2023年河北省张家口市高考物理二模试卷（含解析）

这是一份2023年河北省张家口市高考物理二模试卷（含解析），共21页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，简答题等内容，欢迎下载使用。
2023年河北省张家口市高考物理二模试卷一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）1.  我国已成功发射的月球探测车上装有核电池提供动力。核电池是利用放射性同位素衰变放出载能粒子并将其能量转换为电能的装置。某核电池使用的核燃料为，一个静止的带发生一次衰变生成一个新核，并放出一个光子。将该核反应放出的光子照射某金属，能放出最大动能为的光电子。已知电子的质量为，普朗克常量为。则下列说法正确的是(    )A. 新核的中子数为
B. 新核的比结合能小于核的比结合能
C. 光电子的物质波的最大波长为
D. 若不考虑光子的动量，粒子的动能与新核的动能之比为：2.  如图所示，一列简谐波沿轴正方向传播，时该波恰好传到处的质点，时处的质点第二次位于波峰，下列说法正确的是(    )A. 该波的周期为
B. 该波的传播速度为
C. 波源的起振方向沿轴负方向
D. 时，质点位于平衡位置3.  如图所示，竖直平面内半径的圆弧与半径的圆弧在最低点相切。两段光滑的直轨道的一端在点平滑连接，另一端分别在两圆弧上且等高。一个小球从左侧直轨道的最高点由静止开始沿直轨道下滑，经过点后沿右侧直轨道上滑至最高点，不考虑小球在点的机械能损失，重力加速度取。则在此过程中小球运动的时间为(    )A.   B.   C.   D.  4.  珠宝学院的学生实习时，手工师傅往往要求学生打磨出不同形状的工件。如图所示为某同学打造出的“蘑菇形”透明工件的截面图，该工件的顶部是半径为的半球体，为工件的对称轴，、是工件上关于轴对称的两点，、两点到轴的距离均为，工件的底部涂有反射膜，工件上最高点与最低点之间的距离为，一束单色光从点平行对称轴射入工件且恰好从点射出，则工件的折射率为(    )
 A.  B.  C.  D. 5.  如图所示，一个倾角为的斜面与一个圆弧对接，斜面的底端在圆心的正下方。从斜面顶点以一定的初速度向右水平抛出一小球，则下列说法正确的是(    )
A. 小球初速度不同，则运动时间一定不同
B. 小球落到斜面上时，其速度方向一定相同
C. 小球落到圆弧面上时，其速度方向可能与该处圆的切线垂直
D. 小球落到圆弧面上时位置越高，末速度越大6.  如图所示，匀强电场中有一边长为的正方体，为上表面的中心。已知点的电势为，点的电势为，、两点的电势均为，下列说法正确的是(    )A. 点的电势为
B. 正方体中心的电势为
C. 该匀强电场电场强度的大小为
D. 该匀强电场电场强度的大小为
 7.  如图所示，一个长度、质量的木板静止在光滑的水平面上，木板的左端放置一个质量可视为质点的物块，物块与木板间的动摩擦因数，物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度取。现对物块施加一水平向右的恒定拉力，使物块相对木板向右滑动。则下列说法正确的是(    )

