2023届黑龙江省哈尔滨师范大学附属中学高三下学期第四次模拟物理试题（含解析）

2023届黑龙江省哈尔滨师范大学附属中学高三下学期第四次模拟物理试题

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

一、单选题

1．在音乐理论中，把一组音按音调高低的次序排列起来就成为音阶，也就是大家都知道的do，re，mi，fa，sol，la，si，下表列出了某乐律C调音阶中各音的频率，假设一架钢琴同时弹出C调音阶中的“mi”与“fa”，则“mi”与“fa”（　　）

A．频率之比为

B．在空中传播的波长之比为

C．在空中传播的速度之比为

D．两个音可以在空中形成干涉

2．一位同学在水平地面上做立定跳远，他从位置①起跳，到位置④落地，位置②是他在空中的最高点，在位置①和④时他的重心到地面的距离近似相等。下列说法正确的是（　　）

A．在位置②时，人的速度为0

B．从位置①到④，重力做功几乎为0

C．从位置①到④，重力对人的冲量几乎为0

D．位置①从起跳至离地的过程中，支持力的冲量与重力的冲量大小相等

3．“海王星冲日”是指地球处在太阳与海王星之间，2018年9月7日出现过一次海王星冲日。已知地球和海王星绕太阳公转的方向相同，轨迹都可近似为圆，海王星公转周期约为164.8年，则（　　）

A．地球的公转轨道半径比海王星的大

B．地球的公转线速度速度比海王星的小

C．2019年不会出现海王星冲日

D．2017年出现过海王星冲日

4．如图所示，边长为L的单匝均匀金属线框置于光滑水平桌面上，在拉力作用下以恒定速度通过宽度为D、方向竖直向下的有界匀强磁场，线框的边长L小于有界磁场的宽度D，在整个过程中线框的ab边始终与磁场的边界平行，若以I表示通过线框的电流（规定逆时针为正）、F表示拉力、P表示拉力的功率、表示线框ab两点间的电势差，则下列反映这些物理量随时间变化的图像中正确的是（　　）

A． B．

C． D．

5．质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要设备，构造原理如图所示。离子源S产生的各种不同正离子束（初速度可视为零），经MN间的加速电压U加速后从小孔O垂直于磁感线进入磁感应强度为B的匀强磁场，运转半周后到达照相底片上的P点，P点到小孔O的距离为x。下列关于x与的图像可能正确的是（　　）

A． B． C． D．

二、多选题

6．某同学设计了一款简易娱乐设施“颠颠轮”，结构如图所示。甲、乙两箱用跨过滑轮的绳索相连，乙箱在轮子上做匀速圆周运动时，甲箱内的乘客即可上下颠簸。现让乙箱从图示位置开始逆时针运动一周，绳子始终处于绷直状态，不计滑轮与绳索间的摩擦及空气阻力，在这个过程中，下列说法正确的是（　　）

A．绳索的拉力对甲箱先做负功后做正功

B．乙箱运动到最低点时，其速度小于甲箱的速度

C．两箱速度大小相等的位置有两个

D．甲箱的速度为零的位置有两个

7．导热性能良好，内壁光滑的气缸内用不计厚度的活塞封住一定质量的理想气体，现用弹簧连接活塞，将整个气缸悬挂起来，如图所示。静止时，弹簧长度为L，活塞距离地面高度为h，气缸底部距离地面高度为H，气缸内气体压强为p，体积为V，下列说法正确的是（　　）

A．当外界温度不变，大气压强变小时，L变小，H变大，p增大，V变小

B．当外界温度不变，大气压强变小时，L不变，H变小，p减小，V变大

C．当大气压强不变，外界温度升高时，h变小，H增大，p减小，V增大

D．当大气压强不变，外界温度升高时，h不变，H减小，p不变，V增大

8．如图甲所示，圆形区域存在与圆平面平行的匀强电场E（图中未画出），圆的两条直径AB与CD间的夹角为，从A点向圆形平面内不同方向发射速率相同的质子（不计质子间相互作用），发现从圆边界射出的粒子中D点射出的粒子速度最大。以A为坐标原点。沿AB方向建立x坐标轴，B点的坐标为，x轴上从A到B的电势变化如图乙所示，则（　　）

