2023年河北省衡水中学高考物理一调试卷（含答案解析）

这是一份2023年河北省衡水中学高考物理一调试卷（含答案解析），共20页。试卷主要包含了8天，将有半数的氡衰变为铅，2Wb/s， 一个半径为R=0等内容，欢迎下载使用。
2023年河北省衡水中学高考物理一调试卷
1. 花岗岩、砖砂、水泥及深层地下水等物质会释放氡气。氡气被吸入人体后会形成内照射，对人体的危害很大。氡的同位素中对人体危害最大的是氡(86222Rn)及其衰变产物，氡(86222Rn)的衰变反应链为 86222Rn→①84218Po→②82214Pb→③83214Bi→④82210Pb，其中氡(86222Rn)的半衰期为3.8天。关于氡(86222Rn)的衰变反应，下列说法正确的是(    )
A. 温度升高，氡的衰变速度会变快
B. ④过程只发生了α衰变
C. 一个氡核(86222Rn)经过一个衰变链，共发生了3次α衰变、2次β衰变
D. 每经过3.8天，将有半数的氡(86222Rn)衰变为铅(82210Pb)
2. 一试探电荷仅受电场力作用，运动轨迹如图中实线NPM所示，设P、M两点的电势分别为
φP、φM，此试探电荷在P、M两点的动能分别为Ekp、EkM，下列说法正确的是(    )


A. 电场强度方向一定水平向右 B. 该试探电荷在P点受到的电场力沿OP方向
C. φP>φM D. Ekp>h)，万有引力常量为G。则下列说法正确的是(    )
A. 火星的质量约为(F+ma)R2Gm
B. 火星表面的重力加速度约为Fm
C. 火箭反推力对着落器所做的功约为−12Fat2
D. 着落器对火星表面的平均冲击力大小约F+ma+m 2aht
5. 在光滑水平面上沿一条直线运动的滑块Ⅰ、Ⅱ发生正碰，碰后立即粘在一起运动，碰撞前滑块Ⅰ、Ⅱ及粘在一起后的速度-时间图像分别如图中的线段a、b、c所示。由图像可知(    )
A. 碰前滑块Ⅰ的动量比滑块Ⅱ的动量小
B. 滑块Ⅰ的质量与滑块Ⅱ的质量之比为3：5
C. 滑块Ⅰ的质量与滑块Ⅱ的质量之比为5：3
D. 碰撞过程中，滑块Ⅰ受到的冲量比滑块Ⅱ受到的冲量大
6. Ioffe−Pritchard磁阱常用来约束带电粒子的运动。如图所示，在xOy平面内，以坐标原点O为中心，边长为2L的正方形的四个顶点上，垂直于平面放置四根通电长直导线，电流大小相等，方向已标出，“×”表示电流方向垂直纸面向里，“⋅”表示电流方向垂直纸面向外。已知电流为I的无限长通电直导线在距其r处的圆周上产生的磁感应强度大小为B=kIr，k为比例系数。下列说法正确的是(    )
A. 直导线2、4相互排斥，直导线1、2相互吸引
B. 直导线1、4在O点的合磁场的方向沿x轴负方向
C. 直导线1、4在O点的合磁场的磁感应强度大小为kI2L
D. 直导线2、4对直导线1的作用力是直导线3对直导线1的作用力大小的2倍
7. 如图所示，质量为m的小球甲穿过一竖直固定的光滑杆拴在轻弹簧上，质量为4m的物体乙用轻绳跨过光滑定滑轮与甲连接，开始用手托住乙，轻绳刚好伸直，滑轮左侧绳竖直，右侧绳与水平方向夹角α=53∘，甲位于P点，某时刻由静止释放乙(乙离地面足够高)，经过一段时间小球甲运动到Q点(未与横杆相碰)，O、Q两点的连线水平，O、Q的距离为d，且小球在P、Q两点处时弹簧弹力的大小相等。已知重力加速度为g，sin53∘=0.8，cos53∘=0.6，弹簧始终在弹性限度内。下列说法正确的是(    )
A. 弹簧的劲度系数为2mg3d
B. 物体乙释放瞬间的加速度大小等于g
C. 小球甲到达Q点时的速度大小 8gd3
D. 小球甲和物体乙的机械能之和始终保持不变
8. 直角边AC长为d的三棱镜ABC置于水平桌面上，其截面图如图所示。D为斜边BC的中点，桌面上的S点有一点光源，发射的一条光经D点折射后，垂直于AB边射出。已知SC=CD，光在棱镜中的传播时间为t= 3d2c，真空中光速为c，不考虑光的反射。下列说法正确的是(    )
A. 该棱镜的折射率为 3 B. 该棱镜的折射率为2 33
C. 入射光与BC的夹角为30∘ D. 入射光与BC的夹角为60∘
9. 一个半径为R=0.75m的半圆柱体放在水平地面上，截面图如图所示。一小球从圆柱体左端A点正上方的B点水平抛出(小球可视为质点)，到达C点时速度方向恰好沿圆弧切线方向。已知O为半圆弧的圆心，OC与水平方向夹角为53∘，取g=10m/s2，sin53∘=0.8，cos53∘=0.6，下列说法正确的是(    )
A. 小球从B点运动到C点所用的时间为0.3s B. 小球从B点运动到C点所用的时间为0.5s
C. 小球做平抛运动的初速度大小为4m/s D. 小球做平抛运动的初速度大小为6m/s
10. 如图所示，在MN右侧区域有垂直于纸面向里的匀强磁场，其磁感应强度随时间变化的关系为B=kt(k为大于零的常量)。一高为a、电阻为R的正三角形金属线框向右匀速运动。在t=0时刻，线框底边恰好到达MN处；在t=T时刻，线框恰好完全进入磁场。在线框匀速进入磁场的过程中(    )

