2024届河北省高三上期末物理模拟试题

这是一份2024届河北省高三上期末物理模拟试题，共17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、光电效应实验中，一组同学用同一光电管在不同实验条件下得到了四条光电流与电压之间的关系曲线(甲、乙、丙、丁)，如图所示。以下判断正确的是（ ）
A．甲光的频率大于乙光B．丙光的频率等于丁光
C．甲光的强度等于丙光D．乙光的强度等于丁光
2、如图所示，空间有两个等量异种点电荷Q1和Q2，Q1带正电、Q2带负电，两点电荷间的距离为L，O为连线的中点。在以Q1、Q2为圆心，为半径的两个圆上有A、B、C、D、M、N六个点，A、B、C、D为竖直直径的端点，M、N为水平直径的端点，下列说法中正确的是（ ）
A．A、C两点电场强度相同
B．带正电的试探电荷在M、N两点时受到的电场力方向相反
C．把带正电的试探电荷从C点沿圆弧移动到N点的过程中电势能不变
D．带负电的试探电荷在M点的电势能小于在A点的电势能
3、滑索速降是一项具有挑战性、刺激性和娱乐性的现代化体育游乐项目。可跨越草地、湖泊、河流、峡谷，借助高度差从高处以较高的速度向下滑行，使游客在有惊无险的快乐中感受刺激和满足。下行滑车甲和乙正好可以简化为下图所示的状态，滑车甲的钢绳与索道恰好垂直，滑车乙的钢绳正好竖直。套在索道上的滑轮质量为m，滑轮通过轻质钢绳吊着质量为M的乘客，则（ ）
A．滑轮a、b都只受三个力作用
B．滑轮b不受摩擦力的作用
C．甲一定做匀加速直线运动，乙做匀速直线运动
D．乙中钢绳对乘客的拉力小于乘客的总重力
4、如图所示，竖直放置的两端开口的U形管，一段空气柱被水银柱a和水银柱b封闭在右管内，水银柱b的两个水银面的高度差为h。现将U形管放入热水槽中，则系统再度达到平衡的过程中（水银没有溢出，外界大气压保持不变）（ ）
A．空气柱的压强变大
B．空气柱的长度不变
C．水银柱b左边液面要上升
D．水银柱b的两个水银面的高度差h不变
5、静止在湖面的小船上有两个人分别向相反方向水平抛出质量相同的小球，甲向左抛，乙向右抛，如图所示．甲先抛，乙后抛，抛出后两小球相对岸的速率相等，若不计水的阻力，则下列说法中正确的是（ ）
A．两球抛出后，船往左以一定速度运动，乙球受到的冲量大一些
B．两球抛出后，船往右以一定速度运动，甲球受到的冲量大一些
C．两球抛出后，船的速度为零，甲球受到的冲量大一些
D．两球抛出后，船的速度为零，两球所受的冲量相等
6、如图所示，边长为l的单匝正方形线圈放在光滑水平面上，其有一半处于磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中。第一次保持磁场不变，使线圈在水平向右的拉力作用下，以恒定速度v向右运动；第二次保持线圈不动，使磁感应强度大小发生变化。若线圈的总电阻为R，则有（ ）
A．若要使两次产生的感应电流方向相同，则第二次时磁感应强度大小必须逐渐增大
B．若要使两次产生的感应电流大小相同，则第二次时磁感应强度大小随时间必须均匀变化，且变化率
C．第一次时，在线圈离开磁场的过程中，水平拉力做的功为
D．第一次时，在线圈离开磁场的过程中，通过线圈某一横截面的电荷量为
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、2019年4月10日晚，数百名科学家参与合作的“事件视界望远镜(EHT)”项目在全球多地同时召开新闻发布会，发布了人类拍到的首张黑洞照片．理论表明：黑洞质量M和半径R的关系为，其中c为光速，G为引力常量．若观察到黑洞周围有一星体绕它做匀速圆周运动，速率为v，轨道半径为r，则可知( )
A．该黑洞的质量M＝
B．该黑洞的质量M＝
C．该黑洞的半径R＝
D．该黑洞的半径R＝
8、宇宙中，两颗靠得比较近的恒星，只受到彼此之间的万有引力作用互相绕转，称之为双星系统。设某双星系统A、B绕其连线上的O点做匀速圆周运动，如图所示。若AO>OB，则
A．恒星A的质量大于恒星B的质量
