河北省部分高中2023-2024学年高三上学期1月期末考试物理试题

这是一份河北省部分高中2023-2024学年高三上学期1月期末考试物理试题，共12页。试卷主要包含了本卷命题范围，5Hz，如图所示，一质量为m=0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域内。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.已知元电荷e=1.6×10-19C，普朗克常量h=6.6×10-34J·s，用单色光照射逸出功为W=2.2eV的某金属时，逸出光电子的最大初动能为1.1eV，则单色光的频率与金属的截止频率之比为
A. B. C. D.
2.2023~2024雪季，“首届法国阿尔卑斯滑雪嘉年华”推介会从北京出发，经过广州等中国各大名城，了解各个地区游客对滑雪度假的需求.如图所示，滑雪者与装备的总质量为75kg，沿着倾角θ=30°的平直山坡直线滑下，当速度达到2m/s时他收起雪杖自由下滑，在此后5s的时间内滑下的路程为60m.将这5s内滑雪者的运动看作匀加速直线运动，g取10m/s2.则这5s内滑雪者损失的机械能为
A.3800J B.4200J C.4500J D.5400J
3.如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，实线为t=0时刻的波形图，虚线为t=0.1s时刻的波形图，质点M的横坐标x=2.5m，波源不在坐标原点O，下列说法正确的是
A.波的频率可能为7.5Hz
B波的传播速度可能为5m/s
C.t=0.1s时刻质点M正在沿工轴正方向运动
D.t=0.1s时刻M点左侧在工轴上与M点相距5m处的质点正在向-y轴方向振动
4.氦气是惰性气体，有众多应用，如气球、深海潜水、低温技术、火箭燃料、安全气囊等.工人师傅在压强为1.0×105Pa、温度为15℃生产氦气球的车间里，用一个压强为2.0×107Pa，体积为10L的氦气罐给气球充气，每个气球需要充入氦气10L，充气后压强等于1.0×105Pa，假设充气前后气球和氦气罐温度都与车间温度相同，氦气视为理想气体，不计充气过程的漏气和气球内原有的气体，以下说法正确的是
A.用一个氦气罐可以充出398个符合要求的气球
B用一个氦气罐可以充出199个符合要求的气球
C.用氦气罐给气球充气过程中，氦气内能增加
D.用氦气罐给气球充气过程中，氦气向外界释放热量
5.如图所示，一质量为m=0.1kg，长为L=0.2m的导体棒水平放置在倾角为θ=37°的光滑斜面上，整个装置处于垂直于斜面向上的匀强磁场中.当导体棒中通有垂直纸面向里的恒定电流I=0.5A时，磁场的方向由垂直于斜面向上沿逆时针转至水平向左的过程中，导体棒始终静止，(sin37°=0.6，cs37°=0.8，取g=10m/s2)，则磁感应强度B的取值范围是
A.6T≤B≤10T B.6T≤B≤20T C.3T≤B≤20T D.3T≤B≤10T
6.甲、乙两同学沿平直公路同向晨练，t=0时两同学并排，甲前2s匀速运动之后匀减速直至停止，乙做匀减速运动直至停止，甲、乙两位同学的v-t图像如图所示，下列说法正确的是
A.甲、乙两同学在0~8s的时间内位移大小之比2∶3
B.甲、乙两同学在减速过程中的加速度大小之比3∶1
C.t=2s时两同学间距离最大，最大距离为2m
D.t=8s时两同学间距离最大，最大距离为8m
7.电动车被认为是新型节能环保的交通工具.在检测某款电动车性能的实验中，质量为m的电动车由静止开始沿平直公路行驶，受到的阻力大小恒定，电动车的输出功率随速度的变化关系如图所示，电动车速度从v达到最大速度2v所用时间为t，则以下说法正确的是
A.电动车先做匀加速运动后做匀速运动
B电动车速度为v时加速度大小为
C.电动车速度从О到v所用时间为
D.电动车速度从О到2v的过程中，位移大小为
