物理：河北省2023-2024学年高三下学期三模试题（解析版）

这是一份物理：河北省2023-2024学年高三下学期三模试题（解析版），共16页。试卷主要包含了选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1. 下列关于科学技术的运用的说法正确的是（ ）
A. 交通警察用监视器测量汽车的速度时不能利用多普勒效应
B. 用声呐探测水中的暗礁、潜艇，利用了波的反射
C. 医生利用B超探测人体内脏的位置，发现可能的病变，其原理是利用了波的衍射
D. 雷达是利用超声波来测定物体位置的无线电设备
【答案】B
【解析】A．交通警察用监视器测量汽车的速度时可利用多普勒效应，A错误；
B．用声呐探测水中的暗礁、潜艇，利用了波的反射，B正确；
C．医生利用B超探测人体内脏的位置，发现可能的病变，其原理是利用了波的反射，C错误；
D．雷达是利用无线电波来测定物体位置的无线电设备，D错误。
故选B。
2. 时刻，物体由静止开始做匀加速直线运动，已知末的速度大小为，则（ ）
A. 物体的加速度大小为B. 物体在内的平均速度大小为
C. 物体在第内的位移大小为D. 物体在内的位移大小为
【答案】D
【解析】本题考查基本运动学基本公式，直接利用公式求解即可。A．物体由静止开始做匀加速直线运动，末的速度大小为，则加速度大小
A错误；
BD．物体在内的位移大小为
则物体在内的平均速度大小
故B错误，D正确；
C．物体在第内的位移大小为
C错误。
故选D。
3. 两个圆1和2外切，它们的圆心在同一竖直线上，有三块光滑的板，它们的一端搭在墙上，另一端搭在圆2的圆周上，三块板都通过两圆的切点，A在圆周上，B在圆内，C在圆外，从ABC三处同时静止释放一个小球，它们都沿光滑板运动，则最先到达圆2的圆周上的球是
A. 从A处释放的球
B. 从B处释放的球
C. 从C处释放的球
D. 同时到达
【答案】B
【解析】设轨道与竖直方向夹角为α，圆的半径为r，则圆内轨道的长度s=2rcsα，下滑的加速度
a=＝gcsα
根据位移时间公式得，x＝at2，则
即当轨道的端点在圆周上时，沿不同轨道下滑到底端的时间相同；由题意可知．A在圆周上，B在圆内，C在圆外，可知B球下滑的时间最短，即最先到达圆2的圆周上的球是B球。
故选B。
4. 一颗在赤道上空做匀速圆周运动运行的人造卫星，其轨道半径上对应的重力加速度为地球表面重力加速度的四分之一，则某一时刻该卫星观测到地面赤道最大弧长为（已知地球半径为R）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】根据万有引力提供向心力，对卫星有
而地球表面
因为
解得
r=2R
由几何关系可知，某一时刻该卫星观测到地面赤道的弧度数为，则观测到地面赤道最大弧长为，故A正确，BCD错误。
故选A。
【点睛】此题关键是知道卫星离地面的高度，然后根据几何关系求解某一时刻该卫星观测到地面赤道最大弧长。
5. 一人骑自行车向东行驶，当车速为4m/s时，他感到风从正南方向吹来，当车速增加到7m/s时，他感到风从东南方向（东偏南45°）吹来。假设风速的方向和大小恒定，则风对地的速度大小为（ ）
A. 7m/sB. 6m/sC. 5m/sD. 4m/s
【答案】C
【解析】当车速为4m/s时，人感到风从正南方向吹来，画出矢量图如图（a）所示，故风对地的速度大小沿行驶方向的分速度为4m/s，当车速增加到7m/s时，他感到风从东南方向（东偏南45°）吹来，画出矢量图如图（b）所示，可知，风对地的速度大小沿着垂直行驶方向的分速度大小为3m/s，因此风对地的速度大小为5m/s。
故选C。
6. 如图所示，将理想变压器原线圈接入电压随时间变化规律为：的交流电源，在副线圈两端并联接入规格为“22V，22W”的灯泡10个，灯泡均正常发光。除灯泡外的电阻均不计，下列说法正确的是（ ）
A. 变压器原、副线圈匝数比为
B. 电流表示数为1A
C. 电流表示数为10A
D. 副线圈中电流的频率为5Hz
【答案】B
【解析】A．灯泡正常发光，灯泡两端的电压22V，原线圈两端电压有效值为220V，原、副线圈匝数之比等于电压比为220:22=10:1
