2023-2024学年河南省信阳高级中学高三（下）月考理综试卷（2月）（含解析）

2023-2024学年河南省信阳高级中学高三（下）月考理综试卷（2月）
一、单选题：本大题共5小题，共22分。
1.如图所示为玻尔模型中氢原子能级示意图，一大群处于能级激发态的氢原子向较低能级跃迁时会发出频率不同的光，这些光照射在逸出功为的锌板上。下列说法正确的是
( )
A. 这群氢原子的发射光谱是连续光谱
B. 这群氢原子最多能发出种不同频率的光
C. 氢原子从能级跃迁到能级所发出的光波长最长
D. 这些光照射在锌板上，锌板会发生光电效应现象
2.如图所示，、为固定在空间的带正电的点电荷，为两点电荷连线的中点，在两点电荷连线的垂直平分线上点处，由静止释放一个带电粒子，粒子仅在电场力作用下运动轨迹如图中实线，不考虑带电粒子对电场的影响，则下列判断正确的是
( )
A. 点处场强为零 B. 带电粒子带正电
C. 带电粒子从到电场力做负功 D. 点的电势一定比点电势高
3.“天问一号”是我国首个火星探测器，火星距离地球最远时有亿公里，最近时大约亿公里。由于距离遥远，地球与火星之间的信号传输会有长时间的时延。当火星离我们最远时，从地球发出一个指令，约分钟才能到达火星。为了节省燃料，我们要等火星与地球之间相对位置合适的时候发射探测器。为简化计算，已知火星的公转周期约是地球公转周期的倍，认为地球和火星在同一平面内、沿同一方向绕太阳做匀速圆周运动，如图所示。根据上述材料，结合所学知识，判断下列说法错误的是( )
A. 地球的公转线速度大于火星的公转线速度
B. 当火星离地球最近时，地球上发出的指令需要约分钟到达火星
C. 若火星运动到点、地球恰好在点时发射探测器，则探测器沿椭圆轨道运动到点时，恰好与火星相遇
D. 下一个发射时机需要再等约年
4.质量为的物块在光滑的水平面上受到水平拉力的作用，从静止开始做匀加速直线运动，计时开始的图像如甲所示，图像如图乙所示，据图像的特点与信息分析，下列说法正确的是
( )
A. 图乙的斜率是图甲的斜率的倍 B. 水平拉力为
C. 第末的速度为 D. 前的中间时刻的速度为
5.如图所示，两波源分别位于和处，形成两列分别沿轴正方向和负方向传播的简谐横波，两列波的波速均为，两波源的振幅均为，时刻两波的图像如图中所示，此时平衡位置处于和的质点和刚开始振动。质点的平衡位置处于处，下列判断正确的是( )
A. 质点刚开始振动时的方向沿轴的负方向
B. 时刻，质点、的位移都为
C. 内，质点经过的路程为
D. 后，两波源间振动加强的点有个
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
6.为了研究某种透明新材料的光学性质，将其压制成半圆柱形，如图甲所示。一束激光由真空沿半圆柱体的径向与其底面过的法线成角射入。为光学传感器，可以探测光的强度，从面反射回来的光强随角变化的情况如图乙所示．现将这种新材料制成的一根光导纤维束暴露于空气中假设空气中的折射率与真空相同，用同种激光从光导纤维束端面射入，且光线与夹角为，如图丙所示。则
( )
A. 图甲中若减小入射角，则反射光线和折射光线之间的夹角也将变小
B. 该新材料的折射率为
C. 若该激光在真空中波长为，则射入该新材料后波长变为
D. 若该束激光不从光导纤维束侧面外泄，则角需满足
7.“电磁橇”是我国建成的世界首个电磁驱动地面超高速试验设施。图甲是一种线圈形电磁弹射装置的原理图，开关拨向，向电容器充电，充完电后，在时刻开关拨向，发射线圈被弹射出去。图乙是驱动线圈的电流随时间的变化图像。发射导管材质绝缘且内壁光滑，下列说法正确的是( )
A. 开关拨向的瞬间，驱动线圈和发射线圈中的电流同向
B. 开关拨向的瞬间，驱动线圈和发射线圈相互排斥
C. 在时间内，发射线圈中的电流不断减小
D. 发射导管越长，发射线圈的出射速度越大
8.如图甲所示，粗糙水平面上放置一质量为的物块，物块受到水平向右的力作用，时刻起从零开始先随时间均匀增大，然后随时间均匀减小到零，力增大和减小的快慢相同，物块加速度随时间的变化关系在内如图乙所示，其中、已知，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为，则
( )
A. 物块与水平面间的动摩擦因数为
B. 物块的最大速度为
C. 物块整个运动过程中力的冲量大小为
