河北省张家口市2023届高三下学期高考二模物理试卷(含答案)

这是一份河北省张家口市2023届高三下学期高考二模物理试卷(含答案)，共23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．我国已成功发射的月球探测车上装有核电池提供动力。核电池是利用放射性同位素衰变放出载能粒子并将其能量转换为电能的装置。某核电池使用的核燃料为，一个静止的发生一次α衰变生成一个新核，并放出一个γ光子。将该核反应放出的γ光子照射某金属，能放出最大动能为的光电子。已知电子的质量为m，普朗克常量为h。则下列说法正确的是( )
A.新核的中子数为144
B.新核的比结合能小于核的比结合能
C.光电子的物质波的最大波长为
D.若不考虑γ光子的动量，α粒子的动能与新核的动能之比为117:2
2．如图所示，一列简谐波沿x轴正方向传播，时该波恰好传到处的质点，时处的质点第二次位于波峰，下列说法正确的是( )
A.该波的周期为4s
B.该波的传播速度为40m/s
C.波源的起振方向沿y轴负方向
D.时，P质点位于平衡位置
3．如图所示，竖直平面内半径的圆弧AO与半径的圆弧BO在最低点C相切。两段光滑的直轨道的一端在O点平滑连接，另一端分别在两圆弧上且等高。一个小球从左侧直轨道的最高点A由静止开始沿直轨道下滑，经过O点后沿右侧直轨道上滑至最高点B，不考虑小球在O点的机械能损失，重力加速度g取。则在此过程中小球运动的时间为( )
A.1.5 sB.2.0 sC.3.0 sD.3.5 s
4．珠宝学院的学生实习时，手工师傅往往要求学生打磨出不同形状的工件。如图所示为某同学打造出的“蘑菇形”透明工件的截面图，该工件的顶部是半径为R的半球体，为工件的对称轴，A、B是工件上关于轴对称的两点，A、B两点到轴的距离均为，工件的底部涂有反射膜，工件上最高点与最低点之间的距离为2R，一束单色光从A点平行对称轴射入工件且恰好从B点射出，则工件的折射率为( )
A.B.C.D.
5．如图所示，一个倾角为45°的斜面与一个圆弧对接，斜面的底端在圆心O的正下方。从斜面顶点以一定的初速度向右水平抛出一小球，则下列说法正确的是( )
A.小球初速度不同，则运动时间一定不同
B.小球落到斜面上时，其速度方向一定相同
C.小球落到圆弧面上时，其速度方向可能与该处圆的切线垂直
D.小球落到圆弧面上时位置越高，末速度越大
6．如图所示，匀强电场中有一边长为的正方体，为上表面的中心。已知点的电势为6V，点的电势为8V，、两点的电势均为4V，下列说法正确的是( )
A.点的电势为3V
B.正方体中心的电势为6V
C.该匀强电场电场强度的大小为4V/m
D.该匀强电场电场强度的大小为
7．如图所示，一个长度、质量的木板静止在光滑的水平面上，木板的左端放置一个质量可视为质点的物块，物块与木板间的动摩擦因数，物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取。现对物块施加一水平向右的恒定拉力F，使物块相对木板向右滑动。则下列说法正确的是( )
A.拉力
B.物块离开木板时速度的最小值为4m/s
C.物块离开木板的最短时间为1s
D.木板获得的最大速度为2m/s
二、多选题
8．如图所示，理想变压器的原线圈回路接有定值电阻，副线圈回路接有定值电阻和滑动变阻器（0~10Ω）。当滑动变阻器的滑片位于b端时，定值电阻和的电功率相等，发电站给该电路输入的交流电电压的有效值恒为，下列说法正确的是( )
A.原、副线圈的匝数比为2:1
B.当滑动变阻器的滑片位于a端时，原线圈两端的电压为
C.当滑动变阻器的滑片从a端移向b端时，变压器的输出功率一直增大
D.无论取何值，原、副线圈的电流之比均为2:1
