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2024邯郸部分示范性高中高三下学期三模试题物理含解析
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这是一份2024邯郸部分示范性高中高三下学期三模试题物理含解析，共25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：本大题共7小题，共28分。
1. 宇宙射线进入地球大气层时，与大气作用会产生中子，中子撞击大气中的粒子X引发核反应产生粒子Y，核反应方程为；Y具有放射性，能够自发地进行衰变而变成X，核反应方程为。则下列说法正确的是（ ）
A. Z的质量数为1B. Z的质量数为2
C. Z的电荷数为2D. Z的电荷数为3
2. 如图所示为某时刻振荡电路所处的状态，则该时刻（ ）
A. 振荡电流i在增大B. 电容器上电荷量增多
C. 磁场能正在向电场能转化D. 电流变化率增大
3. 体育课中，小明用打气筒给篮球打气，整个打气过程缓慢进行，每次打气筒活塞都将压强为的一整筒空气压入篮球，无漏气，气体可视为理想气体。设篮球的体积为且不变，打气筒的体积为V，在打气过程中，气体的温度不变，下列说法中不正确的是（ ）
A. 篮球内气体的分子数密度不断增大
B. 篮球内气体内能不断增大
C. 每打一次气前后，篮球内气体压强变化量为
D. 打气过程中气体从外界吸收热
4. 如图所示，一网球运动员用球拍先后将两只球从O点水平击出，第一只球落在本方场地A处弹起来刚好擦网而过，落在对方场地B处。第二只球直接擦网而过，也落在B处。球与地面的碰撞是弹性碰撞，且空气阻力不计。若O点离地面的高度为h，则网的高度为（ ）
A. B. C. D.
5. 如图所示，吸附在竖直玻璃上质量为m的擦窗工具，在平行于玻璃的拉力作用下，沿与竖直方向夹角为的虚线方向做匀速直线运动，若摩擦力大小与重力大小相等，重力加速度为g，则拉力的大小为（ ）
A. B. C. D.
6. 科幻作品是在尊重基础科学结论的基础上进行合理设想而创作出的文艺作品，在某科幻小说中，地球中间出现一道竖直裂缝，可简化为如图所示的模型。物体从处由静止释放后，穿过地心到达，用时，已知质量分布均匀的球壳对于放于内部的质点的引力为零；质量为，劲度系数为的弹簧振子的周期公式为，引力常量为，可将地球看作质量均匀分布的球体，不计空气阻力。则地球的平均密度为（ ）
A. B. C. D.
7. 如图为磁流体发电机的示意图，间距为d的平行金属板A、B之间的磁场可看成匀强磁场，磁感应强度大小为B，板A、B和电阻R连接，将一束等离子体以速度v沿垂直于磁场的方向喷入磁场，已知金属板A、B的正对面积为S，A、B及其板间的等离子体的等效电阻率为，下列说法正确的是（ ）
A. 金属板A为正极B. 电阻R两端的电压为
C. 电阻R两端的电压为D. 流过电阻R的电流大小为
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8. 如图所示，有两个周期为且沿竖直方向振动的波源，在两波源之间有两个点，二者平衡位置的间距为，已知点振动始终减弱，点振动始终加强。若之间没有振动加强点和减弱点，则下列说法正确的是（ ）
A. 两点在连线上移动的方向相反
B. 两波源在介质中产生的机械波的波长为
C. 两波源在介质中产生的机械波的波长为
D. 两波源在介质中产生的机械波的波速为
9. 如图所示，竖直轻弹簧下端固定在水平地面上，将质量的小球从轻弹簧正上方由静止释放，小球下落过程中受到恒定的空气阻力作用。以小球开始下落的位置为原点，竖直向下为y轴正方向，取地面处为重力势能零点，在小球下落到最低点的过程中，弹簧的弹性势能、小球的重力势能随y变化的关系图像分别如图甲、乙所示，弹簧始终在弹性限度内，取重力加速度，已知弹簧的弹性势能（k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量），下列说法正确的是（ ）
A. 图乙中
B. 小球刚接触弹簧时速度大小为
C. 小球刚接触弹簧时速度大小为
D. 当弹簧的压缩量为时，小球有最大速度
10. 如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨竖直放置，轨道间距为L，电阻不计。两根长为L的金属棒P、Q垂直导轨放置在同一位置，两金属棒电阻均为R，质量均为m。整个装置处于垂直于导轨平面向里的匀强磁场中（图中未画出），磁感应强度大小为B，某时刻先由静止释放金属棒P，当P在轨道上运动的位移为x时速度达到最大，此时立即释放金属棒Q，已知重力加速度为g，整个运动过程中导体棒与导轨垂直且接触良好，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 金属棒P运动位移x所用的时间为
B. 金属棒P在运动位移x的过程中产生的热量为
C. 最终两金属棒之间的距离保持不变
D. 最终两金属棒之间的距离越来越大
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
11. 实验小组采用如图所示的装置进行了弹性碰撞的实验验证。
a.木板表面先后钉上白纸和复印纸，并将木板紧贴槽口竖直放置，使小球A从斜槽轨道上某固定点C由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹O；
b.将木板向右平移适当的距离固定，再使小球A从原固定点C由静止释放，撞到木板上留下痕迹；
c.把半径相同的小球B（质量小于小球A）静止放在斜槽轨道水平段的最右端，让小球A仍从原固定点C由静止释放，与小球B相碰后，两球撞在木板上留下痕迹；
d.M、P、N三点为球撞到木板上留下的痕迹，用刻度尺测量纸上O点到M、P、N三点的距离分别为。