D. 力减为零后物块继续运动的距离为
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
9.某同学利用如图所示的装置测量某种单色光的波长。实验时，光源正常发光，调整仪器从目镜中可以观察到干涉条纹。
将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第条亮纹，此时手轮上的示数如图甲所示；然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第条亮纹中心对齐，记下此时如图乙所示的手轮上的示数为___________，求得相邻亮纹的间距为___________。
若相邻亮纹的间距为，双缝与屏的距离为，双缝间距为，则光的波长用上述部分物理量可表示为___________。算结果保留三位有效数字
若想增加从目镜中观察到的条纹个数，写出一条可行的措施___________。
10.传感器在现代生活中有着广泛的应用。某学习小组利用压力传感器设计了一个测量压力大小的电路。压敏电阻的阻值与所受压力大小的关系如图甲所示，压力在范围内时图线为直线。
先利用如图乙所示的电路，测量时压敏电阻的阻值。主要器材如下。
压敏电阻时的阻值在之间；
电源电动势，内阻不计；
电流表量程，内阻；
电流表量程，内阻约为；
定值电阻；
滑动变阻器；
开关、及导线若干。
请完成下列问题：
要求尽量准确测量压敏电阻的电阻值，导线端应与______填“”或“”点连接。
滑动变阻器有两种规格，本实验中应选择______。
A.最大阻值为 最大阻值为
闭合开关、，调节滑动变阻器接入回路部分的阻值，从最大值逐渐减小，电流表读数为时电流表读数为，可知________。
断开开关，继续调节滑动变阻器，使电流表达到满偏，满偏电流刻度处标记。此时滑动变阻器接入电路部分的阻值和内阻之和为_____。保持滑动变阻器阻值不变，当电流表示数为时，压力_____。
四、计算题：本大题共3小题，共42分。
11.如图，粗细均匀的形导热细玻璃管固定在竖直面内，竖直部分上端封闭，长为，通过水银柱在管内封闭一段长为的理想气体，水平部分左端开口，管内的水银柱总长为，水银柱左侧面到端的距离为，已知大气压强为，环境温度为。
若保持环境温度不变，将玻璃管端用活塞封闭，并缓慢向右推动活塞，当水银全部进入竖直管时，求此时竖直管内气体的压强；
若环境温度缓慢升高到，求水银柱左侧面向左移动的距离。
12.如图所示，真空中的正方体棱长，底面中心处有一点状放射源，仅在所在平面内向各个方向均匀发射速率均为的带正电粒子，平面处放有一个荧光屏，现给立方体内施加竖直向上的匀强磁场，使所有粒子恰好能束缚在正方形区域内，已知粒子的电量，质量，粒子打到荧光屏上立即被吸收并发出荧光，不计粒子间的相互作用力和重力。
求磁场的磁感应强度大小；
若仅将屏沿方向平移，求粒子打在屏上产生亮线的长度；
若在正方体内再施加一竖直向上的匀强电场，求粒子从射出后时的空间位置坐标。
13.如图甲所示，粗糙水平面上放置有一足够长的木板，木板最右端放置一小物块，木板左侧某位置有一竖直墙壁，时给木板和小物块一共同的初速度，二者保持相对静止向左运动，时木板与竖直墙壁发生碰撞，碰撞时间极短，内木板和物块的速率时间图像如图乙所示。已知木板与墙壁碰撞后原速率反弹，木板质量，物块质量，重力加速度。
求初速度的大小
求物块与木板间因摩擦产生的热量；
仅改变木板左端到墙壁的初始距离，求最终木板左端到墙壁的距离与的关系。
答案和解析
1.【答案】
【解析】A.氢原子只能处于几条特定的能级状态，在不同能级跃迁时发出特定频率的光，因此所发射的光谱不是连续的，故A错误；
B.这群氢原子处在 能级，在向低能级跃迁的过程中，能发出 种，即种不同频率的光，故B错误；
C.氢原子从 能级跃迁到 能级，所发出的光的能量最大，由
可知，所发出的光的波长最短，故C错误；
D.氢原子从 能级跃迁到 能级释放的能量为
可知锌板会发生光电效应现象，故D正确。
故选D。
2.【答案】
【解析】若 、 电量相等，则粒子沿中垂线做直线运动，由题图知粒子做曲线运动，可分析出 、 电量不等，且根据曲线运动的性质，物体做曲线运动，轨迹夹在速度方向与合外力方向之间，且合外力指向轨迹的凹侧面，即在点处合外力斜向左下方，而带正电的粒子在电场中所受电场力的方向与电场强度的方向相同，带负电的粒子在电场中所受电场力的方向与电场强度的方向相反，根据两正点电荷所形成电场中电场强度的叠加法则可知，点处的电场强度应斜向右上方，由此可知该粒子带负电，也可判断出 的电荷量大于 的电荷量，所以点处场强不为零，故AB错误；
