2023届河北省衡水市第二中学高三下学期三模物理试题（含解析）

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2023届河北省衡水市第二中学高三下学期三模物理试题学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题1．（镅）是一种具有强放射性的元素，发生α衰变的同时会释放出γ射线，常作为测厚仪的放射源。发生α衰变后生成Np（镎），Np很不稳定，其半衰期为2.3天，Np发生β衰变后会生成原子能工业的一种重要原料Pu（钚）。下列说法正确的是（　　）A．可以利用α射线测量钢板的厚度B．该Np元素的原子核有239个核子C．该Pu元素的原子核比少1个质子，多3个中子D．的结合能小于该Pu元素原子核的结合能2．如图所示，a、b两束光以相同的入射角射入长方体形玻璃砖中，两束出射光在平行于玻璃砖的屏上形成M、N两个光斑，已知a光折射光线的侧移量大于b光折射光线的侧移量。下列说法正确的是（　　）  A．在真空中，a光的波长更长B．在真空中，a光光子的动量更大C．若a、b两束光在屏上会聚于一点，可发生干涉现象D．若a、b两束光分别通过同一个狭缝，则a光形成的中央亮条纹更宽3．以坐标原点O为界的两种介质中有两个波源S1和S2，坐标分别为（-8m，0）、（4m，0），在x轴上产生两列简谐横波相向传播。t=0时刻，波形图如图所示，t=2s时两列波在坐标原点O相遇。下列说法正确的是（　　）A．左、右两列波的频率之比为1:2B．t=1s时，x=-4m处的质点处于平衡位置C．t=1s时，x=3m处的质点处于平衡位置D．0~2s内，x=4m处的质点通过的路程为2m4．某电动机由一匝线圈构成，其示意图如图甲所示。现将该电动机与一定值电阻R和理想电流表A串联起来，通过的电流如图乙所示，其中电动机线圈电阻，定值电阻，下列说法正确的是（　　）A．电流的方向在内改变次B．时穿过电动机线圈的磁通量最大C．时电流表A的示数为零D．线圈感应电动势的最大值为5．一定质量的理想气体，由初始状态A开始，经历A→B、B→C、C→A三个过程最后又回到初始状态A，其图像如图所示。已知AB与纵轴平行，BC与横轴平行，CA的延长线过原点O，气体在A、B两状态下的压强分别为p1、2p1。下列说法正确的是（　　）A．A→B过程，气体吸收热量，内能增大B．气体在B、C两状态下的体积之比为1：2C．C→A过程，气体吸收热量，气体分子的平均动能增大D．气体由状态A经A→B、B→C、C→A回到状态A，整个过程吸热，对外做功6．天宫号空间站由中国独立研制并建造，在距地面平均高度约为390 km的轨道上做匀速圆周运动，在此高度上依然有一些稀薄的大气。因空气阻力的影响，空间站每天都会下降一段距离，所以需要进行轨道修正。我国空间站搭载了四台霍尔推进器，每个推进器的推力只有，它们工作一天大约可以产生的速度增量，可对轨道进行周期性修正。假设中国空间站正常运行时的轨道高度为，经过一段时间后，轨道高度下降了，能量损失了。已知引力常量为，地球质量为，地球半径为，空间站质量为，空间站垂直速度方向的有效横截面积为。认为空间站附近空气分子是静止的，与空间站相遇后和空间站共速。忽略下降过程中阻力的大小变化，下列说法正确的是（    ）A．天宫号空间站正常在轨做圆周运动的周期大于B．天宫号空间站正常在轨做圆周运动的线速度大小为C．经过一段时间，轨道高度下降了后，空间站的线速度变大D．天宫号空间站附近的空气密度约为7．如图所示，倾角为20°的足够长的质量为M的斜面体B静止在水平地面上，质量为m的滑块A以一定的初速度沿斜面向下滑动，t=0时刻对A施加一沿斜面向下的作用力F，使A沿斜面向下做匀速直线运动。t=2s时改变F的大小及方向，使滑块依然匀速下滑，t=4s时撤去F，t=6s时，A恰好静止在B上。