2023-2024学年河北省中学高三上期末精选模拟物理试题

这是一份2023-2024学年河北省中学高三上期末精选模拟物理试题，共15页。试卷主要包含了一玻璃立方体中心有一点状光源等内容，欢迎下载使用。

1．请用2B铅笔将选择题答案涂填在答题纸相应位置上，请用0．5毫米及以上黑色字迹的钢笔或签字笔将主观题的答案写在答题纸相应的答题区内。写在试题卷、草稿纸上均无效。
2．答题前，认真阅读答题纸上的《注意事项》，按规定答题。
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24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、如图所示，匀强磁场分布在平面直角坐标系的整个第I象限内，磁感应强度为B、方向垂直于纸面向里．一质量为m、电荷量绝对值为q、不计重力的粒子，以某速度从O点沿着与y轴夹角为的方向进入磁场，运动到A点时，粒子速度沿x轴正方向．下列判断错误的是（ ）
A．粒子带负电
B．粒子由O到A经历的时间
C．若已知A到x轴的距离为d，则粒子速度大小为
D．离开第Ⅰ象限时，粒子的速度方向与x轴正方向的夹角为
2、电磁流量计广泛应用于测量可导电流体（如污水）在管中的流量（在单位时间内通过管内横截面的流体的体积）。为了简化，假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、c．流量计的两端与输送流体的管道相连接（图中虚线）。图中流量计的上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料。现于流量计所在处加磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面。当导电流体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下两表面分别与一电压表（内阻很大）的两端连接，U表示测得的电压值。则可求得流量为（ ）
A．B．C．D．
3、一列简谐横波沿x轴传播，a、b为x轴上的两质点，平衡位置分别为，。a点的振动规律如图所示。已知波速为v=1m/s，t=1s时b的位移为0.05m，则下列判断正确的是
A．从t=0时刻起的2s内，a质点随波迁移了2m
B．t=0.5s时，质点a的位移为0.05m
C．若波沿x轴正向传播，则可能xb=0.5m
D．若波沿x轴负向传播，则可能xb=2.5m
4、如图所示，劲度系数为k的轻弹簧的一端固定在墙上，另一端与置于水平面上质量为m 的物体P接触，但未与物体P连接，弹簧水平且无形变。现对物体P施加一个水平向右的瞬间冲量，大小为I0，测得物体P向右运动的最大距离为x0，之后物体P被弹簧弹回最终停在距离初始位置左侧2x0处。已知弹簧始终在弹簧弹性限度内，物体P与水平面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，下列说法中正确的是 （ ）
A．物体P与弹簧作用的过程中，系统的最大弹性势能
B．弹簧被压缩成最短之后的过程，P先做加速度减小的加速运动，再做加速度减小的减速运动，最后做匀减速运动
C．最初对物体P施加的瞬时冲量
D．物体P整个运动过程，摩擦力的冲量与弹簧弹力的冲量大小相等、方向相反
5、采用一稳压交流电源给如图所示电路供电，R1、R2、R3 是三个完全相同的定值电阻，理想变压器的匝数比为2：1，开关断开时电路消耗的总功率为P，则开关闭合时电路消耗的总功率为（ ）
A．PB．C．D．
6、如图所示，一根弹簧一端固定在左侧竖直墙上，另一端连着A小球，同时水平细线一端连着A球，另一端固定在右侧竖直墙上，弹簧与竖直方向的夹角是60°，A、B两小球分别连在另一根竖直弹簧两端。开始时A、B两球都静止不动，A、B两小球的质量相等，重力加速度为g，若不计弹簧质量，在水平细线被剪断瞬间，A、B两球的加速度分别为 ( )
A．
B．，
C．，
D．，
