河北省2024届高三上学期期末物理试题

这是一份河北省2024届高三上学期期末物理试题，共17页。

2．请用黑色字迹的钢笔或答字笔在“答题纸”上先填写姓名和准考证号。
3．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，在草稿纸、试题卷上答题无效。
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、水平地面上方分布着水平向右的匀强电场，一光滑绝缘轻杆竖直立在地面上，轻杆上有两点A、B。轻杆左侧固定一带正电的点电荷，电荷量为+Q，点电荷在轻杆AB两点的中垂线上，一个质量为m，电荷量为+q的小球套在轻杆上，从A点静止释放，小球由A点运动到B点的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．小球受到的电场力先减小后增大
B．小球的运动速度先增大后减小
C．小球的电势能先增大后减小
D．小球的加速度大小不变
2、下列说法正确的是（ ）
A．所有的核反应都具有质量亏损
B．光子既具有能量，又具有动量
C．高速飞行的子弹不具有波动性
D．β衰变本质是原子核中一个质子释放一个电子而转变成一个中子
3、如图甲所示，梯形硬导线框abcd固定在磁场中，磁场方向与线框平面垂直，图乙表示该磁场的磁感应强度B随时间t变化的关系，t=0时刻磁场方向垂直纸面向里。在0～5t0时间内，设垂直ab边向上为安培力的正方向，线框ab边受到该磁场对它的安培力F随时间t变化的关系图为
A．B．C．D．
4、某实验小组要测量金属铝的逸出功，经讨论设计出如图所示实验装置，实验方法是：把铝板平放在桌面上，刻度尺紧挨着铝板垂直桌面放置，灵敏度足够高的荧光板与铝板平行，并使整个装置处于垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场中；让波长为λ的单色光持续照射铝板表面，将荧光板向下移动，发现荧光板与铝板距离为d时，荧光板上刚好出现辉光。已知普朗克常量为h，光在真空中传播速度为c，电子电量为e，质量为m。下列说法正确的是（ ）
A．金属铝的逸出功为
B．从铝板逸出的光电子最大初动能为
C．将荧光板继续向下移动，移动过程中荧光板上的辉光强度可能保持不变
D．将荧光板继续向下移动到某一位置，并增大入射光波长，板上的辉光强度一定增强
5、北斗三号导航卫星系统由三种不同轨道的卫星组成，即24颗MEO卫星（地球中圆轨道卫星，轨道形状为圆形，轨道半径在3万公里与1000公里之间），3颗GEO卫星（地球静止轨道卫星）和3颗IGSO卫星（倾斜地球同步轨道卫星）。关于MEO卫星，下列说法正确的是（ ）
A．比GEO卫星的周期小
B．比GEO卫星的线速度小
C．比GEO卫星的角速度小
D．线速度大于第一宇宙速度
6、如图甲所示的充电电路中，R表示电阻，E表示电源（忽略内阻）。通过改变电路中的元件参数对同一电容器进行两次充电，对应的电荷量q随着时间t变化的曲线如图乙中的a、b所示。曲线形状由a变化为b，是由于（ ）
A．电阻R变大
B．电阻R减小
C．电源电动势E变大
D．电源电动势E减小
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、牛顿在1687年出版的《自然哲学的数学原理》中设想，物体抛出的速度很大时，就不会落回地面，它将绕地球运动，成为人造地球卫星．如图所示，将物体从一座高山上的O点水平抛出，抛出速度一次比一次大，落地点一次比一次远，设图中A、B、C、D、E是从O点以不同的速度抛出的物体所对应的运动轨道．已知B是圆形轨道，C、D是椭圆轨道，在轨道E上运动的物体将会克服地球的引力，永远地离开地球，空气阻力和地球自转的影响不计，则下列说法正确的是（ ）
A．物体从O点抛出后，沿轨道A运动落到地面上，物体的运动可能是平抛运动
B．在轨道B上运动的物体，抛出时的速度大小为11.2km/
C．使轨道C、D上物体的运动轨道变为圆轨道，这个圆轨道可以过O点
D．在轨道E上运动的物体，抛出时的速度一定等于或大于16.7km/s
8、如图所示，小车质量为，小车顶端为半径为的四分之一光滑圆弧，质量为的小球从圆弧顶端由静止释放，对此运动过程的分析，下列说法中正确的是（g为当地重力加速度）（ ）
