河北省多校2024-2025学年高三（上）省级联考期末物理试卷（含解析）

这是一份河北省多校2024-2025学年高三（上）省级联考期末物理试卷（含解析），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。
1.2024年4月25日北京大学科研团队公布了我国在光学晶体理论方面的原创性突破一菱方氮化硼晶体，这是目前已知最薄的光学晶体。下列关于晶体的说法正确的是( )
A. 单晶体有固定的熔点，多晶体没有固定的熔点
B. 晶体熔化过程中，分子平均动能不变
C. 晶体熔化过程中，分子平均势能不变
D. 单晶体的光学性质一定各向异性
2.香烟中含有多种放射性物质，其中以钋( 84210PO)最为危险，是吸烟者罹患肺癌的原因之一。钋( 84210PO)可以放出α射线，衰变成稳定的铅，半衰期为138天。下列说法正确的是( )
A. 香烟燃烧时，由于高温 84210PO的衰变将变快
B. 1000个 84210PO原子核经过276天，将有750个 84210PO原子核发生衰变
C. 衰变生成的铅原子核内的中子数为124
D. 衰变产物的结合能之和比 84210PO的结合能小
3.如图甲，一个质量为m的物块在水平向左的外力F作用下由静止开始沿粗糙水平面运动，0∼2t0时间内的v-t图像为正弦曲线的一部分，如图乙所示。物块在t0时刻获得最大速度v0，下列说法正确的是( )
A. 0∼0.5t0时间内和0.5t0∼t0时间内物块位移相等
B. 0.5t0和1.5t0两时刻物块的加速度相同
C. 0∼2t0时间内物块所受合力对物块做正功
D. 0∼t0时间内外力F做的功大于t0∼2t0时间内外力F做的功
4.小米含水率是影响贮存、加工和运输的重要指标，市场上有一种电容式小米水分测量仪，如图所示为其简化原理图，平行板电容器两极板通过导线连接在电压传感器两端，电压传感器与静电计等效，相当于断路且可实时显示电容器两极板间的电压。给电容器带上一定的电荷量Q后断开电源，将待测小米压实填充在两极板之间，已知内部含水量高的小米相对介电常数εr较大，忽略米粒之间的间隙，则填充小米后( )
A. 电容器两极板间的电场强度变小
B. 电容器两极板所带的电荷量会增加
C. 电容器的电容值将变小
D. 电压传感器示数越大说明小米的含水量越高
5.如图所示为横截面为四分之一圆的棱镜，光线从AO侧面上最高点A点射入棱镜，折射光线在圆弧内侧面上恰好发生全反射，经过在圆弧内侧面上两次全反射后，光线恰好到达OB侧面上最右侧的B点，并从B点射出棱镜。则光线在A点入射角i的正弦值为( )
A. 2- 3B. 6- 24C. 6+ 24D. 2- 32
6.目前很多手机都具备了无线充电的功能，其基本工作原理如图甲所示，手机充电时将无线充电器内部的线圈接在输出电压如图乙所示的交流电源上，把手机放置在无线充电器的上方，手机内部线圈产生交流电，再经转换电路转换为直流电对手机进行充电。无线充电器线圈与手机内部线圈匝数比为110:3，假设由于漏磁造成手机内部线圈中磁通量为无线充电器线圈磁通量的80%，线圈电阻均不计，下列说法正确的是( )
A. 手机内部线圈中电流方向每秒变化50次
B. 增加手机内部线圈与无线充电器线圈的匝数比，手机内部线圈两端获得的电压将减小
C. 手机内部线圈两端电压的最大值为6 2V
D. 手机内部线圈两端电压的有效值为4.8V
7.2024年6月2日至3日，嫦娥六号顺利完成了在月球背面南极—艾特肯盆地的智能快速采样，6月4日7时38分，嫦娥六号上升器携带月球样品自月球背面发射起飞，随后成功进入预定环月轨道，完成世界首次月球背面采样和起飞。已知嫦娥六号质量为m，月球半径为R，以无穷远处为零势能点，嫦娥六号在距月球表面高度为h时的引力势能可表示为Ep=-GMmR+h(其中G为引力常量，M为月球质量)。若忽略月球的自转，嫦娥六号自月球表面开始发射到进入距离月球表面高度为h的预定环月轨道，至少需要对嫦娥六号做的功为( )
A. GMmh0R(R+h0)B. GMm(2h0+R)2R(R+h0)
C. GMmh02R(R+h0)D. GMm(h0+ 2R)2R(R+h0)
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.如图是沿x轴传播的一列简谐横波的波形图，实线为0.6 s时的波形图，虚线为再经过0.6 s后的波形图，则x= 2 m处质点的y-t图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
