河北省2023-2024学年高三上学期大数据应用调研联合测评物理试题

这是一份河北省2023-2024学年高三上学期大数据应用调研联合测评物理试题，共14页。试卷主要包含了 选择题的作答， 非选择题的作答， 本卷命题范围，5B等内容，欢迎下载使用。
注意事项：
1. 本卷满分100分，考试时间75分钟。答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2. 选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3. 非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区城内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4. 本卷命题范围：高考范围。
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于能级，该氢原子吸收能量为12.75eV的光子后发生跃迁，可以向外辐射光。则下列说法正确的是（ ）
A. 有的氢原子可以电离
B. 氢原子能向外辐射出三种频率的光子
C. 向外辐射的频率最小的光子是由向能级跃迁产生的
D. 向能级跃迁向外辐射的光波动性比较显著
2. 如图所示的LC振荡电路中，电流向右流过灵敏电流计 eq \\ac(○,↑)时指针向右偏，线圈的自感系数L、电容器的电容C均为已知量。开关S开始时扳到a，某时刻将开关S扳到b，且将该时刻作为计时0点。下列说法正确的是（ ）
A. 时，电容器正在充电B. 时，电流表的指针向右偏转
C. 时，线圈的磁场能为零D. 时，电容器所带的电荷量为零
3. 草原旅游的滑草项目深受小朋友的喜爱，假设某滑草场的轨道可视为倾斜的直轨道，坡顶到坡底的间距为。一小朋友和滑板的总质量为，小朋友从坡顶由静止滑下，经的时间到达底端，然后进入水平的缓冲区。已知滑板与倾斜轨道、水平缓冲区之间的动摩擦因数相同，轨道的倾角为，重力加速度g取，。则下列说法正确的是（ ）
A. 滑板与轨道之间的动摩擦因数为0.5B. 下滑过程中小朋友处于超重状态
C. 小朋友运动到底端时的速度大小为20m/sD. 小朋友在缓冲区滑行的距离为80m
4. 如图甲所示为半径为的半圆，MN为半圆的直径。现在M、N两点放置两振源，M、N振源的振动方程分别为、，两振源形成的波在介质中的传播速度为。时刻两波源同时振动，当稳定时，半圆弧上振幅为4cm的点有几处（不包括M、N两点）（ ）
A. 3B. 4C. 6D. 8
5. 如图所示，两物体A、B之间有一压缩的轻质弹簧并置于光滑的水平面上，两物体与轻弹簧不连接，开始用细线将两物体拴接，某时刻将细线烧断。已知弹簧储存的弹性势能为，物体A、B的质量分别为3m、m。则下列说法正确的是（ ）
A. 两物体与弹簧分离时，物体A的速度为B. 两物体与弹簧分离时，物体B的速度为
C. 轻弹簧对两物体做的功相同D. 轻弹簧对两物体的冲量大小相等
6. 如图甲所示的交变电路中，灯泡和电动机的额定电压相等，当原线圈两端接有如图乙所示的交流电压时，灯泡刚好正常发光，已知电动机的内阻为，电动机的额定功率2W、效率为80%，灯泡正常发光时电阻值为。则下列说法正确的是（ ）
A. 灯泡的额定电压为1VB. 原副线圈的匝数比为
C. 原线圈的电流为D. 灯泡的电流1s改变方向50次
7. 如图所示，两个等量异种电荷分别固定在A、B两点，O点为两电荷连线的中点，给一带负电的试探电荷一初速度使其由C点运动到D点，轨迹如图，该试探电荷只受电场力的作用。则下列说法正确的是（ ）
A. A位置固定的是负电荷B. 试探电荷C点所受的电场力比D点所受的电场力小
C. 试探电荷在C点的动能小于D点的动能D. 试探电荷由C到D的过程，电势能先减小后增加
