2023-2024学年河北省沧州市泊头市第一中学高三（下）联考物理试卷（3月）（含解析）

这是一份2023-2024学年河北省沧州市泊头市第一中学高三（下）联考物理试卷（3月）（含解析），共21页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1.2023年12月14日，在法国卡达拉奇，中核集团核工业西南物理研究院与国际热核聚变实验堆ITER总部签署协议，宣布新一代人造太阳“中国环流三号”面向全球开放，邀请全世界科学家来中国集智公关，共同追逐“人造太阳”梦想。“人造太阳”内部发生的一种核反应其反应方程为 12H+13H→24He+X，已知 12H的比结合能为E1， 13H的比结合能为E2， 24He的比结合能为E3，光在真空中的传播速度为c。下列说法正确的是( )
A. 核反应方程中X为−10e
B. 该核反应是一个吸热反应
C. 24He的比结合能小于 13H的比结合能
D. 核反应中的质量亏损为4E3−2E1+3E2c2
2.无自带动力的帆船在大海中可借助风力航行。如图甲所示为一帆船在某次航行时的俯视图，把帆面张在航向(船头指向)和风向之间，使风向垂直于帆面，风会对帆面产生垂直于帆面的压力F，压力F可以分解为两个分力F1、F2,F1沿着航向使船前进，F2垂直于船体与水对龙骨(如图乙所示)的横向阻力相平衡。已知帆面与航向之间的夹角为θ，船的总质量为m，忽略水的流速对船的影响。下列说法正确的是( )
A. F2=Fsinθ
B. 船受到的合力是F1
C. F1是船前进的动力
D. 若船沿着航向的阻力为f，则船的加速度为Fcsθ−fm
3.静电喷涂是一种利用静电作用使雾化涂料微粒在高压电场作用下带上电荷，并吸附于被涂物的涂装技术，静电喷涂机的结构如图所示，电场线的方向由工件指向喷口，工件接地并规定大地的电势为零，下列说法正确的是( )
A. 雾化涂料微粒正电，工件带负电
B. 静电喷涂机喷口处的电势大于零
C. 工件表面处的电场强度小于喷口处的电场强度
D. 工件与喷口之间的电场线与真空中等量同种点电荷之间的电场线类似
4.如图甲所示，在一条平直公路上，A、B、C三辆车(可看成质点)分别在各自的车道上做直线运动。t=0时刻三辆车位于同一起点，A车以速度vA=8m/s做匀速直线运动，B车做初速度为0的匀加速直线运动，C车做初速度v0=4m/s的匀加速直线运动，三辆车的v−t图线如图乙所示。已知t=4s时A、B两车相遇。下列说法正确的是( )
A. 1.5s时三辆车的速度相等
B. 0∼4s内C车的平均速度为8m/s
C. 以C车为参考系，B车的加速度为1.5m/s2
D. 0∼1s内A、C两辆车的位移之比为4∶1
5.如图所示，假设天王星与海王星都绕太阳做匀速圆周运动，且两者的轨道在同一平面内。已知天王星的公转角速度为ω，公转线速度为v，引力常量为G，下列说法正确的是( )
A. 海王星的公转周期小于2πω
B. 海王星的公转加速度大于ωv
C. 太阳的质量为v3Gω2
D. 若海王星的公转加速度和周期分别为a、T，则天王星与海王星的公转轨道半径之比r天r海=4π2vωaT2
6.运动员为了锻炼腰部力量，在腰部拴上轻绳然后沿着斜面下滑，运动的简化模型如图所示，与水平方向成37∘角的光滑斜面固定放置，质量均为m的运动员与重物用跨过光滑定滑轮的轻质细绳连接。运动员从斜面的某处由静止开始下滑，当运动到绳与斜面垂直的A点时速度大小v0=65 gL，当运动到B点时，绳与斜面的夹角为37∘。已知A、B两点之间的距离为L，重力加速度为g，运动员在运动过程中一直未离开斜面，绳一直处于伸直状态，运动员与重物(均可视为质点)始终在同一竖直面内运动，sin37∘=0.6,cs37∘=0.8。运动员到达B点时，其速度的大小为( )
A. gLB. gL2C. 2 gLD. 2gL
