河北省邢台市2023-2024学年高三12月上学期联测考试 物理（解析版）

这是一份河北省邢台市2023-2024学年高三12月上学期联测考试 物理（解析版），文件包含物理试题docx、物理答案docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共28页， 欢迎下载使用。
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、班级和考号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28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，理想变压器原线圈接正弦式交流电源，副线圈接有电阻R和灯泡L，闭合开关S，滑片P处于图示位置时灯泡正常发光。将滑片P向下缓慢移动，下列说法正确的是（）
A. 灯泡L变暗B. 副线圈中电流的频率变小
C. 电阻R消耗的功率变大D. 理想变压器的副线圈输出电压变大
【答案】A
【解析】
【详解】AD．将滑片P向下缓慢移动，副线圈匝数变小，根据电压和匝数成正比可知，副线圈电压变小，则副线圈回路电流变小，灯泡变暗，故A正确D错误；
B．变压器不改变交流电的频率，故B错误；
C．根据
可知，电阻R消耗的功率变小，故C错误。
故选A。
2. 小敏将一个排球以速度竖直向上抛出，经过一段时间后又返回原位置。已知排球在运动过程中所受的空气阻力大小恒为其重力的，则上升和下降过程所用时间之比为（）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】上升过程中
下降过程中
解得
故选B。
3. 如图所示，在光滑杆下面铺一张白纸，一带有铅笔的弹簧振子在A、B两点间做简谐运动，白纸沿垂直杆方向以的速度移动，铅笔在白纸上留下的痕迹如图所示。已知弹簧的劲度系数，振子（小球与铅笔）的质量为，不考虑一切摩擦，弹簧的质量忽略不计，弹簧的弹性势能，x为弹簧的形变量。下列说法正确的是（）
A. 图线为铅笔的运动轨迹
B. 弹簧振子的周期为
C. 铅笔在的位置留下痕迹时，振子的加速度为
D. 铅笔在的位置留下痕迹时，振子的动能为
【答案】C
【解析】
【详解】A．铅笔在一条直线上往复运动，图线不是铅笔的运动轨迹，故A错误；
B．一个周期内白纸移动距离
白纸移动速度为
该弹簧振子的周期为
故B错误；
C．振幅A=8cm，铅笔在的位置留下痕迹时，弹簧弹力
振子的加速度为
故C正确；
D．根据能量守恒，铅笔在的位置留下痕迹时，振子的动能为
故D错误。
故选C。
4. 过水门仪式是国际民航中最高级别的礼仪。如图所示，“过水门”仪式中的“水门”是由两辆消防车喷出的水柱形成的。两条水柱形成的抛物线对称分布，且刚好在最高点相遇。已知两水柱均沿与水平方向成45°角喷出，且从喷出到在最高点相遇所用时间为3s。重力加速度g取10m/s2，忽略空气阻力和水流之间的相互作用，下列说法正确的是（）
A. “水门”高度一定为90mB. “水门”的跨度一定为180m
C. 在最高点相遇时，水柱的速度为零D. 水喷出的瞬间，速度水平方向分量为15m/s
【答案】B
【解析】
【详解】A．在竖直方向上，水做竖直上抛运动，则
解得
故A错误；
BD．由于两水柱均沿与水平方向成45°角喷出，所以水在水平方向的初速度与竖直方向的初速度相等，即
所以“水门”的跨度为
故B正确，D错误；
C．在最高点相遇时，水柱竖直方向速度为零，水柱的速度即为水平速度30m/s，故C错误。
故选B。
5. 2023年10月26日，搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F遥十七运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射成功。已知地球质量为M，神舟十七号的质量为，引力常量为G，不考虑地球自转的影响，若取无穷远处引力势能为零，质量为m的物体与地心距离为r时引力势能为。该飞船从半径较小的圆周轨道升高到半径较大的圆轨道的过程，发动机至少要做功为（）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】由题意可知，对飞船，由地球的万有引力提供向心力，可得