已知滑块与斜面之间的动摩擦因数μ=0.75，B始终处于静止状态，重力加速度为g，tan37°=0.75。下列说法正确的是（　　）  A．0~1s时间内，B对地面的压力小于(M+m)gB．0~1s时间内，B对地面的摩擦力方向水平向左C．2~4s时间内，当F与水平方向夹角为33°且指向左上方时，F有最小值D．t=3s与t=5s时，地面对B的摩擦力大小相等 二、多选题8．如图所示，在空间坐标系Oxyz上a（0，0，L）、b（0，L，0）、c（L，0，0）三点处分别固定一电荷量为+q、-q、-q（q>0）的点电荷，M、N、P三点分别为ab、ac、bc的中点。规定无穷远处的电势为0，下列说法正确的是（　　）  A．同一试探电荷在M、N两点的电势能相等B．负的试探电荷在M点的电势能大于其在P点的电势能C．M、N两点的电场强度大小相等D．O点的电场强度大于N点的电场强度9．如图所示，光滑水平面上放置滑块A和左侧固定轻质竖直挡板的木板B，滑块C置于B的最右端，三者质量分别为mA=2kg、mB=3kg、mC=1kg。开始时B、C静止，A以v0=7.5m/s的速度匀速向右运动，A与B发生正撞（碰撞时间极短），经过一段时间，B、C达到共同速度一起向右运动，且此时C再次位于B的最右端。已知所有的碰撞均无机械能损失，木板B的长度为L=0.9m，B、C之间的动摩擦因数为μ，取g=10m/s2，下列说法正确的是（　　）  A．A与B碰撞后瞬间，B的速度大小为5m/sB．A与B碰撞后瞬间，B的速度大小为6m/sC．C与B左侧的挡板相撞后的一小段时间内，C对B摩擦力的冲量水平向左D．μ=0.7510．如图所示，足够长且间距的平行光滑金属导轨MN、PQ固定在水平面内，垂直于导轨的虚线AB的左、右两侧存在磁感应强度大小分别为、，方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场。阻值的金属棒b静止在虚线AB的右侧。时刻，电阻为2R的金属棒a以初速度从左端沿导轨运动，t时刻，金属棒b达到最大速度。已知金属棒a始终在AB左侧运动，a、b两棒的长度均为d、质量均为，且始终与导轨垂直并接触良好，导轨电阻不计。则在a、b棒的运动过程中，下列说法正确的是（　　）A．金属棒a、b动量之和保持不变B．C．0~t时间内通过金属棒a的电荷量为3.2CD．0~t时间内金属棒a上产生的热量为 三、实验题11．某实验小组利用如图甲所示的装置来测量当地的重力加速度。主要实验步骤如下：  ①用游标卡尺测量遮光片的宽度d，示数如图乙所示；②用手托住滑块，使其保持静止，测出_______（填物理量名称及表示物理量的字母）、垫块的厚度h、气垫导轨左端到垫块左端的距离L；③接通气泵，将滑块由静止释放；④记录遮光片经过光电门的时间t。⑤改变滑块的位置，重复实验。（1）遮光片的宽度d=_________cm。（2）将②中划线部分补充完整______。（3）某次实验中测得，则遮光片通过光电门时的速度大小为_________m/s（结果保留三位有效数字）。（4）实验所测当地重力加速度g=_________（用题中所给或所测物理量的字母表示）。（5）将测定的多组g值取平均值后发现比当地实际重力加速度略小，主要原因是____________。12．目前主流的锂离子电池的主要材料为磷酸铁锂，内阻作为锂电池的关键特性之一，直接体现电池的老化程度。电池用久以后性能会下降，表现之一为电池的电动势变小，内阻变大。某兴趣小组将一块旧的锂电池充满电，准备利用下列器材测量该电池的电动势和内阻。A．待测电池，电动势约为3.6V，内阻约0.5Ω；B．直流电压表、，量程均为0~4V，内阻约为3kΩ；C．定值电阻，阻值未知；D．滑动变阻器R，已知最大阻值为；E.导线和开关S。（1）根据如图甲所示的电路图，在图乙中将仪器连接完整_____。