 A. 拉力 B. 物块离开木板时速度的最小值为
C. 物块离开木板的最短时间为 D. 木板获得的最大速度为二、多选题（本大题共3小题，共18.0分）8.  如图所示，理想变压器的原线圈回路接有定值电阻，副线圈回路接有定值电阻和滑动变阻器。当滑动变阻器的滑片位于端时，定值电阻和的电功率相等，发电站给该电路输入的交流电电压的有效值恒为，下列说法正确的是(    )
A. 原、副线圈的匝数比为：
B. 当滑动变阻器的滑片位于端时，原线圈两端的电压为
C. 当滑动变阻器的滑片从端移向端时，变压器的输出功率一直增大
D. 无论取何值，原、副线圈的电流之比均为：9.  年月日，我国神舟十五号载人飞船成功与中国空间站完成自主快速对接，中国首次实现空间站“三船三舱”构型，如图所示。假设中国空间站在地球赤道平面内绕地球运行的轨道半径为，运行方向与地球自转方向相同。已知地球半径为，地球表面的重力加速度为，地球自转周期为。若在对接前的某段时间内神舟十五号飞船在离地面高度为的轨道上做圆周运动，动能为。以下说法正确的是(    )
A. 中国空间站处的重力加速度大小为
B. 中国空间站运行的周期为
C. 神舟十五号飞船变轨对接到中国空间站后动能减小了
D. 不可求出神舟十五号飞船对接到中国空间站后一天内经过赤道上某点正上方的次数10.  如图所示，固定不动的通电长直导线与一个可以平动或转动的正方形导线框处于同一平面内，导线框边长及边距长直导线的距离均为。现使线框在外力驱动下以速率沿某边平动，或以某边为轴让对边以线速率匀速转动，线框分别经历甲、乙、丙、丁四种运动过程：甲指沿方向平动；乙指沿方向平动；丙指以边为轴边向纸面外转动角；丁指以边为轴，边向纸面外转动角。已知长直通电导线周围空间某点磁场的磁感应强度与该点到直导线的距离成反比，则下列说法正确的是(    )A. 四种运动过程中，甲运动产生的感应电流为
B. 丙，丁运动中，都转过角时产生的瞬时感应电动势大小相等
C. 乙运动初始时刻外力的驱动功率大于丙运动中导线框转过角时外力的驱动功率
D. 丁转动角的过程中通过导线横截面的电荷量大于丙转动角的过程中通过导线横截面的电荷量 三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）11.  如图所示，为测量滑块与斜面间的动摩擦因数，实验小组先在斜面的底端装上位移传感器，位移传感器与计算机相连接。再将滑块从斜面的顶端由静止释放，记录下各时刻滑块与斜面底端之间的距离，如表格所示。 滑块的加速度大小为 ______ ，滑块由静止释放的时刻为 ______ 。结果均保留两位有效数字
若测得斜面的倾斜角为，重力加速度为，则滑块与斜面间的动摩擦因数为 ______ 。用、、表示
12.  某实验探究小组的同学用一灵敏电流计内阻未知和一热敏电阻制作成一热敏温度计。在实验室找到以下器材：
A.灵敏电流计量程为，内阻约为
B.电压表量程为，内阻约为
C.电阻箱阻值范围为
D.滑动变阻器阻值范围为，最大电流为
E.干电池两节每节电动势，内阻不计
F.热敏电阻
G.开关，导线若干
该实验小组先设计如图甲所示实验电路测量灵敏电流计的内阻。当电阻箱旋钮位置如图乙所示时，测得电压表示数为，灵敏电流计示数为。则 ______ 。
为将灵敏电流计的量程扩大为原来的倍，该实验小组将电阻箱与灵敏电流计并联，把灵敏电流计改装成电流表，则应将电阻箱的阻值调为______ 。
已知热敏电阻的说明书上给出其性能图线如图丙所示。该小组同学利用上述改装的电流表和热敏电阻设计成实验电路如图丁所示，其中为保护电阻，做测温探头，电源为节干电池，把电流表的表盘刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的热敏电阻温度计。若要求原灵敏电流计指针满偏的位置标为，则电阻 ______ ，原灵敏电流计指针在处应标为______ 。

 四、简答题（本大题共3小题，共9.0分）13.  如图所示，一导热性能良好的汽缸水平放置在地面上，一质量为的活塞将一定质量的理想气体密封在汽缸内，系统平衡时，活塞与汽缸底部之间的距离为。现有一颗质量为的子弹以速度射向活塞并留在其中，活塞向左运动后速度变为零。已知不计活塞与汽缸间的摩擦，活塞横截面积为，大气压强为，环境温度保持不变，汽缸始终处于静止状态，求：
活塞距离汽缸底部最近时，封闭气体的压强；
活塞从开始运动到活塞距离汽缸底部最近的过程中，封闭气体放出的热量。
14.  如图甲所示，地面上固定一倾角的斜面，一轻弹簧与斜面平行放置，一端固定在斜面底端。某同学将一智能手机固定在形挡板上，现打开手机上的加速度传感器，同时让形挡板和手机从斜面上某处由静止开始下滑。以释放处形挡板的前端为坐标原点，沿斜面向下建立轴，通过投屏软件电脑屏幕上显示出挡板运动的加速度与其位移之间的部分关系如图乙所示。已知手机与形挡板的总质量，弹簧始终处于弹性限度内，重力加速度取，，，。求：
形挡板与斜面间的动摩擦因数与弹簧的劲度系数；
弹簧的最大弹性势能。计算结果保留两位有效数字

