2023-2024学年河南省新高考联盟高三（下）教学质量测评物理试卷（3月）（含解析）

2023-2024学年河南省新高考联盟高三（下）教学质量测评物理试卷（3月）
一、单选题（本体共6小题，共26分）
1.铀核裂变的产物是多样的，一种典型的铀核裂变方程为，已知原子核的比结合能与质量数的关系如图所示，下列说法正确的是
A. 粒子是电子
B. 粒子是质子
C. 、、相比，的比结合能最大，最稳定
D. 、、相比，的质量数最大，最稳定
2.年月日下午，“天宫课堂”第四课在中国空间站梦天实验舱开讲。航天员演示了球形火焰实验、奇妙“乒乓球”实验、动量守恒实验以及陀螺实验等趣味实验。下列说法正确的是
A. 梦天实验舱中火焰实验的火焰因不受重力而呈现球形
B. 梦天实验舱中发生弹性正碰的两钢球组成的系统合力为
C. 梦天实验舱在低于中国空间站的轨道加速后与空间站对接
D. 已知中国空间站所在的近似圆轨道的轨道半径、运行周期和引力常量，可以求出地球的密度
3.如图所示，质点在点由静止开始匀加速运动，经过时间 运动到点，速度大小为，加速度大小为，动量变化量为，再以加速度经过时间运动到点，速度大小为，动量变化量为。已知，则
A. B. C. D.
4.如图所示，在同一介质中，、两波源在时刻同时起振，形成频率相同的两列机械波，波源振动图像如图所示；波源产生的机械波在时的波形图如图所示。为介质中的一点，点与波源、的距离分别是、。下列说法正确的是
A. 质点的起振方向沿轴负方向
B. 后质点的振幅为
C. 时，质点的位移为
D. 在至时间内，质点运动的路程为
5.如图所示，质量为的小球可视为质点用长为的不可伸长的轻质细线悬挂在点。现把小球移动到点，此时细线伸直，与水平方向的夹角为，使小球从点由静止释放，当小球运动到点时，细线再次伸直，然后沿圆弧运动到最低点点，已知重力加速度为，下列说法正确的是( )
A. 小球在点的速度大小为
B. 小球在点处因细线再次伸直受到细线的拉力的冲量大小为
C. 小球在点的速度大小为
D. 小球在点受到细线的拉力大小为
6.如图所示，水平地面上有一足够长的质量为的长木板，上表面放置两个质量都为的小物块、均可视为质点。外力作用在长木板的右端。已知与地面间的动摩擦因数为，、与间的动摩擦因数分别为、，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，，下列说法正确的是( )
A. 当时、
B. 均静止当时与才发生相对滑动
C. 若，、间距离为，则用时物块会与相碰
D. 当时与才发生相对滑动
二、多选题（本体共2小题，共12分）
7.年月日，中核集团正式签约承建全球首个全高温超导核聚变实验装置，彰显了我国在此领域技术水平居国际前列。在可控核聚变中用磁场来约束带电粒子的运动，叫磁约束。如图所示为核聚变中磁约束装置的简化图，圆环状匀强磁场区域的内半径为，外半径为，磁感应强度大小为，方向垂直于环面，中空区域内带电粒子的质量为，电荷量为，具有各个方向的速度。下列说法正确的是
A. 要使所有带电粒子约束在半径为的区域内，则带电粒子的最大速度为
B. 从内环边缘相切射出的带电粒子，仍在磁场区域运动的最大速度为
C. 要使以大小为的速度由圆心沿半径方向运动的带电粒子不离开半径为的区域，
D. 要使以大小为的速度由圆心沿半径方向运动的带电粒子不离开半径为的区域，
8.如图所示，一足够长的金属导轨质量，放在光滑的绝缘水平面上，导体棒质量电阻不计放置在导轨上且接触良好，已知导体棒与导轨动摩擦因数，构成矩形，导体棒右侧有两个固定于水平面的立柱。导轨段长，开始时右侧导轨的总电阻，右侧导轨单位长度的电阻。以为界，其右侧匀强磁场方向竖直向上，左侧匀强磁场水平向右，磁感应强度大小均为。在时，一水平向右的拉力垂直作用在导轨的边上，使导轨由静止开始做匀加速直线运动，加速度。下列说法正确的是
A. 回路中感应电流随时间变化的表达式
B. 导轨由静止开始做匀加速直线运动，拉力达到最大值
C. 导轨由静止开始做匀加速直线运动的过程中拉力的最大值为
D. 某过程中回路产生的焦耳热为，导轨克服摩擦力做功为，则导轨动能的增加量为
三、实验题（本体共1小题，共9分）
9.某同学设计了一个研究平抛运动的实验。实验装置示意图如图所示，板是一块水平放置的木板，在其上等间隔地开凿出一组平行的插槽图中、，槽间距均为。把覆盖复写纸的白纸铺贴在硬板上。实验时依次将板插入板、、插槽中，每次让小球从斜轨的同一位置由静止释放。每打完一点后，把板插入后一槽中。
实验前必须调节斜槽末端_____。