故A错误；
BC．副线圈的电流为A=10A，电流与匝数成反比，所以电流表示数为1A，故B正确，C错误；
D．由表达式知交流电的角速度ω=100πrad/s，所以交流电的频率50Hz
故D错误。故选B。
7. 如图所示，足够长的光滑导轨倾斜放置，导轨宽度为L，其下端与电阻R连接；导体棒ab电阻为r，导轨和导线电阻不计，匀强磁场竖直向上．若棒ab以一定初速度v下滑，则关于棒ab的下列说法正确的是( )
A. 所受安培力方向水平向左
B. 可能以速度v匀速下滑
C. 刚下滑瞬间产生的电动势为BLv
D. 减少的重力势能等于电阻R产生的内能
【答案】B
【解析】A．根据右手定则判断可知，棒ab中感应电流方向从b→a，由左手定则判断得知，棒ab所受安培力方向水平向右，如图所示，
故A错误；
B．若安培力沿导轨向上的分力与重力沿导轨向下的分力大小相等，棒ab可能以速度v匀速下滑，故B正确；
C．刚下滑瞬间产生的感应电动势为E＝BLvcs θ，故C错误；
D．根据能量守恒定律得知，若棒ab匀速下滑，其减少的重力势能等于电阻R和棒ab产生的内能之和；若棒ab加速下滑，其减少的重力势能等于电阻R和棒ab产生的内能与棒ab增加的动能之和；若棒ab减速下滑，其减少的重力势能和动能之和等于电阻R和棒ab产生的内能之和，所以减少的重力势能不等于电阻R产生的内能，故D错误．
8. 一列简谐横波在t=0时刻的波形图如图所示。若波沿x轴正方向传播，且传播速度为20 m/s，则下列说法正确的是（ ）
A. 这列波的周期是0.2 s
B. 图中质点A沿y轴正方向运动
C. 图中质点A经0.1 s沿x轴正方向移动2 m
D. 图中质点A经0.1 s通过的路程为0.2 m
【答案】AD
【解析】A．由题图可知
根据
代入数据解得
故A正确；
B．根据“上坡下，下波上”的方法和波的传播方向可知，A质点处于上坡，所以振动方向向下，故B错误；
C．质点不会随波迁移，故C错误；
D．经0.1 s即半个周期，质点通过的路程为2A，即为0.2 m，故D正确。
故选AD。
9. 如图甲所示，A为一截面为等腰三角形的斜劈，其质量为M，两个底角均为30°．两个完全相同、质量均为m的小物块p和q恰好能沿两斜面匀速下滑．现在若对两物块同时施加一平行于侧面的恒力F1、F2，且F1>F2，如图乙所示，则在p和q下滑的过程中，下列说法正确的是( )
A. 斜劈A仍旧保持静止，且不受到地面的摩擦力作用
B. 斜劈A仍旧保持静止，且受到地面向右的摩擦力作用
C. 斜劈A仍旧保持静止，对地面的压力大小为(M＋m)g
D. 斜劈A仍旧保持静止，对地面的压力大小大于(M＋m)g
【答案】AD
【解析】甲图中，三个物体都处于平衡状态，故可以对三个物体的整体受力分析，受重力和支持力，故支持力为（M+2m）g，没有摩擦力；
在图乙中，物体P、q对斜劈的压力和摩擦力大小不变，故斜劈受力情况不变，故斜劈A仍保持静止，斜劈A对地面的压力大小等于（M+2m）g，对地面的压力大小大于（M+m）g，与地面间没有摩擦力．
A．斜劈A仍旧保持静止，且不受到地面的摩擦力作用，与结论相符，选项A正确；
B．斜劈A仍旧保持静止，且受到地面向右的摩擦力作用，与结论不相符，选项B错误；
C．斜劈A仍旧保持静止，对地面的压力大小为(M＋m)g，与结论不相符，选项C错误；
D．斜劈A仍旧保持静止，对地面的压力大小大于(M＋m)g，与结论相符，选项D正确．
10. 如图所示，实线表示竖直平面内的电场线，电场线与水平方向成α角，水平方向的匀强磁场与电场正交，有一带电液滴沿斜向上的虚线L斜向上做直线运动，L与水平方向成β角，且α＞β，则下列说法中正确的是（ ）
A. 液滴一定做匀速直线运动
B. 液滴一定带负电
C. 电场线方向一定斜向上
D. 液滴有可能做匀变速直线运动
【答案】AC
【解析】AD．带电液滴受竖直向下的重力G、沿电场线方向的电场力F、垂直于速度方向的洛伦兹力f，若合力不为零，则洛伦兹力变化，不能沿直线运动，因此这三个力的合力一定为零，带电液滴做匀速直线运动，不可能做匀变速直线运动，故A正确，D错误；
