2024学年郑州市宇华实验学校高三（下）第二次模拟考试
物 理
注意事项：
1．答题前，考生务必用黑色碳素笔将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号在答题卡上填写清楚。
2．每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。在试题卷上作答无效。
3．考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题：本题共5小题，每小题6分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求的。
1.1676年丹麦天文学家罗默通过木星卫星的掩食第一次测定了光速。如图甲，木卫1转到木星的背面时，会被木星遮住来自太阳的光线，形成掩食现象。已知木卫1绕木星做匀速圆周运动的周期为，木星的半径为，木星的质量为，木星绕太阳公转周期为，木卫1绕木星转动周期远小于木星公转周期。如图乙，太阳光可视为平行光，太阳光与木星地面相切线与木卫1所在轨道的交点为P、Q点，，引力常量为，下列说法正确的是( )
A.木卫1绕木星运动的线速度为
B.木卫1一次“掩食”过程的时间约为
C.木卫1绕木星运动的向心加速度为
D.由题给信息可以推算出太阳的质量
2.如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比n1：n2=2：1，原线圈电路中接入正弦交流电压，电流表为理想交流电表。已知R1=8Ω，R2=R3，开关S闭合前、后电流表示数之比为3：4。下列说法正确的是（ ）
A.定值电阻R2=1Ω
B.开关断开时，副线圈磁通量变化率的最大值为
C.开关S闭合时，原线圈的输入功率最大
D.开关断开时，电路中消耗的总功率为1512.5W
3.有一透明材料制成的空心球体，内径是R，外径是2R，球心为O，其过球心的某截面（纸面内）如图所示，BO为过球心的水平直线。一束单色光（纸面内）从外球面上A点沿水平方向射入，入射光线与BO间的距离为d。当时，入射光线经折射后恰好与内球面相切。已知光速为c。下列说法正确的是（ ）
A.该材料的折射率为
B.单色光在空心球体中的传播时间为
C.若，单色光在空心球体的内球面会发生全反射
D.若，单色光不能在空心球体的内球面发生全反射
4.如图所示为针对新冠疫情设计的消杀喷药装置，内部装有药液，上部密封压强为的空气，保持阀门关闭，再充入的空气。假设在所有过程中空气可看作理想气体，且温度不变，外部大气压强为，下列说法正确的是（ ）
A.充气后，密封气体压强变为
B.充气后，密封气体的分子平均动能增加
C.打开阀门后，密封气体对外界做正功
D.打开阀门后，密封气体向外界放热
5.地铁靠站时列车车体和屏蔽门之间安装有光电传感器。如图甲所示，若光线被乘客阻挡，电流发生变化，工作电路立即报警。如图乙所示，光线发射器内大量处于激发态的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的光中只有a、b两种可以使该光电管阴极逸出光电子，图丙所示为a、b光单独照射光电管时产生的光电流I与光电管两端电压U的关系图线。已知光电管阴极材料的逸出功为，可见光光子的能量范围是，下列说法正确的是（ ）
A.光线发射器中发出的光有两种为可见光
B.题述条件下，光电管中光电子飞出阴极时的最大初动能为
C.题述a光为氢原子从能级跃迁到能级时发出的光
D.若部分光线被遮挡，光电子飞出阴极时的最大初动能变小，光电流减小
二、选择题：本题共3小题，每题6分，共18分。每小题有多项符合题目的要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分。
6.电磁刹车系统具有刹车迅速、安全可靠、结构简单等特点，如图所示是电磁刹车系统的示意简图。在平行的水平轨道上等间距分布有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为B，有磁场与无磁场区域的宽度均为d。金属线圈固定在机车底部，线圈的宽为d、长为L、匝数为N、电阻为R。当质量为m的机车（含线圈）以速度无动力进入该区域时，金属线圈中产生感应电流并与磁场作用形成制动效应，不计摩擦阻力，忽略机车车身通过磁场区域时产生涡流的影响，则（ ）
A.金属线圈通过每个磁场区域产生的焦耳热相等
B.机车刚进入磁场时受到的安培力的大小为
C.金属线圈穿过每个磁场区域过程中速度的变化量相等
D.机车的制动距离为
