河北省重点中学2023-2024学年高三联赛物理试题

这是一份河北省重点中学2023-2024学年高三联赛物理试题，共16页。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
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、平均速度定义式为，当△t极短时，可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义应用了下列哪种物理方法（ ）
A．极限思想法
B．微元法
C．控制变量法
D．等效替代法
2、在一场足球比赛中，质量为0.4kg的足球以15m/s的速率飞向球门，被守门员扑出后足球的速率变为20m/s，方向和原来的运动方向相反，在守门员将球扑出的过程中足球所受合外力的冲量为（ ）
A．2kg·m/s，方向与足球原来的运动方向相同
B．2kg·m/s，方向与足球原来的运动方向相反
C．14kg·m/s，方向与足球原来的运动方向相同
D．14kg·m/s，方向与足球原来的运动方向相反
3、如图甲所示，固定光滑斜面上有质量为的物体，在大小为12N，方向平行于斜面的拉力F的作用下做匀速直线运动，从位置处拉力F逐渐减小，力F随位移x的变化规律如图乙所示，当时拉力减为零，物体速度刚好为零，取，下列说法正确的是（ ）
A．斜面倾角为
B．整个上滑的过程中，物体的机械能增加27J
C．物体匀速运动时的速度大小为3m/s
D．物体在减速阶段所受合外力的冲量为
4、如图所示，传送带以恒定速率逆时针运行，将一小物体从顶端A无初速释放，物体与传送带之间的动摩擦因数，已知物体到达底端B前已与传送带共速，下列法中正确的是（ ）
A．物体与传送带共速前摩擦力对物体做正功，共速后摩擦力对物体不做功
B．物体与传送带共速前摩擦力对物体做的功等于物体动能的增加量
C．物体与传送带共速前物体和传送带间的摩擦生热等于物体机械能的增加量
D．物体从A到B过程中物体与传送带间的摩擦生热等于物体机械能的增加量
5、2020年3月9日19时55分，我国在西昌卫基发射中心，成功发射北斗系统第五十四颗导航卫星，北斗三号CEO-2是一颗地球同步轨道卫星，以下关于这颗卫星判断正确的是（ ）
A．地球同步轨道卫星的运行周期为定值
B．地球同步轨道卫星所受引力保持不变
C．地球同步轨道卫星绕地运行中处干平衡状态
D．地球同步轨道卫星的在轨运行速度等于第一宇宙速度
6、氢原子的能级图如图所示，已知可见光的光子能量范围是。则大量氢原子从高能级向低能级跃迁时可产生不同能量的可见光光子的种类有（ ）
A．1种B．2种C．3种D．4种
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、下列说法正确的是______
A．水池中水的温度相同，水底一小气泡因扰动而上升时一定吸热
B．悬浮在液体中的固体微粒越小，布朗运动就越明显
C．同一容器中同种气体所有的分子运动速率基本相等
D．熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增大的方向进行
E.压缩汽缸内气体时要用力推活塞，这表明气体分子间的作用力主要表现为斥力
8、如图，光滑水平面上两虚线之间区域内存在竖直方向的足够大的匀强磁场，磁感应强度大小为B。边长为a的正方形导线框PQMN沿图示速度方向进入磁场，当对角线PM刚进入磁场时线框的速度大小为v，方向与磁场边界成角，若线框的总电阻为R，则
A．PM刚进入磁场时线框中的感应电流为
B．PM刚进入磁场时线框所受安培力大小为
C．PM刚进入磁场时两端的电压为
D．PM进入磁场后线框中的感应电流将变小
9、用轻杆通过铰链相连的小球A、B、C、D、E处于竖直平面上，各段轻杆等长，其中小球A、B的质量均为2m，小球C、D、E的质量均为m．现将A、B两小球置于距地面高h处，由静止释放，假设所有球只在同一竖直平面内运动，不计一切摩擦，则在下落过程中
