2023-2024学年河北省高三上学期期末物理试题

这是一份2023-2024学年河北省高三上学期期末物理试题，共18页。试卷主要包含了进入电场并直接从O点离开电场等内容，欢迎下载使用。

1． 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0．5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。
3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。
4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24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，△OMN为玻璃等腰三棱镜的横截面。a、b两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面MN，在棱镜侧面OM、ON上反射和折射的情况如图所示，由此可知（ ）
A．从玻璃射向空气，a光的临界角小于b光的临界角
B．玻璃对a光的折射率小于玻璃对b光的折射率
C．在玻璃中，a光的速度小于b光的速度
D．在双缝干涉实验中，a光干涉条纹宽度小于b光干涉条纹宽度
2、如图所示，在一个粗糙水平面上，彼此靠近地放置两个带同种电荷的小物块。由静止释放后，两个物块向相反方向运动，并最终停止。在物块的运动过程中，下列表述正确的是
A．物块受到的摩擦力始终小于其受到的库仑力B．库仑力对两物块做的功相等
C．最终，两个物块的电势能总和不变D．最终，系统产生的内能等于库仑力做的总功
3、如图所示，在光滑水平桌面上有一边长为L、电阻为R的正方形导线框，在导线框右侧有一宽度为d（d＞L）的条形匀强磁场区域，磁场的边界与导线框的一边平行，磁场方向竖直向下。导线框以某一初速度向右运动，t=0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合，并以此位置开始计时做为导线框位移x的起点，随后导线框进入磁场区域，直至导线框的右边与磁场区域右边界重合。下列图象中，可能正确描述上述过程的是（其中q表示流经线框的电荷量，v表示线框的瞬时速度）（ ）
A．B．
C．D．
4、如图甲所示电路，理想变压器原线圈输入电压如图乙所示，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器，C为耐压值为22V的电容器，所有电表均为理想电表。下列说法正确的是（ ）
A．副线圈两端电压的变化频率为0.5Hz
B．电流表的示数表示的是电流的瞬时值
C．滑动片P向下移时，电流表A1和A2示数均增大
D．为保证电容器C不被击穿，原副线圈匝数比应小于10：1
5、嫦娥三号的飞行轨道示意图如图所示．假设嫦娥三号在环月段圆轨道和椭圆轨道上运动时，只受到月球的万有引力．则（ ）
A．嫦娥三号由环月段圆轨道变轨进入环月段桶圆轨道时，应让发动机点火使其加速
B．嫦娥三号在环月段椭圆轨道上P点的速度大于Q点的速度
C．嫦娥三号在环月段椭圆轨道上Q点的速度大于月段圆轨道的速度
D．若已知嫦娥三号环月段圆轨道的半径、运动周期和引力常量，则可算出月球的密度
6、雨滴在空中下落的过程中，空气对它的阻力随其下落速度的增大而增大。若雨滴下落过程中其质量的变化及初速度的大小均可忽略不计，以地面为重力势能的零参考面。从雨滴开始下落计时，关于雨滴下落过程中其速度的大小v、重力势能Ep随时间变化的情况，如图所示的图象中可能正确的是（ ）
A．B．
C．D．
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7、图甲为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0.2s时的波形图，质点P、Q的平衡位置分别位于x=2m和x=4m处。图乙为介质中某一质点的振动图像，则（ ）
A．该简谐横波的传播速度为10m/s
B．乙图可能是质点Q的振动图像
C．t=0时质点P的速度沿y轴负方向
D．t=0.25s时，质点P的位移为1cm
E.t=0.1s时，质点P的加速度与质点Q的加速度相同
8、如图所示，质量为4m的球A与质量为m的球B用绕过轻质定滑轮的细线相连，球A放在固定的光滑斜面上，斜面倾角α=30°，球B与质量为m的球C通过劲度系数为k的轻质弹簧相连，球C放在水平地面上。开始时控制住球A，使整个系统处于静止状态，细线刚好拉直但无张力，滑轮左侧细线竖直、右侧细线与斜面平行，然后由静止释放球A，不计细线与滑轮之间的摩擦，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A．释放球A瞬间，球B的加速度大小为
