2023-2024学年河北省高三上学期期末质量监测联考 物理试题（含解析）

这是一份2023-2024学年河北省高三上学期期末质量监测联考 物理试题（含解析），共16页。试卷主要包含了55eV，8mg等内容，欢迎下载使用。
注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、班级、考场、座位号、考生号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动、用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。
1.如图所示为氢原子能级示意图，铝的逸出功为4.2eV。现用某单色光照射大量处于能级的氢原子，这些氢原子释放出6种不同频率的光，用产生的光线照射铝板。下列说法中正确的是（ ）
A.氢原子被该单色光照射后跃迁到的激发态
B.直接用该单色光照射铝板，能够发生光电效应
C.氢原子释放出来的6种光中有4种可以使铝板发生光电效应
D.从铝板逃逸出来的光电子的最大初动能为8.55eV
2.电梯是高层住宅用户必不可少的日常工具，但有些小朋友不懂事，总做出一些危险行为。某小朋友在电梯门口放了一障碍物，发现电梯门不停地开关，这是电梯门上安装了传感器的结果，他以此为乐，殊不知这种行为有一定的危险性。下列说法中正确的是（ ）
A.电梯门上安装了温度传感器
B.电梯门上安装了光传感器
C.电梯门上的传感器将温度信号转变为电信号
D.电梯门上的传感器将电信号转化为光信号
3.据央广网报道，我国自主研制的北斗系统正式加入国际民航组织（ICAO）标准，成为全球民航通用的卫星导航系统。“北斗卫星导航系统”由多颗地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星（运行半径小于同步轨道卫星轨道半径）组成。下列说法正确的是（ ）
A.同步卫星运行的周期大于中圆地球轨道卫星的周期
B.同步卫星运行的角速度大于中圆地球轨道卫星的角速度
C.在同一轨道上同向运行的中圆轨道卫星加速时可以追上前面的卫星
D.为了保证北京的导航需求，一定有一颗同步卫星静止在北京上空
4.一定质量的理想气体从状态a开始，经a→b、b→c、c→a三个过程后回到初始状态a，其p-V图像如图所示。已知初始状态气体的温度为T，三个状态的坐标分别为、、，下列说法正确的是（ ）
A.在a→b过程中，封闭气体的温度一定不变
B.气体在a状态的温度可能与b状态的温度不相等
C.气体在c状态的温度为
D.气体从状态b到状态c的过程中气体向外界放出的热量为
5.如图所示，轿厢运送质量为m的圆柱体货物，右侧斜面的倾角，左侧斜面的倾角，货物始终相对轿厢静止。已知重力加速度为g，，。下列说法正确的是（ ）
A.轿厢沿与竖直方向成30°角向左上方匀速运动时，货物对左侧斜面的压力大小为0.8mg
B.轿厢以0.5g的加速度水平向右匀加速运动时，货物对左侧斜面的压力大小为mg
C.轿厢水平向右的最大加速度为0.75g
D.轿厢以0.5g的加速度竖直向上匀加速运动时，货物对左侧斜面的压力大小为1.2mg
6.如图所示，两平行导轨与一电源及导体棒MN构成的闭合回路，两导轨间距为L，导轨与水平面的夹角，整个装置处于匀强磁场中，质量为m的导体棒MN与两导轨垂直，当导体棒的电流为I时，导体棒MN静止，匀强磁场的磁感应强度大小，方向与导轨平面成夹角向外。已知重力加速度为g，导体棒与导轨间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是（ ）
A.导体棒所受安培力大小为
B.导体棒所受摩擦力大小为，方向沿轨道平面向下
C.导体棒所受支持力大小为
D.导体棒与导轨间动摩擦因数的最小值为
