河南省TOP二十名校2024届高三上学期调研考试（八）物理（含解析）

24届高三年级TOP二十名校调研考试八
物理
全卷满分110分，考试时间90分钟
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名，准考证号填写在答题卡上，并将条形码粘贴在答题卡上的指定位置．
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用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．回答非选择题时，将答案写在答题卡上．写在本试卷上无效．
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并收回．
一、单项选择题：本题共8小题，每小题4分，共32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. 光的存在才形成了色彩斑斓的世界，下列四种现象中，从应用光的原理上来说，不同于其他三个的是（）
A. 水中明亮的气泡 B. 立体电影
C.光纤通讯 D. 海市蜃楼
2. 我国“天问一号”巡视器成功在火星表面着陆，火星半径约为地球半径的一半。已知火星的“第一宇宙速度”为地球“第一宇宙速度”的倍，则火星和地球的质量之比为（）
A. B. C. D.
3. 两条通有相同电流的长直导线平行放置，将一矩形线框分别放置在1、2、3位置，2位置到两导线的距离相等，如图所示．则矩形线框在1、2、3位置的磁通量大小、、的大小关系正确的是（）
A. B.
C. D.
4. 电磁炮是一种现代化武器，模拟图如图所示．当接通电源之后，炮弹就会在导轨中电流磁场作用下，向前加速飞行，关于电磁炮的有关说法错误的是（）
A. 炮弹必须是由导体材料构成
B. 将电流反向，炮弹所受磁场力方向也会反向
C. 其他条件相同时，电流越大，炮弹飞出速度越大
D. 其他条件相同时，导轨越长，炮弹飞出速度越大
5. 在等边三角形三个顶点处均固定一点电荷，点电荷所带电荷量分别为、和。已知三角形边长为，则三角形中心处电场强度大小为（）
A. B. C. D.
6. 一辆汽车进站可视为匀减速直线运动，先后经过P、Q两点，最后停在S点，已知则汽车经过PQ和QS段所用时间之比为（）
A. 1:1 B. 1:3 C. 3:1 D. 4:1
7. 如图所示，光滑水平面上有一小车，小车左侧壁与轻质弹簧相连，弹簧另一端与滑块相连，滑块与小车间无摩擦，弹簧原长大于车长。现用力使滑块压缩弹簧，然后由静止释放滑块，则从静止释放后开始，小车、滑块和弹簧组成的系统（）
A. 动量一定守恒，机械能一定守恒
B. 动量一定守恒，机械能可能不守恒
C. 动量一定不守恒，机械能一定守恒
D. 动量一定不守恒，机械能可能不守恒
8. 分别位于和处两波源只做了一次全振动，形成两列分别沿x轴正方向和负方向传播的简谐横波，时刻的波形如图甲所示，此时波刚好传到M、N两质点，P质点的平衡位置坐标为，Q质点的平衡位置坐标为，点的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是（）
A. 该波的速度为1m/s
B. 经，质点刚好传到P点
C. 时，Q点的位移为10cm
D. P点振动过程中的最大位移为10cm
二、多项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分．在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．
9. 如图所示为某小球做匀变速直线运动的频闪照片，相邻像之间的时间间隔为0.5s，已知1、2小球之间的距离为15cm，3、4小球之间的距离为30cm，则下列说法正确的是（）
A. 小球运动的加速度大小为
B. 小球运动的加速度大小为
C. 2、3小球之间的距离为22.5cm
D. 2、3小球之间的距离为20cm
