河南省许昌市三模考前模拟测试2024-2025学年高三下学期4月期中物理试卷（解析版）

这是一份河南省许昌市三模考前模拟测试2024-2025学年高三下学期4月期中物理试卷（解析版），共16页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
本试卷满分100分，考试时间75分钟。
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 极深地下实验室厚实的大理岩能隔绝大部分宇宙辐射，但墙壁岩体却会产生具有放射性的“氡气”，需要使用多层材料屏蔽岩石散发氡气，使得极深地下实验室内真正实现了既无外来辐射，也无内部氡辐射的“洁净”环境。氡能够发生α衰变：，关于的α衰变，下面说法正确的是（ ）
A. 的α衰变过程一定不会放出γ射线
B. 的比结合能一定大于的比结合能
C. α射线能穿透能力强，能穿透的几厘米厚的铅板
D. 由于质量数守恒，的α衰变前后一定不会发生质量亏损
【答案】B
【解析】A．α衰变过程可能同时放出γ射线，故A错误；
B．比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，衰变过程释放能量，的比结合能一定大于的比结合能，故B正确；
C．α射线能穿透能力较弱，用一张纸就能把它挡住，故C错误；
D．虽然衰变前后质量数守恒，根据
由于存在ΔE，就一定存在Δm，即一定会发生质量亏损，故D错误。故选B。
2. 如图所示为NASA“露西号”（Lucy）飞船探访的一颗名为Dinkinesh小行星的照片。这张照片给科学家们带来一个惊喜：他们发现，这颗Dinkinesh小行星的平均直径只有大约800米，是名副其实的小行星，就是这样小的行星竟然还有一个小不点跟班：一颗微小的卫星。这颗微卫星的平均直径只有大约200米，几乎紧挨着Dinkinesh小行星表面做圆周运动，观测到微卫星的环绕周期为，小行星没有自转，把小行星和它的卫星均看成是密度均匀的正球体，已知引力常量为，则小行星的平均密度约为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】根据题目给出的半径数据，不能把卫星当作质点，微小卫星的轨道半径不是而是，由，得行星质量
又得行星平均密度，故选C。
3. 风洞是进行空气动力学实验的常用设备。如图所示，将质量为m的小球从A点以初速度 v0水平向左抛出，假设小球运动过程中受到水平向右、大小恒定的风力F，经过一段时间t，小球运动到A 点正下方的B点，且。O 点是轨迹的最左端，重力加速度为g。则此过程中（ ）
A. 小球速度最小时位于 O点B. AB 之间的距离为
C. 小球运动的时间D. 小球所受的风力F小于mg
【答案】C
【解析】A．风对小球的力恒定，则小球可视为在等效重力场中运动，等效重力方向为重力和风力的合力
小球运动过程中速度与等效重力方向垂直时速度最小，故小球速度最小时，位于AO之间的某处，故 A 错误；
BC．小球自A运动到B，风力做功为零。由动能定理得
解得AB间的距离
又由得小球运动的时间，故 B错误，C 正确；
D．由于水平方向合力做功为0，在水平方向速度大小不变，在水平方向上，由动量定理得
，所以F=mg，故D错误。故选C。
4. 家庭中使用的一种强力挂钩，其工作原理如图所示。使用时，按住锁扣把吸盘紧压在墙上（如图甲），吸盘中的空气被挤出一部分后，吸盘内封闭气体的体积为，压强为，然后再把锁扣扳下（如图乙），使腔内气体体积变为，让吸盘紧紧吸在墙上，已知吸盘与墙面的有效正对面积为，强力挂钩的总质量为，与墙面间的最大静摩擦力是正压力的倍，外界大气压强为，重力加速度为，忽略操作时的温度变化，把封闭气体看成理想气体（只有吸盘内的气体是封闭的）。此过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 吸盘内的气体的压强增大
B. 吸盘内的气体要从外界吸收热量
C. 吸盘内的气体分子的平均动能变大
D. 安装结束后，此挂钩所挂物体的最大质量为
【答案】B
【解析】A．理想气体温度不变，体积增大，根据玻意耳定律可知，吸盘内的气体的压强减小，故A错误；
B．理想气体温度一定，则内能不变，气体体积增大，气体对外界做功，根据热力学第一定律可知，吸盘内的气体要从外界吸收热量，故B正确；