7.如图甲所示，质量的物体受到水平拉力的作用，在水平面上做加速直线运动，其加速度随位移的变化规律如图乙所示，物体的初速度。已知物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，g取，下列说法正确的是（ ）
A.拉力F随时间均匀增大
B.物体发生10m位移时，拉力F变为原来的二倍
C.物体发生10m位移的过程中，拉力F做功为60J
D.物体发生10m位移时，拉力做功的功率为96W
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8.如图所示，轻弹簧一端固定在O点，另一端与一质量为m的小球相连，小球套在固定的竖直光滑杆上，P点到O点的距离为L，OP与杆垂直，杆上M、N两点与O点的距离均为2L。已知弹簧原长为，重力加速度为g。现让小球从M处由静止释放，下列说法正确的是（ ）
A.小球从M运动到N的过程中，有三个位置小球的合力就是重力
B.小球从M运动到N的过程中，小球的机械能守恒
C.小球从M运动到N的过程中，弹簧弹性势能先减小后增大
D.小球通过N点时速率为
9.电容式传感器以其优越的性能在汽车中有着广泛的应用，某物理兴趣小组研究一电容传感器的性能，图甲为用传感器在计算机上观察电容器充、放电现象的电路图，E为电动势恒定的电源（内阻忽略不计），R为阻值可调的电阻，C为电容器，将单刀双挪开关S分别拨到a、b，得到充、放电过程电路中的电流I与时间t的关系图像，如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A.开关接a时，电容器充电，上极板带正电，且电荷量逐渐增大
B.开关接a后的短暂过程中，有电子从下极板穿过虚线到达上极板
C.仅增大电阻R的阻值，电流图线与t轴在时间内所围图形的面积将变大
D.仅将电容器上下极板水平错开些，电流图线与t轴在时间内所围图形的面积将变小
10.如图甲所示，间距为L的两光滑平行导轨放置在水平面上，右端接阻值为R的电阻，虚线MN、PQ间存在匀强磁场，磁感应强度B与时间t的变化规律如图乙所示。时刻，由绝缘轻杆连接的导体棒a、b在水平向右的拉力F（大小未知，在导体棒穿过磁场区域过程中可以发生变化）作用下从导轨左端由静止开始运动，此后导体棒a、b穿过磁场区域，此过程中电阻R消耗的功率P与时间t的关系如图丙所示。已知连接导体棒a、b的轻杆的长度和磁场边界MN、PQ间的距离均为d，两导体棒的质量均为m，电阻均为R，导体棒与导轨接触良好，不计导轨的电阻。下列说法正确的是（ ）
A.通过电阻R的电流的方向没有变化
B.电阻R消耗的功率为
C.导体棒在MN左侧运动的过程中水平恒力大小为
D.导体棒穿过磁场区域的运动过程中水平拉力大小为
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11.（8分）某同学完成“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验。
（1）他在实验室找到下列器材：
A.可拆变压器（铁芯、两个已知匝数的线圈）
B.开关、导线若干
C.低压交流电源
在本实验中，还需用到的实验器材有_________。
（2）该同学做实验时，保持原、副线圈的匝数不变，改变原线圈的输入电压，并对原线圈电压和副线圈电压做了测量，得到下表。
上述操作过程中有一个操作存在安全隐患，是____________________，有一组数据的记录不符合要求，是第______组；
（3）他将数据输入Excel图表，并利用插入散点图得到如下图像，查阅资料知道此时原、副线圈的匝数分别为和，由此可知变压器原、副线圈电压与匝数的关系为____________。（用物理量符号表示）