已知放小球B之前，小球A落在图中的P点，则小球A和B发生碰撞后，球A的落点是图中的________点，球B的落点是图中的__________点。若两球发生的是弹性碰撞，应满足的表达式为____________。
12. 某同学设计了如图所示的电路图测量未知电阻的阻值，备选器材如下：
电源E（电动势，内阻很小）
电流表G（满偏电流，内阻）
滑动变阻器（阻值范围）
滑动变阻器（阻值范围）
电阻箱（最大阻值）
开关、导线若干
具体操作过程如下：
Ⅰ、保持电键断开，闭合电键，调节滑动变阻器R，使电流表满偏；
Ⅱ、保持滑动变阻器滑片位置不动，闭合，调节电阻箱，使电流表G示数为；
Ⅲ、读出此时电阻箱接入电路的阻值。
（1）待测电阻的阻值___________。
（2）本实验中，滑动变阻器应选________（填“”或“”），的测量值_________（填“大于”“小于”或“等于”）真实值。
四、计算题：本大题共3小题，共40分。
13. 一竖直放置的粗细均匀的U形玻璃管中，两边分别灌有等高的水银，右管中封闭有一定质量的理想气体，如图所示。，，现从左管口缓慢倒入水银，恰好使右管中水银面上升，已知大气压强，环境温度不变，左管足够长。求：
（1）此时右管封闭气体的压强；
（2）左管中需要倒入水银柱长度。
14. 如图所示，半径为R的光滑圆轨道固定在竖直平面内，一小球（可看成质点）静止在轨道的最低点，现使小球在最低点获得的水平初速度，重力加速度为g，在此后的运动过程中，求：
（1）小球刚要脱离圆轨道时，小球与轨道圆心的连线与竖直向上方向夹角的余弦值；
（2）小球第一次运动到最高点时与轨道圆心的高度差。
15. 如图甲所示，平面直角坐标系的第二、三象限内有沿y轴正方向的匀强电场，在第一、四象限内虚线（平行于y轴）左侧有垂直坐标平面的匀强磁场，磁场的磁感应强度随时间变化如图乙所示，图中所标物理量均为已知量，垂直坐标平面向里为磁场正方向，现在x轴上坐标为的P点，沿与x轴正方向成斜向右上射出一个带电粒子，粒子射出的速度大小为，经电场偏转后在内的某个时刻，垂直轴射入磁场，结果粒子在时间内的运动轨迹与y轴相切，在时间内的运动轨迹与相切。已知粒子在磁场中做圆周运动的周期为T，不计粒子的重力，。求：
（1）匀强电场的电场强度的大小；
（2）粒子第一次从电场进入磁场的时刻；
（3）与y轴间的距离。
2023-2024学年河北省部分示范性高中高三（第三次）
模拟考试物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1. 宇宙射线进入地球大气层时，与大气作用会产生中子，中子撞击大气中的粒子X引发核反应产生粒子Y，核反应方程为；Y具有放射性，能够自发地进行衰变而变成X，核反应方程为。则下列说法正确的是（ ）
A. Z的质量数为1B. Z的质量数为2
C. Z的电荷数为2D. Z的电荷数为3
【答案】A
【解析】
【详解】根据题意，将题中所给的两个核反应方程相加，可得
整理得
根据电荷数和质量数守恒可知，的质量数和电荷数均为1。
故选A。
2. 如图所示为某时刻振荡电路所处状态，则该时刻（ ）
A. 振荡电流i在增大B. 电容器上的电荷量增多
C. 磁场能正在向电场能转化D. 电流的变化率增大
【答案】A
【解析】
【详解】A．图示时刻电流流向负极板，即负极板失电子，可知，极板所带电荷量减小，即电容器在放电，振荡电流增大，A正确；
B．根据上述可知，电容器处于放电状态，电容器上的电荷量减小，B错误；
C．根据上述，电容器处于放电状态，电场能正在向磁场能转化，C错误；
D．根据上述，电容器处于放电状态，电流增大，但电流增大得越来越慢，即电流变化率减小，D错误。
故选A。
3. 体育课中，小明用打气筒给篮球打气，整个打气过程缓慢进行，每次打气筒活塞都将压强为一整筒空气压入篮球，无漏气，气体可视为理想气体。设篮球的体积为且不变，打气筒的体积为V，在打气过程中，气体的温度不变，下列说法中不正确的是（ ）
A. 篮球内气体的分子数密度不断增大
B. 篮球内气体的内能不断增大
C. 每打一次气前后，篮球内气体压强变化量为
D. 打气过程中气体从外界吸收热
【答案】D
【解析】
【详解】A．篮球内气体分子数增加，总体积不变，分子数密度增大，故A正确；
B．篮球内分子数增加，内能增大，故B正确；
C．篮球的容积为，打气筒的体积为，打气前篮球内气体的压强为，打气后篮球内气体的压强为，根据玻意耳定律有
整理得
故C正确；
D．以篮球内原有气体和打入气体整体为研究对象，打气过程气体温度不变，内能不变，打气筒对气体做正功，由热力学第一定律
可知，气体向外界放出热量，D错误，
本题选错误的，故选D。
4. 如图所示，一网球运动员用球拍先后将两只球从O点水平击出，第一只球落在本方场地A处弹起来刚好擦网而过，落在对方场地B处。第二只球直接擦网而过，也落在B处。球与地面的碰撞是弹性碰撞，且空气阻力不计。若O点离地面的高度为h，则网的高度为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】根据题意，设网的高度为，到网的距离为，点与点间的水平距离为，由于球与地面的碰撞是弹性碰撞，则由对称性可知
由平抛运动规律有
解得
设第一次的初速度为，小球从有
从点弹起后，由网顶到最高点可得
设第二次的初速度为，从可得
从点到网顶有
联立解得
，
故选B。
5. 如图所示，吸附在竖直玻璃上质量为m的擦窗工具，在平行于玻璃的拉力作用下，沿与竖直方向夹角为的虚线方向做匀速直线运动，若摩擦力大小与重力大小相等，重力加速度为g，则拉力的大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】将拉力分解为沿水平方向的分量 和竖直方向的分量 ，擦窗工具做匀速直线运动，所受的合力为零。根据题意和力的平衡可得
因此拉力F的大小为
故选D。