A．CD间电势差

B．CD间电势差

C．电场强度

D．电场强度

三、实验题

9．某同学利用如图甲所示的装置来验证力的平行四边形定则，该同学的实验步骤为：

①在竖直木板上铺上白纸，木板上固定两个光滑的定滑轮，两个物块通过轻绳被弹簧测力计拉住而处于静止状态，O为OA、OB、OC三根轻绳的结点，此时弹簧测力计读数如图乙所示，则_________N；

②此实验还需记录的有__________；

A．两个物块的重力   B．OA、OB、OC的方向   C．OA、OB、OC的长度

③由记录的物理量选择合适的标度画平行四边形来验证结论是否成立；

④改变弹簧测力计拉力的大小，重复实验，再次验证力的平行四边形定则时，__________（填“需要”或“不需要”）保证结点O的位置与第一次相同。

10．如图所示的阴影部分ABC为一透明光学元件的横截面，AC为圆心在O的圆弧面，ABCO构成正方形。现要测定该元件的折射率，可供选用的器材还有：大头针、笔、刻度尺、圆规、平整的木板、图钉、白纸。

I.某小组进行了如下的实验操作，请将步骤补充完整。

（1）将白纸用图钉固定在平整木板上，在白纸上画出光学元件的横截面图，标好对应关系，把光学元件放在白纸上，使它的横截面与图中画线对齐；

（2）在O点竖直插大头针P。

（3）在D点竖直插大头针，发现在AB外侧无论怎样调整视线都不能观察到大头针P和的像在一条直线上，则应使连线OD与OA的角度__________（填“变大”或“变小”），才能在AB外侧观察到大头针P和的像在一条直线上；

（4）选择合适的点竖直插大头针，在BC外侧调整视线观察到大头针P和的像在一条直线上，再竖直插上两枚大头针，使挡住__________，挡住__________；

（5）移去大头针和光学元件，记录好、和的孔洞位置，在固定好的白纸上作出直角坐标系，轴与OC重合，轴与OA重合，用刻度尺测出、和在直角坐标系中的坐标，，。则此光学元件折射率测量值的表达式为__________；（用测量的坐标值表示）

Ⅱ.根据小组的实验过程，下列哪些措施能够提高实验准确程度__________。

A．应选用较粗的大头针完成实验

B．应选用较细的大头针完成实验

C．插在光学元件同侧的两枚大头针间的距离应适当小些

D．插在光学元件同侧的两枚大头针间的距离应适当大些

Ⅲ.小组测得该元件折射率为2，光学元件圆弧面的半径为R。若只考虑首次从圆弧AC直接射向AB和BC的光线，从插在O点的大头针P射入圆弧AC的光中，有一部分不能从AB、BC面直接射出，则这部分光照射圆弧AC的弧长为__________。

四、解答题

11．如图为某工厂生产流水线上水平传输装置的俯视图，它由传送带和转盘组成。物品质量，从A处无初速放到传送带上，运动到B处后进入匀速转动的转盘，设物品进入转盘时速度大小不发生变化，并随转盘一起运动（无相对滑动），到C处被取走装箱。已知A、B两处的距离，传送带的传输速度，物品在转盘上与轴O的距离，物品与传送带间的动摩擦因数。重力加速度。

（1）求物品从A处运动到B处的时间以及此过程中传送带对物品所做的功；

（2）若物品与转盘间的最大静摩擦力可视为与滑动摩擦力大小相等，则物品与转盘间的动摩擦因数至少为多大？

12．某品牌电动自行车的主要技术参数如表所示。已知小明同学的质量为，当他骑该车行驶时，他和车所受的空气阻力大小与瞬时速率成正比，比例系数为。设行驶过程中车子所受路面的阻力大小恒定。

