2023-2024学年河北省高三上学期期末物理模拟试题

这是一份2023-2024学年河北省高三上学期期末物理模拟试题，共16页。

2．请用黑色字迹的钢笔或答字笔在“答题纸”上先填写姓名和准考证号。
3．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，在草稿纸、试题卷上答题无效。
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，金属环M、N用不可伸长的细线连接，分别套在水平粗糙细杆和竖直光滑细杆上，当整个装置以竖直杆为轴以不同大小的角速度匀速转动时，两金属环始终相对杆不动，下列判断正确的是（ ）
A．转动的角速度越大，细线中的拉力越大
B．转动的角速度越大，环N与竖直杆之间的弹力越大
C．转动的角速度不同，环M与水平杆之间的弹力相等
D．转动的角速度不同，环M与水平杆之间的摩擦力大小不可能相等
2、在两个边长为的正方形区域内（包括四周的边界）有大小相等、方向相反的匀强磁场，磁感应强度大小为。一个质量为，带电量为的粒子从点沿着的方向射入磁场，恰好从点射出。则该粒子速度大小为（ ）
A．B．C．D．
3、图甲中的变压器为理想变压器，原线圈的匝数n1与副线圈的匝数n2之比为5∶1。变压器的原线圈接如图乙所示的正弦式电流，两个20Ω的定值电阻串联接在副线圈两端。电流表、均为理想电表。则（ ）
A．电流表示数为0.2AB．电流表示数为5A
C．电压表示数为4VD．通过电阻R的交流电的周期为2×10-2s
4、如图所示为三颗卫星a、b、c绕地球做匀速圆周运动的示意图，其中b、c是地球同步卫星，a在半径为r的轨道上，此时a、b恰好相距最近，已知地球质量为M，半径为R，地球自转的角速度为，引力常量为G，则（ ）
A．卫星b加速一段时间后就可能追上卫星c
B．卫星b和c的机械能相等
C．到卫星a和b下一次相距最近，还需经过时间t=
D．卫星a减速一段时间后就可能追上卫星c
5、已知地球和火星绕太阳公转的轨道半径分别为R1和R2（公转轨迹近似为圆），如果把行星和太阳连线扫过的面积和与其所用时间的比值定义为扫过的面积速率，则地球和火星绕太阳公转过程中扫过的面积速率之比是（ ）
A．B．C．D．
6、2019年5月17日，在四川省西昌卫星发射基地成功发射了第45颗北斗导航卫星，该卫星属于地球静止轨道卫星（同步卫星）。已知地球的质量为M、半径为R、地球自转周期为T、该卫星的质量为m、引力常量为G，关于这颗卫星下列说法正确的是（ ）
A．距地面高度为B．动能为
C．加速度为D．入轨后该卫星应该位于西昌的正上方
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、如图所示，两平行金属板A、B板间电压恒为U，一束波长为λ的入射光射到金属板B上，使B板发生了光电效应，已知该金属板的逸出功为W，电子的质量为m。电荷量为e，已知普朗克常量为h，真空中光速为c，下列说法中正确的是（ ）
A．若增大入射光的频率，金属板的逸出功将大于W
B．到达A板的光电子的最大动能为－W＋eU
C．若减小入射光的波长一定会有光电子逸出
D．入射光子的能量为
8、如图，虚线上方空间分布着垂直纸面向里的匀强磁场，在纸面内沿不同的方向从粒子源先后发射速率均为的质子和粒子，质子和粒子同时到达点。已知，粒子沿与成30°角的方向发射，不计粒子的重力和粒子间的相互作用力，则下列说法正确的是（ ）
A．质子在磁场中运动的半径为
B．粒子在磁场中运动的半径为
C．质子在磁场中运动的时间为
D．质子和粒子发射的时间间隔为
9、下列关于温度及内能的说法中止确的是
A．物体的内能不可能为零
B．温度高的物体比温度低的物体内能大
