精品解析：河南省开封市等2地2022-2023学年高三下学期5月期末理综物理试题（解析版）

理科综合

一、选择题：本题共8小题，每小题6分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～4题只有一项符合题目要求，第5～8题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。

1. 研究某种金属的光电效应规律，所得相关图像分别如图甲、乙、丙、丁所示，为光电子的最大初动能、v为入射光的频率、I为光电流、U为两极板间的电压、为遏止电压。下列说法正确的是（　　）

A. 由图甲知，入射光的频率为时，产生的光电子的最大初动能为

B. 由图乙知，入射光的光照强度越大，光电子的最大初动能越大

C. 由图丙知，入射光2的频率大于入射光1的频率

D. 由图丁知，入射光的频率大于时，入射光的频率越大，遏止电压越大

【答案】D

【解析】

【详解】A．根据

，

结合图甲可知，为截止频率，则当入射光的频率为时，不能够发生光电效应，不能够产生光电子，故A错误；

B．根据上述可知，光电子的最大初动能由入射光的频率与金属的逸出功共同决定，与光照强度无关，故B错误；

C．根据图丙可知

根据

则有

即入射光2的频率小于入射光1的频率，故C错误；

D．根据上述有

可知入射光频率大于时，入射光的频率越大，遏止电压越大，故D正确。

故选D。

2. 跳台滑雪起源于挪威，是冬奥会的比赛项目。2022年北京冬奥会期间，我国北方掀起了雪（冰）上运动热潮。某滑雪者在跳台P处沿水平方向飞出，经过时间落在斜面上Q处，时滑雪者离斜面距离最大，P、Q间水平距离为60m。不计空气阻力，，取。下列说法正确的是（　　）

A. 斜坡倾角

B. 滑雪者在P处的速度大小为15m/s

C. 滑雪者离坡面的最大距离为9m

D. 滑雪者落到Q处时速度与水平方向夹角为53°

【答案】C

【解析】

【详解】B．在时滑雪者离斜面距离最大，可知在垂直斜面方向上的运动是对称的，由对称性可得，则有

解得滑雪者在P处的速度大小为

B错误；

A．滑雪者在跳台P处沿水平方向飞出，做平抛运动，在竖直方向是自由落体运动，可得P处的高度

则有

解得

A错误；

C．由题意可知，时滑雪者离斜面距离最大，可将初速度v0和重力加速度g分解，如图所示，可得

离斜面最远时，则有

解得滑雪者离坡面的最大距离为

C正确；    

D．设滑雪者落到Q处时速度与水平方向夹角为α，由平抛运动的推论可得

可知滑雪者落到Q处时速度与水平方向夹角大于53°，D错误。

故选C。

3. 如图所示，为匀强电场中的矩形区城，电场方向与矩形平面平行。将电荷量为q（）的粒子从a点移动到b点，电场力做功为W（），若将该粒子从d点移动到b点，电场力做功为2W。下列说法正确的是（　　）

A. 该匀强电场的方向与平行

B. 图中d点电势低于b点电势

C. 图中a、c两点电势相同

D. 若将该粒子从c点移动到d点，电场力做功为W

【答案】C

【解析】

【详解】AC．取bd中点为O，由题意可知，将该粒子从d点移动到O点，电场力做功为W。则a、O、c电势相等，匀强电场的方向与ac垂直，A错误，C正确；

B．电荷带正电，粒子从d点移动到b点，电场力做正功，则d点电势高于b点电势，B错误；

D．将该粒子从c点移动到d点，电场力做功为-W，D错误。

故选C。

4. 如图所示，物块A、B叠放在粗糙水平地面上，一轻质弹簧一端与物块A相连，另一端悬挂在M点。若将弹簧上端缓慢移动至物块A正上方的O点，物块A、B始终处于静止状态，上端移至N点时，弹簧刚好处于原长。弹簧上端由M移动至O点的过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 物块B对A的支持力一直增大