7.图为一透明均匀介质球的横截面，为圆心，为直径。一束光以从A点入射，弧面出射的光与平行。下列说法正确的是（ ）
A.介质球的折射率约为
B.介质球的折射率约为
C.在变化时，弧面上观察不到全反射现象
D.若入射光为白光，弧面上出射光形成彩色光带
8.一定质量的理想气体，在经历如图所示的A→B→C→A的状态变化过程，下列描述正确的是（ ）
A.气体从状态A到状态B的过程是等容变化，温度升高，内能增大
B.气体从状态B到状态C的过程，温度升高，对外做功，内能增大
C.气体从状态C回到状态A的过程是等压变化，温度降低，对外做功
D.气体从状态C回到状态A的过程，内能减少，放出热量
E.气体从状态A再回到状态A的全过程，外界对气体做功，气体放出热量，内能增大
三、非选择题：本题共5小题，共62分。
9.（6分）为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，甲、乙两同学设计了如图所示的实验装置。其中M为带滑轮的小车的质量，m为砂和砂桶的质量，为滑轮的质量。力传感器可测出轻绳中的拉力大。
（1）实验时，一定要进行的操作是______；
A.将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力
B.用天平测出砂和砂桶的质量
C.小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录力传感器的示数
D.为减小误差，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
（2）甲同学在实验中得到如图所示的一条纸带（相邻两计数点间还有四个点没有画出），已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为______（结果保留三位有效数字）；
（3）甲同学以力传感器的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，画出的a—F图象（如图）是一条直线，图线与横坐标的夹角为θ，求得图线的斜率为k，则小车的质量为______；（填写字母）
A.B.C.D.
（4）乙同学根据测量数据作出如图所示的a—F图线，该同学做实验时存在的问题是______。（填写字母）
A.先释放小车，后接通电源
B.砂和砂桶的质量m没有远小于小车的质量M
C.平衡摩擦力时木板没有滑轮的一端垫的过高
D.没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够
10.（12分）电导率是检验纯净水是否合格的一项重要指标，它是电阻率的倒数。某实验小组为了测量某品牌纯净水样品的电导率，将采集的水样装入粗细均匀的玻璃管内，玻璃管两端用装有金属圆片电极的橡胶塞密封，如图甲所示。实验小组用刻度尺测出两电极相距L，用游标卡尺测得玻璃管的内径D。接下来，实验小组先用多用电表欧姆挡粗略测量水样电阻的阻值，然后再用以下器材精确测量其阻值，最后分析数据，得出该品牌纯净水样品的电导率。
实验小组有以下器材供选用：
A.电流表（，内阻约为）
B.电流表（，内阻为）
C.电压表（，内阻约为）
D.定值电阻
E.定值电阻
F.滑动变阻器（，额定电流）
G.电源（，内阻约为）
H.开关和导线若干
①如图乙所示为用10分度的游标卡尺测量玻璃管内径的图示，玻璃管内径D的测量值为________cm；
②实验小组用多用电表粗略测量水样的电阻时选择欧姆挡的“”倍率，示数如图丙所示，则读数为________。
③为了减小实验误差，要求电表的测量值在量程的以上，电表应选用______、________（选填“”或“”或“”），定值电阻应该选择________（选填“”或“”）。在方框中画出适合的电路图________，并标上各器材的符号。
11.（10分）如图所示，内壁光滑的导热汽缸竖直放置在水平桌面上，汽缸内封闭一定质量的气体。活塞质量m=4kg，活塞横截面积S=20cm2。活塞初始状态位于离底部高度h1=5cm处。假设外界空气温度恒为27℃，大气压强p0=1×105Pa，g=10m/s2，
（1）用外力F将活塞缓慢提升4cm，求此时气缸内气体的压强；
（2）对气缸内气体缓慢加热，当温度升到57℃时，气体吸收了10J的热量，求此过程中气体内能的增加量。