B．释放球A后，球C恰好离开地面时，球A沿斜面下滑的速度达到最大
C．球A沿斜面下滑的最大速度为2g
D．球C恰好离开地面时弹簧的伸长量与开始时弹簧的压缩量相等，所以A、B两小球组成的系统机械能守恒
9、最近几十年，人们对探测火星十分感兴趣，先后发射过许多探测器。称为“火星探路者”的火星探测器曾于1997年登上火星。在探测器“奔向”火星的过程中，用h表示探测器与火星表面的距离，a表示探测器所受的火星引力产生的加速度，a随h变化的图像如图所示，图像中a1、a2、h0以及万有引力常量G己知。下列判断正确的是（ ）
A．火星的半径为
B．火星表面的重力加速度大小为
C．火星的第一宇宙速度大小为
D．火星的质量大小为
10、如图所示，在光滑水平桌面上有一xOy平面直角坐标系，y轴右侧有两根完全相同的均匀金属丝M和N连接成闭合回路，金属丝M的形状满足，电阻为R。在y轴左侧有垂直于桌面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B，磁场宽度为，两金属丝在沿x轴负方向的外力作用下，以速度v匀速穿过磁场，下列判断正确的是
A．金属丝中感应电流先沿逆时针方向后沿顺时针方向
B．金属丝中感应电流的最大值为
C．金属丝运动过程中外力的最大功率为
D．金属丝穿过磁场过程中产生的热量为
三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。
11．（6分）实验室购买了一捆标铜导线，小明同学想通过实验测定其长度。按照如下步骤进行操作：
(1)该同学首先使用螺旋测微器测得导线的直径如图(1)所示，则导线的直径d＝___________mm；
(2)通过查阅资料查得铜的电阻率为ρ；
(3)使用多用电表欧姆档初步估测其电阻约为6Ω：
(4)为进一步准确测量导线的电阻，实验室提供以下器材：
A．直流电流表A（量程0~0.6A，内阻RA=3Ω）
B．直流电压表V1（量程0~3V，内阻约100Ω）
C．直流电压表V2（量程0~15V，内阻约100Ω）
D．滑动变阻器R1（阻值范围0~5Ω）
F．滑动变阻器R2（阻值范围0~100Ω）
G．直流电源E（输出电压3V，内阻不计）
H．开关S一个、导线若干
①为了得到尽量多的测量数据并精确的测定标铜导线的电阻，实验中应选择的电压表是___________（用所选器材前的字母表示）；选择的滑动变阻器是___________（用所选器材前的字母表示）；
②按实验要求在图(2)中，还需要连接的接线柱有___________（填相应接线柱的符号，如“ab”、 “cd”等）；
③若测得电压表的读数为U，电流表的读数为I，则可得铜导线的长度可表示为L=___________（用题目提供的已知量的字母表示）；
12．（12分）在一次实验中,某同学想描绘一标有“3V，1.5W”的小灯泡的伏安特性曲线，除导线开关外还有:
A．直流电源(电动势约为4V，内阻可不计)
B．直流电流表A1(量程0~3A，内阻约为0.1Ω)
C．直流电流表A2(量程0~300mA，内阻为1 Ω)
D．直流电压表V1(量程0~15V，内阻很大)
E.直流电压表V2(量程0~4V，内阳很大)
F.滑动变阻器(最大阻值10Ω，允许通过的最大电流为2A)
G.滑动变阻器(最大阻值1kΩ，允许通过的最大电流为0.5A)
H.定值电阻R1=1Ω
I.定值电阻R2=10Ω
实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能测多组数据。
(1)实验中电流表应选用_____，电压表应选用_______，滑动变阻器应选用_____(均用序号字母表示)。
(2)请按要求设计实验电路_______

(3)某同学通过实验正确作出的小灯泡的伏安特性曲线如图所示，现把实验中使用的两个相同的小灯泡串联后由E=3V，内阻不计的电源供电，此时灯泡的实际功率约为______W(结果保 留两位有效数字)。
四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13．（10分）一赛艇停在平静的水面上，赛艇前端有一标记P离水面的高度为h1=0.6m，尾部下端Q略高于水面；赛艇正前方离赛艇前端=0.8m处有一浮标，示意如图．一潜水员在浮标前方=3.0m处下潜到深度为时，看到标记刚好被浮标挡住，此处看不到船尾端Q；继续下潜2.0m，恰好能看见Q。（已知水的折射率n=）求
①深度；
②赛艇的长度。（可用根式表示）
