河北省保定市2024届高三下学期一模物理试卷(含答案)

这是一份河北省保定市2024届高三下学期一模物理试卷(含答案)，共18页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。


一、单选题
1．马蹄灯是上世纪在中国生产并在民间广泛使用的一种照明工具。它以煤油作灯油，再配上一根灯芯，外面罩上玻璃罩子，以防止风将灯吹灭。当熄灭马蹄灯后，灯罩内空气温度逐渐降低，下列关于灯罩内原有空气的说法中正确的是( )（设外界大气压恒定）
A.所有气体分子运动的速率都减小B.压强减小
C.体积不变D.内能减小
2．如图甲所示，一辆小轿车从服务区匝道驶入平直高速行车道时速率为20m/s，想要加速驶入内车道，由于行车道前方匀速运动的大货车速度较小，影响超车。小轿车加速8s后放弃超车，立即减速，再经过3s，与大货车同速跟随，再伺机超车。该过程小轿车的速度与时间的关系如图乙所示，下列说法中正确的是( )
A.该过程小轿车的平均加速度大小为
B.该过程小轿车的平均加速度大小为
C.该过程小轿车与大货车之间的距离先减小后增大
D.该过程小轿车与大货车之间的距离先增大后减小
3．如图，质量为0.2kg的小球A在水平力F作用下，与四分之一光滑圆弧形滑块B一起静止在地面上，小球球心跟圆弧圆心连线与竖直方向夹角，g取。则以下说法正确的是( )
A.B对A的支持力大小为
B.水平地面对B的摩擦力方向水平向右
C.增大夹角θ，若AB依然保持静止，F减小
D.增大夹角θ，若AB依然保持静止，地面对B的支持力减小
4．如图所示电路，是可变电阻，是定值电阻，保持干路电流I不变的情况下，减小，下列说法正确的是( )
A.AB间电阻增大B.两端的电压可能不变
C.两个电阻消耗的总功率可能不变D.消耗的功率减小
5．将一个带正电的点电荷置于足够大的水平接地金属板上方，形成的电场在金属板表面上处处垂直金属板。如图所示，金属板上表面（光滑）有A、O、B三点，形成三角形，其中，O为点电荷在金属板上的垂直投影，C为AB中点。将一绝缘带电小球（可视为质点）从A点以某初速度释放，小球沿AB方向运动。下列说法正确的是( )
A.B点与C点电场强度相同
B.B点电势高于A点电势
C.带电小球经过AC的时间大于经过CB的时间
D.带电小球由A到B的运动过程中电势能不断增加
6．我国空间站在轨运行过程中，在通信传输方面有时需要借助于同步卫星，且两者之间距离越近信息传输保真度越高。假设空间站A和同步卫星B都在赤道平面内运动，空间站的轨道半径，R为地球半径。已知地球自转的周期为，地表处重力加速度为g。则( )
A.同步卫星的轨道半径
B.同步卫星的轨道半径
C.两次保真度最高的信息传输的最短时间间隔
D.两次保真度最高的信息传输的最短时间间隔
7．自由式小轮车赛是一种对感官冲击强烈的极限运动，单人表演场地如图所示，两个相同等腰直角三角形斜坡间隔15m，表演者从右边斜坡顶点以的速度沿斜面方向滑出，最终落在左边斜坡的斜面上。忽略空气阻力，表演者连带装备可看作质点，。下列说法中正确的是( )
A.表演者将落在左边斜坡的顶点上
B.表演者落在左边斜坡的斜面时，速度方向沿斜面向下
C.表演者距离左边斜坡的最远距离为
D.表演者上升和下降的高度之比为
二、多选题
8．全球能源有近消耗在汽车行驶之中，据统计，一辆汽车以80km/h的速度行驶时，每10km耗油约1L，根据汽油热值计算，汽车消耗的功率约70kW，这70kW功率大致分配如下（分配饼图如图所示）：1kW因汽油蒸发“消失”，52kW以废热排出和散热器损耗掉，剩余17kW用于汽车动力系统做功。对汽车做功的功率中，有5kW用于发动机水箱循环和空调，3kW消耗在传动装置，只有9kW到达驱动轮用以驱动汽车前行，则( )