9．2022年11月29日，我国神舟十五号载人飞船成功与中国空间站完成自主快速对接，中国首次实现空间站“三船三舱”构型，如图所示。假设中国空间站在地球赤道平面内绕地球运行的轨道半径为r，运行方向与地球自转方向相同。已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，地球自转周期为T。若在对接前的某段时间内神舟十五号飞船在离地面高度为h的轨道上做圆周运动，动能为。以下说法正确的是( )
A.中国空间站处的重力加速度大小为
B.中国空间站运行的周期为
C.神舟十五号飞船变轨对接到中国空间站后动能减小了
D.不可求出神舟十五号飞船对接到中国空间站后一天内经过赤道上某点正上方的次数
10．如图所示，固定不动的通电长直导线mn与一个可以平动或转动的正方形导线框abed处于同一平面内，导线框边长及ab边距长直导线的距离均为L。现使线框在外力驱动下以速率v沿某边平动，或以某边为轴让对边以线速率v匀速转动，线框分别经历甲、乙、丙、丁四种运动过程：甲指沿ab方向平动；乙指沿bc方向平动；丙指以ab边为轴cd边向纸面外转动90°角；丁指以cd边为轴，ab边向纸面外转动90°角。已知长直通电导线周围空间某点磁场的磁感应强度B与该点到直导线的距离成反比，则下列说法正确的是( )
A.四种运动过程中，甲运动产生的感应电流为0
B.丙，丁运动中，都转过90°角时产生的瞬时感应电动势大小相等
C.乙运动初始时刻外力的驱动功率大于丙运动中导线框转过90°角时外力的驱动功率
D.丁转动90°角的过程中通过导线横截面的电荷量大于丙转动90°角的过程中通过导线横截面的电荷量
三、实验题
11．如图所示，为测量滑块与斜面间的动摩擦因数，实验小组先在斜面的底端装上位移传感器，位移传感器与计算机相连接。再将滑块从斜面的顶端由静止释放，记录下各时刻滑块与斜面底端之间的距离，如表格所示。
（1）滑块的加速度大小为_______，滑块由静止释放的时刻为_______s。（结果均保留两位有效数字）
（2）若测得斜面的倾斜角为θ，重力加速度为g，则滑块与斜面间的动摩擦因数为_______。（用θ、g、a表示）
12．某实验探究小组的同学用一灵敏电流计（内阻未知）和一热敏电阻制作成一热敏温度计。在实验室找到以下器材：
A.灵敏电流计G（量程为10mA，内阻约为50Ω）
B.电压表V（量程为3V，内阻约为10kΩ）
C.电阻箱（阻值范围为0~9999Ω）
D.滑动变阻器（阻值范围为0~100Ω，最大电流为1.5A）
E.干电池两节（每节电动势，内阻不计）
F.热敏电阻
G.开关S，导线若干
（1）该实验小组先设计如图甲所示实验电路测量灵敏电流计的内阻。当电阻箱旋钮位置如图乙所示时，测得电压表示数为2.8V，灵敏电流计示数为5.6mA。则______Ω。
（2）为将灵敏电流计的量程扩大为原来的6倍，该实验小组将电阻箱与灵敏电流计并联，把灵敏电流计改装成电流表______A，则应将电阻箱的阻值调为______Ω。
（3）已知热敏电阻的说明书上给出其性能图线如图丙所示。该小组同学利用上述改装的电流表A和热敏电阻设计成实验电路如图丁所示，其中为保护电阻，做测温探头，电源为1节干电池，把电流表的表盘刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的热敏电阻温度计。若要求原灵敏电流计G指针满偏的位置标为50℃，则电阻______Ω，原灵敏电流计指针在5mA处应标为______℃。
四、计算题
13．如图所示，一导热性能良好的汽缸水平放置在地面上，一质量为M的活塞将一定质量的理想气体密封在汽缸内，系统平衡时，活塞与汽缸底部之间的距离为。现有一颗质量为m的子弹以速度射向活塞并留在其中，活塞向左运动后速度变为零。已知不计活塞与汽缸间的摩擦，活塞横截面积为S，大气压强为，环境温度保持不变，汽缸始终处于静止状态，求：
（1）活塞距离汽缸底部最近时，封闭气体的压强；
（2）活塞从开始运动到活塞距离汽缸底部最近的过程中，封闭气体放出的热量。
