河北省部分学校2023届高三下学期大数据应用调研联合测评（Ⅳ）物理试卷（含答案）

河北省部分学校2023届高三下学期大数据应用调研联合测评（Ⅳ）物理试卷

学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题

1、原子核有40%的可能发生衰变，方程为，衰变过程释放的核能是；有19%的可能发生衰变，方程为，衰变过程释放的核能是，。已知的比结合能为E，普朗克常量为h，真空中光速为c，正负电子质量相等，下列说法正确的是(   )

A.由于释放核能，所以衰变过程质量数不守恒

B.的质量比质量小

C.的比结合能为

D.比结合能为

2、怒江大峡谷区域有一个非常特别的“景观”，就是溜索过江，这是怒江两岸千百年来沿用的交通工具.如图所示，已知铁索横跨怒江的江面宽度为d，铁索长度为L，游客的质量为m，不计一切阻力.假设游客从江边缓慢滑向对岸，忽略铁索质量，则下列说法正确的是(   )

A.若铁索长度L增加，江面宽度d不变，铁索对人的作用力变大

B.若铁索长度L增加，江面宽度d不变，铁索上的拉力减小

C.游客从怒江边滑向对岸的过程中，铁索之间的夹角变小

D.游客从怒江边滑向对岸的过程中，铁索之间的夹角先变小后变大

3、如图所示的xOy平面直角坐标系内，半径为R的圆盘透明材料平行纸面放置，位于第一象限的点光源S发出一束光垂直OA面射入该材料，在弧面AB上恰好发生全反射，经过一段时间后从B点射出材料，已知该材料对光的折射率为，光在真空中的速度为c，则光在介质内传播的时间为(   )

A. B. C. D.

4、如图所示，质量为3m的小物块B静止放在光滑水平面上，左端固定一轻质弹簧，弹簧劲度系数为k。质量为m的小物块A以初速度与弹簧碰撞并压缩弹簧，经时间t物块A、B速度大小相同，此过程中小物块B运动的位移为d，之后弹簧弹开，已知两物块始终在同一直线上运动，，下列说法中正确的是(   )

A.当弹簧恢复原长时，物块A、B的速度相同

B.从开始压缩弹簧到弹簧压缩到最短，A物块的位移为

C.从开始压缩弹簧到弹簧完全弹开，弹簧的最大弹力为4kd

D.从开始压缩弹簧到弹簧完全弹开，经历的时间为3t

5、如图所示，理想变压器的匝数之比为，电压表为理想电表，小灯泡的电阻，定值电阻，滑动变阻器的最大电阻为5Ω。导体棒ab在光滑导轨上以速度运动，导轨间距，不计导体棒与导轨电阻，匀强磁场的磁感应强度大小为，方向如图所示。下列说法正确的是(   )

A.时，电压表示数为零

B.线圈为原线圈

C.的滑片向下移动，小灯泡上的电流减小

D.当时，上消耗的功率最大

6、如图1所示，倾角为的斜面固定在水平地面上，一质量为m的小物块从斜面顶端由静止释放，取地面为零势能面，物块的机械能E与其距地面的高度h的关系如图2所示，已知重力加速度为g，图2中直线的斜率，则物块与斜面之间的动摩擦因数为(   )

A B. C. D.

7、已知均匀带电薄壳外部空间电场与其上电荷全部集中在球心时产生的电场一样，内部空间的电场处处为0。如图所示为一带电量为Q，半径为r的均匀带电球壳，以球心为坐标原点，建立Ox轴，其中A点为壳内一点，B点坐标为2R，静电力常量为k，下列说法正确的是(   )

A.将q的试探电荷由壳内A点移到O点，试探电荷的电势能减小

B.在圆心O处放一个电量为2Q的点电荷，球壳外表面带电量仍为Q

C.在R处取走极小的一块面积△S，O点场强大小为

D.在圆心O正上方处取走极小一块面积△S，B点场强大小为

二、多选题

8、我国的航天事业从1956年2月开始，经过67年的风雨兼程、披荆斩棘，经历了第一颗“东方红”人造卫星成功发射，载人航天、深空探测里程碑式的发展。回顾中国航天发展史，它是一部中华民族自主创新的历史，更是一段扬眉吐气、壮我国威，助推中华民族走向世界舞台的历史。如图所示，是某颗“北斗”卫星从绕地飞行经历变轨到静止轨道的示意图。已知地球半径为R，其自转周期为T。轨道Ⅰ为该北斗卫星的近地轨道，轨道Ⅱ为转移轨道，Ⅲ为静止轨道。地球北极的重力加速度为g。下列说法中正确的是(   )