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，有两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 我国在2023年11月将“威海壹号”“远遥壹号”发射升空，这两颗卫星采用太阳同步轨道，轨道高度距地520公里，在轨运行时将对渔船等海上目标进行管控。发射“威海壹号”时，首先将“威海壹号”发射到圆轨道1，经调试将“威海壹号”在A点点火使其进入椭圆轨道2，最终“威海壹号”由B点进入预定的圆轨道3。已知卫星在轨道1、3均做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（ ）
A. “威海壹号”的发射速度大于11.2km/s
B. “威海壹号”在A点的喷气方向与运动方向相反
C. “威海壹号”在轨道1上过A点的加速度大于在轨道2上过A点的加速度
D. “威海壹号”在轨道2上过A点的速度大于在轨道2上过B点的速度
9. 云顶滑雪公园位于张家口市境内，这里年平均气温只有，积雪时间长达150天，2022年冬奥会单板、自由式滑雪比赛在这里成功举行，随着冬季的来临这里成为了小朋友滑雪的天堂。如图所示为滑雪场地的简易图，小朋友由O点静止下滑，从A点沿水平方向离开轨道，经过一段时间落在倾角为的斜坡上的D点，假设小朋友可视为质点，且空气的阻力可忽略。小朋友由A到D的过程，下列说法正确的是（ ）
A. 在任意相等时间内，小朋友动量的变化量相等
B. 在下落任意相同的高度，小朋友动量的变化量相等
C. 小朋友落在D点时速度与水平方向夹角的正切值等于
D. 若从O点下方静止下滑，则小朋友落在BC段时速度与水平方向的夹角增大
10. 如图所示为某透明介质制成的棱镜的截面图，其截面是半径为r的半圆，O为半圆的圆心，直径MN沿竖直方向，A点为弧形面上的点，且，一细光束由A点斜射入棱镜，光束与AO的夹角为，已知该透明介质的折射率为，真空中的光速为c。则下列说法正确的是（ ）
A. 光束射到MN上的点到O点的距离为
B. 光束射到MN时发生全反射
C. 光束从A到第一射出棱镜的时间为
D. 若仅将光束改为频率更大的光束，则光束从射入到第一次射出棱镜的时间变长
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11.（6分）某同学利用如图甲所示电路测量了电源的电动势和内阻，通过改变滑动变阻器的滑动触头，得到了多组实验数据，然后利用得到的实验数据描绘出了如图乙所示的图像。
（1）该电源的电动势为______V，电源的内阻为______。（结果均保留两位有效数字）
（2）利用图甲进行测量时，电源电动势的测量值______（填“大于”“等于”或“小于”）真实值，电源内阻的测量值______（填“大于”“等于”或“小于”）真实值。
12.（8分）某实验小组利用如图甲所示的装置进行实验来验证动量守恒定律。实验时，调节气垫导轨水平，用两小球将一轻弹簧压缩（小球和轻弹簧不连接）放在桌面的气垫导轨上，并在两小球之间用一轻绳拴接，某时刻烧断轻绳，轻弹簧将两小球弹开，轻弹簧的原长比气垫导轨的长度短。
请回答下列问题：
（1）为了完成实验，需要测量的物理量有______。
A. 小球甲、乙的质量、
B. 气垫导轨的上表面到水平面的高度h
C. 小球甲、乙的落地点到气垫导轨左、右边缘的水平距离、
D. 轻弹簧的压缩量
E. 重力加速度g
（2）保持弹簧的压缩量不变，重复操作，小球乙多次的落地点如图乙所示，则该刻度尺的读数为______cm。
（3）为了完成动量守恒定律的验证，关系式成立的是______（用第（1）问中所选的测量量表示）。
（4）为了求解弹簧压缩时储存的弹性势能，除了第（1）问中测量的量外，还需要测量的物理量有______（填第（1）问中的选项），轻绳烧断瞬间，弹簧储存的弹性势能为______（用第（1）问中、第（4）问中所选的测量量表示）。