A．若地面粗糙且小车能够静止不动，则地面对小车的静摩擦力最大为
B．若地面粗糙且小车能够静止不动，则地面对小车的静摩擦力最大为
C．若地面光滑，当小球滑到圆弧最低点时，小车速度为
D．若地面光滑，当小球滑到圆弧最低点时，小车速度为
9、如图，篮球赛中，甲、乙运动员想组织一次快速反击，甲、乙以相同的速度并排向同一方向奔跑，甲运动员要将球传给乙运动员，不计空气阻力，则（ ）
A．应该让球沿着3的方向抛出
B．应该让球沿着2的方向抛出
C．两运动员对球的冲量大小和方向都是相同的
D．当乙接着球后要往身体收，延长触球时间，以免伤害手指
10、如图所示电路中，变压器为理想变压器，a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，R0为定值电阻，R为滑动变阻器.现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置，观察到电流表A1的示数减小了0.2A，电流表A2的示数减小了0.8A，所有电表均为理想电表，则下列说法正确的是（ ）
A．电压表V1示数减小
B．电压表V2、V3示数均减小
C．该变压器起降压作用
D．变阻器滑片是沿d→c的方向滑动
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）图（a）为某同学组装完成的简易多用电表的电路图，图中E是电池；R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻，R6是可变电阻；表头G的满偏电流为250 μA，内阻为480 Ω。虚线方框内为换档开关，A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个档位，5个档位为：直流电压1 V 档和5 V档，直流电流1 mA档和2.5 mA档，欧姆×100 Ω档。

(1)图（a）中的B端与________（填“红”或“黑”）色表笔相连接
(2)关于R6的使用，下列说法正确的是________（填正确答案标号）
A．在使用多用电表之前，调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置
B．使用欧姆档时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置
C．使用电流档时，调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置
(3)根据题给条件可得R1＋R2＝__________Ω，R4＝____________Ω
(4)某次测量时该多用电表指针位置如图（b）所示。若此时B端是与“3”相连的，则读数为________。
12．（12分）某同学为了测量电源的电动势和内阻，根据元件的不同，分别设计了以下两种不同的电路。

实验室提供的器材有：
两个相同的待测电源，辅助电源；
电阻箱、，滑动变阻器、；
电压表，电流表；
灵敏电流计，两个开关、。
主要实验步骤如下：
①按图连接好电路，闭合开关和，再反复调节和，或者滑动变阻器、，使电流计的示数为0，读出电流表、电压表示数分别为、。
②反复调节电阻箱和（与①中的电阻值不同），或者滑动变阻器、，使电流计的示数再次为0，读出电流表、电压表的示数分别为、。
回答下列问题：
(1)哪套方案可以更容易得到实验结果______（填“甲”或“乙”）。
(2)电源的电动势的表达式为_____，内阻为______。
(3)若不计偶然误差因素的影响，考虑电流、电压表内阻，经理论分析可得，____（填“大于”“小于”或“等于”），_____（填“大于”“小于”或“等于”）。
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）坐标原点处的波源在t =0时开始沿y轴负向振动，t =1.5s时它正好第二次 到达波谷，如图为t2= 1.5s时沿波的传播方向上部分质点振动的波形图，求：
(1)这列波的传播速度是多大? 写出波源振动的位移表达式；
(2)x1 =5.4m的质点何时第一次到达波峰?
(3)从t1=0开始至x=5.4m的质点第一次到达波峰这段时间内，x2=30cm处的质点通过的路程是多少?