6. 科幻作品是在尊重基础科学结论的基础上进行合理设想而创作出的文艺作品，在某科幻小说中，地球中间出现一道竖直裂缝，可简化为如图所示的模型。物体从处由静止释放后，穿过地心到达，用时，已知质量分布均匀的球壳对于放于内部的质点的引力为零；质量为，劲度系数为的弹簧振子的周期公式为，引力常量为，可将地球看作质量均匀分布的球体，不计空气阻力。则地球的平均密度为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】根据题意，设地球的密度为，当物体离地心的距离为时
物体受到的合力为
可得
类比弹簧振子，则有
可得
解得
故选C。
7. 如图为磁流体发电机的示意图，间距为d的平行金属板A、B之间的磁场可看成匀强磁场，磁感应强度大小为B，板A、B和电阻R连接，将一束等离子体以速度v沿垂直于磁场的方向喷入磁场，已知金属板A、B的正对面积为S，A、B及其板间的等离子体的等效电阻率为，下列说法正确的是（ ）
A. 金属板A为正极B. 电阻R两端的电压为
C. 电阻R两端的电压为D. 流过电阻R的电流大小为
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据左手定则可得，正离子向金属板B，金属板B为正极，金属板A为负极。故A错误；
D．根据稳定时，等离子体满足
该发电机的电动势为
流过电阻的电流大小为
故D错误；
BC．电阻两端电压为
故B正确；C错误。
故选B。
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8. 如图所示，有两个周期为且沿竖直方向振动的波源，在两波源之间有两个点，二者平衡位置的间距为，已知点振动始终减弱，点振动始终加强。若之间没有振动加强点和减弱点，则下列说法正确的是（ ）
A. 两点在连线上移动的方向相反
B. 两波源在介质中产生的机械波的波长为
C. 两波源在介质中产生的机械波的波长为
D. 两波源在介质中产生的机械波的波速为
【答案】CD
【解析】
【详解】A．根据题意可知，两点不能在连线上移动，只能在本位置上下振动，故A错误；
BC．由于点振动始终减弱，点振动始终加强，且之间没有振动加强点和减弱点，若有
则有
又有
则有
解得
故B错误，C正确；
D．由公式可得，波速
故D正确。
故选CD。
9. 如图所示，竖直轻弹簧下端固定在水平地面上，将质量的小球从轻弹簧正上方由静止释放，小球下落过程中受到恒定的空气阻力作用。以小球开始下落的位置为原点，竖直向下为y轴正方向，取地面处为重力势能零点，在小球下落到最低点的过程中，弹簧的弹性势能、小球的重力势能随y变化的关系图像分别如图甲、乙所示，弹簧始终在弹性限度内，取重力加速度，已知弹簧的弹性势能（k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量），下列说法正确的是（ ）
A. 图乙中
B. 小球刚接触弹簧时速度大小为
C. 小球刚接触弹簧时速度大小为
D. 当弹簧的压缩量为时，小球有最大速度
【答案】ABD
【解析】
【详解】A．由甲图可知，小球到最低点时，高度下降，则重力势能减少
由乙图可知
解得
a=4
故A正确；
BC．重力势能转化为摩擦热和弹簧的弹性势能，根据
解得
结合图像，可知小球高度下降内，重力和阻力做功，根据
解得小球刚接触弹簧时速度大小为
故B正确；C错误；
D．当小球高度下降时，弹簧的压缩量为，此时
解得
当小球速度最大时，小球加速度为零，根据平衡条件
又
解得
即当弹簧的压缩量为时，小球有最大速度。故D正确。
故选ABD。
10. 如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨竖直放置，轨道间距为L，电阻不计。两根长为L的金属棒P、Q垂直导轨放置在同一位置，两金属棒电阻均为R，质量均为m。整个装置处于垂直于导轨平面向里的匀强磁场中（图中未画出），磁感应强度大小为B，某时刻先由静止释放金属棒P，当P在轨道上运动的位移为x时速度达到最大，此时立即释放金属棒Q，已知重力加速度为g，整个运动过程中导体棒与导轨垂直且接触良好，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 金属棒P运动位移x所用的时间为
B. 金属棒P在运动位移x过程中产生的热量为
C. 最终两金属棒之间的距离保持不变
D. 最终两金属棒之间的距离越来越大
【答案】ABC
【解析】
【详解】A．金属棒达到最大速度时满足
解得
由动量定理可得
其中
解得
选项A正确；
B．释放金属棒之前，回路产生的热量为
金属棒上产生的热量为
选项B正确；
CD．金属棒达到最大速度时，释放金属棒，则的加速度
Q的加速度
则
两棒的速度差逐渐减小，随着的减小，的加速度增加，的加速度减小，当速度差减为零时，两者的加速度相等，均为，则最终两棒的距离保持不变，选项C正确、D错误。
故选ABC。
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
11. 实验小组采用如图所示的装置进行了弹性碰撞的实验验证。
a.在木板表面先后钉上白纸和复印纸，并将木板紧贴槽口竖直放置，使小球A从斜槽轨道上某固定点C由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹O；
b.将木板向右平移适当的距离固定，再使小球A从原固定点C由静止释放，撞到木板上留下痕迹；
c.把半径相同的小球B（质量小于小球A）静止放在斜槽轨道水平段的最右端，让小球A仍从原固定点C由静止释放，与小球B相碰后，两球撞在木板上留下痕迹；
d.M、P、N三点为球撞到木板上留下的痕迹，用刻度尺测量纸上O点到M、P、N三点的距离分别为。
已知放小球B之前，小球A落在图中的P点，则小球A和B发生碰撞后，球A的落点是图中的________点，球B的落点是图中的__________点。若两球发生的是弹性碰撞，应满足的表达式为____________。
【答案】 ①. N ②. M ③.