 15.  在半导体集成电路制造过程中需要生产出纯度很高的，可精确控制的一价硼离子束。具体流程如图甲所示，离子源腔室可产生包含有、、、和的等离子体，这些离子从一条狭缝进入吸极并把带正电的离子选出来，正离子通过吸极后垂直于磁场方向进入分析磁体控制的空间，被分析磁体选出的离子束引人到加速管调速，最终获得满足需要的离子束进入工艺腔内。吸极结构示意图如图乙所示，吸极由两个带缝隙的平行金属板即抑制电极和引出电极构成，引出电极接地，离子源腔体和引出电极之间的吸极电压为，抑制电极和引出电极之间的抑制电压为。分析磁体提供截面半径为的圆柱型匀强磁场区域，磁感应强度可调。已知等离子体中的多数离子动能很接近，设为，电子的动能比较大，忽略离子所受重力，元电荷为。
求从引出电极飞出的离子的动能，以及恰好不能通过抑制电极的电子在离子源中的动能。
硼有两种同位素和，若离子质量为，在磁场中恰好偏转了角，求分析磁体提供的磁感应强度的最小值。
航天用集成电路要求生产芯片用的硼必须是。离子束进入磁场时并不严格平行而是有个很小的散开角，如图丙所示，如果较大将导致离开磁场时两种离子没有分离，请在，问的基础上分析，为了使两种离子分离求这个散开角的范围。提示：请考虑使用散开角度很小，离子轨道半径接近时的近似条件结果可用根式表示


答案和解析 1.【答案】 【解析】解：由题意知，衰变方程为产生的新核为，质量数核外电子数中子数，即为，故A错误；
B.比结合能越大，原子核越稳定，衰变反应后的新核应比反应前的原子核更稳定，所以新核的比结合能大于核的比结合能，故B错误；
C.由，，得光电子物质波的最小波长，故C错误；
D.由动量守恒定律有，
则粒子的动能与新核的动能之比
故D正确；
故选：。
根据题意，的衰变方程为；中子数质量数核外电子数；比结合能越大，原子核越稳定；，；衰变反应动量守恒。
本题主要考察原子核的衰变，通过衰变方程得出新核的质量数与核外电子数，通过动量守恒计算其能量的比值。需要注意的是，比结合能越大可以说明原子核越稳定，而非结合能；同时衰变反应后的产物应比反应前更稳定。
 2.【答案】 【解析】解：由图得该波的波长为，处的质点第二次位于波峰的时刻为，得，故A错误；
    该波的传播速度为，故B正确；
     根据同侧法处的质点沿轴正方向运动，由于质点起振方向与波源起振方向相同，因此波源的起振方向沿轴正方向，故C错误；
     设质点与处质点间的相位差为，，质点第一次回到平衡位置的时刻为，故D错误。
  故选：。
两个相邻的、在振动过程中对平衡位置的位移总是相同的质点间的距离叫波长。质点起振方向与波源起振方向相同。
本题主要考查了简谐横波的相关应用，根据图像得出波长和周期，结合波速的计算公式得出波速的大小。根据与质点相位差解决问题是关键。
 3.【答案】 【解析】解：由于对应的圆的半径为，通过点作出所在圆的直径，如图所示：

根据图中几何关系可得：
小球在上运动的加速度大小为：
设小球在上运动的时间为，则有：
联立解得：
小球在段运动过程中，逆向分析也可以看作是初速度为零的匀加速直线运动，同理分析可得小球在段运动的时间为：
在此过程中小球运动的时间为：
联立并代入数据解得：，故C正确、ABD错误。
故选：。
作出所在圆通过点的直径，根据几何关系求解的长度，根据牛顿第二定律求解小球在上运动的加速度大小，根据位移时间关系求解运动时间，同理可得小球在上运动的时间，因此得到总时间。
对于牛顿第二定律的综合应用问题，关键是弄清楚物体的运动过程和受力情况，利用牛顿第二定律或运动学的计算公式求解加速度，再根据题目要求进行解答；知道加速度是联系力和运动的桥梁。
 4.【答案】 【解析】解：根据题意，画出单色光光路如图：

