[物理]河南省TOP二十名校联考2023_2024学年高三下学期5月猜题(一)试卷(解析版)

这是一份[物理]河南省TOP二十名校联考2023_2024学年高三下学期5月猜题(一)试卷(解析版)，共18页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
全卷满分300分，考试时间150分钟
一、选择题：
1. 如图为氢原子能级图，若一个氢原子由某个能级跃迁到的能级，辐射出一个波长为的光子，已知普朗克常量，真空中的光速，下列说法中正确的是（ ）
A. 该氢原子跃迁到能级后不稳定，向基态跃迁时最多可辐射3种不同频率的光子
B. 该氢原子跃迁到能级后只有吸收能量为1.51eV的光子才能电离
C. 该氢原子由跃迁到的能级时，辐射出的光子是巴耳末系中能量最高的光子
D. 该氢原子初始能级的量子数为
【答案】D
【解析】A．该氢原子向基态跃迁时最多可辐射2种不同频率的光子，A错误；
B．该氢原子至少吸收能量为的光子就能电离，B错误；
C．由图可知，该氢原子由跃迁到的能级时，辐射出的光子是巴耳末系中能量最低的光子，C错误；
D．由图知，初始能级
代入数据得
由图得
D正确。
故选D。
2. 如图甲所示，一物块（可视为质点）从倾角足够长斜面上滑下，物块运动的图像如图乙所示，重力加速度取，下列说法正确的是（ ）
A. 物块的加速度为
B. 物块的初速度为零
C. 物块与斜面间的动摩擦因数为
D. 前2s内物块的平均速度为5m/s
【答案】C
【解析】AB．由运动学公式整理可得
由图乙可知
解得
所以物块在斜面上做初速度为的匀加速直线运动，AB错误；
C．由牛顿第二定律得
解得
C正确；
D．第末的速度为
那么前内的平均速度为
D错误。
故选C。
3. 如图所示，A、B、C分别表示太阳、水星和地球，假设水星和地球在同一平面内绕太阳做匀速圆周运动，水星公转半径为r，地球公转半径为R，此时AB与BC垂直．水星的公转周期为，地球的公转周期为，太阳质量为M，引力常量为G，所有天体均可视为质点，不考虑其他天体的影响，下列说法正确的是（ ）
A. 从地球上看，太阳和水星与眼睛连线所成角度正弦值最大为
B. 年
C. 水星与地球公转线速度之比为
D. 太阳的质量可表示为
【答案】B
【解析】A．从地球上看，太阳和水星与眼睛连线所成角度的正弦值最大为，故A错误；
B．由开普勒第三定律可知
又知
年
联立解得
年
故B正确；
C．由
得
则
故C错误；
D．由
可得
故D错误。故选B。
4. 如图所示，等腰直角三角形ABC为一棱镜的截面，一细光束从M点射入棱镜，入射角为60°，折射后在P点恰好发生全反射，光在真空中传播的速度为c，则该细光束在棱镜中传播的速度为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】入射角，折射角为，由折射定律得
设临界角为，则
由几何关系得
折射率与波速的关系为
联立解得，故选A。
5. 如图所示，空间存在水平向右的匀强电场，场强大小为E，以O为圆心、r为半径的圆与竖直平面内的坐标轴的交点分别为a、b、c、d，用绝缘杆固定一个质量为m、电荷量的可视为质点的带正电小球，将小球放到O点．如果把一个电荷量为的电荷A固定在圆弧上某点e，则绝缘杆对小球的作用力恰好为零，静电力常量为k，下列说法正确的是（ ）
A. 电荷A在圆弧ab的中点处
B. 电荷A的电荷量
C. 未放置电荷A时，a、d两点的场强大小相等
D. 未放置电荷A时，a、d两点间的电势差为
【答案】D