C．理想气体温度不变，则吸盘内的气体分子的平均动能不变，故C错误；
D．根据玻意耳定律有
令此挂钩所挂物体的最大质量为，对物体与挂钩整体分析有，，解得，故D错误。故选B。
5. 在光滑绝缘水平面上，相隔4L的A、B两点固定有两个电荷量均为Q的正点电荷，a、、b是A、B连线上的三点，为AB的中点，。空间另有水平向左的匀强电场。一质量为m，电荷量为q的试探电荷在电场力作用下，以初速度v0从a点出发沿AB连线向B运动，当它运动到点时，其动能为初动能的2倍，到b点时速度刚好为零，已知静电力常量为k，处的电势为零，则下列说法正确的是（ ）
A. 试探电荷带负电B. a点的电势
C. 点的场强大小为D. b点的场强大小为
【答案】C
【解析】A．根据等量同种电荷的电场特点可知，试探电荷从a点运动到b点过程中，两个正电荷对试探电荷做的功为0，故匀强电场对该电荷做负功，试探电荷带正电，故A错误；
B．试探电荷从a点运动到点过程中，根据动能定理，有
并且，解得，故B错误；
CD．试探电荷从a点运动到b点过程，根据动能定理有
解得匀强电场的电场强度
根据矢量叠加，两点电荷在点合场强为零，点电场强度大小
方向水平向左；b点电场强度大小
方向水平向左，故C正确，D错误。故选C。
6. 如图所示，直角三角形ABC是一足够大玻璃棱镜的截面，其中，斜边，D、E是AB和AC的中点。在E点放置一个点光源，照射到D点的光线从D点射出后与DB成45°角，不考虑二次反射，若AB边所在的三棱镜斜面被照亮部分为一个圆面，则该圆面的面积为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】由题意可知，光折射的入射角为，折射角为，根据
折射率为
根据发生全反射临界角为。如图
由几何关系
根据正弦定理
又，得
则该圆面的面积为，故选D。
7. 如图，“”直角框架固定在天花板上，框架的杆呈竖直状态，直杆呈水平状态，小球甲、乙分别套在和上，小球甲、乙之间用轻杆相连，轻杆与小球连接处是可以活动的转轴。某时刻将小球甲由静止释放，小球甲、乙开始运动，不计一切摩擦，重力加速度为，下面说法正确的是（ ）
A. 甲球沿杆下落过程中机械能先增大后减小
B. 甲球沿杆下落过程中，乙球机械能一直增加
C. 甲球机械能最小时，杆对乙球的作用力小于其重力
D. 若甲到达点时下落的位移为，则甲到达点时的速度为
【答案】D
【解析】A．甲乙连接杆对甲的作用效果为先推后拉，甲的机械能先减小后增大，故A错误
B．因为杆的限制，甲落到点时乙的速度为零，所以乙的运动速度为先增加后减小，故B错误；
C．由功能关系可知，当甲乙连接杆对甲的推力减为零的时刻，即为甲的机械能最小的时刻，此时甲乙连接杆对甲和乙的作用力均为零，故乙球受到的作用力等于其重力，故C错误；
D．因为甲到达点时乙的速度为零，对甲、乙组成的系统应用机械能守恒定律有
解得，故D正确。故选D。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 在如图所示的直角坐标系中，轴为介质和的分界面，机械波在介质和传播的速度比为。振幅为的波源在处，振幅为波源在处，振动频率相同。时刻两波源同时开始沿轴方向振动，在与原点之间存在点，点处质点的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A. 波源的起振方向沿轴正方向B. 波在介质的传播速度为
C. 点所在的位置坐标是D. 点所在的位置坐标是
【答案】AD
【解析】A．由图可知点在末开始振动的振幅是，可知波源的振动形式末传播到点，点的起振方向是轴正方向，所以波源的起振方向沿轴正方向，故A正确；
B．设机械波在介质和传播的速度大小分别为、，由图可知末，波源的振动形式传播到点，则，解得
波在介质II的传播速度为，故B错误；
CD．点所在的位置坐标是，故C错误，D正确。故选AD
9. 光滑绝缘水平面上存在一直角坐标系xOy，在范围内有一有界匀强磁场区域，其下边界与x轴重合，上边界满足曲线方程，磁感应强度大小为4T，方向垂直纸面向里。边长为0.4m、总电阻为1Ω的正方形导线框在拉力F的作用下，以10m/s的速度沿x轴正方向匀速穿过磁场区域，下列说法正确的是（ ）
A. 拉力的最大值为6.4NB. A、D两端的最大电压为2V
C. 线框产生的热量为1.28JD. 拉力做的功为2.56J
【答案】AD
