2023届河北省沧州市沧县中学高三下学期模拟预测物理试题（含解析）

2023届河北省沧州市沧县中学高三下学期模拟预测物理试题

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

一、单选题

1．2023年正月十三至正月二十二，已有上千年历史的涿州市元宵灯会上以三国文化为主题的各类霓虹灯悉数登场，多姿多彩的霓虹灯使人们在红红火火的元宵花灯节上感受着浓浓的新春气息。霓虹灯发光原理是不同气体原子从高能级向低能级跃迁时发出能量各异的光子而呈现五颜六色，如图所示为氢原子能级图，氢原子处于能级上，已知可见光的光子能量范围为1.62~3.11eV，则下列说法正确的是（　　）

A．一个处于能级的氢原子向低能级跃迁时，最多产生10种谱线

B．氢原子从能级向能级跃迁过程中发出的光为可见光

C．氢原子从能级向能级跃迁过程中发出光不能使逸出功为2.29eV的金属钠发生光电效应

D．氢原子从能级向能级跃迁过程中发出光的波长最长

2．如图所示，在xOy坐标系的x轴上的O点和的A点有两个波源，波源振动的周期均为0．4s，波源产生的两列简谐横波在同一种介质中沿x轴相向传播，当时，两列波分别传播到和两点，在x轴上和处的三个质点为。下列说法中正确的是（　　）

A．时，质点B速度方向沿y轴正方向，加速度方向沿y轴负方向

B．O点和A点产生的两列波传播的速度之比为2︰1

C．C点距两波源距离相等，所以C点是振动的加强点

D．两列波同时到达D点，D点为振动的减弱点

3．如图所示，水平地面上平行放置两根足够长的通电直导线a和b，其电流大小相等、方向垂直纸面向里，竖直线MN位于直导线a、b的中垂面上。通电直导线c中的电流方向垂直纸面向外。现在从M点由静止释放，一段时间后直导线c落在地面上。M点离地面的高度为h，整个过程中，导线a和b静止不动，不计空气阻力，重力加速度为g。则通电直导线c由M点运动到N点的过程中（    ）

A．导线a、b在M点产生的磁感应强度方向为水平向左

B．导线c在M点的加速度大于g

C．导线即将落地时的加速度大小一定为g

D．调整M点到地面的高度h，导线c落地时的速度大小可能为

4．在风洞实验中，将一质量为1kg的小球自西向东以初速度大小20m/s水平抛出，风洞内同时加上自北向南的大小随时间均匀变化的风力，风力大小与时间t满足，重力加速度g取，则两秒后（　　）

A．小球的速度大小为

B．小球的速度大小为40 m/s

C．小球的动量变化量大小为

D．小球的动量变化量大小为

5．如图甲所示，圆柱形气缸开口向下竖直放置，气缸与活塞之间密封一定质量的理想气体，气缸与活塞间无摩擦且不漏气，活塞面积，质量，气柱高度，气体温度，外界大气压。现把气缸翻转开口向上放置，如图乙所示，气柱高度变为，在此过程中，外界对气体做功120J，气体放出热量20J，取，则（　　）

A．图甲状态，气体的压强为

B．图乙状态，气体的温度约为42℃

C．气体内能增加140J

D．气体分子单位时间对单位面积器壁的撞击次数减少

6．2022年10月9日，在酒泉卫星发射中心成功发射了“夸父一号”综合性太阳探测卫星，首次实现在同一颗卫星上对太阳高能成像和大气不同层次变化的同时观测。已知“夸父一号”绕地球做匀速圆周运动，离地高度为，运动周期为，地球的半径，则根据以上信息可知（　　）

A．“夸父一号”为综合性太阳探测卫星，所以发射速度大于第二宇宙速度

B．“夸父一号”的运行速度大于第一宇宙速度

C．“夸父一号”的周期与近地卫星的周期之比为

D．第一宇宙速度的大小为

7．如图所示，一理想变压器的原线圈连接一灯泡L，接在输出电压有效值恒定的正弦式交流电源上，副线圈连接一滑动变阻器，可以通过调节滑片的位置来改变接入电路中的副线圈匝数。下列说法正确的是（　　）

