2023届河北省衡水市第二中学高三下学期三模物理试题（含解析）

2023届河北省衡水市第二中学高三下学期三模物理试题

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题

1．（镅）是一种具有强放射性的元素，发生α衰变的同时会释放出γ射线，常作为测厚仪的放射源。发生α衰变后生成Np（镎），Np很不稳定，其半衰期为2.3天，Np发生β衰变后会生成原子能工业的一种重要原料Pu（钚）。下列说法正确的是（　　）

A．可以利用α射线测量钢板的厚度

B．该Np元素的原子核有239个核子

C．该Pu元素的原子核比少1个质子，多3个中子

D．的结合能小于该Pu元素原子核的结合能

2．如图所示，a、b两束光以相同的入射角射入长方体形玻璃砖中，两束出射光在平行于玻璃砖的屏上形成M、N两个光斑，已知a光折射光线的侧移量大于b光折射光线的侧移量。下列说法正确的是（　　）

A．在真空中，a光的波长更长

B．在真空中，a光光子的动量更大

C．若a、b两束光在屏上会聚于一点，可发生干涉现象

D．若a、b两束光分别通过同一个狭缝，则a光形成的中央亮条纹更宽

3．以坐标原点O为界的两种介质中有两个波源S1和S2，坐标分别为（-8m，0）、（4m，0），在x轴上产生两列简谐横波相向传播。t=0时刻，波形图如图所示，t=2s时两列波在坐标原点O相遇。下列说法正确的是（　　）

A．左、右两列波的频率之比为1:2

B．t=1s时，x=-4m处的质点处于平衡位置

C．t=1s时，x=3m处的质点处于平衡位置

D．0~2s内，x=4m处的质点通过的路程为2m

4．某电动机由一匝线圈构成，其示意图如图甲所示。现将该电动机与一定值电阻R和理想电流表A串联起来，通过的电流如图乙所示，其中电动机线圈电阻，定值电阻，下列说法正确的是（　　）

A．电流的方向在内改变次

B．时穿过电动机线圈的磁通量最大

C．时电流表A的示数为零

D．线圈感应电动势的最大值为

5．一定质量的理想气体，由初始状态A开始，经历A→B、B→C、C→A三个过程最后又回到初始状态A，其图像如图所示。已知AB与纵轴平行，BC与横轴平行，CA的延长线过原点O，气体在A、B两状态下的压强分别为p1、2p1。下列说法正确的是（　　）

A．A→B过程，气体吸收热量，内能增大

B．气体在B、C两状态下的体积之比为1：2

C．C→A过程，气体吸收热量，气体分子的平均动能增大

D．气体由状态A经A→B、B→C、C→A回到状态A，整个过程吸热，对外做功

6．天宫号空间站由中国独立研制并建造，在距地面平均高度约为390 km的轨道上做匀速圆周运动，在此高度上依然有一些稀薄的大气。因空气阻力的影响，空间站每天都会下降一段距离，所以需要进行轨道修正。我国空间站搭载了四台霍尔推进器，每个推进器的推力只有，它们工作一天大约可以产生的速度增量，可对轨道进行周期性修正。假设中国空间站正常运行时的轨道高度为，经过一段时间后，轨道高度下降了，能量损失了。已知引力常量为，地球质量为，地球半径为，空间站质量为，空间站垂直速度方向的有效横截面积为。认为空间站附近空气分子是静止的，与空间站相遇后和空间站共速。忽略下降过程中阻力的大小变化，下列说法正确的是（    ）

A．天宫号空间站正常在轨做圆周运动的周期大于

B．天宫号空间站正常在轨做圆周运动的线速度大小为

C．经过一段时间，轨道高度下降了后，空间站的线速度变大

D．天宫号空间站附近的空气密度约为

7．如图所示，倾角为20°的足够长的质量为M的斜面体B静止在水平地面上，质量为m的滑块A以一定的初速度沿斜面向下滑动，t=0时刻对A施加一沿斜面向下的作用力F，使A沿斜面向下做匀速直线运动。t=2s时改变F的大小及方向，使滑块依然匀速下滑，t=4s时撤去F，t=6s时，A恰好静止在B上。已知滑块与斜面之间的动摩擦因数μ=0.75，B始终处于静止状态，重力加速度为g，tan37°=0.75。下列说法正确的是（　　）

