2024届河北省沧州市泊头市八县联考高三下学期一模物理试题（解析版）

这是一份2024届河北省沧州市泊头市八县联考高三下学期一模物理试题（解析版），共22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。

1．2024年2月26日，中国科学院高能物理研究所在《科学通报》上发表了重大研究成果：历史上首次在天鹅座恒星形成区发现了一个巨型超高能γ射线泡状结构，内有多个能量超过1千万亿电子伏的光子分布其中，最高达到2千万亿电子伏。关于γ射线，下列说法正确的是( )
A.电子发生轨道跃迁时可以产生γ射线
B. γ射线是波长很长、频率很小的光子流
C. γ射线是高频电磁波，能量越大，传播速度越大
D. γ射线在星系间传播时，不受星系磁场的影响
2．如图是一种用折射率法检测海水盐度装置的局部简化图。让光束从海水射向平行空气砖（忽略薄玻璃壁厚度）再折射出来，通过检测折射光线在不同盐度溶液中发生的偏移量d，进而计算出海水盐度。已知某一温度下，海水盐度变大引起折射率变大。下列说法正确的是( )
A.一束复色光透过平行空气砖分成1、2两束光，则两束光不一定平行
B.一束复色光透过平行空气砖分成1、2两束光，则1光的频率更高
C.一束单色光射向平行空气砖后偏移量变大，说明海水的盐度变大
D.一束单色光射向平行空气砖后偏移量变小，说明海水的盐度变大
3．2023年12月26日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭与远征一号上面级，成功发射第五十七颗、五十八颗北斗导航卫星，该组卫星是我国北斗三号全球卫星导航系统建成开通后发射的首组中圆地球轨道卫星（MEO卫星），MEO卫星运行的周期为。已知地球第一宇宙速度为v，近地卫星运行的周期为，卫星绕地球的运动视为匀速圆周运动。则该组卫星在轨道上运行的线速度为( )
A.B.C.D.
4．振幅均为A、波长分别为2m和4m的甲、乙两列简谐横波沿同一绳子相向传播，两列波均由一次全振动产生。已知时刻的波形如图所示，此时两列波相距12m，时甲波传到6m处。下列说法正确的是( )
A.甲波的周期为0.5s
B.乙波的传播速度为4m/s
C.时，6m处的质点振动的位移为A
D.时，6m处的质点振动方向向上
5．一小型水电站通过理想升压变压器和降压变压器给某生活区供电，电路中升压变压器的原、副线圈匝数比为，降压变压器的原、副线圈匝数比为，中间高压输电电路总电阻为R，若发电厂发出的交流电表达式为，高压线上的电流为10A，家庭电路正常工作的电压为220V，下列说法正确的是( )
A.高压线上的总电阻R为
B.输出功率等于输入功率
C.晚上用电高峰期，R的功率会增大
D.变压器的原线圈应该用与副线圈相同材质的粗导线绕制
6．一根轻杆斜靠在光滑的竖直墙壁上，下端放在粗糙的水平地面上，轻杆处于静止状态。一个穿在杆上的小环从杆的顶端匀速滑下的过程中，下列说法正确的是( )
A.地面所受的压力变大B.地面所受的摩擦力变大
C.墙壁给轻杆的弹力变大D.地面给轻杆的作用力变小
7．均匀带电圆环电量为、半径为R，位于坐标原点O处，中轴线位于x轴上。已知若规定无穷远处电势为零，真空中点电荷周围某点的电势φ可表示为，其中k为静电力常量，q为点电荷的电荷量，r为该点到点电荷的距离；若场源是多个点电荷，电场中某点的场强（电势）为各个点电荷单独在该点产生的场强（电势）的叠加。取无穷远处电势为零，轴线上一点P的坐标为，下列说法正确的是( )
A.当时，P点的场强大小为零、电势为零