A．小球A、B、C、D、E组成的系统机械能和动量均守恒
B．小球B的机械能一直减小
C．小球B落地的速度大小为
D．当小球A的机械能最小时，地面对小球C的支持力大小为mg
10、如图所示，质量为m的小球与轻质弹簧相连，穿在竖直光滑的等腰直角三角形的杆AC上，杆BC水平弹簧下端固定于B点，小球位于杆AC的中点D时，弹簧处于原长状态。现把小球拉至D点上方的E点由静止释放，小球运动的最低点为E，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A．小球运动D点时速度最大
B．ED间的距离等于DF间的距离
C．小球运动到D点时，杆对小球的支持力为
D．小球在F点时弹簧的弹性势能大于在E点时弹簧的弹性势能
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）用如图所示的实验装置研究平抛运动．某同学按如下的操作得到了一组数据：
①将碰撞传感器水平放置，在轨道多个位置静止释放小球．
②将碰撞传感器竖直放置在离抛出点一定距离处（图中虚线位置），在轨道多个位置静止释放小球，小球都击中碰撞传感器．
(1)本实验除了碰撞传感器外，还需用到的传感器是__．
(2)根据表格可知，碰撞传感器水平放置时，距离小球抛出点的高度约__m；碰撞传感器竖直放置时，距离小球抛出点的水平距离约__m．
12．（12分）如图所示，用质量为m的重物通过滑轮牵引小车，使它在长木板上运动，打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。利用该装置可以完成“验证牛顿第二定律”的实验。
(1)实验中，需要平衡摩擦力和其他阻力，操作方法是把长木板右端用垫木垫高，在不挂重物且计时器打点的情况下，轻推一下小车，让小车拖着纸带在长木板上运动，通过纸带判断小车是否做匀速运动，若实验中发现打点计时器在纸带上打的点如图所示，通过纸带可判断小车并不是做匀速直线运动，可通过以下措施进行改进（____）
A．若是纸带甲端与小车相连，则保持长木板在桌面上的位置不变，仅在原垫木的位置更换高度更矮的垫木即可
B．若是纸带甲端与小车相连，则保持长木板在桌面上的位置不变，仅把垫木向左平移适当位置即可
C．若是纸带乙端与小车相连，则保持长木板在桌面上的位置不变，仅在原垫木的位置更换高度更高的垫木即可
D．若纸带乙端与小车相连，则保持长木板在桌面上的位置不变，仅把垫木向右平移适当位置即可
(2)采取合理的措施平衡摩擦力后开始进行实验，图是正确进行实验操作后打点计时器所打的纸带的一部分，在纸带上每隔四个点选一个点作为计数点，A、B、C、D和E为纸带上五个计数点。已知打点计时器所用的电源频率为50Hz，则AC间的距离为_____________cm，可得小车的加速度a=___________m/s2（计算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）如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行光滑金属导轨相距L=1m，导轨平面与水平面成θ=30°角，下端连接一定值电阻R=2，匀强磁场B=0.4T垂直于导轨平面向上。质量m=0.2kg、电阻r=1的金属棒ab，其长度与导轨宽度相等。现给金属棒ab施加一个平行于导轨平面向上的外力F，使金属棒ab从静止开始沿轨道向上做加速度大小为a=3m/s2的匀加速直线运动。运动过程中金属棒ab始终与导轨接触良好，重力加速度取g=10m/s2。求：
(1)当电阻R消耗的电功率P=1.28W时，金属棒ab的速度v的大小；
(2)当金属棒ab由静止开始运动了x=1.5m时，所施加外力F的大小。
