河北省邢台市2024届高三下学期质量检测（一模）物理试卷(含答案)

这是一份河北省邢台市2024届高三下学期质量检测（一模）物理试卷(含答案)，共19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．关于光学现象，下列说法正确的是( )
A.图甲：光导纤维中，不管光的入射角多大，一定能发生全反射
B.图甲：若光源是白光，则射出光导纤维的光一定是彩色的
C.图乙：看到彩色条纹，是因为光发生了衍射现象
D.图乙：看到彩色条纹，是因为光发生了干涉现象
2．2023年4月12日，中国有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）创造新的世界纪录，成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒。人造太阳的一种核反应方程为。下列说法正确的是( )
A.X粒子是质子
B.该反应是裂变反应
C.α射线是一种电磁波
D.α射线的穿透能力比β射线的穿透能力更弱
3．某同学自制了一个手摇交流发电机，如图所示。大轮与小轮通过皮带传动（皮带不打滑），小轮与线圈固定在同一转轴上。磁体间的磁场可视为匀强磁场。大轮匀速转动带动小轮及线圈绕转轴转动，转轴与磁场方向垂直。线圈通过导线、滑环和电刷连接一个阻值恒定的灯泡。假设发电机发电时灯泡能发光且工作电压保持在额定电压以内，下列说法正确的是( )
A.大轮边缘质点的线速度比小轮边缘质点的线速度小
B.若仅增大大轮的转速，则灯泡变暗
C.若仅增加线圈的匝数，则灯泡变亮
D.若仅将小轮的半径增大，则灯泡变得更亮
4．近年来，人们越来越注重身体锻炼。有种健身设施叫战绳，其用途广泛，通常可用于高强度间歇训练形式的心肺锻炼或肌肉锻炼。当某健身人士双手以相同节奏上下抖动两根相同的战绳，使战绳形成绳波，如图所示。下列说法正确的是( )
A.两根战绳形成的波形一定完全相同B.两根战绳上的波传播速度不相同
C.若人停止抖动战绳，则绳波立即消失D.离人越远的波形振幅越小
5．如图甲所示，有一电荷均匀分布的固定绝缘细圆环，圆心为O，轴线上的电场强度如图乙所示。现有一带正电的粒子（不计受到的重力）以大小为的初速度沿轴线由P点运动到Q点，。以x轴的正向为电场强度的正方向，关于粒子由P点运动到Q点的过程，下列说法正确的是( )
A.细圆环带负电B.粒子到达Q点时的速度大小为
C.粒子所受静电力先增大后一直减小D.粒子到达Q点时的速度大小为
6．一电动玩具汽车启动时，以额定功率沿直线加速并达到最大速度，其加速度a与速度倒数的关系图像如图所示。已知电动玩具汽车受到的阻力大小恒为100N，取重力加速度大小。则电动玩具汽车的额定功率和最大速度分别为( )
A.200W，2m/sB.100W，4m/sC.100W，2m/sD.200W，4m/s
7．如图所示，在光滑的水平面上，质量为4m、长为L的木板右端紧靠竖直墙壁，与墙壁不粘连。质量为m的滑块（可视为质点）以水平向右的速度v滑上木板左端，滑到木板右端时速度恰好为零。现滑块以水平速度kv（k未知）滑上木板左端，滑到木板右端时与竖直墙壁发生弹性碰撞，滑块以原速率弹回，刚好能够滑到木板左端而不从木板上落下，重力加速度大小为g.下列说法正确的是( )
A.滑块向右运动的过程中，加速度大小为
B.滑块与木板间的动摩擦因数为
C.
D.滑块弹回瞬间的速度大小为
二、多选题
8．图示为某同学用平行板电容器测量材料竖直方向的尺度随温度变化的装置示意图，电容器上极板固定，下极板可随材料尺度的变化而上下移动，两极板间电压不变。若材料温度升高，极板上所带电荷量增加，则( )
A.材料竖直方向的尺度减小B.材料竖直方向的尺度增大
C.极板间的电场强度减小D.极板间的电场强度增大
9．2017年，人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波。根据科学家们复原的过程，在两颗中子星合并前约100s时，它们间的距离为r，绕两者连线上的某点每秒转动n圈，将两颗中子星都看作质量均匀分布的球体，引力常量为G，下列说法正确的是( )
A.两颗中子星转动的周期均为
B.两颗中子星转动时所需向心力之比等于它们的转动半径之比
C.两颗中子星的转动半径之比等于它们质量的反比
D.两颗中子星的质量之和为
10．如图所示，三个有界匀强磁场的磁感应强度大小均为B，方向分别垂直纸面向外、向里和向外，磁场宽度均为L，在磁场区域的左侧边界处，有一边长为L的正方形导体线框，总电阻为R，且线框平面与磁场方向垂直。现用垂直磁场边界的水平力F使线框以速度v匀速穿过磁场区域，以初始位置为计时起点，规定电流沿逆时针方向时的电动势E为正，磁感线垂直纸面向里时的磁通量Φ为正值，水平力F向右为正。下列能反映线框中的磁通量Φ、感应电动势E、水平力F和电功率P随时间t的变化规律的图像是( )
A.B.