（2）实验之前，需要利用该电路图测出定值电阻的阻值，方法是先把滑动变阻器R调到最大阻值，再闭合开关，电压表和的读数分别为，，则______（用、、表示）。（3）实验中移动滑动变阻器滑片，读出电压表和的多组数据、，描绘出图像如图丙中图线Ⅰ所示，图线Ⅰ的斜率为k，与横轴的截距为a，则电池的电动势______，内阻______。（均选用k、a、中的字母表示）（4）实验小组发现在实验过程中，电压表的读数变化不明显，且读数总是比较大，影响测量精确度。兴趣小组在实验室中找到一个定值电阻，接入电路重新测量，得到图像如图丙中的图线Ⅱ所示，该兴趣小组需要将定值电阻接到图丁中的______（填“1”或“2”）位置，理由是______。 四、解答题13．如图所示，一轻弹簧下端固定在倾角为37°的固定斜轨道的底端，斜轨道与一半径R=0.72m的半圆形光滑圆弧轨道相切于B点，BC为半圆轨道的直径。将质量为m=0.25kg的小滑块推至A点（此时弹簧处于压缩状态），由静止释放，滑块通过C点后落到斜轨道上的D点。已知AB的长度为l1=4m，BD的长度为L2=3m，滑块与斜轨道间的动摩擦因数μ=0.5，A、B、C、D均在同一竖直平面内，不计空气阻力，取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：（1）滑块通过C点时速度的大小vC以及滑块在C点时重力的瞬时功率P。（2）初始时刻弹簧上储存的弹性势能Ep。  14．如图所示，一金属板固定在y轴上，其上P点处有一粒子源，能释放出质量为m、电荷量为q且初速度为0的正、负点电荷。另一金属板与y轴平行，两板间电势差为U、距离为d，左板电势高于右板。两极板间存在磁感应强度大小为、方向沿z轴正方向的匀强磁场（图中未画出）；区域存在电场强度大小为、方向沿x轴正方向的匀强电场；，区域存在电场强度大小为、方向沿z轴正方向的匀强电场（图中未画出）；，区域有磁感应强度大小为、方向沿y轴负方向的匀强磁场（图中未画出）。向右运动的点电荷能够经过一次磁场之后恰好通过图中平面内与P点等高的Q点，不计点电荷的重力及电荷间的相互作用。（1）为保证负点电荷不碰到左侧金属板，磁感应强度大小应满足什么条件？（2）为保证正点电荷能够恰好通过右侧Q点，P、Q两点间的距离应为多少？  15．如图所示，滑块A、木板C分别静止在光滑水平平台和粗糙水平地面上，C的左端与平台上表面相切，滑块B静止在C上，且至C左端的距离为x0=1m，A、B、C的质量分别为mA=2kg，mB=1kg，mC=3kg。t=0时刻，对A施加一水平向右的作用力F，F随时间t的变化关系为，A运动2s后撤去F，此时A恰好滑上木板C；一段时间后，A与B发生弹性碰撞（碰撞时间极短），最终B静止在C的右端。已知A与木板C之间的动摩擦因数为μA=0.2，B与C之间的动摩擦因数为μB=0.5，C与地面之间的动摩擦因数为μC=0.1，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，A、B均可视为质点，取g=10m/s2。求：（1）A刚滑上C时的速度大小；（2）A、B碰后瞬间A的速度大小；（3）木板C的长度和运动的位移大小。
参考答案：1．B【详解】A．α粒子的穿透能力最弱，所以不能用α射线测量钢板的厚度，故A错误；B．衰变方程为所以该Np元素的原子核有239个核子，故B正确；C．衰变方程为所以该Pu元素的原子核比少1个质子，少3个中子，故C错误；D．的结合能大于该Pu元素原子核的结合能，故D错误。故选B。2．B【详解】C．由题意和图可知，玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率，故a光的频率大于b光的频率，两束光会聚于一点，不可能发生干涉现象，C错误；AD．