7.如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为3∶1，在原线圈回路中接有定值电阻R1，副线圈回路中接有滑动变阻器R2，R2的最大阻值等于R1，原线圈一侧接在电动势有效值为E的正弦式交流电源上，电流表和电压表均为理想交流电表，电源内阻忽略不计。滑动变阻器滑片自上向下滑动时，下列说法正确的是( )
A. 电压表与电流表的示数变化量ΔU、ΔI的比值ΔUΔI增大
B. 电压表与电流表的示数变化量，ΔU、ΔI的比值ΔUΔI减小
C. 当R2=R19时R2获得的功率最大，数值为E24R1
D. 当R2=R13时R2获得的功率最大，数值为E24R1
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.甲、乙两列在同一介质中沿x轴正方向传播的简谐横波，在t=0时刻的部分波形图如图所示，该时刻两列波的波峰正好在x=5.0m处重合。已知两列波的波速均为v=5.0m/s。下列说法正确的是( )
A. t=0时刻，甲波上x=3.0m处的质点沿y轴正方向振动
B. 乙波的周期为1.6s
C. t=0时刻，x=45m处也为两列波的波峰重合的位置
D. 0∼1s内，x=5.0m处的质点沿x轴正方向移动了5m
9.如图所示，三角形ABC是某种透明介质的横截面，∠A=75∘、∠B=60∘，一细束单色光沿与AB成θ角的方向射向AB边上的D点，折射光线DE射到AC边上的E点，正好在E点发生全反射。已知DE与BC平行，A、D两点间的距离为L，光在真空中的传播速度为c，sin75∘= 6+ 24。下列说法正确的是( )
A. 介质对此单色光的折射率为 3
B. θ为60∘
C. D、E两点间的距离为( 3+1)L2
D. 此单色光从D到E传播的时间为( 6+ 2)L2c
10.如图所示，在平面直角坐标系xOy的第一、二象限内存在一半径为R、与x轴相切于坐标原点O的圆形边界，MN是平行于x轴的直径，圆形边界内存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，在第三、四象限内存在平行于x轴方向的匀强电场。一质量为m、电荷量为−q(q>0)的粒子从M点以指向N点的速度射入磁场，粒子从O点离开磁场进入电场，到达P点时速度与x轴的正方向成37∘角。已知粒子从O点运动到P点的时间为t，粒子重力忽略不计，sin37∘=0.6、cs37∘=0.8。下列说法正确的是( )
A. 电场方向沿x轴正方向B. 粒子在O点的速度大小为BqRm
C. 匀强电场的电场强度为4BR3tD. O、P两点间的电势差为8B2R29m
三、实验题：本大题共2小题，共22分。
11.某实验小组利用电压表、电流表、滑动变阻器等元件，设计了如图甲或如图乙所示的电路来研究半导体二极管的伏安特性曲线。实验时，闭合开关，缓慢调节滑动变阻器滑动触头的位置，记录相对应的电压表读数U、电流表读数I，得到实验的I−U图线如图丙所示，回答下列问题：
(1)本实验应选图________(填“甲”或“乙”)电路图来连接实物图，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于________(填“a”或“b”)端。
(2)根据所选电路图，用笔画线代替导线，把图丁中的实物图连接完整。
(3)半导体二极管的I−U图线不是直线，这些电学元件称为非线性元件，欧姆定律________(填“适用”或“不适用”)于非线性元件，计算电阻的公式R=UI_________(填“适用”或“不适用”)于非线性元件，从I−U图线是一条曲线看出半导体二极管的电阻不是一个常数，当半导体二极管的电流为0.5A时，其功率为________W。
