河北省2024届普通高中学业水平选择性考试物理模拟试题（含解析）

这是一份河北省2024届普通高中学业水平选择性考试物理模拟试题（含解析），共21页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。


一、单选题
1．2023年4月12日，正在运行的世界首个全超导托卡马克EAST装置获重大成果，实现了高功率稳定的403秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，创造了托卡马克装置稳态高约束模运行新的世界纪录，为可控核聚变的最终实现又向前迈出了重要的一步。下列关于核反应的说法正确的是（ ）
A．轻核聚变一定比重核裂变释放的核能更多
B．重核的裂变过程质量增大，轻核的聚变过程有质量亏损
C．氘核和氚核是核聚变的核反应燃料
D．目前核电站主要利用核聚变反应释放的能量发电
2．有“深海打捞员”之称的海狮，在一次打捞行动中打捞出一个导热良好且密闭的氧气罐，罐内封闭一定质量的氧气（视为理想气体）。在海狮从一定深度的海水中缓慢上升的过程中，海水温度逐渐升高，则此过程中（ ）
A．罐内氧气的内能可能不变B．罐内氧气的压强不断减小
C．罐内每个氧气分子的动能都增大D．氧气分子撞击器壁单位面积的作用力增大
3．科学家发现某星球周围存在着环状物质，为了测定环状物质是该星球的组成部分，还是环绕该星球的卫星群，用天文望远镜观察发现，该环状物质的（ω为环状物质绕星球做匀速圆周运动的角速度，r为环状物质到星球中心的距离）关系图如图所示，其斜率为k。引力常量为G，以下说法正确的是（ ）
A．环状物质是该星球的组成部分B．该星球的自转周期为
C．该星球的质量为D．该星球表面的重力加速度为k
4．在我国，近年垂钓运动正成为休闲和体育结合的新时尚。鱼漂是垂钓时反映鱼儿咬钩讯息的工具。如图甲所示，当鱼漂静止时，P点恰好在水面处。将鱼漂缓慢向下压，松手后，鱼漂在竖直方向上做简谐运动，其振动图像如图乙所示，取竖直向上为位移的正方向，则（ ）
A．在t=0.3s时刻，鱼漂的速度方向竖直向下
B．在t=0.3s时刻，鱼漂的加速度方向竖直向上
C．该鱼漂的振动频率为1.25Hz
D．该鱼漂在振动的过程中，存在速度和加速度均减小的时间段
5．如图所示，A、B是两个相同的正方形导线框，它们从水平有界匀强磁场上方不同高度处由静止释放，线框的边长小于磁场宽度。下列说法正确的是（ ）
A．在A和B两线框进磁场的过程中，线框内的电流方向均为顺时针方向
B．A和B两线框出磁场的过程中均可能做匀减速直线运动
C．A线框在进磁场和出磁场的两过程中，产生的焦耳热可能相等
D．在A和B两线框进磁场的过程中，通过导线横截面的电荷量不相等
6．打桩机是基建常用工具。某种简易打桩机模型如图所示，重物A、B和C通过不可伸长的轻质长绳跨过两个光滑且等高的小定滑轮连接，在外力作用下使得C与滑轮等高（A、B和C均在空中），且处于静止状态，C到两定滑轮的距离均为L。重物A和B的质量均为，重物C的质量为。撤除外力，使C由静止开始竖直落下（始终未与地面相碰），A、B、C均可视为质点。则重物C下落的最大距离为（ ）
A．B．C．D．
7．如图所示，水平边界PQ、MN间存在方向竖直向下的匀强电场，电场的宽度为L。一绝缘轻杆两端分别固定质量为m的带电小球A、B，A、B两小球所带的电荷量分别为、。现将该装置移动到边界PQ上方且使轻杆保持竖直，使球B刚好位于边界PQ上，然后由静止释放该装置，释放后该装置的轻杆始终保持竖直且做周期性往复运动。已知电场强度的大小（g为重力加速度），忽略两带电小球对电场的影响，两小球均可视为质点。则该装置中轻杆的最大长度为（ ）