A.根据题目的已知条件可以求出该北斗卫星在静止轨道运动半径

B.该北斗卫星在近地轨道的线速度大于7.9km/s

C.该颗北斗卫星从近地轨道经历转移轨道到达静止轨道的过程中机械能守恒

D.该北斗卫星在转移轨道B点的速度小于在静止轨道B点的速度

9、某品牌手机可以测量气体的压强，某同学将压强测量软件打开并将手机放入一导热良好的透明容器内，之后将容器（气球）密闭。该同学缓慢升高环境温度，测出气球气体的压强随温度变化的规律如图所示，容器内气体视为理想气体，环境压强恒定不变，下列说法正确的是(   )

A.A状态下单位体积内的气体分子数大于B状态

B.A状态下气体压强等于环境压强

C.由状态A到状态B的过程中，气体吸收的热量大于气体内能的增量

D.使环境降温，容器中的气体分子动能都减小

10、如图1所示，两个半径为的光滑半圆弧平行金属导轨AB、CD固定在水平地面上，AB、CD间距离为，电阻不计，AC间接有一个电阻，轨道所处空间内存在着竖直向上的匀强磁场。一个质量为，长度为，电阻的金属棒在外力作用下由半圆弧轨道最低点以速率匀速运动到最高点，此时撤去外力，金属棒在半圆弧轨道最高点水平飞出，下落一段时间后恰好沿平行轨道方向滑上光滑平行金属导轨EF、GH，导轨间距为，然后沿导轨下滑，下滑时到达虚线边界ab，虚线abcd区域内存在随时间均匀变化的磁场，方向垂直轨道平面向上，大小变化如图2所示（金属棒刚滑上导轨EF、GH开始计时，如图3所示），FH间接有一个定值电阻，EF、GH所在平面与水平面夹角为37，ac长也为，，下列说法正确的是(   )

A.金属棒在半圆弧轨道运动的过程中导体棒上产生的焦耳热为

B.金属棒从落到EF、GH轨道上到运动到虚线边界ab的过程中，导体棒上产生的焦耳热为0.5J

C.金属棒在通过虚线abcd区域的过程中通过导体棒横截面的电量为0.1C

D.金属棒穿过虚线磁场区域的时间为0.125s

三、实验题

11、某同学通过学习人教版必修一57页的平面镜观察桌面的微小形变的实验后，受此启发，设计一个测量弹性轻杆的形变量与其劲度系数的实验，如图所示，图中B为待测量的弹性轻杆，C为底部带有小孔且装满细砂的小桶。A为一长度为L的轻质刚性杆，一端与弹性杆B连接，另一端与轻质平面镜M的中心O相连，且与平面镜M垂直.轻质平面镜竖直放在水平实验台上，PQ为一带有弧长刻度的透明圆弧，O为PQ的圆心，圆弧PQ的半径为r，不挂砂桶时，一束细光束经PQ的O点射到平面镜的O点后原路返回，挂上砂桶后，使平面镜发生倾斜，入射光束在M上入射点可以近似认为仍在O点，通过读取反射光在圆弧上的位置，测得光点在透明读数条上移动的弧长为S，可以测得弹性轻杆的形变量，根据胡克定律就可以确定弹性杆的劲度系数。已知，L远大于弹性杆的形变量.重力加速度为g。

（1）随着砂桶中细砂的不断流出，反射光线的光点在PQ圆弧上___________移动（填“向上”或“向下”）。

（2）弹性杆的形变量__________（用光点移动的弧长s、r、L表示）。

（3）弹性杆的劲度系数___________（砂桶的总质量用m表示）。

12、某同学使用如下器材测量一量程为30mA电流表的内阻，并将其改装成欧姆表.电流表（量程均为，内阻未知）

滑动变阻器

滑动变阻器

电阻箱

电池盒（装有两节干电池）

开关导线若干

实验步骤如下：

（1）测量电流表内阻的实验电路如图1所示：

①将滑动变阻器调至最大值，置于a处，闭合，调节直到电流表满偏。

②断开，保持滑片位置不变，电阻箱阻值调至最大，置于b处，闭合，调节直到电流表满偏，读出电阻箱的示数为42.2Ω，则电流表的内阻为______________。

③断开仍置于b处，调换的位置，闭合，发现刚好满偏，说明电流表的内阻_____________（选填“>”、“<”或“=”）电流表的内阻。

（2）测量电池盒内两节电池的电动势，实验电路如图2所示，闭合开关，调节为27.5Ω时两电流表满偏，调节为77.0Ω时两电流表半偏，则电池盒内两节电池的电动势为_____________。

