2023届河北省张家口市高三下学期一模物理试题

2023届河北省张家口市高三下学期一模物理试题

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题

1．2023年1月16日时速600公里的常导磁悬浮列车亮相《奇妙中国》，传说中的贴地飞行梦想成真，如图所示为常导磁悬浮列车进站时的图像，进站过程可视为匀变速直线运动。下列说法正确的是（　　）

A．常导磁悬浮列车在时的速度为

B．阴影部分的面积表示常导磁悬浮列车在时间内通过的位移

C．常导磁悬浮列车在时刻安全停靠到站台

D．常导磁悬浮列车进站时的加速度大小为

2．如图所示，带电体系由一对带电荷量均为q的等量异种点电荷组成，已知两点电荷间的距离为l，P点为两电荷连线的中垂线上一点，P、O两点间的距离为r，且：M和N分别为两点电荷延长线上关于中点O对称的两点，下列说法正确的是（　　）

A．M和N两点的场强大小相等，方向相反

B．若取无穷远处电势为0，则M和N两点电势相同

C．在P点由静止释放一电子，电子将沿两电荷连线的中垂线做往返运动

D．P点场强的大小约为

3．如图所示，正方形框ABCD竖直放置，两个完全相同的小球P、Q分别穿在方框的BC、CD边上，当方框绕AD轴匀速转动时，两球均恰与方框保持相对静止且位于BC、CD边的中点，已知两球与方框之间的动摩擦因数相同，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则两球与方框间的动摩擦因数为（　　）

A． B． C． D．

4．如图所示，某同学自制了一个质量分布均匀、半径为R的冰球，O为球心，单色点光源S置于O点正下方球内最低点。已知冰球的折射率为，不考虑反射光的折射，则冰球上无光射出的部分所对应的最大横截圆面的面积为（　　）

A． B． C． D．

5．一个小物块拴在一个轻弹簧上，并将弹簧和小物块竖直悬挂处于静止状态，以此时小物块所处位置为坐标原点O，以竖直向下为正方向建立Ox轴，如图所示。先将小物块竖直向上托起使弹簧处于原长，然后将小物块由静止释放并开始计时，经过s，小物块向下运动20cm第一次到达最低点，已知小物块在竖直方向做简谐运动，重力加速度，忽略小物块受到的阻力，下列说法正确的是（　　）

A．小物块的振动方程为（国际单位）

B．小物块的最大加速度为2g

C．小物块的最大速度为m/s

D．小物块在s的时间内所经过的路程为85cm

6．在银河系中，有近一半的恒星像太阳一样孤独，而另一半则有一颗或多颗其他恒星相互环绕而陪伴。某科学团队发现了一个罕见的孤立双星系统，每51分钟相互环绕一圈，设该双星的质量分别为m、M，两者之间的距离为L，则关于该双星系统，下列说法正确的是（　　）

A．万有引力常量

B．万有引力常量

C．若恒星质量不变，二者相互环绕速度加快，可知二者环绕轨道半径逐渐减小

D．若质量为M的恒星有一部分质量转移到质量为m的恒星上，且双星间的距离不变，那么一定会影响二者相互环绕的速度

7．如图所示为一含有理想变压器的电路，原线圈与小灯泡串联后接在电源电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈接有两个小灯泡、，其中所在支路上有一开关S，已知的电阻为，的电阻为，的电阻为。当开关S断开时，小灯泡的功率为P，当开关S闭合时，小灯泡的功率为16P，不计灯泡电阻的变化，则理想变压器的原副线圈匝数之比为（　　）

A． B． C． D．

二、多选题

8．如图所示为光照射到钠金属板上时，遏止电压U与入射光频率v的函数关系图线，已知元电荷。昔朗克常量，由图中信息可知（　　）

A．遏止电压与入射光的频率成正比

B．图像的斜率为

C．钠的逸出功约为2.3eV

D．用8×1014Hz的光照射钠金属板时，光电子的最大初动能约为J

9．如图所示，某力学模型由竖直支架AB、CD、EF、GH和固定在支架上的两根粗糙程度处处相同的直杆AE、CG组成。支架AB、CD高度均为h，距离为；EF、GH高度均为，距离为R，两根直杆的长度均为l，且。现将一半径为R的小球从直杆顶端以某一初速度释放，小球到达直杆底端时所受合力恰好为0，已知重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）