设点处的入射角为，折射角为。由几何关系，，
由折射定律得，故A正确，BCD错误。
故选：。
根据题意，画出单色光光路，根据几何关系和折射定律，即可解答。
本题考查学生对折射定律的掌握，解题关键是正确画出单色光光路图。
 5.【答案】 【解析】解：、平抛运动的时间由下落的高度决定。若小球落到斜面与圆弧面上时的下落高度相同，则小球平抛运动的时间相同，故A错误；
B、设斜面倾角为，小球落到斜面上时速度与水平方向夹角为，则，；故，只要是小球落在斜面上时，其速度方向一定相同，故B正确；
C、小球落到圆弧面上时，若落点速度方向与该处圆的切线垂直，则速度的反向延长线通过圆心，但由平抛运动规律知，速度的反向延长线应通过水平位移的中点，又因为水平位移的中点不可能是圆心，所以小球落到圆弧面上时，其速度方向不可能与该处圆的切线垂直，故C错误；
D.设小球的初速度为运动时间为，则小球落到圆弧面上时速度大小为，当越大时落点位置越高，但越小，不一定大，故D错误。
故选：。
首先，根据平抛运动的时间由下落的高度决定分析初速度不同时，下落高度是否相同判断时间是否时间一定不同
其次，根据小球落在斜面上的位移关系分析落在斜面上初速度是否相同
然后，根据小球落到圆弧面上时，假设落点速度方向与该处圆的切线垂直结合平抛运动规律判断是否成立；
最后，根据平抛运动的规律和几何关系，判断小球落到圆弧面上时位置越高，是否末速度越大。
本题考查了平抛运动的规律，解决本题的关键是理解平抛的规律以及推论。
 6.【答案】 【解析】解：由
得，故A错误；
B.因为
所以平面是一个等势面如图

正方体中心在该平面上，所以正方体中心的电势为 ，故B错误；
 点到平面的距离为
电场强度的大小为：


联立解得：，故C正确，D错误。
故选：。
利用是的中点求的电势；利用平面是一个等势面求正方体中心的电势；结合几何关系求出沿电场方向上的距离，从而结合求出电场强度的大小。
本题关键是抓住匀强电场中沿着任意方向每前进相同的距离电势变化相等，电场线与等势面垂直以及公式分析计算。
 7.【答案】 【解析】解：、物块相对木板向右滑动，根据牛顿第二定律，对木板有：
代入得到：
对物块有：
且根据：
联立可得：，故A错误；
B、设历时物块滑离木板，则由运动学公式和位移关系有：
物块滑离木板时的速度：
联立解得：
由数学知识可知，当，即时物块离开木板的速度最小，其最小值：，故B正确；
C、当时，从上面分析可以得到：，
木板获得的速度：
若，则：，故C错误；
D、若，则：，故D错误。
故选：。
根据牛顿第二定律，对物块和木板分别求出相对滑动时的加速度，再根据题设条件求出的范围；
结合运动学公式，求出滑离木板的时间，再表示出物块的速度表达式，从数学知识可知取最小值的条件，从而得到速度的最小值；
结合以上分析，求得最短时间，并求出木板的速度的最大值。
滑块问题是物理模型中非常重要的模型，关键要正确进行受力分析、运动分析，熟练应用牛顿第二定律和运动学公式求解。
 8.【答案】 【解析】解：当变阻器的滑片位于端时
又
又
联立解得：，故A正确；
B.当变阻器的滑片位于端时
将理想变压器和后面的负载看成等效电阻
由功率相等得：
解得：
代入数据得：
原线圈两端电压为：

