2023-2024学年河北省高三上学期第二次模拟考试物理试题

这是一份2023-2024学年河北省高三上学期第二次模拟考试物理试题，共14页。

2．答题前，请务必将自己的姓名、准考证号用0．5毫米黑色墨水的签字笔填写在试卷及答题卡的规定位置．
3．请认真核对监考员在答题卡上所粘贴的条形码上的姓名、准考证号与本人是否相符．
4．作答选择题，必须用2B铅笔将答题卡上对应选项的方框涂满、涂黑；如需改动，请用橡皮擦干净后，再选涂其他答案．作答非选择题，必须用05毫米黑色墨水的签字笔在答题卡上的指定位置作答，在其他位置作答一律无效．
5．如需作图，须用2B铅笔绘、写清楚，线条、符号等须加黑、加粗．
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、氢原子的核外电子从n=2的能级跃迁到n=1的能级时，发出的光恰好能使某种金属发生光电效应，则下列各种说法中正确的是（ ）
A．该光是氢原子所有可能发出的光中能量最大的
B．氢原子中由高能级跃迁到n=2的能级时发出的光可能使该金属发生光电效应
C．该金属发生光电效应产生的光电子的最大能量恰好等于氢原子从n=2的能级跃迁到n=1的能级所放出光子的能量
D．氢原子从n=2的能级跃迁到n=1的能级所放出光子的能量等于该金属的逸出功
2、对于一定质量的理想气体，下列叙述中正确的是（ ）
A．当分子间的平均距离变大时，气体压强一定变小
B．当分子热运动变剧烈时，气体压强一定变大
C．当分子热运动变剧烈且分子平均距离变小时，气体压强一定变大
D．当分子热运动变剧烈且分子平均距离变大时，气体压强一定变大
3、如图所示，将直径为d，电阻为R的闭合金属环从匀强磁场B中拉出，这一过程中通过金属环某一截面的电荷量为（ ）
A．B．C．D．
4、电路如图所示，当a、b两端接入100 V电压时，用理想电压表测得c、d两端电压为20 V；当c、d两端接入100 V电压时，用理想电压表测得a、b两端电压为50 V，则R1∶R2∶R3等于( )
A．4∶2∶1B．2∶1∶1
C．3∶2∶1D．5∶3∶2
5、放射性元素A经过2次α衰变和1次β 衰变后生成一新元素B，则元素B在元素周期表中的位置较元素A的位置向前移动了
A．1位B．2位C．3位D．4位
6、2019年8月我国已经建成了新托卡马克（EAST）装置一中国环流器二号M装置（HL—2M），为“人造太阳”创造了条件，其等离子温度有望超过2亿摄氏度，将中国的聚变堆技术提升到了新的高度。设该热核实验反应前氘核（）的质量为，氚核（）的质量为，反应后氦核（）的质量为，中子（）的质量为。关于聚变的说法正确的是（ ）
A．核裂变比核聚变更为安全、清洁
B．由核反应过程质量守恒可知。
C．两个轻核结合成质量较大的核，比结合能较聚变前减少
D．HL—2M中发生的核反应方程式是
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、真空中一对等量异种电荷A、B，其周围的电场线和等势线分布如图所示。相邻等势线之间电势差相等，G点是两电荷连线的中点，MN是两电荷连线的中垂线，C、D两点关于MN对称，C、D、E、F、G、H均是电场线与等势线的交点。规定距离两电荷无穷远处电势为零，下列说法正确的是（ ）
A．中垂线MN的电势为零，G点的电场强度为零
B．C、D两点的电势不相等，电场强度相同
C．G点电势等于H点，电场强度大于H点
D．F点电势高于E点，电场强度大于E点
8、以点电荷A、B的连线为x轴，以点电荷B为坐标原点建立如图所示的坐标系，点电荷A、B带电量分别为q1、q2，间距为x0。一电子以一定的初速度进入该电场，由靠近坐标原点的位置沿x轴正方向运动，其电势能的变化如图中实线所示，图线与x轴交点的横坐标为x1，图线最高点对应的横坐标为x2，则下列判断正确的是
