河北省保定市唐县第一中学2023届高三下学期二模物理试卷(含答案)

这是一份河北省保定市唐县第一中学2023届高三下学期二模物理试卷(含答案)，共24页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。


一、单选题
1．日本福岛核电站废水中具有大量的放射性元素，其中是主要成分，经大约30年的时间有半数发生β衰变，同时生成新核X。则下列说法正确的是( )
A.粒子是从核内产生而放出的
B.与新核X的中子数相同
C.的比结合能大于新核X的比结合能
D.随着的衰变，其半衰期逐渐减小
2．如图所示，用一段导线围成半径为R的圆弧AB，圆弧AB所对应的圆心角为，导线中通有顺时针方向的电流，在导线所在的平面内加某一方向范围足够大的匀强磁场，此时导线受到的磁场力最大且方向垂直纸面向外。则下列说法正确的是( )
A.磁场方向垂直AB向下
B.若圆弧绕O点顺时针转过30°，安培力变为原来的
C.若圆弧绕O点顺时针转过90°，安培力的大小不变
D.仅将磁场方向变为垂直纸面向外，磁场力的大小和方向均发生变化
3．理想变压器原、副线圈两端所接电路如图所示，图中电表均为理想交流电表，为电阻箱，定值电阻，。原线圈两端接有的交流电，已知理想变压器原、副线圈的匝数比为。则下列说法正确的是( )
A.当电阻箱的阻值逐渐增大时，、的示数均减小
B.当电阻箱的阻值逐渐增大时，、示数的比值保持不变
C.电阻箱的阻值为零时，的示数为
D.电阻箱的阻值为时，变压器的输出功率为
4．随着科技的发展，人类必将揭开火星的神秘面纱.如图所示，火星的人造卫星在火星赤道的正上方距离火星表面高度为R处环绕火星做匀速圆周运动，已知卫星的运行方向与火星的自转方向相同，a点为火星赤道上的点，该点有一接收器，可接收到卫星发出信号。已知火星的半径为R，火星同步卫星的周期为T，近火卫星的线速度为，引力常量为G。则下列说法正确的是( )
A.火星的质量为
B.卫星的环绕周期为
C.点连续收到信号的最长时间为
D.火星同步卫星到火星表面的高度为
5．如图所示为一半径为R的透明半球体，为半球体的直径，O为半球体的球心，A为的中点，现有一束平行光垂直圆面射入半球体，其中由A点射入半球体的光线射出半球体的偏转角为。如果在入射面放一圆形遮光板，使其余位置射入的光线都能发生全反射，则遮光板面积的最小值为( )
A.B.C.D.
6．如图甲所示，质量为m的物体B放在水平面上，通过轻弹簧与质量为的物体A连接，现在竖直方向给物体A一初速度，当物体A运动到最高点时，物体B与水平面间的作用力刚好为零。从某时刻开始计时，物体A的位移随时间的变化规律如图乙所示，已知重力加速度为g，则下列说法正确的是( )
A.时间内，物体A的速度与加速度方向相反
B.物体A在任意一个内通过的路程均为
C.物体A的振动方程为
D.物体B对水平面的最大压力为
7．如图所示，在倾角为的固定粗糙斜面体上，有一可视为质点、质量为的小球用长为的轻绳拴接，轻绳的另一端固定在O点，小球静止时位于最低点A，现给小球一与轻绳垂直的初速度，使小球在斜面上做圆周运动，经过一段时间小球刚好能运动到最高点B，重力加速度取，忽略空气阻力。关于此过程，下列说法正确的是( )
A.小球由A运动到B的过程中机械能守恒
B.小球由A运动到B的过程中，重力的瞬时功率一直减小
C.小球在A点时，轻绳的拉力大小为
D.小球由A运动到B的过程中克服摩擦力做的功为
二、多选题
8．如图所示，x轴上有两个点电荷位于O、位置，一负试探电荷沿x轴由O向移动的过程中，该电荷的电势能随位移的变化规律如图所示，A、C两点的连线以及B点的切线均与x轴平行，B点的横坐标为，点的横坐标为。则下列说法正确的是( )
A.B点的电场强度为零
B.O、两点的电荷均为正电荷
C.O、两点的点电荷所带电荷量的绝对值之比为9:4
D.