【解析】A．由小球受力平衡可知，受到竖直向下的重力，水平向右的电场力，此二力相等大小均为，则合力为，由cd间的中点处指向O，试探电荷对小球为吸引力，则其在圆弧上cd间的中点处，A错误；
B．由平衡条件可知
可得
B错误；
C．匀强电场在处场强均水平向右，处正电荷在两点产生场强大小相等，方向不同，合场强不相等，C错误；
D．处正电荷在两点产生的电势相等，匀强电场在处电势比在处电势低，D正确。故选 D。
6. P、Q为x轴上相距为10m的两个波源，P点在坐标原点，在时两波源同时开始振动，如图甲所示为波源P的振动图像，图乙为波源Q在时形成的波形图。下列说法正确的是（ ）
A. 两波源形成的波速为
B. 波源Q在时的起振方向沿y轴负方向振动
C. 波源Q在时的起振方向沿y轴正方向振动
D. P、Q之间有两个振动加强点
【答案】BD
【解析】A．由图甲可知波源的振动周期，波源在时沿轴正方向，由图乙可知内波源的振动形式传播了半个波长，所以波源的振动周期也为，波长为，根据波速与波长的关系，解得两波源形成的波速为
故A错误；
BC．时，波源Q产生的波传到的位置，此时的质点沿轴负方向振动，则波源在时的起振方向沿轴负方向振动，故B正确，C错误；
D．波源振动方向相反，则之间的振动加强点到两波源的距离之差为半波长的奇数倍，有（n＝0，1，2，3…）
解得，
故之间有两个振动加强点，故D正确。
故选BD。
7. 如图所示，一根不可伸长的细绳跨过两个光滑滑轮，绳的一端固定在水平天花板A点，另一端被小明拉住，动滑轮下方吊一质量为m的物体，水平地面上的C点在定滑轮正下方，D点和E点分居C点两侧，，小明此时站在D点，重力加速度为g，不计滑轮大小，下列说法正确的是（ ）
A. 小明在D点下拉绳子，拉力变大
B. 小明在D点保持不动，将A点左移，拉力不变
C. 小明手捏绳端手臂保持下垂，从D点走到C点的过程中，拉力变小
D. 小明手捏绳端手臂保持下垂，从D点走到E点的过程中，绳上的拉力先变大再变小
【答案】AC
【解析】A．如图，设间绳长为，间距离为，绳与水平方向的夹角为，有
若小明在点沿绳下拉绳子，变小，不变，变小，由两式可得拉力变大，故A正确；
B．若小明在点保持不动，将A点左移，不变，变大，变小，由两式可得拉力变大，故B错误；
C．若小明手捏绳端手臂保持下垂，从点走到点的过程中，右端绳长变短，间绳长变长，不变，变大，由两式可得拉力变小，故C正确；
D．若小明手捏绳端手臂保持下垂，从点走到点的过程中，右端绳长先变短再变长，间绳长先变长再变短，不变，先变大再变小，由两式可得绳上的拉力先变小再变大，故D错误。
故选AC。
8. 如图所示，间距的足够长的光滑导轨固定在水平面上，整个空间存在与水平面成30°角斜向下的匀强磁场，磁感应强度大小．导轨的左端接有一阻值为0.4Ω的定值电阻R，质量的金属棒ab垂直于导轨放置且接触良好，棒ab的电阻，现在棒ab上加的水平向右外力，测得棒ab沿导轨滑行达到最大速度过程中，通过电阻R的电荷量．重力加速度取，导轨电阻不计．下列说法正确的是（ ）
A 棒ab速度达到最大后沿导轨做匀速运动
B. 棒ab从开始运动至速度最大的过程中，棒ab的位移为1.4m
C. 棒ab从开始运动至速度最大的过程中，电阻R上产生的焦耳热为1J
D. 从静止开始运动，经过1s棒ab达到最大速度
【答案】AB
【解析】A．当安培力的水平分力等于外力时金属棒的速度达到最大，感应电动势为
由闭合电路欧姆定律得
联立解得
竖直方向对金属棒列平衡方程得
解得