13.（10分）如图所示，高度为L的绝热汽缸的底部被一段细线连接竖直悬挂在天花板上，汽缸内被横截面积为S的活塞（体积不计）封闭了一定质量的理想气体，活塞与静止于水平地面上的小物体通过一段轻绳连接，开始轻绳刚好绷紧但无作用力，此时活塞恰好在汽缸的正中央，整个装置处于静止状态。已知大气压强为，开始时气体的热力学温度为，活塞和小物体的质量均为，重力加速度为g。假设可通过特殊方式改变汽缸内气体温度，忽略一切摩擦，系统密封性良好，现让封闭气体的温度缓慢降低，求稳定后封闭气体的压强和活塞到缸底的距离。
14.（12分）如图所示，间距均为的光滑水平导轨和足够长的倾斜导轨平行固定但不衔接，倾斜导轨的底端接有阻值为的定值电阻，水平导轨部分存在竖直向上的匀强磁场，倾斜导轨部分存在垂直导轨平面向上的匀强磁场，两磁场的磁感应强度大小均为，水平导轨的右端与倾斜导轨上端的竖直高度差为，水平间距为。两质量均为、电阻值均为的导体棒垂直水平导轨放置，导体棒2静止，某时刻给导体棒1一水平向右的初速度，经过一段时间导体棒2刚好由倾斜导轨的上端无碰撞地滑上倾斜导轨，同时立即将导体棒1拿走。已知导体棒与倾斜部分导轨间的动摩擦因数为，整个过程导体棒始终保持与导轨垂直且接触良好，重力加速度g取。求：
（1）导体棒2离开水平导轨前的瞬间，导体棒1的加速度大小；
（2）导体棒2沿倾斜导轨滑行的距离。
15.（18分）如图所示，水平虚线和竖直虚线将空间分成四部分，其中Ⅰ中存在水平向右的匀强电场，Ⅱ中存在竖直向下的匀强电场，两区域中电场强度大小相等；Ⅲ、Ⅳ区域中均存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小关系为。一比荷为k、重力可忽略不计的带正电粒子从Ⅰ中的A点由静止释放，经过一段时间由C点以速度沿水平方向进入Ⅱ中，然后经水平虚线上的D点进入Ⅲ，最终粒子垂直竖直虚线经过F点（F点图中未画出）。已知，，求：
（1）A、C两点间的距离；
（2）粒子在Ⅲ中的轨迹半径；
（3）F点到O点的距离。
参考答案
1. D 氢原子跃迁时，吸收或向外辐射的能量等于两能级的能量差，因此基态的氢原子吸收12.75eV能量的光子后跃迁到能级，不可能使氢原子发生电离，选项A错误；氢原子由能级向低能级跃迁时，向外辐射的光子种数为，选项B错误；由能级差可知能量最小的光频率最小，是由能级跃迁到能级产生的，选项C错误；向能级跃迁向外辐射的光子能量最小，光子的频率最小，光的波长最长，波动性比较显著，选项D正确。
2. B 时刻电容器的下极板带正电，此时刻将开关S扳到b，的时间内电容器放电，回路中的电流顺时针，流过灵敏电流计的电流向右，指针向右偏转，时电容器所带的电荷量为零，回路中的电流最大，线圈产生的磁场能最大，电场能为零；的时间内电容器正在充电，回路中的电流顺时针，流过灵敏电流计的电流向右，指针向右偏转，时电容器所带的电荷量最多，回路中的电流为零，线圈产生的磁场能为零，电场能最大。由题意该LC振荡电路的周期为，为时刻，此时电容器正在放电，选项A错误；为时刻，此时电流表的指针向右偏转，选项B正确；为时刻，此时线圈产生的磁场能最大，选项C错误；为时刻，此时电容器所带的电荷量最多，选项D错误。
3. A 小朋友沿轨道向下做匀加速直线运动，则由公式得，代入数据解得，由牛顿第二定律得，代入数据解得，选项A正确；小朋友沿坡道下滑的过程中，加速度有竖直向下的分量，则小朋友处于失重状态，选项B错误；由公式可知小朋友运动到坡底的速度大小为，选项C错误；进入水平缓冲区后，由牛顿第二定律得，解得，则，选项D错误。
4. D 由两波源的振动方程可知，两波源的周期均为，显然两波源为相干波源，又两列波的波长为。又由振动方程可知，两波源的振动步调完全相反，则取半圆上一点，到两个波源的距离分别为和，则当满足，则该点是振动加强的点，由以上分析可知，又因为三角形的两边之差小于第三边，故，则时，有或；时，有或；时，有或；时，有或，即该圆周的上半圆部分存在8个振动加强点且振幅为4cm，选项D正确。