BC．当带电液滴带正电，且电场线方向斜向上时，带电液滴受竖直向下的重力G、沿电场线向上的电场力F、垂直于速度方向斜向左上方的洛伦兹力f作用，这三个力的合力可能为零，带电液滴沿虚线L做匀速直线运动，如果带电液滴带负电、电场线方向斜向上或斜向下时，带电液滴所受合力不为零，不可能沿直线运动，故B错误，C正确。故选AC
二、实验题（11题5分，12题9分。）
11. 某同学用如图甲所示装置验证机械能守恒定律时，所用交流电源的频率为50 Hz，得到如图乙所示的纸带．选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出A点距起点O的距离为s0=19.00 cm，点A、C间的距离为s1=8.36 cm，点C、E间的距离为s2=9.88 cm，g取9.8 m/s2，测得重物的质量为m=1 kg．
(1)下列做法正确的有________．
A．图中两限位孔必须同一竖直线上
B．实验前，手应提住纸带上端，使纸带竖直
C．实验时，先放开纸带，再接通打点计时器的电源
D．数据处理时，应选择纸带上距离较近的两点作为初、末位置
(2)选取O、C两点为初、末位置验证机械能守恒定律，重物减少的重力势能是________J，打下C点时重物的速度大小是________m/s.(结果保留三位有效数字)
(3)根据纸带算出打下各点时重物的速度v，量出下落距离s，则以为纵坐标、以s为横坐标画出的图象应是下面的________．
(4)重物减少的重力势能总是略大于增加的动能，产生这一现象的原因是________．(写出一条即可)
【答案】(1)AB； (2)1.25J； 2.28； (3)C； (4)重物受到空气阻力或纸带与打点计时器之间的摩擦阻力
【解析】第一空.A.为了减小纸带与限位孔之间的摩擦图甲中两限位孔必须在同一竖直线，A正确；
B.为了保证纸带在竖直方向做自由落体，实验前，手应提住纸带上端，并使纸带竖直，B正确；
C.实验时，先接通打点计时器电源再放手松开纸带，故C错误；
D.为了减小测量数据h的相对误差，数据处理时，应选择纸带上距离较远的两点作为初、末位置，D错误．
第二空.重物减少的重力势能为：△Ep=mgh=mg（s0+s1）=0.1kg×9.8m/s2×（19.00+8.36）×10-2m≈1.25J
第三空.打下C点时的速度：；
第四空.由机械能守恒定律得：，整理得：，与成正比，故C正确，ABD错误；
第五空.由于阻力的作用重物减小的重力势能总是略大于增加的动能，这里的阻力主要来源于重物受到的空气阻力和纸带与打点计时器之间的摩擦阻力．
12. 用实验测一电池的内阻r和一待测电阻的阻值Rx。已知电池的电动势约6V，电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧。可选用的实验器材有：电流表A1（量程0~30mA）；电流表A2（量程0~100mA）；电压表V（量程0~6V）；滑动变阻器R1（阻值0~5Ω）；滑动变阻器R2（阻值0~300Ω）；开关S一个，导线若干条。某同学的实验过程如下：
Ⅰ.设计如图所示的电路图
Ⅱ.正确连接电路，将R阻值调到最大，闭合开关，逐次调小R的阻值，测出多组U和I的值，并记录。以U为纵轴，I为横轴，得到如图所示的图线
Ⅲ.断开开关，将Rx改接在B、C之间，A与B直接相连，其他部分保持不变。重复Ⅱ的步骤，得到另一条U-I图线，图线与横轴I的交点坐标为（I0，0），与纵轴U的交点坐标为（0，U0）。回答下列问题：
(1)电流表应选用 ___________ ，滑动变阻器应选用 ___________ ；
(2)由图的图线，得电源内阻r= ___________ Ω；
(3)用I0、U0和r表示待测电阻的关系式Rx= ___________ ，代入数值可得Rx；
(4)若电表为理想电表，Rx接在B、C之间与接在A、B之间，滑动变阻器滑片都从最大阻值位置调到某同一位置，两种情况相比，电流表示数变化范围 ___________ ，电压表示数变化范围 ___________ 。（选填“相同”或“不同”）
【答案】(1)A2 R2 (2) (3) (4)相同 不同
【解析】 (1)[1] 由题意可知，电动势为6V，而电阻约为数十欧姆，为了保证实验的安全，电流表应选择A2；