12.某同学设计了如图甲所示的实验装置，该装置既可以验证牛顿第二定律，也可以测量凹形滑块的质量与当地的重力加速度，实验器材有加速度传感器、质量已知的钩码、木板(左端带定滑轮)、轻质细线。
实验步骤如下：
①调节滑轮使细线与木板平行，然后调整木板的倾角来平衡木板对滑块的摩擦力；
②挂上钩码，由静止释放滑块，记录加速度传感器的示数以及相应的钩码质量；
③改变悬挂钩码的个数，重复步骤②，得到多组加速度a与相应悬挂的钩码总质量M
④画出1M−1a的函数关系图像如图乙所示。
回答下列问题：
(1)在平衡木板对滑块的摩擦力时________(填“需要”或“不需要”)在细线的下端挂上钩码，本实验________(填“需要”或“不需要”)滑块的质量远大于所悬挂钩码的质量。
(2)设当地的重力加速度为g，滑块的质量为m，写出图乙的函数表达式________(用g、m、M、a来表示)。
(3)由图乙可得m=_________(用b来表示)，g=_________(用b、c、d来表示)。
四、计算题：本大题共3小题，共32分。
13.一定质量的理想气体，从状态A开始，经历B、C两个状态又回到状态A，在此过程中压强p与体积V的关系图像如图所示。已知AC与纵轴平行，▵ABC的面积为S0，∠BAC=∠BCA，AB的反向延长线经过坐标原点O，在状态C时气体的温度为T0。求：
(1)气体在状态A、C的压强；
(2)气体在状态A的温度；
(3)气体从状态B到状态C外界对气体做的功。
14.如图所示，长方形物块放置在光滑水平地面上，两竖直挡板(侧面光滑)夹在物块的两侧并固定在地面上，现把足够长的轻质硬杆竖直固定在物块上，一根不可伸长的长为L的轻质细线一端固定在杆的上端O点，另一端与质量为m的小球(视为质点)相连，把小球拉到O点等高处，细线刚好拉直，现使小球获得竖直向下的初速度，使小球能在竖直平面内做完整的圆周运动，当小球到达最高点时，物块对地面的压力恰好为0，且此时小球的加速度大小为9g。已知小球在运动的过程中与杆不发生碰撞，重力加速度为g，忽略空气的阻力。
(1)求物块的质量以及小球获得的竖直向下的初速度大小；
(2)若小球运动一周到达O点的等高点时，立即撤掉两侧挡板，物块一直在光滑的水平面上运动，求当小球再次到达最低点时物块的速度大小及细线的拉力大小。
15.如图所示，间距为L的光滑平行等长金属导轨ab、cd固定在倾角为37∘的绝缘斜面上，ef、gh为固定在绝缘水平面上的平行粗糙金属导轨，间距也为L，导轨ab、cd在最低点用绝缘光滑材料与导轨ef、gh平滑连接，a、c两点用导线连接，与倾斜导轨垂直的虚线与a、c两点间的距离为5L，其左侧存在方向竖直向下的匀强磁场(范围足够大)，磁感应强度大小B随时间变化的关系式B=kt(k为已知的常数且为正值)。水平导轨内存在磁感应强度大小为B0、方向竖直向下的匀强磁场(范围足够大)，质量为2m的导体棒乙垂直于水平导轨静止放置。现让质量为m的导体棒甲在虚线的右下方垂直倾斜导轨由静止释放，沿导轨下滑距离为5L到达倾斜导轨的最低点，然后滑上水平导轨，导体棒甲在水平导轨上滑行一段距离d停在乙的左侧。已知甲刚滑上水平导轨时，乙受到的静摩擦力恰好达到最大值，导体棒甲接入电路的阻值为R，其他电阻均忽略不计，重力加速度为g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，导体棒甲、乙与水平导轨之间的动摩擦因数相等，sin37∘=0.6,cs37∘=0.8。求：
(1)导体棒甲到达倾斜轨道的最低点时的速度大小；
(2)导体棒乙与水平导轨间的动摩擦因数；
(3)导体棒甲在水平导轨上滑行的时间；
(4)导体棒甲由静止释放到停止运动产生的焦耳热。
答案和解析
1.【答案】D
【解析】D
【详解】A.根据质量数与电荷数守恒可知X为 01n ，A错误；
B.该核反应为轻核聚变，释放热能，B错误；
