2023-2024学年河南省郑州市第五中学高三最后一模物理试题含解析

2023-2024学年河南省郑州市第五中学高三最后一模物理试题
请考生注意：
1．请用2B 铅笔将选择题答案涂填在答题纸相应位置上，请用0．5毫米及以上黑色字迹的钢笔或签字笔将主观题的答案写在答题纸相应的答题区内。

写在试题卷、草稿纸上均无效。

2．答题前，认真阅读答题纸上的《注意事项》，按规定答题。

一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。

在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1、如图所示，小球被轻绳系住，静止在光滑斜面上．若按力的实际作用效果来分解小球受到的重力G ，则G 的两个分力的方向分别是图中的( )
A ．1和2
B ．1和3
C ．2和3
D ．1和4
2、如图，AC 、BD 为圆的两条互相垂直的直径，圆心为O ，半径为R ，将等电量的异种点电荷Q 放在圆周上，它们的位置关于AC 对称，+Q 与O 点的连线和OC 间夹角为30°，静电常量为k ，则（ ）
A ．O 点的电场强度大小为2Q k R
B ．O 点的电场强度方向由O 指向A
C ．O 点电势小于C 点电势
D ．试探电荷q 从B 点移到D 点过程中，电势能始终不变
3、一个23892U 核衰变为一个20682Pb 核的过程中，发生了m 次α衰变和n 次β衰变，则m 、n 的值分别为（ ）
A ．8、6
B ．6、8
C ．4、8
D ．8、4
4、如图所示，一足够长的木板在光滑的水平面上以速度向右匀速运动，现将质量为的物体竖直向下轻轻地放置在木板上的右端，已知物体和木板之间的动摩擦因数为。

为保持木板的速度不变，从物体放到木板上到它相对木板静止的过程中，须对木板施加一水平向右的作用力，那么力对木板做功的数值为（ ）
A．B．C．D．
图像描绘了x轴上部分区5、在x轴上关于原点对称的a、b两点处固定两个电荷量相等的点电荷，如图所示的E x
域的电场强度E（以x轴正方向为电场强度的正方向）。

对于该电场中x轴上关于原点对称的c、d两点，下列结论正确的是（）
A．两点场强相同，d点电势更高
B．两点场强相同，c点电势更高
C．两点场强不同，两点电势相等，均比O点电势高
D．两点场强不同，两点电势相等，均比O点电势低
6、如图所示，有一个电热器R，接在电压为u＝311sin100πt (V) 的交流电源上．电热器工作时的电阻为100 Ω，电路中的交流电表均为理想电表．由此可知
A．电压表的示数为311 V
B．电流表的示数为2.2 A
C．电热器的发热功率为967 W
D．交流电的频率为100 Hz
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。

在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。

全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

7、据报道，我国准备在2020年发射火星探测器，并于2021年登陆火星，如图为载着登陆舱的探测器经过多次变轨后登陆火星的轨迹图，其中轨道I、Ⅲ为椭圆，轨道Ⅱ为圆探测器经轨道I、Ⅱ、Ⅲ运动后在Q点登陆火星，O点是轨道I、Ⅱ、Ⅲ的交点，轨道上的O、P、Q三点与火星中心在同一直线上，O、Q两点分别是椭圆轨道Ⅲ的远火星点和近火星点。

已知火星的半径为R，OQ= 4R，轨道Ⅱ上经过O点的速度为v，下列说法正确的有（）
A．在相等时间内，轨道I上探测器与火星中心的连线扫过的面积与轨道Ⅱ上探测嚣与火星中心的连线扫过的面积相等
B．探测器在轨道Ⅱ运动时，经过O点的加速度等于
2 3 v R
C．探测器在轨道I运动时，经过O点的速度大于v
D．在轨道Ⅱ上第一次由O点到P点与轨道Ⅲ上第一次由O点到Q点的时间之比是3：2
8、以下说法正确的是（）
A．玻璃打碎后不容易把它们拼在一起，这是由于分子间斥力的作用
B．焦耳测定了热功当量后，为能的转化和守恒定律奠定了实验基础
C．液体表面层分子间引力大于液体内部分子间引力是表面张力产生的原因
D．当分子间的距离增大时，分子间的斥力和引力都减小，但斥力减小得快
E.悬浮在液体中的颗粒越小，小颗粒受到各个方向液体分子的冲击力就越不平衡，布朗运动就越明显
9、下列说法正确的是（）
A．在完全失重的情况下，气体的压强为零
B．液体表面张力产生的原因是液体表面层分子较稀疏，分子间的引力大于斥力
C．当两分子间距离大于平衡位置的间距时，分子间的距离越大，分子势能越小
D．水中气泡上浮过程中，气泡中的气体在单位时间内与气泡壁单位面积碰撞的分子数减小
E.不可能利用高科技手段将散失在环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化
10、如图甲所示，两平行金属板A、B放在真空中，间距为d，P点在A、B板间，A板接地，B板的电势φ随时间t 的变化情况如图乙所示，t＝0时，在P点由静止释放一质量为m、电荷量为e的电子，当t＝2T时，电子回到P点。