10. 一弹簧振子水平放置，O为平衡位置，振子先后以相同的速度经过M、N两点，如图所示。则振子从M到O和从O到N，下列说法正确的是（）
A. 回复力做功相等 B. 回复力冲量大小相等
C. 振子运动时间相同 D. 弹性势能变化相同
11. 如图所示电路中，电源电动势为E、内阻为r，为光敏电阻（当光照增强时，电阻值减小），C为电容器，R为定值电阻。闭合开关S，缓慢增大光照强度，下列说法正确的是（）
A. 电源输出功率减小
B. 电源的发热功率增大
C.电容器所带电荷量减小
D. 电容器左极板比右极板电势低
12. 如图所示，一条不可伸长的轻质细绳绕过光滑的定滑轮，一端连接轻质弹簧，另一端连接质量的物块Q，弹簧下端与放置在地面上的质量的重物P相连，物块Q放置在倾角的足够长的粗糙斜面上，它与斜面间的动摩擦因数，连接物块Q的轻绳与斜面平行。已知弹簧的劲度系数为，重力加速度取，，。现将细绳刚好拉直，然后由静止释放物块Q，直至重物P刚要离开地面，针对上述过程，下列说法正确的是（）
A. 物块Q重力势能的减少量为12J
B. 物块Q损失的机械能为8 J
C. 物块Q的动能先增大后减小
D. 物块Q的机械能先增大后减小
三、非选择题：共54分．
13. 某同学在家利用手机测定当地重力加速度，实验情境如图甲所示，用软布包住手机中部，两侧用铁夹固定；将铁架台放置在水平桌面上，用两条细线穿过铁夹尾部，上方系于铁架台横梁，组成一个“双线摆”；调整好平衡，使手机能够平稳地进行小幅度的摆动.点击软件“力学”下的“摆”项目，点击“开始”，让摆进行小幅度（摆角小于5°）的摆动。
（1）现有以下材质的细线，实验中应选用________。
A．棉线 B．丝线 C．铁丝
（2）用最小分度为1mm的刻度尺，测量摆线的长度，将刻度尺“0”刻度线对齐细线上端，测量摆线的长度如图乙所示，则长度________cm。
（3）实验获得的振动图线如图丙所示，则当地重力加速度________（结果保留两位有效数字）。
14. 在“测定金属丝的电阻率”实验中，用螺旋测微器测量金属丝直径时其刻度的位置如图所示。
（1）从图中可读出金属丝的直径为________mm。
（2）在用伏安法测定金属丝的电阻时（其阻值约为20Ω），除被测金属丝外，还有如下实验器材供选择：
A．直流电源：电动势约12V，内阻很小；
B．电流表（量程0～50mA，内阻为100Ω）；
C．电流表（量程0～300mA，内阻约为20Ω）；
D．电流表（量程0～1A，内阻约为0.1Ω）；
E．滑动变阻器R，最大阻值为10Ω。
实验电路如图所示，电路中甲表应该选用电流表________，乙表应该选用电流表________（均选填“”、“”或“”）；若甲表示数为，乙表示数为，则电阻丝的电阻可表示为________（用、、表示）。
15. 一光具由同种透明材料的半圆柱和长方体组成，其截面图如图所示，O为圆心，AB为半圆直径，其中AB长度是BC长度的2倍。一细光束以的入射角，从圆弧面上以垂直AB方向射入光具，其折射光线恰好经过CD边的中点，已知半圆柱半径为R，光在真空中的速度为c，求：
（1）该透明材料的折射率n；
（2）光在光具中传播的最长时间（不考虑二次反射）。
16. 如图所示，在匀强磁场中，一个10匝的矩形线圈，绕垂直于磁场的固定轴匀速转动，已知线圈转动的周期为0.2s，转动过程中通过线圈的磁通量最大值为，线圈电阻不计，取。
（1）若线圈经过中性面时开始计时，求线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式；
（2）若该线圈和理想变压器原线圈连接，副线圈上额定电压为3.8V、额定电流为0.5A的灯泡刚好正常发光，已知连接灯泡的导线总电阻为2Ω，不考虑灯泡电阻随温度的变化，求该变压器原副线圈的匝数比。