【解析】A．导线框边进入磁场切割磁感线产生的电动势为
同理可知边进入磁场切割磁感线产生的电动势也为正弦关系，当导线框边或边运动到磁场正中间时，产生的电动势最大，为
此时最大电流为
此时拉力最大，为，故A正确；
B．当边运动到磁场正中间时，A、D两端的电压有最大值，为
故B错误；
CD．电流有效值为
则线框穿过磁场的过程中产生的热量为
根据能量守恒可知，拉力做功为2.56J，故C错误，D正确。故选AD。
10. 如图（俯视图），用自然长度为，劲度系数为的轻质弹簧，将质量都是的两个小物块P、Q连接在一起，放置在能绕点在水平面内转动的圆盘上，物体P、Q和点恰好组成一个边长为的正三角形。已知小物块P、Q和圆盘间的最大静摩擦力均为，现使圆盘带动两个物体以不同的角速度做匀速圆周运动，则（ ）
A. 当圆盘的角速度为时，P、Q两物块受到的摩擦力最小
B. 当圆盘的角速度为时，P、Q两物块受到的摩擦力都等于弹簧弹力的大小
C. 当圆盘的角速度为时，P、Q两物块受到的合力大小均为
D. 当物体P、Q两物块刚要滑动时，圆盘的角速度为
【答案】AD
【解析】A．P、Q间的距离为，而弹簧的原长为，故弹簧的弹力为
根据合力与分力构成的矢量三角形可知，静摩擦力具有最小值时沿轨迹切线，与弹力沿切线方向的分力平衡，为
此时物块随圆盘转动需要的向心力为弹力沿半径方向的分
解得，故A正确；
B．当时，可得物块随圆盘转动需要的向心力为
由力的三角形可知静摩擦力不等于弹簧的弹力，故B错误；
C．当时，可得物块随圆盘转动需要的向心力为
由力的三角形可知静摩擦力等于
此时物体和圆盘还未相对滑动，物体所受的合力亦为也为，故C错误；
D．静摩擦力达到最大时，恰好最大静摩擦力与弹力垂直，此时
解得，故D正确。故选AD。
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 如图所示的实验装置可以用来验证动量守恒定律。实验中用到两个半径相等、质量分别为和的实心小钢球A和空心小钢球B。
主要实验步骤有：
①按图所示安装好实验装置，并使斜槽末端水平，在地上铺一张白纸，在白纸上记下重垂线所指的位置O，然后在白纸上铺放复写纸；
②先不放被碰小球B，让入射小球A从斜槽上同一位置C静止释放，重复多次，找到平均落地点P；
③把B球放在斜槽的末端，让入射小球A从同一位置C静止释放，使它们发生碰撞，重复多次，找到入射小球落地点的平均位置M和被碰小球落地点的平均位置N；
④测量并记录M、P、N到O点的距离，分别用、、表示。
（1）要求A、B两球的半径相等，是为了保证A、B两球能发生______；
（2）要求A选用实心钢球，B选用空心钢球，是为了保证碰撞后______；
（3）如果在误差允许范围内A、B两球的质量之比______（用题中已知物理量字母表示），则表明两小球碰撞前后动量守恒；
（4）在（3）中的关系式成立的情况下，如果在误差允许范围内关系式______（用题中已知物理量字母表示）成立，则表明A、B两球发生了弹性碰撞。
【答案】（1）对心正碰 （2）A不反弹 （3） （4）
【解析】【小问1】要求A、B两球的半径相等，是为了保证A、B两球能发生对心正碰。
【小问2】要求A选用实心钢球，B选用空心钢球，是为了保证碰撞后A不反弹。
【小问3】设A碰撞前瞬间的速度为，A、B碰撞后瞬间的速度分别为、，根据动量守恒可得
由于小球在空中下落的高度相同，在空中的运动时间相同，则有
可得
整理可知如果在误差允许范围内A、B两球的质量之比为
【小问4】如果A、B两球发生了弹性碰撞，根据机械能守恒可得
又，联立可得，则有，可知如果在误差允许范围内关系式成立，则表明A、B两球发生了弹性碰撞。
12. 利用数字电压表测量金属丝电阻率电路如图所示，数字表电压表是机械指针式电压表更新换代产品，数字表电压表有很多优点，比如读数直接明了，不怕超量程等，最突出的优点是数字表电压表内电阻极大，几乎没有分流作用，可以说是现实中的“理想电压表”。
（1）请根据实物连线图在虚线框中画出完整的电路图。
（2）闭合，将单刀双掷开关的闸刀掷于“”，记录下此时数字电压表的读数，滑动变阻器触头不动，将单刀双掷开关的闸刀掷于“”，记录下此时数字电压表的读数，已知定值电阻为，则这种情况下通过被测金属丝的电流___________，金属丝的电阻的测量值___________。