该同学因操作失误直接将板从板的某一插槽插入开始实验，并逐一往后面的插槽移动直至完成实验，得到实验结果如图所示，并且在打第个点图中的点时点迹很不清晰，该同学依然使用这一实验结果完成了实验。他测量出图中的距离为，的距离为，则小球平抛初速度的计算式为_____用、、、表示。( )
若考虑空气阻力作用，则计算出的小球平抛初速度比真实值_____填“偏大”、“偏小”或“不变”。
四、简答题（本体共1小题，共12分）
10.飞机是我国首款按照国际通行标准自行研制且具有自主知识产权的中程干线客机。其中多种中国制造的新型材料在应用中大放异彩。某实验小组为较精确地测量一新型材料所制元件的电阻，设计了实验电路图如图所示。实验室中可供利用的器材有：
实验材料：电阻约几十千欧
灵敏电流计：量程，内阻约
定值电阻、：阻值未知
电阻箱：
直流电源：电动势
开关与滑动变阻器各一个，导线若干。
请根据图中的电路图，用笔画线代替导线，完成图中的实物连线_____。
该小组连接好电路，先将滑动变阻器和电阻箱的阻值调至接近最大值，闭合开关。减小电阻箱的阻值时，观察到灵敏电流计的示数也减小，则此时点电势比点电势_____填“高”或“低”。
继续减小电阻箱的阻值，当的示数为时，读出此时变阻箱阻值；将与变阻箱互换位置，再次调节电阻箱的阻值，直至电桥再次平衡时，读出此时电阻箱阻值。由以上数据可得的阻值为_____，_____。
若实验过程中滑动变阻器未调至最大值，对实验材料的电阻的测量结果_____填“有”或“没有”影响。
五、计算题（本体共3小题，共41分）
11.如图所示，向一个空的易拉罐中插入一根透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱长度可以忽略。如果不计大气压的变化，这就是一个简易的气温计。已知易拉罐内的有效容积是，吸管内部粗细均匀，横截面积为，在个大气压、温度为时，油柱刚好位于吸管底部。
在个大气压、气温为时，油柱离吸管底部的距离是多少？
将此温度计拿到压强为个大气压的山顶，显示的温度为，则山顶的实际温度与显示的温度相差多少摄氏度？
12.某同学在足够大的水平桌面上用完全相同的方形积木块玩碰撞游戏。如图所示，他将、、三块积木堆叠起来，然后用手指沿桌面弹射积木，使之与积木堆中最底层的发生正碰，碰撞时间极短，碰后瞬间、粘连，之后从底层完全滑出，最终全部在之下。已知积木块的长度均为，质量均为，积木块与积木块、积木块与桌面之间的动摩擦因数均为，各接触面的滑动摩擦力均等于最大静摩擦力，重力加速度大小为。
请判断向外滑出的过程中，、之间是否发生相对滑动？
若要将从底层完全弹出，且最终使、两端对齐，请问应该以多大的速度与发生碰撞？
13.如图所示，平面内存在垂直纸面向里的磁感应强度为的匀强磁场，一质量为、电量为的带电粒子从点开始运动。
若粒子从点沿轴正方向以速度射入第一象限，已知粒子绕圆心做半径为的匀速圆周运动，不计粒子重力。求粒子运动过程中速度的轴分量与轴坐标的比值。
如图所示，若平面内有沿轴负方向的匀强电场，粒子从点由静止释放不计重力，粒子将沿图中轨迹做周期性的运动。由于刚释放瞬间，粒子受到向下的电场力，尽管粒子的初速度为，但可以假想粒子具有一个沿轴正方向的适当大小的速度，而这个速度所对应的洛伦兹力与电场力平衡，因而对应的运动是匀速直线运动；因粒子的初速度为，故粒子还应同时具有沿轴负方向的等大的速度，并在这个速度对应的洛伦兹力作用下做匀速圆周运动。因此，粒子的运动可以看成是这两个运动的叠加。请按照以上提示，求粒子运动到最低点时的速度大小与轴坐标的绝对值的比值。
如图所示，若平面内有沿轴负方向的匀强电场，电场强度大小为，重力加速度为。粒子从点由静止释放，考虑粒子重力，求小球运动过程中距轴的最大距离。
答案和解析
1.【答案】
【解析】【解答】
、根据质量数守恒和电荷数守恒可得，的电荷数为，质量数为，为中子，故AB错误；
C、、、相比，比结合能最大，最稳定，故C正确；
D、重核裂变中，释放核能，、、相比，的质量数最多，结合能最大，核子数最多，最不稳定，故D错误。
故选：。
【分析】
根据核裂变的特点分析；根据图中原子核的比结合能与核子数的关系分析比结合能的大小关系。
对于核反应，通常根据电荷数守恒和质量数守恒列式求解生成物，根据图象进行解题。
2.【答案】
【解析】【分析】
本题考查的是卫星的运行规律，梦天实验舱中火焰受到地球对它的万有引力提供向心力；弹性碰撞的两钢球所受合力不为零；梦天实验舱与中国空间站变轨对接问题，应该是从低轨道加速；测量天体的质量根据万有引力提供向心力，本题是天体物理部分的常见题型，要求学生关注物理科技，联系所学内容。
【解答】
A、梦天实验舱中火焰实验的火焰因重力提供向心力而呈现球形，故A错误；