14．（16分）如图所示，真空中以为圆心，半径r=0.1m的圆形区域内只存在垂直纸面向外的匀强磁场，圆形区域的最下端与xy坐标系的x轴相切于坐标原点O，圆形区域的右端与平行y轴的虚线MN相切，在虚线MN右侧x轴的上方足够大的范围内有方向水平向左的匀强电场，电场强度E=1.0×105N/C．现从坐标原点O沿xy平面在y轴两侧各30°角的范围内发射速率均为v0=1.0×106m/s的带正电粒子，粒子在磁场中的偏转半径也为r=0.1m，已知粒子的比荷，不计粒子的重力、粒子对电磁场的影响及粒子间的相互作用力，求：
（1）磁场的磁感应强度B的大小；
（2）沿y轴正方向射入磁场的粒子，在磁场和电场中运动的总时间；
（3）若将匀强电场的方向改为竖直向下，其它条件不变，则粒子达到x轴的最远位置与最近位置的横坐标之差．
15．（12分）如图所示，水平地面上有一辆小车在水平向右的拉力作用下，以v0=6m/s的速度向右做匀速直线运动，小车内底面光滑，紧靠左端面处有一小物体，小车的质量是小物体质量的2倍，小车所受路面的摩擦阻力大小等于小车对水平面压力的0.3倍。某时刻撤去水平拉力，经小物体与小车的右端面相撞，小物体与小车碰撞时间极短且碰撞后不再分离，已知重力加速度g=10m/s2。求：
(1)小物体与小车碰撞后速度的大小；
(2)撤去拉力后，小车向右运动的总路程。
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、A
【解析】
当极短时， 可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该物理方法为极限的思想方法。
【详解】
平均速度定义式为，当时间极短时，某段时间内的平均速度可以代替瞬时速度，该思想是极限的思想方法，故A正确，BCD错误。
故选A。
【点睛】
极限思想法是一种很重要的思想方法，在高中物理中经常用到．要理解并能很好地掌握。
2、D
【解析】
设球飞向球门的方向为正方向，被守门员扑出后足球的速度为
则由动量定理可得
负号说明合外力冲量的方向与足球原来的运动方向相反，故A、B、C错误，D正确；
故选D。
3、C
【解析】
A．物体做匀速直线运动时，受力平衡，则
代入数值得
选项A错误；
C．图像与坐标轴所围的面积表示拉力做的功
重力做的功
由动能定理
解得
选项C正确；
B．机械能的增加量等于拉力做的功57J，B错误；
D．根据动量定理可得
选项D错误。
故选C。
4、C
【解析】
A.物体与传送带共速前，物体受到的滑动摩擦力沿传送带向下，与速度方向相同，则摩擦力对物体做正功。共速后，物体受到的静摩擦力方向沿传送带向上，与速度方向相反，对物体做负功，选项A错误；
B.物体与传送带共速前，重力和摩擦力对物体做功之和等于物体动能的增加量，选项B错误；
C.设传送带的速度为v，物体与传送带共速前，物体机械能的增加量为：
物体与传送带间的相对位移为：
物体与传送带间的摩擦生热为：
所以有Q=△E，选项C正确；
D.物体从A到B过程中，只有物体与传送带共速前摩擦产生热量，共速后不产生热量，但共速后物体的机械能在减少，所以物体从A到B过程中物体与传送带间的摩擦生热大于物体机械能的增加量，选项D错误。
故选C。
5、A
【解析】
A．同步卫星相对地球是静止的，即运行周期等于地球自转周期，为定值，A正确；
BC．地球同步轨道卫星所受引力充当圆周运动的向心力，时时刻刻指向圆心，为变力，其合力不为零，故不是出于平衡状态，BC错误；
D．第一宇宙速度是最小发射速度，最大环绕速度，即为在地球表面环绕的卫星的速度，而同步卫星轨道半径大于地球半径，根据可知，轨道半径越大，线速度越小，所以同步卫星运行速度小于第一宇宙速度，D错误。
故选A。
6、D
【解析】