根据可知，在真空中a光的波长较短，根据条纹间距关系可知，若a、b两束光分别通过同一个狭缝，则a光形成的中央亮条纹更窄，A、D错误；B．由可知，在真空中a光光子的动量更大，B正确。故选B。3．C【详解】A．根据题意可知左右两列波的传播速度为所以故A错误；B．根据波的平移法，t=1s时，x=-4m处的质点处于负的最大位置处，故B错误；C．根据波的平移法，t=1s时，x=3m处的质点处于平衡位置，故C正确；D．0~2s内，即半个周期内x=4m处的质点通过的路程为2A，即0.08m，故D错误。故选C。4．B【详解】A．根据题意，由图乙可知，交流电的周期为，交流电的电流方向1个周期内改变2此，则电流的方向在内改变次，故A错误；B．有图乙可知，时电流的瞬时值为0，则穿过电动机线圈的磁通量最大，故B正确；C．电流表A的示数为有效值，由图乙可知，最大值为，则有效值为即电流表A的示数为，故C错误；D．线圈感应电动势的有效值为则最大值为故D错误。故选B。5．A【详解】A．A→B过程为等容变化，由可知气体温度升高，内能增大，外界对气体不做功，气体吸收热量，故A正确；C．C→A过程为等温膨胀过程，气体吸收热量，但分子平均动能不变，故C错误；B．由B→C过程为等压压缩，可知故B错误；D．气体变化过程的p-V图像如图所示，由图可知，气体由状态A经A→B、B→C、C→A回到状态A的整个过程中，外界对气体做功，气体放出热量，故D错误。故选A。6．C【详解】A．天宫号空间站运行高度小于同步卫星的轨道高度，根据开普勒第三定律可知，天宫号空间站正常在轨做圆周运动的周期小于，故A错误；B．天宫号空间站正常在轨做圆周运动解得故B错误；C．经过一段时间，轨道高度下降了后，根据万有引力提供向心力可知，空间站的线速度变大，故C正确；D．因为Δh≪h，所以“天宫”仍可认为是做圆周运动，在t时间内“天宫”运动的路程为s=vt设空气对“天宫”的作用力大小为f，根据功能关系有fs=ΔE“天宫”与空气作用的Δt时间内，根据动量定理有联立解得故D错误。故选C。7．B【详解】AB．对A施加平行于斜面的力F前、后，A所受的摩擦力及支持力均未发生变化，施加F之前，A沿斜面匀减速下滑，A所受摩擦力大于A沿斜面向下的分力，由牛顿第三定律可得，A给B的摩擦力大于A沿斜面向下的分力，若A静止，则A对B的摩擦力等于A沿斜面向下的分力，A对B的作用力等于A的重力且竖直向下，由此可得此时A对B的压力不变，摩擦力增大，方向斜向左下方，则可得此时A对B竖直向下的作用力大于A的重力，则有B对地面压力大于(M+m)g，牛顿第三定律可得，地面对B的支持力大于(M+m)g，地面对B的摩擦力方向水平向右，B对地面的摩擦力方向水平向左，故A错误，B正确；C．由题可知，A所受摩擦力与支持力的合力方向恒定且与水平方向的夹角斜向右上方，当力F与该力垂直时，F有最小值，此时F与水平方向夹角为17°，指向左上方，故C错误；D．和时，A对B的作用力大小不相等，故地面对B的摩擦力大小不相等，故D错误。故选B。8．AC【详解】A．a、c两点处的点电荷在N点产生的电势和为0，N点的电势即b点处点电荷单独作用时产生的电势，同理可知M点的电势为c点处点电荷单独作用时产生的电势，故M、N两点电势相等，同一试探电荷在M、N两点的电势能相等，A正确；B．P点更靠近两个负点电荷，其电势低于M点，故负的试探电荷在M点的电势能小于其在P点的电势能，B错误；C．根据a、b、c三点处的点电荷产生电场的空间对称性可知，M、N两点的电场强度大小相等，C正确；D．O点的电场强度为三个点电荷单独作用在O点时产生的电场强度的矢量和，其大小a点处点电荷单独作用在N点产生的电场强度大小则N点的电场强度大小由此可知N点的电场强度大于O点的电场强度，D错误。故选AC。9．BD【详解】AB．规定向右为正方向，由动量守恒定律和机械能守恒定律得解得故A错误，B正确；C．