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.调压变压器是一种能在0～250V范围内连续调节输出电压的变压器.如图甲所示为理想调压变压器，当滑动接头Р上下移动时可改变输出电压.若原线圈A、B两端的输人电压不变，用户C，D两端电压随时间t变化的曲线如图乙所示.以下说法正确的是
A.用户C、D两端电压V
B.用户C、D两端电压V
C.应将Р适当下移，才能使用户C、D两端电压降到220V
D.应将Р适当上移，才能使用户C、D两端电压降到220V
9.2023年8月21日，长征四号丙运载火箭在酒泉卫星发射中心点火升空，成功将高分十二号04星送人预定轨道，发射任务取得圆满成功.人造卫星的发射过程要经过多次变轨方可到达预定轨道，假设图示三个轨道是高分十二号04星绕地球飞行的轨道，其中轨道Ⅰ、Ⅲ均为圆形轨道，轨道Ⅱ为椭圆形轨道，三个轨道在同一平面内，轨道Ⅱ与轨道Ⅰ相切于A点，与轨道Ⅲ相切于B点，不计高分十二号04星在变轨过程中的质量变化，则下列说法正确的是
A.高分十二号04星在轨道Ⅱ上运动时，在距离地球较近的点速度较大
B.高分十二号04星在轨道Ⅲ的任何位置都具有相同的加速度
C.高分十二号04星在轨道I上A点的动量小于在轨道Ⅱ上A点的动量
D.高分十二号04星在轨道Ⅱ上B点的加速度与在轨道Ⅲ上B点的加速度相同
10.如图所示，真空中有四个等量异种点电荷，M、N带正电，P、S带负电，分别放在圆心为О的虚线圆上等距离的四个点，a，b、c，d分别为相邻两点电荷连线的中点，下列说法中正确的是
A.O点的合场强为零，a点的合场强方向水平向左
B.b点的合场强一定大于a点的合场强
C.b点电势比d点电势高，将电子从b点沿直线移动到d点，电场力做负功
D.将一带正电的试探电荷从a点沿直线移动到c点，试探电荷的电势能一直减小
三、非选择题：本题共5小题，共54分.
11.(6分)某同学做“验证力的平行四边形定则”实验.如图甲，橡皮条的一端固定轻质小圆环，另一端固定在桌面上，橡皮条的长度为GE.在图乙中，用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环.小圆环受到拉力F1、F2的共同作用，处于О点，橡皮条伸长的长度为EO，对圆环的拉力为F3.
(1)撤去F1、F2，改用一个力F单独拉住小圆环，仍使它处于О点(图丙).则F1与F2的合力与__________相等，F1、F2与____(均选填“F”或“F3”)的合力为0.
(2)如图丁所示，用M、N两只弹簧测力计把小圆环拉到O点，这时∠MON<90°，现改变弹簧测力计M的拉力方向，使α角减小，但不改变它的拉力大小，那么要使小圆环仍被拉到О点，需调节弹簧测力计N拉力的大小及β角，在下列调整方法中，可能实现目标的方法是_________.
A.增大N的拉力和β角 B增大N的拉力，β角不变
C.增大N的拉力，同时减小β角 D.N的拉力大小不变，增大β角
(3)本实验采用的科学方法是_________.
A.建立物理模型法 B.理想实验法 C.控制变量法 D.等效替代法
12.(8分)某实验小组为了研究一只标有“2.2V 1.1W”字样小灯泡的伏安特性曲线.实验室提供了以下器材：
A.电源E：电动势为3.0V，内阻不计；
B.电压表V：量程为0~3V，内阻约为1kΩ
C.电流表A1：量程为0～3A，内阻约为0.1Ω；
D.电流表A2：量程为0～0.6A，内阻约为0.6Ω；
E.滑动变阻器R1：最大阻值为10Ω，额定电流为0.6A；
F.滑动变阻器R2：最大阻值为15kΩ，额定电流为1.0A；
G.开关S，导线若干.
(1)实验中电流表应选_______(填“C"或"D”)，滑动变阻器应选用________(填“E”或“F”).
(2)实验设计的电路如图甲所示，请根据电路图将实物图乙连接完整.
(3)连接好电路后，在闭合电键前，应将图乙中滑动变阻器的滑片移到_________(填“M”或“N”)端.
(4)根据实验数据得到了如图丙所示小灯泡的U-Ⅰ图像.电压从0.4V增至1.2V的过程中小灯泡的阻值增加了________Ω.
(5)根据作出的图像判断：小灯泡的电阻随温度升高而_________(填“增大”或“减小”).