17. 如图甲所示，两平行导轨固定在水平面内，其间距，导轨右端a、b连接阻值的电阻，一长度等于导轨间距的金属棒与导轨接触良好，金属棒的电阻，两导轨上距离导轨右端处有一锁定装置，当金属棒运动到此位置时可立即被锁定.导轨所在空间存在垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度随时间变化的图像如图乙所示，时刻，金属棒从距锁定装置左侧m的位置处，在外力作用下以的速度向右匀速运动，求：
（1）0～2s内与2～4s内，电阻R的电功率之比；
（2）0～4s内通过电阻R的电荷量。
18. 如图所示质谱仪由粒子室、加速电场、速度选择器和匀强的偏转磁场四部分组成。加速电场的加速电压为U，速度选择器两极板间的距离为d，电势差为，磁感应强度（未知）。粒子室内充有大量和，粒子从狭缝飘入加速电场的初速度不计，经加速电场加速后从狭缝垂直于电场及磁场进入速度选择器中，沿直线通过速度选择器，从O点垂直于偏转磁场的边界射入偏转磁场，从距O点正下方距离的位置、与磁场边界成θ角进入偏转磁场，偏转磁场磁感应强度大小为B。在偏转磁场边界处放置两个粒子收集装置（图中未画出），收集两种粒子。不计粒子的重力及粒子间的相互作用力，设质子和中子的质量均为m，质子的电荷量为e。求：
（1）速度选择器中磁场的磁感应强度大小；
（2）两粒子收集装置间的距离x。
124届高三年级TOP二十名校调研考试八
物理答案
全卷满分110分，考试时间90分钟
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名，准考证号填写在答题卡上，并将条形码粘贴在答题卡上的指定位置．
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用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．回答非选择题时，将答案写在答题卡上．写在本试卷上无效．
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并收回．
一、单项选择题：本题共8小题，每小题4分，共32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. 光的存在才形成了色彩斑斓的世界，下列四种现象中，从应用光的原理上来说，不同于其他三个的是（）
A. 水中明亮的气泡 B. 立体电影
C. 光纤通讯 D. 海市蜃楼
【答案】B
【解析】
【详解】水中明亮的气泡、光纤通讯、海市蜃楼均是由于光的全反射形成的，只有立体电影利用光的偏振。
故选B。
2. 我国“天问一号”巡视器成功在火星表面着陆，火星半径约为地球半径的一半。已知火星的“第一宇宙速度”为地球“第一宇宙速度”的倍，则火星和地球的质量之比为（）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】根据万有引力提供向心力有
可得
即
故选A。
3. 两条通有相同电流的长直导线平行放置，将一矩形线框分别放置在1、2、3位置，2位置到两导线的距离相等，如图所示．则矩形线框在1、2、3位置的磁通量大小、、的大小关系正确的是（）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】根据对称性可知
根据磁场的叠加，2位置通过线框的磁通量为0，则
故选C。
4. 电磁炮是一种现代化武器，模拟图如图所示．当接通电源之后，炮弹就会在导轨中的电流磁场作用下，向前加速飞行，关于电磁炮的有关说法错误的是（）
A. 炮弹必须是由导体材料构成
B. 将电流反向，炮弹所受磁场力方向也会反向
C. 其他条件相同时，电流越大，炮弹飞出速度越大
D. 其他条件相同时，导轨越长，炮弹飞出速度越大
【答案】B
【解析】
【详解】A．因炮弹中要通过电流，故炮弹必须是由导体材料构成，故A正确；
B．若将电流反向，则磁场也反向，根据左手定则可知，炮弹受力方向不变，故B错误；
C．电流越大，磁场越强，炮弹受安培力越大，则炮弹飞出速度越大，故C正确；
D．相同条件下，导轨越长，安培力做功越大，则炮弹飞出速度越大，故D正确。