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7、如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC的复色光从空气射向AB边的中点D，入射方向与边AB的夹角为θ= 30°，经三棱镜折射后分为a、b两束单色光，单色光a偏折到BC边的中点E，单色光b偏折到F点，则下列说法正确的是（ ）
A．该棱镜中对单色光a的折射率为
B．在棱镜中传播，a光的传播速度较大
C．a光的频率一定大于b光的频率
D．分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距大
8、光滑平行导轨ab、cd水平放置，两导轨间距为L，两导轨分别与电容为C的电容器的两极板相连，两导轨的右端连接光滑绝缘的圆弧轨道bf、ce圆弧轨道的半径为R，水平导轨与圆弧轨道分别相切于b、c两点。把一质量为m，长度为L的金属杆置于bc位置，如图所示。闭合电键S，金属杆恰能滑到ef。空间存在竖直向下的匀强磁场，磁场分布如图所示，磁场的磁感应强度为B，重力加速度为g，下列各种说法中正确的是（ ）
A．金属杆刚滑上圆弧轨道时，对轨道的压力为3mg
B．从左向右看，电容器的左极板带负电，右极板带正电
C．电容器两极板间的电势差减小了
D．若磁场方向改为水平向右，则闭合电键S后，金属杆仍能上升R的高度
9、如图，等离子体以平行两极板向右的速度v=100m/s进入两极板之间，平行极板间有磁感应强度大小为0.5T、方向垂直纸面向里的匀强磁场，两极板间的距离为10cm，两极板间等离子体的电阻r=1Ω。小波同学在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极接电路中B点，沿边缘放一个圆环形电极接电路中A点后完成“旋转的液体”实验。若蹄形磁铁两极间正对部分的磁场视为匀强磁场，上半部分为S极， R0=2.0Ω，闭合开关后，当液体稳定旋转时电压表（视为理想电压表）的示数恒为2.0V，则
A．玻璃皿中的电流方向由中心流向边缘
B．由上往下看，液体做逆时针旋转
C．通过R0的电流为1.5A
D．闭合开关后，R0的热功率为2W
10、从水平面上方O点水平抛出一个初速度大小为v0的小球，小球与水平面发生一次碰撞后恰能击中竖直墙壁上与O等高的A点，小球与水平面碰撞前后水平分速度不变，竖直分速度大小不变、方向相反，不计空气阻力。若只改变初速度大小，使小球仍能击中A点，则初速度大小可能为（ ）
A．2v0B．3v0C．D．
三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。
11．（6分）某实验小组测量重力加速度的实验装置，如图所示，图中D为铁架台，E为固定在铁架台上的定滑轮（质量和摩擦可忽略）, F为光电门，C为固定在重物上的宽度为d=0.48cm的遮光条（质量不计）。让质量为3.0kg的重物A拉着质量为1.0kg的物块B从静止开始下落。某次实验，测得A静止时遮光条到光电门的距离h=60.0cm，测出遮光条C经过光电门的时间，根据以上数据，可得该次实验重物A经过光电门的速度为_______m/s, 重力加速度为________m/s2（计算结果均保留两位有效数字）。本次实验重力加速度的测量值比实际值________（填“偏小”、“偏大”或“不变”）。
12．（12分）为了探究质量一定时加速度与力的关系，一同学设计了如图所示的实验装置。其中M为带滑轮的小车的质量，m为砂和砂桶的质量。（滑轮质量不计）
(1)下列实验步骤正确的是________
A．用天平测出砂和砂桶的质量
B．将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力
C．小车靠近打点计时器，先释放小车，再接通电源，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数
D．改变砂和砂桶的质量，打出几条纸带
E.实验中不需要砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M