A．仅将滑片向a端移动，灯泡将变亮

B．仅将滑片向上端移动，灯泡将变暗

C．仅将滑片向a端移动，一定变大

D．仅将滑片向上端移动，一定变大

二、多选题

8．如图在一半径为R的表面光滑的半球形容器的球心O点，用长为的绝缘细线悬挂一质量为、电荷量为的小球A，在容器内放置一质量为m、电荷量为的小球B，已知B与容器绝缘。两球在如图所示的位置处于平衡状态，此时细线与竖直方向的夹角。下列说法正确的是（　　）

A．容器对小球B的支持力等于细线对小球A的拉力

B．容器对小球B的支持力等于细线对小球A拉力的2倍

C．细线对小球A的拉力为小球A重力的

D．两小球间的库仑力为小球A重力的

9．如图甲所示，斜面倾角为、足够长、光滑的斜面体固定在水平地面上，可视为质点的质量为的物块置于斜面上足够高处，时刻在物块上施加一沿斜面向上的变化的外力，同时释放物块，利用计算机描绘了0~4s时间内物块的速度随时间的变化图象，如图乙所示，规定沿斜面向下的方向为正方向，物块在释放点的重力势能为零，重力加速度大小为。则（　　）

A．1~2s的时间内外力的大小为40N

B．0~1s时间内与2~4s时间内的外力大小之比为2:19

C．1s末物块的机械能为32J

D．0~4s的时间内物块的机械能减少了350J

10．半径为r的圆形导体框与小灯泡组成如图甲所示的回路，框内存在匀强磁场，磁感应强度随时间按正弦规律变化，如图乙所示（规定垂直纸面向里为磁场的正方向），圆形导体框电阻为R1，小灯泡电阻为R2，其他电阻不计，磁感应强度最大值为B0，变化周期为T，电压表为理想电压表，下列说法正确的是（　　）

A．导体框上感应电动势的最大值为

B．电压表的示数为

C．在内流过小灯泡电流的方向N→L→M，通过小灯泡的电荷量

D．一个周期内回路中产生的热量

三、实验题

11．如图甲所示为研究平抛运动的装置。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出，落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。

（1）下列实验条件必须满足的有_______。

A．斜槽轨道光滑

B．斜槽轨道末段水平

C．挡板高度等间距变化

D．每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球

（2）为定量研究，建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于Q点，钢球的球心对应白纸上的位置即为原点；在确定y轴时_______（填“需要”或“不需要”）y轴与重垂线平行。

（3）某同学得到部分运动轨迹如图乙所示.图乙中水平方向与竖直方向每小格的长度均为l，和是轨迹图线上的三个点，和、和之间的水平距离相等。那么，小球从运动到所用的时间为_______，小球抛出后的水平速度为______。

12．某实验小组要测量一个量程为0~1V的电压表的内阻，实验室提供的器材如下：

待测电压表V（量程0~1V，内阻约为1500Ω）

滑动变阻器R1（最大阻值为5Ω，额定电流2A）

滑动变阻器R2（最大阻值为2kΩ，额定电流0.5A）

电源E1（电动势1.5V，内阻不计）

电源E2（电动势4.5V，内阻不计）

电阻箱R（0~999Ω）

开关两个、导线若干

该实验小组根据实验电路图操作步骤如下：

①按电路图连接电路，开关闭合前，将滑动变阻器的滑片移至最右端，电阻箱调到最大值；

②闭合开关S1和S2，调节滑动变阻器的滑片位置，使电压表的指针指到满刻度；

③断开S2，保持S1闭合，滑动变阻器位置不变，调整电阻箱的阻值，发现无论如何都调不到电压表指针半偏，最后只好调至电压表指针指到满刻度的三分之二；

④读出电阻箱的阻值R，得出电压表的阻值。

（1）补全电路图，注意：滑动变阻器的滑片移至最右端时，电压表示数为零。_______

（2）电压表的阻值________。

（3）为了使测量比较准确，滑动变阻器应选_______，电源应选_______。（均填入器材所对应的符号）

（4）用该方法测出的电压表内阻R测和电压表真实内阻R真的大小关系为R测_______（填“大于”“等于”或“小于”）R真，这种误差属于系统误差。

四、解答题

13．如图，一柱形玻璃砖，其横截面为扇形OPQ，扇形的圆心角为111°，半径为R，圆心为O。一束单色光从OP面上紧靠P点的位置射入玻璃砖，入射角为i，此单色光射入玻璃砖后又恰好在玻璃砖圆弧面上M点发生全反射。已知，，光在真空中的传播速度为c。求：