（1）若车子的驱动力为、速率为时，车子匀速行驶；若车子的驱动力为、速率为时，小明和车子的加速度为。求行驶过程中车子所受路面的阻力大小和比例系数；

（2）若车传动与变速系统因内部机件摩擦而损耗的功率与车的瞬时速率成正比，比例系数。当车子以额定输出功率在非机动车道上匀速行驶时，判断该车是否符合在非机动车道上行驶的最高限速这一道路法规要求，通过计算说明理由。

13．如图所示，固定光滑平行轨道abcd的水平部分处于磁感应强度大小为B方向竖直向上的匀强磁场中，bc段轨道宽度为2L，cd段轨道宽度为L，bc段轨道和cd段轨道均足够长。质量为2m的导体棒P和质量为m的导体棒Q，有效电阻分别为2R和R，分别置于轨道上的ab段和cd段，且均与轨道垂直，金属棒Q原来处于静止状态。现让金属棒P从距水平轨道高为h处无初速度释放，两金属棒运动过程中始终与导轨接触良好且与导轨垂直，不计其它电阻及阻力，重力加速度大小为g，求：

（1）两金属棒稳定运动的速度以及通过金属棒的电荷量；

（2）当两棒相距最近时，电路的热功率。

参考答案：

1．C

【详解】A．由图表知同时弹出C调音阶中的“mi”与“fa”的频率分别为和，得二者频率之比

故A错误：

BC．声波在同状态空气中波速v相同，由得

故B错误，C正确；

D．同时弹出C调音阶中的“mi”与“fa”的频率不同，不可能在空中形成干涉，故D错误。

故选C。

2．B

【详解】A．人做斜抛运动，则在位置②时，人有水平速度，即人的速度不为0，故A错误；

BC．从位置①到④人的重心高度几乎不变，重力对人的作用时间不为零，根据

，

可知重力做功几乎为0，重力的冲量不为0，故B正确，C错误：

D．位置①起跳至离地的过程中，竖直方向人有了向上的速度，平均加速度向上，支持力大于重力，则支持力的冲量大小大于重力的冲量大小，故D错误。

故选B。

3．D

【详解】A．根据开普勒第三定律

因为海王星的公转周期大于地球的公转周期，所以地球的公转轨道半径比海王星的小，故A错误；

B．根据万有引力提供向心力

解得

因为地球的公转轨道半径比海王星的小，所以地球的公转线速度速度比海王星的大，故B错误；

CD．至少每经t时间再次出现海王星冲日，则有

解得

因为在2018年出现冲日现象，则在2019年、2017年均会出现冲日现象，故C错误，D正确。

故选D。

4．C

【详解】A．线框中的感应电流大小为

大小保持不变，由楞次定律可知，线框进入磁场时感应电流为逆时针方向（正值），离开磁场时电流为顺时针方向（负值），A错误；

B．进出磁场时线框所受安培力均向左，大小恒定，故拉力F均向右，大小恒定，当线框完全进入磁场后，拉力应为0，B错误；

C．由于线框匀速运动，故满足

拉力的功率为

进出磁场时功率相同，C正确；

D．进入磁场时ab边切割磁感线产生感应电动势，相当于电源，ab两点间电压为路端电压，即

离开磁场时cd边相当于电源，ab只是外电路的一部分，此时ab两点间的电压为

当线框完全在磁场中运动时，虽无感应电流，但ab、cd均向右切割磁感线，ab间电压等于电动势E，对比图像可知，D错误。

故选C。

5．B

【详解】粒子在电压为U的电场中加速时，据动能定理得

粒子在磁场中做匀速圆周运动，由顿第二定律有

由几何关系可知

x=2r

解得

故B正确，ACD错误。

故选B。

6．CD

【详解】  

A．由乙箱的运动过程可知，甲箱先下降后上升再下降，所以绳索的拉力对甲箱先做负功后做正功再做负功，故A错误；

B．乙箱运动到最低点时

乙箱运动到最低点时，其速度大于甲箱的速度，故B错误；

C．乙箱运动至C、D两点时，绳索与轮子相切，乙箱的速度完全沿着绳索方向，所以有两个时刻两箱的速度大小相等，故C正确；