A．LB．2LC．3LD．4L
二、多选题
8．如图所示的含理想变压器的电路中，a、b、c为三只相同的灯泡，调节滑动变阻器R使a、b、c的亮度相同，U1为原线圈所在电路输入的交流电源的有效电压，U2为副线圈的输出电压，且U1恒定。若滑动变阻器的滑片向e端滑动，则（ ）
A．灯泡a的亮度增大B．灯泡a的亮度减小
C．灯泡b和灯泡c的亮度不变D．灯泡b和灯泡c的亮度减小
9．科考队在非洲草原上拍摄到了狼沿直线追捕猎物的情景，用计算机模拟后得到了狼运动速率的倒数与位移x的关系如图所示，已知狼从O点运动到C点与从C点运动到D点所用的时间相等，则（ ）
A．狼做加速度变化的减速运动B．狼做加速度不变的减速运动
C．OC与CD的长度之比为1：（-1）D．OC与CD的长度之比为：1
10．间距为L、长度均为2s的光滑平行金属导轨固定在水平面内，静止的金属棒垂直放置在导轨的左端，且始终与导轨接触良好。t=0时刻，电流大小为I的恒定电流从一根导轨流入，经过金属棒，再从另一根导轨流回，如图所示。当金属棒运动到导轨的中点时，电流大小突然变为2I，导轨电流在两导轨间产生的磁场近似可视为匀强磁场，磁感应强度B与电流I成正比。已知金属棒的质量为m。则（ ）
A．金属棒在左、右两段导轨上运动时所受安培力的大小之比为
B．金属棒在左、右两段导轨上运动的加速度大小之比为
C．金属棒运动到导轨中点与末端的动能之比为
D．金属棒运动到导轨中点与末端的速度大小之比为
三、实验题
11．某同学用图甲所示的装置测量滑块和水平台面间的动摩擦因数。水平转台用齿轮传动，绕竖直的轴匀速转动，不可伸长的细线一端连接小滑块，另一端连到固定在转轴上的力传感器上，计算机通过传感器能显示细线拉力F的情况，实验步骤如下：
①数出主动齿轮和从动齿轮的齿的个数分别为n1和n2；
②用天平称量小滑块的质量m；
③将滑块放置在转台上，使细线刚好伸直；
④控制主动齿轮以某一角速度ω主匀速转动，记录力传感器的示数F，改变主动齿轮的角速度，并保证主动齿轮每次都做匀速转动，记录对应的力传感器示数，滑块与水平台面始终保持相对静止。
回答下面的问题：
(1)滑块随平台一起匀速转动的角速度大小可由ω= 计算得出。（用题中给定的符号表示）
(2)处理数据时，该同学以力传感器的示数F为纵轴，对应的主动齿轮角速度大小的平方ω主2为横轴，建立直角坐标系，描点后拟合为一条直线，如图乙所示（图中a、b为已知量），设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，则滑块和台面间的动摩擦因数= 。（用题中给定的符号表示）
(3)该同学仅换用相同材料的质量更大的滑块再次做了该实验，作出F—ω主2的图像，与图乙中直线斜率比较，发现其斜率 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。
12．某同学将一表头改装成有三种挡位（×1、×10、×100）的欧姆表，原理如图甲所示。已知电源的电动势为1.5V、内阻为10Ω；灵敏电流表的满偏电流为1mA，内阻为99Ω；改装所用定值电阻的阻值分别为R1=1Ω和R2=11Ω；待测电阻Rx的阻值约200Ω；欧姆表表盘刻度如图乙所示（指针半偏所指刻度为表盘上的“15”）。
(1)改装后用×100挡测电阻时，选择开关K接 ，用×10挡测电阻时，选择开关K接 。（均选填“1”、“2”或“3”）
(2)选择开关K接2，欧姆调零后，欧姆表的内阻为 Ω，滑动变阻器的阻值应调到 Ω。