C．一定质量的某种物质，即使温度不变，内能也可能发生变化
D．内能不相同的物体，它们的分子平均动能可能相同
E.温度见分子平均动能的标志，所以两个动能不同的分子相比，动能大的分子温度高
10、三个质量相同的物体A、B、C如图所示放置在光滑的水平面上，斜劈A的倾角为，B的上表面水平，现对A施加水平向左的力，三个物体相对静止一起向左匀加速运动，重力加速度为，下列说法正确的是（ ）
A．B、C间的摩擦力大小为
B．A、B间的摩擦力大小为
C．若A、B间，B、C间动摩擦因数相同，则逐渐增大，A、B间先滑动
D．若A、B间，B、C间动摩擦因数相同，则逐渐增大，B、C间先滑动
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）某同学用图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律，A、B为固定在铁架台上的光电门，计时电脑记录小球通过光电门的时间，使用该装置研究小球下落运动过程中的机械能情况。计时电脑记录小球通过A、B两光电门的遮光时间分布是和，当地的重力加速度为g。
(1)用20分度游标卡尺测量小球直径，刻度线如图乙所示，则______cm；
(2)为了验证小球自A到B过程中机械能是否守恒，还需要进行哪些实验测量____
A．用天平测出小球的质量
B．测出小球到光电门A的竖直高度
C．A、B光电门中点间的竖直高度
(3)根据实验测得的物理量，如果满足________关系，即能证明小球在自A到B过程中机械能守恒；
(4)若计时电脑还记录了小球自A到B的时间，本实验还可以测量当地的重力加速度，则重力加速度________。（使用、、和表示）
12．（12分）某实验小组要测量木块与长木板间的动摩擦因数，设计如图甲所示装置，已知当地的重力加速度为。
(1)对于实验的要求，下列说法正确的是_______；
A．将长木板没有定滑轮的一端适当垫高，平衡摩擦力
B．钩码的质量要远小于木块的质量
C．要保证长木板水平
D．接通电源的同时释放木块
(2)按正确的操作要求进行操作，打出的一条纸带如图乙所示，打点计时器使用的是的交流电源，纸带上的点每5个点取1个记数点，但第3个记数点没有画出，则该木块的加速度_____；（结果保留三位有效数字）
(3)若木块的质量为，钩码的质量为，则木块与长木板间的动摩擦因数为_____（用、、、表示结果）。
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）一半圆柱形透明物体横截面如图所示，底面镀银，表示平圆截面的圆心，一束光线在横截面内从点入射，经过面反射后从点射出。已知光线在点的入射角为，，，求：
①光线在点的折射角；
②透明物体的折射率。
14．（16分）如图所示，质量m的小环串在固定的粗糙竖直长杆上，从离地h高处以一定初速度向上运动，运动过程中与长杆之间存在大小的滑动摩擦力．小环能达到的最大高度为3h，求：
(1)小环从h高处出发至第二次经过2h高处过程中，重力做功和摩擦力做功分别为多少？
(2)在高中我们定义“由相互作用的物体的相对位置决定的能量”叫势能，如相互吸引的物体和地球，其相对位置关系决定重力势能．对比(1)问中两力做功，说明为什么不存在与摩擦力对应的“摩擦力势能”的概念．
(3)以地面为零势能面．从出发至小环落地前，小环的机械能E随路程s的变化关系是什么？
15．（12分）如图所示，两平行金属板中的A板上有阴极发射器，发射出的电子冲向B板，灵敏电流计指针偏转。已知E＝3V，滑动变阻器全阻值R＝99Ω，A板发射出的电子最大动能E＝2.4eV闭合开关S，自左向右移动触片，至滑动变阻器的。处时电流计指针恰好无偏转，求:
(1)平行金属板间电压;