解得
所以当飞船在轨道时，飞船的动能、势能和机械能分别为
所以当飞船在轨道时，飞船的动能、势能和机械能分别为
根据功能关系，可得：发动机做的功为飞船的机械能变化量，即
故选A。
6. 如图所示，图甲为包含两种不同频率光的一细束光从空气射向平行玻璃砖的上表面，光束经两次折射和一次反射后的情形，图乙为研究某种金属光电效应的电路图。分别用a、b两种光照射如图乙所示的实验装置，都能发生光电效应。下列说法正确的是（）
A. 图乙中滑动变阻器的滑片向右移动时电流表的示数一定增大
B. 图甲中a光的频率小于b光的频率
C. 用a光照射图乙的装置时逸出光电子的最大初动能较大
D. 用同一装置研究双缝干涉现象，光a的条纹间距更大
【答案】C
【解析】
【详解】A．图乙中滑动变阻器的滑片向右移动，AK两极板的电压增大，如果已经达到饱和灌电流，则电流表示数不再增大，故A错误；
B．作出光路图如图所示，可知光从空气射入玻璃时a光的偏折程度较大，则a光的折射率较大，频率较大，故B错误；
C．根据光电效应方程
a光的频率较大，所以用a光照射图乙的装置时逸出光电子的最大初动能较大,故C正确；
D．根据
a光的频率较大，则a光的波长小，条纹间距更小，故D错误。
故选C。
7. 如图所示，游戏者享受着坐在喷泉上的快乐。若游戏者的质量，喷泉喷到人体的水柱横截面积，支撑人的水柱高，水接触人体后做平抛运动。忽略空气阻力，水的密度，重力加速度g取，则喷口处的水流速度为（）
A.B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】喷口处的水流速度为，与人体接触时水流速度为，设水流与人接触的很短时间内，水的质量
设这部分水受到的向下的冲击力大小为，竖直向上为正方向，由动量定理得
解得
又根据牛顿第三定律，游戏者对人的冲击力大小
对游戏者受力平衡得
得
解得
由运动学公式
解得
故选C。
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，有多项符合题目要求。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. 如图所示，在一点电荷形成的电场中，一根光滑直杆与水平方向成角放置，P、Q为杆上相距的两点。一带正电的小球穿在杆上，从P点由静止释放，运动到Q点时速度为。已知重力加速度g取，下列说法正确的是（）
A. P、Q两点的电场强度不相同
B. P、Q两点的电势相同
C. 点电荷距P点的距离一定为
D. 小球所受电场力在此过程中始终做正功
【答案】AB
【解析】
【详解】AB．从P点到Q点，根据动能定理得
解得
所以P、Q两点的电势相同，根据点电荷电场分布情况可知，P、Q两点的电场强度大小相等，但方向不相同，故AB正确；
C．点电荷距P点的距离不一定为，故C错误；
D．小球所受电场力在此过程中做功之和为零，所以不是始终做正功，故D错误。
故选AB。
9. 一定质量的理想气体从状态A缓慢经过状态B、C，D再回到状态A，其体积V与热力学温度T的关系图像如图所示，其中BC的延长线过O点，气体在状态A时的压强为。下列说法正确的是（）
A. A→B过程中气体的压强增大了
B. B→C过程中气体对外界放出的热量小于外界对气体做的功
C. C→D过程中气体的压强变小，气体从外界吸收热量
D. D→A过程中气体分子在单位时间内对单位面积容器壁的碰撞次数减少
【答案】AD
【解析】
详解】A．A→B过程中气体做等容变化，则
可得
A→B过程中气体的压强增大了
故A正确；
B．B→C过程中气体的温度降低，内能减小，气体体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律
B→C过程中气体对外界放出热量大于外界对气体做的功，故B错误；
C．C→D过程中气体做等容变化，气体的温度降低，则气体的压强变小，气体的内能减小，外界对气体不做功，根据热力学第一定律，气体从外界放出热量，故C错误；
D．D→A过程中气体做等温变化，气体体积增大，气体压强减小，温度不变，平均分子动能不变，气体分子在单位时间内对单位面积容器壁的碰撞次数减少，故D正确。