电子运动过程中未与极板相碰，不计重力，则下列说法正确的是（）
A．φ1∶φ2＝1∶2
B ．φ1∶φ2＝1∶3
C ．在0~2T 时间内，当t ＝T 时电子的电势能最小
D ．在0~2T 时间内，电子的动能增大了222
22e T d m
ϕ 三、实验题：本题共2小题，共18分。

把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。

11．（6分）木-木间动摩擦因数约为0.3，实验室中测量某木块与木板间动摩擦因数μ。

(1)采用图甲所示实验装置，正确进行实验操作，得到图乙所示的一条纸带。

从某个清晰的打点开始依次标注0、1、2、3、4、5、6，分别测出0点到各点的距离d 1、d 2、d 3、d 4、d s 、d 6。

已知打点周期T ，求得各点木块运动速度v i ，其中第4块木块的速度v 4=___________；取0点时刻为零时刻，作v －t 图得到木块加速度为a ，已知木块的质量M 、钩码的总质量m 及当地重力加速度g ，则木块与木板间动摩擦因数μ=___________。

(2)关于上述实验操作过程：长木板必须保持___________（填“倾斜”或“水平”）。

12．（12分）如图所示，将打点计时器固定在铁架台上，用重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置可验证机械能守恒定律.
（1）已准备的器材有打点计时器（带导线）、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物，此外还需要的器材是______（填字母代号）.
A ．直流电源、天平及砝码
B ．直流电源、毫米刻度尺
C ．交流电源、天平及砝码
D ．交流电源、毫米刻度尺
（2）实验中需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v 和下落高度h .某同学对实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案，这些方案中合理的是__________（填字母代号）.
A ．用刻度尺测出物体下落的高度h ，由打点间隔数算出下落的时间t ，通过v=gt 算出瞬时速度v
B ．用刻度尺测出物体下落的高度h ，并通过2v gh =v
C ．根据做匀变速直线运动时，纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v ，并通
过
2
2
v
h
g
计算得出高度h
D．用刻度尺测出物体下落的高度h，根据做匀变速直线运动时，纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v
（3）实验结果往往是重力势能的减少量略大于动能的增加量，关于这个误差下列说法正确的是_________（填字母代号）.
A．该误差属于偶然误差
B．该误差属于系统误差
C．可以通过多次测量取平均值的方法来减小该误差
D．可以通过减小空气阻力和摩擦阻力的影响来减小该误差
四、计算题：本题共2小题，共26分。

把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。

13．（10分）如图甲所示，足够宽水槽下面有一平面镜，一束单色光以入射角i射入水面，经平面镜反射后的光线恰好沿水平方向射出．已知水对该单色光的折射率为n＝.
①若平面镜与水平方向的夹角为θ＝30°，求该单色光在水面入射角的正弦值sini；
②使该单色光从水槽左壁水平向右射出，在平面镜上反射后恰好在水面上发生全反射，如图乙所示，求平面镜与水平方向的夹角α.
14．（16分）如图所示，扇形玻璃砖AOB的圆心角为150°，玻璃砖半径为R，一条单色光平行于OA，由OB的中点D入射，经折射后由圆弧面的E点射出玻璃砖，圆弧AE的长度与圆弧BE的长度之比为2∶3，已知真空中光速为c。

求：该单色光在玻璃砖从D到E传播的时间。

15．（12分）如图所示，ABCD是某种透明材料的截面，AB面为平面，CD面是半径为R的圆弧面，O1O2为对称轴；一束单色光从O1点斜射到AB面上折射后照射到圆弧面上E点，刚好发生全反射，∠O1O2E= 30°，DO2⊥CO2，透明
材料对单色光的折射率为，光在真空中传播速度为c ，求：
（i ）单色光在AB 面上入射角α的正弦值；（结果可以用根号表示）
（ii ）光在透明材料中传播的时间（不考虑光在BC 面的反射）。