A．小球在直杆顶端和运动到底端时所受到的弹力之比为

B．小球运动到直杆底端时速度最大

C．小球释放时的加速度大小为

D．直杆与小球间的摩擦力与弹力之比为0.5

10．如图所示，光滑水平面上有一质量为m的“火箭型”光滑金属导轨，导轨由AB、BC、CD、DE组成，其中AB与DE平行且足够长，BC与CD长度相等，已知AB与DE的间距为L，BD垂直于DE，质量为m、电阻为R的金属棒P静止在导轨上，且与导轨垂直并接触良好。整个装置置于磁感应强度为B的匀强磁场内，匀强磁场与水平面垂直（图中未画出）。若其余电阻不计，下列说法正确的是（　　）

A．若用水平向右的恒力F作用在导轨C点，稳定后整个回路的磁通量的变化率为零

B．若给金属棒P一水平向右的初速度v0，金属棒上产生的焦耳热最多为

C．若给导轨一水平向右的初速度，整个过程流过金属棒P的电荷量为

D．若先将导轨固定，再给金属棒P一水平向右的初速度，则金属棒P的速度与位移成线性关系

三、实验题

11．小明和小强在一个固定的冰质半球上玩滑冰游戏，小明突发奇想，打算利用此冰球和滑块验证机械能守恒定律。如图所示，小明将一小滑块置于冰球顶端，小滑块受到微扰后，由静止开始沿冰面下滑，并记录下滑块滑离冰面的位置。

（1）实验需要测量的物理量有_________（填选项前的字母）；

A．小滑块的质量m

B． 小滑块离开冰面的位置距地面的高度h

C． 冰质半球的半径R

（2）若想验证机械能守恒定律，需要验证___________成立（用所测物理量表示）；

（3）本实验的误差来源有___________（写出一种即可）。

12．某学习小组想测量常温下一段长度约为25cm的金属丝的电阻率，金属丝的电阻约为20Ω，实验室提供的器材如下，

A．螺旋测微器、刻度尺

B．直流电源E（电动势为3V）

C． 电流表A（量程100mA，内阻为1.2Ω）

D．电压表V（量程3.0V，内阻未知）

E．滑动变阻器（0-10Ω）

F．滑动变阻器（0-1000Ω）

G． 电阻箱R3（0~99.9Ω）

H．开关一只，导线若干

他们进行了以下操作

（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径d如图1所示，该金属丝的直径为___________mm；

（2）实验时为避免烧毁电流表A，他们将电流表A和电阻箱并联改装成量程为0.2A的电流表，则电阻箱的阻值应调整为________Ω；

（3）为方便操作，滑动变阻器应选择________（填器材前面的序号），用笔画线代替导线将图2中的电路补充完整________；

（4）改变接入电路中的金属丝长度l并用刻度尺测量，调节滑动变阻器的滑片至合适的位置，使电压表的示数恒为2.4V，读出对应电流表示数I，将l、I转换为国际单位制后作出图像如图3所示，已知图像的斜率7.2，计算可得金属丝的电阻率为________ Ω·m（结果保留2位有效数字）。

四、解答题

13．如图所示，带有气，导热性能良好的汽缸固定在水平地面上，厚度不计的轻质活塞在汽缸内可以自由移动，初始时活塞处于静止状态且活塞两侧气体的体积均为V，现打开气嘴，稳定后右侧气体的体积为1.2V，已知环境温度不变，大气压强恒为p0。

（1）求初始时内气体的压强；

（2）若通过气嘴向缸内充人压强为p0的空气，求充入多少体积的空气可以使活塞回到初始位置。

14．小明和小强玩遥控赛车，他们让两个小车在同一直线上沿同一方向匀速运动，小明的车在前，速度为2m/s，小强的车在后，速度为5m/s。当两小车相距3m时小明和小强同时开始刹车，两玩具车刹车过程均可视为匀变速运动，已知小明的玩具车刹车时加速度大小为1。