（3）将电池盒、电流表、滑动变阻器、两只表笔组成如图3所示电路，两表笔短接调节，使电流表满偏，断开表笔，在两表笔间接入一电阻，发现电流表读数为20mA，则的阻值为_____________Ω，若计算出的阻值偏小，以下可能的原因是______________。

A.电源电动势测量值较小

B.电流表内阻测量值偏大

C.电流表内阻测量值偏小

四、计算题

13、一列波沿x轴正向传播，图中实线甲为处质点的振动图像，虚线乙为处质点的振动图像，已知，质点振幅为2cm，波长大于3cm，求：

（1）两质点的相位差是多少？写出处质点的振动方程；

（2）此列波的波速是多少？

14、如图所示，水平面上有一劲度系数为k的轻弹簧一端固定在墙壁上，另一端与质量为m的物块A（可视为质点）连接，物块A锁在P点，O点为弹簧原长所在位置，，质量为的木板B放在光滑水平面上，木板左侧与O点对齐，质量为m的物块C（可视为质点）放在木板的右端，B与C之间的摩擦因数为，解锁物块A，物块A运动到O点时与B碰撞（碰撞时间极短），之后A在水平面上做简谐运动，A做简谐运动的振幅为。已知弹簧弹性势能，其中为为弹簧劲度系数，x为弹簧的形变量，重力加速度为g。

（1）求A与B碰撞后，B的速度，并判断A与B碰撞类型；

（2）若要使物块C不从木板B上滑落，则木板B至少需要多长？

15、如图所示，半径为R的半圆形绝缘轨道ACB竖直放置，C点为轨道的最低点，AC段光滑、BC段粗糙，圆心O处竖直固定一长度不计的光滑挡板。直径AB上方存在水平向左的电场，下方存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，OC右侧、OB下方还存在竖直向上的匀强电场。一质量为m，电荷量为q的带电小球从A点由静止释放，沿轨道ACB运动到B点后在电场的作用下运动到O点并和挡板相碰，此时匀强电场的电场强度突变为原来的两倍，使小球与O处挡板相碰后做匀速圆周运动到B点，运动到B点时小球速度恰好竖直向上，已知重力加速度为g，小球与挡板发生碰撞时，垂直于挡板的速度变为0；平行于挡板的速度不变，小球损失的动能全部转化为二者的内能，不计空气阻力，小球可视为质点，大小未知，求：

（1）小球刚运动到C点时对轨道的压力；

（2）与的比值；

（3）在比较长的一段时间t内，挡板和小球组成的系统增加的内能。

参考答案

1、答案：D

解析：衰变过程一定遵循质量数守恒，电荷数守恒，A错误；由于，所以衰变质量亏损更多，即质量比小，B错误；的比结合能为E，设的比结合能为，则，同理设的比结合能为，则，解得，C错误，D正确，选D。

2、答案：B

解析：设铁索与水平面的夹角为，则，L增加，也增加，铁索之间的夹角减小，游客重力不变，铁索对人的作用力不变，铁索之间夹角减小，所以铁索上的拉力减小，只要L、d不变，也不变，故选B。

3、答案：A

解析：光路如图所示，光射在弧面上的D点恰好发生全反射，根据可知，根据几何关系可知光在介质中传播的路程，光在介质中传播的速度，光在介质中传播的时间，选项A正确。

4、答案：B

解析：物块AB碰撞过程中动量守恒，，解得，A、B速度大小相等，但方向相反，A错误；弹簧压缩到最短时根据动量守恒，解得，根据牛顿第二定律，A、B加速度任意时刻之比都为3:1，故平均加速度之比也为3:1，对B：，故B正确；弹簧的压缩量，故C错误；从压缩弹簧到弹簧完全弹开，物块B速度由0增大至，和由增大至的过程中受到的弹力对称，速度变化相同，故两段时间相同，从开始压缩弹簧到弹簧恢复原长，经历的时间为2t，D错误，故选B。

5、答案：D

解析：导体棒ab切割磁感线产生的感应电动势，根据理想变压器变比公式得，解得线圈两端的电压，由于电压表为理想电表，所以电压表示数为2V，故A错误，接有交流电源的线圈为原线圈，线圈为副线圈，故B错误，的滑片向下移动，小灯泡上的电流不变，故C错误，两端电压始终为2V，将等效为电源内阻，所以当时，上消耗的功率最大，故D正确。