[2] 由电路图可知，滑动变阻器起调节电流的作用，5Ω的电阻小于待测电阻较多，故只能选择R2；
(2)[3]图像的斜率表示电源的内阻，则可知，内阻为
(3)[4] 接Rx改接在B、C之间，由题意可知，等效内阻为
解得
(4)[5] Rx接在B、C之间与接在A、B之间，滑动变阻器滑片都从最大阻值位置调到某同一位置，此时电路中的总电阻相等，故电流表的变化范围相同。
[6] 电压表测的是路端电压，两种情况等效内阻不同，故电压表的变化范围不同。
三、计算题（共40分）
13. 如图，密闭性能良好的杯盖扣在盛有少量热水的杯身上，杯盖的质量为m，杯身与热水的总质量为M，杯子的横截面积为S。初始时杯内气体的温度为T1，压强与大气压强p1相等。因杯子不保温，杯内气体温度将逐步降低，不计摩擦，不考虑杯内水的汽化和液化。
（1）求温度降为T1时杯内气体的压强p1；
（2）杯身保持静止，温度为T1时提起杯盖所需的力至少多大？
（3）温度为多少时，用上述方法提杯盖恰能将整个杯子提起？
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）降温过程中，气体体积不变，根据查理定律：
得温度降为T1时杯内气体的压强
（2）对杯盖受力分析如图甲所示，当杯盖与杯身间的弹力恰好为零时，拉力最小
根据平衡条件
因此，最小拉力
（3）设提起杯子时气体压强为，温度为，杯身的受力分析如图乙所示：
平衡时
得到
根据查理定律
此时温度为
14. 如图所示，风筝借助于均匀的风和牵线对其作用，才得以在空中处于平衡状态。图中所示风筝质量为400 g，某时刻风筝平面与水平面的夹角为30°，主线对风筝的拉力与风筝平面成53°角。已知风对风筝的作用力与风筝平面相垂直，g取10m/s2。
(1)求此时风对风筝的作用力的大小和线对风筝的拉力大小；
(2)若拉着风筝匀速运动时，主线与水平面成53°角保持不变，这时拉主线的力为10N，则风对风筝的作用力为多大？风筝平面与水平面的夹角为多大？
【答案】(1)3.33N，6.13N；(2)13.4N，。
【解析】(1)风筝平衡时共受到三个力的作用，即重力mg、风对它的作用力F和主线对它的拉力T（如图甲所示），以风筝平面方向为x轴，F方向为y轴，建立一个坐标系，将重力和拉力T正交分解
甲
在x轴方向
在y轴方向
联立两式，解得
(2)同理以水平方向为x轴，竖直方向为y轴建立坐标系。（如图乙所示）
乙
设风对风筝的作用力水平分力为Fx，竖直分力为Fy，由平衡条件知
故
风筝平面与水平面的夹角θ满足
故
15. 间距为的两根平行光滑金属导轨MN、PQ固定放置在同一水平面内，两导轨间存在大小为、方向垂直导轨平面的匀强磁场，导轨左端串接一阻值为的定值电阻，导体棒垂直于导轨放在导轨上，如图所示。当水平圆盘匀速转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动T形支架在水平方向往复运动，T形支架进而驱动导体棒在水平面内做简谐运动，以水平向右为正方向，其位移x与运动时间t的关系为和t的单位分别是米和秒）。已知导体棒质量为，总是保持与导轨接触良好，除定值电阻外其余电阻均忽略不计，空气阻力忽略不计，不考虑电路中感应电流的磁场，求：
（1）在时间内，通过导体棒的电荷量；
（2）在时间内，T形支架对导体棒做的功；
（3）当T形支架对导体棒的作用力为0时，导体棒的速度。
【答案】（1）0.25C；（2）；（3）或
【解析】（1）设简谐运动周期为，根据
和 ，得
在 内，导体棒运动的位移大小
感应电动势的平均值
感应电流的平均值
通过导体棒的电荷量
联立解得q=0.25C
（2）根据关系式，可得t时刻导体棒的速度①
通过导体棒的感应电流
联立解得②
根据①②可知
，
在 内，设T形支架对导体棒做功为，电阻R上产生的热量为Q。根据功能关系，有
联立解得
（3）根据①式，可得t时刻导体棒的加速度
导体棒受到的安培力
分析可知，导体棒在平衡位置的右侧向右运动的某一时刻，T形支架对导体棒的作用力可以为0，此时，根据牛顿第二定律，有
联立解得
根据简谐运动的对称性可知，导体棒在平衡位置的左侧向左运动的某一时刻，T形支架对导体棒的作用力也可以为0，此时