14．（16分）如图所示，直角边AC长度为d的直角棱镜ABC置于桌面上，D为斜边BC的中点，桌面上的S点发射一条光线经D点折射后，垂直于AB边射出．已知SC＝CD，光线通过棱镜的时间，c为真空中光速，不考虑反射光线．求：

(i)棱镜的折射率n；
(ii)入射光线与界面BC间的夹角．
15．（12分）如图所示，第一象限内有沿x轴正向的匀强电场，第二象限内有垂直纸面向里的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的带负电的粒子以速度v0从P（-3L，0）沿与x轴负方向成37°角射入磁场，粒子从Q（0，4L）进入电场并直接从O点离开电场。不计空气阻力及粒子的重力，sin37°=0.6，cs37°=0.8，求∶
(1)磁感应强度B的大小；
(2)电场强度E的大小。
参考答案
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24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、B
【解析】
AB．由光路图看出，光线b在NO面上发生了全反射，而光线a在MO面上没有发生全反射，而入射角相同，则知b光的临界角小于a光的临界角，由可知，玻璃对a光的折射率小于b的折射率小，故A错误，B正确；
C．玻璃对a光的折射率小于b的折射率小，由可知，在玻璃中，a光的速度大于b光的速度，故C错误；
D．由于玻璃对a光的折射率小于b的折射率小，则a光的频率比b光的低，a光的波长比b光的长，由公式可知，a光的双缝干涉条纹宽度比b光的大，故D错误。
故选B。
2、D
【解析】
A．开始阶段，库仑力大于物块的摩擦力，物块做加速运动；当库仑力小于摩擦力后，物块做减速运动，故A错误；
B．物体之间的库仑力都做正功，且它们的库仑力大小相等，质量较小的物体所受摩擦力也较小，所以质量小的物体位移较大，则库仑力做功较多一些，故B错误。
C．在运动过程中，电场力对两带电体做正功，两物体的电势能减小，故C错误；
D．两物块之间存在库仑斥力，对物块做正功，而摩擦阻力做负功，由于从静止到停止，根据动能定理可知，受到的库仑力做的功等于摩擦生热。故D正确。
故选D。
3、D
【解析】
AB．线圈进入磁场时，产生的感应电动势为
E=BLv
感应电流为
线框受到的安培力大小为
由牛顿第二定律为
F=ma
则有
在线框进入磁场的过程中，由于v减小，所以a也减小，则流经线框的电荷量
则q∝x，q-x图象是过原点的直线。根据数学知识得：
因为v减小，则q-t图象切线斜率减小；当线框完全进入磁场后，无感应电流，不受安培力，线框做匀速直线运动，磁通量不变，故AB错误；
C．线圈进入磁场的过程做加速度减小的变减速运动，v-t图象是曲线，故C错误；
D．线圈进入磁场的过程，根据动量定理得：
又
联立整理得
v-x图象是向下倾斜的直线，线框完全进入磁场后，做匀速直线运动，故D正确。
故选D。
4、C
【解析】
A．根据图乙知交流电周期为0.02s，周期与频率的关系为
所以频率为50Hz，故A错误；
B．电流表、电压表的示数表示的都是有效值，故B错误；
C．滑动变阻器的触头向下滑动，电阻减小，而副线圈电压不变，副线圈电流增大，由P=UI可得副线圈的输出功率变大，变压器的输入功率等于输出功率增大，所以输入电流也变大，即两个电流表的示数都增大，故C正确；
D．由题意知，原线圈的最大电压为311V，而电容器的耐压值为22V，即为最大值，根据原副线圈的变压比
可知匝数比应大于，故D错误。
故选C。
5、C
【解析】
嫦娥三号在环月段圆轨道上P点减速，使万有引力大于向心力做近心运动，才能进入进入环月段椭圆轨道．故A错误；嫦娥三号在环月段椭圆轨道上P点向Q点运动中，距离月球越来越近，月球对其引力做正功，故速度增大，即嫦娥三号在环月段椭圆轨道上P点的速度小于Q点的速度．故B错误；根据，且月段椭圆轨道平均半径小于月段圆轨道的半径，可得嫦娥三号在环月段椭圆轨道的平均速度大于月段圆轨道的速度，又Q点是月段椭圆轨道最大速度，所以嫦娥三号在环月段椭圆轨道上Q点的速度大于月段圆轨道的速度．故C正确；要算出月球的密度需要知道嫦娥三号环月段圆轨道的半径、运动周期、月球半径和引力常量．故D错误；
6、B
【解析】
AB．根据牛顿第二定律得：
mg﹣f＝ma
得：
随着速度增大，雨滴受到的阻力f增大，则知加速度减小，雨滴做加速度减小的加速运动，当加速度减小到零，雨滴做匀速直线运动，故v﹣t图象切线斜率先减小后不变，故A错误，B正确；
CD．以地面为重力势能的零参考面，则雨滴的重力势能为：
Ep＝mgh﹣mg•at2
Ep随时间变化的图象应该是开口向下的，故CD错误；
故选B.