带电粒子从到电场力做正功，带电粒子的动能增加电势能减小，而带负电的粒子在电势高的地方电势能小，因此点的电势一定比点电势高，故C错误，D正确。
故选D。
3.【答案】
【解析】A.根据万有引力提供向心力有
解得
由于地球的轨道半径小于火星的轨道半径，可知地球的公转线速度大于火星的公转线速度，故A正确；
B.当火星离地球最近时，地球上发出的指令到达火星的时间为
分钟
故B正确；
C.根据开普勒第三定律可得
探测器轨道的半长轴小于火星轨道的半径，可知 ，则如果火星运动到点、地球恰好在点时发射探测器，那么探测器将沿轨迹先运动到点，此时火星还没有达到点，两者并不能恰好在点相遇，故C错误；
D.根据题意，两者相距最近时，恰好是一次发射机会，设到达下一次机会的时间为 ，根据 可知
代入数据解得
年
故D正确。
本题选错误的，故选C。
4.【答案】
【解析】A.物块做初速度为零的匀加速直线运动，根据
可得
则图甲的斜率
根据
可得图乙的斜率
则
即图乙的斜率是图甲的斜率的倍，故A错误；
B.由图可得
由
解得
根据牛顿第二定律可得
故B错误；
C.第 末的速度为
故C错误；
D.设前 所需时间为，则
得
前 的中间时刻的速度为
故D正确。
故选D。
5.【答案】
【解析】A.由波形图可知，两列波将同时传到点，由左侧波在点引起的振动方向向上，由右侧波在点引起的振动方向也向上，可知质点起振时的振动方向沿轴正向，故A错误；
B.由题意知波的周期
由
时、都是从平衡位置向正最大位移处运动，在时刻，、都运动到负最大位移处，位移都为，故B错误；
C.两列波传到点的时间均为
在时间内，质点振动 ，由于到两波源距离相等，波长相等，点是振动加强点，振幅为
时间内运动的路程为
故C正确；
D.经过，波前进的距离为
即末，轴上范围内所有质点都处于两列波叠加区域。
到两波源路程差为波长整数倍的质点在、、、、、、处，即有个振动加强点，故D错误。
故选C。
6.【答案】
【解析】A.图甲中若减小入射角，则反射角减小，折射角也减小，则和折射光线之间的夹角将变大，选项A错误；
B.由图乙可知，当入射角大于时，反射光线的强度不再变化，可知临界角为，则该新材料的折射率为
选项B正确；
C.若该激光在真空中波长为 ，则
射入该新材料后波长变为
选项C正确；
D.若该束激光恰好不从光导纤维束侧面外泄，则角需满足
解得
则若该束激光不从光导纤维束侧面外泄 ，选项D正确。
故选BCD。
7.【答案】
【解析】【分析】
本题考查对楞次定律、法拉第电磁感应定律的理解与运用。要知道同向电流相互吸引，异向电流相互排斥。图乙中电流的变化率与磁场的变化率正相关，而磁场的变化率决定了发射线圈中电流的大小法拉第电磁感应定律。
【解答】
开关 拨向瞬间，驱动线圈电流增大，线圈周围的磁场增强，根据楞次定律可知，发射线圈中的感应电流与驱动线圈中的电流反向，则驱动线圈和发射线圈相互排斥，故A错误，B正确；
C. 时间内，驱动线圈中的电流变化率逐渐减小，则周围磁感应强度的变化率逐渐减小，由法拉第电磁感应定律可知，发射线圈中的感应电动势减小，则发射线圈中的电流不断减小，故C正确；
D. 时刻过后驱动线圈中电流减小，发射线圈中的感应电流与驱动线圈中的电流同向，驱动线圈和发射线圈相互吸引，发射线圈减速，所以选择合适的发射管长度，当发射线圈在 时刻能刚好到达管口时，发射线圈的出射速度最大，故D错误。
故选BC。
8.【答案】
【解析】A.设 ， 时刻物块开始运动，有
时刻根据牛顿第二定律有
解得
得
A正确。
B. 图像与横轴围成的面积大小表示速度的变化量，从 到 时间内加速度均为正值，物块一直加速， 时刻加速度为零，速度最大，图像面积大小为 ，则最大速度为 ，B错误。
C.根据题意可知全过程的变化对称，在 时刻力减小为零， 图像与横轴围成的面积大小等于的冲量大小，但物块从 时刻才开始运动，则物块开始运动后的冲量大小为
从 到 时间内滑动摩擦力的冲量大小为
则 ，可知 时刻物块仍在运动，因此
C错误。
D. 时间内，由动量定理有
之后物块在摩擦力作用下继续减速到速度为零，由动能定理有
解得
D正确。
故选AD。
9.【答案】；；；减小双缝到屏的距离。
