2023届新高考模拟预热卷物理（河北卷含解析）

2023届新高考模拟预热卷 物理（河北卷 含解析）

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.在核裂变和核聚变反应中，下列说法正确的是(   )

A.核裂变和核聚变过程中，质量不发生变化

B.控制铀-235核裂变反应速度的方法是控制中子的数量

C.太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变和轻核聚变

D.在中子轰击下生成和的过程中，会吸收核能

2.氢原子的能级图如图所示.已知可见光红光的光子能量范围为1.61~2.00 eV，黄光能量范围为2.07~2.14 eV，绿光能量范围为2.14~2.53 eV，蓝光能量范围为2.53~2.76 eV，紫光能量范围为2.76~3.10 eV.下列说法正确的是(   )

A.大量氢原子处于能级的激发态，跃迁到基态最多能发出10种不同频率的光

B.一个氢原子处于能级的激发态，跃迁到基态最多能发出3种不同频率的光

C.用能量为12.09 eV的光子照射处于基态的氢原子，能发出红光

D.用能量为12.09 eV的光子照射处于基态的氢原子，能发出紫光

3.滑雪运动是2022年北京冬季奥运会主要的比赛项目.如图所示，水平滑道上运动员间距.运动员A以速度向前匀速运动.同时运动员B以初速度向前匀减速运动，加速度的大小，运动员A在运动员B继续运动后追上运动员B，则的大小为(   )

A.4 m B.10 m C.16 m D.20 m

4.质量为m的物体放置在倾角的粗糙固定斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数，现用拉力F（与斜面的夹角为β）拉动物体沿斜面向上匀速运动，下列说法正确的是(   )

A.拉力最小时，物体受三个力作用

B.时，即拉力沿斜面向上时，拉力F最小

C.斜面对物块作用力的方向随拉力F的变化而变化

D.拉力F的最小值为

5.中国科学院紫金山天文台近地天体望远镜发现了一颗近地小行星，这颗近地小行星直径约为43 m.已知地球半径约为6400 km，若该小行星与地球的第一宇宙速度之比约为，则该行星和地球质量之比的数量级为(   )

A. B. C. D.

6.如图所示，真空中三点的连线构成一个边长的等边三角形，AD为BC连线的中垂线，D为BC连线中点.若将电荷量均为的两点电荷分别固定在B、C点，已知静电力常量，则(   )

A.两点电荷间的库仑力大小为

B.将一负点电荷放在D点，其受到的电场力最大

C.A点电场强度的大小为

D.从D点到A点电势逐渐升高

7.两个固定的同心金属圆环中间部分存在与圆面垂直的磁感强度为B的匀强磁场如图所示，一长度为的金属棒MN，处在如图所示位置时与两圆的交点分别为，其中将金属棒平均分成了四等份，已知大圆环的总电阻为，小圆环和金属棒的总电阻均为，当金属棒以速度v经过如图所示位置时，下列说法正确的是(   )

A.金属棒产生的总感应电动势为

B.金属棒产生的总感应电动势为

C.金属棒MP上产生的感应电流大小为

D.金属棒MP上产生的感应电流大小为

二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，每题有多项符合题目要求。

8.图甲是某一简谐波刚刚传播到处时的波形图，从此刻开始计时，图乙表示介质中某点的振动图像，由此可知(   )

A.波源起振时的方向沿y轴正方向

B.波源起振时的方向沿y轴负方向

C.经过处质点的振动方向沿y轴正方向

D.经过处质点的振动方向沿y轴负方向

9.如图所示，理想变压器原副线圈的匝数比为2：1，原线圈接有阻值为的定值电阻，左端接在正弦式交流电源上，其电压瞬时值表达式为，副线圈接有总阻值为的滑动变阻器，初始时滑片在滑动变阻器正中央，若电压表和电流表均为理想电表，下列说法正确的是(   )