大量氢原子从高能级向能级跃迁时，辐射的光子能量都大于，不在范围之内，发出的光都是不可见光；大量氢原子从高能级向能级跃迁时，辐射的光子能量都小于，不在范围之内，发出的光都是不可见光；能级向能级跃迁时，辐射的光子能量为，属于可见光；能级向能级跃迁时，辐射的光子能量为，属于可见光；能级向能级跃迁时，辐射的光子能量为，属于可见光；能级向能级跃迁时，辐射的光子能量为，属于可见光；能级向能级跃迁时，辐射的光子能量为，属于不可见光；可知只有4种可见光，故ABC错误，D正确。
故选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、ABD
【解析】
A．气泡上升过程压强不断减小，气泡逐渐胀大，就要对外做功，然而温度还不变，于是它肯定不断吸热．所以A正确．
B．悬浮在液体中的颗粒越小,在某一瞬间跟它相撞击的分子数越小.布朗运动微粒大小在10-6m数量级,液体分子大小在10-10m数量级,撞击作用的不平衡性就表现得越明显,因此,布朗运动越明显.B正确．
C．同一容器中同种气体所有的分子运动速率不一定相等，C错误．
D．按机械能与内能转化的方向性表述：不可能从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响．熵增加原理的内容：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小．如果过程可逆，则熵不变；如果过程不可逆，则熵增加． 从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律：一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，而熵值较大代表着较为无序，所以自发的宏观过程总是向无序度更大的方向发展．所以D正确．
E．分子间的引力和斥力是同时存在的，它们的大小随分子间的距离而发生变化．当时，合力表现为斥力，当时，合力表现为引力．E错误．
所以选择ABD．
8、AD
【解析】
A. PM刚进入磁场时有效的切割长度等于a，产生的感应电动势为
E=Bav，
感应电流为
，
故A正确；
B.NM边所受的安培力大小为
F1=BIa=，
方向垂直NM向下。PN边所受的安培力大小为
F2=BIa=，
方向垂直PN向下，线框所受安培力大小
，
故B错误；
C. PM两端的电压为
，
故C错误；
D. PM刚进入磁场后，有效的切割长度逐渐减小，感应电动势逐渐减小，感应电流将减小，故D正确。
故选：AD。
9、CD
【解析】
小球A、B、C、D、E组成的系统机械能守恒但动量不守恒，故A错误；由于D球受力平衡，所以D球在整个过程中不会动，所以轻杆DB对B不做功，而轻杆BE对B先做负功后做正功，所以小球B的机械能先减小后增加，故B错误；当B落地时小球E的速度等于零，根据功能关系 可知小球B的速度为，故C正确；当小球A的机械能最小时，轻杆AC没有力，小球C竖直方向上的力平衡，所以支持力等于重力，故D正确，故选CD
10、CD
【解析】
分析圆环沿杆下滑的过程的受力和做功情况，只有重力和弹簧的拉力做功，所以圆环机械能不守恒，但是系统的机械能守恒；沿杆方向合力为零的时刻，圆环的速度最大。
【详解】
A．圆环沿杆滑下，ED段受到重力和弹簧弹力（杆对小球的支持力垂直于杆，不做功），且与杆的夹角均为锐角，则小球加速，D点受重力和杆对小球的支持力，则加速度为，仍加速，DF段受重力和弹簧弹力，弹力与杆的夹角为钝角，但一开始弹力较小，则加速度先沿杆向下，而F点速度为0，则DF段，先加速后减速，D点时速度不是最大，故A错误；
B．若ED间的距离等于DF间的距离，则全过程，全过程小球重力势能减少，弹性势能不变，则系统机械能不守恒，故B错误；
C．D点受重力和杆对小球的支持力，垂直于杆方向受力分析得杆对小球的支持力为，故C正确；
D．若ED间的距离等于DF间的距离，则全过程，全过程小球重力势能减少，弹性势能不变，则ED间的距离应小于DF间的距离，则全过程，全过程小球重力势能减少，弹性势能增大，则系统机械能守恒，故D正确；
故选CD。
【点睛】
本题考查弹簧存在的过程分析，涉及功能关系。