13.(10分)2023年7月份我国光缆产量当期值约为2670.9万芯千米.光导纤维由纤芯和包层两部分组成，为了在纤芯与包层的分界面发生全反射，光导纤维中纤芯材料的折射率应大于包层材料的折射率.如图所示，一条长直光导纤维的长度为d，在纤芯与包层的分界面发生全反射的临界角C=60°.现有一束细光从右端面中点以θ=53°的入射角射入，光在纤芯与包层的界面恰好发生全反射.(sin53°=0.8，cs53°=0.6，光在真空中的传播速度为c=3×108m/s)求：
(1)纤芯的折射率n；
(2)若从右端射入的光能够传送到左端，求光在光导纤维内传输的最长时间和最短时间之比.
14.(12分)如图所示，在平面坐标系第Ⅰ象限内有沿x轴负方向的匀强电场，在第Ⅱ、Ⅲ象限内平行于y轴的虚线PQ与y轴之间有垂直坐标平面向里磁感应强度为B的勾强磁场，第Ⅳ象限内放置C、D两个平行于x轴的金属板y金属板之间的电压为U.一质量为m、电荷量为q的带正电粒子(不计粒子重力)从靠近D板的S点由静止开始做加速运动，从x轴上x=L处的A点垂直于工轴射入电场，粒子进入磁场时速度方向与y轴正方向成θ=60°.求：
(1)粒子运动到A点的速度大小；
(2)匀强电场的场强大小E；
(3)要使粒子不从PQ边界射出，求虚线PQ与y轴之间磁场的最小宽度d.
15.(18分)如图所示，光滑水平面AB与左端传送带在B点平滑相连，长度L=2m的轻绳系一质量m1=2kg的物块甲在竖直平面内做顺时针圆周运动，最低点刚好与水平面A处接触，当物块甲运动到圆周的最低点时绳子断开，物块甲以水平速度从A处射出，绳断前瞬间轻绳张力大小为120N.从A处射出的物块甲与静止在B点的质量m2=3kg的物块乙发生弹性正碰后，乙从B点冲上倾角为θ=37°的传送带的同时，质量m3=3kg物块丙从传送带顶端无初速度释放.已知传送带以=4m/s的速度沿逆时针方向转动，三物块均可视为质点，乙，丙两物块与传送带间的动摩擦因数均为=0.5，两物块未在传送带上发生碰撞，(，sin37°=0.6，cs37°=0.8，重力加速度大小取g=10m/s2)，求：
(1)甲、乙碰撞后的瞬间，乙的速度大小；
(2)乙在传送带上向上运动的位移大小；
(3)若两物块乙，丙未在传送带上发生碰撞，传送带的最小长度是多大(结果保留两位有效数字).
参考答案
1.A 根据爱因斯坦光电效应方程可得，该金属的逸出功为W=2.2eV，光电子的最大初动能为1.leV，=3.3eV，根据逸出功与截止频率的关系可得，解得，只有选项A正确.
2.C 滑雪者做匀加速直线运动，则，得=4m/s2，根据牛顿第二定律，有，得f=75N，滑雪者损失的机械能=4500J，只有选项C正确.
3.D 波沿x轴正方向传播，则=0.ls，周期为，频率为Hz=Hz(n=0，1，2，3，…)，所以波的频率可能为2.5Hz，12.5Hz，…，不可能为7.5Hz，选项A错误；波速为，由题图可知=4m，则(n=0，1，2，3，…)，当n=0时，v=10m/s，不可能为5m/s，选项B错误；波的传播过程是振动形式的传播，质点不会随波迁移，选项C错误；5m=，在t=0.1s时刻在M右侧与M相距5m处的质点向上振动，在M点左侧在x轴上与M相距5m处的质点正在向-y方向振动，选项D正确.
4.B 氦气罐体积V=10L，压强p=2.0×107Pa，每个气球充满气的体积V0=10L，压强p=1.0×105Pa，由玻意耳定律可得，n=199，所以每个罐子可以充气球199个，选项A错误，B正确；对充入气球内的氦气，从氦气罐内到气球内的过程，体积增大，对外做功，不计温度变化，将氦气实为理想气体，则内能不变，根据热力学第一定律△U=W+Q，△U=0，W为负值，则Q为正值，气体吸热，选项CD错误.