【解析】
【详解】[1][2]小球离开轨道后做平抛运动，设木板与抛出点之间的距离为，由平抛运动规律得水平方向有
竖直方向有
解得
放小球B之前，小球落在图中的点，设的水平初速度为，小球和B发生碰撞后，球的落点在图中的点，设其水平初速度为，球B的落点是图中的点，设其水平初速度为。
[3]小球碰撞的过程中若动量守恒，则
若两球发生的是弹性碰撞，可得
联立，可得
即
则
12. 某同学设计了如图所示的电路图测量未知电阻的阻值，备选器材如下：
电源E（电动势，内阻很小）
电流表G（满偏电流，内阻）
滑动变阻器（阻值范围）
滑动变阻器（阻值范围）
电阻箱（最大阻值）
开关、导线若干
具体操作过程如下：
Ⅰ、保持电键断开，闭合电键，调节滑动变阻器R，使电流表满偏；
Ⅱ、保持滑动变阻器滑片位置不动，闭合，调节电阻箱，使电流表G示数为；
Ⅲ、读出此时电阻箱接入电路的阻值。
（1）待测电阻的阻值___________。
（2）本实验中，滑动变阻器应选________（填“”或“”），的测量值_________（填“大于”“小于”或“等于”）真实值。
【答案】 ① 129.0 ②. ③. 小于
【解析】
【详解】（1）[1]由题知
根据串并联的知识可得
解得
（2）[2]由于电路中的总电流近似不变，滑动变阻器的最大阻值应远远大于电阻箱的阻值，滑动变阻器应选。
[3]当闭合开关后，电流表示数为，理想状况下，通过电阻箱的电流
根据并联电路的电压关系
根据并联电路的电阻特点，并联部分的电阻变小，电路中的总电阻变小，根据闭合电路的欧姆定律可知干路电流变大，通过电阻箱的真实电流
根据并联电路的电压关系
联立可得
即测量值小于真实值。
四、计算题：本大题共3小题，共40分。
13. 一竖直放置的粗细均匀的U形玻璃管中，两边分别灌有等高的水银，右管中封闭有一定质量的理想气体，如图所示。，，现从左管口缓慢倒入水银，恰好使右管中水银面上升，已知大气压强，环境温度不变，左管足够长。求：
（1）此时右管封闭气体的压强；
（2）左管中需要倒入水银柱的长度。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）设玻璃管的横截面积为，对右管中的气体，初态满足
，
末态体积为
由玻意耳定律有
联立解得
（2）设倒入水银柱的长度为，则左侧水银柱比右侧高，由平衡可得
解得
14. 如图所示，半径为R的光滑圆轨道固定在竖直平面内，一小球（可看成质点）静止在轨道的最低点，现使小球在最低点获得的水平初速度，重力加速度为g，在此后的运动过程中，求：
（1）小球刚要脱离圆轨道时，小球与轨道圆心的连线与竖直向上方向夹角的余弦值；
（2）小球第一次运动到最高点时与轨道圆心的高度差。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）小球刚要脱离圆轨道时，小球与轨道圆心的连线与竖直方向夹角为，此时小球的速度大小为，此时对小球
对小球由动能定理可得
解得
（2）小球到达最高点的速度大小为
对小球由动能定理可得
解得
小球第一次运动到最高点时与轨道圆心的高度差为
15. 如图甲所示，平面直角坐标系的第二、三象限内有沿y轴正方向的匀强电场，在第一、四象限内虚线（平行于y轴）左侧有垂直坐标平面的匀强磁场，磁场的磁感应强度随时间变化如图乙所示，图中所标物理量均为已知量，垂直坐标平面向里为磁场正方向，现在x轴上坐标为的P点，沿与x轴正方向成斜向右上射出一个带电粒子，粒子射出的速度大小为，经电场偏转后在内的某个时刻，垂直轴射入磁场，结果粒子在时间内的运动轨迹与y轴相切，在时间内的运动轨迹与相切。已知粒子在磁场中做圆周运动的周期为T，不计粒子的重力，。求：
（1）匀强电场的电场强度的大小；
（2）粒子第一次从电场进入磁场的时刻；
（3）与y轴间的距离。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）粒子在磁场中做圆周运动的周期为，则
解得
粒子在电场中运动时有
解得
（2）粒子进入磁场后的运动轨迹如图所示，设粒子在磁场中做圆周运动的半径为，由几何关系可知
粒子经电场偏转后在内的某个时刻垂直轴射入磁场，在内在磁场中运动的时间为
因此粒子第一次从电场进入磁场的时刻为
（3）粒子进磁场时的速度大小为
根据牛顿第二定律
解得
根据几何关系，与轴间的距离
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1. 宇宙射线进入地球大气层时，与大气作用会产生中子，中子撞击大气中的粒子X引发核反应产生粒子Y，核反应方程为；Y具有放射性，能够自发地进行衰变而变成X，核反应方程为。则下列说法正确的是（ ）
A. Z的质量数为1B. Z的质量数为2
C. Z的电荷数为2D. Z的电荷数为3
2. 如图所示为某时刻振荡电路所处的状态，则该时刻（ ）
A. 振荡电流i在增大B. 电容器上电荷量增多
C. 磁场能正在向电场能转化D. 电流变化率增大
3. 体育课中，小明用打气筒给篮球打气，整个打气过程缓慢进行，每次打气筒活塞都将压强为的一整筒空气压入篮球，无漏气，气体可视为理想气体。设篮球的体积为且不变，打气筒的体积为V，在打气过程中，气体的温度不变，下列说法中不正确的是（ ）
A. 篮球内气体的分子数密度不断增大
B. 篮球内气体内能不断增大
C. 每打一次气前后，篮球内气体压强变化量为
D. 打气过程中气体从外界吸收热
4. 如图所示，一网球运动员用球拍先后将两只球从O点水平击出，第一只球落在本方场地A处弹起来刚好擦网而过，落在对方场地B处。第二只球直接擦网而过，也落在B处。球与地面的碰撞是弹性碰撞，且空气阻力不计。若O点离地面的高度为h，则网的高度为（ ）