（1）玻璃砖对此单色光的折射率n；

（2）单色光从P点射入玻璃砖到射出玻璃砖所经历的最短时间t。

14．小车C静止在光滑的水平面上，距离小车C的右侧s处有一固定光滑斜面和光滑平台组成的装置，斜面底端与小车C等高，平台P点与斜面平滑连接，不影响滑块经过时运动的速率。平台上O点固定一竖直的弹性挡板，滑块B静止于Q点，PQ间距离为kL，OQ间距离为L。当滑块A以的速度滑上小车，运动到小车C右端时恰好与之共速（小车未碰到斜面底端）。当滑块A经斜面进入平台后，始终受到水平向右的恒力F＝mg作用，当滑块B在该平台上向左运动时受到同样的恒力F作用，向右运动则合力为零。已知滑块A、B及小车C的质量相等，即，斜面高h＝0.8m，A、C间的动摩擦因数，，滑块A、B均可看成质点，滑块A冲上斜面时无机械能损失，且A、B之间以及B与挡板之间的碰撞为弹性碰撞。

（1）为保证小车C与平台碰撞时A、C能共速，s至少为多长；

（2）当滑块A经斜面进入平台PO后，若A不能在滑块B匀速运动过程中追上滑块B发生第二次碰撞，则k需要满足什么条件。

15．如图，在平面直角坐标系xOy中，O为坐标原点，A点的坐标为（3L，0），B点坐标为（0，2L），三角形ABC为直角三角形，其中∠C为直角，在直角三角形ABC中有沿y轴负方向的匀强电场，三角形OBD为等腰直角三角形，P点为OD的中点，等腰直角三角形OBD中存在沿x轴正方向的匀强电场，电场强度大小为E0，第三象限和第四象限存在范围足够大的匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向外。一质量为m、电荷量为q（q > 0）的带电粒子，从P点静止释放，粒子从第二象限进入第一象限，经过直角三角形ABC内的匀强电场后恰好从A点进入匀强磁场，经匀强磁场偏转后直接打到坐标原点O，不计粒子重力，sin37° = 0.6，求：

（1）直角三角形ABC中匀强电场的电场强度大小E1；

（2）匀强磁场的磁感应强度大小B；

（3）粒子从P点运动到O点的总时间t总。

参考答案：

1．B

【详解】A．一个处于能级的氢原子向低能级跃迁时，最多产生的谱线为种，选项A错误；

B．从能级跃迁到能级辐射出光子的能量为1.89eV，又可见光的光子能量范围为1.62~3.11eV，则该光属于可见光，选项B正确；

C．氢原子从能级向能级跃迁过程中发出光子的能量为两能级的能量差，即12.09eV，大于金属钠逸出功2.29eV，所以能发生光电效应，选项C错误；

D．氢原子从能级向能级跃迁过程中能级差最大，发出光的频率最大，波长最短，选项D错误。

故选B。

2．A

【详解】A．波速

沿x轴正方向传播的波经过0.1s到达B点且起振方向沿y轴正方向，波的周期为0.4s，再经过0.45s即经过，此波引起质点B的位移为正向位移，且振动方向沿y轴正方向；沿x轴负方向传播的波经过0.5s到达B点且起振方向沿y轴正方向，波的周期为0.4s，再经过0.05s，即再经过，此波引起质点B的位移为正向位移，且振动方向沿y轴正方向，所以两列波引起质点B的合运动速度方向沿y轴正方向，加速度方向为沿y轴负方向，选项A正确；