12.（8分）某同学用如图甲所示装置验证机械能守恒定律，光滑斜面AB与半径为R的光滑圆弧面相切于斜面底端的B点，圆弧的最低点为C。他采用以下两种方案来验证小球从斜面上某点由静止释放运动到C点的过程中机械能是否守恒。（当地重力加速度为g）
（1）方案一：
①他用20分度游标卡尺测量小球的直径d，如图乙所示，则小球直径_____cm，在C点安装一个光电门；
②将小球从斜面上某点由静止释放，小球通过C点光电门时所用的时间为t，则小球通过C点时的速度______（用物理量符号表示）；
③改变小球的释放位置，测得释放位置到C点的高度为h，重复②，得到多组释放高度h和对应时间t，以为横坐标，以h为纵坐标，将所得的数据点描点、连线，得到一条直线，若直线的斜率______，则表明小球在上述运动过程中机械能守恒。
（2）方案二：
①在圆弧最低点C安装一个力传感器；
②将小球从斜面上某点由静止释放，测得释放位置到C点的高度为h，并测得小球通过C点时传感器的示数F；
③改变小球的释放位置，重复②，得到多组释放高度h和对应传感器的示数F，以h为横坐标，以为F纵坐标，将所得的数据点描点、连线，得到一条直线，该直线的斜率为k，与纵轴的交点为b，若小球在上述运动过程中机械能守恒，则______，_____。（用物理量符号表示）。
13.（8分）如图所示，一个桶的高为，底面直径为2d，当桶空时，从P点刚好能够看到桶底上的C点。当桶内盛有某种透明液体，其深度为d时，仍沿PC方向看去，刚好可以看到桶底中心O处点光源发出的光线。已知C点为OB的中点。
（1）求透明液体对点光源发出光线的折射率；
（2）若要液面全部被O处点光源照亮，求桶内透明液体的深度。
14.（14分）如图所示，一固定的质量为m、高为1.5h、倾角为30°的光滑斜面体与光滑水平面平滑连接，水平面与右侧的水平传送带平滑连接，传送带以的速度顺时针匀速转动。将质量m的小球A（可视为质点）从高为4.5h处以某一初速度水平抛出，小球刚好无碰撞的从斜面体顶端滑上斜面体，小球从斜面体上离开的瞬间解除对斜面体的锁定。小球A在传送带左侧与静止的质量为2m的滑块B（可视为质点）在极短的时间内发生弹性碰撞，碰撞后滑块B滑上传送带，滑块B和传送带之间的动摩擦因数，传送带的长度。重力加速度为g。求：
（1）小球A抛出点与斜面体左端的水平距离；
（2）碰撞后小球A返回，沿斜面体向上运动的最大高度；
（3）滑块B在传送带上运动的时间和此过程中产生的热量。
15.（16分）利用电、磁场来控制带电粒子的运动、在现代科学实验和技术设备中有广泛的应用。如图所示，在坐标系的第一、三象限内存在沿y轴负方向的匀强电场，第三、四象限内存在垂直纸面向外的匀强磁场。质量为m、电荷量为+q的粒子从第二象限中的P点以沿x轴正方向的初速度射出，经电场偏转后从坐标原点O进入匀强磁场区域。从x轴上的点M第二次经过x轴。已知P点的坐标为，PM与x轴垂直，不计粒子重力。求：
（1）电场强度E的大小；
（2）磁感应强度B的大小；
（3）若电磁场的范围足够大，分析粒子通过x轴的位置坐标和对应时间（从粒子射出开始计时）的可能值。
河北省2023-2024学年高三上学期期末质量监测联考
物理答案与解析
1.【答案】D
【解题思路】该单色光照射氢原子后释放6种不同频率的光，所以氢原子被照射后跃迁到的激发态，故A错误；由前面分析可知该单色光的光子能量，所以直接用该单色光照射铝板，不能发生光电效应，故B错误；由前面分析可知当氢原子从不同激发态向基态跃迁时释放出的光都可以使铝板发生光电效应，所以应该有三种不同频率的光，故C错误；当用氢原子从跃迁到基态释放出来的光照射铝板时，从铝板逃逸出来的光电子的初动能最大，此时光子的能量，由爱因斯坦光电效应方程有，故D正确。
2.【答案】B