（结果可以用根号表示）
参考答案
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。

在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1、A
【解析】
将力进行分解时，一般要按照力的实际作用效果来分解或按需要正交分解，若要按照力的实际作用效果来分解，要看力产生的实际效果。

【详解】
小球重力产生两个效果，一是使绳子拉伸，二是使斜面受压，故应按此两个方向分解，分别是1和2，故A 正确，BCD 错误。

故选：A 。

【点睛】
按照力的实际作用效果来分解是常用方法，看准产生的效果即可，比较简单。

2、A
【解析】
AB ．两电荷在O 点的场强大小为
E 1=E 2=k 2Q R
夹角为120°
根据平行四边形定则知合场强为
E =E 1=E 2=k 2
Q R 方向平行两个电荷的连线向右，故A 正确，B 错误； C ．等量正负点电荷连线的中垂线上电势相等，因而φO =φC ，故C 错误；
D ．如果只有+Q 存在，则B 点电势大于D 点电势；如果只有-Q 存在，同样是B 点电势大于D 点电势；由于电势是标量，所以两个场源电荷同时存在时，依然有B 点电势大于D 点电势，故试探电荷q 从B 点移到D 点过程中，电势能是变化的，故D 错误。

故选A 。

3、A
【解析】
在α衰变的过程中，电荷数少2，质量数少4，在β衰变的过程中，电荷数多1，有
2m -n =10
4m =32
解得
m =8
n =6
故A 正确，BCD 错误。

故选A 。

4、C
【解析】
由能量转化和守恒定律可知，拉力F 对木板所做的功W 一部分转化为物体m 的动能，一部分转化为系统内能，故
，，，以上三式联立可得。

A. ，选项A 不符合题意；
B. ，选项B 不符合题意；
C.
，选项C 符合题意； D.
，选项D 不符合题意；
5、B 【解析】
题图中a 点左侧、b 点右侧的电场都沿x 轴负方向，则a 点处为正电荷，b 点处为负电荷。

又因为两点电荷的电荷量相等，根据电场分布的对称性可知c 、d 两点的场强相同；结合沿着电场线电势逐渐降低，电场线由c 指向d ，则c 点电势更高，故B 正确，ACD 错误。

故选B 。

6、B
【解析】
因为交流电的最大值为Um ＝311V ，故其有效值为2220V 2m U =
=，则电压表的示数为220V ，故A 错误；因为电阻为100Ω，电流表的示数为 220 2.2A 100
U I R ===，故B 正确；电热器的发热功率为P=I 2R=（2.2A ）2×100Ω=484W ，故C 错误；因为交流电的角速度为ω=100π，则其频率为ω=2πf =50Hz ，故D 错误。

故选B 。

二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。

在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。

全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

7、BC
【解析】
A ．因轨道I 和轨道Ⅱ是探测器两个不同的轨道，则在相等时间内，轨道I 上探测器与火星中心的连线扫过的面积与轨道Ⅱ上探测嚣与火星中心的连线扫过的面积不相等，选项A 错误；
B ．探测器在轨道Ⅱ运动时，轨道半径为3R ，则经过O 点的加速度等于2
3v R
，选项B 正确； C ．探测器从轨道I 到轨道Ⅱ要在O 点减速，可知在轨道I 运动时，经过O 点的速度大于v ，选项C 正确； D ．探测器在轨道Ⅱ与轨道Ⅲ上的周期之比为
323336()2T R T R == 则在轨道Ⅱ上第一次由O 点到P 点与轨道Ⅲ上第一次由O 点到Q 点的时间之比是
22331212
T t t T == 选项D 错误。

故选BC 。

8、BDE
【解析】
A. 碎玻璃不能拼在一起，是由于分子距离太大，达不到分子吸引力的范围，故A 错误；
B. 焦耳测定了热功当量后，为能的转化和守恒定律奠定了实验基础，选项B 正确；
C. 由于液体表面层分子间距离大于分子平衡时的距离，分子间的作用力表现为引力，则液体表面存在张力，故C 错误；
D. 当分子间的距离增大时，分子间的斥力和引力都减小，但斥力减小得快，选项D 正确；
E. 悬浮在液体中的颗粒越小，小颗粒受到各个方向液体分子的冲击力就越不平衡，布朗运动就越明显，选项E 正确。