A. 线框中的电流始终为逆时针方向
B. 线框中的电流先逆时针方向，后顺时针方向
C. t=T2时刻，流过线框的电流大小为 3ka26R
D. t=T2时刻，流过线框的电流大小为5 3ka212R
11. 某同学用图甲所示的装置测量木块与木板之间的动摩擦因数.跨过光滑定滑轮的细线两端分别与放置在木板上的木块和弹簧测力计相连。

(1)下列说法正确的是______ 。
A.实验前，应先对弹簧测力计调零
B.应保持与木块相连的细线水平
C.实验时，应将木板匀速向左拉出
D.实验时，拉木板的速度越大越好
(2)图乙是某次实验中弹簧测力计示数放大图，木块受到的滑动摩擦力f=______ N。
(3)为进行多次实验，该同学采取了在木块上增加砝码个数的方法若木块质量为m0，砝码的质量、动摩擦因数和重力加速度分别用m、μ和g来表示，则摩擦力f=______ (用前面的物理量的字母表示)。测得多组数据后，该同学描绘的f−m图线如图丙所示，则他测得的动摩擦因数μ=______ (重力加速度g取10m/s2)。
12. 在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准，待测金属丝接入电路部分的长度约为50cm。
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图所示，其读数应为______ mm(该值接近多次测量的平均值)。

(2)用伏安法测金属丝的电阻Rx。实验所用器材为电池组(电动势3V，内阻不计)、电流表(内阻约0.1Ω)、电压表(内阻约3kΩ)、滑动变阻器R(0∼20Ω,额定电流2A)、开关、导线若干。某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：
次数
1
2
3
4
5
6
7
U/V
0.10
0.30
0.70
1.00
1.50
1.70
2.30
I/A
0.020
0.060
0.160
0.220
0.340
0.460
0.520
由以上实验数据可知，他们测量Rx是采用图中的______ 图(选填“甲”或“乙”)。