A．0~1s时间内，B对地面的压力小于(M+m)g

B．0~1s时间内，B对地面的摩擦力方向水平向左

C．2~4s时间内，当F与水平方向夹角为33°且指向左上方时，F有最小值

D．t=3s与t=5s时，地面对B的摩擦力大小相等

二、多选题

8．如图所示，在空间坐标系Oxyz上a（0，0，L）、b（0，L，0）、c（L，0，0）三点处分别固定一电荷量为+q、-q、-q（q>0）的点电荷，M、N、P三点分别为ab、ac、bc的中点。规定无穷远处的电势为0，下列说法正确的是（　　）

A．同一试探电荷在M、N两点的电势能相等

B．负的试探电荷在M点的电势能大于其在P点的电势能

C．M、N两点的电场强度大小相等

D．O点的电场强度大于N点的电场强度

9．如图所示，光滑水平面上放置滑块A和左侧固定轻质竖直挡板的木板B，滑块C置于B的最右端，三者质量分别为mA=2kg、mB=3kg、mC=1kg。开始时B、C静止，A以v0=7.5m/s的速度匀速向右运动，A与B发生正撞（碰撞时间极短），经过一段时间，B、C达到共同速度一起向右运动，且此时C再次位于B的最右端。已知所有的碰撞均无机械能损失，木板B的长度为L=0.9m，B、C之间的动摩擦因数为μ，取g=10m/s2，下列说法正确的是（　　）

A．A与B碰撞后瞬间，B的速度大小为5m/s

B．A与B碰撞后瞬间，B的速度大小为6m/s

C．C与B左侧的挡板相撞后的一小段时间内，C对B摩擦力的冲量水平向左

D．μ=0.75

10．如图所示，足够长且间距的平行光滑金属导轨MN、PQ固定在水平面内，垂直于导轨的虚线AB的左、右两侧存在磁感应强度大小分别为、，方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场。阻值的金属棒b静止在虚线AB的右侧。时刻，电阻为2R的金属棒a以初速度从左端沿导轨运动，t时刻，金属棒b达到最大速度。已知金属棒a始终在AB左侧运动，a、b两棒的长度均为d、质量均为，且始终与导轨垂直并接触良好，导轨电阻不计。则在a、b棒的运动过程中，下列说法正确的是（　　）

A．金属棒a、b动量之和保持不变

B．

C．0~t时间内通过金属棒a的电荷量为3.2C

D．0~t时间内金属棒a上产生的热量为

三、实验题

11．某实验小组利用如图甲所示的装置来测量当地的重力加速度。主要实验步骤如下：

①用游标卡尺测量遮光片的宽度d，示数如图乙所示；

②用手托住滑块，使其保持静止，测出_______（填物理量名称及表示物理量的字母）、垫块的厚度h、气垫导轨左端到垫块左端的距离L；

③接通气泵，将滑块由静止释放；

④记录遮光片经过光电门的时间t。

⑤改变滑块的位置，重复实验。

（1）遮光片的宽度d=_________cm。

（2）将②中划线部分补充完整______。

（3）某次实验中测得，则遮光片通过光电门时的速度大小为_________m/s（结果保留三位有效数字）。

（4）实验所测当地重力加速度g=_________（用题中所给或所测物理量的字母表示）。

（5）将测定的多组g值取平均值后发现比当地实际重力加速度略小，主要原因是____________。

12．目前主流的锂离子电池的主要材料为磷酸铁锂，内阻作为锂电池的关键特性之一，直接体现电池的老化程度。电池用久以后性能会下降，表现之一为电池的电动势变小，内阻变大。某兴趣小组将一块旧的锂电池充满电，准备利用下列器材测量该电池的电动势和内阻。

A．待测电池，电动势约为3.6V，内阻约0.5Ω；

B．直流电压表、，量程均为0~4V，内阻约为3kΩ；

C．定值电阻，阻值未知；

D．滑动变阻器R，已知最大阻值为；

E.导线和开关S。

（1）根据如图甲所示的电路图，在图乙中将仪器连接完整_____。

（2）实验之前，需要利用该电路图测出定值电阻的阻值，方法是先把滑动变阻器R调到最大阻值，再闭合开关，电压表和的读数分别为，，则______（用、、表示）。

（3）实验中移动滑动变阻器滑片，读出电压表和的多组数据、，描绘出图像如图丙中图线Ⅰ所示，图线Ⅰ的斜率为k，与横轴的截距为a，则电池的电动势______，内阻______。（均选用k、a、中的字母表示）