(3)用改装的欧姆表测量待测电阻Rx的阻值，选择开关K接2时，正确操作时欧姆表示数如图乙所示，则待测电阻Rx的阻值为 Ω。
四、解答题
13．竖直面内有一固定的直角坐标系xOy，x轴在液面上。有一带有单色点光源的潜水艇模型静止在S点（0.4m，-0.3m），点光源发出的光在液面上形成圆形光斑，其在xOy面内的直径端点位于O（0，0）、A（0.8m，0），如图所示。现使该潜水艇模型从坐标系内S点竖直向下做初速度为零的匀加速直线运动，发现A点开始沿液面以大小为aA=0.08m/s2的加速度向右移动。不考虑光线的多次反射，sin37°=0.6，cs37°=0.8。求：
（1）该液体的折射率。
（2）潜水艇模型向下运动的加速度大小。
14．如图所示，直角坐标系xOy的第一象限中，在0≤x≤d区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小B=B0；粒子发射源位于坐标原点O，沿与y轴夹角α=60°方向斜向右下方发射大量质子，质子速率均匀分布在~范围。已知质子的质量为m、电荷量为e，质子重力及质子间的相互作用力不计，磁场在竖直方向足够长。
（1）求质子在磁场中运动的最长时间。
（2）求质子从左、右边界离开磁场的个数之比。
（3）若磁场反向，求磁场右边界有质子射出的范围。
15．如图所示，足够大的光滑水平桌面上，劲度系数为k的轻弹簧一端固定在桌面左端，另一端与小球A拴接。开始时，小球A用细线跨过光滑的定滑轮连接小球B，桌面上方的细线与桌面平行，系统处于静止状态，此时小球A的位置记为O，A、B两小球质量均为m。现用外力缓慢推小球A至弹簧原长后释放，在小球A向右运动至最远点时细线断裂，已知弹簧振子的振动周期，弹簧的弹性势能（x为弹簧的形变量），重力加速度为g，空气阻力不计，弹簧始终在弹性限度内。
（1）求细线断裂时的张力大小FT及从细线断裂开始计时，小球A第一次返回O点所用的时间。
（2）求细线断裂后，小球A到达O点时的速度大小和加速度大小。
（3）若在细线裂断时，小球B距离地面的高度为h，恰好此时在小球B正上方4h处由静止释放一个小球C，其质量为，已知B、C两小球在空中发生碰撞，小球C被反弹，相对碰撞点小球C上升的最大高度为h，所有碰撞均为弹性碰撞，求n的值。
参考答案：
1．C
【详解】A．相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变释放的核能更多，核燃料质量未知，无法判断哪个释放的核能更多，A错误；
B．重核的裂变过程和轻核的聚变过程都有质量亏损，B错误；
C．氘核和氚核是核聚变的核反应燃料，C正确；
D．目前核电站主要利用重核的裂变反应释放的能量发电，D错误；
故选C。
2．D
【详解】A．氧气罐从一定深度的海水中缓慢上升的过程中，海水温度逐渐升高，罐内氧气从外界吸热，内能变大，故A错误；
B．由
可知，罐内氧气的压强不断增大，故B错误；
CD．罐内氧气温度升高，氧气分子的平均动能增大，不是每个分子动能都增大，氧气分子撞击器壁单位面积的作用力增大，故C错误，D正确。
故选D。
3．C
【详解】A．若环状物质为卫星群，根据万有引力提供向心力有
解得
又与环状物质的图线对应，故为环绕该星球的卫星群，故A错误；
C．图线斜率为k，故
故该星球的质量为
故C正确；
D．根据牛顿第二定律
因为不知道星球半径，故不能求出该星球表面的重力加速度，故D错误；
B．因为环状物质为该星球的卫星群，与星球的自转的角速度不相同，行星的自转的角速度设为，由圆周运动物理量间的关系知，行星的自转周期
