河北省2024届物理高三上期末模拟测试

这是一份河北省2024届物理高三上期末模拟测试，共16页。试卷主要包含了答题时请按要求用笔等内容，欢迎下载使用。
1．答题前，考生先将自己的姓名、准考证号码填写清楚，将条形码准确粘贴在条形码区域内。
2．答题时请按要求用笔。
3．请按照题号顺序在答题卡各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试卷上答题无效。
4．作图可先使用铅笔画出，确定后必须用黑色字迹的签字笔描黑。
5．保持卡面清洁，不要折暴、不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
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、某国际研究小组借助于甚大望远镜观测到了如图所示的一-组“双星系统”，双星绕两者连线上的某点O做匀速圆周运动，此双星系统中体积较小的成员能“吸食”另一颗体积较大的星体表面物质，达到质量转移的目的。假设两星体密度相当，在演变的过程中两者球心之间的距离保持不变，则在最初演变的过程中，下列说法错误的是（ ）
A．它们做圆周运动的万有引力逐渐增大
B．它们做圆周运动的角速度保持不变
C．体积较大星体做圆周运动轨迹半径变大，线速度也变大
D．体积较大星体做圆周运动轨迹半径变小，线速度变大
2、如图甲所示，AB两绝缘金属环套在同一铁芯上，A环中电流iA随时间t的变化规律如图乙所示，下列说法中正确的是（ ）
A．t1时刻，两环作用力最大
B．t2和t3时刻，两环相互吸引
C．t2时刻两环相互吸引，t3时刻两环相互排斥
D．t3和t4时刻，两环相互吸引
3、一根细线一端系一小球（可视为质点），另一端固定在光滑圆锥顶上，如图所示，设小球在水平面内做匀速圆周运动的角速度为ω，细线的张力为FT，则FT随ω2变化的图象是（ ）
A．B．
C．D．
4、平行板电容器的两极、接于电池两极，一个带正电小球悬挂在电容器内部，闭合电键，电容器充电，这时悬线偏离竖直方向夹角为，小球始终未碰到极板，如图所示，那么（ ）

A．保持电键闭合，带正电的板向板缓慢靠近，则减小
B．保持电键闭合，带正电的板向板缓慢靠近，则不变
C．电键断开，带正电的板向板缓慢靠近，则增大
D．电键断开，带正电的板向板缓慢靠近，则不变
5、在平直公路上有甲、乙两辆汽车从同一位置沿着同一方向运动，它们的速度－时间图象如图所示，则( )
A．甲、乙两车同时从静止开始出发
B．在t＝2s时乙车追上甲车
C．在t＝4s时乙车追上甲车
D．甲、乙两车在公路上可能相遇两次
6、一物体沿倾角为30°的粗糙斜面从顶端由静止开始下滑，运动的位移x—时间t关系图像是一段抛物线，如图所示，g=10m/s2。则（ ）
A．下滑过程中物体的加速度逐渐变大
B．t=0.5s时刻，物体的速度为0.5m/s
C．0~0.5s时间内，物体平均速度为1m/s
D．物体与斜面间动摩擦因数为
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、如图所示，一长为、宽为的矩形导线框，在水平外力作用下从紧靠磁感应强度为的匀强磁场边缘处以速度向右匀速运动，规定水平向左为力的正方向。下列关于水平外力的冲量、导线框两点间的电势差、通过导线框的电量及导线框所受安培力随其运动的位移变化的图像正确的是（ ）
A．B．C．D．
8、下列说法正确的是________．
A．狭义相对论认为，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，光速与光源、观察者间的相对运动无关
B．电视遥控器发出的红外线的波长比医院里“CT”中发出的X射线的波长要短
C．分别用红光、紫光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，红光的相邻两个亮条纹的中心间距大于紫光的相邻两个亮条纹的中心间距
D．如图1所示，a、b两束光以不同的入射角由玻璃射向真空，结果折射角相同，则在玻璃中a光的全反射临界角大于b光的全反射临界角
E.如图2所示，偏振片P的透振方向为竖直方向，沿与竖直方向成45°角振动的偏振光照射到偏振片P上，在P的另一侧能观察到透射光
9、如图是倾角θ=37°的光滑绝缘斜面在纸面内的截面图。一长为L、质量为m的导体棒垂直纸面放在斜面上，现给导体棒通人电流强度为I，并在垂直于导体棒的平面内加匀强磁场，要使导体棒静止在斜面上，已知当地重力加速度为g，sin37°=0.6，cs37°=0.8.则以下说法正确的是（ ）