（4）实验小组发现在实验过程中，电压表的读数变化不明显，且读数总是比较大，影响测量精确度。兴趣小组在实验室中找到一个定值电阻，接入电路重新测量，得到图像如图丙中的图线Ⅱ所示，该兴趣小组需要将定值电阻接到图丁中的______（填“1”或“2”）位置，理由是______。

四、解答题

13．如图所示，一轻弹簧下端固定在倾角为37°的固定斜轨道的底端，斜轨道与一半径R=0.72m的半圆形光滑圆弧轨道相切于B点，BC为半圆轨道的直径。将质量为m=0.25kg的小滑块推至A点（此时弹簧处于压缩状态），由静止释放，滑块通过C点后落到斜轨道上的D点。已知AB的长度为l1=4m，BD的长度为L2=3m，滑块与斜轨道间的动摩擦因数μ=0.5，A、B、C、D均在同一竖直平面内，不计空气阻力，取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：

（1）滑块通过C点时速度的大小vC以及滑块在C点时重力的瞬时功率P。

（2）初始时刻弹簧上储存的弹性势能Ep。

14．如图所示，一金属板固定在y轴上，其上P点处有一粒子源，能释放出质量为m、电荷量为q且初速度为0的正、负点电荷。另一金属板与y轴平行，两板间电势差为U、距离为d，左板电势高于右板。两极板间存在磁感应强度大小为、方向沿z轴正方向的匀强磁场（图中未画出）；区域存在电场强度大小为、方向沿x轴正方向的匀强电场；，区域存在电场强度大小为、方向沿z轴正方向的匀强电场（图中未画出）；，区域有磁感应强度大小为、方向沿y轴负方向的匀强磁场（图中未画出）。向右运动的点电荷能够经过一次磁场之后恰好通过图中平面内与P点等高的Q点，不计点电荷的重力及电荷间的相互作用。

（1）为保证负点电荷不碰到左侧金属板，磁感应强度大小应满足什么条件？

（2）为保证正点电荷能够恰好通过右侧Q点，P、Q两点间的距离应为多少？

15．如图所示，滑块A、木板C分别静止在光滑水平平台和粗糙水平地面上，C的左端与平台上表面相切，滑块B静止在C上，且至C左端的距离为x0=1m，A、B、C的质量分别为mA=2kg，mB=1kg，mC=3kg。t=0时刻，对A施加一水平向右的作用力F，F随时间t的变化关系为，A运动2s后撤去F，此时A恰好滑上木板C；一段时间后，A与B发生弹性碰撞（碰撞时间极短），最终B静止在C的右端。已知A与木板C之间的动摩擦因数为μA=0.2，B与C之间的动摩擦因数为μB=0.5，C与地面之间的动摩擦因数为μC=0.1，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，A、B均可视为质点，取g=10m/s2。求：

（1）A刚滑上C时的速度大小；

（2）A、B碰后瞬间A的速度大小；

（3）木板C的长度和运动的位移大小。

参考答案：

1．B

【详解】A．α粒子的穿透能力最弱，所以不能用α射线测量钢板的厚度，故A错误；

B．衰变方程为

所以该Np元素的原子核有239个核子，故B正确；

C．衰变方程为

所以该Pu元素的原子核比少1个质子，少3个中子，故C错误；

D．的结合能大于该Pu元素原子核的结合能，故D错误。

故选B。

2．B

【详解】C．由题意和图可知，玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率，故a光的频率大于b光的频率，两束光会聚于一点，不可能发生干涉现象，C错误；