B、梦天实验舱中发生弹性正碰的两钢球组成的系统受地球的万有引力作用，合力不为，故B错误；
C、梦天实验舱在低于中国空间站的轨道加速后与空间站对接，故C正确；
D、已知中国空间站所在的近似圆轨道的轨道半径、运行周期和引力常量，可以求出地球的质量，故D错误。
3.【答案】
【解析】【分析】
本题考查的是质点做匀变速直线运动的速度与时间的关系，匀变速直线运动的位移与时间的关系，动量定理求解答案，本题重点注意选择正方向，运算过程中注意物理量的正负号，考查学生对矢量的认识。
【解答】
解：设水平向右为正方向，质点由到过程，，，速度大小为，动量变化量为再以加速度经过时间运动到点，，速度大小为动量变化量为，整理上式得：；；，故ABC错误，D正确。
4.【答案】
【解析】本题考查对波的叠加原理的理解和应用能力。
先读出周期，求出两列波的波速，再由运动学公式求两波源传播的速度，根据两波源发出波的传播到点的时间，确定时，质点的振动情况，再由波的叠加原理求解。
【解答】
A、根据波源的振动图象图乙可知，波源的起振方向向上，又因为 ，由此可知波源最先传到点，因此的起振方向与波源的起振方向相同，沿轴正方向，故A错误；
B、因为两波的频率相同，相位差稳定，所以能形成稳定干涉图样，在同一介质中，频率相同的两列机械波，波速相同，波长相等，由图可知，则波速为
，传到所用的时间为，传到点的时间，所以时两波在点叠加，根据波源在时波的图象可知，波源为的起振方向沿轴负方向，点到两波源的波程差为 ，点到两波源的波程差为半波长的整数倍，且两波源的起振方向相反，因此，点为振动加强点，则点的振幅为，故B错误；
C.在时，波源的波使点振动了，波源的点振动了，在时处为两列波的波谷和波谷的叠加，质点的位移为，处于波谷，故C错误。；
D.只有波源的波使点振动，点运动的路程为，两个波的叠加使得的运动路程为，所以在至时间内，质点运动的路程为，D正确。
5.【答案】
【解析】A.由点到点做自由落体运动，由对称性和几何关系可知与水平方向夹角也为，点到点的高度差为
设小球刚到达点时的速度为 ，则由运动公式得
联立解得
但小球到点时细线瞬间绷紧，小球沿细线方向的分速度瞬间变为，只有垂直方向分速度
解得
故A正确；
B.由选项的分析可知，小球沿细线方向的分速度为
拉力的冲量为
解得
故B错误；
C.因小球在点速度突变，故从点到点圆周运动，由动能定理有
解得
故C错误；
D.在点时有
解得
故D错误。
故选A。
6.【答案】
【解析】A.长木板与地面间的最大静摩擦力
只有当 时，、、均静止，故A错误；
B.因 ，故当增大时，先与发生相对滑动，的最大加速度为
此时对整体有
解得
故B正确；
C. ，则与相对滑动，与相对静止，对整体有
解得
经过时间后、相碰，则
得
故C正确；
D.因与已发生相对滑动，的最大加速度为
则、加速度均为 时，对整体有
解得
故D错误。
故选BC。
7.【答案】
【解析】【分析】
【分析】考察粒子在有界磁场的运动，洛伦兹力提供向心力。求得半径。
【解答】
【解答】根据可知，带电粒子的速度越大，在磁
场中圆周运动的半径就越大，要使带电粒子约束在
半径为的区域内，则与内圆相切的方向进入磁
场的粒子在磁场运动的轨迹刚好与外圆相切，可知
最大为，如图所示：
可得带电粒子圆周运动的最大半径为
根据
可得，故B正错
误。
故选：。
8.【答案】
【解析】【分析】导轨做初速度为零的匀加速直线运动，应用匀变速直线运动的速度时间公式求出导轨的速度；由求出感应电动势，根据导轨运动的距离求出回路的总电阻，应用欧姆定律求出感应电流；
应用安培力公式求出金属导轨受到的安培力，应用牛顿第二定律求出拉力的表达式，然后求出拉力的最大值；
D.对金属导轨应用动能定理求出导轨动能的增加量。
本题是电磁感应与力学相结合的一道综合题，根据题意分析清楚导轨受力情况与运动过程是解题的前提，应用、欧姆定律、安培力公式、牛顿第二定律与动能定理即可解题。
【解析】导轨做初速度为零的匀加速运动，导轨的速度，回路中感应电动势，经过时间导轨的位移，回路总电阻，回路电流，A正确；
流过导体棒与导轨的电流相等，导轨与导体棒所处磁感应强度大小相等，导体棒与导轨受到的安培力大小相等，导体棒与导轨受到的安培力大小，导轨受到导体棒的摩擦力，对导轨由牛顿第二定律得，解得外力，当时，即时，外力值最大，代入数据解得外力的最大值，BC正确；
D.设此过程中导轨运动距离，导轨克服安培力做功转化为焦耳热，克服安培力做功，导轨受到的摩擦力，克服摩擦力做功，导轨运动的距离，代入数据解得，导轨受到的合力，对导轨由动能定理得，即代入数据解得，D错误。
9.【答案】切线水平

