2024年河北省石家庄市正定中学高考物理三模试卷(含详细答案解析)

这是一份2024年河北省石家庄市正定中学高考物理三模试卷(含详细答案解析)，共19页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，简答题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.如图所示是研究光电效应的实验原理图，某实验小组用光强相同(即单位时间照射到单位面积的光的能量相等)的红光和紫光分别照射阴极K，移动滑片P分别得到红光和紫光照射时，光电管的光电流I与电势差UKA的关系图像可能正确的是( )
A.
B.
C.
D.
2.图示为控制中心大屏幕上显示的“神舟”十四号飞船在轨运行图，屏幕上的曲线表示它一段时间内先后两次在同一轨道绕地球做匀速圆周运动的“轨迹”。已知飞船运行周期为1.5h，在飞船先后经过同一纬度上a、b两位置的时间内，则地球自转转过的角度为( )
A. 360∘B. 180∘C. 22.5∘D. 75.5∘
3.如图所示，在正四面体ABCD的ABD面内，有一内切圆，圆心为O，M、N、P分别为BD、AB和AD边与圆的切点。正四面体的顶点A、B、D分别固定有电荷量为+Q、+Q、−Q的点电荷，则( )
A. M、P两点的电场强度相同
B. M、O、N、P四点的电势φN>φP>φO>φM
C. 将正试探电荷由C移动到M，电势能减少
D. 将正试探电荷由P移动到N，电场力做负功
4.如图甲所示，水平桌面上有一算盘。中心带孔的相同算珠(可视为质点)可穿在固定的杆上滑动，算珠与杆之间的动摩擦因数恒定，使用时发现某一根杆上有A、B两颗算珠未在归零位。A、B相隔s1=3.5cm，B与上边框相隔s2=2cm，现用手指将A以某一初速度拨出，在方格纸中作出A、B运动的v−t图像如图乙所示(实线代表A，虚线代表B)。忽略A、B碰撞的时间，g取10m/s2，则下列说法中正确的是( )
A. 算珠A、B均能回到自己的归零位B. 算珠A在碰撞前运动了0.2s
C. 算珠与杆之间的动摩擦因数为0.1D. 算珠A与算珠B在碰撞过程中机械能守恒
5.在吊运表面平整的重型板材(混凝土预制板、厚钢板)时，如因吊绳无处钩挂而遇到困难，可用一根钢丝绳将板拦腰捆起(不必捆的很紧)，用两个吊钩勾住绳圈长边的中点起吊(如图所示)，若钢丝绳与板材之间的动摩擦因数为μ，为了满足安全起吊(不考虑钢丝绳断裂)，需要满足的条件是( )
A. tanα>μB. tanαμD. sinα0)的竖直向上的磁场。两匀质金属棒a、b垂直于轨道放置在宽轨段，质量均为m、长度均为2l、阻值均为2r。初始时，将b锁定，a在水平向右、大小为F的恒力作用下，从静止开始运动，离开宽轨前已匀速，a滑上窄轨瞬间，撤去力F，同时释放b。当a运动至OO′时，棒a中已无电流(b始终在宽轨)，此时撤去b。金属导轨电阻不计，a棒、b棒、金属框与导轨始终接触良好，则( )
A. a棒在宽轨上匀速运动时的速度v0=Fr2B02l2
B. a棒刚滑上窄轨时a两端电势差U=5Fr3B0l
C. 从撤去外力F到金属棒a运动至OO′的过程中，a棒产生的焦耳热Qa=mF2r230B04l4
D. 若a棒与金属框碰撞后连接在一起构成回路，a棒静止时与OO′点的距离x=4mFr25k2B02l6
三、实验题：本大题共2小题，共24分。
11.如图所示为“用DIS研究物体的加速度与质量关系”的实验装置．在轨道左侧的B点固定光电门，垫高轨道右端，平衡摩擦力．将连接小车的细线跨过滑轮系住钩码，测出小车静止在A点时挡光片的前端与光电门的距离L，挡光片的宽度为d(L≫d)，在A点由静止释放小车，由DIS测出挡光片通过光电门的时间△t.
(1)为了研究小车加速度与质量的关系，本实验采用了控制变量的方法，操作中应保持______不变．
(2)小车加速度的表达式为：a=______.
(3)保持钩码数量不变，在小车上加载配重片，改变小车总质量．由于粗心，忘记测量小车的质量，只记录了配重片的质量mx，以及挡光片通过光电门的时间△t，多次改变配重片的质量，重复测量．以mx为横坐标，△t2为纵坐标建立坐标系，得到如图(乙)所示的直线，设直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，则钩码的重力为______，小车的质量为______.