(2)该同学在实验中得到如图所示的一条纸带（两计数点间还有两个点没有画出），已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为______。（结果保留两位有效数字）
(3)以弹簧测力计的示数F为横坐标，加速度为纵坐标，画出的图象是一条直线，图线与横坐标的夹角为，求得图线的斜率为，则小车的质量为______。
A． B． C． D．
四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13．（10分）如图，某同学想把剖面MON为等腰三角形的玻璃砖加工成“玻璃钻石”送给妈妈．已知顶角∠MON = 1θ，该玻璃折射率n = 1．现有一光线垂直MN边入射．
（i）为了使该光线在OM边和ON边都能发生全反射，求θ的取值范围．
（ii）若θ = 41°，试通过计算说明该光线第一次返回MN边能否射出．
14．（16分）一玻璃立方体中心有一点状光源．今在立方体的部分表面镀上不透明薄膜，以致从光源发出的光线只经过一次折射不能透出立方体．已知该玻璃的折射率为，求镀膜的面积与立方体表面积之比的最小值．
15．（12分）如图所示，一足够长木板在水平粗糙面上向右运动。某时刻速度为v0＝2m/s，此时一质量与木板相等的小滑块（可视为质点）以v1＝4m/s的速度从右侧滑上木板，经过1s两者速度恰好相同，速度大小为v2＝1m/s，方向向左。重力加速度g＝10m/s2，试求：
（1）木板与滑块间的动摩擦因数μ1
（2）木板与地面间的动摩擦因数μ2
（3）从滑块滑上木板，到最终两者静止的过程中，滑块相对木板的位移大小。
参考答案
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24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、B
【解析】
A．根据题意作出粒子运动的轨迹如图所示，根据左手定则判断知，此粒子带负电，故A正确，不符合题意；
B．粒子由O运动到A时速度方向改变了60°角，所以粒子轨迹对应的圆心角为θ=60°，则粒子由O到A运动的时间为
故B错误，符合题意；
C．根据几何关系，有
解得
R=2d
根据得
故C正确，不符合题意；
D．粒子在O点时速度与x轴正方向的夹角为60°，x轴是直线，根据圆的对称性可知，离开第一象限时，粒子的速度方向与x轴正方向的夹角为60°，故D正确，不符合题意；
故选B。
2、A
【解析】
将流量计上、下两表面分别与一电压表（内阻很大）的两端连接，U表示测得的电压值，
那么电动势E＝U；根据粒子平衡得， 联立两式解得，。则流量Q＝vS＝vbc＝ ．故A正确，BCD错误。
3、D
【解析】
根据图象可知该波的周期为2s，振幅为0.05m。
A．在波传播过程中，各质点在自己的平衡位置附近振动，并不随波传播。故A错误；
B．由图可知，t=0.5s时，质点a的位移为-0.05m。故B错误；
C．已知波速为v=1m/s，则波长：
λ=vT=1×2=2m；
由图可知，在t=1s时刻a位于平衡位置而且振动的方向向上，而在t=1s时b的位移为0.05m，位于正的最大位移处，可知若波沿x轴正向传播，则b与a之间的距离为：
（n=0，1，2，3…），可能为：xb=1.5m，3.5m。不可能为0.5m。故C错误；
D．结合C的分析可知，若波沿x轴负向传播，则b与a之间的距离为：
xb=（n+）λ（n=0，1，2，3…）
可能为：xb=0.5m，2.5m。故D正确。
故选D。
4、C
【解析】因物体整个的过程中的路程为4x0，由功能关系可得： ,可知， ，故C正确；当弹簧的压缩量最大时，物体的路程为x0，则压缩的过程中由能量关系可知： ，所以：EP＝−μmgx0（或EP=3μmgx0）．故A错误；弹簧被压缩成最短之后的过程，P向左运动的过程中水平方向上受到弹簧的弹力和滑动摩擦力，滑动摩擦力不变，而弹簧的弹力随着压缩量的减小而减小，可知物体先做加速度先减小的变加速运动，再做加速度增大的变减速运动，最后物体离开弹簧后做匀减速运动；故B错误；物体P整个运动过程，P在水平方向只受到弹力与摩擦力，根据动量定理可知，摩擦力的冲量与弹簧弹力的冲量的和等于I0，故D错误．故选C.