B.当时，P点的场强大小约为，电势约为
C.将一带负电的试探电荷从O点沿x轴正方向移动过程中，该试探电荷所受的电场力一直减小
D.将一带正电的试探电荷从O点沿x轴正方向移动过程中，该试探电荷的电势能一直增大
二、多选题
8．蹦床运动可以简化为如图甲所示模型，轻质弹簧原长为4L，弹簧的弹力与形变量的关系如图乙所示。第一次将质量为m的小球A在距离弹簧顶端为L的位置由静止释放，小球下落过程中速度最大值为；第二次将质量为2m的小球B在相同位置由静止释放，不考虑空气阻力，弹簧始终在弹性限度内，两小球均可视为质点。下列说法正确的是( )
A.两小球在相同的位置达到最大速度
B.当两小球达到最大速度时，第一次和第二次弹簧的弹性势能之比为
C.小球B在下落过程中的最大速度为
D.小球B在下落过程中的最大速度为
9．如图甲所示，光滑绝缘水平面上有两个间距为L且不计电阻的平行金属导轨，将其固定放置在水平向右的匀强磁场中（磁场未画出），磁感应强度大小为B，其中导轨左侧半圆的半径为1.5R，右侧半圆的半径为R，其正视图如图乙所示。金属棒M、N完全相同、电阻均为r，其在外力作用下同时由金属导轨半圆顶端以角速度ω沿顺时针方向做匀速圆周运动至圆心等高处。金属棒始终与金属导轨接触良好，金属棒M、N在此运动过程中，下列说法正确的是( )
A.无电流流过金属棒
B.流过导轨某一截面的电荷量
C.流过金属棒的电流有效值
D.回路中产生的焦耳热
10．如图所示，竖直平面内半径为R的光滑半圆轨道和倾角为的光滑斜面在半圆轨道最低点A用极小一段光滑圆弧平滑连接，两轨道均被固定，半圆轨道的最高点为M。一个质量为m的小球（可视为质点）从A点以某一水平向左的初速度进入半圆轨道，然后落在斜面上的N点（图中未画出），不计空气阻力，重力加速度大小为g，下列说法正确的是( )
A.若小球恰好能通过M点，则M、N两点间的高度差为
B.若小球的初速度合适，则小球从M点离开落到斜面上时速度可以垂直于斜面
C.若小球的初速度合适，则小球从M点离开落到斜面上时位移可以垂直于斜面
D.若N点与半圆轨道的圆心等高，则小球通过M点时，半圆轨道对小球的支持力为
三、实验题
11．某同学在实验室做“用单摆测重力加速度”的实验，他找到了一小钢球作为摆球，然后进行实验，操作步骤如下：
a.将小球用细尼龙线系好，将尼龙线的上端固定于O点，如图甲所示；
b.用刻度尺测出尼龙线长度l作为摆长；
c.将小球拉开一个大约5°的角度，然后由静止释放；
d.从小球摆到最低点时开始计时并计数为0，当小球第n次到达最低点时结束计时，记录总时间为t，得出摆动周期T；
e.改变尼龙线长度再做几次实验，记下相应的l和值，并做出图像如图乙所示。
请回答下列问题：
(1)单摆的周期为______（用所测物理量符号表示）。
(2)他用某种仪器来测量小钢球的直径，得到的测量值，此测量数据是选用了仪器______（选填“A”“B”或“C”）测量得到的。
A.毫米刻度尺
B.10分度游标卡尺
C.20分度游标卡尺
(3)图像不过原点的原因是__________。
(4)当地的重力加速度为______（用图乙中的a、b、c表示）。
12．某学习小组用伏安法测一个待测电阻的阻值，实验室提供器材如下：
A.待测电阻：阻值约为2kΩ
B.干电池：电动势，内阻可忽略
C.电流表A：满偏电流，内阻约为50Ω
D.电压表V：量程，内阻约为10kΩ
E.电阻箱：最大阻值为999.9Ω
F.滑动变阻器R：阻值范围为
G.开关、导线若干
(1)该学习小组同学首先采用伏安法测量待测电阻的阻值，根据上述实验器材，小组讨论后设计了一个最佳测量电路，你认为下列电路方案______（选填“甲”“乙”“丙”或“丁”）更合理。