（3）为了减小偶然误差，通过调整滑动变阻器触头，得到多组测量、数据，测得金属丝的电阻，用毫米刻度尺测得金属丝接入电路的长度为，用螺旋测微器测量金属丝直径___________mm，电阻率___________（保留2位有效数字）。
【答案】（1）见解析 （2）； （3）##0.340##0.341 ；
【解析】【小问1】根据实物连线图画出电路图，如图所示
【小问2】由于电压表内阻非常大，故接时电压表两端电压与接时金属丝和两端电压之和相等，即，故流过金属丝的电流
由电阻的定义式可知金属丝的电阻
【小问3】螺旋测微器固定刻度上的半毫米刻线没有露出，可动刻度上的格数要估读一位，读数应为
金属丝的横截面积
由电阻定律有
将相关数据代入解得
13. 如图为某高速收费站的标识牌。一辆汽车正沿直线向收费站驶来，如果这辆汽车过ETC（电子不停车收费）通道，则需要在车辆识别装置前处减速至，匀速到达车辆识别装置后再以的加速度加速至行驶，假设汽车制动过程中所受阻力与其重力的比值，且制动时间，汽车进、出收费站的运动可视为水平面上的直线运动，g取。求：
（1）汽车减速前的速度大小；
（2）汽车到达车辆识别装置后加速运动的位移大小；
（3）汽车从开始减速到加速结束的平均速度大小。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）设减速过程加速度大小为，由牛顿第二定律，有
由运动学规律，有
代入数据解得
（2）由运动学规律，有
代入数据解得
（3）加速过程的时间
匀速过程的时间
减速过程的位移大小
平均速度大小
14. 如图所示，电场强度为E的匀强电场中有一光滑水平绝缘平面，一根轻弹簧左端固定在平面上，右端拴接一个带正电的绝缘物块甲，平衡时物块甲静止在a点。某时刻在b点由静止释放带有正电的绝缘物块乙，乙与甲发生碰撞后一起向左运动但未粘连，当甲、乙一起返回到c点时，弹簧恰好恢复原长，甲、乙速度刚好为零。若在d点由静止释放乙，乙与甲发生碰撞后仍一起压缩弹簧运动，返回到c点时甲、乙分离，分离后，乙刚好能够返回到e点（未画出）。已知物块甲、乙可视为质点，质量均为m，电荷量均为q，a、b间距离为L，a、c间距离以及b、d间距离均为，忽略甲、乙间的库仑力。求：
（1）初始状态弹簧储存的弹性势能；
（2）e点与a点的距离。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）乙从b到a由动能定理得
解得乙与甲碰撞前的速度大小
乙与甲碰撞由动量守恒定律得
解得碰撞后甲、乙速度大小均为
甲、乙从一起压缩弹簧到甲、乙一起返回到c点，由功能关系得
解得初始状态弹簧储存的弹性势能
（2）在d点由静止释放乙，到乙与甲发生碰撞前，对乙由动能定理得
解得碰撞前乙的速度大小
甲、乙的碰撞过程由动量守恒定律得
解得碰撞后甲、乙的速度大小为
从甲、乙碰撞后到甲、乙一起返回到c点时，由功能关系得
解得甲、乙分离时的速度大小为
乙分离后到乙停止运动，由动能定理得
解得
则e点与a点距离为
15. 如图所示，水平面内固定有一“”形状的光滑金属框架导轨，顶角为，处于匀强磁场中，磁感应强度为大小为B，方向与导轨平面垂直。以导轨的顶点O为原点，建立坐标系，使得x轴与导轨的一条边重合。质量为m的金属杆与y轴平行、与两条导轨紧密接触。导轨与金属杆的材料相同，单位长度电阻均为，金属杆在与x轴平行的外力作用下，以速度沿x轴正方向匀速运动。金属杆经过原点O时开始计时，金属杆与框架足够长，求：
（1）外力随时间t变化的表达式；
（2）金属杆上产生的内能随时间t变化的表达式；
（3）若金属杆到O点距离为l时撤去外力，金属杆停下来的位置与原点O的距离。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）金属杆以速度沿x轴正方向匀速运动,根据平衡条件
金属杆运动时间时运动距离为，闭合线框中切割磁感线的长度为
倾斜导轨的长度为，根据欧姆定律知电流
故外力随时间t变化的表达式
（2）金属杆上产生的内能随时间t变化的表达式
（3）金属杆到O点距离为l时撤去外力，闭合回路的总电阻为，此过程通过金属杆的电荷量为
设金属杆停下来时与原点O的距离为，则整个过程通过金属杆的电荷量为
故从撤去外力到停下通过金属杆的电荷量为
闭合回路中金属杆切割磁感线的长度随水平距离均匀增大，故回路中切割磁感线的平均长度为，又
故从撤去外力到停下，根据动量定理对金属杆
联立解得金属杆停下来的位置与原点O的距离