(2)电源的内电阻。
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、C
【解析】
AB．设细线与竖直方向的夹角为θ，对N受力析，受到竖直向下的重力GN，绳子的拉力T，杆给的水平支持力N1，因为两环相对杆的位置不变，所以对N有
因为重力恒定，角度恒定，所以细线的拉力不变，环N与杆之间的弹力恒定，AB错误；
CD．受力分力如图
对M有
所以转动的角速度不同，环M与水平杆之间的弹力相等；若以较小角速度转动时，摩擦力方向右，即
随着角速度的增大，摩擦力方向可能变成向左，即
故可能存在
摩擦力向左和向右时相等的情况，C正确，D错误。
故选C。
2、C
【解析】
由题意分析可知粒子从BE中点G飞出左边磁场，作FG的垂直平分线交FA的延长线于点O，点O为圆心，如图所示
根据几何知识，有
与相似，则有
解得

又因为
解得
故C正确，ABD错误。
故选C。
3、A
【解析】
AB．根据图象可得原线圈的电压的最大值为，所以电压的有效值为
原线圈的匝数n1与副线圈的匝数n2之比为5∶1，则有
解得副线圈电压
则副线圈中的电流
根据变压器电流与匝数的关系有
所以原线圈中的电流即电流表的读数
故A正确，B错误；
C．电压表示数为电阻R上的电压，根据欧姆定律有
故C错误；
D．由乙图可知通过电阻R的交流电的周期为4×10-2s，故D错误。
故选A。
4、C
【解析】
A.卫星b加速后将做离心运动，轨道变高，不可能追上卫星c，选项A错误；
B.卫星的机械能等于其动能与势能之和，因不知道卫星的质量，故不能确定卫星的机械能大小关系，选项B错误；
C.对卫星a，根据万有引力提供向心力有：
所以卫星a的角速度
可知半径越大角速度越小，卫星a和b由相距最近至再次相距最近时，圆周运动转过的角度差为2π，所以可得经历的时间：
选项C正确；
D.卫星a减速后将做近心运动，轨道半径减小，不可能追上卫星c，选项D错误；
故选C。
5、A
【解析】
公转的轨迹近似为圆，地球和火星的运动可以看作匀速圆周运动，根据开普勒第三定律知：
运动的周期之比：
在一个周期内扫过的面积之比为：
面积速率为，可知面积速率之比为，故A正确，BCD错误。
故选A。
6、A
【解析】
A．万有引力提供向心力
解得同步卫星的轨道半径
则距离地球表面高度为，A正确；
B．万有引力提供向心力
动能
B错误；
C．万有引力提供向心力
解得加速度为
C错误；
D．同步卫星在赤道上空，西昌不在赤道，入轨后该卫星不可能位于西昌的正上方，D错误。
故选A。
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、BCD
【解析】
A．金属板的逸出功取决于金属材料，与入射光的频率无关，故A错误；
B．由爱因斯坦光电效应方程可知，光电子的逸出最大动能
根据动能定理
则当到达A板的光电子的最大动能为
故B正确；
C．若减小入射光的波长，那么频率增大，仍一定会有光电子逸出，故C正确；
D．根据，而，则光子的能量为
故D正确。
故选BCD。
8、BD
【解析】
AB．粒子在磁场中运动，由洛伦兹力提供向心力有
解得
结合两种粒子的比荷关系得
对于粒子而言，画出其在磁场中运动的轨迹，根据几何关系得其轨迹对应的圆心角为300°，则粒子做圆周运动的轨迹半径为，质子做圆周运动的轨迹半径为，所以A错误，B正确；
CD．质子从点射入从点射出，结合，可知从点射入时的速度方向必须与边界垂直，在磁场中运动的时间
而粒子的运动时间
所以质子和粒子的发射时间间隔为，所以C错误，D正确。
故选BD。
9、ACD
【解析】
A．内能是物体内所有分子无规则热运动的动能和分子势能的总和，分子在永不停息的做无规则运动，所以内能永不为零，故A正确；