B. 开始时A、B间弹力可能为0

C. 地面对B的摩擦力先增大后减小

D. 地面对B的支持力先减小后增大

【答案】A

【解析】

【详解】A．设A到O点的高度为h，弹簧原长为l0，弹簧与竖直方向夹角为，弹簧上端由M移动至N点的过程中，对A

由于

可知弹簧伸长量减小，物块B对A的支持力增大。

弹簧上端由N移动至O点的过程中

由于

弹簧压缩量增大，物块B对A的支持力增大。则物块B对A的支持力一直增大，A正确；

B．开始时A受弹簧弹力斜向上，处于静止状态，则A受B水平向左的静摩擦力，A、B间弹力不可能为0，B错误；

C．对A、B整体，弹簧上端由M移动至N点的过程中，弹簧弹力的水平分力减小，则地面对B的摩擦力减小，C错误；

D．对A、B整体，同A选项可知，地面对B的支持力一直增大，D错误。

故选A。

5. 冰壶运动被喻为冰上的“国际象棋”，是一项考验参与者的体能与脑力，展现动静之美和取舍智慧的冰上运动。在一次比赛中，质量为19.6kg的红壶静止在水平冰面上，运动员用等质量的黄壶撞击红壶，两壶在时发生正碰，碰撞前后两冰壶的v-t图像如图所示，已知两冰壶与冰面的动摩擦因数相同。关于两冰壶的运动，下列说法正确的是（　　）

A. 图像①是黄壶碰后的运动图像

B. 碰撞前后黄壶动量变化量的大小为

C. 碰后红壶经7s停下

D. 两冰壶静止时距离为4.5m

【答案】BCD

【解析】

【详解】A．正碰后，黄壶的速度应小于红壶，图像①是红壶碰后的运动图像，A错误；

B．冰壶运动的加速度大小为

则碰撞后黄壶的速度为

碰撞前后黄壶动量变化量的大小为

B正确；

C．根据动量守恒

碰撞后红壶的速度为

红壶停止的时间为

C正确；

D．两冰壶静止时距离为

D正确。

故选BCD。

6. 电磁缓冲装置广泛应用于高铁等交通工具，它利用电磁力来实现有效缓冲，其原理图如图所示。减速区分布着两部分磁场区域Ⅰ和Ⅱ（俯视），分别存在着垂直纸面向内和垂直纸面向外的宽度均为L的匀强磁场，磁感应强度的大小均为B。缓冲车质量为M，其底部最前端固定有边长也为L的N匝正方形线圈，线圈电阻为r，缓冲车以速度无动力进入减速区，不计摩擦及空气阻力。则（　　）

A. 缓冲车的线圈进入区域Ⅰ的过程中，线圈中的感应电流（从上往下看）沿逆时针方向

B. 缓冲车的线圈刚进入区域Ⅰ的瞬间，缓冲车的加速度大小为

C. 若缓冲车的线圈刚进入区域Ⅱ时的速度为v，此时缓冲车受到的安培力大小为

D. 从缓冲车线圈进入区域Ⅱ开始，缓冲车运动位移为L的过程中，通过线圈的电荷量为

【答案】AD

【解析】

【详解】A．根据右手定则，线圈中的感应电流（从上往下看）沿逆时针方向，A正确；

B．缓冲车的线圈刚进入区域Ⅰ的瞬间，根据牛顿第二定律

得

B错误；

C．若缓冲车的线圈刚进入区域Ⅱ时，受两区域磁场的安培力等大、同向，同B选项，缓冲车受到的安培力大小

C错误；

D．根据

得

D正确。

故选AD。

7. 我国的北斗三号卫星导航系统由24颗中圆地球轨道卫星、3颗地球静止轨道卫星和3颗倾斜地球同步轨道卫星共30颗卫星组成。如图所示，A、C为地球静止轨道卫星，B为在赤道平面的中圆地球轨道卫星，绕行方向均与地球自转方向一致。已知地球自转周期为，卫星B的运行周期为，图示时刻，卫星A与卫星B相距最近。下列说法正确的是（　　）

A. 卫星A、B、C的向心加速度的大小关系为

B. 卫星C向后喷气加速可沿圆轨道追上卫星A

C. 经过时间，卫星A与卫星B又一次相距最近

D. 卫星A、C发射速度小于第一宇宙速度

【答案】AC

【解析】

【详解】A．根据

得

如图可知

A正确；

B．卫星C向后喷气加速做离心运动，不能追上同轨道的A，B错误；

C．根据

卫星A与卫星B又一次相距最近的时间间隔为

C正确；

D．第一宇宙速度是最小发射速度，则卫星A、C的发射速度大于第一宇宙速度，D错误；

故选AC。

8. 霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器，用以检测磁场及其变化。某半导体材料制成的霍尔元件如图所示，长方体元件处于方向垂直于工作面向下的待测匀强磁场中，接通开关S，调节滑动变阻器R，使电路中电流为定值I，此时在元件的前后表面间会出现电势差（称为霍尔电压），用电压表测出前后表面M、N（图中未标出）间电势差的大小，即可求出该磁场的磁感应强度。的大小与I和B满足，称为霍尔元件灵敏度，越大，灵敏度越高。已知元件长为a，宽为b，高为h。下列说法正确的是（　　）

