若A的质量，求A在整个运动过程中与传送带摩擦产生的热量。
【答案】（1），；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）刚开始物块A沿传送带向下减速运动有
解得
对于物块B，向上加速运动有
解得
（2）物块B在传送带上加速的时间
物块A从冲上传送带到速度为零所用时间
两个物块在与传送带共速时恰好不相碰，物块A从速度为零向上加速到与传送带速度相同所用时间为
所以，两物块从在传送带上运动到刚好要相碰所用时间为
（3）在t1时间内，物块A与传送带的相对位移大小为
在t2时间内，物块A与传送带的相对位移大小为
则物块A与传送带间因摩擦产生的热量
代入数据解得
13. 如图所示，开口向下光滑绝缘圆形轨道BCD处于水平向右的匀强电场中，为最高点、为圆心，OB与CO的延长线的夹角为，经过点的水平线下方的电场区域中还有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为。一个质量为，电荷量为的微粒沿直线AB运动，恰好在B点无碰撞地进入圆形轨道，重力加速度为。求：
（1）微粒电性及电场强度的大小；
（2）要使微粒能够沿轨道到达点，圆形轨道的半径需要满足的条件；
（3）在第（2）问的条件下，微粒经过点时，对轨道压力的最小值。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）根据题意可知微粒重力不可忽略，微粒沿直线AB做匀速运动，对微粒受力分析，如图所示电场力只能水平向右才能使微粒做匀速直线运动，所以微粒带正电
水平方向
竖直方向
解得
（2）微粒从点进入圆形轨道等效重力的方向沿OB方向，大小为
所以在点关于点对称的位置，微粒有最小速度，要满足
同时由动能定理有
联立解得
（3）在点由牛顿第二定律得
由动能定理得
联立解得
当时，轨道对微粒的弹力有最小值，即
由牛顿第三定律可知微粒经过点时，对轨道的压力最小值为