AD．根据可知，在真空中a光的波长较短，根据条纹间距关系可知，若a、b两束光分别通过同一个狭缝，则a光形成的中央亮条纹更窄，A、D错误；

B．由可知，在真空中a光光子的动量更大，B正确。

故选B。

3．C

【详解】A．根据题意可知左右两列波的传播速度为

所以

故A错误；

B．根据波的平移法，t=1s时，x=-4m处的质点处于负的最大位置处，故B错误；

C．根据波的平移法，t=1s时，x=3m处的质点处于平衡位置，故C正确；

D．0~2s内，即半个周期内x=4m处的质点通过的路程为2A，即0.08m，故D错误。

故选C。

4．B

【详解】A．根据题意，由图乙可知，交流电的周期为，交流电的电流方向1个周期内改变2此，则电流的方向在内改变次，故A错误；

B．有图乙可知，时电流的瞬时值为0，则穿过电动机线圈的磁通量最大，故B正确；

C．电流表A的示数为有效值，由图乙可知，最大值为，则有效值为

即电流表A的示数为，故C错误；

D．线圈感应电动势的有效值为

则最大值为

故D错误。

故选B。

5．A

【详解】A．A→B过程为等容变化，由

可知

气体温度升高，内能增大，外界对气体不做功，气体吸收热量，故A正确；

C．C→A过程为等温膨胀过程，气体吸收热量，但分子平均动能不变，故C错误；

B．由

B→C过程为等压压缩，可知

故B错误；

D．气体变化过程的p-V图像如图所示，由图可知，气体由状态A经A→B、B→C、C→A回到状态A的整个过程中，外界对气体做功，气体放出热量，故D错误。

故选A。

6．C

【详解】A．天宫号空间站运行高度小于同步卫星的轨道高度，根据开普勒第三定律可知，天宫号空间站正常在轨做圆周运动的周期小于，故A错误；

B．天宫号空间站正常在轨做圆周运动

解得

故B错误；

C．经过一段时间，轨道高度下降了后，根据万有引力提供向心力可知，空间站的线速度变大，故C正确；

D．因为Δh≪h，所以“天宫”仍可认为是做圆周运动，在t时间内“天宫”运动的路程为

s=vt

设空气对“天宫”的作用力大小为f，根据功能关系有

fs=ΔE

“天宫”与空气作用的Δt时间内，根据动量定理有

联立解得

故D错误。

故选C。

7．B

【详解】AB．对A施加平行于斜面的力F前、后，A所受的摩擦力及支持力均未发生变化，施加F之前，A沿斜面匀减速下滑，A所受摩擦力大于A沿斜面向下的分力，由牛顿第三定律可得，A给B的摩擦力大于A沿斜面向下的分力，若A静止，则A对B的摩擦力等于A沿斜面向下的分力，A对B的作用力等于A的重力且竖直向下，由此可得此时A对B的压力不变，摩擦力增大，方向斜向左下方，则可得此时A对B竖直向下的作用力大于A的重力，则有B对地面压力大于(M+m)g，牛顿第三定律可得，地面对B的支持力大于(M+m)g，地面对B的摩擦力方向水平向右，B对地面的摩擦力方向水平向左，故A错误，B正确；

C．由题可知，A所受摩擦力与支持力的合力方向恒定且与水平方向的夹角

斜向右上方，当力F与该力垂直时，F有最小值，此时F与水平方向夹角为17°，指向左上方，故C错误；

D．和时，A对B的作用力大小不相等，故地面对B的摩擦力大小不相等，故D错误。

故选B。

8．AC

【详解】A．a、c两点处的点电荷在N点产生的电势和为0，N点的电势即b点处点电荷单独作用时产生的电势，同理可知M点的电势为c点处点电荷单独作用时产生的电势，故M、N两点电势相等，同一试探电荷在M、N两点的电势能相等，A正确；

B．P点更靠近两个负点电荷，其电势低于M点，故负的试探电荷在M点的电势能小于其在P点的电势能，B错误；

C．根据a、b、c三点处的点电荷产生电场的空间对称性可知，M、N两点的电场强度大小相等，C正确；

D．O点的电场强度为三个点电荷单独作用在O点时产生的电场强度的矢量和，其大小

a点处点电荷单独作用在N点产生的电场强度大小

则N点的电场强度大小

由此可知N点的电场强度大于O点的电场强度，D错误。

故选AC。

9．BD

【详解】AB．规定向右为正方向，由动量守恒定律和机械能守恒定律得

解得

故A错误，B正确；

C．C与B左侧的挡板相撞后的一小段时间内，C的速度大于B的速度，C对B的摩擦力水平向右，此时C对B摩擦力的冲量水平向右，故C错误；

D．由动量守恒定律和机械能守恒定律得

解得

故D正确。

故选BD。

10．BD

【详解】A．金属棒a、b始终串联，通过两金属棒的电流大小相等、方向相反，由左手定则可知，两金属棒所受的安培力方向相反，但两导体棒所处的磁场磁感应强度不相同，则两金属棒所受的安培力的合力不为0，即两金属棒所受的合力不为0，两金属棒动量不守恒，即金属棒a、b动量之和变化，选项A错误；