A. B. C. D.
5. 如图所示，吸附在竖直玻璃上质量为m的擦窗工具，在平行于玻璃的拉力作用下，沿与竖直方向夹角为的虚线方向做匀速直线运动，若摩擦力大小与重力大小相等，重力加速度为g，则拉力的大小为（ ）
A. B. C. D.
6. 科幻作品是在尊重基础科学结论的基础上进行合理设想而创作出的文艺作品，在某科幻小说中，地球中间出现一道竖直裂缝，可简化为如图所示的模型。物体从处由静止释放后，穿过地心到达，用时，已知质量分布均匀的球壳对于放于内部的质点的引力为零；质量为，劲度系数为的弹簧振子的周期公式为，引力常量为，可将地球看作质量均匀分布的球体，不计空气阻力。则地球的平均密度为（ ）
A. B. C. D.
7. 如图为磁流体发电机的示意图，间距为d的平行金属板A、B之间的磁场可看成匀强磁场，磁感应强度大小为B，板A、B和电阻R连接，将一束等离子体以速度v沿垂直于磁场的方向喷入磁场，已知金属板A、B的正对面积为S，A、B及其板间的等离子体的等效电阻率为，下列说法正确的是（ ）
A. 金属板A为正极B. 电阻R两端的电压为
C. 电阻R两端的电压为D. 流过电阻R的电流大小为
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8. 如图所示，有两个周期为且沿竖直方向振动的波源，在两波源之间有两个点，二者平衡位置的间距为，已知点振动始终减弱，点振动始终加强。若之间没有振动加强点和减弱点，则下列说法正确的是（ ）
A. 两点在连线上移动的方向相反
B. 两波源在介质中产生的机械波的波长为
C. 两波源在介质中产生的机械波的波长为
D. 两波源在介质中产生的机械波的波速为
9. 如图所示，竖直轻弹簧下端固定在水平地面上，将质量的小球从轻弹簧正上方由静止释放，小球下落过程中受到恒定的空气阻力作用。以小球开始下落的位置为原点，竖直向下为y轴正方向，取地面处为重力势能零点，在小球下落到最低点的过程中，弹簧的弹性势能、小球的重力势能随y变化的关系图像分别如图甲、乙所示，弹簧始终在弹性限度内，取重力加速度，已知弹簧的弹性势能（k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量），下列说法正确的是（ ）
A. 图乙中
B. 小球刚接触弹簧时速度大小为
C. 小球刚接触弹簧时速度大小为
D. 当弹簧的压缩量为时，小球有最大速度
10. 如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨竖直放置，轨道间距为L，电阻不计。两根长为L的金属棒P、Q垂直导轨放置在同一位置，两金属棒电阻均为R，质量均为m。整个装置处于垂直于导轨平面向里的匀强磁场中（图中未画出），磁感应强度大小为B，某时刻先由静止释放金属棒P，当P在轨道上运动的位移为x时速度达到最大，此时立即释放金属棒Q，已知重力加速度为g，整个运动过程中导体棒与导轨垂直且接触良好，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 金属棒P运动位移x所用的时间为
B. 金属棒P在运动位移x的过程中产生的热量为
C. 最终两金属棒之间的距离保持不变
D. 最终两金属棒之间的距离越来越大
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
11. 实验小组采用如图所示的装置进行了弹性碰撞的实验验证。
a.木板表面先后钉上白纸和复印纸，并将木板紧贴槽口竖直放置，使小球A从斜槽轨道上某固定点C由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹O；
b.将木板向右平移适当的距离固定，再使小球A从原固定点C由静止释放，撞到木板上留下痕迹；
c.把半径相同的小球B（质量小于小球A）静止放在斜槽轨道水平段的最右端，让小球A仍从原固定点C由静止释放，与小球B相碰后，两球撞在木板上留下痕迹；
d.M、P、N三点为球撞到木板上留下的痕迹，用刻度尺测量纸上O点到M、P、N三点的距离分别为。
已知放小球B之前，小球A落在图中的P点，则小球A和B发生碰撞后，球A的落点是图中的________点，球B的落点是图中的__________点。若两球发生的是弹性碰撞，应满足的表达式为____________。
12. 某同学设计了如图所示的电路图测量未知电阻的阻值，备选器材如下：
电源E（电动势，内阻很小）
电流表G（满偏电流，内阻）
滑动变阻器（阻值范围）
滑动变阻器（阻值范围）
电阻箱（最大阻值）
开关、导线若干
具体操作过程如下：
Ⅰ、保持电键断开，闭合电键，调节滑动变阻器R，使电流表满偏；
Ⅱ、保持滑动变阻器滑片位置不动，闭合，调节电阻箱，使电流表G示数为；
Ⅲ、读出此时电阻箱接入电路的阻值。
（1）待测电阻的阻值___________。
（2）本实验中，滑动变阻器应选________（填“”或“”），的测量值_________（填“大于”“小于”或“等于”）真实值。
四、计算题：本大题共3小题，共40分。
13. 一竖直放置的粗细均匀的U形玻璃管中，两边分别灌有等高的水银，右管中封闭有一定质量的理想气体，如图所示。，，现从左管口缓慢倒入水银，恰好使右管中水银面上升，已知大气压强，环境温度不变，左管足够长。求：
（1）此时右管封闭气体的压强；