9.如图所示，边长分别为l、2l的两个正方形金属线框abcd、ABCD固定在水平桌面上，中心均在O点且两线框的对应边两两平行，两线框之间区域内有垂直于桌面、磁感应强度大小为B的匀强磁场(图中未标出)。一长度为2l的金属棒正以速度v经过EefF位置，E、e、f、F分别为所在边的中点。已知两金属线框和金属棒均由相同材质和粗细的金属丝制成，线框abcd每边的电阻值均为R，则下列说法正确的是( )
A. AD边中的电流大小为Blv7R
B. 金属棒所受的安培力大小为4B2l2v7R
C. 由于磁场方向有可能垂直桌面向上或向下，故金属棒所受的安培力方向不能确定
D. 线框ABCD的焦耳热功率为8B2l2v249R
10.如图所示，地面上方空间中存在水平向左的匀强电场E，两根竖直的绝缘杆之间有一条绝缘轻绳系于A、B两点，一个带正电的小球通过光滑挂钩悬挂在轻绳上，小球处于静止状态。已知重力加速度为g，下列说法正确的是( )
A. 将B点沿杆上移，绳上拉力变小B. 将B点沿杆下移，绳上拉力大小保持不变
C. 将右侧杆右移，绳上拉力增大D. 将右侧杆左移，绳上拉力增大
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
11.杨同学设计了如图所示的一个简易实验来验证动量守恒定律，将一个弹射装置固定在长水平板上，弹射器的弹簧原长时右端在O'点。物块A和物块B的质量分别为m1和m2，两者与长水平板间的动摩擦因数相同且较小。先不放物块B，用物块A压缩弹簧右端至Q点后由静止释放，物块A运动到长水平板上的P点后停下。在长水平板上O'点右侧某处标记点O，将物块B放置在O点后，再次用物块A压缩弹簧右端至Q点后由静止释放，两物块发生对心正碰，最终分别停在M点和N点。多次重复实验，确定P、M、N的平均位置，得到OP、OM、ON的长度分别为xOP、xOM、xON，O'P、O'M、O'N的长度分别为xO'P、xO'M、xO'N。两物块体积较小，重力加速度为g。
(1)在实验时，物块A和物块B的质量应符合m1_______(填“>”“l区域内存在方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一带电粒子从坐标为(0,l)的A点以初速度v0沿x轴正方向射出，经过电场偏转后恰经过坐标为(l,0)的B点。不计带电粒子的重力和带电粒子之间的相互作用。求：
(1)带电粒子经过B点时速度vB的大小和与x轴正方向夹角的正弦值；
(2)带电粒子从A点到B点的轨迹方程；
(3)从A点射出的带电粒子质量为m，电荷量为+q，在第(2)问中的轨迹上密集放置有N个该种带电粒子，沿y轴方向均匀分布。将0≤y≤l区域内的匀强电场大小不变，方向改为沿y轴正方向，y轴上距离A点d=(1+ 2)mv0qB的C点放置有平行于x轴且足够长的粒子收集器，能够捕获所有打到其表面的粒子。将带电粒子均以初速度v0沿x轴负方向射出，粒子收集器最终能收集到的带电粒子个数为多少。
答案和解析
1.B
【解析】A.单晶体和多晶体均有固定的熔点，故A错误；
B.晶体熔化过程中温度不变，分子平均动能不变，故B正确；
C.晶体熔化吸收热量，内能增加，由于分子平均动能不变，所以分子平均势能必增加，故C错误；
D.单晶体在某些物理性质上是各向异性的，但其光学性质不一定各向异性，故D错误。
故选B。
2.C
【解析】A.半衰期不受温度影响，故A错误；
B.半衰期为统计规律，对少量原子核不适用，不一定有750个 84210PO 原子核发生衰变，故B错误；
C. 84210PO 发生衰变的核反应方程为
84210PO→82206Pb+24He
衰变生成的铅原子核内的中子数为
206-82=124
故C正确；
D.自发核反应放出能量，产物结合能之和比反应物结合能大，两者之差就是释放出核能的数值，故D错误。
故选C。
3.D
【解析】A. v-t 图像与横轴围成的面积表示位移，可知 0∼0.5t0 内物块的位移小于 0.5t0∼t0 内物块的位移，故A错误；
B. v-t 图像某点的斜率表示该点处的加速度， 0.5t0 与 1.5t0 时刻物块的加速度大小相等，方向相反，故B错误；
C.根据动能定理， 0∼2t0 物块初末速度均为零，所受合力对物块做功为零，故C错误；