本题选择错误的，故选B。
5. 在等边三角形三个顶点处均固定一点电荷，点电荷所带电荷量分别为、和。已知三角形边长为，则三角形中心处电场强度大小为（）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】根据几何关系可知，三角形中心到各顶点距离均为
根据对称性及点电荷场强公式有
根据场强的叠加可知，三角形中心处电场强度大小为
故选C。
6. 一辆汽车进站可视为匀减速直线运动，先后经过P、Q两点，最后停在S点，已知则汽车经过PQ和QS段所用时间之比为（）
A. 1:1 B. 1:3 C. 3:1 D. 4:1
【答案】A
【解析】
【详解】因为匀减速运动末速度为0，逆向考虑，为初速度等于0的匀加速直线运动，根据相邻相等时间内的位移之比为1：3：5……可知，两段运动过程位移比为，则时间相等，故时间之比为1：1。
故选A。
7. 如图所示，光滑水平面上有一小车，小车左侧壁与轻质弹簧相连，弹簧另一端与滑块相连，滑块与小车间无摩擦，弹簧原长大于车长。现用力使滑块压缩弹簧，然后由静止释放滑块，则从静止释放后开始，小车、滑块和弹簧组成的系统（）
A. 动量一定守恒，机械能一定守恒
B. 动量一定守恒，机械能可能不守恒
C. 动量一定不守恒，机械能一定守恒
D. 动量一定不守恒，机械能可能不守恒
【答案】B
【解析】
【详解】由于地面光滑，小车、滑块和弹簧组成的系统所受合外力为零，故系统动量一定守恒，根据题意无法判断滑块与小车壁之间的碰撞是否存在机械能损失，因此机械能可能守恒，也可能不守恒。
故选B。
8. 分别位于和处的两波源只做了一次全振动，形成两列分别沿x轴正方向和负方向传播的简谐横波，时刻的波形如图甲所示，此时波刚好传到M、N两质点，P质点的平衡位置坐标为，Q质点的平衡位置坐标为，点的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是（）
A. 该波的速度为1m/s
B. 经，质点刚好传到P点
C. 时，Q点的位移为10cm
D. P点振动过程中的最大位移为10cm
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据图甲可知，波长为
根据乙图可知，周期为
故波速为
故A错误；
B．质点在平衡位置附近上下振动，质点不能随波迁移，故B错误；
C．画出时的波形图如图所示，Q点位移为10cm，故C正确；
D．根据题意可知，当沿正向传播的波刚离开P点时，沿x轴负方向传播的波刚好传到P点，以后P点只参与沿x轴负向传播的波引起的振动，故P点最大位移为振幅值，即5cm，故D错误。
故选C。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分．在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．
9. 如图所示为某小球做匀变速直线运动的频闪照片，相邻像之间的时间间隔为0.5s，已知1、2小球之间的距离为15cm，3、4小球之间的距离为30cm，则下列说法正确的是（）
A. 小球运动的加速度大小为
B. 小球运动的加速度大小为
C. 2、3小球之间的距离为22.5cm
D. 2、3小球之间的距离为20cm
【答案】AC
【解析】
【详解】AB．根据逐差法
可得，小球运动加速度大小为
故A正确，B错误；
CD．根据
可得2、3小球之间的距离为
故C正确，D错误。
故选AC。
10. 一弹簧振子水平放置，O为平衡位置，振子先后以相同的速度经过M、N两点，如图所示。则振子从M到O和从O到N，下列说法正确的是（）
A回复力做功相等 B. 回复力冲量大小相等
C. 振子运动时间相同 D. 弹性势能变化相同
【答案】BC
【解析】
【详解】AD．从M到O，弹簧振子速度逐渐增大，回复力做正功，弹簧弹性势能逐渐减小，从O到N，弹簧振子速度逐渐减小，回复力做负功，弹簧弹性势能逐渐增大，故AD错误；
