2023-2024学年河北省沧衡名校联盟高三模拟考试物理试卷（4月）（含详细答案解析）

这是一份2023-2024学年河北省沧衡名校联盟高三模拟考试物理试卷（4月）（含详细答案解析），共16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。
1.如图所示为研究光电效应的实验电路图，初始时电压表、电流表的示数均为0，用某种单色光照射该光电管时，电流表的示数不为0，电压表的示数仍为0。下列说法正确的是( )
A. 向右移动滑动触头P，电流表的示数不可能为0
B. 向右移动滑动触头P，电流表的示数可能为0
C. 向左移动滑动触头P，电流表的示数一定是一直增大
D. 向左移动滑动触头P，电流表的示数可能减小
2.潜水钟原理就像一只倒扣在水中的玻璃杯，杯内通过活塞封闭一定质量的空气，必要时可供潜水员呼吸，其示意图如图所示。若将玻璃杯内的气体看作理想气体，忽略活塞与杯壁的摩擦，在玻璃杯下沉的过程中，水池的温度不变。下列说法正确的是( )
A. 气体发生等容变化
B. 气体向外界放出热量
C. 每一个气体分子的动能都不变
D. 器壁单位面积上单位时间内气体分子碰撞的次数不变
3.如图所示，两石柱用铁环各连接一条铁链，每条铁链由10个铁环构成，两铁链下端连接一质量为m的铁锁，最上面的1环和20环两端等高地悬挂在石柱上，两端点的切线与竖直方向的夹角均为θ=37∘。已知每个铁环的质量均为m，重力加速度为g，sin37∘=0.6，忽略一切摩擦。下列说法正确的是( )
A. 1环上端受到的弹力大小为105mg8
B. 10环下端受到的弹力大小大于1环上端受到的弹力大小
C. 10环和11环的上端受到弹力的合力为mg
D. 铁锁受到两侧铁环的作用力是一对平衡力
4.中国新一代粒子研究利器“超级陶粲”装置关键技术攻关项目已经启动，静电分析器是其重要的组成部分。静电分析器的两电极之间存在如图所示的静电场，该静电场中任意一点的电场方向均沿半径方向指向圆心，大小均满足E=kr(k为与装置有关的常数，r为该点到圆心O的距离)。某次实验中一组粒子由入射口P进入静电分析器， 13H、 12H沿轨迹Ⅰ绕圆心O做圆周运动， 11H沿轨迹Ⅱ绕圆心O做圆周运动。下列说法正确的是
A. 静电分析器中同一圆周上各点的电场强度相同
B. 三种粒子的动能都相同
C. 12H粒子在电场中的运动时间最长
D. 11H粒子的向心力最小
5.如图所示，竖直平面内倾斜滑雪道AB与圆弧轨道BC在B点平滑连接，滑雪道倾斜轨道AB长为L，倾角θ=37∘，O点是圆弧轨道的圆心，OB竖直，圆弧轨道半径R=25L，圆心角也为θ=37∘。包含装备总质量为m的滑雪运动员(可视为质点)从倾斜轨道的最高点A由静止下滑，最终落到水平地面上。滑雪运动员落地时速度与水平方向的夹角φ=53∘。已知滑雪运动员与斜面轨道之间的动摩擦因数μ=0.25，忽略滑雪运动员与圆弧轨道间的摩擦，重力加速度为g，sin37∘=0.6，cs37∘=0.8，不计空气阻力，则运动员经过圆弧轨道的C点时对圆弧轨道的压力大小及运动员离开C点后在空中运动的时间分别为
A. 125mg43 LgB. 125mg34 LgC. 512mg43 LgD. 512mg34 Lg
6.如图所示，单匝线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边以角速度ω匀速转动，线圈内阻不计，线圈中产生的感应电动势的峰值为Em，三个灯泡L1、L2、L3的规格完全相同，变压器可视为理想变压器，在以下各种操作中电路元件都没有损坏。下列说法正确的是
A. 线圈从图示位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为e=Emcsωt
B. 仅使滑动触头M上移，灯泡L1变暗
C. 仅使滑动触头N自变阻器a端向b端移动，灯泡L2中的电流一直增大
D. 仅使滑动触头N自变阻器a端向b端移动，灯泡L3中的电流一直增大
7.有一种特殊材料铺在倾角θ=37∘的斜面上，物块上滑时斜面和物块之间的动摩擦因数μ1=0.25，物块下滑时，物块和斜面间的动摩擦因数μ2=0.5−0.5x，其中x表示下滑的距离。物块从斜面低端以初速度v0=4m/s沿斜面向上滑动，已知斜面足够长，sin37∘=0.6，cs37∘=0.8，重力加速度g取10m/s2。下列说法正确的是
A. 物块沿斜面上滑的最大距离为2 m