点睛：本题分析物体的受力情况和运动情况是解答的关键，要抓住加速度与合外力成正比，即可得到加速度是变化的．运用逆向思维研究匀减速运动过程，求解时间比较简洁．
5、C
【解析】
设三个完全相同的定值电阻的阻值为，电压电压为，开关断开时，根据等效电路可得电路的总的电阻为
电路消耗的总功率为
开关闭合时，根据等效电路可得电路的总的电阻为
电路消耗的总功率为
故A、B、D错误，C正确；
故选C。
6、D
【解析】
对水平细线被剪断前的整体和小球B受力分析，求出两段弹簧中的弹力。水平细线被剪断瞬间，绳中力变为零，弹簧弹力不会突变，对A和B分别受力分析，由牛顿第二定律求出AB各自的加速度。
【详解】
设两球的质量均为m，倾斜弹簧的弹力为，竖直弹簧的弹力为。对水平细线被剪断前的整体受力分析，由平衡条件可得：，解得：。对水平细线被剪断前的小球B受力分析，由平衡条件可得：。水平细线被剪断瞬间，绳中力变为零，弹簧弹力不会突变。对水平细线被剪断瞬间的A球受力分析知，A球所受合力与原来细线拉力方向相反，水平向左，由牛顿第二定律可得：，解得：。对水平细线被剪断瞬间的B球受力分析知，B球的受力情况不变，加速度仍为0。故D项正确，ABC三项错误。
【点睛】
未剪断的绳，绳中张力可发生突变；未剪断的弹簧，弹簧弹力不可以突变。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7、AC
【解析】
A．设到E点的a光线的入射角为i=60°，折射角为r=30°，则折射率
选项A正确；
B．在棱镜中传播，b光的折射率较小，由 可知，a光传播速度较大，选项B错误；
C．a光的折射率大于b光，则a光的频率一定大于b光的频率，选项C正确；
D．a光的频率大于b光的频率，则a光的波长小于b光的波长，根据可知，分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距小，选项D错误。
故选AC。
8、AC
【解析】
A．金属杆由bc滑到ef过程，由机械能守恒有
mv2=mgR
金属杆刚滑上圆弧轨道时，由牛顿第二定律有
FN－mg=m
两式联立解得
FN=3mg
所以金属杆对轨道的压力为3mg，故A正确
B．闭合电键后金属杆获得向右的速度，说明其所受的安培力向右，由左手定则知电流方向由b到c，所以从左向右看，电容器左端为正极板，右端为负极板，故B错误；
C．金属杆受安培力作用，由牛顿第二定律有
由运动学公式有v=t，流过金属杆的电荷量Δq=t，电容器两极板间电势差的减小量ΔU=，联立解得
ΔU=
故C正确；
D．若磁场方向改为水平向右，金属杆所受安培力为竖直向上，由于还受到重力作用，金属杆所获得的速度将小于v，所以上升的高度将小于R，故D错误。
故选AC。
9、BD
【解析】
AB．由左手定则可知，正离子向上偏，所以上极板带正电，下极板带负电，所以由于中心放一个圆柱形电极接电源的负极，沿边缘放一个圆环形电极接电源的正极，在电源外部电流由正极流向负极，因此电流由边缘流向中心，器皿所在处的磁场竖直向上，由左手定则可知，导电液体受到的磁场力沿逆时针方向，因此液体沿逆时针方向旋转，故A错误，B正确；
C．当电场力与洛伦兹力相等时，两极板间的电压不变，则有
得
由闭合电路欧姆定律有
解得
R0的热功率
故C错误，D正确。
故选BD。
10、CD
【解析】
设竖直高度为h，小球以v0平抛时与地面碰撞一次，反弹后与A点碰撞，在竖直方向先加速后减速，在水平方向一直匀速，根据运动的对称性原理，可知该过程运动的时间为平抛运动时间的两倍，则有
水平方向的位移
设当平抛速度为时，经与地面n次碰撞，反弹后仍与A点碰撞，则运动的时间为
水平方向的位移不变，则有
解得
（n=1，2，3…..）