C.D.
三、实验题
11．某同学准备用自由落体测量当地重力加速度。已知打点计时器所接电源频率为50Hz。
（1）实验室中有如图甲所示的器材，在该实验中需要使用到的器材有_______（填器材前的字母）。
（2）实验中得到一条打点清晰的纸带，a、b、c是纸带上连续打出的三个点，用毫米刻度尺测量这三个点的距离如图乙所示，打b点时，纸带的速度大小为_______m/s。（结果保留三位有效数字）
（3）关于这个实验，下列说法正确的是( )
A.实验过程中，应该先释放纸带，再接通电源
B.若某纸带上打出的前面几个点比较模糊，则必须弃用该纸带
C.利用这种方法也可以验证机械能守恒定律
D.若测得的重力加速度比当地真实值大，则其原因可能是交流电的频率大于50Hz
12．（1）为了测量某种型号的电池的电动势和内阻，小方同学设计了如图甲所示的实验电路，电流表内阻不计，改变电阻箱R的阻值，分别测出电路中相应的电流I，根据实验数据描点，绘出的图像如图乙所示。b、c及直线在坐标轴上的截距a均已知，定值电阻的阻值为，则该电池的电动势_______、内阻_______。
（2）小袁同学设计了如图丙所示的实验电路。按图丙连接好实验电路，闭合开关前，将滑动变阻器的滑片P调到_______（填“A”或“B”）端；闭合开关S，改变滑片P的位置，记录多组电压表、电流表的示数U和I；建立坐标系，得到如图丁所示的图像，可得电池的电动势_______V、内阻_______Ω。（结果均保留两位有效数字）
四、计算题
13．鱼类在适宜的水温中才能生存，某探究小组设计的一个水温监测报警装置如图所示，圆柱形导热容器下半部分竖直放置在水中，上半部分处于空气中，容器用质量、面积的活塞密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动，水的热力学温度时，活塞与容器底的距离，且刚好与低温报警传感器无压力接触，此时低温报警器报警。水温升高后，活塞缓慢上升后接触高温报警传感器，当活塞对高温报警传感器的压力时，高温报警器开始报警。水温从280K到恰好达到高温报警的温度的过程中，容器内的气体从外界吸收的热量，大气压强恒为，取重力加速度大小。求：
（1）水温为280K时容器内气体的压强及高温报警时容器内气体的热力学温度；
（2）水温从280K到恰好达到高温报警的温度的过程中，容器内气体内能的变化量。
14．如图所示，平台和足够长的传送带处于同一高度，平台右端与传送带左端无缝连接，传送带在电动机的带动下沿顺时针方向以匀速转动。传送带上方所在区域存在水平向左的匀强电场。在平台左端固定一个轻质短弹簧，一质量的带正电的物块B静止在平台右端，将另一个与物块B质量相同的绝缘物块A向左压缩弹簧（不拴连），在与物块B的距离处由静止释放，物块A向右运动恰好能与物块B接触。将物块A沿竖直方向切去一半（设为），然后压缩弹簧仍从距物块B为l处由静止释放，物块与物块B发生弹性正碰，碰撞前后物块B的电荷量不变，且碰撞时间极短，碰撞后物块B在传送带上运动，经过时间后与传送带共速，A（）、B与平台、传送带间的动摩擦因数均为，取重力加速度大小，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，弹簧始终在弹性限度内，两物块均可视为质点。物块与物块B碰撞后撤去弹簧。
（1）求物块碰撞后滑行的距离；
（2）求物块B沿传送带向右运动的过程中克服电场力做的功。
15．如图所示，xOy平面内，x轴下方充满垂直于纸面向外的匀强磁场，x轴上方充满竖直向下的匀强电场（图中未画出），其他部分无电场。从P点水平向右向电场内发射一个比荷为的带电粒子，粒子的速度大小为，仅在电场中运动时间t，从x轴上的N点与x轴正方向成α角（未知）斜向下进入磁场，之后从原点O第一次回到电场。已知P、N两点间的电势差，忽略边界效应，不计粒子受到的重力。求：
（1）粒子第一次通过N点的速度大小v及角度α；
（2）匀强电场的电场强度大小E及匀强磁场的磁感应强度大小B；
（3）粒子从P点发射到第2024次从x轴上方进入磁场的时间。
