河北省衡水中学2025届高三上学期综合素质评价一物理试题（Word版附解析）

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物理试卷
本试卷分第 I 卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。共 100 分。考试时间75 分钟 第 I 卷（选择题共 46 分）
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
一项是符合题目要求的。
1. 如图所示，通过计算可知：一个半径为R 的均匀带电体（或球壳）在球的外部产生的电场，与一个位于
E =
球心、电荷量相等的点电荷在同一点产生的电场相同，在相关应用中可用点电荷场强公式 r 进行计
算。这里所采用最核心的物理方法与下列哪个相同( )
A. 瞬时速度概念的建立 B. “重心”模型的建立
C. 弹簧振子模型的建立 D. 探究向心力大小的表达式
2. “抖空竹”是中国传统的体育活动之一。现将抖空竹中的一个变化过程简化成如图所示模型：不可伸长的轻 绳系于两根轻杆的端点位置，左、右手分别握住两根轻杆的另一端，一定质量的空竹架在轻绳上。接下来 做出如下动作，左手抬高的同时右手放低，使绳的两个端点沿竖直面内等腰梯形的两个腰（梯形的上下底 水平）匀速移动，即两端点分别自 A 、C 两点，沿 AB 、CD 以同样大小的速度匀速移动，忽略摩擦力及空气 阻力的影响，则在变化过程中，下列说法正确的是( )
A. 左右两绳的夹角增大
B. 左右两绳的夹角减少
C. 轻绳的张力变大
D. 轻绳的张力大小不变
3. 在巴黎奥运会上，中国跳水梦之队首次包揽八金。如图甲所示，在某次跳水比赛中，假设运动员入水前 做竖直上抛运动，从离开跳板瞬间开始计时，取竖直向下为正方向，该运动员重心的竖直速度v 随时间t 变 化的图像如图乙所示，其中0 ~ t2 部分为直线。则( )
A. t1 时刻运动员离水面最高 B. t3 时刻运动员离水面最高
C. t4 时刻运动员所受重力瞬时功率最大 D. 0 ~ t1 运动员所受重力冲量为零
4. 如图，嫦娥六号于 2024 年 6 月 2 日 6 时 23 分成功着陆在月球背面南极-艾特肯盆地预选着陆区，开启人 类探测器首次在月球背面实施的样品采集任务。着陆前探测器先在离月面高度为 h 的圆轨道做周期为 T 的 圆周运动，随后实施降轨，当离月面高度为 100m 时悬停避障。这时反推发动机向下喷出气体的速度大小为 v，探测器质量为 m ，月球半径为 R，若不计探测器质量的变化，发动机每秒喷出气体的质量为( )
T2v R2T2v R2Tv (R + h)2 T2v
A. 4π 2 m (R + h ) B. 4π 2 m (R + h )3 C. 2πm(R + h )3 D. 4π 2 mR3
5. 某实验室有一研究摆动的装置，如图所示，质量为 m 的小球 B 通过不可伸长的轻绳与质量为 2m 的滑块 A 相连接，且滑块 A 穿套在光滑的轻杆之上可以左右自由滑动。现保持轻绳伸直并将小球 B 从与 A 等高处 静止释放，已知 AB 在同一竖直面内，重力加速度为 g，忽略空气阻力，则当小球 B 第一次摆至最低点时轻 绳所受的拉力大小为( )
A mg B. 2mg C. 3mg D. 4mg
.