A.整辆汽车的总效率约13%
B.汽车动力系统的效率约为47%
C.汽车以80km/h的速度匀速行驶时，受到阻力约
D.汽车以80km/h的速度匀速行驶时，受到阻力约
9．人体暴露于强烈的中子辐射中会在血浆中产生钠24，可以通过测量钠24的数量来确定患者吸收的辐射剂量。钠24具有放射性，某次研究其放射特性的实验中，将孤立钠24原子静置于匀强磁场中，衰变后在磁场中形成两条圆周径迹，如图所示，下列说法中正确的是( )
A.小圆对应的粒子的运动方向为逆时针方向
B.钠24发生了β衰变
C.小圆和大圆的轨道半径之比为
D.两条轨迹对应的粒子的质量之和等于衰变前钠24的质量
10．如图所示，绝缘粗糙的水平轨道AB与处于竖直平面内的半圆形光滑绝缘轨道BC平滑连接，BC为竖直直径，半圆形轨道的半径，所在空间存在水平向右的匀强电场，电场线平行AB，电场强度大小。现有一电荷量、质量的带电体甲（可视为质点）与水平轨道的动摩擦因数，在P点由静止释放，之后与位于B点的另一质量不带电的绝缘体乙（可视为质点）发生正碰并瞬间粘在一起，P点到B点的距离，g取。则下列说法正确的是( )
A.甲乙粘在一起后在半圆形轨道上运动过程中机械能守恒
B.甲、乙整体运动到半圆形轨道最高点C时速度大小为
C.甲、乙整体在半圆形轨道上运动过程的最大动能为5.5J
D.甲、乙整体在半圆形轨道上运动过程的最大动能为5J
三、实验题
11．为保护消费者权益，今年3月某质检部门对市场上销售的铜质电线电缆进行抽样检查，发现部分产品不合格，经检验发现：一种是铜材使用了再生铜或含杂质较多的铜；另一种就是铜材直径比规格略小。通过查阅知道，常温下纯铜的电阻率约为。某学校实验小组也选取一段铜质电线样品进行检测，分别测量其直径和电阻率。
第一步，小组同学用螺旋测微器对铜质电线不同位置进行多次测量，发现该铜质电线的直径符合规格，其中一次测量数据如图甲所示。
第二步，为比较准确测量铜质电线的电阻，小组同学设计如图乙所示电路，并从实验室找到相应器材：
A.干电池两节（电动势约为3V，内阻约）
B.待测铜质电线（长度150m，电阻约几欧姆）
C.电流表A（量程，内阻约）
D.电压表V（量程，内阻约3000Ω）
E.滑动变阻器（，额定电流1A）
F.开关、导线若干
第三步，按照电路图连接实物，通过改变滑动变阻器的电阻，测量出多组电压和电流，描点作图得到图像如图丙所示。
(1)铜质电线直径的规格_____mm。
(2)图乙中电压表另一接线头c应该接______（填“d”或“e”）。
(3)根据图丙，可求得铜质电线的电阻______Ω。（结果保留一位小数）
(4)样品铜质电线的电阻率_____。（结果保留一位小数）
12．某校物理小组尝试利用智能手机对竖直面内的圆周运动进行拓展探究。实验装置如图甲所示，轻绳一端连接拉力传感器，另一端连接智能手机，把手机拉开一定角度，由静止释放，手机在竖直面内摆动过程中，手机中的陀螺仪传感器可以采集角速度实时变化的数据并输出图像，同时，拉力传感器可以采集轻绳拉力实时变化的数据并输出图像。经查阅资料可知，面向手机屏幕，手机逆时针摆动时陀螺仪传感器记录的角速度为正值，反之为负值。
(1)某次实验，手机输出的角速度随时间变化的图像如图乙所示，由此可知在时间段内__________