参考答案
1．答案：D
解析：AB.图甲：光导纤维中，只有光的入射角大于等于发生全反射的临界角，才能发生全反射；若光源是白光，如果所有颜色光在光导纤维均能发生全反射，则所有颜色光的传播路径完全相同，从光导纤维中射出的光仍然是白光，故AB错误；
CD.图乙：看到彩色条纹，是因为光发生了干涉现象，故C错误，D正确。
故选D。
2．答案：D
解析：A.由于α粒子为氦核，根据反应过程满足质量数和电荷数守恒可知，X粒子是，故A错误；
B.该反应是聚变反应，故B错误；
C.α粒子为氦核，所以α射线不是电磁波，故C错误；
D.α射线的穿透能力比β射线的穿透能力更弱，故D正确。
故选D。
3．答案：C
解析：A.大轮边缘质点的线速度大小与小轮边缘质点的线速度大小相等，故A错误；
B.若仅增大大轮的转速，大轮边缘质点线速度增大，则小轮边缘质点线速度增大，小轮角速度增大，即线圈在磁场中转动角速度增大，产生的电动势增大，回路电流增大，灯泡变亮，故B错误；
C.若仅增加线圈的匝数，根据
可知线圈产生的电动势最大值增大，则电动势有效值增大，回路电流增大，灯泡变亮，故C正确；
D.若仅将小轮的半径增大，根据
可知小轮角速度减小，即线圈在磁场中转动角速度减小，产生的电动势减小，回路电流减小，灯泡变暗，故D错误。
故选C。
4．答案：D
解析：A.当某健身人士双手以相同节奏上下抖动两根相同的战绳，使战绳形成绳波，由于双手的抖动的初相位和抖动幅度不一定相同，故两根战绳形成的波形不一定完全相同，故A错误；
B.介质材料相同，则两根战绳上的波传播速度相同，故B错误；
C.若人停止抖动战绳，绳波不会立即消失，会向前传播，故C错误；
D.绳波在传播过程中能量逐渐减小，离人越远的波形振幅越小，故D正确。
故选D。
5．答案：B
解析：A.由图像可知，沿x轴正向场强向右，沿x轴负向场强向左，可知细圆环带正电，选项A错误；
BD.由图像可知，PQ两点电势相等，可知PQ两点的动能相等，即粒子到达Q点时的速度大小为，选项B正确，D错误；
C.由图像可知，粒子所受静电力先向左增大后向左减小，过了O点后向右增加后向右减小，选项C错误；
故选B。
6．答案：A
解析：设电动玩具汽车的额定功率为P，受到的阻力大小为f，根据牛顿第二定律可得
又
联立可得
根据图像可得
，
解得
当牵引力等于阻力时，速度到达最大，则有
故选A。
7．答案：D
解析：A.滑块（可视为质点）以水平向右的速度v滑上木板左端，滑到木板右端时速度恰好为零，根据匀变速直线运动规律可知
解得
故A错误；
B.根据牛顿第二定律有
解得
故B错误；
CD.小滑块以水平速度右滑时，由动能定理有
小滑块以速度kv滑上木板到运动至碰墙时速度为，由动能定理有
滑块与墙碰后至向左运动到木板左端，此时滑块、木板的共同速度为，由动量守恒有
由能量守恒定律可得
解得
，
故C错误，D正确；
故选D。
8．答案：BD
解析：CD.根据题意可知极板之间电压U不变，极板上所带电荷量Q变多，根据电容定义式
可知电容器的电容C增大，根据电容的决定式
由于电容C增大，可知极板间距d减小，再根据
由于电压U不变，可知极板间电场强度增大，故C错误，D正确；
AB.由于极板间距d减小，即下极板向上移动，则材料竖直方向尺度增大，故A错误，故B正确。
故选BD。
9．答案：CD
解析：A.两颗中子星转动过程中角速度相等，周期也相等，根据题意绕两者连线上的某点每秒转动n圈，则周期为
故A错误；
B.设两颗星的质量分别为、，两颗中子星转动时所需的向心力由二者之间的万有引力提供，即向心力大小均为
则两颗中子星转动时所需向心力之比为，故B错误；
CD.设两颗星的轨道半径分别为、，相距r，根据万有引力提供向心力可知
则
可知即两颗中子星的转动半径与它们的质量成反比，同时上述向心力公式化简可得
故CD正确。
故选CD。
10．答案：AC
解析：A.当线框开始进入磁场时，磁通量垂直纸面向外增加，当全部进入时达最大；此后向里的磁通量增加，向外的磁通量减小，总磁通量向外减小，当运动时，磁通量为零；当运动时磁通量向里最大，此后向外的磁通量增加，向里的磁通量减小，总磁通量减小，当运动时，磁通量为零，当运动时向外的磁通量最大，此后向外的磁通量减小，当运动时为零，故A正确。