D．乙箱运动至A、B两点时，连接乙箱的绳索方向与乙箱的速度方向相互垂直，乙箱的速度沿绳索方向的速度分量为零，所以甲箱的速度为零的时刻有两个，故D正确。

故选CD。

7．BD

【详解】AB．设气缸和活塞的质量分别为M和m，则缸内气体的压强

当外界温度不变，大气压强变小时，p变小，根据

可知，V变大，弹簧弹力等于活塞和气缸的重力之和，因活塞与气缸的重力不变，则弹簧弹力不变，则L不变，气缸下移，则H变小，故A错误，B正确；

CD．当大气压强不变，则p不变，根据

可知，当外界温度升高时，V增大，弹簧弹力不变，则L不变，活塞位置不变，则h不变，H减小，故C错误，D正确。

故选BD。

8．BD

【详解】CD．从圆边界射出的粒子中D点射出的粒子速度最大，可知电场力做功最大，沿电场线方向的位移最大，可知场强沿CD方向，则

可得电场强度

故C项错误，D项正确。

AB．CD间电势差

故A项错误，B项正确。

故选BD。

9．     4.0     AB/BA     不需要

【详解】[1]弹簧测力计读数为4.0N；

[2]验证力的平行四边形定则须测量合力和分力的大小和方向，故选AB；

[3]因为每一次都是独立的实验，对绳结受力平衡即可，故不需要保证结点O的位置与第一次相同。

10．     变小     P和的像     和P、的像          BD    

【详解】I．（3）[1]在AB外侧无论怎样调整视线都不能观察到大头针P和的像在一条直线上，说明光线发生了全反射，应使连线OD与OA的角度减小，使入射角小于临界角，不发生全反射；

（4）[2][3]选择合适的点竖直插大头针，在BC外侧调整视线观察到大头针P和的像在一条直线上，再竖直插上两枚大头针，使挡住P和的像，挡住和P、的像；

（5）[4]设入射角i，折射角，则

Ⅱ．[5]AB．应选用较细的大头针完成实验，这样可准确确定光线的传播方向，选项A错误，B正确；

CD．插在光学元件同侧的两枚大头针间的距离应适当大些，这样可减小确定光线方向时产生的误差，选项C错误，D正确。

故选BD。

III ．[6]因为，则

所以临界角

所以射在圆弧AC正中央三分之一圆弧的光不能从AB和BC面射出，这部分光照射圆弧AC的弧长为。

11．（1），；（2）

【详解】（1）物品先在传送带上做初速度为零的匀加速直线运动，设其位移大小为，根据牛顿第二定律和运动学公式有

，

解得

可知物品与传送带共速后，物品和传送带一起以v速度做匀速运动，物品做匀加速运动的时间为

物品做匀速运动的时间为

物品从A处运动到B处的时间为

由动能定理，物品从A处运动到C处的过程中传送带对物品做的总功为

（2）物品在转盘上所受的静摩擦力提供向心力，当物品在转盘上恰好无相对滑动时有

解得

12．（1），；（2）不符合要求，见解析

【详解】（1）小明和车的总质量

车子匀速行驶时，有

即

车子加速行驶时，有

即

代入相关已知数据求得

（或）

（2）由题意，可得

匀速行驶时

即

得

因为

因此不符合要求。

13．（1），，；（2）

【详解】（1）导体棒P从h高处下落，根据动能定理可知

解得导体棒进入电场前的速度为

当导体棒P进入水平轨道后，切割磁感线产生感应电流，P棒受到安培力作用而减速，Q棒受到安培力而加速，Q棒运动后也将产生感应电动势，与P棒感应电动势反向，因此回路中的电流将减小，最终达到匀速运动时，故

设P棒从进入水平轨道开始到速度稳定所用的时间为，取向后为正方向，对P、Q分别应用动量定理得

P棒

Q棒

联立解得

故通过金属棒的电荷量为

（2）当二者的速度相等时相距最近，设经过的时间为，取向右为正方向，对P、Q分别应用动量定理得

P棒

Q棒

解得

回路中的感应电动势为

故此时电路的热功率为