（1）如果小强的玩具车刹车的加速度大小为2.5m/s2，求两车的最小距离；

（2）如果两玩具车相距5m时开始刹车，小强的玩具车刹车的加速度大小为2，求整个过程两车的距离s与时间t的关系。

15．如图所示的平面直角坐标系xOy内，在第一象限的区域内存在直向下的匀强电场区域存在一左端开有小孔的圆弧形绝缘挡板，挡板分别与直线和x轴相切，挡板区域内存在垂直纸面方向的匀强磁场（图中未画出）。一质量为 电荷量为+q的粒子从O点以速度v平行纸面射入电场，入射方向与x轴的夹角，粒子经电场偏转后恰沿水平方向经过直线，之后匀速运动经过小孔进入挡板内，在磁场和挡板共同作用下经过一段时间又从小孔射出，不计粒子重力，粒子和挡板碰撞时无能量损失，求

（1）的区域内匀强电场电场强度的大小；

（2）挡板内磁场磁感应强度的最小值；

（3）在区域加上水平向右的匀强电场，调整挡板区域内的磁场，粒子从小孔射入挡板区域后仍能从小孔射出，求所加电场的电场强度和调整后的磁感应强度B'的关系。

参考答案：

1．D

【详解】ACD．常导磁悬浮列车进站过程可视为匀变速运动，根据运动学公式

得

可知图像的斜率为，纵截距为，所以常导磁悬浮列车的加速度大小为a=，初速度为b，根据速度时间关系式

带入数据得在时的速度为0。所以常导磁悬浮列车在时刻安全停靠到站台，故AC错误，D正确。

B．为时间内的平均速度，所以时间内常导磁悬浮列车的位移为，故B错误。

故选D。

2．D

【详解】A．根据电场的叠加，可知M和N两点的场强大小相同，方向也相同，A错误；

B．取无穷远电势为0，则M点电势为正，N点电势为负，两点电势不同，B错误；

C．P点电场水平向右，电子在P点由静止释放，不会沿直线PO做往返运动，C错误；

D．根据电场叠加原理可得P点场强为，由题意知，P点场强约为，D正确。

故选D。

3．B

【详解】对P球，根据牛顿第二定律可得

对Q球，根据牛顿第二定律可得

联立解得

故选B。

4．D

【详解】点光源S发出的光在球面P点发生全反射，根据几何关系可知光线SP与半径OP的夹角为全反射临界角C，如图

又

由几何关系知无光线射出的部分的截面圆的半径

则截面圆的面积为

故选D。

5．D

【详解】A．由对称性可知弹簧振子的振幅为

A=10cm

弹簧振子的振动周期为

则

小物块运动的初始位置为负的最大位移处，所以小物块的振动方程为

选项A错误；

B．根据简谐运动的对称性，小物块在最高点和最低点时的加速度最大，根据牛顿第二定律可得小物块最大加速度为g，B错误；

C．小物块在平衡位置时的速度最大，若仅有重力势能和动能的的转化，有

解得速度

m/s

由于弹簧有弹性势能，所以最大速度不是m/s，选项C错误；

D．s为2个周期，根据可得小物块个周期的位移

所以s的时间内小物块走的总路程为

8A+0.05m=85cm

选项D正确。

故选D。

6．C

【详解】AB．设质量为M的恒星运转半径为R1，质量为m的恒星运转半径为R2，根据万有引力提供向心力可得

联立解得

而周期，故AB错误；

CD．由上式得出双星系统的角速度为

若双星间距离变小，角速度变大，相互环绕速度变快；若双星间的距离不变，相互环绕速度不变，故C正确，D错误。

故选C。

7．B

【详解】开关S断开时，有

开关S闭合时，有

副线圈的总电阻

闭合开关S后，小灯泡的功率变为原来的16倍，由公式

可知电流

联立解得

故选B。

8．BC

【详解】A．遏止电压与入射光的频率成线性关系不是正比关系，A错误；

B．根据

可知图线斜率为，B正确；

C．由图可知截止频率为Hz，逸出功，可计算出钠的逸出功约为2.3eV，C正确；

D．用Hz的光照射钠金属板时，光电子的最大初动能

J

D错误。

故选BC。

9．AD