A．所加磁场方向与x轴正方向的夹角α的范围应为
B．所加磁场方向与x轴正方向的夹角α的范围应为
C．所加磁场的磁感应强度的最小值为
D．所加磁场的磁感应强度的最小值为
10、下列说法正确的是___________
A．温度高的物体分子平均动能和内能一定大
B．液晶既具有液体的流动性又像某些晶体具有各向异性
C．一定质量的理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加
D．空气的相对湿度定义为水的饱和蒸汽压与相同温度时空气中所含水蒸气的压强之比
E.如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间分子平均动能一定相同
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）某同学要测定一电源的电动势E和内阻r，实验器材有：一只DIS电流传感器（可视为理想电流表，测得的电流用I表示），一只电阻箱（阻值用R表示），一只开关和导线若干。该同学设计了如图甲所示的电路进行实验和采集数据。

(1)该同学设计实验的原理表达式是E=________（用r、I、R表示）。
(2)该同学在闭合开关之前，应先将电阻箱调到________（选填“最大值”“最小值”或“任意值”），实验过程中，将电阻箱调至如图乙所示位置，则此时电阻箱接入电路的阻值为________Ω。
(3)该同学根据实验采集到的数据作出如图丙所示的－R图象，则由图象可求得，该电源的电动势E=______V，内阻r=________Ω。（结果均保留两位有效数字）
12．（12分）某兴趣小组用如图所示的办法来测玻璃的折射率，找来一切面为半球的透明玻璃砖和激光发生器。若激光垂直底面半径从点射向玻璃砖，则光线沿着___________射出；若将激光发生器向左移动，从点垂直底面射向玻璃砖，光线将沿着如图所示的方向从点射出，若想求此玻璃砖的折射率，需要进行以下操作：
（a）测玻璃砖的半径：____________。
（b）入射角的测量：__________，折射角的测量：_______。
（c）玻璃砖的折射率计算表达式：_______________。
（d）将激光束继续向左移动到点，刚好看不到出射光线，则临界角即等于图中_______。
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，有一养鱼池，假设水面与池边相平，鱼塘底部有一点光源A，它到池边的水平距离为=3.0m，到水面的竖直距离为h=m，从点光源A射向池边的光线AB与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角。
①求水的折射率；
②一钓鱼者坐在离池边不远处的座椅上，他的眼睛到地面的高度为3.0m；他看到正前下方的点光源A时，他的眼睛所接收的光线与竖直方向的夹角恰好为，求钓鱼者的眼睛到池边的水平距离。（结果可用根式表示）
14．（16分）如图所示，在光滑水平面上静止放置质量M=2kg、长L=2.17m、高h=0.2m的长木板C。距该板左端距离x=1.81m处静止放置质量mA=1kg的小物块A，A与C间的动摩擦因数μ=0.2。在板右端静止放置质量mB=1kg的小物块B，B与C间的摩擦忽略不计。A、B均可视为质点，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2。现在长木板C上加一水平向右的力F，求：
(1)当F=3N时，小物块A的加速度；
(2)小物块A与小物块B碰撞之前运动的最短时间；
(3)若小物块A与小物块B碰撞之前运动的时间最短，则水平向右的力F的大小(本小题计算结果保留整数部分)；
(4)若小物块A与小物块B碰撞无能量损失，当水平向右的力F=10N，小物块A落到地面时与长木板C左端的距离。
15．（12分）如图，三棱镜的横截面为直角三角形 ABC， ∠A=30°， ∠B=60°， BC 边长度为 L，一束垂直于 AB 边的光线自 AB 边的 P 点射入三棱镜， AP 长度 d＜L，光线在 AC 边同时发生反射和折射，反射光线和折射光线恰好相互垂直，已知光在真空中的速度为 c．求：
（1）三棱镜的折射率；
（2）光从 P 点射入到第二次射出三棱镜经过的时间．
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、D
【解析】
A．设体积较大星体的质量为m1，体积较小星体的质量为m2，根据万有引力定律