（2）左管中需要倒入水银柱长度。
14. 如图所示，半径为R的光滑圆轨道固定在竖直平面内，一小球（可看成质点）静止在轨道的最低点，现使小球在最低点获得的水平初速度，重力加速度为g，在此后的运动过程中，求：
（1）小球刚要脱离圆轨道时，小球与轨道圆心的连线与竖直向上方向夹角的余弦值；
（2）小球第一次运动到最高点时与轨道圆心的高度差。
15. 如图甲所示，平面直角坐标系的第二、三象限内有沿y轴正方向的匀强电场，在第一、四象限内虚线（平行于y轴）左侧有垂直坐标平面的匀强磁场，磁场的磁感应强度随时间变化如图乙所示，图中所标物理量均为已知量，垂直坐标平面向里为磁场正方向，现在x轴上坐标为的P点，沿与x轴正方向成斜向右上射出一个带电粒子，粒子射出的速度大小为，经电场偏转后在内的某个时刻，垂直轴射入磁场，结果粒子在时间内的运动轨迹与y轴相切，在时间内的运动轨迹与相切。已知粒子在磁场中做圆周运动的周期为T，不计粒子的重力，。求：
（1）匀强电场的电场强度的大小；
（2）粒子第一次从电场进入磁场的时刻；
（3）与y轴间的距离。
2023-2024学年河北省部分示范性高中高三（第三次）
模拟考试物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1. 宇宙射线进入地球大气层时，与大气作用会产生中子，中子撞击大气中的粒子X引发核反应产生粒子Y，核反应方程为；Y具有放射性，能够自发地进行衰变而变成X，核反应方程为。则下列说法正确的是（ ）
A. Z的质量数为1B. Z的质量数为2
C. Z的电荷数为2D. Z的电荷数为3
【答案】A
【解析】
【详解】根据题意，将题中所给的两个核反应方程相加，可得
整理得
根据电荷数和质量数守恒可知，的质量数和电荷数均为1。
故选A。
2. 如图所示为某时刻振荡电路所处状态，则该时刻（ ）
A. 振荡电流i在增大B. 电容器上的电荷量增多
C. 磁场能正在向电场能转化D. 电流的变化率增大
【答案】A
【解析】
【详解】A．图示时刻电流流向负极板，即负极板失电子，可知，极板所带电荷量减小，即电容器在放电，振荡电流增大，A正确；
B．根据上述可知，电容器处于放电状态，电容器上的电荷量减小，B错误；
C．根据上述，电容器处于放电状态，电场能正在向磁场能转化，C错误；
D．根据上述，电容器处于放电状态，电流增大，但电流增大得越来越慢，即电流变化率减小，D错误。
故选A。
3. 体育课中，小明用打气筒给篮球打气，整个打气过程缓慢进行，每次打气筒活塞都将压强为一整筒空气压入篮球，无漏气，气体可视为理想气体。设篮球的体积为且不变，打气筒的体积为V，在打气过程中，气体的温度不变，下列说法中不正确的是（ ）
A. 篮球内气体的分子数密度不断增大
B. 篮球内气体的内能不断增大
C. 每打一次气前后，篮球内气体压强变化量为
D. 打气过程中气体从外界吸收热
【答案】D
【解析】
【详解】A．篮球内气体分子数增加，总体积不变，分子数密度增大，故A正确；
B．篮球内分子数增加，内能增大，故B正确；
C．篮球的容积为，打气筒的体积为，打气前篮球内气体的压强为，打气后篮球内气体的压强为，根据玻意耳定律有
整理得
故C正确；
D．以篮球内原有气体和打入气体整体为研究对象，打气过程气体温度不变，内能不变，打气筒对气体做正功，由热力学第一定律
可知，气体向外界放出热量，D错误，
本题选错误的，故选D。
4. 如图所示，一网球运动员用球拍先后将两只球从O点水平击出，第一只球落在本方场地A处弹起来刚好擦网而过，落在对方场地B处。第二只球直接擦网而过，也落在B处。球与地面的碰撞是弹性碰撞，且空气阻力不计。若O点离地面的高度为h，则网的高度为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】根据题意，设网的高度为，到网的距离为，点与点间的水平距离为，由于球与地面的碰撞是弹性碰撞，则由对称性可知
由平抛运动规律有
解得
设第一次的初速度为，小球从有
从点弹起后，由网顶到最高点可得
设第二次的初速度为，从可得
从点到网顶有
联立解得
，
故选B。
5. 如图所示，吸附在竖直玻璃上质量为m的擦窗工具，在平行于玻璃的拉力作用下，沿与竖直方向夹角为的虚线方向做匀速直线运动，若摩擦力大小与重力大小相等，重力加速度为g，则拉力的大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】将拉力分解为沿水平方向的分量 和竖直方向的分量 ，擦窗工具做匀速直线运动，所受的合力为零。根据题意和力的平衡可得
因此拉力F的大小为
故选D。
6. 科幻作品是在尊重基础科学结论的基础上进行合理设想而创作出的文艺作品，在某科幻小说中，地球中间出现一道竖直裂缝，可简化为如图所示的模型。物体从处由静止释放后，穿过地心到达，用时，已知质量分布均匀的球壳对于放于内部的质点的引力为零；质量为，劲度系数为的弹簧振子的周期公式为，引力常量为，可将地球看作质量均匀分布的球体，不计空气阻力。则地球的平均密度为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】根据题意，设地球的密度为，当物体离地心的距离为时
物体受到的合力为
可得
类比弹簧振子，则有
可得
解得
故选C。