(2)为了更准确地测量待测电阻的阻值，该小组决定换一种测量电路，增加电阻箱来完成实验，实验电路图如图戊：
①先闭合、断开，调节R和，使电流表和电压表偏转适当，记下两表示数为；
②再闭合，保持不变，调节，记下此时电压表和电流表示数为；
③小组同学利用测量数据计算出的待测电阻______（结果保留两位有效数字）；
④请你判断该小组此测量方案______（选填“能”或“不能”）消除电表内阻造成的误差。
四、计算题
13．一般小汽车轮胎气压正常值为，某次司机师傅发车前检测轮胎气压，气温，驱车一段时间后胎压报警器显示，设行驶过程中轮胎容积不变。
(1)求此时轮胎内气体温度为多少摄氏度；
(2)为避免爆胎，司机师傅对轮胎进行放气，放气过程轮胎容积和温度均可视为不变，为使胎压恢复到，求剩余气体质量与原有气体质量之比。
14．如图所示，一个以坐标原点为圆心、半径为R的圆形有界区域Ⅰ内存在磁感应强度大小为、方向垂直于纸面向外的匀强磁场，其边界上有一粒子源，在纸面内沿不同方向向区域Ⅰ内连续射入大量电荷量为、质量为m的带电粒子，部分粒子经磁场偏转后沿x轴水平射入右侧匀强电场和匀强磁场叠加的区域Ⅱ中，其内磁感应强度大小为、方向垂直纸面向里，电场强度大小为E（未知）、方向沿y轴负方向。已知这部分带电粒子在区域Ⅰ中做圆周运动的半径，在区域Ⅱ中做匀速直线运动，粒子的重力和粒子间的相互作用均不计。
(1)求匀强电场强度的大小E；
(2)求该粒子源的位置坐标；
(3)若区域Ⅱ的长度为L，求这部分粒子从射入区域Ⅰ到离开区域Ⅱ的总时间。
15．如图所示，平板A静置在水平地面上，其左端固定有弹性挡板P，物块B处于平板A上的点，点左侧光滑、右侧粗糙，光滑部分的长度。用不可伸长的轻绳将小球C悬挂在O点，O点位于点初始位置的正上方。当轻绳处于水平拉直状态时，将小球由静止释放，第一次下摆至最低点与物块B发生碰撞，碰后小球开始做简谐运动（最大摆角小于10°），其速度方向与碰前方向相同，物块B以的速度沿平板上表面滑动直至与挡板P发生弹性碰撞，经过一段时间，物块B速度减为零时，小球C刚好到达最低点向右运动，此时物块B与小球C间的距离为x。已知平板A（含挡板P）、物块B、小球C的质量分别为，平板A的粗糙部分与物块B间的动摩擦因数，平板A与地面间的动摩擦因数，重力加速度，上述过程中物块B始终在平板A上，所有碰撞时间和空气阻力均忽略不计，物块B与小球C均可视为质点。求：
(1)物块B与挡板P碰撞后瞬间，平板A和物块B的速度大小；
(2)物块B的速度减为零时，物块B与小球C间的距离x；
(3)悬挂小球C的轻绳的长度L。
参考答案
1．答案：D
解析：A. γ射线是因核能级间的跃迁而产生，原子核衰变和核反应均可产生γ射线；X射线是原子内层电子跃迁时产生的，紫外线、可见光、红外线是原子外层电子跃迁时产生的，故A错误；
B. γ射线是波长很短、频率很高的光子流，故B错误；
C. γ射线属于高频电磁波，它们在真空中的传播速度是相等的，故C错误；
D. γ射线不带电，在磁场中不发生偏转，在星系间传播时，不受星系磁场的影响，故D正确。
故D正确。
2．答案：C
解析：A.光线经过玻璃砖上下两个表面两次折射后，出射光线与入射光线平行，故A错误；
B.由图可知，光线在左侧面折射时，光线1的折射角小，根据折射定律可知，光线1的折射率较小，频率较小，故B错误；
CD.由图可知，光线1的折射率小，偏移量小，所以若一束单色光射向平行空气砖后偏移量变大，说明折射率变大，即海水的盐度变大，若偏移量变小，说明海水的盐度变小，故C正确，D错误。