A.手机20次通过最低点B.手机10次通过最低点
C.手机做阻尼振动D.手机振动的周期越来越小
(2)为进一步拓展研究，分别从力传感器输出图和手机角速度—时间图中读取几对手机运动到最低点时的拉力和角速度的数据，并在坐标图中以F（单位：N）为纵坐标、（单位：）为横坐标进行描点，请在图中作出的图像。
(3)根据图像求得实验所用手机的质量为_____kg，手机重心做圆周运动的半径为_____。（结果均保留两位有效数字，重力加速度）
四、计算题
13．如图所示，水池中装有某透明液体，深度为H，水池底部有足够大的平面镜MN，单色点光源S距离镜面，与竖直方向成30°角的光线入射到液面的O点，发现其反射光线和折射光线恰好相互垂直。求：
(1)液体的折射率；
(2)从液面上方看去，能被照亮的区域面积。
14．光滑平面右侧固定一光滑轻质定滑轮，通过轻质绝缘细线分别连接绝缘带电小滑块A和绝缘带电长滑块C（足够长），A和C的质量均为m，电荷量均为，A和C可在相互平行的方向上沿平面运动。开始时系统静止在水平向左、电场强度大小为E的匀强电场中。如图所示，某时刻起，长滑块C上表面有一质量为2m、带电荷量为的绝缘小滑块B以初速度水平向右运动。已知B、C之间的滑动摩擦力大小为且略小于最大静摩擦力，A与C在运动过程中没有与定滑轮发生碰撞，A、B、C之间的静电力可忽略。求：
(1)初始时B和C的加速度大小；
(2)B向右的最大位移以及达到最大位移过程中静电力对整个系统所做的功。
15．在水平面建立如图所示的平面坐标系xOy，磁感应强度为2T的匀强磁场垂直水平面向下。光滑闭合导轨OAB的OA部分与x轴重合，曲线部分OBA满足方程，足够长的导体棒CD和导轨OA为同种材料制成，每米的电阻均为2Ω，导轨其余部分电阻不计。CD开始跟y轴重合，D与O重合，在垂直CD的水平外力的作用下沿x轴正方向以5m/s的速度匀速运动，CD与导轨接触良好。
(1)求CD运动到曲线顶点B时流过CD的电流I；
(2)设CD与曲线部分的交点为G，求其在导轨上运动过程中任意位置DG两点间电压跟x的关系；
(3)求水平外力的最大功率。
参考答案
1．答案：D
解析：A.温度降低，分子的平均速率减小，并不是所有气体分子运动的速率都减小，故A错误；
B.灯罩内外由通风口连通，所以灯罩内外气体压强一直相等，即气体压强不变，故B错误；
C.由B可知，灯罩内原有空气为等压变化，温度降低，体积减小，故C错误；
D.灯罩内原有空气温度降低，内能减小，故D正确。故选D。
2．答案：B
解析：AB.该过程小轿车的平均加速度大小为
故A错误，B正确；
CD.该过程小轿车的速度一直大于大货车的速度，所以该过程小轿车与大货车之间的距离一直减小，故CD错误。故选B。
3．答案：B
解析：A.对A受力分析，如图
根据平衡条件，则B对A的支持力N为故A错误；
B.对AB整体受力分析，在水平方向，根据平衡条件，摩擦力与水平力F等大反向，即摩擦力水平向右，故B正确；
C.对A受力分析，则
则，增大夹角θ，若AB依然保持静止，F增大，故C错误；
D.对AB整体受力分析，在竖直方向，根据平衡条件，支持力与AB的重力二力平衡，大小相等，即地面对B的支持力不变，故D错误。故选B。
4．答案：D
解析：A.根据并联电阻规律可得
减小，则总电阻减小，故A错误；
B.保持干路电流I不变的情况下，减小，则通过其的电流变大，故通过的电流减小，故两端电压减小，即两端的电压减小，故B错误；
C.两个电阻消耗的总功率为
总电阻减小，则两个电阻消耗的总功率减小，故C错误；
D.由于通过的电流减小，则根据