【解题思路】电梯能够识别障碍物，并不断开关电梯门，是因为电梯门安装了光传感器，这个传感器能够将光信号转变为电信号，故B正确，A、C、D错误。
3.【答案】A
【解题思路】万有引力提供卫星圆周运动的向心力，有，解得，结合题意可知同步卫星运行的周期大于中圆地球轨道卫星的周期，故A正确；万有引力提供卫星圆周运动的向心力，有，解得，结合题意可知同步卫星运行的角速度小于中圆地球轨道卫星的角速度，故B错误；在同一轨道上同向运行的中圆轨道卫星加速时将做离心运动，会脱离圆轨道运行，不可能追上前面的卫星，故C错误；静止轨道同步卫星只能在赤道面上运行，所以无法静止在北京上空，故D错误。
4.【答案】C
【解题思路】对状态分析有，对状态分析有，所以，但气体从状态到状态的过程中不一定温度不变，故A、B错误；气体从状态到状态的过程中气体的压强不变，由等压变化规律有，解得，故C正确；气体从状态b到状态的过程中气体的压强不变，外界对气体做功，由热力学第一定律有，解得，由前面分析可知由状态到状态的过程中气体温度降低，所以气体的内能减少，所以气体向外界放出的热量大于，故D错误。
5.【答案】B
【解题思路】当轿厢匀速运动时，对货物受力分析如图1所示，有，故A错误；当轿厢以的加速度向右匀加速运动时，对货物受力分析并建立如图2所示坐标系，由受力分析有，，解得，，故B正确；
当货物对右侧斜面压力为0时轿厢向右的加速度最大，由受力分析结合牛顿第二定律有，所以，故C错误；
当轿厢以的加速度向上匀加速运动时，对货物受力分析如图3所示，由受力分析有，，解得，故D错误。
6.【答案】C
【解题思路】由题意有，故A错误；
从向看，对导体棒受力分析并建立如图所示坐标系，
设导体棒受到的摩擦力沿导轨平面向下，
由题意有，
，
解得，，
所以导体棒所受摩擦力大小为，方向沿导轨平面向上，故B错误，故C正确；
由题意可知，所以，故D错误。
7.【答案】D
【解题思路】对物体受力分析并结合牛顿第二定律有，由图乙可知，解得，所以拉力随着物体发生的位移均匀增大，而不是随时间均匀增大，故A错误；由图乙可知，物体发生位移时，加速度变为原来的二倍，而拉力并没有变为原来的二倍，故B错误；由受力分析和做功关系有，将乙图中纵坐标乘上质量，该图将变成合力与位移的图像，图像中面积对应的是合力做功，所以，所以拉力做功，故C错误；由动能定理有，解得，结合运动学公式，此时拉力做功的功率，故D正确。
8.【答案】AD
【解题思路】，，弹簧的原长为，所以小球在MP之间某个位置时弹簧处于原长，弹簧弹力为0，小球的合力为重力，同理小球在PN之间某个位置时弹簧处于原长，弹簧弹力为0，小球合力为重力，当小球经过点时小球受到的合力为重力，故A正确；小球从运动到的过程中，小球和弹簧组成的系统机械能守恒，但小球的机械能并不守恒，故B错误；小球从运动到N的过程中，弹簧的弹性势能先减小后增大，再减小又增大，故C错误；小球在M、N两个位置时，弹簧的长度相等，所以弹簧的弹性势能相等，在此过程中小球的重力势能全部转化为动能，有，解得，故D正确。
9.【答案】AD
【解题思路】当开关接a时电容器充电，上极板接电源的正极，所以上极板带正电，随着两极板间电压的增加，电容器极板上的电荷量也逐渐增加，故A正确；在电容器充电的过程中，上极板上电子在电源的作用下到达下极板从而给电容器充电，并没有电子穿过虚线，故B错误；电流图线与t轴在时间内所围图形的面积表示电容器极板的电荷量，所以仅增大电阻R没有影响电容器的电容，也没有影响电容器两端的电压，所以电容器极板的带电量不变，故C错误；仅将电容器上下极板水平错开些，电容器极板的正对面积变小，结合电容器的电容，所以在电容器充电过程中极板的带电量，变小，在放电过程中释放的电荷量减小，故D正确。
10.【答案】BCD