12.（14分）如图甲所示，质量的小物块A静置于平台左端，A与平台间动摩擦因数。紧靠平台右侧有一质量的足够长小车，平台和小车上表面在同一水平高度。质量的小滑块B静置于小车左端，B与小车上表面间的动摩擦因数也为，竖直墙面距离小车足够远。时，给物块A施加一水平向右的力F，F随时间变化的规律如图乙所示，时撤掉力F，时，A与B发生弹性碰撞，一段时间后，小车与墙面发生碰撞，碰撞时间极短，每次碰后小车速度反向，大小变为碰前的一半。忽略小车与地面间的摩擦，重力加速度g取，求：
（1）A与B发生弹性碰撞前瞬间，物块A的速度大小；
（2）小车与墙壁第1次碰撞后到与墙壁第2次碰撞前瞬间，滑块与小车间由于摩擦产生的热量；
（3）小车与墙壁第1次碰撞后到与墙壁第3次碰撞前瞬间，小车运动的路程。
13.（20分）如图，倾角为的斜面足够长，区间光滑，长度为，其余部分粗糙程度相同。长为的轻绳连接两个相同的小滑块、。开始时处于点，轻绳恰好伸直。由静止同时释放、，经过一段时间后，、发生弹性碰撞。再经过一段时间轻绳突然绷紧，、达到共同速度，并一起匀速运动。已知重力加速度大小为，求
（1）滑块与斜面粗糙部分之间的动摩擦因数；
（2）滑块从静止释放至运动到点的时间；
（3）滑块、一起匀速运动的速率。
2024学年郑州市宇华实验学校高三（下）第二次模拟考试
物理 参考答案
一、选择题：本题共5小题，每小题6分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求的。
1.【答案】C
【解析】木卫1绕木星做匀速圆周运动，线速度为，又由几何关系知，得，则项错误；木卫1一次“掩食”过程的时间为，B项错误；木卫1绕木星运动的向心加速度为项正确；设木星到太阳的距离为，木星绕太阳做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力可得，解得太阳质量为，由于未给出木星到太阳的距离为，无法由题给信息测定太阳质量，D项错误。
2.【答案】A
【解析】A.由题可知，设R2=R3=R，当开关S断开时，副线圈的负载电阻为2R；当开关闭合时，副线圈的负载电阻为R；将理想变压器的原、副线圈和负载电阻等效为一个电阻，画出电路的等效电路图，如图所示
根据理想变压器电阻等效法，得，因此当开关断开时，当开关闭合时，根据闭合电路欧姆定律，可知等效电路中电流表示数，，，，解得R=1Ω，A正确；
BC.开关断开时，，副线圈电流，副线圈电压，如果副线圈匝数为1，副线圈磁通量变化率的最大值为，但是实际副线圈的匝数未知，因此磁通量变化率不可求，当时，原线圈的输入功率最大，即副线圈开关断开时最大，BC错误；
D.开关断开时，电路中消耗的总功率为，D错误。选A。
3.【答案】C
【解析】A.根据题意，设光在点的折射角为，画出光路图，如图所示
由几何关系可知，，则该材料的折射率为，A错误；
B.由A分析图可知，单色光在空心球体中的传播距离为，传播速度为，则单色光在空心球体中的传播时间为，B错误；
CD.入射光线从射入，经折射后，射到内球面点，如图所示
则有，解得，由正弦定理有，解得，当，则有，可知，色光在空心球体的内球面发生全反射，当，则有，可知，色光在空心球体的内球面发生全反射，C正确，D错误。选C。
4.【答案】C
【解析】A.把充入的气体和原气体作为整体，气体做等温变化，根据玻意耳定律可得
解得
故A错误；
B.温度是平均动能的标志，温度不变，所以分子的平均动能不变，故B错误；
C.充气后封闭气体压强变为1.2atm，大于大气压强，所以打开阀门后，气体膨胀，对外界做功，故C正确；
D.打开阀门后，密封气体对外做功，温度不变，内能不变，则气体从外界吸热，选项D错误。
故选C。
5.【答案】B
【解析】A.光线发射器中发出的光子的能量分别为
可见光光子的能量范围是，光线发射器中发出的光有一种为可见光，A错误；
B.根据
光电管中光电子飞出阴极时的最大初动能为
B正确；
C.由图丙可知，a光遏止电压小于b光遏止电压，由
，
得a光能量小于b光能量，则题述a光为氢原子从能级跃迁到能级时发出的光，B错误；
D.部分光线被遮挡，不改变光子能量，则光电子飞出阴极时的最大初动能不变。因为光子数量减少，则光电子数量减小，光电流变小，D错误。
故选B。
二、选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多项符合题目的要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分。
6.【答案】BC
【解析】A.线圈经过每个磁场时通过线圈的电荷量为，即通过每个磁场时通过线圈的电荷量相等，根据Q=EIt=Eq，随机车速度的减小，线圈经过每个磁场时产生的感应电动势减小，则金属线圈通过每个磁场区域产生的焦耳热逐渐减小，选项A错误；