5. D 由于水平面光滑，则两物体组成的系统动量守恒，又只有弹簧的弹力做功，则系统的机械能守恒，设分离时物体A、B的速度大小分别为、，则有，，解得、，选项A、B错误；分离时，物体A、B的动能分别为、，则轻弹簧对两物体做功之比为，选项C错误；由于分离瞬间，两物体的动量大小相等，所以轻弹簧对两物体的冲量大小相等，方向相反，选项D正确。
6. A 由题意可知，电动机的输出功率为，则电动机的内耗功率为，又由，解得，又，解得，所以灯泡两端的电压也为1V，灯泡正常发光，则灯泡的额定电压为1V，选项A正确；由前面分析可知副线圈的输出电压为1V，又由图乙可知变压器原线圈两端的电压为，则由变压器的工作原理可知，选项B错误；灯泡正常发光时，流过灯泡的电流为，则流过副线圈的电流为，由公式解得原线圈的电流为，选项C错误；由图乙可知该交流电的周期为，一个周期内电流改变方向两次，由于变压器不改变交流电的周期，则流过灯泡的电流的变化周期也为0.02s，则1s内流过灯泡的电流改变方向100次，选项D错误。
7. B 由等量异种电荷的分布特点可知，等量异种电荷的等势线分布，如图所示，试探电荷的轨迹与竖直的等势线相交于点，试探电荷在点的速度以及电场力的方向如图所示，又试探电荷所受的电场力与电场方向相反，因此A位置固定的是正电荷，选项A错误；等势线的疏密反应电场强度的大小，由于D点的等势线比C点的等势线密，则D点的电场强度大，试探电荷在D点所受的电场力大，选项B正确；由于A位置固定的电荷带正电，电场方向大致向右，负的试探电荷在低电势点电势能大，则试探电荷在D点的电势能大，带负电的试探电荷由C到D的过程中电场力做负功，动能减小，电势能增加，选项C、D错误。
8. BD “威海壹号”在轨运行时环绕地球做匀速圆周运动，其发射速度大于7.9km/s而小于11.2km/s，选项A错误；卫星在轨道1、轨道2上过A点时，万有引力提供向心力，则由得，因此“威海壹号”在轨道1过A点的加速度等于在轨道2上过A点的加速度，选项C错误；假设A点、B点到地心的距离分别为、，“威海壹号”在轨道1上做匀速圆周运动，过A点时，有，解得，“威海壹号”在轨道2上由A到B做离心运动，则有，解得，则，“威海壹号”由轨道1进入轨道2，应在A点加速，由反冲原理可知，点火后其喷气方向与“威海壹号”的运动方向相反，选项B正确；由开普勒第二定律可知，卫星在椭圆轨道上运行时，近地点的速度大于远地点的速度，选项D正确。
9. AD 小朋友由A到D的过程做平抛运动，由动量定理可知，相同时间内，小朋友动量的变化量相等，选项A正确；由于竖直方向小朋友做自由落体运动，则下落任意相同的高度，所用的时间越来越少，由可知小朋友下落相同的高度，小朋友动量的变化量逐渐减小，选项B错误；由平抛运动的推论：速度与水平夹角的正切值为位移与水平夹角正切值的两倍，连接AD两点，如图所示，假设AD与水平方向的夹角为，所以小朋友落在D点时速度与水平方向夹角的正切值等于，选项C错误；若从O点下方静止下滑，则小朋友离开A点时的速度减小，小朋友的落地点一定在D点的上侧，落地点与A点的连线与水平方向的夹角增大，即位移的夹角增大，所以小朋友落在BC段时速度与水平方向的夹角也增大，选项D正确。
10. CD 根据题意作出光路图如图所示，由于透明介质的折射率为，由折射定律得光束在介质中的折射角为，光束射到MN上的点B到O点的距离为，选项A错误；光束射到MN边时的入射角为，光束在棱镜中的临界角为C，则，所以光束射到MN时不会发生全反射，选项B错误；由几何关系可知，光束从A点射入到第一次射出棱镜，在棱镜中传播的距离为，又光在该棱镜中的传播速度为，则光束从A到第一射出棱镜的时间为，选项C正确；设频率更大的光束的折射率为，光束在介质中的折射角为，则由，光束在棱镜中传播的距离为，光束在棱镜中的传播速度为，则光束从射入到第一次射出棱镜的时间为，联立各式解得，光的频率增大，光在棱镜中的折射角减小，即，则光束从射入到第一次射出棱镜的时间变长，选项D正确。
11.（1）2.0（1分） 2.0（2分） （2）小于（1分） 小于（2分）