A. 表面M电势高，说明半导体材料中的载流子（参与导电部分）带负电

B. 霍尔电压越大，说明磁感应强度越大

C. 元件宽度b越大，霍尔元件的灵敏度越高

D. 元件的高度h越小，霍尔元件的灵敏度越高

【答案】D

【解析】

【详解】A．电流方向向右，若载流子带负电，则向左运动，根据左手定则，表面M电势低，说明载流子带正电，A错误

B．霍尔电压由灵敏度、电流和磁感应强度共同决定，B错误；

CD．由平衡条件

又

n为单位体积内自由电荷的个数，可知

元件的宽度b越大，霍尔元件的灵敏度不变；元件的高度h越小，霍尔元件的灵敏度越高，C错误，D正确。

故选D。

二、非选择题：共174分。第9～12题为必考题，每个试题考生都必须作答。第13～16题为选考题，考生根据要求作答。

（一）必考题：共129分

9. 某物理兴趣小组在实验室中找到如下实验器材：

A．光电计时器（配两个光电门）

B．铁架台

C．小钢球

D．游标卡尺

E．电磁铁

F．铅垂线

G．电源及导线若干

利用这些器材设计如图甲所示的装置来验证机械能守恒定律。

（1）利用铅垂线调整铁架台、光电门等，使电磁铁、光电门1、光电门2的中心在同一竖直线上。用游标卡尺测量小球的直径，如图乙所示，则小球的直径d=______cm。

（2）切断电磁铁的电源，小球由静止自由下落，计时器记录小球通过两个光电门的挡光时间分别为和，同时记录小球从光电门1到光电门2的时间t。则小球通过光电门1时的速度为______（用题中给出的物理量符号表示）。

（3）当地重力加速度大小为g，若满足关系式____________（用题中给出的物理量符号表示），则表明该过程中小球的机械能守恒。

【答案】    ①. 0.975    ②.     ③.

【解析】

【详解】（1）[1]由图乙可知，游标卡尺的主尺读数为0.9cm，游标尺的第15刻度线与主尺的某刻度线对齐，则读数为0.05×15mm=0.75mm=0.075cm，则小球的直径为

d=0.9cm+0.075cm=0.975cm

（2）[2]小球通过光电门1时的速度为

（3）[3]小球通过光电门2时的速度为

由运动学公式可得小球在t时间内下落的高度

则有重力势能的减少量

动能的增加量

在误差允许的范围内，若满足关系式

整理即为

则表明该过程中小球的机械能守恒。

10. 某实验小组设计了如图甲所示的电路，测量电流表A的内阻及电源的电动势和内阻。所使用的器材有：

A．待测电源E（电动势约3V，内阻约0.5Ω）

B．待测电流表A（量程0.6A，内阻约1Ω）

C．电流表，（量程0.6A，内阻未知）

D．电阻箱（0～99.99Ω）

E．滑动变阻器（0～20Ω）

F．滑动变阻器（0～500Ω）

G．单刀双掷开关S

H．单刀单掷开关K

I．导线若干

（1）利用该电路测电流表A的内阻：

①滑动变阻器应选择______（选填仪器前编号“E”或“F”）。

②闭合开关K，将开关S与______（选填“C”或“D”）接通，通过调节电阻箱和滑动变阻器R，读取电流表A及的读数。某次测量数据如下：电流表A的示数为0.27A、电流表的示数为0.45A，电阻箱的示数为，则电流表A的内阻_____Ω。

（2）利用该电路测量电源的电动势和内阻，断开开关K，将开关S与_____（选填“C”或“D”）接通，调节电阻箱，记录电阻箱的阻值和电流表A的示数；多次调节电阻箱，重复实验，并记录多组电阻箱的阻值和对应电流表A的示数I。由实验数据绘出的图像如图乙所示，由此求出电源的电动势E=______V、内阻r=______（计算结果均保留两位有效数字）。