7. 如图为磁流体发电机的示意图，间距为d的平行金属板A、B之间的磁场可看成匀强磁场，磁感应强度大小为B，板A、B和电阻R连接，将一束等离子体以速度v沿垂直于磁场的方向喷入磁场，已知金属板A、B的正对面积为S，A、B及其板间的等离子体的等效电阻率为，下列说法正确的是（ ）
A. 金属板A为正极B. 电阻R两端的电压为
C. 电阻R两端的电压为D. 流过电阻R的电流大小为
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据左手定则可得，正离子向金属板B，金属板B为正极，金属板A为负极。故A错误；
D．根据稳定时，等离子体满足
该发电机的电动势为
流过电阻的电流大小为
故D错误；
BC．电阻两端电压为
故B正确；C错误。
故选B。
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8. 如图所示，有两个周期为且沿竖直方向振动的波源，在两波源之间有两个点，二者平衡位置的间距为，已知点振动始终减弱，点振动始终加强。若之间没有振动加强点和减弱点，则下列说法正确的是（ ）
A. 两点在连线上移动的方向相反
B. 两波源在介质中产生的机械波的波长为
C. 两波源在介质中产生的机械波的波长为
D. 两波源在介质中产生的机械波的波速为
【答案】CD
【解析】
【详解】A．根据题意可知，两点不能在连线上移动，只能在本位置上下振动，故A错误；
BC．由于点振动始终减弱，点振动始终加强，且之间没有振动加强点和减弱点，若有
则有
又有
则有
解得
故B错误，C正确；
D．由公式可得，波速
故D正确。
故选CD。
9. 如图所示，竖直轻弹簧下端固定在水平地面上，将质量的小球从轻弹簧正上方由静止释放，小球下落过程中受到恒定的空气阻力作用。以小球开始下落的位置为原点，竖直向下为y轴正方向，取地面处为重力势能零点，在小球下落到最低点的过程中，弹簧的弹性势能、小球的重力势能随y变化的关系图像分别如图甲、乙所示，弹簧始终在弹性限度内，取重力加速度，已知弹簧的弹性势能（k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量），下列说法正确的是（ ）
A. 图乙中
B. 小球刚接触弹簧时速度大小为
C. 小球刚接触弹簧时速度大小为
D. 当弹簧的压缩量为时，小球有最大速度
【答案】ABD
【解析】
【详解】A．由甲图可知，小球到最低点时，高度下降，则重力势能减少
由乙图可知
解得
a=4
故A正确；
BC．重力势能转化为摩擦热和弹簧的弹性势能，根据
解得
结合图像，可知小球高度下降内，重力和阻力做功，根据
解得小球刚接触弹簧时速度大小为
故B正确；C错误；
D．当小球高度下降时，弹簧的压缩量为，此时
解得
当小球速度最大时，小球加速度为零，根据平衡条件
又
解得
即当弹簧的压缩量为时，小球有最大速度。故D正确。
故选ABD。
10. 如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨竖直放置，轨道间距为L，电阻不计。两根长为L的金属棒P、Q垂直导轨放置在同一位置，两金属棒电阻均为R，质量均为m。整个装置处于垂直于导轨平面向里的匀强磁场中（图中未画出），磁感应强度大小为B，某时刻先由静止释放金属棒P，当P在轨道上运动的位移为x时速度达到最大，此时立即释放金属棒Q，已知重力加速度为g，整个运动过程中导体棒与导轨垂直且接触良好，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 金属棒P运动位移x所用的时间为
B. 金属棒P在运动位移x过程中产生的热量为
C. 最终两金属棒之间的距离保持不变
D. 最终两金属棒之间的距离越来越大
【答案】ABC
【解析】
【详解】A．金属棒达到最大速度时满足
解得
由动量定理可得
其中
解得
选项A正确；
B．释放金属棒之前，回路产生的热量为
金属棒上产生的热量为
选项B正确；
CD．金属棒达到最大速度时，释放金属棒，则的加速度
Q的加速度
则
两棒的速度差逐渐减小，随着的减小，的加速度增加，的加速度减小，当速度差减为零时，两者的加速度相等，均为，则最终两棒的距离保持不变，选项C正确、D错误。
故选ABC。
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
11. 实验小组采用如图所示的装置进行了弹性碰撞的实验验证。
a.在木板表面先后钉上白纸和复印纸，并将木板紧贴槽口竖直放置，使小球A从斜槽轨道上某固定点C由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹O；
b.将木板向右平移适当的距离固定，再使小球A从原固定点C由静止释放，撞到木板上留下痕迹；
c.把半径相同的小球B（质量小于小球A）静止放在斜槽轨道水平段的最右端，让小球A仍从原固定点C由静止释放，与小球B相碰后，两球撞在木板上留下痕迹；
d.M、P、N三点为球撞到木板上留下的痕迹，用刻度尺测量纸上O点到M、P、N三点的距离分别为。
已知放小球B之前，小球A落在图中的P点，则小球A和B发生碰撞后，球A的落点是图中的________点，球B的落点是图中的__________点。若两球发生的是弹性碰撞，应满足的表达式为____________。
【答案】 ①. N ②. M ③.