C.反应过程中释放大量热量， 24He 的比结合能大于 13H 及 12H 的比结合能，C错误；
D.对该核反应，由能量守恒可得
4E3−2E1+3E2=Δmc2
解得
Δm=4E3−2E1+3E2c2
D正确。
故选D。
2.【答案】C
【解析】C
【详解】A.如图所示
把力F分解，由图可得
F2=Fcsθ
F1=Fsinθ
A错误；
BC. F1 是船前进的动力，因为船沿着航向还会受到阻力，则船受到的合力小于 F1 ，B错误，C正确；
D.由牛顿第二定律可得船的加速度
a=F1−fm=Fsinθ−fm
D错误。
故选C。
3.【答案】C
【解析】【分析】
根据电场线的性质判断电势和场强，注意与大地相连的工件电势为零，要记住等量同种点电荷之间的电场线形状。
本题考察电场线的性质和定义
【解答】
A. 电场线的方向由工件指向喷口，雾化涂料微粒逆电场线方向运动，则带负电，故A错误；
B. 沿电场线方向电势降低，则喷口的电势小于工件，而工件与大地相连电势为零，则喷口的电势小于零，故B错误；
C. 电场线越密集的地方电场强度越大，则工件表面处的电场强度小于喷口处的电场强度，故C正确；
D. 等量同种点电荷电场线如图，故D错误。
故选：C。
4.【答案】B
【解析】B
【详解】A. 0∼4s 时间段内有
xA=vAt=32m ， xB=12aBt2
由题意可知
xA=xB
解得
aB=4m/s2
由
vA=aBt1
解得
t1=2s
可知 2s 时三辆车的速度相等，故A错误；
B.对C车， 0∼4s 内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，则有
vC=vA=8m/s
故B正确；
C.0∼2s内对C车有
aC=vA−v0t1=2m/s2
则有
aB−aC=2m/s2
所以以C车为参考系，B车的加速度为 2m/s2 ，故C错误；
D.0∼1s内，有
x′A=vAt0=8m ， x′C=v0t0+12aCt02=5m
可得
x′Ax′C=85
故D错误。
故选B。
5.【答案】D
【解析】D
【详解】A.天王星的公转角速度为ω，公转线速度为v，则公转周期为
T1=2πω
公转加速度为
a1=ωv
而由万有引力向心力有
GMmR2=m4π2T02R=ma0
可得
T0= 4π2R3GM ， a0=GMR2
可知行星的公转轨道半径越大，周期越大，加速度越小，海王星的公转轨道半径大于天王星的公转轨道半径，则海王星的公转周期大于 2πω ，公转加速度小于 ωv ，故AB错误；
C.由
GMmr天2=mωv ， r天=vω
解得太阳的质量
M=v3Gω
故C错误；
D.若海王星的公转加速度和周期分别为a、T，由
a=4π2T2r
可得海王星的公转轨道半径为
r=aT24π2
已知天王星的公转角速度为ω，公转线速度为v，由
v=ωr天
可得天王星的公转轨道半径
r天=vω
则有
r天r海=4π2vωaT2
故D正确。
故选D。
6.【答案】A
【解析】.A
【详解】设 AB 间距为 L ，运动员从A点到B点，重力势能的减少量为
Ep1=mgLsin37∘=3mgL5
重物上升的高度
h=Lcs37∘−Ltan37∘=L2
则物体重力势能的增加量为
Ep2=mgh=mgL2
则系统总重力势能的减少量为
ΔEp=Ep1−Ep2=mgL10
运动员在B点时，把 v人 分别沿着绳和垂直绳分解，沿着绳子方向的分速度为
v绳=v人cs37∘=45v人
重物的速度等于绳速，则有
v物=v绳=45v人
运动员从A点到B点，人与重物组成的系统机械能守恒，根据机械能守恒定律可得
ΔEp=12mv人2+12mv物2−12mv02
代入初速度 v0 ，可得
v人= gL
故选A。
7.【答案】C
【解析】C
【详解】AB.当电压表的示数变化量为 ΔU 时，原线圈两端电压的变化量
ΔU1=3ΔU