A．0–x1之间电场强度沿x轴正方向B．A电荷带正电，B电荷带负电
C．D．
9、如图所示，CD、EF是两条水平放置的、阻值可忽略的平行金属导轨，导轨间距为L，在水平导轨的左侧存在方向垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B，磁场区域的宽度为d，导轨的右端接有一阻值为R的电阻，左端与一弯曲的光滑轨道平滑连接．将一阻值也为R，质量为m的导体棒从弯曲轨道上h高处由静止释放，导体棒最终恰好停在磁场的右边界处．已知导体棒与水平导轨接触良好，且动摩擦因数为μ．下列说法正确的是
A．通过电阻R的最大电流为
B．流过电阻R的电荷量为
C．整个电路中产生的焦耳热为mgh
D．电阻R中产生的焦耳热为
10、在一个很小的矩形半导体薄片上，制作四个电极E、F、M、N，做成了一个霍尔元件，在E、F间通入恒定电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，M、N间的电压为UH．已知半导体薄片中的载流子为正电荷，电流与磁场的方向如图所示，下列说法正确的有（ ）
A．N板电势高于M板电势
B．磁感应强度越大，MN间电势差越大
C．将磁场方向变为与薄片的上、下表面平行，UH不变
D．将磁场和电流分别反向，N板电势低于M板电势
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）如图，物体质量为，静置于水平面上，它与水平面间的动摩擦因数，用大小为、方向与水平方向夹角的拉力F拉动物体，拉动4s后，撤去拉力F，物体最终停下来取试求：
物体前4s运动的加速度是多大？
物体从开始出发到停下来，物体的总位移是多大？
12．（12分）小宇同学利用如图甲所示的装置验证动能定理，遮光条的宽度d为图乙中的游标卡尺（游标有十个分度）所示，其中托盘的质量为m=10g，每个砝码的质量均为m=10g，小车和遮光条以及传感器的总质量为M=100g，忽略绳子与滑轮之间的摩擦。小宇做了如下的操作：
①滑块上不连接细绳，将长木板的右端适当垫高，以平衡摩擦力；
②取5个砝码放在小车上，让小车由静止释放，传感器的示数为F，记录遮光条经过光电门时的挡光时间为Δt；
③测出遮光条距离光电门的间距为s，如图丙所示；
④从小车上取一个砝码放在托盘上，并将小车由同一位置释放，重复②，直到将砝码全部放在托盘中；
由以上操作分析下列问题：
(1)遮光条的宽度d为________mm，遮光条到光电门的间距s为___________m；
(2)用以上的字母表示遮光条经过光电门时的速度的表达式为_____________________；
(3)在②过程中细绳的拉力所做的功为________，所对应动能的变化量为____________；（用字母表示）
(4)在上述过程中如果将托盘及盘中砝码的总重力计为F′，则F′所做的功为________，所对应系统的动能的变化量为______________________；（用字母表示）
(5)如果以F′为纵轴，Δt的______________为横轴，该图线为直线，由题中的条件求出图线的斜率k，其大小为_____________________（结果保留两位有效数字）。
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）如图所示，一气球从地面上以大小为的速度竖直匀速升起，当气球的下端距地面高时，在气球的正下方紧贴地面将一小石子愉大小为的初速度竖直上抛。已知小石子受到的空气阻力等于其重力的倍，取，求：
(1)小石子追上气球所用的时间；
(2)小石子追上气球时的速度大小。
14．（16分）如图所示，一列简谐横波沿轴正方向以的速度传播，当波传播到坐标原点时开始计时，点处质点的振动方程为，轴上的点横坐标，求：
(1)点处的质点第二次到达波谷的时刻；