12.为了测定某电源的电动势和内阻，实验室提供了如下器材：
电阻箱R1、R2两个、阻值为6Ω定值电阻R0、电流表A(内阻未知)、电键若干、待测电源、导线若干。
(1)现实验小组成员先测量电流表内阻，实验电路如图甲所示，有关实验操作如下：
①S1闭合，S2打开，调节R1，使电流表A满偏；
②保持R1不变，再闭合S2，调节R2，当R2=2.0Ω，电流表A的读数为满刻度的三分之二，由此可得电流表的内阻RA的测量值为______。
③上述测量中，电流表的测量值比真实值______(填“偏大”、“偏小”或“不变”)，产生误差的原因是合上开关S2后，通过电阻箱R2的电流______(填“大于”或“小于”)电流表A的满刻度的三分之一的值。
(2)测定电流表内阻后，实验小组成员设计如图乙所示的电路图测量图中的电源的电动势和内阻。
将开关S合上，多次调节电阻箱R的阻值，记录每次调节后的电阻箱的阻值R及电流表A的示数I，实验小组成员作出了1I−R图像如图丙所示，根据图像和已知条件可求出电源电动势E=______ V；电源的内阻r=______。
四、简答题：本大题共1小题，共10分。
13.电磁轨道炮是利用磁场对通电导体的作用使炮弹加速的，其简化原理示意图如图丙所示。假设图中直流电源电动势为E=45V(内阻不计)，电容器的电容为C=22F。两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为l=1m，电阻不计。炮弹可视为一质量为m=2kg，电阻为R=5Ω的金属棒MN，垂直放在两导轨间处于静止状态，并与导轨良好接触。导轨间存在垂直于导轨平面向上、磁感应强度大小为B=2T的匀强磁场。接通电路后MN开始向右加速运动，经过一段时间后回路中电流为零，MN达到最大速度，之后离开导轨。求：
(1)直流电源的a端是正极还是负极？
(2)若用导线将1、2连接让直流电源供电，MN离开导轨时的最大速度的大小；
(3)若开关先接1，使电容器完全充电；然后将开关接至2，MN离开导轨时的最大速度的大小。
五、计算题：本大题共2小题，共20分。
14.如图所示，导热良好的密闭容器内封闭有压强为p0的空气，现用抽气筒缓慢从容器底部的阀门处(只出不进)抽气两次。已知抽气筒每次抽出空气的体积为容器容积的15，空气可视为理想气体，求：
(1)容器内剩余空气的压强p；
(2)容器内剩余空气和抽出空气的质量之比k。
15.有一款三轨推拉门，门框内部宽为L1=2.75m。三扇门板俯视图如图甲所示，宽均为L2=1m，质量均为m0=20kg，与轨道的摩擦系数均为μ=0.01。每扇门板边缘凸起部位厚度均为d=0.05m。门板凸起部位间的碰撞均为完全非弹性碰撞(不黏连)，门板和门框的碰撞为弹性碰撞。刚开始，三扇门板静止在各自能到达的最左侧(如图乙)，用恒力F水平向右拉3号门板，经过位移s=0.3m后撤去F，一段时间后3号门板左侧凸起部位与2号门板右侧凸起部位发生碰撞，碰撞后3号门板向右运动恰好到达门框最右侧(如图丙)。重力加速度g=10m/s2。求：
(1)3号门板与2号门板碰撞后瞬间的速度大小；
(2)恒力F的大小；
(3)若力F大小可调，但每次作用过程中F保持恒定且F作用的位移均为s，要保证2号门板不与1号门板发生碰撞，请写出3号门板经过的路程x与F之间的关系式。
答案和解析
1.【答案】A
【解析】解：当UKA>0时，电场力使电子减速，光电流为0时的电压即为遏制电压，根据所学知识可知紫光频率高于红光，紫光遏制电压较大，所以在U轴的正半轴的交点大于红光。单位时间内红光的光子数多，所以红光的饱和光电流大，故A正确，BCD错误；
故选：A。
根据光电效应的原理，结合紫光和红光的频率大小关系得出正确的图像。
本题主要考查了光电效应的相关应用，理解光电效应的原理，结合不同颜色光的频率大小关系即可完成分析。
2.【答案】C
【解析】解：飞船运动轨道面与赤道面不重合；当飞船先后经过同一纬度上a、b两位置的时间可知转过一圈时间为1.5h，所以在次时间内地球自转转过的角度为θ=1.5h24h×360∘=22.5∘，故ABD错误，C正确。
故选：C。
根据题意同一轨道上，先后两次经过a，b两点的时间接近一个周期，地球自转一圈24h，所有可求出转过的角度。
本题主要考查人造卫星运行规律，在做题中要注意周期关系。
3.【答案】D
【解析】解：A.如图，空间任一点的电场是三个点电荷产生的电场的叠加，根据对称性和电场的叠加原理可知，M点和P点的电场强度大小相等
设EM和BD间的夹角为θ，有
tanθ=EA2EB=kQ(Lsin60∘)22kQ(L2)2=16
说明EM和EN的方向不同，故两点的场强不同，
故A错误；
B.根据等量同种正点电荷空间等势面的分布特点可知，在A、B两处的正点电荷产生的电场中，M、P两点的电势相等，且N点电势高于O点的电势，O点的电势高于和M、P点的电势；在D点的负点电荷产生的电场中，N点的电势高于O点的电势，O点的电势高于M、P两点的电势，所以，可知φN>φO>φM=φP，故B错误；
C.仅考虑B处和D处点电荷时，C点和M点的电势相等，正试探电荷由C到M，靠近A处的正点电荷，电场力做负功，电势能增加，故C错误；
D.由于φN>φP，则将正试探电荷由P移动到N，电场力所做的功W=qUPN=q(φP−φN)