【答案】    ①. E    ②. D    ③. 0.92    ④. C    ⑤. 2.9    ⑥. 0.53

【解析】

【详解】（1）①[1]滑动变阻器取，不考虑其他电阻，电流为0.15A，已明显小于电流表量程，故滑动变阻器选择E足够。

②[2][3]闭合开关K，将开关S与D接通，通过调节电阻箱和滑动变阻器R，读取电流表A及的读数，由部分电路欧姆定律可得

（2）[4][5]利用该电路测量电源的电动势和内阻，断开开关K，将开关S与C接通，调节电阻箱，记录电阻箱的阻值和电流表A的示数，由闭合电路欧姆定律可得

整理可得

结合图线可得，斜率为

截距为

联立解得

，

11. 全国平均每天有3亿多件快递包裹在分拣寄递中。一种交叉带式分拣机俯视图如图甲所示，有一组小车沿封闭水平导轨匀速率运动，小车上表面装有传送带，传送带运动方向与小车运动方向垂直。分拣时，经扫码后的某包裹与小车一起做匀速直线运动，根据目的地不同，到达某隔口时，小车上的传送带迅速启动，将包裹卸载下去，从而实现根据目的地将包裹进行分类的目的。现将小车上的传送带部分简化成图乙侧视图所示的模型，传送带与某包裹间动摩擦因数，间距离，包裹可视为质点且放在中点。小车沿轨道匀速运动的速度，当该包裹即将到达目的地隔口时，小车上的传送带迅速启动，获得的速度，忽略传送带的加速时间，该包裹质量，取。

（1）求从传送带启动到该包裹到达N处所需时间；

（2）若要使该包裹卸载时恰好到达隔口中间，则需在包裹沿小车运动方向上距离隔口中间多远处启动传送带?

（3）求传送带与该包裹间因摩擦而产生的热量。

【答案】（1）0.6s；（2）3m；（3）4J

【解析】

【详解】（1）根据牛顿第二定律

包裹的加速度大小为

包裹与传动带相对静止时

得

此时包裹沿传动带方向的位移为

得

包裹匀速运动的时间为

从传送带启动到该包裹到达N处所需时间为

（2）启动传动带时，包裹沿小车运动方向上距离隔口中间的距离为

（3）传送带与该包裹间因摩擦而产生的热量为

12. 磁场可以控制带电粒子的运动，诸如磁偏转、磁聚焦、磁约束等。如图甲所示，平面内，在y轴左侧的范围内，存在如图乙所示的周期性变化的匀强电场（电场强度取向上为正），在电场左边界范围内有大量质量为m，带电荷量为q（）的带电粒子，同时以平行于x轴的初速度射入电场中，经过一段时间，所有带电粒子都从间平行于x轴射出电场。在y轴右侧合适的圆形区域加一垂直纸面向外的匀强磁场，所有带电粒子经磁场区域后均能打到同一点D，D点坐标为（2a，0），已知，不计粒子间相互作用。求：

（1）交变电场的周期T和电场强度的值；

（2）随匀强磁场磁感应强度改变，满足题意的磁场区域的最大、最小半径，及对应磁场区域的圆心坐标；

（3）磁感应强度的最小值，及磁感应强度最小时各带电粒子到达D点的最大时间差。

【答案】（1）（n=1，2，3，⋯），（n=1，2，3，⋯）；（2），；，；（3）

【解析】

【详解】（1）带电粒子在水平方向做匀速直线运动，如图所示，则有

（n=1，2，3，⋯）

解得

（n=1，2，3，⋯）

带电粒子在电场中运动侧向总位移为

（n=1，2，3，⋯）

粒子的加速度为

解得电场强度为

（n=1，2，3，⋯）

（2）所有带电粒子经磁场区域后均能打到同一点D，则粒子的运动半径等于圆形磁场的半径，当所加磁场的是解析图中小圆时，磁感应强度为最大值，此时的圆心坐标为，圆周半径

由洛伦兹力提供向心力可得    

解得

当所加磁场为图中大圆时，磁感应强度是最小值，此时圆心坐标为，圆周半径为

由洛伦兹力提供向心力可得

解得

（3）当磁感应强度取最小值时，则有

解得各带电粒子到达D点的最大时间差

（二）选考题：共45分。请考生从2道物理题、2道化学题、2道生物题中每科任选一题作答。如果多做，则每科按所做的第一题计分。

[物理—选修3-3]