14．（16分）某透明介质的截面图如图所示，直角三角形的直角边BC与半圆形直径重合，∠ACB = 30°，半圆形的半径为R， —束光线从E点射入介质，其延长线过半圆形的圆心O，且E、O两点距离为R，已知光在真空的传播速度为c，介质折射率为。求：
(1)光线在E点的折射角并画出光路图；
(2)光线进入介质到射到圆弧的距离和时间。
15．（12分）微棱镜增亮膜能有效提升LCD(液晶显示屏)亮度。如图甲所示为其工作原理截面图，从面光源发出的光线通过棱镜膜后，部分会定向出射到LCD上，部分会经过全反射返回到光源进行再利用。如图乙所示，等腰直角为一微棱镜的横截面，A=90，AB=AC=4a，紧贴BC边上的P点放一点光源，BP=BC。已知微棱镜材料的折射率n = ，sin37=06，只研究从P点发出照射到AB边上的光线。
(1)某一光线从AB边出射时，方向恰好垂直于BC边，求该光线在微棱镜内的入射角的正弦值；
(2)某一部分光线可以依次在AB、AC两界面均发生全反射，再返回到BC边，求该部分光线在AB边上的照射区域长度。
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、C
【解析】
A．小球下滑时受匀强电场的电场力是不变的，受到点电荷的电场力先增加后减小，则小球受到的电场力先增大后减小，选项A错误；
B．小球下滑时，匀强电场的电场力垂直小球运动方向，则对小球不做功；点电荷在前半段先对小球做负功，重力做正功，但是由于不能比较正功和负功的大小关系，则不能确定小球速度变化情况；在后半段，点电荷电场力和重力均对小球做正功，则小球的运动速度增大，选项B错误；
C．小球下滑时，匀强电场的电场力垂直小球运动方向，则对小球不做功；点电荷在前半段先对小球做负功，在后半段对小球做正功，则小球的电势能先增大后减小，选项C正确；
D．由小球的受力情况可知，在A点时小球的加速度小于g，在AB中点时小球的加速度等于g，在B点时小球的加速度大于g，则加速度是不断变化的，选项D错误。
故选C。
2、B
【解析】
A．由结合能图象可知，只有较重的原子核裂变成中等质量的原子核或较轻的原子核聚变为中等质量的原子核时才有能量释放，具有质量亏损，故A错误；
B．光电效应和康普顿效应深入揭示了光的粒子性，前者表明光子具有能量，后者表明光子具有动量，故B正确；
C．无论是宏观粒子还是微观粒子，都同时具有粒子性和波动性，故C错误；
D．β衰变本质是原子核中一个中子释放一个电子而转变质子，故D错误。
故选B。
3、D
【解析】
根据法拉第电磁感应定律求解感应电动势，根据欧姆定律求解感应电流，根据安培力公式F＝BIL求解安培力；根据楞次定律判断感应电流的方向，再由左手定则判定安培力的方向，即可求解。
【详解】
0﹣2t0，感应电动势为：E1＝SS，为定值，3t0﹣5t0，感应电动势为：E2＝SS，也为定值，因此感应电流也为定值，那么安培力F＝BIL∝B，由于0﹣t0，B逐渐减小到零，故安培力逐渐减小到零，根据楞次定律，可知，线圈中感应电流方向顺时针，依据左手定则，可知，线框ab边受到安培力方向向上，即为正；同理，t0﹣2t0，安培力方向向下，为负，大小增大，而在2t0﹣3t0，没有安培力；在3t0﹣4t0，安培力方向向上，为正，大小减小；在4t0﹣5t0，安培力方向向下，为负，大小增大，故D正确，ABC错误。
4、A
【解析】
AB．从铝板中逸出的光电子具有最大初动能的电子在磁场中做圆周运动的直径为d，则由
解得最大初动能
金属铝的逸出功为
选项A正确，B错误；
C．将荧光板继续向下移动，则达到荧光板的光电子会增加，则移动过程中荧光板上的辉光强度要增加，选项C错误；