C与B左侧的挡板相撞后的一小段时间内，C的速度大于B的速度，C对B的摩擦力水平向右，此时C对B摩擦力的冲量水平向右，故C错误；D．由动量守恒定律和机械能守恒定律得解得故D正确。故选BD。10．BD【详解】A．金属棒a、b始终串联，通过两金属棒的电流大小相等、方向相反，由左手定则可知，两金属棒所受的安培力方向相反，但两导体棒所处的磁场磁感应强度不相同，则两金属棒所受的安培力的合力不为0，即两金属棒所受的合力不为0，两金属棒动量不守恒，即金属棒a、b动量之和变化，选项A错误；BC．当回路感应电流为0时，金属棒b的速度最大，此时两金属棒产生的感应电动势大小相等，即设金属棒b到达最大速度过程回路产生的感应电流的平均值为，通过金属棒a的电荷量为q，则有此过程，对金属棒b，由动量定理得对金属棒a，由动量定理得联立解得选项B正确，C错误；D．由能守恒定律知，回路产生的总热量则金属棒a产生的热量选项D正确。故选BD。11．     0.435     遮光片至光电门的距离x     2.90          滑块运动过程中存在空气阻力【详解】（1）[1]遮光片的宽度（2）[2]实验需要测量遮光片至光电门的距离x，才能测出重力加速度。（3）[3]遮光片通过光电门时的速度大小（4）[4]结合可知（5）[5]滑块运动的过程中存在空气阻力是g测量值偏小的主要原因。12．                         1     见解析【详解】（1）[1]根据图甲所示的电路图，实物连线如图所示（2）[2]把滑动变阻器R调到最大阻值，再闭合开关，电压表和的读数分别为，，根据欧姆定律可得解得（3）[3][4]根据闭合电路欧姆定律可得可得可知图像图线Ⅰ的斜率为解得横轴的截距为，则有解得电动势为（4）[5][6]由电路图可知电压表测的是电源的路端电压，实验小组发现在实验过程中，电压表的读数变化不明显，且读数总是比较大，说明电源内阻比外电阻小得多；兴趣小组在实验室中找到一个定值电阻，接入电路重新测量，得到图像如图丙中的图线Ⅱ所示，该兴趣小组需要将定值电阻接到图丁中的1位置，此时可将电源和看成一个等效电源，等效电源的内阻为起到了分压的作用，使得电压表的读数变化更明显，从而减小误差。13．（1）3.2m/s；4.8W；（2）14.16J【详解】（1）滑块在C点的速度与斜轨道平行，设滑块由C运动至D点所用的时间为t，在垂直于斜轨道方向上有解得平行于斜轨道的方向上，有解得由解得（2）小滑块由A点运动至C点的过程，由能量守恒得解得14．（1），方向沿z轴正方向；（2）【详解】（1）取负电荷恰好与左侧金属板相切时为临界条件，洛伦兹力等于电场力，即根据动能定理联立解得为保证负点电荷不碰到左侧金属板，则方向沿z轴正方向。（2）正电荷在区域做匀加速运动，加速度为则到达时的速度进入后，在由于受到电场力与速度方向垂直，做类平抛运动，此时的加速度如图，设类平抛的水平位移为，根据类平抛公式可知解得沿轴方向的速度为进入区域的磁场时合速度为洛伦兹力提供向心力解得在磁场做圆周运动，如图可知解得由对称性可知，P、Q两点间的距离应为  15．（1）；（2）2m/s；（3）6.7m；0.83m【详解】（1）撤去F之前2s内F的冲量由动量定理解得（2）A滑上C时，A的加速度此时A对C的滑动摩擦力为地面对C的最大静摩擦力为可知木板C静止，则当A将要与B相碰时的速度AB碰撞过程由动量守恒和能量关系解得v2=2m/sv3=8m/s（3）AB沿木板向右运动时，B对C的滑动摩擦力此时木板C开始向右加速滑动，C的加速度物块B减速的加速度当AC相对静止时解得此过程中C的位移 C的速度B的位移B的速度以后C减速的加速度当BC共速时解得此时C的位移 B的位移因此时A恰到达C的右端，则B相对C运动的距离即木板C长度为共速后木板C减速的加速度则运动距离则木板的总位移