14．如图甲所示，地面上固定一倾角的斜面，一轻弹簧与斜面平行放置，一端固定在斜面底端。某同学将一智能手机固定在L形挡板上，现打开手机上的加速度传感器，同时让L形挡板和手机从斜面上某处由静止开始下滑。以释放处L形挡板的前端为坐标原点O，沿斜面向下建立Ox轴，通过投屏软件电脑屏幕上显示出挡板运动的加速度a与其位移x之间的部分关系如图乙所示。已知手机与L形挡板的总质量，弹簧始终处于弹性限度内，重力加速度g取，，，。求：
（1）L形挡板与斜面间的动摩擦因数与弹簧的劲度系数；
（2）弹簧的最大弹性势能，（计算结果保留两位有效数字）
15．在半导体集成电路制造过程中需要生产出纯度很高的，可精确控制的一价硼离子束。具体流程如图甲所示，离子源腔室可产生包含有、、、和的等离子体，这些离子从一条狭缝进入吸极并把带正电的离子选出来，正离子通过吸极后垂直于磁场方向进入分析磁体控制的空间，被分析磁体选出的离子束引入到加速管调速，最终获得满足需要的离子束进入工艺腔内。吸极结构示意图如图乙所示，吸极由两个带缝隙的平行金属板（即抑制电极和引出电极）构成，引出电极接地，离子源腔体和引出电极之间的吸极电压为，抑制电极和引出电极之间的抑制电压为。分析磁体提供截面半径为R的圆柱型匀强磁场区域，磁感应强度可调。已知等离子体中的多数离子动能很接近，设为，电子的动能比较大，忽略离子所受重力，元电荷为e。
（1）求从引出电极飞出的离子的动能，以及恰好不能通过抑制电极的电子在离子源中的动能。
（2）硼有两种同位素和，若离子质量为10m，在磁场中恰好偏转了90°角，求分析磁体提供的磁感应强度B的最小值。
（3）航天用集成电路要求生产芯片用的硼必须是。离子束进入磁场时并不严格平行而是有个很小的散开角θ，如图丙所示，如果θ较大将导致离开磁场时两种离子没有分离，请在（1），（2）问的基础上分析，为了使两种离子分离求这个散开角θ的范围。（提示：请考虑使用散开角度很小，离子轨道半径接近时的近似条件）（结果可用根式表示）
参考答案
1．答案：D
解析：A.由题意知，衰变方程为
产生的新核为，其中子数为，A错误；
B.比结合能越大，原子核越稳定，新核的比结合能大于核的比结合能，B错误；
C.由
，
得光电子物质波的最小波长
C错误；
D.由动量守恒定律有
则α粒子的动能与新核的动能之比为
D正确。
故选D。
2．答案：B
解析：A.该波的波长为
处的质点第二次位于波峰的时刻为
解得
A错误；
B.该波的传播速度为
B正确；
C.时处的质点沿y轴正方向运动波源的起振方向沿y轴正方向，C错误；
D.设P质点与处质点间的相位差为θ
P质点第一次回到平衡位置的时刻为
D错误。
故选B。
3．答案：C
解析：设左侧轨道倾角为，小球在左侧斜面上下滑的加速度大小为
左侧轨道长
小球在左侧轨道上运动时间为
同理，小球在右侧斜面上上滑的时间为
故小球在此过程中运动的时间为
故选C。
4．答案：A
解析：单色光的光路如图所示
设A点处的入射角为α，折射角为β。由几间关系得
由几何知识得
由折射定律得
故选A。
5．答案：B
解析：A.平抛运动的时间由下落的高度决定。若小球落到斜面与圆弧面上时的下落高度相同，则小球平抛运动的时间相同，A错误；
B.设斜面倾角为θ，小球落到斜面上时速度与水平方向夹角为α，则
故
B正确；
C.小球落到圆弧面上时，若落点速度方向与该处圆的切线垂直，则速度的反向延长线通过圆心，但由平抛运动规律知，速度的反向延长线应通过水平位移的中点，C错误；
D.设小球的初速度为运动时间为t，则小球落到圆弧面上时速度大小为
当越大时落点位置越高，但t越小，v不一定大，D错误。
故选B。
6．答案：C
解析：A.由
得
A错误；
B.因为
所以平面是一个等势面（如图）
正方体中心在该平面上，所以正方体中心的电势为4V，B错误；
CD.点到平面的距离为
电场强度的大小为
C正确，D错误。
故选C。
7．答案：B
解析：A.物块相对木板向右滑动，对木板有
得
对物块有
且根据
可得
故A错误；
B.设历时t物块滑离木板，则有
物块滑离木板时的速度
得
可知当
即时物块离开木板的速度最小，其最小值
故B正确；
C.当时
，
木板获得的速度
若，则，故C错误；
D.若，则，故D错误。