B．两列波在同一介质中传播，所以传播速度相等，选项B错误；

C．C点距两波源距离相等，但两波源不是同时起振，差，当两列波都到达C点时两列波引起C点的振动相互抵消，所以C点是振动的减弱点，选项C错误；

D．D点距两列波最前端距离相等，两列波传播速度相等，则两列波同时到达D点，且振动方向相同，所以D点为振动的加强点，选项D错误。

故选A。

3．C

【详解】A．如图所示

由平行四边形定则可知，导线a、b中电流在M点产生的磁感应强度方向为水平向右，故A错误；

B．异向电流相互排斥，所以导线c在M点受到a、b中两个电流的合力方向为竖直向上，由牛顿第二定律有

mg－F＝ma

所以

a＜g

故B错误；

C．由前面受力分析可知导线c沿竖直方向运动，即将落地时，导线c受到a、b的两个电流的作用力等大反向，其所受合力为mg，其加速度大小为g，故C正确；

D．在下落过程中，a、b中两个电流给导线c的合力方向一直竖直向上，对导线c做负功，由动能定理

解得

故D错误。

故选C。

4．C

【详解】AB．2s时，小球向东的速度大小

向下的速度大小

设向南的速度大小为，由动量定理得

解得

故小球的速度大小

故AB错误；

CD．动量变化量为末动量减去初动量，小球向东的动量变化量为零，向南的动量变化量为20kg·m/s，向下的动量变化量为20kg·m/s，由矢量三角形法可得小球的动量变化量大小为，故C正确，D错误。

故选C。

5．B

【详解】A．气体初状态的压强为

故A错误；

B．气体初状态体积，温度；气体末状态压强

体积，根据理想气体状态方程，代入数据解得

即42 ℃，故B正确；

C．根据热力学第一定律，可知

即气体内能增加100J，故C错误；

D．因为温度升高，气体分子的平均速率增大，体积减小，气体分子密度增大，所以气体分子单位时间对单位面积器壁的撞击次数增多，故D错误。

故选B。

6．D

【详解】A．“夸父一号”为综合性太阳探测卫星，但并不是围绕太阳转动，而是围绕地球做匀速圆周运动，所以其发射速度小于第二宇宙速度，故A错误；

B．第一宇宙速度为近地卫星的速度，由万有引力提供向心力有

解得

由于“夸父一号”的轨道半径大于近地卫星的轨道半径，所以“夸父一号”的运行速度小于第一宇宙速度，故B错误；

C．根据开普勒第三定律有

整理可得“夸父一号”的周期与近地卫星的周期之比为，故C错误；

D．第一宇宙速度为近地卫星的速度，设为v，近地卫星做匀速圆周运动有

“夸父一号”绕地球做匀速圆周运动有

两式联立解得第一宇宙速度

故D正确。

故选D。

7．C

【详解】AC．设电源输出电压有效值为U，原线圈及其右侧部分的等效电阻为，原、副线圈的匝数分别为，则有

滑片向a端移动过程中R增大，则增大，原线圈中电流减小，灯泡变暗，原线圈两端电压增大，又匝数不变，则将变大，A错误，C正确；

BD．原线圈中电流

仅将滑片向上端移动，即增大，可知增大，所以灯泡将变亮，又

可得

由于的大小关系未知，所以不一定变大，BD错误。

故选C。

8．AC

【详解】AB．如图1所示，连接交过球心O的竖直线于P点，分析两小球的受力，并将力经适当平移，构成矢量三角形，根据力的矢量三角形与几何三角形相似，可得

所以

故A正确，B错误；

C．把小球A、B看作整体，对整体受力分析如图2所示，正交分解，可得

解得

故C正确；

D．对小球A，设两小球间的库仑力为F，则有

故D错误。

故选AC。

9．BD

【详解】A．由图乙可知，时内物块的加速度为

位移大小为

由牛顿第二定律得

解得

由图乙可知，时内物块的加速度为

位移大小为

由牛顿第二定律得

解得

故A错误；

B．由图乙可知，时内物块的加速度为

位移大小为

由牛顿第二定律得

解得

则

故B正确；

CD．由题意可知，t=0时刻，物块的机械能为0，由功能关系可知，物块机械能的变化量等于整个过程外力F所做的功，外力做的功为

即1s末物块的机械能为-8J，外力做的功为

则整个过程中物块机械能变化量大小为

故C错误，D正确。

故选BD。

10．AD

【详解】A．由图像可知磁感应强度为

线框中感应电动势为

感应电动势的最大值为

故A正确；

B．电压表示数为小灯泡电压的有效值

故B错误；

C．在内磁场垂直纸面向外增大，感应电流产生的磁场垂直纸面向里，感应电流沿顺时针方向，故流过小灯泡电流的方向，通过小灯泡的电荷量为

故C错误；

D．一个周期内回路中产生的热量应该用交流电的有效值

故D正确。

故选AD。

11．     BD/DB     需要         

【详解】（1）[1]ABD．为了能画出平抛运动轨迹，首先保证钢球做的是平抛运动，所以斜槽轨道不一定要光滑，但末段必须是水平的；要让钢球总是从同一位置无初速度释放，这样才能保证有相同的平抛初速度，才能找到同一运动轨迹上的几个点，故BD正确，A错误；