B．振子从M到O，根据动量定理有
从O到N，根据动量定理有
故回复力冲量大小相等，故B正确；
C．由题意可知，两点关于O点对称，故振子从M到O和从O到N，振子运动时间相同，故C正确。
故选BC。
11. 如图所示电路中，电源电动势为E、内阻为r，为光敏电阻（当光照增强时，电阻值减小），C为电容器，R为定值电阻。闭合开关S，缓慢增大光照强度，下列说法正确的是（）
A. 电源输出功率减小
B. 电源的发热功率增大
C. 电容器所带电荷量减小
D. 电容器左极板比右极板电势低
【答案】BC
【解析】
【详解】A．由于与r的大小关系不清楚，故无法判断电源输出功率的变化，故A错误；
B．根据闭合电路欧姆定律可知，当光照增强时，回路中电流增大，根据
可知，电源发热功率增大，故B正确；
C．光照增强时，电阻两端电压减小，根据可知，电容器所带电荷量减小，故C正确；
D．电容器左极板与电源正极连接，故左极板比右极板电势高，故D错误。
故选BC。
12. 如图所示，一条不可伸长的轻质细绳绕过光滑的定滑轮，一端连接轻质弹簧，另一端连接质量的物块Q，弹簧下端与放置在地面上的质量的重物P相连，物块Q放置在倾角的足够长的粗糙斜面上，它与斜面间的动摩擦因数，连接物块Q的轻绳与斜面平行。已知弹簧的劲度系数为，重力加速度取，，。现将细绳刚好拉直，然后由静止释放物块Q，直至重物P刚要离开地面，针对上述过程，下列说法正确的是（）
A. 物块Q重力势能的减少量为12J
B. 物块Q损失的机械能为8 J
C. 物块Q的动能先增大后减小
D. 物块Q的机械能先增大后减小
【答案】AC
【解析】
【详解】A.由题意可得
解得
物块Q重力势能的减少量为
故A正确；
B.物块Q损失的机械能为克服摩擦力和绳子拉力做的功为
解得
故B错误；
C.在Q下滑过程有
当时，有
故动能先增大后减小，故C正确；
D.下滑过程，绳子拉力和摩擦力均对物块Q做负功，故机械能一直减小，故D错误。
故选AC。
三、非选择题：共54分．
13. 某同学在家利用手机测定当地重力加速度，实验情境如图甲所示，用软布包住手机中部，两侧用铁夹固定；将铁架台放置在水平桌面上，用两条细线穿过铁夹尾部，上方系于铁架台横梁，组成一个“双线摆”；调整好平衡，使手机能够平稳地进行小幅度的摆动.点击软件“力学”下的“摆”项目，点击“开始”，让摆进行小幅度（摆角小于5°）的摆动。
（1）现有以下材质的细线，实验中应选用________。
A．棉线 B．丝线 C．铁丝
（2）用最小分度为1mm的刻度尺，测量摆线的长度，将刻度尺“0”刻度线对齐细线上端，测量摆线的长度如图乙所示，则长度________cm。
（3）实验获得的振动图线如图丙所示，则当地重力加速度________（结果保留两位有效数字）。
【答案】 ①. B ②. 49.00 ③. 9.9
【解析】
【详解】（1）[1]单摆的摆线是一条没有弹性和质量的线，丝线更符合条件，故选B。
（2）[2]刻度尺读数时，应估读到最小分度值1mm的下一位。则长度
L=49.00cm
（3）[3]根据丙图可知，摆的周期为
T=1.40s
根据，解得
14. 在“测定金属丝电阻率”实验中，用螺旋测微器测量金属丝直径时其刻度的位置如图所示。
（1）从图中可读出金属丝的直径为________mm。
（2）在用伏安法测定金属丝的电阻时（其阻值约为20Ω），除被测金属丝外，还有如下实验器材供选择：
A．直流电源：电动势约12V，内阻很小；
B．电流表（量程0～50mA，内阻为100Ω）；
C．电流表（量程0～300mA，内阻约为20Ω）；
D．电流表（量程0～1A，内阻约为0.1Ω）；
E．滑动变阻器R，最大阻值为10Ω。
实验电路如图所示，电路中甲表应该选用电流表________，乙表应该选用电流表________（均选填“”、“”或“”）；若甲表示数为，乙表示数为，则电阻丝电阻可表示为________（用、、表示）。
【答案】 ①. 0.998##0.997##0.999 ②. ③. ④.