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7、ABC
【解析】
A．从甲图中可知，根据图乙可知，故波速为
A正确；
B．根据走坡法可知图甲中的P点在t=0.2时正向上运动，而Q点在t=0.2s时正向下振动，而图乙中t=0.2s时质点正通过平衡位置向下振动，所以乙图可能是质点Q的振动图像，B正确；
C．因为周期为0.4s，故在t=0时，即将甲图中的波形向前推半个周期，P点正向下振动，C正确；
D．根据题意可知0.1s为四分之一周期，质点P在0.2s~0.3s内的位移为2cm，0.25s为过程中的中间时刻，质点从平衡位置到波峰过程中做减速运动，所以前一半时间内的位移大于后一半时间内的位移，即0.25s时的位移大于1cm，D错误；
E．P点和Q点相距半个波长，两点为反相点，振动步调总是相反，在任意时刻两点的加速度方向总是相反，E错误。
故选ABC。
8、BC
【解析】
A．开始时对球B分析，根据平衡条件可得
释放球A瞬间，对球A和球B分析，根据牛顿第二定律可得
解得
故A错误；
B．释放球A后，球C恰好离开地面时，对球C分析，根据平衡条件可得
对球A和球B分析，根据牛顿第二定律可得
解得
所以球C恰好离开地面时，球A沿斜面下滑的速度达到最大，故B正确；
C．对球A和球B及轻质弹簧分析，根据能量守恒可得
解得球A沿斜面下滑的最大速度为
故C正确；
D．由可知球C恰好离开地面时弹簧的伸长量与开始时弹簧的压缩量相等，A、B两小球组成的系统在运动过程中，轻质弹簧先对其做正功后对其做负功，所以A、B两小球组成的系统机械能不守恒，故D错误；
故选BC。
9、BD
【解析】
AD．分析图象可知，万有引力提供向心力
当时
联立解得，火星的半径
火星的质量
A错误D正确；
B．当h=0时，探测器绕火星表面运行，火星表面的重力加速度大小为a1，B正确；
C．在火星表面，根据重力提供向心力得
解得火星的第一宇宙速度
C错误。
故选BD。
10、AB
【解析】
A．导体切割磁感线，根据右手定则可知，金属丝进入磁场过程中感应电流沿逆时针方向，离开磁场过程中感应电流沿顺时针方向，A正确；
B．金属丝在磁场中切割磁感线的最大有效长度为：
最大的感应电动势：
最大感应电流：
B正确；
C．导体棒匀速运动，外力与安培力等大反向，最大外力：
最大功率：
C错误；
D．根据金属丝形状的表达式可知回路中产生的是正弦式交变电流，电流的有效值：
电流存在的时间：
根据焦耳定律：
D错误。
故选AB。
三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。
11、0.680（0.678~0.682） B D kj（或ej）、bd（或bh）、dh（或dg）
【解析】
(1)[1]螺旋测微器的固定刻度读数为0.5mm，可动刻度的读数为：0.01mm×18.0=0.180mm，故导线的直径为d=0.680mm，由于误差，则0.678mm~0.682mm均正确；
(4)[2]由于电源的输出电压为3V，则电压表选择B；
[3]由于待测电阻阻值约为，为了得到尽量多的测量数据并精确的测定标铜导线的电阻，则滑动变阻器应选D；
[4]为了得到尽量多的测量数据并精确的测定标铜导线的电阻，测滑动变阻器应用分压式，由于电流表内阻已知，则电流表内接，这样可以消除因电流表分压带来的误差，所以应连接的接线柱有kj（或ej）、bd（或bh）、dh（或dg）；
[5]由实验原理可知
则
12、C E F 0.54--0.57
【解析】
(1)[1][2]小灯泡的额定电压为3V，因此电压表选择量程大于等于3V的即可，电压表故选E；而小灯泡的额定电流为
电流表A1量程太大，测量误差太大，故应用电流表A2和定值电阻并联，改装成电流表，电流表故选C；
[3]还需要调节电路的滑动变阻器，为了方便操作，且小灯泡两端的电压从零开始变化，滑动变阻器应选阻值较小的F；
(2)[4]本实验小灯泡两端的电压从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法；同时因电流表内阻与小灯泡的电阻接近，电压表内阻远大于小灯泡的电阻，故电流表选用外接法；实验电路图如图所示：
(3)[5]电源内阻不计，两灯泡串联，每个灯泡两端电压相等为，根据图象可知，此电压下流经灯泡的电流为
则小灯泡的功率
四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13、①4m；②。
【解析】
① 设过P点光线，恰好被浮子挡住时，入射角、折射角分别为：α、β，如图所示
由几何关系有
，
根据光的折射定律可知
联立解得
h2=4m
② 潜水员和Q点连线与水平方向夹角刚好为临界角C，则有
根据几何关系有
联立解得
14、 (1) （2）
【解析】
（i）光路如图所示，E是光线在AB边的射出点，设光线通过棱镜的速度为v，则
解得

（ii）光线射到界面BC，设入射角为i，折射角为r，则


解得
θ＝30°
15、（1）；（2）
【解析】
(1)由几何知识得带点粒子在磁场中做圆周运动的半径
由牛顿第二定律得
解得
(2)由牛顿第二定律得
粒子在竖直方向
粒子在水平方向
解得