故选AD。
10. 如图甲所示，长度为L的水平传送带沿顺时针方向做匀速运动，以A、B为端点的半圆形光滑轨道固定于竖直面内，A点位于传送带的右端正上方，B点与水平地面相切。质量为、可视为质点的小物块从轻放到传送带左端开始计时，物块在传送带上运动的图像如图乙所示。时物块到达传送带右端，然后恰好能通过A点沿半圆弧轨道滑下，最终停在水平面上的C点。已知物块与水平地面间的动摩擦因数为0.5，重力加速度g取。下列说法正确的是（）
A. 传送带的长度L为B. 半圆弧轨道的半径为
C. C点与B点的距离为D. 小物块运动到半圆形轨道的B点时所受支持力的大小为
【答案】ACD
【解析】
【详解】A．传送带的长度为
A正确；
B．由题意，在A点
半圆弧轨道的半径为
B错误；
C．根据动能定理
C点与B点的距离为
C正确；
D．根据机械能守恒
在B点
得
D正确。
故选ACD。
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 某实验小组利用如图甲所示的装置来验证力的平行四边形定则。他们首先在竖直放置的木板上铺上白纸，并用图钉固定。然后在木板上等高的A、B两处固定两个光滑的小滑轮。，将三根轻绳在O点打结，并挂上适当数量的相同钩码，使系统达到平衡，根据钩码个数读出三根绳子的拉力，回答下列问题。
（1）改变钩码个数，实验能完成的是_________。
A．
B．
C．
D．
（2）实验中，必须要记录的数据有_________。
A．结点O的位置和OA，OB，OC绳的方向 B．OA，OB，OC绳的长度
C．每组钩码的个数 D．每个钩码的质量
（3）在某次实验中，当整个装置处于平衡状态时，该小组同学记录下了细绳OA，OB，OC的方向，然后从O点沿OC反向延长作一有向线段，从分别作OA，OB的平行线，分别交OA、OB于、点，如图所示。用毫米刻度尺测得线段，、的长度分别为，另测得细线OA、OB，OC所挂钩码的个数分别为，则在误差允许的范围内，如果满足_________（用所测物理量符号表示）条件，则能够证明力的合成遵循平行四边形定则。
【答案】 ①. C ②. AC##CA ③.
【解析】
【详解】（1）[1]设每个钩码质量均为，三个绳子上分别挂、、个钩码，则三个绳子上的拉力为、、，三个力不再一条直线上，且平衡，根据合力与分力的关系，可知
即
故选C。
（2）[2] AB．实验中，必须要记录的数据为：作用点的位置，以及三个力的大小和方向。所以需记录结点O的位置，和OA，OB，OC绳的方向，但OA，OB，OC绳的长度不是力的大小，故A正确，B错误；
CD．力的大小用钩码的重力表示，由于每个钩码质量相等，只需用表示即可，所以只需要记录每组钩码的个数，不需要测量每个钩码的质量，C正确，D错误。
故选AC。
（3）[3]、、上的力分别为、和，则与力的三角形相似，有
化简得
12. 某同学测量一段长度已知、阻值约为的电阻丝的电阻率。实验室提供了以下器材：
A．电压表V（量程，内阻约几千欧姆）
B．电流表（量程，内阻约为）
C．电流表（量程，内阻约为）
D．电源E（电动势约为，内阻约为）
E．定值电阻（阻值约为，允许通过的最大电流为）
F．滑动变阻器（，额定电流为）
G．滑动变阻器（，额定电流为）
H．滑动变阻器（，额定电流为）
I．单刀单掷开关一个，单刀双掷开关一个，导线若干
（1）用螺旋测微器测量金属丝不同部位的直径，然后算出其平均值D，某次测量的数据如图所示，其读数为_________mm。
（2）实验中要尽量多测几组数据，滑动变阻器选择_________，电流表选择_________。（均填写前面序号）
（3）该同学设计的测量金属丝电阻率的实验电路如图所示，先将滑动变阻器的滑动头滑到最左端，闭合开关，将单刀双掷开关接c，滑动变阻器的滑动头向右滑动，使得电压表、电流表都有较大角度偏转，读出此时电压表和电流表的读数分别为、，接着将单刀双掷开关接a，再次读出此时电压表和电流表的读数分别为、，则接入电路的金属丝的电阻_________。
（4）若接入电路的金属丝长度为L，则金属丝的电阻率为_________（用、L、D表示）。
【答案】 ①. ②. G ③. B ④. ⑤.