5.A 经分析知，导体棒受到重力mg、斜面的弹力FN和安培力FA，且三力的合力为零，如图所示，从图中可以看出，在磁场方向变化的过程中，安培力FA一直变大，导体棒受到斜面的弹力FN一直变小，由于FA=BIL，其中电流Ⅰ和导体棒的长度L均不变，故磁感应强度渐渐变大，当磁场方向垂直斜面向上时，安培力FA沿斜面向上，此时安培力最小，最小值FAmin=mgsinθ，则=6T；当磁场方向水平向左时，安培力方向竖直向上，此时对应的安培力最大，得磁感应强度的最大值=10T，磁感应强度B的取值范围是6T≤B≤10T.只有选项A正确.
6.D v-t图像中图线与时间轴围成的面积表示位移，由图像可知甲，乙两同学在0~8s的时间内位移大小之比为3∶4，选项A错误；图线的斜率表示加速度，由图像可知甲、乙两同学减速过程中的加速度大小之比3∶2，选项B错误；0~2s的时间内乙的速度始终大于甲的速度，甲乙两同学之间的距离一直在增大，2~8s时间内，两同学都做减速运动，但甲做减速运动的加速度大于乙做减速运动的加速度，因此任意时刻乙的速度都大于甲的速度，综合可知整个运动过程中乙的速度都大于或等于甲的速度，故t=8s时两同学间的距离最大，最大距离为8m，选项C错误，D正确.
7.C 因为P=Fv，由电动车的输出功率随速度的变化关系图像可知，在第一个阶段斜率不变，故牵引力不变，所以加速度不变，先做匀加速直线运动.第二阶段功率恒定速度增大，牵引力减小，故加速度减小，则电动车再做变加速运动，选项A错误；电动车能达到的最大速度为2v，所以阻力，电动车速度为v时，加速度为，选项B错误；电动车速度从0到v所用时间为，选项C正确；电动车在第一个阶段，解得，第二阶段，电动车功率恒定，根据动能定理，总位移为，选项D错误.
8.AC 由图像可得图线是正弦规律图线，则，角速度为=100rad/s，所以有V，选项A正确，B错误；应将Р适当下移，应增加变压器原线圈匝数，才能使用户C、D两端电压降到220V，选项C正确，D错误.
9.ACD 根据开普勒第二定律可知，高分十二号04星在轨道Ⅱ上运动时，在距离地球较近的点速度较大，较远的点速度较小，选项A正确；高分十二号04星在轨道Ⅲ的任何位置都具有相同大小的加速度，但是方向不同，选项B错误；高分十二号04星从轨道Ⅰ到轨道Ⅱ要在A点加速，则高分十二号04星在轨道Ⅰ上A点的动量小于在轨道Ⅱ上A点的动量，选项C正确；不论在轨道Ⅱ还是轨道Ⅲ运行，高分十二号04星在B点时受到地球的万有引力相同，则加速度相同.选项D正确.
10.BD 根据点电荷电场的叠加，四个点电荷在О点的合场强方向，由a指向c，不可能为零；根据电场的对称性可知a，c两点和bd两点的电场强度分别相同，a，b点的场强如图所示，根据对称性可知a，b两点的合场强方向都是水平向右，选项A错误；a点场强由E1，E2合成，b点场强由E3、E4、E5、E6合成，四个电荷等量，所以E3=E4>E1=E2，E3、E4同向，E3、E4的合场强一定大于E1、E2的合场强，所以b点的合场强一定大于a点的合场强，选项B正确；b、d两点关于ac连线对称，故b，d两点的电势一定相同，将电子从b点沿直线移动到d点，电场力做功为零，选项C错误；据矢量合成法则，从a点沿直线到c点，各个位置的场强方向向右；所以将一带正电的试探电荷匀速从a点沿直线移动到c点，电场力方向向右，所以电场力一直做正功，所以电荷的电势能一直减小，选项D正确.
11.(1)F(1分)；F3(1分)；(2)ABC(2分)；(3)D(2分)
解析：(1)F1与F2共同作用的效果与F单独作用的效果相同，则Fl与F2的合力与F相等；小圆环受到拉力F1、F2、F3的共同作用，静止于О点，则F1、F2、F3的合力为0.