BC．当回路感应电流为0时，金属棒b的速度最大，此时两金属棒产生的感应电动势大小相等，即

设金属棒b到达最大速度过程回路产生的感应电流的平均值为，通过金属棒a的电荷量为q，则有

此过程，对金属棒b，由动量定理得

对金属棒a，由动量定理得

联立解得

选项B正确，C错误；

D．由能守恒定律知，回路产生的总热量

则金属棒a产生的热量

选项D正确。

故选BD。

11．     0.435     遮光片至光电门的距离x     2.90          滑块运动过程中存在空气阻力

【详解】（1）[1]遮光片的宽度

（2）[2]实验需要测量遮光片至光电门的距离x，才能测出重力加速度。

（3）[3]遮光片通过光电门时的速度大小

（4）[4]结合

可知

（5）[5]滑块运动的过程中存在空气阻力是g测量值偏小的主要原因。

12．                         1     见解析

【详解】（1）[1]根据图甲所示的电路图，实物连线如图所示

（2）[2]把滑动变阻器R调到最大阻值，再闭合开关，电压表和的读数分别为，，根据欧姆定律可得

解得

（3）[3][4]根据闭合电路欧姆定律可得

可得

可知图像图线Ⅰ的斜率为

解得

横轴的截距为，则有

解得电动势为

（4）[5][6]由电路图可知电压表测的是电源的路端电压，实验小组发现在实验过程中，电压表的读数变化不明显，且读数总是比较大，说明电源内阻比外电阻小得多；兴趣小组在实验室中找到一个定值电阻，接入电路重新测量，得到图像如图丙中的图线Ⅱ所示，该兴趣小组需要将定值电阻接到图丁中的1位置，此时可将电源和看成一个等效电源，等效电源的内阻为

起到了分压的作用，使得电压表的读数变化更明显，从而减小误差。

13．（1）3.2m/s；4.8W；（2）14.16J

【详解】（1）滑块在C点的速度与斜轨道平行，设滑块由C运动至D点所用的时间为t，在垂直于斜轨道方向上有

解得

平行于斜轨道的方向上，有

解得

由

解得

（2）小滑块由A点运动至C点的过程，由能量守恒得

解得

14．（1），方向沿z轴正方向；（2）

【详解】（1）取负电荷恰好与左侧金属板相切时为临界条件，洛伦兹力等于电场力，即

根据动能定理

联立解得

为保证负点电荷不碰到左侧金属板，则

方向沿z轴正方向。

（2）正电荷在区域做匀加速运动，加速度为

则到达时的速度

进入后，在由于受到电场力与速度方向垂直，做类平抛运动，此时的加速度

如图，设类平抛的水平位移为，根据类平抛公式可知

解得

沿轴方向的速度为

进入区域的磁场时合速度为

洛伦兹力提供向心力

解得

在磁场做圆周运动，如图可知

解得

由对称性可知，P、Q两点间的距离应为

15．（1）；（2）2m/s；（3）6.7m；0.83m

【详解】（1）撤去F之前2s内F的冲量

由动量定理

解得

（2）A滑上C时，A的加速度

此时A对C的滑动摩擦力为

地面对C的最大静摩擦力为

可知木板C静止，则当A将要与B相碰时的速度

AB碰撞过程由动量守恒和能量关系

解得

v2=2m/s

v3=8m/s

（3）AB沿木板向右运动时，B对C的滑动摩擦力

此时木板C开始向右加速滑动，C的加速度

物块B减速的加速度

当AC相对静止时

解得

此过程中C的位移

C的速度

B的位移

B的速度

以后C减速的加速度

当BC共速时

解得

此时C的位移

B的位移

因此时A恰到达C的右端，则B相对C运动的距离

即木板C长度为

共速后木板C减速的加速度

则运动距离

则木板的总位移