【解析】
【详解】（1）[1]螺旋测微器示数为
所以金属丝的直径为0.998mm。
（2）[2][3]因电流表内阻已知，故可当作电压表测电压，因此甲选表，估测中最大电流约为
甲和被测电阻之中通过的总电流约为
故乙表应选。
[4]根据欧姆定律可知
解得电阻丝的电阻为
15. 一光具由同种透明材料的半圆柱和长方体组成，其截面图如图所示，O为圆心，AB为半圆直径，其中AB长度是BC长度的2倍。一细光束以的入射角，从圆弧面上以垂直AB方向射入光具，其折射光线恰好经过CD边的中点，已知半圆柱半径为R，光在真空中的速度为c，求：
（1）该透明材料的折射率n；
（2）光在光具中传播的最长时间（不考虑二次反射）。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）作出光路如图所示，设折射角为θ，根据折射定律有
根据几何关系可知
解得
（2）根据几何关系可知，从入射点到CD边上的出射点之间的距离为
又
根据对称性可知，光线在光具中通过的最大光程为2x，则
解得
16. 如图所示，在匀强磁场中，一个10匝的矩形线圈，绕垂直于磁场的固定轴匀速转动，已知线圈转动的周期为0.2s，转动过程中通过线圈的磁通量最大值为，线圈电阻不计，取。
（1）若线圈经过中性面时开始计时，求线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式；
（2）若该线圈和理想变压器原线圈连接，副线圈上额定电压为3.8V、额定电流为0.5A的灯泡刚好正常发光，已知连接灯泡的导线总电阻为2Ω，不考虑灯泡电阻随温度的变化，求该变压器原副线圈的匝数比。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）产生的感应电动势最大值
又
其中
根据
可得线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式为
（2）根据题意得副线圈电压为
原线圈电压为
则变压器原副线圈的匝数比
17. 如图甲所示，两平行导轨固定在水平面内，其间距，导轨右端a、b连接阻值的电阻，一长度等于导轨间距的金属棒与导轨接触良好，金属棒的电阻，两导轨上距离导轨右端处有一锁定装置，当金属棒运动到此位置时可立即被锁定.导轨所在空间存在垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度随时间变化的图像如图乙所示，时刻，金属棒从距锁定装置左侧m的位置处，在外力作用下以的速度向右匀速运动，求：
（1）0～2s内与2～4s内，电阻R的电功率之比；
（2）0～4s内通过电阻R的电荷量。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）内，由法拉第电磁感应定律有
根据闭合电路欧姆定律有
内，由法拉第电磁感应定律有
根据闭合电路欧姆定律有
根据
可得
联立以上各式解得
（2）内有
2～4s内有
根据楞次定律可知，两段时间内电流方向相反，故通过电阻R的总电荷量为
18. 如图所示的质谱仪由粒子室、加速电场、速度选择器和匀强的偏转磁场四部分组成。加速电场的加速电压为U，速度选择器两极板间的距离为d，电势差为，磁感应强度（未知）。粒子室内充有大量和，粒子从狭缝飘入加速电场的初速度不计，经加速电场加速后从狭缝垂直于电场及磁场进入速度选择器中，沿直线通过速度选择器，从O点垂直于偏转磁场的边界射入偏转磁场，从距O点正下方距离的位置、与磁场边界成θ角进入偏转磁场，偏转磁场磁感应强度大小为B。在偏转磁场边界处放置两个粒子收集装置（图中未画出），收集两种粒子。不计粒子的重力及粒子间的相互作用力，设质子和中子的质量均为m，质子的电荷量为e。求：
（1）速度选择器中磁场的磁感应强度大小；
（2）两粒子收集装置间的距离x。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）根据在磁场中沿直线运动可知
经过加速电场有
且
解得速度选择器中磁场的磁感应强度大小为
（2）对，由动能定理有
解得射入偏转磁场的速度为
根据洛伦兹力提供向心力有
根据几何关系有
解得两粒子收集装置间的距离为
1