可得消耗的功率减小，故D正确。故选D。
5．答案：A
解析：A.Q到BC的距离相等，且BC电场方向都与金属垂直，所以B点与C点电场强度相同，故A正确；
B.金属板在Q的电场中达到静电平衡时，金属板是一个等势体，表面是一个等势面，所以AB电势相等，故B错误；
CD.金属棒表面的电场线与表面垂直，小球所受电场力与金属板表面垂直，在金属板上向右运动的过程中，由于电场力与小球的速度方向垂直，电场力对小球不做功，小球的电势能不变，根据动能定理得知，小球的动能不变，速度不变，所以小球做匀速直线运动，因为AC等于CB，所以带电小球经过AC的时间等于经过CB的时间，故CD错误。故选A。
6．答案：B
解析：AB.同步卫星绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力可得
物体在地球表面时，有
联立解得同步卫星的轨道半径故A错误，B正确；
CD.空间站绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力可得
可得空间站的周期为
设两次保真度最高的信息传输的最短时间间隔为，则有
解得故CD错误。故选B。
7．答案：C
解析：AC.因为表演者从右边斜坡顶点沿斜面方向滑出，则在水平方向和竖直方向的分速度为
表演者将做斜抛运动，根据斜抛运动的对称性，当表演者下落到与斜坡顶点等高时，速度方向与左边斜坡平行，此时距离左边斜坡最远，在竖直方向，可得运动时间为
在水平方向的位移为
则表演者距离左边斜坡的最远距离为故A错误，C正确；
B.表演者下落到与左边斜坡顶点等高时，速度方向沿斜面向下，继续下落到斜坡上时，速度方向改变，故B错误；
D.表演者上升到最高点时，在竖直方向
在水平方向
设下降的高度为，则，，
联立解得
所以表演者上升和下降的高度之比为
故D错误。故选C。
8．答案：AC
解析：A.根据题意，汽车消耗的功率约70kW，只有9kW到达驱动轮用以驱动汽车前行，由此可知整辆汽车的总效率约
故A正确；
B.根据题意，17kW用于汽车动力系统做功，只有9kW到达驱动轮用以驱动汽车前行，则汽车动力系统的效率约为，故B错误；
CD.换算可得
而根据题意可知，仅有9kW用于驱动汽车前行，则有
代入数据解得，故C正确，D错误。故选AC。
9．答案：ABC
解析：AB.由于钠24衰变过程中动量守恒，因此衰变后的两部分物质速度方向相反，在磁场中运动的轨迹相切于一点，由洛伦兹力充当向心力有
可得
可知，电荷量越大，其运动时的轨迹半径越小，由此可知小圆对应的粒子所带电荷量更大，且其所带电荷为正电荷，根据左手定则可知，小圆对应的粒子的运动方向为逆时针方向，而根据左手定则结合轨迹可知，大圆对应的粒子带负电，则可确定该衰变为β衰变，故AB正确；
C.根据以上分析，写出其衰变方程为
产生的新核与β粒子的电荷量之比为，而根据
可知，粒子运动的轨迹半径之比等于其所带电荷量的反比，由此可知，小圆和大圆的轨道半径之比为，故C正确；
D.衰变过程中始终遵循质量数守恒和电荷数守恒，但在衰变过程中有能量释放，根据爱因斯坦的质能方程可知，衰败后两条轨迹对应的粒子的质量之和小于衰变前钠24的质量，故D错误。故选ABC。
10．答案：BC
解析：A.甲乙粘在一起后在半圆形轨道上运动过程中，除重力做功之外，还有电场力做功，故A错误；
B.设带电体甲到达B点时的速度为，则根据动能定理
解得
甲乙碰撞后粘在一起，设碰后速度为，则根据动量守恒
解得
甲、乙整体从B点运动到半圆形轨道最高点C时，根据动能定理