B.当线框进入第一个磁场时，由
可知，E保持不变，感应电动势为顺时针方向，为负值；而开始进入第二个磁场时，两边同时切割磁感线，电动势应为
方向为逆时针方向，为正值；开始进入第三个磁场时，两边同时切割磁感线，电动势为
方向为顺时针方向，为负值；出磁场时，感应电动势为
沿逆时针方向，为正值，故B错误；
C.安培力的方向一直与运动方向相反，故外力F一直向右，当线框进入第一个磁场时，安培力为
开始进入第二个磁场时，两边同时切割磁感线，感应电动势变为两倍，由
可知，电流变为原来的两倍，同时有两根导线受到安培力，线框总安培力变成原来的四倍；开始进入第三个磁场时与第二个磁场情况相同；出磁场时，安培力变为与进入第一个磁场相同，故C正确；
D.拉力的功率
因速度不变，而线框在左边第一个磁场时，电流为定值，拉力也为定值；两边分别在两个磁场中时
因此安培力变为进磁场时的4倍，则拉力的功率变为进磁场时的4倍，出磁场时，与进磁场时拉力的功率相同，故D错误。
故选AC。
11．答案：（1）AC（2）1.38（3）C
解析：（1）重锤从高处由静止开始下落，打点计时器在重锤拖着的纸带上打出一系列的点，在该实验中需要使用到的器材有AC。
（2）相邻两个计数点间的时间间隔
打b点时，纸带的速度大小为
（3）A.实验过程中，应该先接通电源，再释放纸带，故A错误；
B.若某纸带上打出的前面几个点比较模糊，可舍去，在后面取一段较为清晰的点同样可以验证，故B错误；
C.利用这种方法可以得出某点的速度，用刻度尺测距离，所以利用这种方法也可以验证机械能守恒定律，故C正确；
D.加速度
因实际频率大于50Hz，而计算时代入的仍是50Hz，所以会造成比真实值偏小，故D错误。
故选C。
12．答案：（1）；（2）A；3.0；2.0
解析：（1）由实验电路图可知为串联电路，根据闭合电路欧姆定律得
化简得
则斜率
截距
得
（2）为保护电路，闭合开关前，将滑动变阻器的滑片P调到A端；根据
纵轴截距代表电动势，即，图像斜率的绝对值代表内阻
13．答案：（1），（2）内能增加30J
解析：（1）设水温为280K时容器内气体的压强为，对活塞受力分析
解得
设高温报警时容器内气体的压强为，对此时活塞受力分析
解得
对以上两个状态，根据理想气体状态方程
其中
解得
（2）水温从280K到恰好达到高温报警的温度的过程中，
根据热力学第一定律
所以，水温从280K到恰好达到高温报警的温度的过程中，容器内气体的内能增加了30J。
14．答案：（1）1m（2）9.6J
解析：（1）从释放物块A到A恰好与物块B接触的过程中，由能量守恒定律可知弹簧弹性势能
设物块与物块B碰撞前瞬间的速度大小为，从释放物块到物块与物块B碰撞前瞬间，由能量守恒定律有
解得
物块和物块B发生弹性正碰，设碰撞后瞬间物块的速度为v，物块B的速度为，有
解得
，
碰撞后物块反向运动，碰撞后对物块有
解得
（2）设物块B受到的电场力大小为F，物块B减速到与传送带速度相同的过程中有
物块B减速时的加速度大小
解得
物块B减速到与传送带速度相同时向右运动的位移大小
物块B与传送带速度相等后，电场力大于最大静摩擦力，物块B将向右继续减速运动，有
设物块B从与传送带共速到减速为零的过程中位移大小为，时间为，有
则
物块B从碰撞后到向右减速为零的过程中，电场力做负功，有
15．答案：（1），（2），（3）
解析：（1）对粒子从P点到N点的运动过程，根据动能定理有
解得
粒子在电场中做类平抛运动，在磁场中做匀速圆周运动，其轨迹如图所示，在电场中粒子沿水平方向做匀速直线运动，在N点有
解得
（2）粒子沿水平方向的分位移大小
粒子在N点沿竖直方向的分速度大小
在电场中，粒子在竖直方向上做匀加速直线运动，对应的分位移大小
电场强度大小
解得
粒子在磁场中，由洛伦兹力提供向心力有
由几何关系有
解得
（3）粒子在磁场中运动的周期
粒子每次在磁场中运动的时间
可得
解得