9．如图甲所示，倾角为、足够长的斜面体固定在水平面上，质量为的物块锁定在斜面体上，时刻在物块上施加一水平向右的推力F同时将锁定解除，使物块由静止开始沿斜面体运动，已知外力大小与物块速度大小的变化规律为，k为定值，整个过程中物块运动的加速度关于速度的变化规律如图乙所示。重力加速度取，，。下列说法正确的是( )
A.物块与斜面体间的动摩擦因数为0.25
B.
C.物块的速度最大时，推力F的大小为
D.物块的加速度为时，推力F的大小为
10．如图所示的直角三角形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场（包括边界，图中未画出），，一带正电的粒子由A点以速率沿方向射入磁场，经磁场偏转后从边离开磁场，已知，粒子的质量为m，电荷量为q，粒子重力忽略不计.则下列说法正确的是( )
A.磁感应强度的大小可能为
B.磁感应强度最小时，粒子的出射点到C点的距离为L
C.从边离开的粒子在磁场中运动的时间均为
D.当磁感应强度取粒子从边离开磁场的最小值时，增大粒子的入射速度，粒子在磁场中的运动时间缩短
三、实验题
11．某同学利用如图甲所示的装置测量滑块沿斜面体下滑时所受的阻力大小，某次实验时得到的纸带如图乙所示，已知纸带上标出的相邻两计数点之间还有4个计时点未画出，计时器的打点频率为f。
(1)打下B点时，滑块的速度______；
(2)为了研究不同材料的滑块所受阻力的情况，该同学用两个质量相同、材料不同的滑块a、b进行了反复操作，画出了的图像，如图丙所示，则滑块a所受的阻力______（填“大于”“等于”或“小于”）滑块b所受的阻力；
(3)若图丙中图线b的斜率为k，滑块b的质量为m，斜面体的倾角为θ，重力加速度为g，则滑块b沿斜面体下滑时所受的阻力_______。
12．某实验小组的同学在测量一未知电阻的阻值时，完成了如下操作：
(1)首先用多用电表粗略测量了该电阻的阻值：将选择开关旋至欧姆“”的挡位，欧姆调零后将两表笔与该电阻相接，其示数如图甲所示，则该电阻的阻值约为______Ω；测量完毕后，将选择开关旋至______。
(2)为了精确地测量该电阻的阻值，可供选择的实验器材如下：
电源E，电动势约为，内阻r约为；
电流表A，量程为，内阻约为；
电压表，量程为，内阻；
电压表，量程为，内阻约为；
定值电阻，有四种规格供选：、、、；
滑动变阻器R，最大阻值为，额定电流；
单刀单掷开关S一个，导线若干.