【详解】A．根据题中所给数据可知，直杆平面与水平方向的夹角为，小球在直杆顶端时，小球所受直杆的弹力与水平方向的夹角为，则

小球在直杆末端时，小球所受直杆的弹力与水平方向的夹角为则

解得

A正确；

CD．设直杆与小球间的摩擦力与弹力之比为k，小球在直杆底端时

解得

k=0.5

小球在直杆顶端时

解得加速度大小为

C错误，D正确；

B．根据以上分析可知小球向下运动的过程中做减速运动，小球运动到直杆底端时速度最小，B错误。

故选AD。

10．BCD

【详解】A.用恒力F作用在导轨上，稳定后，金属棒P与导轨一起做匀加速直线运动，回路中电流恒定，根据法拉第电磁感应定律可知闭合回路的磁通量的变化率为一定值，故A错误；

B.给金属棒P一初速度，与给导轨一初速度，整个系统最后都是共速，整个系统动量守恒，则

由能量守恒定律得整个回路产生的焦耳热

解得

由于导轨电阻不计，故金属棒上产生的焦耳热最多为，故B正确；

C.若给导轨一初速度，整个系统最后共速，对金属棒P由动量定理得

解得

故C正确；

D.导轨固定后，给金属棒P一初速度，金属棒P将做减速运动，根据动量定理

电流的定义式

解得

则金属棒P的速度与位移成线性关系，故D正确。

故选BCD。

11．     BC/CB          小滑块与冰面间有摩擦

【详解】（1）[1] A．要验证机械能守恒定律，需验证

故不需要测量m，故A错误；

BC．测量出小滑块离开冰面的位置距地面的高度h、冰质半球的半径R，可得出重力势能减少量为，故BC正确。

故选BC。

（2）[3]设小滑块离开冰面时的位置距地面的高度h，此位置与圆心连线和竖直方向的夹角为α，根据牛顿第二定律

动能增加量为

若想验证

则需验证

h

（3）[3]本实验的误差来源有小滑块与冰面间有摩擦。

12．     1.999/2.000/2.001     1.2     E         

【详解】（1）[1]根据螺旋测微器的读数规则可知金属丝的直径为2.000mm；

（2）[2]流经电阻箱的电流和流过电流表的电流相同，根据并联分流规律可知电阻箱的电阻应调整为1.2Ω；

（3）[3] [4]由于电压表的内阻未知，电流表的内阻已知，故应采用电流表的内接法，由于待测金属丝阻值较小，只能选择滑动变阻器，且采用分压接法；

（4）[5]根据欧姆定律和电阻定律可知

整理得

即

代入数据解得金属丝的电阻率

13．（1）；（2）0.4V

【详解】（1）设右侧气体初始时的压强为，根据题意可知打开气嘴后右侧气体的压强

根据玻意耳定律

解得

（2）打开气嘴后，左侧气体的压强为，体积为0.8V，充气后压强为，体积为V,根据玻意耳定律有

解得

14．（1）两小车的最小距离为0；（2）见解析

【详解】（1）设小明的玩具车初速度为，加速度大小为，小强的玩具车初速度为，加速度大小为，运动学公式有

解得

故两车同时停下来，此时两车位移分别为

两车相距

由于开始刹车时两车相距3m，故两小车的最小距离为0。

（2）如果小强的玩具车刹车的加速度大小为2，小强的车停下来的时间为

则在小明的车停下来之前，即0~2s时间内，两车相距

在小明的车停下来之后，即2~2.5s时间内，两车相距

15．（1）（2）；（3）

【详解】（1）粒子进入电场后水平方向做匀速直线运动，有

竖直方向做匀减速运动，有

又

联立解得

（2）粒子离开电场时竖直方向运动的距离

可知圆形挡板的半径

粒子进入小孔又从小孔射出的过程，磁感应强度最小时的轨迹如图：

由几何关系可知粒子的轨道半径

根据牛顿第二定律可知

联立解得

（3）在区域加上水平向右的匀强电场后，粒子在电场内做加速运动，根据动能定理有

粒子以进入磁场后能返回小孔，设粒子与挡板碰撞的次数为n，则粒子运动轨道半径与挡板半径的关系为

又

联立解得