D.设 0∼t0 时间内外力 F 做功大小为 W1 ，克服摩擦力 Ff 做功为 Wf ，由动能定理得
W1-Wf=12mv02
整理得
W1= 12mv02+Wf
设 t0∼2t0 时间内外力 F 做功为 W2 ，则
W2-Wf=0-12mv02
整理得
W2=-12mv02+Wf
则
W1> W2
故D正确。
故选D。
4.A
【解析】B.电容器与电源断开，所带电荷量 Q 保持不变，故B错误；
C.填充小米后，相对介电常数 εr 变大，由 C=εrS4πkd 知电容器的电容值将变大，故C错误；
D.两极板间的电压 U=QC ，小米的含水量越高 C 越大， U 越小，电压传感器示数越小，故D错误；
A.板间电场强度 E=Ud ，板间距 d 不变，填充小米后， C 增大， U 减小，电容器两极板间的电场强度变小，故A正确。
故选A。
5.A
【解析】做出折射光路如图所示，由几何关系易得全反射的临界角为
C=180∘-90∘32=75 ∘
则棱镜折射率为
n=1sinC=1sin75 ∘
由角度关系得折射角
r=90∘-75∘=15 ∘
由折射定律
n=sinisinr
可得
sini=nsinr
计算可得
sini=sin15 ∘sin75 ∘ =sin45 ∘-30 ∘sin45 ∘+30 ∘=2- 3
故选A。
6.D
【解析】A.由图乙可知，交流电源的频率为50Hz，手机内部线圈中的电流每秒变化100次，故A错误；
CD.由于漏磁造成手机内部线图中磁通量为无线充电器线圈磁通量的 80% ，则有
U1n1×80%=U2n2
即
U2=U1n2n1×80%=4.8V
故手机内部线圈两端电压的有效值为4.8V，最大值为 4.8 2V ，故D正确，C错误；
B.上式易得增加手机内部线圈与无线充电器线圈的匝数比，手机内部线圈两端获得的电压将增大，故B错误。
故选D。
7.B
【解析】根据万有引力提供向心力，得
GMmR+h02=mv2R+h0
嫦娥六号在环月轨道绕月球做圆周运动的动能
Ek=12mv2
联立以上两式解得
Ek=GMm2R+h0
嫦娥六号在h0高度的引力势能为
Ep=- GMmR+h0
在月球表面的引力势能为
Ep0=-GMmR
根据功能关系，从开始发射到进入预定环月轨道需要对嫦娥六号做的功为
W=Ep+Ek-Ep0=GMm2h0+R2RR+h0
故选B。
8.BC
【解析】AB.若波向右传播，x = 2 m处的质点0.6 s时振动方向沿y轴正方向，且满足
(14+n)T=0.6s
解得
T=2.4(1+4n)s(n=0,1,2,3,⋯)
当n = 0时，可得
T=2.4s t = 0时刻x = 2 m处的质点在y轴负方向距平衡位置最远处，故A错误，B正确；
CD.若波向左传播，x = 2 m处的质点0.6 s时振动方向沿y轴负方向，且满足
(34+n)T=0.6s
解得
T=2.4(3+4n)s(n=0,1,2,3,⋯)
当n = 0时，可得
T=0.8s t = 0时刻x = 2 m处的质点也在y轴负方向距平衡位置最远处，故D错误，C正确。
故选BC。
9.AD
【解析】A.金属棒中产生的总感应电动势等于Ee，fF两段产生的感应电动势之和(以磁场垂直桌面向下为例)，总感应电动势
E=BLv
整个电路的等效电路图如图所示
其中
r1=r2=R2
则总电阻
R总= 2R+r1+r2+R2=7R2
金属棒上产生的感应电流
I总=ER总=2Blv7R AD 边中的电流大小为
IAD=I总2 =Blv7R
故A正确；
B.金属棒所受的安培力大小为
F安=BI总l=2B2l2v7R
故B错误；
C.虽然磁场方向有可能垂直桌面向上或向下，但由楞次定律可知，金属棒所受的安培力方向必定向左，故C错误；
D.线框ABCD的焦耳热功率为
P= 2I总2R=8B2l2v249R
故D正确。
故选AD。
10.AC
【解析】AB.设小球带电荷量为q，对小球受力分析如图所示
将电场力与重力合成后等效为新的重力G'，过A、B两点作虚线与G'平行，虚线与两绳的夹角为α，设左边绳长为L1，右边绳长为L2，过A、B两点的虚线间的垂直距离为d，则有
L1sinα+L2sinα=d
可得
sinα=dL1+L2
绳中的张力大小为
FT=G'2csα
将B点沿杆上移，再次稳定后，A、B两点沿垂直虚线方向的距离d减小，α减小，则绳中拉力减小，同理，将B点沿杆下移，A、B两点沿垂直虚线方向的距离d增大，则绳中拉力增大，故A正确，B错误；