该小组同学设计的电路如图乙所示，综合提供的实验器材分析下列问题：
①图中的电表①应为_____；电表②应为______（填实验器材的符号）
②为了保证各电表偏转的角度在满量程的以上，则定值电阻的规格应选择______Ω。
③若①、②表的示数分别为a、b，则待测电阻的阻值______（用测量量和已知量的符号表示）
四、计算题
13．如图所示，粗细均匀的弯管处于竖直面内，其水平部分的长度为，倾斜部分的长度为，水平部分端口封闭，倾斜部分端口开口，已知倾斜部分的倾角为，大气压强为。现将水银缓缓地由开口处注入弯管中，该过程中没有空气外溢，环境温度不变。求：
(1)当注入的水银柱长度为时，弯管中气柱的长度；
(2)在第(1)问的基础上继续缓缓地注入水银，玻璃管中水银柱能达到的最大长度。
14．一辆汽车沿足够长的长直坡路匀速向下行驶，已知坡路的倾角为，汽车的速度为，汽车司机突然发现前方处有一辆自行车，正以的速度匀速向下行驶，汽车司机经的时间踩下刹车，使汽车沿坡路向下做匀减速直线运动，重力加速度取。求：
(1)为了避免交通事故，汽车制动后加速度的最小值；
(2)如果汽车在制动时未启动防抱死装置，车轮与坡面之间的动摩擦因数为，为了避免交通事故，司机踩下刹车时，汽车距离自行车的最小间距。
15．如图所示，倾角为、足够长的光滑绝缘斜面固定不动，斜面上有一系列间距均为的水平虚线（图中仅画出部分），虚线1、2间存在垂直斜面向下的匀强磁场，从虚线2向下每间隔d在两虚线间存在垂直斜面向下的与虚线1、2间相同的匀强磁场，磁感应强度大小为。一质量为、电阻值为、边长为d的正方形线框从虚线1上方某位置由静止释放，边始终与虚线平行，当线框的边刚好到达虚线1时，线框的加速度大小为，方向沿斜面向下，重力加速度取。整个过程中线框始终没有发生转动。求：
(1)线框释放瞬间，边到虚线1的间距；
(2)线框的最大速度；
(3)若从释放到线框的速度达到最大，所用的时间为，则此过程中线框中产生的焦耳热Q为多少?
参考答案
1．答案：A
解析：A.β衰变放出的β粒子是核内的一个中子转化成一个质子，同时放出一个β粒子，A正确；
B.由题意，该核反应方程为
含有个个中子，含有个个中子，所以比新核X多一个中子，B错误；
C.比结合能越大，原子核越稳定，所以的比结合能小于新核X的比结合能，C错误；
D.半衰期由原子核内部结构决定，与所处的物理、化学环境无关，D错误。
故选A。
2．答案：B
解析：由左手定则可判断，磁场方向垂直AB向上，A错误；由图可知圆弧的有效长度等于圆弧的半径R，原来，圆弧所受的安培力大小为，若圆弧绕O点顺时针转过30°，则磁场与AB连线的夹角为60°，则圆弧所受的安培力大小为，B正确；若圆弧绕O点顺时针转过90°，磁场与AB平行，则圆弧所受的安培力为零，C错误；仅将磁场方向变为垂直纸面向外，则磁场与AB仍垂直，圆弧所受的磁场力垂直AB向下，磁场力的大小仍为，D错误。
3．答案：D
解析：B.原线圈的输入电压不变，由变压器的工作原理
可知，变压器副线圈的输出电压不变，即不变，当电阻箱的阻值逐渐增大时，副线圈的总电阻增大，则副线圈的电流减小，即的示数减小，由
可知变压器原线圈的电流减小，即的示数减小，所以、示数的比值增大，故B错误；
A.又由于定值电阻分得的电压减小，则电压表的示数增大，故A错误；
C.当电阻箱的阻值为零时，定值电阻被短路，电压表示数为0，故C错误；
D.电阻箱的阻值为时，负载电阻的阻值为
由于副线圈的输出电压为，则副线圈的电流为
由
得
则电源消耗的电功率为
则变压器的输入功率为，所以变压器的输出功率为，故D正确。
故选D。
4．答案：D