6. 如图，在水平地面上固定一圆环，圆环内壁光滑，圆环内嵌着 A 、B 两个大小相同的小球，它们的质量 分别是 mA 、 mB ，且 mA > mB ，小球的直径略小于圆环的孔径且它们之间的摩擦忽略不计，圆环的内半径 远大于球的半径，初始时 B 球处于静止状态，A 球以一定初速度撞击 B 球，A 、B 两个球在 a 点发生弹性 碰撞，一段时间后，A 、B 两个球在b 点发生第二次弹性碰撞，a 、b 两点与圆环圆心的连线夹角为 120°, 则 mA : mB 为( )
A. 2 ∶ 1 B. 3 ∶ 1 C. 4 ∶ 1 D. 5 ∶ 1
7. 如图所示，虚线圆的半径为 R ，AB 是直径，O 是圆心，D 是圆周上的一点，C 是 BA 延长线上的一点， CD 是虚线圆的切线，把电荷量均为 q 的正电荷（均可视为点电荷）分别置于 A、D 两点，已知∠DBA=30° , 静电力常量为 k，下列说法正确的是( )
A. A 点的点电荷在 B 点产生的电场强度大小为 B. D 点的点电荷在 B 点产生的电场强度大小为 C. D 点的点电荷在 C 点产生的电场强度大小为
D. 如果在 A 、D 两点同时放置电荷量均为 q 的两正点电荷，则 O 点的电场强度的大小为
二、多选题：本题共 3 小题，每小题 6 分，共 18 分。
8. 如图所示，光滑水平轨道上放置足够长的木板 A（上表面粗糙）和滑块 C， 滑块 B 置于 A 的左端，A 、 B 间动摩擦因数为μ=0.5，三者质量分别为 mA=2kg，mB=1kg，mC=2kg。开始时 C 静止，A、B 一起以 v0 =5m/s 的速度匀速向右运动，A 与 C 发生碰撞（时间极短）后立即一起向右运动。取 g=10m/s2 ，则( )
A. A 与C 碰撞后瞬间，A的速度为 3m/s
B. A 与 C 碰撞后瞬间，A 的速度为 2.5m/s C. A 与C 碰撞过程中损失的机械能为 15J
D. 若长木板 A 的长度为 0.6m，则滑块 B 不会滑离木板 A
9. 一半径为 R 的半球面均匀带有正电荷 Q，电荷 Q 在球心 O 处产生的场强大小 方向如图所示。
把半球面分为表面积相等的上、下两部分，如图甲所示，上、下两部分电荷在球心 O 处产生电场的场强大 小分别为 E1 、E2 ；把半球面分为表面积相等的左、右两部分，如图乙所示，左、右两部分电荷在球心 O 处 产生电场的场强大小分别为 E3 、E4 ，则( )
A. B.
C. D.
10. 如图所示，水平面内的等边三角形 BCD 的边长为 L，顶点 C 恰好位于光滑绝缘直轨道 AC 的最低点，A 点到 B、D 两点的距离均为 L，z 轴上的 A 点在 BD 边上的竖直投影点为 O。y 轴上 B、D 两点固定两个等量 的正点电荷，在 z 轴两电荷连线的中垂线上必定有两个场强最强的点，这两个点关于原点 O 对称。在 A 点 将质量为 m、电荷量为-q 的小球套在轨道 AC 上（忽略它对原电场的影响），将小球由静止释放，已知静电
力常量为 k，重力加速度为 g，且k3 mg ，忽略空气阻力，下列说法正确的是 ( )
A. 图中的 A 点是 z 轴上场强最强的点
B. 轨道上 A 点的电场强度大小为
C. 小球刚到达 C 点时的加速度不为 0
D. 小球刚到达 C 点时的动能为3 mgL
三、实验题（14 分）
11. 如图所示，某探究小组用图示装置做“探究碰撞中的不变量”的实验，图中的气垫导轨由导轨、滑块、 弹射架、光电门等组成。
（1）实验探究小组采用了正确的操作步骤：
①该小组测出了滑块通过两个光电门的挡光时间。已知两滑块上遮光板的宽度相同。滑块 1 通过光电门 1 的挡光时间为Δt1 ，通过光电门 2 的挡光时间为Δt2 ，滑块 2 通过光电门 2 的挡光时间为Δt3 ；
②测得滑块 1 的质量为 m1 ，滑块 2（包括弹簧）的质量为 m2 。
（2）数据处理与实验结论：
①实验中采用气垫导轨的原因是______；
②本实验探究滑块碰撞前后动量是否守恒，其验证等式为______。