，故B错误；
C.将理想变压器和后面的负载看成等效电阻
由功率相等得：
解得：
将看成交流电源的内阻，则变压器的输入功率为电源的输出功率，当内电阻等于外电阻时，变压器的输出功率最大，此时有
又
联立解得：
所以变阻器的滑片从端移向端时，变压器的输出功率一直增大，故C正确。
D.原、副线圈的电流之比为：

解得：，故D错误；
故选：。
理想变压器输入功率等于输出功率，原副线圈电流与匝数成反比，原副线圈电压与匝数成正比，且电流与电压均是有效值，电表测量值也是有效值，根据电路连接情况结合闭合电路的欧姆定律、变压器动态分析的方法等进行解答
本题主要是考查了变压器的知识；解答本题的关键是知道变压器的电压之比等于匝数之比，在只有一个副线圈的情况下的电流之比等于匝数的反比；原线圈的电压决定副线圈的电压；输出功率决定输入功率；掌握基础知识即可解题，平时要注意基础知识的学习与积累。
 9.【答案】 【解析】解：设地球的质量为，中国空间站总质量为，根据万有引力等于重力则有，，故，故A错误；
B.根据万有引力提供向心力有，故，故B正确；
C.神舟十五号飞船在离地面高度为的轨道上做圆周运动时，根据万有引力提供向心力
则
同理神舟十五号飞船在中国空间站轨道上运行时的动能
接后其动能减少量为
故C正确；
D.由，可以求出中国空间站连续两次经过赤道某点正上方的时间间隔，一天内经过地面某点正上方的次数为
故D错误。
故选：。
根据万有引力等于重力，比较重力加速度大小；
根据万有引力提供向心力，比较周期大小；
根据万有引力提供向心力结合动能公式，分析动能减少量；
根据题意分析出，分析次数。
本题是天体模型题，常用方法为万有引力大小等于重力大小，万有引力提供向心力，是一道中等难度题。
 10.【答案】 【解析】解：设边初始所处位置的磁感应强度为，四种运动中，只有甲运动导线框磁通量不变化，产生的感应电流为，故A正确；
B.丙运动过程中，转过角时，边所处位置的磁感应强度为，此时
边切割磁感线产生的感应电动势

丁运动过程中，转过角时，边所处位置的磁感应强度为，此时边切割磁感线产生的感应电动势

故丙和丁运动中，转过角时，产生的感应电动势相等，故B错误；
C.驱动力的功率等于线框产生的电功率，电功率正比于总电动势的次方，初始时边所处位置的磁感应强度为，则乙运动初始时刻的电动势为

由项分析可知丙运动过程中导线框转过角时，边切割磁感线产生的感应电动势

电动势相等，驱动力的功率也相等，故C错误；
D.由闭合电路欧姆定律和平均电流关系得通过导线横截面的电荷量正比于磁通量的变化量，即

丙、丁运动初始位置时磁通量相同，丙的末态和初态磁通量方向不变，丁的末态磁通量方向反向，磁通量变化大，所以丁运动中通过导线横截面的电荷量比丙运动中大，故D正确。
故选：。
根据磁通量是否变化，判断线框中是否产生感应电流；丙，丁运动中，都转过角时，根据边和边所处位置的磁感应强度，由公式列式，分析瞬时感应电动势关系。
本题关键是明确感应电流产生的条件：闭合回路，磁通量减小；同时要熟悉通电直导线周围的磁场分布情况，基础题．
 11.【答案】    【解析】解：根据逐差法求解滑块加速度的大小为：

时滑块速度大小为：
根据匀变速直线运动的速度时间关系式可得：
代入数据解得：
由牛顿第二定律得：
解得：
答：，；。
利用逐差法求解滑块的加速度大小；由表格可知滑块的位移，根据位移时间关系式可求时滑块的速度，结合匀变速直线运动速度时间的关系式可求滑块由静止释放的时刻；
根据牛顿第二定律即可求解滑块与斜面间的动摩擦因数。
解题关键是结合数据，利用逐差法求解滑块的加速度，结合相应的运动学公式求解；根据牛顿第二定律求解为滑块与斜面间的动摩擦因数。题目难度不大。
 12.【答案】       【解析】解：由图乙电阻箱接入电路的电阻阻值为