(2)当点处的质点运动的路程为1m时，点处的质点运动的路程。
15．（12分）图示为直角三角形棱镜的截面，，，AB边长为20cm，D点到A点的距离为7cm，一束细单色光平行AC边从D点射入棱镜中，经AC边反射后从BC边上的F点射出，出射光线与BC边的夹角为，求：
(1)棱镜的折射率；
(2)F点到C点的距离。
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、D
【解析】
A．氢原子从n=2的能级跃迁到n=1的能级，所放出光子的能量是所有相邻能级间跃迁时能量最大的，但小于其他能级跃迁到n=1的能级时所放出的光子的能量，故A错误；
B．氢原子从高能级跃迁到n=2的能级所放出的光子的能量都小于从n=2的能级跃迁到n=1的能级所放出的光子的能量，不会使金属发生光电效应，故B错误；
C．恰好发生光电效应，说明光电子的最大初动能为零，故C错误；
D．恰好发生光电效应，说明光子的能量等于金属的逸出功，故D正确。
故选D。
2、C
【解析】
气体压强在微观上与分子的平均动能和分子密集程度有关。当分子热运动变剧烈且分子平均距离变大时，气体压强可能变大、可能不变、也可能变小；当分子热运动变剧烈且分子平均距离变小时，气体压强一定变大。
故选C。
3、A
【解析】
金属环的面积：
由法拉第电磁感应定律得：
由欧姆定律得，感应电流：
感应电荷量：
q=I△t，
解得：
故A正确，BCD错误；
故选A．
【点睛】
本题考查了求磁通量的变化量、感应电荷量等问题，应用磁通量的定义式、法拉第电磁感应定律、欧姆定律、电流定义式即可正确解题，求感应电荷量时，也可以直接用公式计算．
4、A
【解析】
当a、b两端接入100 V电压时，用理想电压表测得c、d两端电压为20 V，有：
＝Ucd
即：
＝20
整理得＝2；当c、d两端接入100 V电压时，用理想电压表测得a、b两端电压为50 V，有：
＝Uab
即：
＝50
整理得＝2，所以R1∶R2∶R3＝4∶2∶1，A正确，BCD错误。
故选A。
5、C
【解析】
α粒子是，β 粒子是，因此发生一次α衰变电荷数减少2，发生一次β 衰变电荷数增加1，据题意，电荷数变化为：，所以新元素在元素周期表中的位置向前移动了3位．故选项C正确．
【点睛】
衰变前后质量数和电荷数守恒，根据发生一次α衰变电荷数减少2，发生一次β 衰变电荷数增加1可以计算出放射性元素电荷数的变化量．
6、D
【解析】
A．轻核聚变比核裂变更为安全、清洁，选项A错误；
B．核反应过程中质量数守恒，但质量不守恒，核反应过程中存在质量亏损，因此
选项B错误；
C. 两个轻核结合成质量较大的核，根据质量亏损与质能方程，则有聚变后比结合能将增大，选项C错误；
D．根据质量数和核电荷数守恒知 HL—2M中发生的核反应方程式是
选项D正确。
故选D。
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、CD
【解析】
AC．根据题设条件和电场线、等势线分布可以知道，中垂线所有点的电势为零，电场强度是G点最大，向上和向下电场强度逐渐减小，A错误、C正确；
B．沿电场线方向电势降低，C、D两点电势不等，场强大小相等，方向不同，B错误；
D．根据电场线疏密程度可知，F点的场强大于E点，，，D正确．
故选CD。
8、AC
【解析】
A．0到之间电子的电势能增大，电场力对电子做负功，电场力沿轴负方向，故电场强度沿轴正方向，A正确；
B．0到过程中，电场力水平向左做负功，合电场强度水平向右，之后，电场力水平向右做正功，合电场强度水平向左，可知A电荷带负电，B电荷带正电，B错误；
CD．电场力做功改变电势能，所以电场力的大小表示为：
所以电势能随位移变化的图像的斜率为电场力，处电场力为0，电场强度为0，所以：
解得：，C正确，D错误。
故选AC。
9、ABD
【解析】