故选C。
3．答案：A
解析：由题意，近地卫星的运动半径即地球半径为
根据开普勒第三定律
卫星在轨道上运行的线速度为
联立得
故选A。
4．答案：C
解析：AB.甲、乙的传播速度相等，由题意可知
甲波的周期为
故AB错误；
C.同理可知乙波的周期为
时，甲波平衡位置的振动传到6m处的位置，乙波的波峰传到6m处，根据波的叠加可知此时6m处的质点振动的位移为A，故C正确；
D.时，甲波平衡位置的振动（向下）传到6m处的位置，乙波平衡位置的振动（向下）传到6m处，根据波的叠加可知此时6m处的质点向下振动，故D错误；
故选C。
5．答案：C
解析：A.升压变压器原线圈电压为。则副线圈电压为
降压变压器原线圈电压为
高压线上的总电阻为
A错误；
B.由于高压输电电路存在损失功率，输出功率大于输入功率，B错误；
C.晚上用电高峰期，用户端负载增大，降压变压器副线圈电流增大，则高压输电电路电流增大，R的功率会增大，C正确；
D.变压器的原线圈电流小于副线圈电流，则原线圈用细导线，副线圈用电阻较小的粗导线，D错误。
故选C。
6．答案：D
解析：A.由于小环从杆的顶端匀速滑下，加速度为零，轻杆静止，加速度也为零。则可将小环和轻杆整体分析，可知地面所受的压力始终等于小环的重力保持不变，故A错误；
BC.对轻杆受力分析，受到小环的作用力等于小环的重力G，竖直墙的弹力F，地面的支持力N，和地面的摩擦力f，如图所示
以B为支点，根据力矩平衡条件有
根据共点力平衡条件有
，
联立可得
在小环匀速滑下的过程中，x逐渐减小，y保持不变，所以地面对轻杆的摩擦力和墙壁给轻杆的弹力逐渐变小，即地面受到的摩擦力也变小，故BC错误；
D.由于小环匀速滑下的过程中，地面对轻杆的摩擦力逐渐变小，而地面对轻杆的支持力不变，所以地面给轻杆的作用力变小，故D正确。
故选D。
7．答案：B
解析：A.将带电圆环分成n等份，每份视为点电荷，电荷量为。由于对称性，P点的场强大小为零。P点电势为
A错误；
B.当时，带电圆环视为点电荷，则P点的场强大小约为
电势约为
B正确；
C.带负电的试探电荷在O点和无穷远处所受电场力均为零，则从O点沿x轴正方向移动过程中，该试探电荷所受的电场力先增大后减小，C错误；
D.将一带正电的试探电荷从O点沿x轴正方向移动过程中，电场力对试探电荷做正功，电势能减小，D错误。
故选B。
8．答案：BD
解析：A.小球的速度最大时小球受到的重力与弹簧的弹力大小相等，由于小球A、B的质量不同，所以两小球在不同的位置达到最大速度，故A错误；
B.小球达到最大速度时，弹簧的弹性势能等于小球克服弹力所做的功，由胡克定律，可知当两小球达到最大速度时，第一次和第二次弹簧的压缩量之比为；小球克服弹力所做的功等于图像下与坐标轴围成的面积，所以当两小球达到最大速度时，第一次和第二次弹簧的弹性势能之比为，故B正确；
CD.由图可知
所以小球A在下落过程中的最大速度时弹簧的压缩量为
弹簧的弹性势能
由小球A与弹性组成的系统机械能守恒可得
小球B达到最大速度时
解得小球B在下落过程中的最大速度时弹簧的压缩量
弹簧的弹性势能
小球与弹簧组成的系统机械能守恒
解得
故C错误，D正确。
故选BD。
9．答案：BD
解析：A.根据可知两导体棒切割磁感线的速度不同，则有电流通过金属棒，故A错误；
B.根据法拉第电磁感应定律可知
根据电流的定义式有
故B正确；
C.流过金属棒的电流的最大值为
根据题意可知金属棒在垂直磁感线方向切割磁感线的速度满足正余弦关系，故产生的感应电动势满足正余弦关系，故有效值为
故C错误；
D.根据焦耳定律可知