根据欧姆定律
解得
灵敏电流计改装后的量程为

代入数据解得
改装后的电流表的内阻为
由图丙可知，当温度为时，热敏电阻阻值，由图丁根据闭合电路欧姆定律有
解得
原电流计指示时，则电流表的示数为
由
解得
由图丙知此时的温度为。
故答案为：；；，。
根据电阻箱读数方法读数，根据欧姆定律计算；
根据电流表的改装原理分析计算；
根据闭合电路欧姆定律计算。
本题考查测量用灵敏电流计和热敏电阻制作热敏温度计实验，要求掌握电阻的测量、电流表的改装和闭合电路欧姆定律。
 13.【答案】解：设活塞距离汽缸底部最近时，封闭气体的压强为。
由玻意耳定律得：
解得：；
设子弹击中木块后瞬间子弹与活塞共同速度大小为，以子弹的速度方向为正方向，子弹击中木块时，由动量守恒定律得：

活塞压缩气体的过程中，设气体对活塞做功为，对活塞和子弹，由动能定理得：

此过程活塞对气体做功
由热力学第一定律得：
解得：。
答：活塞距离汽缸底部最近时，封闭气体的压强为；
活塞从开始运动到活塞距离汽缸底部最近的过程中，封闭气体放出的热量为。 【解析】应用玻意耳定律解答；
子弹击中木块时满足动量守恒，活塞压缩气体的过程中，根据动能定理求此过程活塞对气体做功，再由热力学第一定律求解。
本题考查了一定质量理想气体状态方程与热力学第一定律的应用，结合了力学中碰撞模型。应用热力学第一定律时要注意各个物理量的正负。
 14.【答案】解：由图乙知挡板接触弹簧前的加速度大小为
由牛顿第二定律有
解得
当时弹簧被压缩长度为
此时有
解得
设弹簧的最大压缩量为，克服弹簧弹力做功为
由动能定理有
弹簧的最大弹性势能
解得
答：形挡板与斜面间的动摩擦因数，弹簧的劲度系数；
弹簧的最大弹性势能。 【解析】由图乙数据结合牛顿第二定律，求动摩擦因数，再根据平衡条件结合胡克定律，求劲度系数；
根据弹簧弹力做功公式以及动能定理联立，求最大弹性势能。
本题考查学生对牛顿第二定律、弹簧弹力做功公式、动能定理的掌握，具有一定综合性，难度中等。
 15.【答案】解：吸极电压对离子做正功，根据动能定理可得：

解得：
离子源和抑制电极间的电场对电子做负功，对电子根据动能定理，有：

解得：
离子在磁场中做半径为的匀速圆周运动，当最大时，磁感应强度最小，如图所示：

由几何知识可知，的最大值为：
在磁场中运动时，由牛顿第二定律和圆周运动的规律，有：

其中

联立解得：
离子在磁场中运动的轨迹半径为：

离子在磁场中运动时由牛顿第二定律可得：

又

联立解得离子在磁场中运动的轨速半径为：

可知两离子半径相差很小，若和离子入射无偏转角时，近似认为两离子经过磁场的过程均偏转了，射出磁场时两离子间的距离为轨迹半径之差，则

解得：
当入射方向向轨迹圆外侧向左偏角时，根据几何关系可知，离开磁场时偏转的距离为：

同理当入射方向向轨迹圆内侧向右偏角时，离开磁场时偏转的距离为：

若恰好不能单独析取时，则满足：

解得：
整理得：
所以若能单独析取，应满足
答：从引出电极飞出的离子的动能为，以及恰好不能通过抑制电极的电子在离子源中的动能为；
磁体提供的磁感应强度的最小值为；
散开角的范围为。 【解析】根据动能定理求解离子的动能以及恰好不能通过抑制电极的电子在离子源中的动能；
当半径最大时，磁感应强度最小，利用几何知识求出半径，根据牛顿第二定律求磁感应强度的最小值；
根据几何关系求解为了使两种离子分离散开角的范围。
本题关键明确带电粒子的运动规律：在磁场中做匀速圆周运动，画出运动轨迹，然后根据几何关系求解出轨迹弧的半径，再结合数学进行分析求解。