因为不知，故不能求出行星的自转周期，故B错误。
故选C。
4．C
【详解】AB．由图乙可知在t=0.3s时刻，鱼漂的速度方向竖直向上，此时鱼漂的位移竖直向上，则鱼漂的加速度方向竖直向下，故AB错误；
C．该鱼漂的振动频率为
故C正确；
D．鱼漂离平衡位置越远，速度越小，位移越大，加速度越大；鱼漂离平衡位置越近，速度越大，位移越小，加速度越小；则该鱼漂在振动的过程中，不存在速度和加速度均减小的时间段，故D错误。
故选C。
5．C
【详解】A．根据楞次定律结合安培定则可知，在A和B两线框进磁场的过程中，线框内的电流方向均为逆时针方向，故A错误；
B．线框出磁场的过程中，根据
，，
联立解得
若两线框出磁场时所受安培力均小于重力，则根据牛顿第二定律有
可知，安培力随速度的增大而增大，合外力减小，加速度减小，即相框做加速度减小的加速运动；若两线框出磁场时所受安培力均大于重力，则根据牛顿第二定律有
可知线框做减速运动，但速度减小安培力将减小，合外力将减小，即线框将做加速度减小的减速运动，显然，A和B两线框出磁场的过程中均不可能做匀减速直线运动，故B错误；
CD．电荷量
线框进入磁场时有
感应电流
可得
由于两线框相同，线框进入磁场时磁通量的变化量相同，因此在A和B两线框进磁场的过程中，通过导线横截面的电荷量相等，同样可知，两线框出磁场时通过导线横截面的电荷量与进磁场时相同，设线框A进入磁场时的速度为，进入磁场后的速度为，出磁场时的速度为，出磁场后的速度为，对进入磁场和出磁场的过程由动量定理有
即有
由于线框进出磁场时通过线框横截面的电荷量相同，因此可得
即可得
线框进出磁场时由能量守恒分别有
若，则联立以上各式可得
由于线框下落过程中安培力始终阻碍线框的下落，因此可得
，
而在磁场中线框做自由落体运动，因此有
因此若满足，即可满足，而显然从线框完全进入磁场到线框恰好要出磁场的过程，线框做自由落体运动可能满足，如此A线框在进磁场和出磁场的两过程中，产生的焦耳热可能相等，故C正确，D错误。
故选C。
6．C
【详解】设重物C下落的最大距离为，此时重物A、B和C的速度均为0，根据几何关系可知重物A、B上升的高度均为
根据系统机械能守恒可得
解得
故选C。
7．C
【详解】由静止释放该装置，释放后该装置的轻杆始终保持竖直且做周期性往复运动，当小球A到达电场下边界MN的速度刚好为0时，该装置中轻杆具有最大长度，设为；根据动能定理可得
解得
故选C。
8．AD
【详解】AB．若滑动变阻器的滑片向e端滑动，R减小，电路中电流增大，灯泡a的亮度增大，A正确，B错误；
CD．若滑动变阻器的滑片向e端滑动，R减小，其两端电压减小，则变压器的输入电压减小，副线圈的输出电压也减小，灯泡b和灯泡c的亮度减小，C错误，D正确；
故选AD。
9．AC
【详解】AB．图像是一条过原点的倾斜直线，根据图像可知，与x成正比，则图像的斜率
变形可知
为常数，假设狼做匀变速运动，则有
联立可得
可知，如果狼做匀变速运动，加速度一定，则为定值，即速度v一定，而实际上，根据图像可知，随狼位移的增大，狼的速度减小，则狼做减速直线运动，可知假设不成立，故狼做的是加速度变化的减速运动，故A正确，B错误；
CD．根据微元法可知，图像与横轴所围图形的面积表示时间，又因为狼从O点运动到C点与从C点运动到D点所用的时间相等，所以
所以OC与CD的长度之比为
根据几何关系
联立可得
解得
C正确，D错误。
故选AC。
10．BD
【详解】AB．由题意可知磁感应强度B与电流I成正比，金属棒在左、右两段导轨上运动时电流之比为
则磁感应强度之比为