B．恒星A的动能大于恒星B的动能
C．恒星A的动量与恒星B的动量大小相等
D．恒星A的向心加速度大小小于恒星B的向心加速度大小
9、如图，从P点以水平速度v将小皮球抛向固定在地面上的塑料筐，小皮球恰好能够入筐。不考虑空气阻力，则小皮球在空中飞行的过程中（ ）
A．在相等的时间内，皮球动量的改变量相同
B．在相等的时间内，皮球动能的改变量相同
C．下落相同的高度，皮球动量的改变量相同
D．下落相同的高度，皮球动能的改变量相同
10、如图所示，用一轻绳将小球P系于光滑竖直墙壁上的O点，在墙壁和小球P之间夹有一正方体物块Q，P、Q均处于静止状态。现将一铅笔紧贴墙壁压在轻绳上并从O点开始缓慢下移，P、Q始终处于静止状态，则在铅笔缓慢下移的过程中（ ）
A．物块Q受到的静摩擦力将增大B．小球P受到4个力的作用
C．物块Q受到4个力的作用D．轻绳的拉力减小
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）在学校社团活动中，某实验小组先将一只量程为300μA的微安表头G改装为量程为0.3A的电流表，然后用改装的电流表测量未知电阻的阻值。可供选择的实验器材有：
微安表头G(量程300，内阻约为几百欧姆)
滑动变阻器R1(0～10)
滑动变阻器R2(0～50)
电阻箱R(0~9999)
电源E1(电动势约为1.5V)
电源E2(电动势约为9V)
开关、导线若干
(1)实验小组先用如图(a)所示电路测量表头G的内阻Rg，实验方法是：
A．按图(a)连接好电路，将滑动变阻器的滑片调至图中最右端；
B．断开S2，闭合S1，调节滑动变阻器的滑片位置，使G满偏；
C．闭合S2，并保持滑动变阻器的滑片位置不变，调节电阻箱的阻值，使表头G的示数为200，记录此时电阻箱的阻值R0，
①实验中电源应选用________，滑动变阻器应选用_____(选填仪器字母代号)；
②测得表头G的内阻Rg=_____，表头内阻的测量值较其真实值___(选填“偏大”或“偏小”)；
(2)实验测得G的内阻Rg=500，要将表头G改装成量程为0.3A的电流表，应选用阻值为______的电阻与表头G并联；
(3)实验小组利用改装后的电流表A，用图(b)所示电路测量未知电阻Rx的阻值。测量时电压表V的示数为1.20V，表头G的指针指在原电流刻度的250处，则Rx=______。
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，让小球从图中的A位置静止摆下，摆到最低点B处摆线刚好被拉断，小球在B处恰好未与地面接触，小球进入粗糙的水平面后向右运动到C处进入一竖直放置的光滑圆弧轨道。已知摆线长，，小球质量，B点C点的水平距离，小球与水平面间动摩擦因数，g取。
（1）求摆线所能承受的最大拉力为多大；
（2）要使小球不脱离圆弧轨道，求圆弧轨道半径R的取值范围。
14．（16分）如图甲所示，直角坐标系xOy的第一象限内存在沿y轴负方向的匀强电场，电场强度大小为E，在第四象限内有一半径为R的圆形有界匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，磁场的边界刚好与x轴相切于A点，A点的坐标为，一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子在A点正上方的P点由静止释放，粒子经电场加速后从A点进入磁场，经磁场偏转射出磁场后刚好经过坐标原点O，匀强磁场的磁感应强度大小为B，不计粒子的重力，求：
（1）P点的坐标；
（2）若在第三、四象限内、圆形区域外加上垂直纸面向里的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小也为B，如图乙所示，粒子释放的位置改为A点正上方点处，点的坐标为，让粒子在点处由静止释放，粒子经电场加速后从A点进入磁场，在磁场中偏转后第一次出磁场时，交x轴于C点，则AC间的距离为多少；粒子从点到C点运动的时间为多少.