解析：A.对于近火卫星，由
解得
故A错误；
B.由万有引力提供向心力可得
结合
可解得卫星围绕火星做圆周运动的周期
故B错误；
C.以火星为参考系，则卫星围绕火星做圆周运动的角速度为
，a点能够连续接收到的卫星信号范围如图所示，由几何关系可知圆弧所对应的圆心角为120°，故a点能够连续接收到卫星信号的最长时间为
解得
故C错误；
D.由于同步卫星的周期与火星自转的周期相同，设同步卫星的轨道半径为r，则有
又
解得
故D正确。
故选D。
5．答案：C
解析：由题意作出光路图，如图所示
由几何关系可知
则
解得
又
由折射定律
可得
光束的入射点距离O点越远，光束在球面的入射角越大，假设当光束到球面的入射角为C时，光线刚好发生全反射，则
解得
入射点到O点的距离为
则圆形遮光板半径的最小值为L，因此遮光板面积的最小值为
代入数据解得
故选C。
6．答案：D
解析：A.的时间内，物体A由负的最大位移向平衡位置运动，回复力指向平衡位置，即物体A的速度与加速度方向均沿y轴正方向，故A错误；
B.物体A由特殊位置（平衡位置或最大位移处）开始计时，在任意一个内，质点通过的路程等于振幅的5倍，除此外在的时间内通过的路程不等于振幅的5倍，故B错误；
C.由图乙可知振幅为
周期为
角速度为
规定向上为正方向，时刻位移为，表示振子由平衡位置上方处开始运动，所以初相为
则振子的振动方程为
单位错误，故C错误；
D.由物体A在最高点时，物体B与水平面间的作用力刚好为零，此时弹簧的拉力为
对于物体A有
解得
当物体A运动到最低点时，物体B对水平面的压力最大，由简谐运动的对称性可知，物体A在最低点时加速度向上，且大小等于，由牛顿第二定律得
解得
由物体B的受力可知，物体B对水平面的最大压力为
故D正确。
故选D。
7．答案：C
解析：A.由于小球由A运动到B的过程有摩擦力做功，所以小球的机械能不守恒，故A错误；
B.小球在A点时的速度与重力垂直，则重力的功率为0，同理小球在B点时，重力的功率也为0，所以小球由A到B的过程，重力的瞬时功率先增大后减小，故B错误；
C.小球在A点时，由牛顿第二定律得
解得
故C正确；
D.小球刚好运动到B点时，轻绳没有作用力，则由牛顿第二定律得
设小球由A到B的过程中克服摩擦力做功为，由动能定理得
解得
故D错误。
故选C。
8．答案：AD
解析：A.图象中图线的斜率表示电场力，由于B点的切线与x轴平行，即斜率为零，故试探电荷在B点的电场力为零，电场强度为零，故A正确；
B.由于负的试探电荷在两电荷产生的电场中电势能为正值，设试探电荷所带电荷量绝对值为q，则由公式可知电场中各点的电势为负值，所以两点电荷均带负电，故B错误；
C.设O、两点的点电荷所带的电荷量绝对值分别为、，由于B点的电场强度为0，则由电场强度的叠加原理得
解得
故C错误；
D.试探电荷在A、C两点的电势能相等，则A、C两点的电势相等，又A、C两点的电势比B点的电势低，则
故D正确。
故选AD。
9．答案：BD
解析：A.时刻，推力为零，物块的加速度大小为
对物块受力分析，如图所示，根据牛顿第二定律，沿斜面的方向有
解得
故A错误；
B.物块加速度为零时，由力的平衡条件得
又
代入上式解得
由图乙可知，此时
解得
故B正确；
C.由B选项分析可知，推力F的大小为
故C错误；
D.时，由牛顿第二定律得
又
代入数据解得
故D正确。
故选BD。
10．答案：AD
解析：A.粒子的轨迹与边相切时，粒子刚好从边离开磁场，作出粒子的轨迹如图所示，此时粒子的轨道半径最大，磁感应强度最小，由几何关系可知该粒子的轨道半径为
由洛伦兹力提供向心力有
解得磁感应强度的最小值为