A．金属棒下滑过程中，机械能守恒，由机械能守恒定律得：

金属棒到达水平面时的速度
金属棒到达水平面后进入磁场受到向左的安培力做减速运动，则刚到达水平面时的速度最大，所以最大感应电动势为
E=BLv
最大的感应电流为
故A正确；
B．通过金属棒的电荷量
故B正确；
C．金属棒在整个运动过程中，由动能定理得：
mgh-WB-μmgd=0-0
则克服安培力做功：
WB=mgh-μmgd
整个电路中产生的焦耳热为
Q=WB=mgh-μmgd
故C错误；
D．克服安培力做功转化为焦耳热，电阻与导体棒电阻相等，通过它们的电流相等，则金属棒产生的焦耳热：

故D正确．
10、AB
【解析】
A、根据左手定则，电流的方向向里，自由电荷受力的方向指向N端，向N端偏转，则N点电势高，故A正确；B、设左右两个表面相距为d，电子所受的电场力等于洛仑兹力，即：
设材料单位体积内电子的个数为n，材料截面积为s，则 ①;I=nesv ②; s=dL ③;由①②③得：,令，则 ④;所以若保持电流I恒定，则M、N间的电压与磁感虑强度B成正比，故B正确；C、将磁场方向变为与薄片的上、下表面平行，则带电粒子不会受到洛伦兹力，因此不存在电势差，故C错误；D、若磁场和电流分别反向，依据左手定则，则N板电势仍高于M板电势，故D错误．故选AB.
【点睛】解决本题的关键掌握左手定则判断洛伦兹力的方向，以及知道最终电子在电场力和洛伦兹力作用下平衡．
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、 42m
【解析】
（1）由牛顿第二定律运用正交分解法求解加速度；
（2）根据运动公式求解撤去外力之前时的位移；根据牛顿第二定律求解撤去外力后的加速度和位移，最后求解总位移.
【详解】
（1）受力分析：正交分解：由牛顿第二定律得：
；
；
联立解得：
（2）前4s内的位移为，
4s末的速度为：，
撤去外力后根据牛顿第二定律可知：，
解得：，
减速阶段的位移为： ，
通过的总位移为：．
【点睛】
此题是牛顿第二定律的应用问题；关键是知道加速度是联系运动和力的桥梁，运用正交分解法求解加速度是解题的重点．
12、12.0 1.44 Fs F′s 倒数的二次方 7.9×10－6~8.1×10－6
【解析】
(1)[1]该游标卡尺的读数为
12mm+0×0.1mm=12.0mm
[2]刻度尺要估读，读数为s=1.44m。
(2)[3]当时间间隔比较小时，平均速度约等于某一位置或某一时刻的瞬时速度，故由平均速度公式可得，经过光电门位置的速度
(3)[4][5]传感器的示数为细绳的拉力，则其做功为Fs，所对应动能的变化量为
(4)[6][7]F′所做的功为F′s，所对应动能的变化量为
(5)[8][9]由动能定理
整理得
图像为直线的条件是横坐标为Δt倒数的二次方，该图线的斜率为
代入数据得
k=8.0×10－6
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)
【解析】
(1)小石子向上运动过程中，由牛顿第二定律可知：
，
其中：
解得：
由运动学公式可得：
解得：
(2)小石子追上气球时的速度大小：
，
解得：
14、 (1)；(2)0.8m
【解析】
(1)由题意可知该波的周期
则波长
从开始，波传到点的时间
质点从开始振动到第二次到达波谷的时间
则点处的质点第二次到达波谷的时刻
。
(2)当点处质点运动路程为时，其运动时间为
而、两点间的距离恰好等于半个波长，即点比点先振动半个周期，所以点振动了2个周期，则点运动的路程为
15、 (1)；(2)
【解析】
(1)由几何知识可知，光束从点入射的入射角，做出光路图：
设对应折射角为，则光束在边的入射角为
在边上的入射角
在边上的折射角
由折射定律，可知在点入射时
在点入射时
解得
折射率为
(2)由几何知识，可知
解得