B. 物块上滑到最大距离的中点时速度大小为 2m/s
C. 物块下滑到斜面底端的速度大小为2 10m/s
D. 物块上滑和下滑克服摩擦力的功相等
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8.2024年2月3日，我国在西昌卫星发射中心使用长征二号丙运载火箭，成功将吉利星座02组卫星发射升空，11颗卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。假设一颗卫星为地球的勘测卫星，该勘测卫星在赤道的上方，距离地面的高度h1=4.1×103km，地球同步卫星距地面高度h2=3.6×104km。已知地球半径R=6.4×103km，地球同步卫星的周期T=24h，勘测卫星的转动方向与地球的自转方向相同。下列说法正确的是
A. 勘测卫星的周期约为3 h
B. 勘测卫星的周期约为1.5h
C. 假设该卫星勘测赤道上的一小片森林，至少经过约157h勘测一次
D. 假设该卫星勘测赤道上的一小片森林，至少经过约247h勘测一次
9.一列简谐横波在均匀介质中沿x轴传播，t=0时刻的波形如图所示，N是介质中的一个质点，N点第一次回到平衡位置的时间为0.2s。下列说法正确的是( )
A. 波一定沿x轴正向传播B. 该波的波长一定为6 m
C. 该波的频率可能为0.5HzD. 该波的波速可能为2.5m/s
10.如图所示，在矩形区域abcd内(包含边界)有方向垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场。t=0时刻，位于ab边上O点的粒子源向abcd平面内发射出大量的同种带电粒子，所有粒子的初速度大小相等，方向与Oa边的夹角分布在0∼180∘范围内且粒子均匀分布。已知ad边长为L，O点到a、b两点的距离分别为 115L、L2，粒子的速率v=qBLm，其中q和m为粒子的电荷量和质量。沿Ob方向入射的粒子在t0时刻飞出磁场，不计粒子重力及粒子间的相互作用力，sin37∘=0.6。下列说法正确的是
A. 粒子可能通过c点
B. t0=πm6qB
C. 粒子在磁场中运动的最长时间为37πm180qB
D. t0时刻，磁场内的粒子数与发射的粒子总数之比为1112
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.某物理兴趣小组做“用油膜法估测分子大小”的实验。
实验时，将1 mL纯油酸配制成800 mL的酒精油酸溶液。用注射器测得1 mL上述溶液为125滴，把1滴该溶液滴入盛水并洒有爽身粉的浅盘内，让油膜在水面上尽可能散开，测得油酸薄膜的轮廓形状如图所示，图中每一小方格的边长为1 cm。
(1)该实验中的理想化假设有________。
A.将油酸形成的膜看成是由单分子油酸分子形成的
B.考虑了各油酸分子间的间隙
C.忽略了油酸分子间的间隙
(2)实验测得油膜面积为________m2(保留3位有效数字)。
(3)根据所测数据，计算得到的油酸分子的直径为________m(保留1位有效数字)。
(4)若他们小组在周一配好油酸溶液后没有来得及完成实验，由于疏忽没有将盛放溶液的广口瓶封闭，他们周五继续使用该油酸溶液进行实验，测得的油酸分子的直径将________(填“偏大小，偏小”或“没有误差”)。
12.某实验小组设计了如图所示的电路来测量电流表G的内阻。可供选用的仪器有
A.电压表(量程0∼6V，内阻非常大)
B.待测电流表G(量程0∼3mA，内阻约500Ω)
C.定值电阻R(阻值约为2kΩ)
D.电阻箱R0(阻值0∼9999.9Ω)
E.滑动变阻器R1(阻值0∼3kΩ)
F.滑动变阻器R2(阻值0∼50Ω)
G.电源(电动势E=6V，内阻不计)
H.开关、导线若干
(1)为了方便调节，滑动变阻器应选________(填“R1”或“R2”)。
(2)先将滑动变阻器的滑动触头移到________(填“a”或“b”)处，再闭合开关S1。
(3)将电阻箱调到0，开关S2接2，移动滑动变阻器的滑动触头，使得电压表和电流表都有较大读数，此时电压表的示数为U1，电流表的示数为I1，则电阻R=________。
(4)保持滑动变阻器滑动触头位置不变，将开关S2接1，调节电阻箱R0的阻值如图所示，此时电压表和电流表都有较大偏转，读数分别为U2和I2，则R0=________Ω，电流表的内阻为________(用U1、I1、U2、I2和R0表示)，若考虑电压表的分流作用，则测出的电流表内阻________(填“偏大”“不变”或“偏小”)。