D．增大入射光波长，则光电子最大初动能减小，则光子在磁场中运动的最大半径减小，则达到板上的电子数减小，则板上的辉光强度不一定增强，选项D错误。
故选A。
5、A
【解析】
A．万有引力提供向心力
解得
MEO卫星轨道半径比GEO轨道半径小，所以MEO卫星周期小，A正确；
B．万有引力提供向心力
解得
MEO卫星轨道半径比GEO轨道半径小，所以MEO卫星线速度大，B错误；
C．万有引力提供向心力
解得
MEO卫星轨道半径比GEO轨道半径小，所以MEO卫星角速度大，C错误；
D．第一宇宙速度是卫星的最大环绕速度，环绕半径为地球半径，MEO卫星轨道半径大于地球半径，线速度大小比于第一宇宙速度小，D错误。
故选A。
6、A
【解析】
由图象可以看出，最终电容器所带电荷量没有发生变化，只是充电时间发生了变化，说明电容器两端电压没有发生变化，即电源的电动势不变，而是电路中电阻的阻值发生了变化。图象b比图象a的时间变长了，说明充电电流变小了，即电阻变大了，故A正确，BCD错误。
故选A。
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、AC
【解析】
（1）第一宇宙速度是最小的卫星发射速度，却是最大的环绕速度；
（2）当物体以第一宇宙速度被抛出，它的运动轨道为一圆周；当物体被抛出的速度介于第一和第二宇宙速度之间，它的运动轨迹为一椭圆；当物体被抛出时的速度介于第二和第三宇宙速度之间，物体将摆脱地球引力，成为绕太阳运动的行星；当被抛出的初速度达到或超过第三宇宙速度，物体必然会离开太阳系；
（3）卫星变轨时的位置点，是所有轨道的公共切点．
【详解】
A、物体抛出速度v＜7.9km/s时必落回地面，若物体运动距离较小时，物体所受的万有引力可以看成恒力，故物体的运动可能是平抛运动，A正确；
B、在轨道B上运动的物体，相当于地球的一颗近地卫星，抛出线速度大小为7.9km/s，B错误；
C、轨道C、D上物体，在O点开始变轨到圆轨道，圆轨道必然过O点，C正确；
D、当物体被抛出时的速度等于或大于16.7km/s时，物体将离开太阳系，故D错误．
【点睛】
本题考查宇宙速度，知道第一宇宙速度是最小的发射速度、最大的环绕速度，掌握卫星变轨模型，知道各宇宙速度的物体意义至关重要．
8、BC
【解析】
AB．若地面粗糙且小车能够静止不动，设圆弧半径为R，当小球运动到半径与竖直方向的夹角为θ时，速度为v．
根据机械能守恒定律有：
mv2=mgRcsθ
由牛顿第二定律有：
N-mgcsθ=m
解得小球对小车的压力为：
N=3mgcsθ
其水平分量为
Nx=3mgcsθsinθ=mgsin2θ
根据平衡条件知，地面对小车的静摩擦力水平向右，大小为：
f=Nx=mgsin2θ
可以看出：当sin2θ=1，即θ=45°时，地面对车的静摩擦力最大，其值为fmax=mg．
故A错误，B正确．
CD．若地面光滑，当小球滑到圆弧最低点时，小车的速度设为v′，小球的速度设为v．小球与小车组成的系统在水平方向动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：
mv-Mv′=0；
系统的机械能守恒，则得：
mgR=mv2+Mv′2，
解得：
v′=．
故C正确，D错误．
故选BC．
【点睛】
本题中地面光滑时，小车与小球组成的系统在水平方向所受合外力为零，系统在水平方向动量守恒，但系统的总动量并不守恒．
9、AD
【解析】
AB．甲和乙相对静止，所以甲将球沿着对方抛出，即沿着3方向抛出，就能传球成功，A正确，B错误；
C．根据动量定理，合外力的冲量等于动量的变化量，可知两运动员接球时速度的变化量大小相等、方向相反，动量的变化量等大反向，所以两运动员对球的冲量等大反向，C错误；