【解题思路】由题意可知，由当导体棒ab在MN左侧运动时，磁场磁感应强度增大，回路中产生感生电动势，由㮙次定律可知，回路中的电流为顺时针方向，所以通过的电流方向为，当导体棒在磁场中运动时，切割磁感线，由右手定则可以判断通过的电流方向为，所以电流方向有变化，故A错误；当导体棒a、b在MN左侧运动时，回路中产生感生电动势，由闭合电路欧姆定律有，电阻消耗的功率，故B正确；当导体棒a、b穿过磁场的过程中，导体棒匀速运动，此时导体棒的速度为v，所以产生的电动势为，此时流过电阻的电流，此时电阻的功率，解得，对两个导体棒在MN左侧运动过程列动量定理有，解得，故C正确；当导体棒穿过磁场区域时，导体棒受到的安培力，而对导体棒分析有，故D正确。
11.【答案】（1）交流电压表或者是多用电表（2分）
（2）使用低压交流电源的电压不能超过12V（2分）5（2分）
（3）（2分）
【解题思路】（1）由于要测原、副线圈的电压，所以需要交流电压表或者是多用电表；
（2）在变压器的实验中为了安全起见，使用低压交流电源的电压不要超过，但上述实验中现出了几组大于的电压，这是安全隐患，从数据记录的结果看，所有电压都是保留的两位小数，只有第五组的数据是保留了一位小数，所以第五组数据的记录不符合要求；
（3）由图可知图像的斜率，原、副线圈的匝数比，所以变压器原、副线圈电压与匝数的关系为。
12.【答案】①11.260（2分）②（1分）③（1分）
（2）（2分）mg（2分）
【解题思路】（1）①由图可知，该游标卡尺为20分度，游标尺的第12条刻度线与主尺的对齐，所以小球的直径；
②小球通过点时的速度；
③若小球在运动过程中机械能守恒，有，所以，所以直线的斜率。
（2）小球在运动过程中机械能守恒，有，对小球在点受力分析并结合牛顿第二定律有，由牛顿第三定律有，所以，所以，。
13.【答案】（1）（2）
【解题思路】（1）设点发出的光线与界面的交点为，光路图如右图所示
由几何关系可知，所以（1分）
由几何关系可知（1分）
由折射定律有（2分）
（2）设液面刚好被全部照亮时液体深度为H，光线在液面边缘刚好发生全反射，光路图如右图所示
由折射定律有（1分）
由几何关系有（1分）
解得（1分）
结合题意和几何关系可知，若要液面全部被处光源照亮，求桶内透明液体的深度（1分）。
14.【答案】（1）（2）（3）
【解题思路】（1）小球抛出时的初速度为，抛出后小球做平抛运动，有
（1分）
（1分）
小球抛出点与斜面体左端的水平距离（1分）
解得（1分）
（2）小球到达斜面底端时速度为，由动能定理有（1分）
解得
小球与滑块碰撞过程有（1分）
（1分）
解得，
小球反向滑上斜面体的过程中有（1分）
（1分）
解得（1分）
（3）假设滑块B滑上传送带后先加速后匀速，加速过程有
，
解得（1分）
所以假设成立，滑块加速运动的时间（1分）
滑块在传送带上匀速运动的时间
所以滑块在传送带上运动的时间（1分）
在传送带加速过程中滑块相对传送带的位移
此过程中产生的热量（1分）
15.【答案】（1）（2）
（3）
或
【解题思路】（1）粒子射出后做类平抛运动，有（1分）
（1分）
解得（1分）
（2）设粒子从点进入磁场区域时速度大小为，速度方向与轴正方向的夹角为，
有（1分）
（1分）
（1分）
粒子在磁场中运动的半径，由几何关系有（1分）
带电粒子在磁场中运动有（1分）
解得（1分）
（3）粒子在坐标系中运动的轨迹如右图所示，
带电粒子在磁场中运动的时间（1分）
带电粒子再次进入电场后在电场中的运动时间
（1分）
由图可知粒子经过轴上位置的坐标为（2分）
经过
所用时间为（1分）
经过
所用时间为（1分）
或（1分）
组别
1
2
3
4
5
6
7
8
2.30
4.60
6.69
8.81
10.8
13.10
15.21
17.31
1.13
2.28
3.34
4.38
5.4
6.51
7.59
8.64