定值电阻 R1 两端电压变化量的绝对值
ΔUR1=ΔU1
知
ΔUΔI=13ΔUR1ΔI=R13
则 ΔUΔI 为定值，故AB错误；
CD.如图所示，虚线框内部的部分可等效为电阻R，则
I12R=I22R2
可得
R=I22I12R2=9R2
R2 的功率即为等效电阻R的功率，易知当 R=R1 时，等效电阻消耗的功率最大，原线圈输入功率最大为
Pm=E24R1
此时
9R2=R1,R2=R19
故C正确，D错误。
故选C。
8.【答案】BC
【解析】【分析】
本题关键知道波速由介质决定，甲、乙两列简谐横波在同种均匀介质中传播，波速相等。波峰和波峰相遇或者波谷和波谷相遇是振动加强点，振动加强点和振动减弱点的位置是固定的。
【解答】
A.根据“同侧法”，可知甲波上 x=3.0m 处的质点沿y轴负方向振动，A错误；
B.由图可知乙波的波长为 8m ，则乙波的周期T=λv=85s=1.6sB正确；
C.甲波的波长为 5m ，则两列波波长的最小公倍数为S=40m
两列波的波峰重合处的所有位置为x=(5±40n)m (n=1,2,3…)C正确；
D.质点不随波迁移，D错误。
故选BC。
9.【答案】CD
【解析】CD
【详解】A.由几何关系可得
DE与BC平行，则有
∠AED=∠C=45∘
光线在E点发生全反射的临界角为 45∘ ，介质对此单色光的折射率
n=1sin45∘= 2
A错误；
B.由几何关系可得
∠ADE=∠B=60∘
由折射率的定义可得
n=sin90∘−θsin90∘−∠ADE
解得
θ=45∘
B错误；
C.在三角形ADE中由正弦定理可得
Lsin45∘=DEsin75∘
解得
DE=( 3+1)L2
C正确；
D.由折射率的定义可得
n=cv
光线从D到E传播的时间
t=DEv
可得
t=( 6+ 2)L2c
D正确。
10.【答案】BC
【解析】BC
【详解】A.粒子带负电，在电场中的受力方向沿x轴的正方向，则电场强度的方向与电场力的方向相反，沿x轴的负方向，故A错误；
B.粒子在M点的速度指向圆形边界的圆心，则在O点的速度的反向延长线也指向圆形边界的圆心，在磁场中的运动轨迹是四分之一圆弧，由几何关系可得圆弧轨迹的半径等于圆形边界的半径R，由洛伦兹力充当向心力可得
Bqv=mv2R
解得粒子在O点的速度大小
v=BqRm
故B正确；
C.粒子从O到P做类平抛运动，把粒子在P点的速度 vP 分别沿着x轴和y轴方向分解，则有
vy=v=vPsin37∘
vx=vPcs37∘
粒子沿着x轴的正方向做初速度为0的匀加速直线运动，则有
vx=Eqmt
解得
vP=53v
E=4BR3t
故C正确；
D.粒子从O到P，由动能定理可得
UOP(−q)=12mvP2−12mv2
解得
UOP=−8B2R2q9m
故D错误。
11.【答案】(1) 乙 a
(2)
(3) 不适用 适用 1.5
【详解】(1)[1][2]为了让电压、电流从0开始连续变化，本实验应选乙图来连接实物图；为了保证电路的安全，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于a端。
(2)[3]实物连线如图所示
(3)[4][5][6]半导体二极管的I−U图线不是直线，这些电学元件称为非线性元件，虽然欧姆定律不适用于非线性元件，但计算电阻的公式 R=UI 适用于非线性元件。从I−U图线是一条曲线可以看出半导体二极管的电阻不是一个常数，当半导体二极管的电流为0.5A时，电压为3V，则功率
P=UI=3×0.5W=1.5W

【解析】详细解答和解析过程见答案
12.【答案】(1) 不需要 不需要
(2) 1M=−1m+gm⋅1a
(3) −1b b−cbd
【详解】(1)[1]在平衡木板对滑块的摩擦力时不需要在细线的下端挂上钩码，以使得滑块的重力下滑分力恰好等于摩擦力；