15．（12分）空间存在一边界为MN、方向与纸面垂直、大小随时间变化的磁场，磁感应强度B随时间t的变化关系如图甲所示，方向向里为正。用单位长度电阻值为R0的硬质导线制作一个半径为r的圆环，将该圆环固定在纸面内，圆心O在MN上，如图乙所示。
(1)判断圆环中感应电流的方向；
(2)求出感应电动势的大小；
(3)求出0~t1的时间内电路中通过的电量。
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、A
【解析】
AB．根据爱因斯坦光电效应方程
Ek=h-W0
反向裁止电压
Ek=eUc
同一光电管的逸出功W0相同，由于Uc1Uc2，所以可以判定：甲光的频率大于乙光的频率；丙光的频率（等于甲光）大于丁光的频率（等于乙光），故A正确，B错误；
CD．根据饱和光电流与照射光强度的关系可知，甲光的强度大于丙光，乙光的强度大于丁光，故CD错误。
故选A。
2、D
【解析】
A．由等量异种点电荷的电场分布可知，A、C两点电场强度大小相等，方向不同，故A错误；
B．带正电的试探电荷在M、N两点时受到的电场力方向都水平向左，故B错误；
C．由于C、N两点离负点电荷距离相等，但C点离正点电荷更近，则C、N两点电势不同，则电势能不同，故C错误；
D．由于M、A两点离正点电荷距离相等，但A点离负点电荷更近，则A点电势更低，根据负电荷在电势低处电势能大，则带负电的试探电荷在M点的电势能小于在A点的电势能，故D正确。
故选D。
3、C
【解析】
AB．设索道的倾角为，甲图中，对乘客，根据牛顿第二定律得
解得
对滑轮和乘客组成的整体，设滑轮受到的摩擦力大小为，由牛顿第二定律得
解得
故滑轮只受重力和钢绳的拉力两个力作用；乙图中，对乘客分析知，乘客只受重力和钢绳的拉力两个力作用，这两个力必定平衡，若这两个力的合力不为零，且合力与速度不在同一直线上，乘客不能做直线运动，故该乘客做匀速直线运动，对滑轮和乘客组成的整体可知，滑轮一定受到摩擦力，故A、B错误；
C．由上分析知，甲一定做匀加速直线运动，乙做匀速直线运动，故C正确；
D．乙做匀速直线运动，乙中钢绳对乘客的拉力等于乘客的总重力，故D错误；
故选C。
4、D
【解析】
AB．外界大气压不变，被封闭气体压强始终不变，气体做等压变化，温度升高，则气体体积增大，故AB错误；
CD．被封闭气体压强始终不变，水银柱b两液面高度差h不变，则液面位置也不会发生变化，故C错误，D正确。
故选D。
5、C
【解析】
设小船的质量为M，小球的质量为m，甲球抛出后，根据动量守恒定律有：mv=（M+m）v′，v′的方向向右．乙球抛出后，规定向右为正方向，根据动量守恒定律有：（M+m）v′=mv+Mv″，解得v″=1．根据动量定理得，所受合力的冲量等于动量的变化，对于甲球，动量的变化量为mv，对于乙球动量的变化量为mv-mv′，知甲的动量变化量大于乙球的动量变化量，所以抛出时，人给甲球的冲量比人给乙球的冲量大．故C正确．
6、B
【解析】
A．根据右手定则可知，第一次时线框中的感应电流方向顺时针方向；若要使两次产生的感应电流方向相同，根据楞次定律，则第二次时磁感应强度大小必须逐渐减小，故A错误；
B．根据切割感应电动势公式及闭合电路欧姆定律可得第一次时感应电流大小：
若要使两次产生的感应强度电流大小相同，根据法拉第电磁感应定律及闭合电路欧姆定律则有：
则第二次时磁感应强度大小随时间必须均匀变化，且变化率为：
故B正确；
C．第一次时，在线圈离开磁场的过程中，水平拉力做的功为：
故C错误；
D．第一次时，在线圈离开磁场的过程中，通过线圈某一横截面的电荷量为：
故D错误；
故选B。
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、BC
【解析】
AB.设黑洞的质量为，环绕天体的质量为，根据万有引力提供环绕天体做圆周运动的向心力有：，化简可得黑洞的质量为，故B正确，A错误；
CD.根据黑洞的质量和半径的关系，可得黑洞的半径为，故C正确，D错误．
8、BC
【解析】
A．根据万有引力提供向心力有
可得
因为，所以有
即A的质量一定小于B的质量，故A错误；
B．双星系统中，恒星的动能为
因为，所以有
恒星A的动能大于恒星B的动能，故B正确；
C．双星系统中，恒星的动量大小为
所以有
恒星A的动量大小等于恒星B的动量大小，故C正确；