(2)保持О点位置不动，即合力大小.方向不变，弹簧测力计M的读数不变，只要符合该条件而且能够作出力的平行四边形即可，如图所示，F1如果从1变到4，能够作出力的平行四边形，故A正确；F1如果从1变到3，能够作出力的平行四边形，故B正确；F1如果从1变到2，能够作出力的平行四边形，故C正确；N的拉力大小不变，增大β角，不能够作出力的平行四边形，故D错误.
(3)在“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中，两个拉力的作用效果和一个拉力的作用效果相同，采用的科学方法为等效替代法.
12.(1)D(1分)；E(1分)；(2)见解析(2分)；(3)M(1分)；(4)1(或1.0均给分，2分)；(5)增大(1分)
解析：(1)由题可知，灯泡额定电流为0.5A，则电流表选D；为方便实验操作，滑动变阻器应选E.
(2)对照电路图，实物连接如图所示.
(3)闭合电键前，应将滑片移到M端，使输出电压为零，保护电路元件.
(4)根据小灯泡的U-Ⅰ图像.根据欧姆定律得电压为0.4V时灯泡电阻为R=Ω=2Ω，电压为1.2V时灯泡电阻
为Ω=3Ω，所以电压从0.4V增至1.2V的过程中小灯泡的阻值增加了1Ω.
(5)图像的点与坐标原点的连线斜率是电阻，由此可知，小灯泡的电阻随温度升高而增大.
l3.解：(l)为使射入的光在内芯与包层的界面恰好发生全反射，则有，(1分)
又r=90°-C=30°，(1分)
可得sin53°=nsin30°，(1分)
解得n=1.6；(1分)
(2)光在内芯的传播速度为，(1分)
当光射到芯层与包层分界面的入射角等于临界角C时，光在光导纤维内传输的时间最长，此时光传播的路程为，(2分)
则最长时间，(1分)
当光射向右端面的入射角为0°时，光在光导纤维内传输的时间最短，则有
，(1分)
mnc
光在光导纤维内传输的最长时间和最短时间之比.(1分)
14.解：(1)设粒子运动到A点的速度大小为，
由动能宗理得，(1分)
可得粒子运动到A点的速度大小：；q(2分)
(2)设粒子进入磁场的速度为v，粒子在电场中竖直方向做匀速运动，
水平方向做匀加速运动：，(1分)
根据动能定理：，(1分)
解得匀强电场的场强大小：，(1分)
将代入解得：，(1分)
(3)带电粒子进入磁场中洛伦兹力提供向心力，设圆周运动的半径为r，则有：
，(1分)
当粒子运动的轨迹刚好与边界PQ相切时，粒子不从PQ边界射出，虚线PQ与y轴之间磁场的最小宽度
，(1分)
解得：，(1分)
将代入解得：.(2分)
15.解：(l)甲运动到圆周的最低点时由牛顿第二定律得，(1分)
将F=120N代入解得甲运动到圆周的最低点时速度大小v=10m/s，(1分)
甲、乙发生的弹性碰撞，动量守恒，(1分)
能量守恒，(2分)
解得=-2m/s，=8m/s，
甲、乙碰撞后，乙的速度大小：=8m/s；(1分)
(2)对物块乙，由牛顿第二定律得，(1分)
解得=10m/s2，(1分)
物块乙减速至与传送带共速的过程，时间=0.4s，(1分)
位移大小=2.4m，(1分)
之后，物块乙的速度小于传送带的速度，其所受滑动摩擦力沿传送带向上，由牛顿第二定律得
，
解得=2m/s2，(1分)
物块乙减速至0的时间=2s，(1分)
位移大小=4m，(l分)
物块乙在传送带上向上运动位移的大小=6.4m；(1分)
(3)物块丙的加速度大小也为=2m/s2
物块乙开始加速向下运动时，物块丙已经具有向下的速度，二者加速度大小相等，要使二者不相碰，应在物块乙滑下传送带后，物块丙到达传送带底端.当物块乙刚滑下传送带时，物块丙恰好运动至传送带底端，此时传送带长度最小，最小长度，(1分)
物块乙向下运动过程中，(1分)
解得=2.5s，则=4.9s，(1分)
代入解得传送带的最小长度=24m.(l分)