金属棒在左、右两段导轨上运动时所受安培力的大小之比为
金属棒在左、右两段导轨上运动的加速度大小之比为
故A错误，B正确；
CD．设金属棒运动到导轨中点的速度为，金属棒运动到导轨末端的速度为，根据动能定理可得
，
联立可得金属棒运动到导轨中点与末端的动能之比为
则金属棒运动到导轨中点与末端的速度大小之比为
故C错误，D正确。
故选BD。
11．(1)
(2)
(3)增大
【详解】（1）从动轮和主动轮传动时，线速度相同，即从动轮和主动轮的角速度关系为
解得
平台与从动轮同轴传动，即具有相同的角速度，故
（2）当力传感器有示数时，拉力和摩擦力的合力提供向心力，设滑块做圆周运动的半径为r，则
解得
则，图线的纵截距的绝对值为
解得
（3）由
可得，图线的斜率为
仅换用相同材料的质量更大的滑块斜率增大。
12．(1) 3 2
(2) 150 130.1
(3)240
【详解】（1）由于欧姆表的工作原理为闭合电路欧姆定律，且有“中值电阻”等于欧姆表内阻，即
当K接3时，电流表路程最小，欧姆表内阻最大，即为×100挡；又
故K接1时，电流表量程最大，欧姆表对应×1挡，K接2时，对应×10挡；
（2）选择开关K接2，欧姆调零后，对应×10挡，欧姆表的内阻为150Ω；其中表头和R2的总电阻为
滑动变阻器的阻值为
（3）用改装的欧姆表测量待测电阻Rx的阻值，选择开关K接2时，对应×10挡，正确操作时欧姆表示数如图乙所示指针示数为“24”，则待测电阻Rx的阻值为
13．（1）；（2）
【详解】（1）对单色光，在A点刚好发生全反射，光路图如图所示
由几何关系
解得
又有
（2）点光源S和A点初状态水平距离为
竖直距离为
在时间t内，A点的位移为
设点光源S的加速度为a，则点光源的位移为
则
解得
14．（1）；（2）；（3）从磁场右边界与轴的交点向下范围内有质子射出
【详解】（1）根据洛伦兹力提供向心力
质子在磁场中的运动半径
运动周期为
由于运动周期与质子的速率无关，所以质子在磁场中运动轨迹对应的圆心角越大，质子在磁场中运动时间越长，质子从左边界离开磁场时，质子在磁场中的运动轨迹所对应的圆心角相同且最大，最长时间为
（2）由（1）可知，质子的速率越大，运动半径越大，当质子运动轨迹与右边界相切时，由几何关系可得
由洛伦兹力提供向心力可得
解得
即速率在范围内的质子从右边界离开磁场，速率在范围内的质子从左边界离开磁场。由于质子速率均匀分布，所以从左、右边界离开磁场的粒子个数之比为。
（3）若磁场反向，若粒子能从磁场右边界与轴相交处离开磁场，则
由洛伦兹力提供向心力
此时质子速率
当粒子速率为时
解得半径为
由几何关系
解得
所以从磁场右边界与轴的交点以下处都有质子离开磁场。
15．（1），；（2），；（3）
【详解】（1）一开始，A静止于点，根据受力平衡有
解得
用外力缓慢压球A至原长处释放，A、B组成的简谐振动中，振幅为
在小球A向右运动至最远点时，根据简谐运动对称性，对A有
对B有
联立解得细线断裂时的张力大小
细线断裂后A球单独做简谐振动，振幅变为
以细线断裂为0时刻，则A球单独做简谐振动的振动方程为
当小球A第一次返回O点时，有
可得
（2）细线断裂后，小球A到达O点时，根据能量守恒可得
解得小球A到达O点时的速度大小为
根据牛顿第二定律可得小球A到达O点时的加速度大小
（3）B球第一次落地，有
可得
B再反弹到最高点的用时仍为，恰好C球在的时间内，自由落体的高度为
则B球与C球恰好在B球反弹到最高点时相碰，此时
，
又因为两球发生弹性碰撞，则有
，
解得
由题意可知，C球反弹后能达到的最大高度为，则有
解得
（舍去）