A.副线圈交变电流的频率为50 Hz

B.交流电流表的示数为5.5 A

C.若将的滑片向上移动，则交流电压表的示数变大

D.当的阻值调到时，副线圈输出功率最大

10.如图所示，将一根光滑的硬质金属导线制成四分之一圆弧轨道AB后固定在竖直平面内，为轨道的圆心，水平。质量为m的细圆环P套在轨道上，足够长的轻质细绳绕过光滑的细小定滑轮分别连接圆环P与另一质量也为m的小球为一边长为R的正方形。若将细圆环P从圆弧轨道的最高点A由静止释放，圆环P在细绳拉动下将沿轨道运动。已知重力加速度为g，空气阻力忽略不计，则细圆环P下滑至B点的过程中，下列说法正确的是(   )

A.小球Q的机械能先增加后减少

B.细圆环P的机械能先减少后增加

C.小球Q的速度为零时，细圆环P的速度大小为

D.细圆环P运动到B点时，圆弧轨道对圆环P的弹力大小为

三、非选择题：共5题，共54分。

11.（6分）某同学发现在如图所示的装置中，更换不同的弹簧，电压表的读数也会随之发生变化.故设计如下的实验来测量装置中弹簧的劲度系数：

（1）当秤盘上不放物体时指针与金属丝上端接触，将此时电压表的刻度标记为零.

（2）放上质量为m的砝码，指针随秤盘同步下移的过程中，秤盘始终保持水平，弹簧始终在弹性限度内.稳定后读出此时电压表的读数U.

（3）更换不同劲度系数的弹簧，重复上述实验步骤，记录下放上相同质量m的砝码时，电压表的读数U.

（4）已知金属丝的总长度为l，重力加速度为g，电源电动势为E，内阻忽略不计，砝码的质量为m，则电压表示数U与弹簧的劲度系数k的关系为________（用题目所给字母表示）.

（5）进行数据分析时，应作出________（填“”“”或“”）图像.

12.（9分）某同学将一内阻为425 Ω、量程为0~150 μA的微安表改装为量程为0~1 mA的电流表，再把该电流表改装为一多挡位欧姆表.

（1）把该微安表改装为量程为0~1 mA的电流表需要_______（填“串联”或“并联”）_______的电阻.

（2）取一电动势为1.5 V、内阻较小的电源和调节范围足够大的滑动变阻器，与改装所得1 mA的电流表连接成如图甲所示欧姆表，其中M为_______（填“红”或“黑”）表笔，改装表盘后，正确使用该欧姆表测量某电阻的阻值，示数如图乙所示，图乙所测电阻为_______Ω.

13.（10分）如图甲所示，高度为H、导热性能良好的光滑圆柱形容器，通过不漏气的“T”形绝热活塞（厚度不计）密封一定质量的理想气体，容器外包裹有一层轻质保温材料。当圆柱形容器竖直倒置于“T”形活塞上处于静止状态时，活塞到容器底部的距离为，已知大气压强恒为，环境温度为，重力加速度为g，“T”形绝热活塞的面积为S，环境温度始终保持不变。

（1）若通过电热丝对密封气体加热，圆柱形容器将沿竖直方向缓慢上升，当容器口上升至活塞位置时，密封气体温度升高了，求升高的温度；

（2）停止加热，同时取走容器外的保温材料，待容器恢复至初始位置后，将容器悬挂于天花板上，稳定后，活塞再次位于容器口位置，如图乙所示，求圆柱形容器的质量M。

14.（14分）如图所示，一个固定在竖直平面内的光滑四分之一圆弧，轨道半径，下端恰好与光滑水平面OA平滑连接，质量为的铁球（可视为质点）由圆弧轨道顶端无初速度释放，后从A点冲上倾角为的光滑斜面且无机械能损失，铁球在斜面上运动后在B点冲出斜面.（，重力加速度取）求：