(3)如图2是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端。请根据(2)所选的电路图，补充完成图中实物间的连线。
(4)这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如图3所示，图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点，请在图中标出第2、4、6次测量数据的坐标点，并描绘出U−I图线______ 。由图线得到金属丝的阻值Rx=______ Ω(保留两位有效数字)。
(5)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为______ (填选项前的符号)。
A.1×10−2Ω⋅m
B.1×10−3Ω⋅m
C.1×10−6Ω⋅m
D.1×10−8Ω⋅m
(6)任何实验测量都存在误差，本实验所用测量仪器均已校准，下列关于误差的说法中正确的是______ 。
A.用螺旋测微器测量金属丝直径时，由读数引起的误差属于系统误差
B.由电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差
C.若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差
D.用U−I图像处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差
13. 一竖直放置的导热良好的气缸内壁光滑，两个质量及厚度均不计的活塞a、b封闭两部分质量一样的同种理想气体。活塞横截面积S=10cm2，静止时a、b到气缸底部的距离分别为la=10cm，lb=20cm，气缸内壁有一小固定卡口，卡口上端到气缸底部的距离为l0=8cm。重力加速度g=10m/s2，大气压强p0=1×105Pa。
(1)在活塞b上放置一质量为m=5kg的重物，求稳定后b到气缸底部的距离；
(2)接第(1)问，若再把环境温度从27℃升高到42℃，求再次稳定后b到气缸底部的距离。
14. 如图所示，将原长为R的轻质弹簧放置在倾角为37∘的倾斜轨道AB上，一端固定在A点，另一端与滑块P(可视为质点，质量可调)接触但不拴接。AB长为2R，B端与半径为R的光滑圆弧轨道BCD平滑相连，O点为圆心，OB⊥AB，D点在O点的正上方，C点与O点等高。滑块P与AB间的动摩擦因数μ=0.5。用外力推动滑块P，每次都将弹簧压缩至原长的一半，然后放开，P开始沿轨道AB运动。当P的质量为m时恰好能到达圆弧轨道的最高点D。已知重力加速度大小为g，sin37∘=0.6，cos37∘=0.8，弹簧始终在弹性限度内。
(1)求将弹簧压缩至原长的一半时，弹簧弹性势能的大小。
(2)若滑块P的质量改为M，为使之能滑上圆弧轨道，且仍能沿圆弧轨道滑下，求M的取值范围。
(3)若滑块P能滑上圆弧轨道，且所在位置与O点的连线与OC的夹角为37∘时恰好脱离圆弧轨道，求P的质量M′。
15. 如图甲所示，三维坐标系中yOz平面的右侧存在平行于z轴且呈周期性变化的磁场(图中未画出)和沿y轴正方向的匀强电场。将一质量为m、电荷量为q的带正电液滴从xOy平面内的P点沿x轴正方向水平抛出，液滴第一次经过x轴时恰好经过O点，此时速度大小为v0，方向与x轴正方向的夹角为45∘。已知电场强度大小E=mgq从液滴经过O点时为t=0时刻，磁感应强度随时间的变化关系如图乙所示(当磁场方向沿z轴负方向时磁感应强度为正)，t0=πv0g，重力加速度大小为g。求：
(1)抛出点P的坐标。
(2)液滴从第一次经过x轴到第二次经过x轴所用的时间t1。
(3)液滴第n次经过x轴时的x坐标。

16. 如图所示，有两足够长、倾角均为θ=37∘的粗糙斜面AB和CD均通过一小段平滑的圆弧与足够长的光滑水平面BC固定连接，小滑块a与斜面AB间的动摩擦因数μ1=0.3，小滑块b与斜面CD间的动摩擦因数μ2=0.15。小滑块a从斜面AB上的P点由静止开始下滑，一段时间后，与静止在水平面BC上的装有质量不计的弹簧的小滑块b发生第一次碰撞(通过弹簧发生作用)，之后弹簧储存的弹性势能的最大值Ep=7.2J，已知小滑块a、b均可视为质点，质量均为m=0.2kg，小滑块a与弹簧作用过程中不损失机械能，且弹簧始终在弹性限度内，取重力加速度大小g=10m/s2，sin37∘=0.6，cos37∘=0.8。求：