D．当乙接着球后要往身体收，根据动量定理可知，相同的动量变化量下，延长作用时间，减小冲击力，以免伤害手指，D正确。
故选AD。
10、CD
【解析】
ABD．根据变压器原理，输入电压U1和输出电压U2保持不变，而A2示数减小，说明负载电路电阻变大，所以滑动变阻器R变大了，即变阻器滑片是沿的方向滑动的，故AB错误，D正确；
C．原、副线圈中电流和匝数成反比，即
电流变化时，则有
可求得
故变压器应为降压变压器，故C正确。
故选CD。
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、红 B 160 880 1100
【解析】
(1)[1]根据欧姆表原理可知，内部电源的正极应接黑表笔，这样才能保证在测电阻时电流“红进黑出”，即图（a）中的端与红色表笔相连接；
(2)[2]由电路图可知，只在测量电阻时才接入电路，故其作用只能进行欧姆调零，不能进行机械调零，同时在使用电流档时也不需要时行调节，AC错误，B正确；
(3)[3]直流电流档分为和，由图可知，当接2时应为；根据串并联电路规律可知：
；
[4]总电阻为：
接4时，为电压档，因串入的电阻较小，故应为量程的电压表；此时电流计与、并联后再与串联，即改装后的电流表与串联再改装后电压表；根据串联电路规律可知：
；
(5)[5]若与3连接，则为欧姆档“”档，读数为：。
12、甲 等于 等于
【解析】
(1)[1]甲电路的连接有两个特点：左、右两个电源间的路端电压相等，干路电流相同，电阻箱可以直接读数；乙电路更加适合一般情况，需要采集更多数据，并且需要作图处理数据才可以得到结论，同状态下采集数据，根据闭合电路欧姆定律列式求解电源的电动势和内阻，甲电路更简单。
(2)[2][3]根据闭合电路欧姆定律得
解得
，
(3)[4][5]当电流计的示数为0时，相同电源，电流相等时路端电压相等，此电路中电流表测的是干路电流，电压表测的是两端的电压（路端电压），因此电流表和电压表都是准确值，故
，
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、 (1)x=5sin()cm或x=-5sin()cm；(2)11.7s；(3)1.85m
【解析】
（1）由图像可知波长λ=0.6m，由题意有
，
波速为
波源振动的位移表达式为
或
（2）波传到x1=5. 4m需要的时间为
质点开始振动方向与波源起振方向相同，沿-y方向，从开始振动到第一次到达波峰需要时间为
所以，x1=5. 4m的质点第一次到达波峰的时刻为
（3）波传到x2=30cm需要时间为
所以从t1=0开始至x=5.4m的质点第一次到达波峰这段时间内，x2=30cm处的质点振动时间为
所以，该质点的路程为
14、 (1)30°；；(2)； 。
【解析】
(1)由题
OE＝OC＝R
则：△OEC为等腰三角形
∠OEC＝∠ACB＝30°
所以入射角：
θ1＝60°
由折射定律：n＝ 可得：
sinθ2=，θ2＝30°
由几何关系：∠OED＝30°，则折射光平行于AB的方向，如图；
(2)折射光平行于AB的方向，所以：
ED=2Rcs30°=
光在介质内的速度：v＝，传播的时间：
t＝
联立可得：
t＝
15、 (1)；(2)
【解析】
(1)由题意知，出射角
由折射定律得
解得
(2)根据可得临界角为
当光线刚好在边上点发生全反射时，如粗实线光路所示
在边刚好全反射时，入射角
由几何关系知，反射到边的入射角
能够发生全反射
过点做的垂线与点，由几何关系知
当光线刚好在边上发生全反射时，如图细实线光路所示
在边刚好全反射时，在边的入射角
由几何关系知，在边的入射角
能够发生全反射，反射点为
在中由几何关系知
综上所述，符合要求的区域