（1）铁球运动到圆弧轨道底端时对圆弧轨道的压力大小；

（2）斜面的长度；

（3）在B点左侧1.2 m处放置一足够高的竖直挡板，铁球与挡板碰撞时的速度大小。

15.（15分）如图所示，空间有一xOy直角坐标系，其第Ⅰ象限内存在垂直于纸面向外的匀强磁场，第Ⅳ象限内存在沿y轴正方向的匀强电场。一质量为m、电荷量为的粒子从y轴上的P点以某一初速度垂直进入磁场，方向与y轴正方向成角。粒子从x轴上进入匀强电场时，速度方向与x轴负方向也成角，最后从y轴上的Q点垂直y轴飞出电场。已知P点到坐标原点O的距离为d，不计带电粒子的重力。求：

（1）磁感应强度B与电场强度E的大小；

（2）粒子从P点运动到Q点所用的时间t。

（3）粒子在电场中运动的过程动量变化量的大小。

答案以及解析

1.答案：B

解析：核裂变和核聚变过程中，释放能量，由知，质量会减小，选项A错误；控制铀-235核裂变反应速度的方法是控制中子的数量，选项B正确；太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的轻核聚变，选项C错误；在中子轰击下生成和的过程中，存在质量亏损，会释放核能，选项D错误。

2.答案：C

解析：大量氢原子处于能级的激发态，跃迁到基态最多能发出种不同频率的光，故A选项错误；一个氢原子处于能级的激发态，跃迁到基态最多能发出2种不同频率的光，即能级到能级，能级到基态，故B选项错误；氢原子从基态跃迁到第3能级，需要吸收的能量，用能量为12.09 eV的光子照射处于基态的氢原子，则氢原子刚好跃迁到能级，当氢原子处于能级时，会自发地向低能级跃迁，产生的三种光子的能量为1.89 eV，10.2 eV，12.09 eV，其中1.89 eV的光子刚好对应可见光中的红光，故C选项正确，D选项错误。

3.答案：C

解析：运动员B做匀减速直线运动，速度减为零的时间为，此时运动员A的位移为，运动员B的位移为，因为，即运动员B速度减少为零时，运动员A还未追上运动员B，则运动员A在运动员B停下来的位置追上运动员B，即，故选C。

4.答案：D

解析：斜面对物体的作用力，指的是摩擦力和支持力的合力，则有不变，则不变，即斜面对物块作用力的方向不随拉力F变化，C错误；对物块受力分析如图所示，，，联立①②③解得，当时，拉力F最小，最小值为，此时物体受4个力作用，选项D正确，选项AB错误。

5.答案：C

解析：由第一宇宙速度，得；行星与地球的半径之比为，它们的第一宇宙速度之比为，代入数据计算可得行星和地球的质量之比约为，C正确，ABD错误。

6.答案：C

解析：根据库仑定律，知两点电荷间的库仑力大小为，解得，选项A错误；在等量同种正点电荷周围的电场中，连线中点处的电场强度为零，则放在D点的负点电荷受到的电场力为零，选项B错误；两点电荷在A点产生的电场强度大小相等，均为，根据电场叠加原理和几何关系，两点电荷在A点产生的合电场强度大小为，解得，电场强度E的方向竖直向上，选项C正确；沿着电场线方向电势降低，由此可知，从D点到A点电势逐渐降低，选项D错误。

7.答案：C

解析：金属棒中产生的总感应电动势等于两段产生的感应电动势之和，，总感应电动势，故AB错误；整个电路的等效电路图如图所示，其中，则总电阻，金属棒MP上产生的感应电流，故C正确，D错误。

8.答案：BC

解析：由题图甲知，波沿x轴正方向传播到处时，该点的振动方向向下，即沿着y轴负方向，波源的起振方向也沿着y轴负方向，故B正确，A错误；由题图乙可知，该波的周期，由题图甲可知，波长，则传播速度，波由处向前传播的距离，波传播到处时，处的质点的振动情况跟题图甲中处的质点振动情况相同，振动方向沿y轴正方向，故C正确，D错误。