因+为一定值，根据均值不等式可以判断出最初演变的过程中，逐渐变大，它们之间的万有引力逐渐变大，故A正确，不符合题意；
B．根据
得
将代入
解得
因+为一定值，r不变，则角速度不变，故B正确，不符合题意；
CD．根据
因体积较大的星体质量m1变小，而m1+m2保持不变，故m2变大，则体积较大的星体做圆周运动轨迹半径r1变大，根据
可知角速度不变，半径变大，故其线速度也变大，故C正确，不符合题意，D错误，符合题意。
故选D。
2、B
【解析】
t1时刻感应电流为零，故两环作用力为零，则选项A错误；t2时刻A环中电流在减小，则B环中产生与A环中同向的电流，故相互吸引，t3时刻同理也应相互吸引，故选项B正确，C错误；t4时刻A中电流为零，两环无相互作用，选项D错误．
3、C
【解析】
由题知小球未离开圆锥表面时细线与竖直方向的夹角为θ，用L表示细线长度，小球离开圆锥表面前，细线的张力为FT，圆锥对小球的支持力为FN，根据牛顿第二定律有
FTsinθ－FNcsθ＝mω2Lsinθ
FTcsθ＋FNsinθ＝mg
联立解得
FT＝mgcsθ＋ω2mLsin2θ
小球离开圆锥表面后，设细线与竖直方向的夹角为α，根据牛顿第二定律有
FTsinα＝mω2Lsinα
解得
FT＝mLω2
故C正确。
故选C。
4、D
【解析】
AB．保持电键S闭合，电容器两端间的电势差不变，A板向B板靠近，极板间距离减小，根据，可知电场强度E变大，小球所受的电场力变大，增大，选项AB错误；
CD．断开电键S，电容器所带的电量不变，根据和，可知
带正电的板向板缓慢靠近d变小，E不变，电场力不变，不变，选项C错误，D正确。
故选D。
5、C
【解析】
由图像可知，乙车比甲车迟出发1s，故A错误．根据速度时间图线与时间轴围成的面积表示位移，知t=2s时，甲车的位移比乙的位移大，则知该时刻乙车还没有追上甲车，故B错误．在0-4s内，甲车的位移 x甲=×8×4m=16m，乙车的位移 x乙=×（1+3）×8m=16m，所以x甲=x乙，两者又是从同一位置沿着同一方向运动的，则在t=4s时乙车追上甲车，故C正确．在t=4s时乙车追上甲车，由于t=4s时刻以后，甲车的比乙车的速度大，两车不可能再相遇，所以两车只相遇一次，故D错误．故选C．
点睛：解决本题的关键是要理解速度时间图线表示的物理意义，知道图线与时间轴围成的面积表示位移，相遇时两车的位移相等．
6、D
【解析】
A．由匀变速直线运动位移公式
代入图中数据解得
a=2m/s2
A错误；
B．根据运动学公式
t=0.5s代入方程解得
B错误；
C．0~0.5s时间内，物体平均速度
C错误；
D．由牛顿第二定律有
mgsin30°－μmgcs30°=ma
解得动摩擦因数
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、AB
【解析】
D．进入磁场的过程中，安培力
B、l、v不变，则F不变；完全进入磁场，感应电流为零，安培力为零，选项D错误；
A．因为导线框匀速运动，水平外力和安培力F大小相等，进入磁场过程中，水平外力的冲量
所以I-x关系图象为正比例函数，完全进入后外力为零，冲量为零，选项A正确；
B．进入磁场的过程中，有
完全进入磁场的过程中，ab边的电势差
选项B正确；
C．进入磁场的过程中
所以q-x关系图象为正比例函数，完全进入后电流为零，q不变但不为零，选项C错误。
故选AB。
8、ACE
【解析】
A.狭义相对论中光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的．故A正确；
B.红外线的波长比射线长．故B错误；
C.红光的波长长于紫光，所以在同一个双缝干涉实验装置上做实验，红光的相邻两个亮条纹的中心间距大于紫光的相邻两个亮条纹的中心间距．故C正确；
D.由几何分析可知光束对应的折射率大，而全反射临界角正弦值与折射率成反比，所以光的全反射临界角小于光的全反射临界角．故D错误；
E.由于偏振光在偏振片的透振方向有分量所以对应的会在另一侧观察到透射光．故E正确
9、BC
【解析】
AB．根据共点力平衡知，安培力的方向在垂直斜面向下与竖直向上的这两个方向之间，根据左手定则知，所加磁场方向与x轴正方向的夹角θ的范围应为，故A错误，B正确。
CD．当安培力的方向与支持力方向垂直时，安培力最小，根据矢量三角形定则有
则磁感应强度的最小值
故C正确，D错误。
故选BC。
10、BCE
【解析】
本题考查热学相关知识。
【详解】
A.温度是分子的平均动能的标志，而物体的内能不仅与温度有关，还有物体的物质的量、体积、物态有关，故A错误；