6、答案：B

解析：物块运动到距地面高h处时，其机械能，可知图2中图像的斜率，解得。

7、答案：C

解析：壳内场强处处为0，故移动试探电荷不做功，A错误；在圆心O处放一个电量为2Q的点电荷，由于静电感应，球壳内表面感应出2Q的电荷，则球壳外表面的电荷量为Q，B错误；在R处取走极小一块面积△S，根据对称性，圆心O处场强为R处极小一块面积的电荷产生的电场，，C正确：在圆心O正上方处取走极小一块面积△S，整个球壳在B点的电场，水平向右，与O正上方电荷在B点的场强为，方向斜向右下与，矢量作差即为B点电场强度，D错误；选C。

8、答案：AD

解析：该北斗卫星在静止轨道运行的周期与地球周期相同，设该颗北斗卫星在静止轨道的半径为r，根据万有引力定律与牛顿第二定律得：，北极处重力加速度为g，则解得，故A正确，7.9km/s为人造卫星最大环绕速度，所以在近地轨道运行的该北斗卫星的线速度小于7.9km/s，故B错误，该颗北斗卫星在变轨过程中需要点火加速，所以该颗卫星的机械能不守恒，故C错误，北斗卫星运行到轨道Ⅱ的B点需要点火加速变轨到静止轨道，所以，故D正确。

9、答案：AC

解析：根据理想气体状态方程，可知，结合图像可知图像的斜率越大体积越小，，故A状态下单位体积内的气体分子数大于B状态，选项A正确；由于气球会收缩，因此气球内压强大于环境压强，选项B错误；由于气球膨胀，故气体对外做功，所以气体吸收的热量大于气体内能的增量，选项C正确；温度降低、气体分子平均动能减少，选项D错误。

10、答案：AD

解析：金属棒在半圆弧上做匀速圆周运动时，感应电动势为，为正弦交流电，半个周期金属棒产生的焦耳热为，A正确；金属棒落到倾斜导轨时，，之后在导轨上匀加速下滑，加速度为，滑倒ab时的速度为，，解得，所用时间，虚线abcd区域内的磁场产生的感应电动势为，金属棒从落到EF、GH轨道上到运动到虚线边界ab的过程中，导体棒上产生的焦耳热，B错误；金属棒进入虚线区域瞬间，有，故导体棒匀速运动，通过虚线区域时的时间，电量为，C错误，D正确，故选AD。

11、答案：（1）向下

（2）

（3）

解析：挂上砂桶后，弹性杆产生形变，连接平面镜的刚性杆A倾斜，平面镜绕O点逆时针旋转角度，由于L远大于弹性杆的形变量，，所以角较小，满足，根据反射定律与几何关系可得：，弧长，联立解得，砂桶中细砂不断流出，砂桶的总质量减小，所以反射光点沿PQ圆弧向下移动.根据胡克定律知，解得。

12、答案：（1）②42.2Ω；③=

（2）2.97

（3）49.5；A

解析：（1）图1为等效法测电阻，当电路中电流不变时，电阻箱阻值和电流表阻值相同，故的内阻为42.2Ω，交换两电流表位置，电流表示数不变，可知两表内阻相同；

（2）根据闭合电路欧姆定律可得，代入数据可解得；

（3）根据闭合电路欧姆定律可知当电流表满偏时，当接入电阻时，，联立解得，代入数据解得；根据计算过程可知电流表和电源的内阻对计算的阻值无影响，电动势E测量值偏小会使得计算出的值偏小，选项A正确。

13、答案：（1）处质点的相位落后处质点，

（2）0.3m/s

解析：（1）由图像可知处质点的相位落后处质点牙振动方程为：

（2）由图像可知，，在右侧3cm处，处质点的相位落后质点，故根据。

14、答案：（1），弹性碰撞

（2）

解析：（1）对A由动能定理得：

碰后物块A的速度为，由题意知，解得

由动量守恒定律得：，若碰后A的速度方向不变，解得

A与B还会再次碰撞，不符合题意，因此AB碰后A的速度方向反向，则

解得

A与B碰撞时损失的机械能，解得

所以A与B的碰撞为弹性碰撞。

（2）B与C组成的系统动量守恒，则

若要使物块C不从木板B上滑落，则木板B至少长度为L，则：

解得

15、答案：（1）

（2）

（3）

解析：（1）小球由A运动到C的过程中

小球运动到C点时

由牛顿第三定律得，小球到C点时对轨道的压力

方向竖直向下

（2）小球在匀强电场中由B点运动到O点的过程中，

小球在电场中做匀速圆周运动

联立解得

（3）小球在电场和内做周期性运动，运动一周在中运动的时间

小球获得的水平速度

小球运动一周在，中运动的时间：

小球运动的周期

每个周期内挡板和小球组成的系统增加的内能

在比较长的一段时间t内，挡板和小球组成的系统增加的内能

联立解得