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2024-2025学年河南省金太阳高三模拟考试物理试卷（5月）
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.玻尔的氢原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律，成功地阐释了原子的稳定性、氢原子光谱的产生和不连续性，依此发明的氢原子钟实现了极高精度的时间测量。氢原子的能级示意图如图所示，已知红外线光子的能量在至之间，紫外线光子的能量在至124 eV之间，当大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时，下列说法正确的是
A. 能辐射出6种不同频率的光子 B. 能辐射出5种不同频率的紫外线光子
C. 能辐射出4种不同频率的红外线光子 D. 能辐射出3种不同频率的可见光光子
2.实验小组利用风洞研究抛体运动，在风洞内无风时，将一小球从距水平面高h处的O点以某一速度水平抛出后，小球落到水平面上时的动能为，水平位移，现让风洞内存在如图所示方向的风，使小球受到恒定的风力，小球仍以相同的速度从O点水平抛出，则小球落到水平面上时的动能
A. 一定大于 B. 一定小于 C. 等于 D. 不大于
3.如图所示，一交流发电机的电刷与理想变压器原线圈相连，变压器原、副线圈的匝数之比为，副线圈接有三盏相同的灯泡，灯泡、、分别与定值电阻R、线圈L和电容器C串联，当发电机的矩形导线框ABCD绕垂直于匀强磁场的轴以角速度匀速转动时，三盏灯泡亮度恰好相同，现让导线框ABCD转动的角速度增加一倍，副线圈的匝数减半，下列说法正确的是
A. 灯泡最亮 B. 灯泡最暗
C. 灯泡亮度不变 D. 三盏灯泡的亮度仍然相同
4.如图所示，把一个凸透镜压在一块平面玻璃上，在凸透镜的下表面和平面玻璃的上表面之间形成一个很薄的狭缝层。单色光从上方垂直凸透镜的上表面射向凸透镜，沿光的入射方向看到的明暗相间的干涉条纹可能是
A. B. C. D.
5.牛顿著名的“月-地检验”证明了万有引力定律的普适性，将地球上的重力现象与天体间的引力统一起来。如图所示，月球的轨道半径r是地球半径R的60倍，地球的第一宇宙速度为，则月球绕地球做匀速圆周运动的线速度大小约为
A. B. C. D.
6.如图所示，在升降电梯内固定一倾角为的光滑斜面，将质量为m的光滑小球置于斜面和一个光滑竖直固定挡板之间。电梯在快要到达地面时，以大小为a的加速度沿竖直方向做匀减速直线运动，重力加速度大小为g，关于此过程，下列说法正确的是
A. 小球受到斜面的支持力大小为
B. 小球受到斜面的支持力大小为
C. 小球受到挡板的支持力大小为
D. 小球受到挡板的支持力大小为
7.中国国产隐身战斗机歼是一款具备高隐身性、高态势感知、高机动性等能力的隐形第五代制空战斗机。某次试飞过程中，歼以马赫声音在空气中传播速度的倍的速度沿水平方向匀速飞行，已知歼距地面的高度为4080 m，声音在空气中传播的速度为，则当歼运动轨迹正下方的人刚听到战斗机声音时，战斗机与人之间的距离为
A. 8160 m B. 9792 m C. 10608 m D. 11366 m
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8.如图所示，真空中相距4R的两点分别固定带电荷量为、的点电荷，以两点电荷连线的中点O为圆心、R为半径的圆上对称分布着A、B、C、D四点，已知A点的电势为0，C点的电势为，下列说法正确的是
A. B、D两点的电势相等 B. A、C两点的电场强度相同
C. B、D两点的电场强度相同 D. O点的电势小于
9.一列简谐横波沿x轴方向传播，平衡位置在处质点的振动图像如图甲所示，时刻的部分波形图如图乙所示，时刻的部分波形图如图丙所示，已知小于该简谐横波的周期，下列说法正确的是
A. 该简谐横波可能沿x轴负方向传播
B. 该简谐横波的传播速度为
C. 质点P平衡位置的横坐标为
D. 时间内质点P通过的路程为
10.如图所示，真空中直角坐标系xOy的第二、三象限内有一圆形区域，直径，该区域内存在垂直坐标平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，在第一、四象限内有一矩形ABCD区域，，，该区域内存在垂直坐标平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场和沿y轴负方向、电场强度大小为E的匀强电场。第二象限内有一垂直y轴、宽度为2L的离子源MN，离子源在极短时间内沿y轴负方向均匀地射出速度相同的同种带电粒子，正对圆心射出的粒子经磁场偏转后恰好能沿直线OQ通过矩形区域，不计粒子受到的重力和粒子间的相互作用，下列说法正确的是
A. 带电粒子的比荷为 B. 粒子从CD边离开时的速度大小为
C. Q点持续有粒子经过的时间间隔为 D. 有三分之二的粒子能够到达x轴上的Q点