故选BDE 。

9、BDE
【解析】
A.气体压强是由于大量气体分子频繁碰撞容器壁而产生的，在完全失重的情况下，气体的压强并不为零，故A 错误；
B.液体表面张力产生的原因是由于液体表面层里的分子较稀疏，分子间的引力大于斥力，分子间表现为引力，故B 正确；
C.当两分子间距离大于平衡位置的间距时，分子间的距离越大，分子势能越大，故C 错误；
D.气泡在水中上浮过程中，体积增大，温度基本不变，压强减小，根据气体压强的微观解释可知，气泡中的气体在单位时间内与气泡壁单位面积碰撞的分子数减小，故D 正确；
E.根据热力学第二定律可知，不可能将散失在环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化，故E 正确。

故选BDE.
10、BD
【解析】
AB ．电子在0~T 时间内向上加速运动，设加速度为a 1，在T ~2T 时间内先向上减速到零后向下加速回到原出发点，设加速度为a 2，则
2211211()22
a T a T T a T =-⋅- 解得
213a a =
由于
11e
a dm ϕ= 22e a dm
ϕ=
则 φ1∶φ2＝1∶3
选项A 错误，B 正确；
C ．依据电场力做正功最多，电势能最小，而0～T 内电子做匀加速运动，T ～2T 之内先做匀减速直线运动，后反向匀加速直线运动，因φ2=3φ1，t 1时刻电子的动能
222212221K e T E mv md
ϕ== 而粒子在t 2时刻的速度
12122eT v v a T dm
ϕ=-=- 故电子在2T 时的动能
2222212K e T E md
ϕ= 所以在2T 时刻电势能最小，故C 错误；
D ．电子在2T 时刻回到P 点，此时速度为
12122eT v v a T dm
ϕ=-=-
（负号表示方向向下） 电子的动能为 222
2221212K e T d v E m m
ϕ＝＝ 根据能量守恒定律，电势能的减小量等于动能的增加量，故D 正确。

故选BD 。

三、实验题：本题共2小题，共18分。

把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。

11、532d d T
- ()mg m M a Mg -+ 水平 【解析】
(1)[1]根据木块运动第4点的瞬时速度等于3、5两个计点的平均速度，即可得
3553422x d d v T T -==
[2]对木块与钩码为对象，根据牛顿第二定律可得 mg Mg a m M
μ-=+ 解得木块与木板间动摩擦因数 ()mg m M a Mg
μ-+= (2)[3]由于该实验需要测量木块与木板间动摩擦因数，不需要平衡摩擦力，所以长木板必须保持水平。

12、D D BD
【解析】
（1）打点计时器需接交流电源．机械能守恒中前后都有质量，所以不要天平和砝码．计算速度需要测相邻计数的距离，需要刻度尺，故选D ．
（2）在验证机械能守恒时不能用有关g 值来计算速度，利用v gt = 、22v gh = ，在计算高度时直接测量距离，在计算速度时利用中点时刻的速度等于平均速度求解，故ABC 错误；D 正确
（3）由于系统内不可避免的存在阻碍运动的力，比如空气阻力，纸带与限位孔之间的摩擦力等系统误差导致重力势能的减小量与动能的增加量不相等，可以通过减小空气阻力和摩擦阻力的影响来减小该误差，故BD 正确
四、计算题：本题共2小题，共26分。

把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。

13、 (1)
(2) 15°
【解析】
解：（i ）由折射定律有
由几何关系可知γ＋2θ＝90°
可解得：sini ＝nsin γ＝
（ii ）光在水面上发生全反射，有
由几何关系可知C ＋2α＝90°
联立可解得平面镜与水平方向的夹角为α＝15°
14、534R c 【解析】 作出光路图，如图所示
圆弧AE 的长度与圆弧BE 的长度之比为2∶3，由几何关系可知60︒∠=AOE ，90EOB ︒∠= 1tan 2
OD OED OE ∠== 由圆心角150AOB ︒∠=可知，该单色光在 OB 边的入射角 60i ︒=， 折射角 r OED =∠ 1sin 5
r = 由折射率公式有
sin sin i n r
= 解得
152
n = 由勾股定理
2252
DE OE OD R =+=
又因为 c n v
= 该单色光在玻璃砖从D 到E 传播的时间
534DE R t v c
== 15、（i ）（ii ）
【解析】
（i）光在圆弧面上刚好发生全反射，因此有sin C＝
由几何关系可知r+θ=C，因此r=30°，由折射公式有
n＝，sinα＝
（ii）由几何关系可知O1E=R
光在E点的反射光线EF平行于AB，则EF＝R sin45°−R sin30°＝
光在材料中传播速度
因此光在材料中传播的时间为
【点睛】
解答此类问题的关键是画出光路图，根据全反射条件、折射定律和几何关系列方程联立求解。