CD.将右侧杆右移，d增大，则绳中拉力增大，将右侧杆左移，d减小，则绳中拉力减小，故C正确，D错误。
故选AC。
11.(1) >
(2) m1 xOP=m1 xOM+m2 xON
(3)左移

【解析】(1)为保证物块A碰撞物块B后一定不反弹，物块A和物块B的质量应符合 m1>m2 ；
(2)物块A从 O 点到 P 点，根据动能定理得
-μm1gxOp=0-12m1v02
得碰撞前物块A到 O 点时速度的大小
v0= 2μgxOP
同理可得，碰撞后物块A和物块B的速度分别为
v1= 2μgxOM ， v2= 2μgxON
若动量守恒定律成立，则应满足
m1v0=m1v1+m2v2
即
m1 xOP=m1 xOM+m2 xON
(3)将O点的标记位置适当左移，碰撞的初速度较大，碰后减速的位移较大，有利于减小测量的偶然误差。
12.(1)B
(2)小于
(3) 200 等于

【解析】(1)表头的满偏电流为 Ig=1mA ，对应的电路中总电阻为
R总=EIg=3000Ω
所以滑动变阻器应选择B。
(2)由于 S1 闭合后，总电阻减小，则总电流增大，所以通过电阻箱的真实电流大于0.5mA，即
Ig2< IR2
故 R21 小于 rg 。
(3)[1][2]闭合开关S，设电源内阻为 r ，干路电流可表示为
Ig=E-IgrgR31+r
闭合 S1 、 S2 后两电源并联，等效为一个电动势为 E ，内阻为 r2 的新电源，干路电流可表示为
I=E-IgrgR312+r2=2Ig
可知电流表G的内阻测量值等于 R2=200Ω ，无系统误差，在忽略偶然误差的情况下，两者相等。
13.(1)活塞第一次上移高度h = 0.2 m时，封闭气体的压强为
p1=p0-ρgh1
根据玻意耳定律有
p0h0S2=p1hS1+h0-h1S2
解得
h1=2m
(2)活塞第二次从距离粗筒底部h' = 0.075 m处上移至距离粗筒底部h = 0.2 m处，设细管中空气柱长L，根据玻意耳定律有
p1h0-h1S2+p0h'S1=p2hS1+LS2
其中
p2=p0-ρgh0-L
解得
L=5m
可知此时细管中的水柱高度为
h2=h0-L=3m

14.(1)飞机模型在OP段自由下落，到达Q、N两点时加速度均恰好为0，则
mg-kvQ=0
mg-kvN=0
表明这两点处速度相等，故在PQ和MN做完全相同的减速运动，且以相同的速度收尾，则
vQ=vN ， vP=vM Q 点时加速度为零，则有
mg=kvQ
由 Q 运动到 M ，有
vM2-vQ2=2g⋅h2
由 O 运动到 P ，有
vP2=2gh0
联立解得
h0=m2g2k2+h2
(2)飞机模型由 Q 运动到 N ，动能不变，机械能减少
ΔE1=32mgh
同理，由 P 运动到 M ，机械能减少
ΔE2=32mgh
故飞机模型在两个缓冲区内减少的总机械能
ΔE=ΔE1+ΔE2=3mgh
(3)由于缓冲区加长，飞机模型到达 N 点的速度仍为 vN ，保持不变，重力的冲量为
I1=mgt
缓冲力的冲量为
I2=-∑kvΔt=-k(h0+52h)
由动量定理可得
I1+I2=mvN
且
mg=kvN
联立解得
t=3m2k+3khmg

15.(1)带电粒子射出后在电场中沿 x 轴方向做匀速直线运动，有
l=v0t
沿 y 轴负方向做匀加速直线运动，设加速度大小为 a ，有
l=12at2
联立解得
a=2v02l
粒子在 B 点时沿 y 轴方向的速度大小
vBy=at
粒子在 B 点时的速度大小
vB= vBy2+v02= 5v0 vB 与 x 轴正方向夹角的正弦值
sinθ=vByvB
解得
vB= 5v0 ， sinθ=2 55
(2)粒子在运动过程中，纵坐标可表示为
y=l-12at2
横坐标可表示为
x=v0t
解得
y=l-x2l(0≤x≤l)
(3)带电粒子从轨迹上 (x,y) 点射出后，沿 y 轴正方向做匀加速直线运动，到达磁场下边界时有
l-y=12at2
粒子沿 x 轴负方向运动的距离为
x'=v0t=x
可知，所有粒子经电场偏转后均从A点进入稵场，其中从 B 点射出的粒子，到达A点时有
l=12at2
vAy=at=2v0
速度与 x 轴负方向夹角最大为 θ 。设粒子从A点进入磁场与 x 轴负方向夹角为 α 时，其轨迹恰好与粒子收集器相切，粒子经过A点速度
v=v0csα
根据洛伦兹提供向心力
qvB=mv2R
粒子做圆周运动的半径
R=mvBq
根据几何关系可得
d=(1+ 2)mv0qB=R+Rcsα
解得
α=45 ∘