B.液晶是一种比较特殊的物态，它既具有液体的流动性又向某些晶体具有各向异性，故B正确；
C.根据理想气体状态方程，P不变，V增大，温度T增大，分子的平均动能增大，分子势能可以忽略不计，内能一定增加，故C正确；
D.空气的相对湿度定义为水的实际气压与同温度下饱和蒸气压之比，故D错误；
E.如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间必定处于热平衡，温度相同，分子平均动能一定相同，故E正确。
故选BCE。
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、I（R＋r） 最大值 21 6.3（6.1~6.4） 2.5（2.4~2.6）
【解析】
(1)[1]根据闭合电路欧姆定律，该同学设计实验的原理表达式是E=I(R＋r)
(2)[2]根据实验的安全性原则，在闭合开关之前，应先将电阻箱调到最大值
[3]根据电阻箱读数规则，电阻箱接入电路的阻值为2×10Ω＋1×1Ω=21Ω
(3)[4][5]由E=I（R＋r）可得
图像斜率等于
得
由于误差(6.1~6.4)V均正确，图像的截距
得

由于误差(2.4~2.6)均正确
12、方向 在白纸上描出两点，并测出长 连接，入射光线与的夹角为 与出射光线的夹角为
【解析】
[1]．当光线垂直质界面射入时，传播方向不发生改变，故从点垂直底面射向玻璃砖的光线将沿方向射出。
（a）[2]．记录出射点，连接，长即为半径。
（b）[3][4]．连接即为法线，入射光线与夹角为入射角，出射光线与夹角为折射角。
（c）[5]．由折射率公式知
（d）[6]．当光线从点入射时恰好发生全反射，即此时等于临界角。
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、①②
【解析】
①如图，设到达池边的光线的入射角为i，光线的折射角为
由折射定律可知
由几何关系可知
式中，，联立解得
②设此时救生员的眼睛到池子边的距离为x，由题意救生员的视线和竖直方向的夹角为，由折射定律：
设入射点到A点的水平距离为a，由几何关系可知
且
解得
14、 (1)1m/s2；(2)t=0.6s；(3)6N≤F≤26N；(4)x2=0.78m
【解析】
(1)若长木板C和小物块一起向右加速运动，设它们之间是静摩擦力为f，由牛顿第二定律得:
F=（M+mA）a
解得
a=1m/s2
则f=mAa=1N＜μmAg=2N，这表明假设正确，即A的加速度为1m/s2
(1)要使小物块A在与小物块B碰撞之前运动时间最短，小物块A的加速度必须最大，则A所受的摩擦力为最大静摩擦力或滑动摩擦力，有
μmAg=mAa1
解得
t=0.6s
(3)要使小物块A加速度最大，且又不从长木板C的左端滑落，长木板C的加速度有两个临界条件:
①由牛顿第二定律得:
F1=（M+mA）a1
则
F1=6N
②由牛顿第二定律得:
F2-f=Ma2
则
F2=26N
故6N≤F≤26N
(4)若小物块A与小物块B碰撞点距从长木板C的左端距离为x1
F3-f=Ma3
解得
x1=1.45m
设小物块A发生碰撞到从长木板C左端滑落的时间为t1，因有物块A、B发生弹性碰撞，速度交换，故有
解得
t1=0.5s
设小物块A碰撞到从长木板C左端滑落时各自的速度分别为vm、vM，小物块A落到地面时与长木板C左端的距离为x2
F3=Ma4
vm=a1t1
vM=a3t+a3t1
则有
vMt2+-vmt2=x2
x2=0.78m
15、（1）（2）
【解析】
(1)光线到达AC边的O点，入射角为i，折射角为r.
由题意可得：i+r=90∘
i=30∘
所以r=60∘
可得三棱镜的折射率n=
(2)光线反射到AB边的M点，入射角为i′=60∘
因为sini′=>=sinC，得i′>C，所以光线在M点发生全反射，不会射出三棱镜．
PQ=dtan30∘=
QM=2PQ
MN=(−2d)cs30∘=(L−d)
光在三棱镜中传播速度为：v=c/n
光从P从P点射入到第二次射出三棱镜经过的时间为：t=（PQ+QM+MN）/v
联立解得：t=
答：(1)三棱镜的折射率是；
(2)光从P点射入到第二次射出三棱镜经过的时间是.
【点睛】
（1）光线射到AC边上的O点，由折射定律和几何关系求三棱镜的折射率;
（2）光线反射到AB边上，由几何关系求出入射角，与临界角比较，能发生全反射．再反射从BC边射出．由v=c/n求出光在棱镜中传播的速度，由几何关系求出传播的距离，再求传播时间．