故当n=2时；当n=3时；故AB错误，CD正确。
故选CD。
三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。
11、2.4 9.6 偏小
【解析】
[1] 根据以上数据，可得该次实验重物A经过光电门的速度为
[2]对A、B整体
且
代入数据解得
[3]由于存在阻力，导致加速度偏小，实验重力加速度的测量值比实际值偏小。
12、BDE 1.3 C
【解析】
(1)[1]．AE．本题拉力可以由弹簧测力计测出，不需要用天平测出砂和砂桶的质量，也就不需要使小桶（包括砂）的质量远小于车的总质量，故A错误，E正确；
B．该题是弹簧测力计测出拉力，从而表示小车受到的合外力，应拿走砂桶，将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力，故B正确；
C．打点计时器运用时，都是先接通电源，待打点稳定后再释放纸带，该实验探究加速度与力和质量的关系，要记录弹簧测力计的示数，故C错误；
D．改变砂和砂桶的质量，打出几条纸带，获取多组实验数据，故D正确；
故选BDE。
(2)[2]．由于两计数点间还有两个点没有画出，故T=0.06s，由△x=aT2可得
(3)[3]．由牛顿第二定律得
2F=ma
则
a-F图象的斜率
小车质量为
故选C；
四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13、（1） （1）可以射出
【解析】
（i）根据题意画出光路图（如图）
当光线入射到玻璃砖的内表面（OM、ON）上恰好发生全反射时需满足
解得：临界角 C=30°
由几何关系可得光线入射到OM边、ON边的入射角分别为90°－θ、3θ－90°
要发生全反射应满足：90°－θ ≥C、3θ－90°≥C
综合两式得 40°≤θ≤60°．
（ii）画出该光线第一次返回MN边时的光路图
由几何关系可得在MN边入射角为180°－4θ
若θ = 41°，则180°－4θ＜C
所以该光线第一次返回MN边可以射出
14、
【解析】
试题分析：通过光线在镀膜部分发生全反射，根据临界情况，通过几何关系求出镀膜面积与立方体表面积之比的最小值．
如图，考虑从玻璃立方体中心O点发出的一条光线，假设它斜射到玻璃立方体上表面发生折，根据折射定律有：，式中，n是玻璃的折射率，入射角等于，是折射角，现假设A点是上表面面积最小的不透明薄膜边缘上的一点．由题意，在A点刚好发生全反射，故．设线段OA在立方体上表面的投影长为R，由几何关系有．式中a为玻璃立方体的边长，联立解得．则，由题意，上表面所镀的面积最小的不透明薄膜应是半径为RA的圆．所求的镀膜面积S'与玻璃立方体的表面积S之比为．
15、（1）（2）（3）
【解析】
（1）对小滑块根据牛顿第二定律以及运动学公式进行求解；
（2）对木板分析，先向右减速后向左加速，分过程进行分析即可；
（3）分别求出二者相对地面位移，然后求解二者相对位移；
【详解】
（1）对小滑块分析：其加速度为：，方向向右
对小滑块根据牛顿第二定律有：，可以得到：；
（2）对木板分析，其先向右减速运动，根据牛顿第二定律以及运动学公式可以得到：
然后向左加速运动，根据牛顿第二定律以及运动学公式可以得到：
而且
联立可以得到：，，；
（3）在时间内，木板向右减速运动，其向右运动的位移为：，方向向右；
在时间内，木板向左加速运动，其向左加速运动的位移为：，方向向左；
在整个时间内，小滑块向左减速运动，其位移为：，方向向左
则整个过程中滑块相对木板的位移大小为：。
【点睛】
本题考查了牛顿第二定律的应用，分析清楚小滑块与木板的运动过程和受力情况是解题的前提，应用牛顿第二定律与运动学公式即可解题。