9.答案：AC

解析：由正弦式交流电的电压瞬时值表达式可知，，则副线圈交变电流频率为，A正确；根据理想变压器电压、电流与匝数的关系可知，由串联电路电压规律有，且副线圈电压，联立以上各式可解得，B错误；若将的滑片向上移动，副线圈电阻增大，可先假设不变，那么减小，由可知，变小，这样会使得两端电压减小，增大，则也会增大，C正确；采用等效电源法，将与原副线圈等效为电源的内阻，则，当外电阻等于电源内阻时，电源输出功率最大，即当阻值调到时，副线圈输出功率最大，D错误。

10.答案：CD

解析：分析可知，小球Q先向下运动，后向上运动，细绳拉力对Q先做负功后做正功，因此小球Q的机械能先减少后增加，A错误；细绳拉力对细圆环P先做正功后做负功，因此细圆环P的机械能先增加后减少，B错误；根据速度的合成与分解可知，细圆环P的速度沿细绳方向的分量大小等于Q的速度大小，当小球Q的速度为零时，细圆环P的速度方向与细绳垂直，根据几何关系可知，此时细绳与水平方向的夹角为45°，根据机械能守恒定律有，解得，C正确；细圆环P运动到B点时，的速度大小相等，设为v，根据机械能守恒定律可得，在B点，对细圆环P有，解得圆弧轨道对圆环P的弹力大小，D正确。

11.答案：（4）

（5）

解析：（4）设秤盘的质量为M，当秤盘上不放物体时，，放上质量为m的砝码后，，弹簧向下移动的距离；在电路中，联立解得。

（5）由可知，的图像为过原点的倾斜直线，方便数据处理。

12.答案：（1）并联；75

（2）红；1000

解析：（1）增大电流表的量程时，连接的电阻起分流作用，所以需要并联一个电阻；根据并联电路的特点可得，解得。

（2）由题图甲可知，电流由M回到电源负极，根据“红进黑出”可知，M为红表笔；根据电源及电流表量程可知，欧姆表内阻为，结合中值电阻刻度可知，该欧姆表倍率为×100，所以待测电阻阻值为1000 Ω。

13.答案：（1）

（2）

解析：（1）圆柱形容器沿竖直方向缓慢上升，处于平衡状态，密封气体压强一定，由盖-吕萨克定律有

解得

（2）容器恢复至初始位置，对容器进行受力分析有

将容器悬挂于天花板上，稳定后对容器进行受力分析有

容器导热，整个过程气体温度不变，由玻意耳定律有

解得

14.答案：（1）30 N

（2）3.25 m

（3）4 m/s

解析：解：（1）设铁球运动到圆弧轨道底端时速度的大小为，铁球从圆弧轨道顶端滑到轨道底端，根据机械能守恒定律得

解得

小球在最低点由牛顿第二定律有

解得

根据牛顿第三定律可知，铁球运动到圆弧轨道底端对圆弧轨道的压力大小为30 N

（2）设铁球在斜面上的加速度大小为a，由牛顿第二定律得

解得

铁球在斜面上运动时间，由运动学规律得铁球运动到B点的速度

斜面的长度

（3）将铁球在B点的速度沿着水平和竖直方向分解，有

上升时间

这段时间内，铁球在水平方向的位移，则铁球与挡板碰撞时恰好运动到最高点，竖直方向的速度为零

则铁球与挡板碰撞时的速度大小

15.答案：（1）

（2）

（3）

解析：（1）粒子在第Ⅰ象限做匀速圆周运动，在第Ⅳ象限做类斜抛运动，运动轨迹如图所示。

在磁场中，由几何关系得

由牛顿第二定律，得

联立解得

在电场中，有

联立解得

（2）粒子在磁场中的运动周期

粒子在磁场中的运动时间

粒子从P点运动到Q点所用的时间

联立解得

（3）对粒子在电场中的运动过程，由动量定理，得

解得