故A正确；
B.磁感应强度最小时，粒子从边的D点离开磁场，由几何关系可知
所以出射点到C点的距离为
故B错误；
C.磁感应强度最小时，粒子在磁场中的运动周期为
粒子的轨迹所对应的圆心角为120°，所以粒子在磁场中运动的时间为
即为
由公式
可知磁感应强度越大，粒子在磁场中的运动周期越小，由于轨迹所对应的圆心角不变，所以粒子在磁场中运动的时间越短，故C错误；
D.磁感应强度取粒子从边离磁场的最小值时，粒子在磁场中运动的周期一定，粒子的入射速度越大，粒子的轨道半径越大，当粒子从射出时，粒子的速度增大，粒子的轨迹所对应的圆心角减小，所以粒子在磁场中运动的时间减小，故D正确。
故选AD。
11．答案：(1)(2)小于(3)
解析：(1)打下B点时，滑块的速度等于段的平均速度，则
又
整理得
(2)滑块沿斜面体下滑时，由动能定理得
整理得
则滑块所受的阻力越小，图像的斜率越大，则滑块a所受的阻力小于滑块b所受的阻力；
(3)由第(2)问知
解得
12．答案：(1)170；OFF挡或交流电压最大挡(2)；；50；
解析：(1)该电阻的阻值约为；测量完毕后，应将旋钮旋至“OFF”挡或“交流电压最大挡”；
(2)①由题中提供的实验器材可知，流过待测电阻的电流太小，电流表的量程比较大，因此电流表不可用；测待测电阻的电流时，应用内阻已知的电压表代替，因此②为、①为；
②根据串联电路电阻分压的特点，为了保证两只电压表的读数都不小于其量程的，即的两端电压
的两端电压
而待测电阻两端电压为
所以有
所以
所以定值电阻的规格应选择；
③根据欧姆定律可得
由电路图可知
解得
13．答案：(1)(2)
解析：(1)假设注入的水银未进入弯管的水平部分，设注入水银后弯管内封闭空气的长度为，弯管横截面积为S，对于管内的空气
初态时
，
末态时
，
由玻意耳定律得
代入数据得
解得
因
即末态封闭空气长度大于管水平部分的长度，故假设成立，则弯管内封闭空气的长度为。
(2)当注入的水银与管口相平时，注入水银的长度最长，设为，假设注入的水银未进入弯管的水平部分.
对于管内的空气，初态时
，
末态时
，
由玻意耳定律得
代入数据得
解得
因
即末态水银柱全部在弯管的倾斜部分，故假设成立。则能注入水银的最大长度为。
14．答案：(1)(2)
解析：(1)汽车在时间内的位移为
自行车在时间内的位移为
汽车制动时距离自行车的间距为
为了避免交通事故，当两车的速度相等时刚好没有碰到，汽车制动的加速度最小，设经时间两者速度相等，则有
又
代入数据解得
(2)如果汽车在制动时，未启动防抱死装置，则汽车的滑动摩擦力大小为
对汽车由牛顿第二定律得
联立解得
设汽车经过时间与自行车共速，由运动学公式有
该时间内汽车的位移为
自行车的位移为
为了避免交通事故，司机踩下刹车时，汽车距离自行车的最小间距为
15．答案：(1)(2)(3)
解析：(1)设线框的边到虚线1时的速度为，则由法拉第电磁感应定律得
由闭合电路欧姆定律得
又
由牛顿第二定律得
代入数据解得
线框从释放到边与虚线1重合的过程，由机械能守恒定律得
解得
(2)线框的速度最大时，线框的合力为零，由力的平衡条件得
又
又由
代入数据解得
(3)进入磁场前，设线框的加速度为，则由牛顿第二定律得
解得
线框从释放到边与虚线1重合的时间为
所以线框在磁场中运动的时间为
由题意可知，线框在沿斜面下滑的过程中，始终受到安培力的作用，设线框从刚进入磁场开始经时间速度变化为，线框的速度为v，此时有
时间内，由动量定理得
设线框在时间内沿斜面体下滑的距离为x.对上式两边求和得
整理得
代入数据解得
由能量守恒定律得
解得