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
13.布鲁斯特角又称偏振角，由英国物理学家布鲁斯特于1815年发现，可应用于生物学、光学等方面，只有当入射光以布鲁斯特角入射时，反射光线与折射光线互相垂直，且反射光线为线偏振光。单色点光源发出的一束单色光以入射角θ=60∘从空气入射到折射率为n的某晶体表面时其反射光线为线偏振光。如图所示，矩形ABCD为该晶体的横截面，C、D两点处已被特殊处理为细小的圆弧，将单色点光源放到C点，其发出的一束单色光恰好在AB边上的E点发生全反射，并从D点射出。已知AB边的长度为2a，光在真空中的传播速度为c。求：
(1)该晶体的折射率n；
(2)该束单色光在该晶体中传播所用的时间t。
14.电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度。某同学利用实验器材模拟电磁炮，示意图如图所示。图中直流电源电动势为E(内阻不计)，电容器的电容为C，水平金属直轨道间距为L，轨道间的金属棒电阻为R，质量为m。首先将开关扳到1位置使电容器充电，然后将开关扳到2位置，导体棒经时间t运动到轨道右端时速度恰好达到最大。已知导体棒在运动过程中始终与轨道垂直且所受阻力大小为f，垂直导轨平面的匀强磁场的磁感应强度大小为B，不计轨道电阻。求：
(1)导体棒到达轨道右端时的电功率；
(2)导体棒到达轨道右端时的速度大小。
15.如图所示，竖直平面内固定有圆心为O、半径R=0.12m的14光滑圆弧轨道，其与足够长的光滑水平面相切于最低点C；空间存在电场强度大小E=1×103V/m、方向水平向右的匀强电场。质量m1=0.3kg、电荷量q=+1×10−3C的物块甲在外力作用下静止在光滑圆弧轨道的最高点A，在C点右侧距C点距离L=0.144m处放有一质量m2=0.3kg、不带电的绝缘物块乙。将物块甲在A点由静止释放，当其落在圆弧轨道上时沿半径方向的速度减为0，沿圆弧轨道切线方向的速度不变，物块甲、乙发生碰撞为弹性碰撞。已知重力加速度g取10m/s2。求：
(1)物块甲由A点释放到落到圆弧轨道上经历的时间；
(2)物块甲与乙第1次碰撞前的速度；
(3)碰撞时间不计，求甲、乙第1次碰撞后经过多长时间发生第10次碰撞及第10次碰撞后乙的速度。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】【分析】
本题以探究光电效应的实验装置为背景，考查物理观念的学科素养和理解能力、模型建构
能力。知道光电流大小与入射光的强度成正相关，还需要注意正向电压与反向电压的区别。
【解答】
AB、向右移动滑动触头 P，光电管上加反向电压，当电压达到逼止电压时，电流表的示数为0， A错误，B正确;
CD、向左移动滑动触头P，光电管上加正向电压，电流表的示数可能一直增大，也可能会先增大后不变，C、D错误。
2.【答案】B
【解析】【分析】
本题主要考查气体压强的微观意义、气体温度的微观意义、玻意耳定律以及热力学第一定律的应用。气体压强的微观影响因素是分子平均动能和分子数密度；温度是分子平均动能的标志，温度不变，则分子平均动能不变，但不是每一个气体分子的动能都不变，一定质量的理想气体的内能只与温度有关；结合玻意耳定律和热力学第一定律分析即可正确求解。
【解答】
A.在玻璃杯下沉的过程中，温度不变，气体压强增大，由玻意耳定律可知气体体积减小，故A错误；
B.气体温度不变，则气体内能不变，气体体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律可知，气体向外界放出热量，故B正确；
C.气体温度不变，分子的平均动能不变，但单个分子的动能可能变化，故C错误；
D.温度不变，分子平均动能不变，气体压强增大，故单位面积上单位时间内分子碰撞的次数增大，故D错误。
3.【答案】A
【解析】【分析】
本题主要考查平衡条件的应用，受力分析是解决问题的关键。选取研究对象，进行受力分析，由平衡条件分析即可正确求解。
【解答】
A.设1环上端的弹力大小为F1，则20环上端的弹力大小也为F1，由平衡条件有2F1cs37∘=21mg，解得F1=105mg8，故A正确；
B.设10环下端的切线方向与竖直方向的夹角为α，以1到10环为研究对象，在水平方向F1sinθ=F10sinα，因α>θ，故F10