偏大

【解析】为了保证小球做平抛运动，斜槽得末端需切线水平。
设小球做平抛运动过程中水平方向每经过距离用时为，在竖直方向上，间用时为，间用时为，设点的竖直速度为 ，则
得
则初速度
因空气阻力作用，小球实际加速度小于重力加速度，实际运动时间应比计算出的时间更大，故进一步计算出的小球水平初速度比真实值偏大。
10.【答案】
高

没有

【解析】根据电路图可得实物图连接如下图所示
灵敏电流计的示数由、两点之间的电势差决定，电源左端为正极，减小电阻箱的阻值，点电势降低，点电势不变，的示数减小，通过的电流方向由到，则此时点电势比点电势高。
当的示数为时，读出此时变阻箱阻值 ，则有
而当 与变阻箱互换位置后，电桥再次平衡，有
可得
得
根据
可知滑动变阻器未调至最大值对实验材料的电阻 的测量结果没有影响。
11.【答案】解：由题意可知，温度为时，体积为，
设气温计的最大测量值是为，此时气体的体积为 ，
由盖吕萨克定律得：
，
代入数据解得：油柱离吸管底部的距离；
将此温度计拿到压强为个大气压的山顶，显示的温度为，根据以上计算可知，油柱的高度为，整理上式得，此时气体的体积为 ，由理想气体的状态方程，整理得山顶的实际温度，山顶的实际温度与显示的温度相差。
【解析】根据盖吕萨克定律求解气温计的最大测量值；
根据理想气体的状态方程求山顶的实际温度；
本题主要考查了一定质量的理想气体的状态方程和盖吕萨克定律，熟悉气体状态参量的分析，结合数学体积公式即可完成解答。
12.【答案】不发生相对滑动；
【解析】假设、之间不发生相对滑动，对、整体

对

即

恰好等于、之间的最大静摩擦力，故假设成立，、不发生相对滑动。
假设以速度 碰撞，恰好可以满足要求。
碰撞过程、动量守恒

此后、结合体以初速度 向前减速滑行，上层块积木一起以加速度 向前加速滑行。
对于、结合体

由第问得
假设两部分经过时间 达到共速，则

、的位移

、的位移

恰好滑到、正下方

联立解得

13.【答案】解：由洛伦兹力提供向心力，，
速度在轴分量，轴坐标，
故；
由，得，故粒子看作以做匀速直线运动和做匀速圆周运动，
最低点位置圆周运动速度方向也向右，故合速度，轴坐标绝对值为圆周运动直径，
，二者之比为；
类比，，，粒子看作以做匀速直线运动和做匀速圆周运动，
距轴的最大距离
【解析】由粒子在磁场中做圆周运动规律分析作答；
由配速法分析作答；
将电场力和重力合成，仍用配速法作答。
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