（3）另一实验探究小组采用了上一小组的装置，并采用了新的方式做“探究碰撞中的不变量”的实验。如 图所示，两个滑块用细线连接且静止， 中间有一个压缩到最短的轻质弹簧。烧断细线，轻弹簧将两个滑块
弹开，测得它们通过光电门的时间分别为t1、t2 。滑块 1 的质量为 m1 ，滑块 2 的质量为 m2 ，则动量守恒应 满足的关系式为 。
12. 图甲是某种“研究平抛运动”的实验装置，斜槽末端口 N 与 Q 小球离地面的高度均为 H，实验时，当 P 小球从斜槽末端与挡片相碰后水平飞出，同时由于电路断开使电磁铁释放 Q 小球，发现两小球同时落地， 改变 H 大小，重复实验，P 、Q 仍同时落地。（两球下落过程不发生碰撞）
（1）关于实验条件的说法，正确的有 。
A. 斜槽轨道必须光滑
B. P 球的质量必须大于 Q 球的质量
C. P 小球每次必须从斜槽上相同的位置无初速度释放 D. P 小球可以从斜槽上不同的位置无初速度释放
（2）在某次实验过程中，将背景换成方格纸，通过频闪摄影的方法拍摄到如图乙所示的小球做平抛运动的 照片，小球在平抛运动中的几个位置如图中的 a 、b 、c 、d 所示，图中每个小方格的边长为 L=1.6cm，则频
闪相机的拍照频率f= Hz，该小球平抛时的速度大小 v0= m/s ，c 点的竖直分速度大小为
m/s。（结果保留 2 位有效数字，重力加速度 g 取 10m/s2）
四、解答题（共 40 分，需要写出必要的文字说明和角解题过程，只写出结果，没有过程不能
得分）
13. 2022 年 2 月 12 日，中国运动员高亭宇斩获北京冬奥会男子速度滑冰 500 米金牌。中国航天科工研发的 “人体高速弹射装置为运动员的高质量训练提供了科技支持。该装置的作用过程可简化成如图所示，运动 员在赛道加速段受到装置的牵引加速，迅速达到指定速度后练习过弯技术。某次训练中，质量 m=60kg（含 身上装备）的运动员仅依靠 F=600N 的水平恒定牵引力从静止开始加速运动了 s=20m 的距离，然后保持恒 定速率通过半径为 R=10m 的半圆形弯道，过弯时冰刀与冰面弯道凹槽处的接触点如放大图所示。忽略一切 阻力，重力加速度 g 取 10m/s2 ，求：
（1）运动员被加速后的速率 v 及加速过程中牵引力的平均功率 P；
（2）运动员过弯道上 A 点时，冰面对其作用力 FN 的大小。 ·
14. 如图所示，可视为质点的两滑块 A 、B 均静止在粗糙水平地面上，两者之间有一被压缩的轻质弹簧（长 度不计），A 与竖直墙壁距离 L=8m。现解除弹簧锁定，使 A 、B 瞬间分离，并立即取走弹簧，此时两物块 获得的动能之和为 28J。已知 A 、B 质量分别为 mA=1kg 、mB=7kg ，所有碰撞均为弹性碰撞，A 、B 均沿同一 水平直线运动，A 、B 与地面之间的动摩擦因数均为μ=0.1，重力加速度取 g=10m/s2 ，求：
（1）取走弹簧时 A 、B 获得的速度大小；
（2）A 、B 都停止运动后，两者之间的距离；
（3）改变 L 的大小，使 A 、B 第 1 次碰撞时，B 已经停止，且能发生第 2 次碰撞，求 L 的取值范围。
15. 如图甲所示，光滑小球 A 、B（可视为质点）的质量均为 m ，用长为 L 的轻杆连接后紧靠墙壁竖直立于 水平面上，初始时均处于静止状态。现 A 受到轻微扰动向右倾倒（初速度视为 0），两球始终在同一竖直平 面内运动，杆与水平方向的夹角为θ(θ< 90。)， 重力加速度大小为 g。
（1）求 B 恰好离开墙壁时杆与水平方向夹角的正弦值sinθ0 ；
（2）求从 A 受微扰后瞬间至落地前瞬间的过程，杆对 A 做的功；
（3）A 、B 和轻杆组成的系统在外力作用下竖直立于距墙壁足够远的光滑水平地面上， 以 B 的初始位置为
原点在竖直平面内建立平面直角坐标系 xOy ，如图乙所示。某时刻撤去外力，同时给 A 一个轻微扰动使其
向右倒下（初速度视为 0），从 A 受微扰后瞬间至第一次着地的过程，试求 B 的速度最大时杆与水平面的夹 角θ应满足的方程。