【解析】
【详解】[1][2]小球离开轨道后做平抛运动，设木板与抛出点之间的距离为，由平抛运动规律得水平方向有
竖直方向有
解得
放小球B之前，小球落在图中的点，设的水平初速度为，小球和B发生碰撞后，球的落点在图中的点，设其水平初速度为，球B的落点是图中的点，设其水平初速度为。
[3]小球碰撞的过程中若动量守恒，则
若两球发生的是弹性碰撞，可得
联立，可得
即
则
12. 某同学设计了如图所示的电路图测量未知电阻的阻值，备选器材如下：
电源E（电动势，内阻很小）
电流表G（满偏电流，内阻）
滑动变阻器（阻值范围）
滑动变阻器（阻值范围）
电阻箱（最大阻值）
开关、导线若干
具体操作过程如下：
Ⅰ、保持电键断开，闭合电键，调节滑动变阻器R，使电流表满偏；
Ⅱ、保持滑动变阻器滑片位置不动，闭合，调节电阻箱，使电流表G示数为；
Ⅲ、读出此时电阻箱接入电路的阻值。
（1）待测电阻的阻值___________。
（2）本实验中，滑动变阻器应选________（填“”或“”），的测量值_________（填“大于”“小于”或“等于”）真实值。
【答案】 ① 129.0 ②. ③. 小于
【解析】
【详解】（1）[1]由题知
根据串并联的知识可得
解得
（2）[2]由于电路中的总电流近似不变，滑动变阻器的最大阻值应远远大于电阻箱的阻值，滑动变阻器应选。
[3]当闭合开关后，电流表示数为，理想状况下，通过电阻箱的电流
根据并联电路的电压关系
根据并联电路的电阻特点，并联部分的电阻变小，电路中的总电阻变小，根据闭合电路的欧姆定律可知干路电流变大，通过电阻箱的真实电流
根据并联电路的电压关系
联立可得
即测量值小于真实值。
四、计算题：本大题共3小题，共40分。
13. 一竖直放置的粗细均匀的U形玻璃管中，两边分别灌有等高的水银，右管中封闭有一定质量的理想气体，如图所示。，，现从左管口缓慢倒入水银，恰好使右管中水银面上升，已知大气压强，环境温度不变，左管足够长。求：
（1）此时右管封闭气体的压强；
（2）左管中需要倒入水银柱的长度。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）设玻璃管的横截面积为，对右管中的气体，初态满足
，
末态体积为
由玻意耳定律有
联立解得
（2）设倒入水银柱的长度为，则左侧水银柱比右侧高，由平衡可得
解得
14. 如图所示，半径为R的光滑圆轨道固定在竖直平面内，一小球（可看成质点）静止在轨道的最低点，现使小球在最低点获得的水平初速度，重力加速度为g，在此后的运动过程中，求：
（1）小球刚要脱离圆轨道时，小球与轨道圆心的连线与竖直向上方向夹角的余弦值；
（2）小球第一次运动到最高点时与轨道圆心的高度差。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）小球刚要脱离圆轨道时，小球与轨道圆心的连线与竖直方向夹角为，此时小球的速度大小为，此时对小球
对小球由动能定理可得
解得
（2）小球到达最高点的速度大小为
对小球由动能定理可得
解得
小球第一次运动到最高点时与轨道圆心的高度差为
15. 如图甲所示，平面直角坐标系的第二、三象限内有沿y轴正方向的匀强电场，在第一、四象限内虚线（平行于y轴）左侧有垂直坐标平面的匀强磁场，磁场的磁感应强度随时间变化如图乙所示，图中所标物理量均为已知量，垂直坐标平面向里为磁场正方向，现在x轴上坐标为的P点，沿与x轴正方向成斜向右上射出一个带电粒子，粒子射出的速度大小为，经电场偏转后在内的某个时刻，垂直轴射入磁场，结果粒子在时间内的运动轨迹与y轴相切，在时间内的运动轨迹与相切。已知粒子在磁场中做圆周运动的周期为T，不计粒子的重力，。求：
（1）匀强电场的电场强度的大小；
（2）粒子第一次从电场进入磁场的时刻；
（3）与y轴间的距离。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）粒子在磁场中做圆周运动的周期为，则
解得
粒子在电场中运动时有
解得
（2）粒子进入磁场后的运动轨迹如图所示，设粒子在磁场中做圆周运动的半径为，由几何关系可知
粒子经电场偏转后在内的某个时刻垂直轴射入磁场，在内在磁场中运动的时间为
因此粒子第一次从电场进入磁场的时刻为
（3）粒子进磁场时的速度大小为
根据牛顿第二定律
解得
根据几何关系，与轴间的距离
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