13. 一定质量的理想气体从状态A开始，经过状态B、C又回到状态A，该过程的V-T图像如图所示。下列说法正确的是（　　）

A. 状态A的压强小于状态C的压强

B. 由状态A变化到状态B，气体从外界吸收热量

C. 由状态B变化到状态C，气体对外做功

D. 由状态B变化到状态C，气体向外界放出的热量等于气体减少的内能

E. 由状态C变化到状态A，外界对气体做功，但气体分子的平均动能不变

【答案】BDE

【解析】

【详解】A．由图可知，状态A与状态C温度相同，状态A体积较小，则压强较大，A错误；

B．由状态A变化到状态B，温度升高，体积增大，则气体内能增大，气体对外做功，则气体从外界吸收热量，B正确；

CD．由状态B变化到状态C，体积不变，气体对外界不做功，气体向外界放出的热量等于气体减少的内能，C错误，D正确；

E．由状态C变化到状态A，温度不变，气体分子的平均动能不变，体积减小，外界对气体做功，E正确。

故选BDE。

14. 系留气球是使用缆绳将其拴在地面，并可控制其在大气中漂浮高度的气球，主要应用于大气边界层探测。一个系留气球的简化模型如图所示，主、副气囊通过无漏气、无摩擦的面积为S的活塞分隔。主气囊的容积为，内部封闭有一定质量的氦气（可视为理想气体）。副气囊与大气连通。轻弹簧右端固定、左端与活塞链接。当气球在地面附近达到平衡时，活塞与左挡板刚好接触（无挤压），弹簧处于原长状态。在气球升空过程中，大气压强逐渐减小，弹簧被缓慢压缩。当气球上升至目标高度时，活塞与左侧挡板距离为，设气球升空过程中氦气温度不变。已知地面附近大气压强为、温度为，弹簧劲度系数为k，且弹簧始终处于弹性限度内，活塞厚度忽略不计。

（1）求目标高度处的大气压强p；

（2）气球升至目标高度的瞬间，活塞即被锁住，当气球内外温度达到平衡时，主气囊内压强变为，求气球驻留高度处的大气温度T。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）对主气囊内被封闭的氦气，其在地面附近时的压强，体积，在高空目标高度时，体积为，由玻意耳定律可得

代入整理解得

（2）活塞被锁住后，氦气做等容变化，由查理定律可得

代入整理解得    

[物理—选修3-4]

15. 一列简谐横波在时的波形图如图所示，A为介质中平衡位置在处的质点。在时A第一次达到波峰位置。若该波沿x轴负方向传播，则该波的速度大小为________m/s，周期为________s。若该波沿x轴正方向传播，则A沿y轴方向做简谐运动的位移—时间关系为y=________m。

【答案】    ①. 20    ②. 0.4    ③.

【解析】

【详解】[1][2] A为介质中平衡位置在处的质点，在时A第一次达到波峰位置，若该波沿x轴负方向传播，则有

解得    

波速为

[3]若该波沿x轴正方向传播，在时A第一次达到波峰位置，则有
 

解得

则有

由题图可知振幅为A=5cm=0.05m，可得A沿y轴方向做简谐运动的位移—时间关系为

16. 用某透明材料制作的半球形光学元件如图所示，平行单色光垂直射到半径为R的半球底平面上，材料对该单色光的折射率，半球的上方平行于半球底平面放置一足够大的光屏，单色光经半球折射后在光屏上可形成一个圆形光斑。不考虑光的干涉、衍射及在半球内的多次反射，折射光线可视为近轴光线（所有光线可会聚于轴上同一点），真空中光速为c。求：

（1）当光屏上的光斑最小时，圆心O到光屏的距离；

（2）圆心O到光屏的距离时，光屏被照亮的面积及单色光从O点到达光屏的时间。

【答案】（1）；（2），

【解析】

【详解】（1）做剖面图如图所示，光线入射到D点时恰好产生全反射，则有，由几何关系可得

（2）由解析图可得

解得

光屏被照亮的面积

单色光从O点到达光屏的时间