C．挡板只要能记录下钢球下落在不同高度时的不同位置即可，不需要等间距变化，故C错误。

故选BD。

（2）[2]将钢球运动分解，钢球在竖直方向为自由落体运动，故需要y轴与重垂线平行。

（3）[3]在竖直方向上，根据

得

[4]水平分速度

12．                 R1     E2     大于

【详解】（1）[1]滑动变阻器的滑片移至最右端时，电压表示数为零，说明利用的是滑动变阻器右半部分的电压，所如图所示电路。

（2）[2]由于电压表两端电压为电阻箱两端电压的2倍，故

（3）[3]在采用分压式接法时，滑动变阻器电阻越小，测量部分的电阻与滑动变阻器并联部分的电阻变化就越小，可认为其两端的电压几乎不变，所以滑动变阻器选R1；

[4]为减小实验误差，电源电动势应大些，这样可以使得滑动变阻器并联部分的电阻更小，故电源选E2。

（4）[5]在接入电阻箱后，电压表所在支路电阻增加，分压增大，电压表两端的电压为满偏的三分之二，电阻箱两端电压应大于满偏的三分之一，因此

而我们将作为测量值，因此测量值大于真实值，这属于系统误差。

13．（1）37°；（2）

【详解】（1）设从P点入射的折射角为r，根据光的折射定律有

根据题设条件有

根据几何关系可得光线在M点的入射角为

M点恰好发生全反射，则有

联立解得玻璃砖对该单色光的折射率

解得折射角

（2）折射角，根据几何关系可得，三角形OPM为等腰三角形，则，在等腰三角形OPM中，根据正弦定理

解得PM长度

在等腰三角形OPM中有，则

根据光的反射定律可知反射角，则反射光线MN与OQ面垂直，根据几何关系MN的长度

光在玻璃砖内传播的速度

单色光从P点射入玻璃砖到射出玻璃砖所经历的最短时间

解得

14．（1）1.6m；（2）

【详解】（1）设A、C获得的共同速度为，以水平向右为正方向，由动量守恒定律得

代入数据解得

若A、C共速时，C刚好运动到斜面底端，对C，由动能定理得

代入数据解得

s＝1.6m

则保证C运动到斜面底端前A、C能够共速，s至少为1.6m。

（2）滑块A冲上斜面，设到斜面顶端时速度为，由动能定理

解得

A上到平台后受力为F＝mg，A开始做初速度为零的匀加速直线运动，由牛顿第二定律可知

F＝mg＝ma

解得

a＝g

设与B碰前A的速度为，由运动学公式有

A与B发生弹性碰撞，由动量守恒定律可得

由机械能守恒定律可得

联立解得

A、B第一次碰后，B所受合力为零，沿平台向右做匀速直线运动，B运动到O点所用时间为

碰后A的加速度不变，A运动到O点所用时间为

由题意得，解得

15．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）粒子在第二象限的电场中加速运动，设射入第一象限时速度为v1，P为OD的中点，根据几何关系可得加速的距离为L，根据动能定理得

解得

粒子在第一象限中先做匀速直线运动，进入匀强电场后做类平抛运动，运动轨迹如图所示

x方向上有

y方向上有

根据牛顿第二定律

qE1= ma

以上各式联立解得

（2）设粒子从A点射出电场时的速度大小为v，根据动能定理有

解得

设射入磁场时速度方向与x轴正方向的夹角为θ，则有

解得

θ = 53°

粒子在磁场中运动轨迹如图所示，根据几何关系可得带电粒子在磁场中运动半径为

带电粒子在磁场中运动时洛伦兹力提供向心力有

以上各式联立解得匀强磁场的磁感应强度大小

（3）设粒子在第二象限运动的时间为t1，根据动量定理

解得

设粒子在第一象限中运动时间为，水平方向上做匀速直线运动则有

解得

设带电粒子在磁场中运动周期为T，则有

解得周期

在磁场中运动时间为

运动的总时间

解得