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、光电门 0.3 0.2
【解析】
(1)[1]根据图，并结合实验的原理可知，除了碰撞传感器外，还需用到光电门传感器；
(2)[2][3]由表格数据可知，前3个，时间基本相等；而后3个，初速度与时间的乘积是基本相等的；时间基本相等的，碰撞传感器水平放置，根据自由落体运动位移公式，那么距离小球抛出点的高度
初速度与时间的乘积是基本相等的，碰撞传感器竖直放置，那么距离小球抛出点的水平距离
12、AC 1.23（1.21~1.25） 0.24（0.23~0.25）
【解析】
(1)[1]AB．若是纸带甲端与小车相连，由图乙可知，小车做加速运动，说明平衡摩擦过度，则应保持长木板在桌面上的位置不变，仅在原垫木的位置更换高度更矮的垫木即可，故A正确，B错误；
CD．若是纸带乙端与小车相连，由图乙可知，小车做减速运动，说明平衡摩擦不够，则应保持长木板在桌面上的位置不变，仅在原垫木的位置更换高度更高的垫木即可，故C正确，D错误。
故选AC；
(2)[2]由图可知，AC距离为
由于读数误差，1.21cm~1.25cm，均正确；
[3]由图可知，AB距离为
BC距离为
CD距离为
DE距离为
由逐差法可知加速度为
由于误差0.23m/s2~0.25m/s2均正确。
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)6m/s；(2)1.76N
【解析】
(1)根据题意可得

由闭合电路欧姆定律可得
E=I（R+r）=2. 4V
再由法拉弟电磁感应定律可得
E=BLv1
联立解得
(2)根据题意，金属棒ab在上升过程中，切割磁感线可得
E=BLv2
F安=BIL
E=I（R+r）
由金属棒ab在上升过程中，做匀加速直线运动，由运动学规律可得

对金属棒ab进行受力分析，根据牛顿第二定律可得

联立解得
F=1. 76N
14、 (1) (2) (3)
【解析】
(1)带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，由
①
可得：
②
(2)分析可知，带电粒子运动过程如图所示，
由粒子在磁场中运动的周期
③
可知粒子第一次在磁场中运动的时间：
④
⑤
粒子在电场中的加速度
⑥
粒子在电场中减速到0的时间：
⑦
由对称性，可知运动的总时间：
⑧
即 ⑨
(3)由题意分析可知，当粒子沿着y轴两侧30°角射入时，将会沿着水平方向射出磁场区域，之后垂直虚线MN分别从P' 、Q'射入电场区，做类平抛运动，最终到达x轴的位置分别为最远位置P和最近位置Q． ⑩
由几何关系P'到x轴的距离
， （11）
最远位置P坐标为
(12)
Q'到x轴的距离
(13)
最近位置Q坐标为
(14)
所以，坐标之差为
(15)
解得：
(16)
15、 (1) 4m/s；(2)
【解析】
(1)设小物体的质量为m，由于车底面光滑，因此小物体做匀速直线运动，小车在地面摩擦力作用下做匀减速运动。撤去拉力后，小车的加速度为a1
由牛顿第二定律得
k(mg+2mg)=2ma1
代入数值得
a1=4.5m/s2
小物体与车碰撞时，小车的速度为v1，由运动学公式
v1=v0-a1t
代入数值得
v1=3m/s
碰撞过程由动量守恒定律得
mv0+2mv1=3mv
代入数值得：
v=4m/s
(2)碰撞前小车运动位移大小为x1
碰后小车做匀减速直线运动，位移大小为x2
由牛顿第二定律得
k(mg+2mg)=3ma2
可得
a2=3m/s2
由运动学公式
v2=2a2x2
故撤去外力后，小车向右运动的总路程
s=x1+x2=m
1
2
3
4
5
6
初速度v0（m/s）
1.024
1.201
1.176
1.153
0.942
1.060
飞行时间t（s）
0.246
0.249
0.248
0.173
0.212
0.189