可知棒从静止开始运动到速度达到最大过程中金属棒没有脱离导轨，金属棒速度达到最大后做匀速运动，A正确；
B．设棒从开始运动至速度最大的过程中位移为，则有
解得
B正确；
C．对棒用动能定理得
解得
则电阻上产生的焦耳热为
C错误；
D．对棒用动量定理得
解得
D错误。故选AB。
二、非选择题：
9. 小明同学用如图所示的装置验证机械能守恒定律．将细线一端悬挂在铁架台上，另一端系住一个底部粘有一个宽度为d的遮光片小钢球，小钢球静止于A点，光电门固定在A点正下方．将小钢球拉起一定的高度由静止释放，光电门记录小钢球的遮光片挡光时间为t．已知重力加速度为g．
（1）还需要测量的物理量是______；
A. 小钢球和挡光片的质量m
B. 小钢球被拉起的高度h
C. 细线的长度l
D. 小钢球的直径D
（2）若想验证机械能守恒定律，只需验证______成立即可（用题中的物理符号表示）；
（3）小明实验过程中发现，小球动能增加量总是稍大于重力势能减少量，可能的原因是______（写出一条即可）。
【答案】（1）B （2）
（3）由于挡光片有一定长度，所测的速度大于小球的实际速度
【解析】（1）（2）若想验证机械能守恒，需要验证
其中
即只需验证
所以还需测量小钢球被拉起的高度
（3）若是小球动能增加量总是稍大于重力势能减少量，是因为小球到达最低点时，挡光片的线速度大于小球的线速度，使得小球的动能增加量大于重力势能的减少量。
10. 某实验小组想测量一节干电池的电动势和内阻，设计了如图甲所示的电路．先将电压表正接线柱接a位置，闭合开关，他们发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片，电流表始终没有示数，电压表有示数且不变，在其他连接不变的情况下，再将电压表正接线柱接由a位置移到b位置，发现无论怎样移动滑片，电流表和电压表均无示数。
（1）电路中的故障是______；
A. 滑动变阻器断路B. 电流表断路C. 滑动变阻器短路
（2）实验小组清除故障后将电压表正接线柱接在a处，闭合开关，调节滑片的位置，记录相应的电压表和电流表的示数，根据记录的数据作出图像，如图乙．则干电池的电动势为______V（保留3位有效数字）、内阻为______Ω（保留2位有效数字），电动势的测量值______（选填“偏大”“偏小”或“准确”）；
（3）将电压表正接线柱接在b处，闭合开关，重复（2）中操作作出图像，如图丙．此实验方案的误差来源是电流表分压，试在图丙中定性画出电源图像的理论值图线__________。
【答案】（1）B （2）1.58 0.63##0.64 偏小
（3）
【解析】【小问1详解】
电压表正接线柱接位置时，电流表始终没有示数，电压表有示数且不变，说明电压表可以连通电源，电流表没有与电源连通．将电压表正接线柱由位置移到位置时，电压表、电流表均无示数，说明两表均不能接通电源，故判断电流表断路。故选B。
【小问2详解】
[1] [2] 由闭合电路欧姆定律可得
由图可得
内阻为
[3] 此种方案由于电压表分流，和的测量结果都偏小。
【小问3详解】
电流表分压，当时，，当电流是某一值时，理论的电压值应该比实验的电压值大，且电流越大，就越大，故理论图线纵截距与实验图线相同，斜率比实验图线小，如图所示．
11. 轮胎状况是汽车安全行驶的重要因素，而胎压就是维持轮胎的生命，所以标准的胎压就显得异常重要。某品牌汽车在夏季37℃时胎压为标准大气压的2.2倍，在冬季零下3℃时胎压为标准大气压的2.4倍，该汽车轮胎的容积为30升，汽车轮胎内为氮气（可视为理想气体），已知标准状况下（1个标准大气压，零摄氏度）氮气的密度为。求：