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.某同学用如图所示的实验装置验证牛顿第二定律，测量工具除力传感器外还有一台天平。实验前将长木板右端垫高，在不悬挂砂桶时，使左端固定有定滑轮的小车能沿木板向左匀速运动。
此实验中正确的操作是__________。
A.不需要测量砂和砂桶的质量m
B.不需要测量小车含滑轮的质量M
C.实验前需要调整力传感器及滑轮，使细线与木板平行
D.实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M
砂和砂桶在匀加速下落的过程中，砂和砂桶的加速度为小车加速度的__________倍。
某次实验过程中，砂和砂桶的质量为m，小车含滑轮的质量为M，释放小车后的一段时间内，力传感器的示数稳定为F，其他操作均正确，若要验证牛顿第二定律，只需要验证当地的重力加速度大小__________即可。
12.在海洋科学中，测量出的海水的电阻率可以用来判断海水的盐度和温度，从而推算海水的密度和深度；在地球物理中，盐水的电阻率可以用来探测地下水、岩石和矿物的性质和分布。某同学通过如图甲所示的实验装置测量生理盐水的电阻率，在绝缘长方体容器的左、右两侧安装电极板，将生理盐水倒入其中，试回答下列问题：
开关闭合前，图甲中滑动变阻器的滑片应置于__________填“左”或“右”端。
移动滑动变阻器的滑片，记录多组电压表示数U和对应的毫安表示数I，将实验数据描点，如图乙所示，若毫安表的内阻可以忽略，则生理盐水的电阻__________保留两位有效数字。
用刻度尺测得长方体的长度、宽度，生理盐水的深度，则生理盐水的电阻率__________保留一位有效数字；由于毫安表内阻的影响，电阻率的测量值__________填“大于”或“小于”真实值。
该同学查阅资料，资料显示盐水的电阻率会随着盐浓度的增加而降低，随着温度的升高而降低，试从微观角度解释此现象：________________________________________。
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
13.如图所示，一导热良好、内壁光滑、高度为H、横截面积为S的汽缸顶部开口并带有卡环，用质量为m的活塞厚度不计封闭一定质量的理想气体，当缸内气体的热力学温度为时，活塞到汽缸底的距离为，环境温度缓慢升高，在活塞缓缓上升的过程中有部分气体漏出，当缸内气体的热力学温度上升到时，活塞恰好到达卡环处，外界大气压强恒为，重力加速度大小为g，求：
封闭气体的压强p；
漏出气体与剩余气体质量的比值k。
14.如图所示，质量为m的物体B静止于足够大的光滑水平地面上，其由光滑的圆弧轨道和长为L的粗糙水平轨道组成，现将质量也为m的物块视为质点从圆弧轨道顶端P点由静止释放，物块A恰好能到达物体B的右端。已知OP水平，物块A与物体B之间的动摩擦因数为，重力加速度大小为g，求：
物体B沿水平地面运动的最大距离d；
物体B对水平地面的最大压力F。
15.如图所示，、为水平面内固定的两条足够长、间距为L的平行直导轨，两导轨左端、的连线垂直于两导轨，间接入一阻值为R的定值电阻，c、d是导轨上的两点且恰好构成一个正方形区域，在此区域内存在竖直向上的匀强磁场，P、Q是导轨上的两个小立柱，紧挨着立柱右侧放置一根长度为L、质量为m、电阻为R的金属棒，以PQ为边界的右侧导轨间存在水平向左的匀强磁场，磁感应强度大小B随时间t变化的规律均满足为已知常数，，从时刻开始对金属棒施加一水平向右的力F，使金属棒由静止开始做加速度大小为a的匀加速直线运动，金属棒运动过程中始终与导轨接触良好，已知导轨单位长度的电阻为，金属棒与导轨间的动摩擦因数为，，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g。
求回路中产生的感应电动势E；
求回路中的感应电流I随时间t变化的关系；
当力F达到最大值时，求力F的瞬时功率P。
答案和解析
1.【答案】D
【解析】A.大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时，能辐射出光的不同频率数，选项A错误;
紫外线光子的能量在至124eV之间。从能级向低能级跃迁，
，
，
，
，共4种不同频率的紫外线光子，B错误。
红外线光子的能量在至之间。
，
，
，3种不同频率的红外线光子，C错误。
，
，
，能辐射出3种不同频率的可见光光子，D正确。
2.【答案】A
【解析】将风力分解成水平向左及竖直向下的两个大小相等的力，由风力产生水平向左及竖直向下的加速度大小相等；小球还受竖直向下的重力，故竖直向下的加速度大于水平加速度；竖直向下做初速度为零的匀加速，水平方向做初速度与加速度相反的匀变速，运动时间相同；根据，结合无风时平抛运动水平位移，可知，有风时水平位移小于竖直位移，故风力对小球做正功，根据动能定理可知，小球落到水平面上时的动能一定大于，选项A正确。
3.【答案】B