解析：（1）由闭合电路欧姆定律得，则图像中，纵截距表示电路中电流为零时的路端电压，即为电源电动势，则电源的电动势为；图线的斜率的绝对值为该电源的内阻，即为。
（2）由电路图可知，电压表测路端电压，但由于电压表的分流作用，使电流表的测量值小于真实值；实验误差是由于电压表的分流造成的，当外电路短路时，电压表不分流，故短路电流相同，而测量的电流值要小于真实值，故作出测量值和真实值的图像如图所示，由图可知，电动势测量值小于真实值，电源内阻测量值小于真实值。
12.（1）AC（2分） （2）55.50（55.48~55.53均可，1分） （3）（1分）
（4）BE（2分） （2分）
解析：（1）假设小球甲、乙离开气垫导轨的速度大小分别为、，该速度即为弹簧与小球分离瞬间的速度，则由动量守恒定律得，小球离开桌面后做平抛运动，则竖直方向上有，水平方向上有，整理得，所以、，代入整理得，由此可知需要测量的物理量有小球甲、乙的质量、以及小球甲、乙的落地点到气垫导轨左、右边缘的水平距离、，选项A、C正确。
（2）确定落点平均位置的方法：用尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心就是小球落点的平均位置，则小球乙的落地点为55.50cm。
（3）由（1）问可知，若动量守恒，则需验证的关系式为。
（4）弹簧弹开两小球的过程，系统的机械能守恒，则轻弹簧压缩时储存的弹性势能为，将、代入得，因此除了第（1）问中测量的量外，还需要测量g、h，选项B、E正确。
13. 解：设开始时气体的压强为，根据活塞受力平衡有（1分）
解得（1分）
随着温度的降低，气体的压强减小，小物体对地面的压力减小，当小物体对地面的压力减小为0时，设气体的压强为，此时气体的温度为。
根据活塞和小物体整体受力平衡有（1分）
此过程中气体做等容变化，根据查理定律有（1分）
解得，（1分）
之后气体的温度再降低，活塞向上缓慢移动气体做等压变化。
初态：，（1分）
末态：、（1分）
根据盖—吕萨克定律有（1分）
解得（1分）
故稳定后气体的压强为，活塞到缸底的距离为（1分）
14. 解：（1）导体棒2离开水平导轨后做平抛运动，设导体棒2离开水平导轨时导体棒1、2的速度大小分别为、，导体棒2平抛的时间为t，则
竖直方向上有（1分）
水平方向有
解得（1分）
由动量守恒定律可得（1分）
代入数据解得
设此时回路感应电动势为E、感应电流为I、安培力为F，则有
（1分）
，（1分）
由牛顿第二定律有（1分）
联立各式解得（1分）
（2）由（1）可知导体棒2进入倾斜轨道瞬间
竖直分速度为，合速度大小为（1分）
斜面倾角的正切值为（1分）
易知，导体棒2开始沿导轨向下运动，重力沿导轨向下的分力大小等于导体棒与导轨间的滑动摩擦力大小，则导体棒的合力为安培力。
对导体棒2在倾斜导轨上运动时，由动量定理得（1分）
其中
由法拉第电磁感应定律得（1分）
又
联立各式解得（1分）
15. 解：（1）粒子在Ⅱ中做类平抛运动，水平方向上
有（1分）
竖直方向上有（1分）
由牛顿第二定律得（1分）
又
解得（1分）
粒子由A到C的过程，由动能定理得（1分）
解得（1分）
（2）粒子由C到D的时间为（1分）
粒子在D点的竖直速度为（1分）
解得（1分）
粒子在D点的速度大小为（1分）
方向与水平方向成角，斜向右下，如图甲所示（1分）
粒子在Ⅲ中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，则由（1分）
解得（1分）
（3）若粒子在Ⅲ中经1次偏转垂直竖直虚线经过F点时，则
粒子经过F点后进入Ⅳ区，粒子在Ⅳ中运动时，由（2分）
解得（1分）
若粒子在Ⅳ中再经一次偏转垂直竖直虚线经过F点时，即经过2次磁偏转到F点时，则
若粒子经过3次磁偏转到F点时，则
若粒子经过4次磁偏转到F点时，则
若粒子经过5次磁偏转到F点时，则
若粒子经过6次磁偏转到F点时，则
…（如图乙所示）
由以上分析可知或（2分）