B．物体的内能除与温度有关外，还与物体的种类、物体的质量、物体的体积有关，温度高的物体的内能可能比温度低的物体内能大，也可能与温度低的物体内能相等，也可能低于温度低的物体的内能，故B错误；
C．一定质量的某种物质，即使温度不变，内能也可能发生变化，比如零摄氏度的冰化为零摄氏度的水，内能增加，故C正确．
D．内能与温度、体积、物质的多少等因素有关，而分子平均动能只与温度有关，故内能不同的物体，它们分子热运动的平均分子动能可能相同，故D正确；
E．温度是分子平均动能的标志，温度高平均动能大，但不一定每个分子的动能都大，故E错误。
故选ACD．
【点睛】
影响内能大小的因素：质量、体积、温度和状态，温度是分子平均动能的标志，温度高平均动能大，但不一定每个分子的动能都大．
10、AC
【解析】
A．对整体分析，根据牛顿第二定律可得
解得，以C为研究对象，水平方向根据牛顿第二定律可得
解得B C间的摩擦力大小为，故A正确。
B．B和C的加速度方向向左，大小为，则B和C沿斜面向上的加速度为，以BC为研究对象，沿斜面向上根据牛顿第二定律可得
所以
故B错误。
CD．若BC间恰好打滑，则加速度，此时A和B间的摩擦力为
说明此时A和B已经滑动，所以动摩擦因数相同，则F逐渐增大，AB间先滑动，故C正确、D错误。
故选AC。
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、1.025 C
【解析】
(1)[1]游标卡尺的主尺刻度为10mm，游标尺刻度为5×0.05mm=0.25mm，所以小球直径
=10mm+0.25mm=10.25mm=1.025cm
(2)[2]如果机械能守恒，则小球减小的重力势能等于增加的动能，则
即
所以不需要测量小球的质量。研究的过程是小球在两光电门之间的能量变化，需要A、B光电门中点间的竖直高度。故AB错误，C正确。
(3)[3]由以上分析可知，如果满足，即能证明小球在自A到B过程中机械能守恒。而
即
(4)[4]根据匀变速运动的速度时间关系，有
得
12、C 0.737
【解析】
(1)[1]AB．本实验不需要平衡摩擦力，也不需要使钩码的质量远小于木块的质量，选项AB错误；
C．为了能使木块对长木板的正压力等于木块的重力，长木板必须水平，选项C正确；
D．接通电源，待打点计时器打点稳定，再释放木块，选项D错误。
故选C。
(2)[2]每打5个点取一个记数点，所以相邻的计数点间的时间间隔，根据匀变速直线运动的推论公式可以求出加速度的大小，则有
求得。
(3)[3]由牛顿第二定律得
求得。
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、①15°②
【解析】
①如图，透明物体内部的光路为折线，、点相对于底面对称，、和三点共线，在点处，光的入射角为，折射角为，，，根据题意有
由几何关系得，，于是，且得
②根据折射率公式有得
14、 (1)﹣mgh；﹣mgh(2)不存在与摩擦力对应的“摩擦力势能”(3)E=4mgh﹣
【解析】
(1)重力做功为
WG=﹣mgh
摩擦力做功
Wf=﹣fs=﹣•3h=﹣mgh
(2)重力做功与路径无关，仅与初末位置有关．势能的变化与初末位置有关．两者都与位置有关，所以重力有对应的重力势能．摩擦力做功与路径有关，所以不存在与摩擦力对应的“摩擦力势能”。
(3)小环能达到的最大高度为3h，则：
解得：
若以地面为零势能面，小环初始势能为mgh，初始动能为3mgh，则初始机械能为4mgh；从出发到落地前，通过路程s，克服摩擦力所做的功为；则机械能变化的表达式为：
E=4mgh﹣
15、 (1)2.4V(2)11
【解析】
(1)由题意可得
则有
(2)滑动变阻器接入电路中的电阻为
由电路特点可知
即
解得