B.机车刚进入磁场时受到的安培力的大小为，选项B正确；
C.金属线圈穿过每个磁场区域过程中根据动量定理，而，金属线圈穿过每个磁场区域过程中速度的变化量相等，选项C正确；
D.金属线圈穿过每个磁场区域过程中速度的变化量，机车的制动距离为，选项D错误。选BC。
7.【答案】BCD
【解析】AB.根据题意，由折射定律画出光路图，如图所示
由几何关系有，可知，则有，折射率为，A错误，B正确；
C.由AB分析可知，光线在弧面上的入射角等于在点的折射角，则在变化时，不可能在弧面上发生全反射，C正确；
D.若入射光为白光，由于各种颜射的光的折射率不同，则各种颜射的光在弧面上的出射点不一样，将形成彩色光带，D正确。选BCD。
8.【答案】ABD
【解析】A.气体从状态A到状态B的过程，图线是过原点直线，所以，此过程等容变化，温度升高，内能增大；故A正确；
B.气体从状态B到状态C的过程，温度升高，内能增大，图线上的点与原点连线的斜率等于，可知减小，由理想气体状态方程，知气体体积V增大，气体对外做功；故B正确；
C.气体从状态C回到状态A的过程是等压变化，温度降低，由，可知气体体积V减小，外界对气体做功；故C错误；
D.气体从状态C回到状态A的过程，温度降低，内能减少，外界对气体做功，由热力学第一定律，可知，即放出热量；故D正确；
E.作出p﹣V图像
根据p﹣V图像与V轴所围的面积表示气体做功，可知气体从状态A再回到状态A的全过程，气体对外界做功W＜0，内能不变，由热力学第一定律，可知，所以气体吸收热量，E错误。选ABD。
三、非选择题：本题共5小题，共62分。
9.（6分）【答案】AC 2.00 C D
【解析】（1）[1]A.用弹簧测力计测出拉力，从而表示小车受到的合外力，故需要将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力，故A正确；
BD.拉力可以由弹簧测力计测出，不需要用天平测出沙和沙桶的质量，也就不需要使小桶（包括沙）的质量远小于车的总质量，故BD错误；
C.使用打点计时器时，应先接通电源，待打点稳定后再释放小车，故C正确。
故选AC。
（2）[2]根据匀变速直线运动推论Δx=aT2，依据逐差法，可得
（3）[3]由牛顿第二定律，对小车分析有
整理得
由图像得
解得
故选C。
（4）[4]如图所示，当拉力达到一定数值时才产生了加速度，说明没有平衡摩擦力或没有完全平衡摩擦力，故选D。
10.（12分）【答案】 或19000
【解析】①[1]玻璃管内径D的测量值为
②[2]图丙指针指在19，所以读数为
③[3][4]因为电压表量程太大，所以用双安法实验，所以选择电流表与定值电阻串联作为电压表使用，电流表A2的阻值一定，通过A2的电流可以直接读出，通过A1的电流可以根据并联电路的特点计算得出，故电表选择和；
[5]由
可知定值电阻选择；
[6]为了保护电路以及电压的保护范围大一些，滑动变阻器采用分压接法，改装电压表的电流已知，因此采用外接法，则电路图如下
11.（10分）【答案】（1）；（2）
【解析】（1）设初状态压强，对活塞受力分析有
又
解得
（2）对气缸内气体缓慢加热过程有
解得
气体对外做功
根据热力学第一定律有
解得
12.（14分）【答案】（1）12m/s；（2）48J；（3）10m
【解析】（1）在F—t图像中，图像与时间轴围成的面积等于F的冲量，在0-4s时间内，根据动量定理，代入数据可得
（2）A、B在碰撞的过程中，满足动量守恒和机械能守恒，，解得，，由于竖直墙面距离小车足够远，在小车与墙壁碰撞前，B与小车达到共速，根据动量守恒，解得，第1次碰后小车速度反向，大小减半，到第2次碰前根据动量守恒，解得，在这个过程中，因摩擦产生的热量 ，解得
（3）小车向左运动的过程中，根据牛顿第二定律，可知小车的加速度，从第1次碰撞到第2次碰撞前，小车通过的路程，从第2次碰撞到第3次碰撞前，小车通过的路程，小车通过的总路程，代入数据解得
13.（20分）【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）、一起匀速运动时，对、整体有
解得
（2）、一起下滑距离，对、整体有
解得
由位移公式可得
解得
此时、的速度为
从运动至，因绳子松弛，对有
由位移公式可得
解得
又
解得
（3）运动至点后匀速运动，此时速度为
之后、发生弹性碰撞，由于质量相同，所以碰后交换速度，直至轻绳绷紧，二者以相同的速度匀速运动，该过程系统动量守恒，则有
解得
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