（1）夏季37℃时轮胎内氮气的密度；
（2）冬季应该比夏季向该汽车轮胎内多充入氮气的质量。（结果都保留3位有效数字）
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）设标准大气压为，则有
，，
由理想气体状态方程得
其中
，，
解得
（2）由理想气体状态方程有
可知，气体的质量
设夏季轮胎内氮气的质量为，冬季轮胎内氮气的质量为，则有
其中
解得
由于
解得
12. 如图所示，在xOy平面直角坐标系的第Ⅱ象限有沿y轴正方向的匀强电场，电场强度为E，将一群电子从第Ⅱ象限内的不同位置以初速度沿x轴正方向射出，发现这些电子均能经过坐标原点O．电子通过O点后进入第Ⅳ象限内的匀强磁场区域，磁场方向垂直坐标平面向里，磁感应强度大小为B，这些电子经过磁场偏转后都再次到达y轴．已知电子电量为e，质量为m，求：
（1）这群电子从第Ⅱ象限内射出时的位置坐标满足的方程；
（2）第Ⅳ象限内匀强磁场区域的最小面积；
（3）若在第Ⅲ象限所在的立体空间内充满沿y轴正方向的匀强磁场（图中未画出），磁感应强度大小也为B，求电子在这个区域运动时离y轴的最远距离。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）设电子射出的位置坐标为，电子做类平抛运动，有在轴方向
在轴方向
联立解得
（2）设电子经过点时的速度方向与轴负向的夹角为，速度大小为，电子沿轴移动的距离为，则有
可见所有电子经过磁场偏转后都经过轴同一位置，如图所示
则磁场区域的最小面积为
其中
解得
（3）在第Ⅲ象限所在的立体空间内，电子沿轴做匀速运动，垂直轴方向做匀速圆周运动，运动半个周期时离轴最远，最远距离为
13. 如图所示，一足够长的固定轻杆与水平方向夹角为0。质量为3m的B环套在轻杆上恰好不下滑，距离B环l的位置有一质量为m的光滑环A从静止释放。下滑过程中，A环与B环的碰撞为弹性碰撞且碰撞时间极短。重力加速度为g，不计空气阻力。求：
（1）A环与B环第一次碰撞结束后的速度大小；
（2）A环与B环第一次碰撞结束到第二次碰撞前相距最远的距离；
（3）若将B环的初始位置记为坐标原点，沿杆斜向下为x轴正方向建立直线坐标系，求第n次碰撞时环B的位置坐标。
【答案】（1），；（2）；（3）（n=1，2，3…）
【解析】（1）设与B碰前速度为，则有
由于与B的碰撞为弹性碰撞，则有
，
解得
，
A环碰撞后反弹。
（2）由于B环恰好不下滑静止于轻杆上，所以有
则碰后B环匀速下滑，环沿杆向上做匀减速直线运动，当二者速度相同时，两环相距最远，以B为参考系，相对B速度为零时，二者相距最远，相对B的初速度为
相对B的加速度为
两环相距最远的距离为
（3）设与B第二次碰前速度为，则有
，
解得
与B第二次碰后速度分别为、，由动量守恒定律与机械能守恒定律得
，
解得
，
设与B第三次碰前速度，则有
，
解得
与B第三次碰前后，根据动量守恒定律与机械能守恒定律得
，
联立解得，
由于与B碰撞为弹性碰撞，所以二者的相对速度大小不变，始终为，根据以上分析得第一次碰前与B的速度分别为、0，碰后分别为、；第二次碰前与B的速度分别为、；碰后分别为，；第三次碰前与B的速度分别为、；碰后分别为、，…，可知从第一次碰撞后，每经历时间
两环就发生一次碰撞，则第一次碰后B环位移
第二次碰后B环位移
第三次碰后B环位移
所以第次碰后B环位移
（n=1，2，3…）
则第次碰撞时环B的位置坐标为（n=1，2，3…）。