【解析】
【详解】（1）[1]螺旋测微器的读数为
（2）[2]要多测几组数据，所以选择滑动变阻器的分压接法，滑动变阻器选择最大阻值较小的，由于电源电动势为3V，若选择R1则最小电流为
超过了滑动变阻器的额定电流，所以滑动变阻器选择。
故选G。
[3]由于电压表量程为3V，约为，根据欧姆定律
因为滑动变阻器选择分压接法，所以选择电流表即可。
故选B。
（3）[4]
根据欧姆定律，有
可得
（4）[5]根据
解得
13. 如图所示，质量为的玩具电动小货车和质量为m的玩具电动小轿车分别静止在水平轨道上的A，B两点。小货车从A点由静止开始以恒定的功率P向右行驶到B点时刚好达到最大速度，并与小轿车瞬间发生弹性正碰。已知小货车运动过程中所受阻力大小为f，小货车从A点行驶到B点用时为t。求：
（1）A、B两点的距离；
（2）碰撞后瞬间小货车的速度和小轿车的速度。
【答案】（1）；（2），，速度均与碰前货车速度方向相同
【解析】
【详解】（1）小货车运动过程中最大速度，合力为零，牵引力等于阻力
小货车从A到B由动能定理可得
解得
（2）与小轿车瞬间发生弹性正碰
，
解得碰撞后瞬间小货车的速度和小轿车的速度
速度均与碰前货车速度方向相同。
14. 如图所示，竖直放置的两条足够长、电阻不计的平行光滑金属导轨MN、PQ相距为L，导轨上端连接阻值为R的电阻和电容为C的电容器，导轨下部分处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向垂直于导轨平面。一质量为m、电阻不计、长度为L的金属棒ab在外力作用下垂直于MN、PQ静止在导轨上距离磁场上边界某一高度位置。将开关S接1，金属棒由静止释放，当金属棒进入磁场时金属棒恰好做匀速运动。已知金属棒ab始终与MN、PQ导轨垂直且接触良好，重力加速度为g。
（1）求金属棒由静止释放时，距离磁场上边界的高度h；
（2）若将开关接2，将金属棒ab在磁场上边界处由静止释放并开始计时，求经过时间t时金属棒的速度大小v。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）当金属棒进入磁场时金属棒恰好做匀速运动，重力和安培力平衡可知
而
可得
速度为
金属棒由静止释放，做自由落体运动，则距离磁场上边界的高度
（2）设时间内金属棒增大的感应电动势
电容器增加的电压
根据
求得电路中电流
对金属棒根据牛顿第二定律
解得
金属棒做匀加速直线运动，速度大小随时间变化的关系
15. “太空粒子探测器”是一种探测宇宙射线的试验设备，其简化原理图如图所示，两个同心扇形圆弧面PQ、MN之间存在辐射状的加速电场，方向由内弧面指向外弧面，圆心为O，右侧边长为L的正方形边界abcd内存在垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为，O点为ad边界的中点，PO、QO与ad边界的夹角均为。假设太空中质量为m、电荷量为的带电粒子能均匀地吸附在外弧面PQ的右侧面上，由静止经电场加速后均穿过内弧面从O点进入磁场，从O点垂直于ad边射入磁场的粒子恰能从b点离开，不计粒子重力、粒子间的相互作用力及碰撞。
求：
（1）粒子到达O点时的速率；
（2）内外弧面所加电压U；
（3）现要求外弧面PQ上所有的粒子全部从ab区域离开磁场，求内外弧面所加电压的取值范围。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）从O点垂直于ad边射入磁场的粒子恰能从b点离开，画出粒子运动轨迹如图
设粒子的运动半径为r，根据几何关系可知
解得
根据洛伦兹力提供向心力有
解得
（2）粒子在加速的过程中，根据动能定理有
解得
（3）磁场最小时，只要满足沿PO方向射入磁场的粒子，轨迹与bc边界相切即可，如图甲
则其它方向射入磁场的粒子均能从边界ab射出，由几何关系可得
解得
根据洛伦兹力提供向心力有
结合粒子在加速过程中，根据动能定理有
解得
只要满足沿QO方向射入磁场的粒子，轨迹经过a点（图乙），则其它方向射入磁场的粒子均能从边界ab射出，由几何关系可得
根据洛伦兹力提供向心力有
结合粒子在加速的过程中，根据动能定理有
解得
内外弧面所加电压的取值范围为