故选B。
8．答案：AC
解析：A.将理想变压器和后面的负载看成等效电阻，当变阻器的滑片位于b端时
又
可得
A正确；
D.原、副线圈的电流之比为
D错误；
B.当变阻器的滑片位于a端时
原线圈两端电压为
B错误；
C.将看成交流电源的内阻，则变压器的输入功率为电源的输出功率，当内电阻等于外电阻时，变压器的输出功率最大，此时有
解得
所以变阻器的滑片从a端移向b端时，变压器的输出功率一直增大，C正确。
故选AC。
9．答案：BC
解析：A.设地球的质量为M，中国空间站总质量为m，则
可得
故A错误；
B.由
可得
故B正确：
C.神舟十五号飞船在离地面高度为h的轨道上做圆周运动时
则
同理神舟十五号飞船在中国空间站轨道上运行时的动能
接后其动能减少量为
故C正确；
D.由
可以求出中国空间站连续两次经过赤道某点正上方的时间间隔t，一天内经过地面某点正上方的次数为
故D错误。
故选BC。
10．答案：AD
解析：A.设ab边初始所处位置的磁感应强度为B，四种运动中，只有甲运动导线框磁通量不变化，产生的感应电流为0，A正确；
B.丙运动过程中，转过90°角时，cd边所处位置的磁感应强度为，此时cd边切割磁感线产生的感应电动势
丁运动过程中。转过90°角时，ab边所处位置的磁感应强度为，此时ab边切割磁感线产生的感应电动势
B错误；
C.驱动力的功率等于线框产生的电功率，电功率正比于总电动势的2次方，初始时dc边所处位置的磁感应强度为，则乙运动初始时刻的电动势为
由B项分析可知丙运动过程中导线框转过90°角时，dc边切割磁感线产生的感应电动势
C错误；
D.由闭合电路欧姆定律和平均电流关系得通过导线横截面的电荷量正比于磁通量的变化量，即
丙、丁运动初始位置时磁通量相同，丙的末态和初态磁通量方向不变，丁的末态磁通量方向反向，磁通量变化大，所以丁运动中通过导线横截面的电荷量比丙运动中大，D正确。
故选AD。
11．答案：（1）0.20；0.50（2）
解析：（1）滑块加速度大小为
时滑块速度大小为
又
解得
（2）由牛顿第二定律得
解得
12．答案：（1）45（2）9（3）7.5；30
解析：（1）由图乙电阻箱接入电路的电阻阻值为
根据欧姆定律
解得
（2）灵敏电流计改装后的量程为
代入数据解得
（3）改装后的电流表A的内阻为
由图丙可知，当温度为50℃时，热敏电阻阻值，由图丁根据闭合电路欧姆定律有
解得
原电流计指示5mA时，则电流表A的示数为
由
解得
由图丙知此时的温度为30℃。
13．答案：（1）（2）
解析：（1）由玻意耳定律得
解得
（2）子弹击中木块时，对活塞与子弹由动量守恒定律有
活塞压缩气体的过程中，由动能定理得
由热力学第一定律得
解得
14．答案：（1）0.5，40N/m（2）0.24J
解析：（1）由图乙知挡板接触弹簧前的加速度大小为
由牛顿第二定律有
解得
当时弹簧被压缩长度为
此时有
解得
（2）设弹簧的最大压缩量为克服弹簧弹力做功为
由动能定理有
弹簧的最大弹性势能
解得
15．答案：（1），（2）（3）
解析：（1）吸极电压对离子做正功
解得
离子源和抑制电极间的电场对电子做负功，对电子有
解得
（2）离子在磁场中做半径为的匀速圆周运动，当最大时，磁感应强度最小，如图所示
由几何知识可知，的最大值为
在磁场中运动时，由牛顿第二定律可得
解得
（3）离子在磁场中运动的轨迹半径为
离子在磁场中运动时由牛顿第二定律可得
又
可得离子在磁场中运动的轨道半径为
可知两离子半径相差很小，若和离子入射无偏转角时，近似认为两离子经过磁场的过程均偏转了90°，射出磁场时两离子间的距离为轨迹半径之差，如图所示。
即
当入射方向向轨迹圆外侧（向左）偏θ角时，根据几何关系可知离开磁场时偏转的距离为
同理当入射方向向轨迹圆内侧（向右）偏θ角时，离开磁场时偏转的距离为
若恰好不能单独析取时，则满足
解得
所以若能单独析取，应满足
0.00
0.40
1.00
2.00
3.00
0.700
0.700
0.675
0.475
0.075