故D正确；
故选BD。
10．答案：AD
解析：A.若小球恰好能通过M点，则小球在M点
小球落到斜面上，设M、N两点间的高度差为h，由平抛运动规律得
，，
解得
，
故A正确；
B.若小球从M点离开落到斜面上时速度可以垂直于斜面，得
，
根据位移关系
联立解得
可知此时从M点射出时的速度小于该处的最小速度，故不成立，故B错误；
C.若小球从M点离开落到斜面上时位移可以垂直于斜面，同理得
联立解得
同理可知此时从M点离开落到斜面上时位移不可能垂直于斜面，故C错误；
D.若N点与半圆轨道的圆心等高，根据平抛运动规律得
在M点时
联立解得
故D正确。
故选AD。
11．答案：(1)
(2)C
(3)小钢球较大，半径r不能忽略
(4)
解析：(1)小球摆到最低点时开始计时并计数为0，当小球第n次到达最低点时结束计时，记录总时间为t，可得单摆的周期为
(2)该同学得到的测量值是测到0.01mm，由于毫米刻度尺只能估读到0.1mm，10分度游标卡尺精度是0.1mm，20分度游标卡尺精度是0.05mm，故该测量值只能是20分度游标卡尺测得的结果。
故选C。
(3)由单摆的周期公式有
化简得
可知l与值是正比例关系，但是做出图像不过原点，说明上式线性关系中还有常数项，即单摆的周期公式应该是
即小钢球较大，半径r不能忽略。
(4)由上一问可知
可知图像的斜率满足
化简可得
12．答案：(1)丁(2)R；1800；能
解析：(1)电压表的量程，其内阻具体值不知道，电流表内阻也不知道，所以无法对这两块表进行改装，电源电动势，所以需要使用滑动变阻器的分压式连接，由于待测电阻约为2kΩ，所以采用电流表内接，综合以上分析，丁方案比较合理。
(2)调节滑动变阻器R，由欧姆定律得
解得
根据以上计算可知，该方案可以消除电表内阻造成的误差。
13．答案：(1)57(2)
解析：(1)由题意可知，最初时轮胎内气体温度为
由于行驶过程中轮胎容积不变，则根据查理定律可得
解得
则此时轮胎内气体温度为
(2)根据理想气体状态方程有
其中
整理可得
由于放气过程轮胎容积和温度均可视为不变，放气后胎压恢复到，则剩余气体质量与原有气体质量之比等于剩余气体的压强与原有气体的压强之比，即为
14．答案：(1)(2)（，）(3)
解析：(1)带电粒子在区域Ⅰ中做圆周运动的半径，根据洛伦兹力提供向心力有
解得
在区域Ⅱ中做匀速直线运动，则有
解得
(2)带电粒子在区域Ⅰ中做圆周运动的半径，如图
根据几何关系可知
解得
则入射粒子与竖直方向的夹角为
入射点坐标为
(3)粒子在区域Ⅰ中做圆周运动的时间为
在区域Ⅱ中做匀速直线运动，时间为
则总时间为
15．答案：(1)4m/s，4m/s(2)1m(3)0.64m
解析：(1)由于物块B与挡板P发生弹性碰撞，则
联立解得
，
由此可知，物块B与挡板P碰后速度反向，大小为4m/s；
(2)物块B与挡板P碰后，物块B做匀速直线运动，平板A做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律有
设经过时间，平板A速度减为零，则
此时平板A的位移为
物块B的位移为
由于
所以，接下来物块B继续做匀速直线运动，平板静止，物块B匀速的时间为
之后，物块B做匀减速直线运动，有
由于
平板A将处于静止状态，物块B速度减为零的时间为
该过程物块B的位移为
所以物块B的速度减为零时，物块B与小球C间的距离为
(3)在整个运动过程中物块B与C运动的时间满足
联立可得
B、C碰撞满足动量守恒，则
同时碰后C的速度方向与B速度方向相同，则
联立解得
故当时，轻绳的长度为