【解析】导线框ABCD转动的角速度增加一倍，产生的交流电的频率变大，线圈L的感抗变大，电容器C的容抗变小，所以灯泡最暗，灯泡最亮，选项B正确。
4.【答案】C
【解析】干涉条纹是由凸透镜下表面与平面玻璃间空气隙上、下表面的反射光叠加形成的，从中心向外条纹越来越密集，条纹间距越来越小，选项C正确。
5.【答案】C
【解析】设月球的向心加速度大小为a，地球表面的重力加速度大小为g，根据；则有，，根据，可得：，解得，选项C正确。
6.【答案】D
【解析】电梯具有竖直向上的加速度a，对小球受力分析，如图所示，根据平衡条件有：，，解得，，选项D正确。
7.【答案】C
【解析】如图所示，
战斗机从左向右飞行，过A点作直线AB与战斗机的轨迹交于B点，使，在B点左侧任取一点C，战斗机在C点发出的声音传到A点的时间，战斗机从C点飞到B点后发出的声音传到A点的总时间；在B点右侧任取一点D，战斗机在B点发出的声音传到A点的时间
，战斗机从B点飞到D点后，发出的声音传到A点的总时间，显然战斗机在B点发出的声音先到达人耳，传播的时间，所以，，选项C正确。
故选C。
8.【答案】AD
【解析】A、根据对称性可知，B点的电势等于D点的电势，选项A正确；
B、A、C两点的电场强度方向相同、大小不相等，选项B错误；
C、B、D两点的电场强度大小相等、方向不相同，选项C错误；
D、由于C、O间电场强度的平均值大于O、A间电场强度的平均值，故O点的电势小于，根据点电荷的电势公式可知，O点的电势为，选项D正确。
故选AD。
9.【答案】BC
【解析】根据题图甲可知，简谐横波的周期为，若，则题图乙、丙会出现矛盾，故，平衡位置在处的质点沿y轴正方向运动，该简谐横波沿x轴正方向传播，选项A错误;
该简谐横波的波长为3m，简谐横波的传播速度，选项B正确;
质点P平衡位置的横坐标，选项C正确;
时刻，质点P沿y轴正方向运动，∽时间内质点P通过的路程，选项D错误。
10.【答案】AC
【解析】
A、根据几何关系可知，粒子在圆形磁场中运动的轨迹半径为L，所有粒子均由O点进入矩形区域，根据牛顿运动定律有，沿直线OQ运动的粒子受力平衡，有，解得，，选项A正确；
B、粒子从CD边离开时，根据动能定理有，解得，选项B错误；
C、设运动轨迹最低点与CD边相切的粒子经过O点时的速度方向与x轴正方向的夹角为，如图所示，在水平方向上，根据动量定理可得，，解得，由于
，没有从AB、CD边射出的粒子在矩形区域内的运动可看作两个运动的合成，分别为匀速直线运动和一个完整的匀速圆周运动，对应a、b间的粒子均能经过Q点，根据几何关系可得，从b点射出的粒子先经过Q点，从a点射出的粒子最后经过Q点，Q点持续有粒子经过的时间间隔，选项C正确；
D、能够到达Q点的粒子占总粒子的比例，选项D错误。
故选AC。
11.【答案】；；。
【解析】由题图可知，细线上的拉力大小由力传感器读出，不需要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M，要完成该实验还需测出砂和砂桶及小车的质量，选项A、B、D错误；
实验前平衡摩擦后，还需要调整力传感器及滑轮，使细线与木板平行，选项C正确。
根据速度关联可知，砂和砂桶的加速度为小车加速度的2倍。
设小车的加速度大小为a，对砂和砂桶有，对小车含滑轮有，解得。
12.【答案】左；均可；；大于；温度越高、盐浓度越高，溶液中的载流子越多且无规则运动越剧烈，导电能力越强，电阻率越小。
【解析】闭合开关前，待测电阻两端的电压要从零开始，题图甲中滑动变阻器的滑片应置于左端。
将图乙中各点用平滑曲线连接如图所示，由图可得生理盐水的电阻。
根据电阻定律，有，代入数据解得，由于毫安表内阻的影响，使得生理盐水电阻的测量值生理盐水电阻与毫安表内阻之和大于生理盐水电阻的真实值，由可知电阻率的测量值大于真实值。
温度越高、盐浓度越高，溶液中的载流子越多且无规则运动越剧烈，导电能力越强，电阻率越小。
13.【答案】解：根据平衡条件有0
解得0。
假设封闭气体等压膨胀到时的体积为V，则有
解得。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.【答案】解：两物体构成的系统在水平方向上动量守恒，设圆弧轨道的半径为R，则有
解得；
物块A经过Q点时的速度最大，此时物体B的速度也达到最大，因A、B的质量相等，故A、B的最大速度大小相等，设物块A的最大速度为，物块A经过Q点时受到的支持力大小为，则有
解得。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.【答案】解：设穿过的磁通量为，则有
解得
设时间内金属棒向右运动的位移大小为x，t时刻回路中的总电阻为r，则有
解得；
根据左手定则可知金属棒受到的安培力的方向竖直向下，设t时刻金属棒的速度大小为v，则有
解得
显然当时，F有最大值，此时
力F的瞬时功率。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】

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