[2]本实验通过传感器读出加速度，数据处理时可以将钩码的质量考虑进去，不需要用钩码的重力代替滑块所受的合外力，不需要滑块的质量远大于所悬挂钩码的质量。
(2)对整体应用牛顿第二定律可得
Mg=(M+m)a
变形可得
1M=−1m+gm⋅1a
(3)[1][2]由图乙可得
−1m=b
gm=c−bd
解得
m=−1b
g=b−cbd

【解析】详细解答和解析过程见答案
13.【答案】(1) S0V0 ， 3S0V0 ；(2) T03 ；(3) 2.5S0
【详解】(1)设气体在状态A、B、C的压强分别为 pA、pB、pC ， AC 与纵轴平行， ▵ABC 是等腰三角形，且面积为 S0 ，由几何知识可得
S0=122V0−V0pC−pA
由三角形的对称性可知
pC−pB=pB−pA
AB的反向延长线经过坐标原点O，由图线可得
pB2V0=pAV0
解得
pA=S0V0 ， pB=2S0V0 ， pC=3S0V0
(2)气体从状态C到状态A做等容变化，则由查理定律可得
pCT0=pATA
解得
TA=T03
(3)由几何关系可得直线BC与横轴所围成的面积为
S=12pB+pC2V0−V0
由功的定义可得外界对气体做的功等于p−V关系图像与横轴所围成的面积，则气体从状态B到状态C外界对气体做的功为
W=S
解得
W=2.5S0

【解析】详细解答和解析过程见答案
14.【答案】(1) 8m ， 11gL ；(2) 26gL12 ， 125mg8
【详解】(1)设物块的质量为M，小球在最高点时由牛顿第二定律可得
FT+mg=m⋅9g
对物块由二力平衡可得
FT=Mg
解得
M=8m
设小球的初速度大小为 v0 ，小球在最高点速度的大小为v
由向心加速度的定义可得
9g=v2L
由机械能守恒定律得
12mv02=12mv2+mgL
解得
v0= 11gL
(2)若小球运动一周到达O点的等高点时，立即撤出两侧挡板，当小球再次到达最低点时，设小球与物块的速度大小分别为 v1、v2 ，细线的拉力大小为F，由机械能守恒定律可得
12mv02+mgL=12mv12+12Mv22
两物体组成的系统在水平方向动量守恒且为0，则有
Mv2=mv1
解得
v2= 26gL12,v1=2 26gL3
由向心力的公式以及牛顿第二定律可得
F−mg=mv1+v22L
解得
F=125mg8

【解析】详细解答和解析过程见答案
15.【答案】(1) 6gL ；(2) B02L2 6gL2mgR ；(3) 2mRB02L2−d 6gL3gL ；(4) 80k2L4 6gL3gR+3mgL−B02L2d 6gL2R
【详解】(1)导体棒甲在下滑的过程中做匀加速直线运动，则有
2a×5L=v02
对甲受力分析，由牛顿第二定律可得
mgsin37∘=ma
解得
a=35g,v0= 6gL
(2)当导体棒甲刚滑上水平导轨时，由法拉第电磁感应定律可得
E0=B0Lv0
由欧姆定律可得
I0=E0R
导体棒乙受到的安培力
F安=B0I0L
对乙受力分析，由力的平衡可得
F安=μ⋅2mg
解得
μ=B02L2 6gL2mgR
(3)导体棒甲在水平导轨上滑行，由动量定理可得
−μmgt−B0ILt=0−mv0
由欧姆定律可得
I=ER
由法拉第电磁感应定律可得
E=ΔΦt
由题意可得
ΔΦ=B0Ld
解得
t=2mRB02L2−d 6gL3gL
(4)导体棒甲在下滑的过程中，由法拉第电磁感应定律可得
E=ΔΦΔt=ΔBΔtS
由题意可得
S=5L2cs37∘
ΔBΔt=k
导体棒甲下滑的时间
t0=v0a
生成的焦耳热
Q1=E2Rt0
甲在水平导轨上滑动，由能量守恒定律可得生成的焦耳热
Q2=12mv02−μmgd
甲由静止释放到停止运动产生的焦耳热
Q=Q1+Q2
解得
Q=80k2L4 6gL3gR+3mgL−B02L2d 6gL2R

【解析】详细解答和解析过程见答案