解得，故B正确；
CD.带电体在重力场和电场的复合中运动，当带电体在半圆形轨道上运动至速度方向与电场力和重力的合力方向垂直时（即运动到等效最低点时）的动能最大，如图所示
由几何关系可知
则甲乙从B点运动到等效最低点时，根据动能定理
则甲、乙整体在半圆形轨道上运动过程的最大动能为，故C正确，D错误。故选BC。
11．答案：(1)1.125(2)d(3)3.5(4)
解析：(1)该铜电线的直径为
(2)根据，故电流表外接，故接在d；
(3)图像的斜率表示电阻，故
(4)根据电阻定律可知
则
12．答案：(1)AC
(2)
(3)0.21；0.28
解析：(1)AB.分析可知，当手机通过最低点时角速度达到最大值，而由图乙可知，在时间内手机20次通过最低点，故A正确，B错误；
C.手机的角速度会随着振幅的减小而衰减，根据图乙可知，手机的角速度随着时间在衰减，可知手机在做阻尼振动，故C正确；
D.阻尼振动的周期不变，其周期由系统本身的性质决定，故D错误。故选AC。
(2)由于手机在做圆周运动，短时间内在不考虑其振动衰减的情况下，在最低点对手机由牛顿第二定律有
可得
式中L为悬点到手机重心的距离，根据上式可知，手机运动到最低点时的拉力和角速度的平方呈线性变化，作图时应用平滑的直线将各点迹连接起来，不能落在图像上的点迹应使其均匀的分布在图线的两侧，有明显偏差的点迹直接舍去，做出的图像如图所示
(3)根据图像结合其函数关系可得
，
解得，
13．答案：(1)(2)
解析：(1)单色光与竖直方向成30°角的光线入射到液面的O点，则入射角为
发现其反射光线和折射光线恰好相互垂直，则折射角为
液体的折射率为
(2)单色光全反射的临界角有
根据题意做出光路图
根据几何关系有
从液面上方看去，能被照亮的区域面积为
14．答案：(1)；(2)；
解析：(1)小滑块B刚在长滑块C上运动时，B、C之间发生相对滑动，B、C间的摩擦力为滑动摩擦力。对B受力分析，其受到水平向左摩擦力和电场力，根据牛顿第二定律及题意可得
解得
初始时，AC处于静止状态。B在C上运动时，AC的加速度大小相等，对AC整体进行受力分析，根据牛顿第二定律及题意可得
解得
(2)由(1)分析可知B在C上做匀减速运动，AC做匀加速运动，设B在C上开始运动到ABC达到同速率所需时间为t，则根据匀变速直线运动规律有
此过程B和AC运动的位移分别为，
解得，，，
当ABC达到共速后，ABC均做匀减速运动，假设共速后BC不发生相对滑动，则对ABC整体，根据牛顿第二定律有
以B为研究对象，根据牛顿第二定律有
解得，
故假设成立，共速后ABC以共同的加速度做匀减速直线运动，当B的速度减为零时，B向右的位移达到最大值。根据匀变速直线运动规律可知，此过程ABC运动的位移为
解得
故B向右的最大位移为
整个过程中A、C运动的位移大小相等、方向相反。故静电力对A和C做功的总和为零，故整个过程静电力对整个系统所做的功为
15．答案：(1)，方向由D到C；(2)(3)
解析：(1)当CD运动到曲线顶点B时，由曲线方程可得，此时CD的有效长度为
此时的电动势为
此时电路中的总电阻为
根据欧姆定律，流过CD的电流为
根据右手定则，导体棒中电流由D到C；
(2)导体棒接入电路部分产生的电动势为
此时电路中的总电阻为
根据欧姆定律，流过CD的电流为
根据右手定则，导体棒中电流由D到G，故G点电势高于D点电势，所以在导轨上运动过程中任意位置DG两点间电压
(3)当CD运动到曲线顶点B时，有效长度最长，所受安培力最大，此时水平外力的功率最大