(1)P点距水平面的高度h；
(2)小滑块a与小滑块b第一次碰撞后，小滑块b沿斜面CD上滑的最大距离s1；
(3)小滑块b在斜面上运动的总路程sb。
答案和解析

1.【答案】C 
【解析】解：A、半衰期不随外界温度、压强变化，由原子核自身决定，故A错误；
B、由衰变方程 83214Bi→82210Pb+24He+−10e，可知衰变④过程除了发生α衰变，还发生了β衰变，故B错误；
C、衰变时满足质量数和电荷数守恒，设共发生了n次α衰变，则222−210=4n，解得n=3，所以β衰变的次数为x=82−(86−3×2)=2.故C正确；
D、氡(86222Rn)的半衰期为3.8天，则每经过3.8天，将有半数的氡(86222Rn)衰变为 84218Po，衰变为 82210Pb的更少，故D错误。
故选：C。
理解半衰期的影响因素；根据半衰期的大小完成运算；根据衰变过程中的质量数守恒和电荷数守恒计算出衰变的次数。
本题主要考查了衰变和半衰期的相关应用，理解半衰期的概念，结合衰变过程中的质量数守恒和电荷数守恒即可完成分析。

2.【答案】D 
【解析】解：AB、该试探电荷做曲线运动，受到的电场力方向指向轨迹弯曲的内侧，试探电荷的电性不确定，所以电场强度的方向也无法确定．AB错误；
CD、该试探电荷从P点运动到M点，电场力做正功，所以动能增大，电势能减小，即EkPMg×1.5Rsin37∘+μMgcos37∘
解得：M≤3815m
仍能沿圆轨道滑下，需要满足到达C点或C点之前时动能等于零，同理可得：
Ep≤Mg(1.5Rsin37∘+Rcos37∘)+μMgcos37∘
解得：M≥3823m
则M的取值范围为：3823m≤M≤3815m。
(3)滑块P恰好脱离圆轨道的位置与O点的连线与OC的夹角为37∘时，此为在C点上方，根据牛顿第二定律可得：
M′gsin37∘=M′v′2R
根据能量守恒和功能关系可得：
Ep=12M′v′2+M′g(1.5Rsin37∘+Rsin37∘+Rcos37∘)+μM′gcos37∘×1.5R
联立解得：M′=1916m。
答：(1)弹簧弹性势能的大小Ep=3.8mgR；
(2)M的取值范围为3823m≤M≤3815m；
(3)P的质量M′为1916m。 
【解析】(1)由于P的质量为m时刚好能到达圆轨道的最高点D，在D点由其重力恰好等于向心力求得速度，由能量守恒和功能关系可求出弹簧弹性势能；
(2)滑块P能滑上圆轨道，需要满足到达B点时其动能大于零，仍能沿圆轨道滑下，需要满足到达C点或C点之前时动能等于零，根据两种情况由能量守恒和功能关系求出M的范围；
(3)滑块P恰好脱离圆轨道，此时轨道对滑块的支持力等于零，仅由重力沿半径方向的分力提供向心力，由此条件求得脱离时的速度，再根据能量守恒和功能关系求出M′。
本题考查圆周运动的临界问题、能量守恒与功能关系的综合应用，考点较为综合，难度较大，学生着重注意应用能量守恒时不要遗漏涉及到能量。

15.【答案】解：(1)液滴一开始做平抛运动，由于经过O点时速度方向与x轴正方向的夹角为45∘，液滴到达O点时沿x轴方向与沿y轴方向的分速度大小vx=vy=v0sin45∘= 22v0
液滴从P到O过程做平抛运动，竖直方向：( 22v0)2=2gy1， 22v0=gt1，水平方向：x1=.22v0t1
解得：x1=v022g，y1=v024g，所以P点的坐标为(−v022g,v024g,0)
(2)液滴在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：qv0B1=mv02R1
磁感应强度大小B1=mgqv0，解得：R1=v02g
液滴做匀速圆周运动的周期T1=2πR1v0=2πmqB1，解得：T1=2πv0g=2t0
假设磁场不变，分析得液滴从第一次经过x轴到第二次经过x轴时，对应的圆心角为90∘。则t1=T14=πv02g