D．双星系统中，恒星的加速度大小为
因为，所以有
恒星A的向心加速度大小大于恒星B的向心加速度大小，故D错误；
故选BC。
9、AD
【解析】
A．因物体在空中只受重力，所以在相等的时间间隔内，皮球受到的冲量均为mgt，故皮球受到的冲量相同，根据动量定理可得，皮球动量的改变量相同，故A正确；
B．在相等的时间间隔内，皮球下落的高度不同，故重力做的功不相等，即合外力做功不等，故皮球动能的改变量不同，故B错误；
C．下落相同的高度，时间并不相等，故皮球受到的重力的冲量不相等，故皮球动量的增量不相同，故C错误；
D．下落相同的高度，重力做功均为mgh，故重力做功相等，小球动能的增量相同，故D正确。
故选AD。
10、BC
【解析】
A．Q处于静止状态，竖直墙壁光滑，由平衡条件可知，Q受到的静摩擦力等于Q的重力大小，不变，故A错误；
B．小球P受重力、Q对P的弹力、Q对P的摩擦力和轻绳的拉力的作用，故B正确；
C．物块Q受重力、压力、支持力和静摩擦作用，故C正确；
D．P、Q作为一个整体分析，其受三个力的作用，并处于平衡状态，轻绳的拉力
铅笔缓慢下移的过程中增大，轻绳的拉力增大，故D错误。
故选BC。
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、E2 R2 R0 偏小 0.5 4.3
【解析】
(1)[1][2]闭合S2开关时认为电路电流不变，实际上闭合开关S2时电路总电阻变小，电路电流增大，电源电动势越大、滑动变阻器阻值越大，闭合开关S2时微安表两端电压变化越小，实验误差越小，为减小实验误差，电源应选择E2，滑动变阻器应选择R2；
[3][4]闭合开关S2时认为电路电流不变，流过微安表电流为满偏电流的，则流过电阻箱的电流为满偏电流的，微安表与电阻箱并联，流过并联电路的电流与阻值成反比，则：
闭合开关S2时整个电路电阻变小，电路电流变大，大于300μA，当表头G示数为200μA时，流过电阻箱的电流大于100μA，电阻箱阻值小于表头G电阻的一半，实验认为电流表内阻等于电阻箱阻值的一半，因此表头G内阻测量值偏小；
(2)[5]把微安表改装成0.3A的电流表需要并联分流电阻，并联电阻阻值为：
(3)[6]改装后电流表内阻为：
微安表量程为300μA，改装后电流表量程为0.3A，量程扩大了1000倍，微安表示数为250μA时，流过电流表的电流为：
250×10-6×1000A=0.25A
由图乙所示电路图可知，待测电阻阻值为
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）20N；（2）或
【解析】
（1）小球从A到B的过程，由动能定理得：
解得：
在B点，由牛顿第二定律得：
解得：
（2）B到C的过程中摩擦力做功，由动能定理可得：
可得：
小球进入圆轨道后，设小球能到达圆轨道最高点的速度为v，要不脱离轨道应满足：
考虑小球从C点运动到圆轨道最高点的过程，由动能定理得：
联立以上解得：R≤0.04m；
小球进入圆轨道后，小球上升的最大高度满足：h≤R，小球可沿轨道返回。
小球从D点运动到最高处的过程，由动能定理得
解得：R≥0.1m；
所以要使小球不脱离圆弧轨道，圆弧轨道半径R的取值范围是R≤0.04m或R≥0.1m。
14、（1）；（2）2R；
【解析】
（1）设P点的坐标为，粒子进磁场时的速度为v1，
根据动能定理有
粒子进入磁场后做匀速圆周运动，设粒子做圆周运动的半径为r1，根据几何关系有
则
求得
由牛顿第二定律有
求得
所以P点坐标为
（2）设粒子进磁场时的速度大小为，根据动能定理
设粒子在圆形区域内磁场中做圆周运动的半径为r2，根据牛顿第二定律
求得
r2=R
同理可知，粒子在圆形区域外磁场内做圆周运动的半径也为R
根据几何关系，粒子在磁场中做圆周运动的轨迹如图所示，
由几何关系可知，A点到C点的距离
设粒子第一次在电场中运动的时间为t1，则
求得
粒子在磁场中做圆周运动的周期
粒子从A点到C点在磁场中运动的时间
因此粒子从点到C点运动的时间
15、（1）顺时针，（2），（3）。
【解析】
(1)根据楞次定律可知，圆环中的感应电流始终沿顺时针方向；
(2)根据法拉第电磁感应定律，圆环中的感应电动势
(3)圆环的电阻：
R=2πrR0
圆环中通过的电量：
q=It1
而：
解得：。