【解析】解：手轮其实是螺旋测微器，其精确度为，
由图乙可知：手轮上固定刻度读数为，可动刻度读数为，则螺旋测微器读为。
同理，图甲的读数：固定刻度读数为，可动刻度读数为，螺旋测微器读为为：，
所以相邻亮纹的间距为：
根据，则光的波长为：
；
增加从目镜中观察到的条纹个数，则条纹的宽度减小，根据相邻亮条纹间的距离，
可知当将屏向靠近双缝的方向移动，即减小双缝到屏的距离，可实现条纹个数增加。
故答案为：；；；减小双缝到屏的距离。
先确定螺旋测微器的最小分度值，再读出固定刻度与可动刻度读数，相加即为螺旋测微器读数，再求相邻亮纹的间距；
根据双缝干涉条纹间距公式计算；
根据双缝干涉条纹间距公式分析判定。
本题考查双缝干涉条纹间距公式的应用，要理解双缝干涉实验的原理，掌握干涉条纹的间距公式：，知道是相邻条纹的间距，同时解决本题的关键掌握螺旋测微器的读数方法，注意要估读一位。
10.【答案】；；；；。
【解析】【分析】
本题考查传感器及闭合电路欧姆定律。
根据欧姆定律和电路连接方式解答；
根据电路中电流大小及的量程解答；
根据解答；
根据闭合电路的欧姆定律求解；当电流表示数为时，求解压敏电阻两端电压、压敏电阻的阻值，根据图甲求解压敏电阻随压力变化的函数表达式，最后求压力。
【解答】
导线端应接，和定值电阻串联可当成电压表测量压敏电阻两端的电压，和的电流之差是通过压敏电阻的电流，若接，因的具体内阻未知，不能准确测量两端的电压值；
时，若选滑动变阻器，最大阻值全部接入电路，其总电阻为，
则干路电流约为，超过的量程，所以应选择最大阻值为的滑动变阻器，以确保安全，选B；
闭合开关、，当两电流表、的示数分别为、时，有；
根据闭合电路的欧姆定律得滑动变阻器接入电路部分的阻值和内阻之和为；
电流表示数为时，压敏电阻两端电压为，压敏电阻为，
根据甲图，斜率，代入数据图甲的解析式，
当压敏电阻的阻值时，代入数据解得压力。
11.【答案】 ；
【解析】设玻璃管的横截面积为，开始时，管内理想气体的状态为
，
当水银全部进入竖直管时，竖直管内理想气体的体积为
气体发生等温变化，根据玻意耳定律有
代入数据解得
当环境温度升高后，设水银柱左侧面向左移动的距离为，则管内理想气体的状态为
， ，
根据理想气体状态方程有
代入数据解得
另一解不符合实际，舍去
12.【答案】 ； ；
【解析】所有粒子恰好被束缚在正方向 区域内，粒子轨迹如下图所示：
由几何关系得：
粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，则有：
代入数据可得：
若仅将 屏沿 方向平移 ，粒子运动的俯视图如下图所示：
由图可知，当 为直径时，粒子打在荧光屏上线的最上端，则
竖直方向的距离
当粒子轨迹与 面相切时，粒子打在荧光屏上 线的最下端，竖直方向的距离
则粒子打在 屏上产生亮线的长度
粒子运动的周期
可知
加上电场后，粒子在水平方向仍然做匀速圆周运动，因为 ，所以粒子在水平方向回到点的正上方，即
，
竖直方向粒子做匀加速直线运动；由牛顿第二定律有：
则经过时间后，竖直方向的位移
代入数据可得：
所以粒子经过时间后空间位置坐标为 。
13.【答案】；；
【解析】设木板与水平面间的动摩擦因数为 ，物块与木板间的动摩擦因数为 ，碰后木板向右做减速运动，物块向左做减速运动。假设物块速度先减到零根据图乙，可知物块的加速度大小为
木板的加速度大小为
根据牛顿第二定律有
解得
验证假设成立，同理可证，木板速度先减为零的情况不符合题述，根据题意可知初始二者同时以相同初速度向左减速运动，加速度大小为
由图知
且
又
解得初速度大小
与墙壁碰撞后瞬间至物块速度减为零，物块的位移大小为
木板的位移大小为
物块速度减为零至二者共速的过程，物块和木板的加速度大小不变
则有
该过程中二者的相对位移大小为
则整个运动过程中物块与木板因摩擦产生的热量为
解得
由上述分析可知，物块和木板减速到零时向左运动的距离
当 时，最终木板左端到墙壁的距离
当 时，木板与墙壁发生碰撞后速度反向，有
可得木板与墙壁碰后瞬间物块与木板的速度大小
设经时间二者共速，共速的速度大小为 ，规定水平向右为正方向，有
解得
此时木板向右运动的距离
共速以后二者一起向右做匀减速运动，二者运动的距离
其中
联立解得
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