2024沧州部分高中高三下学期二模试题物理含解析

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本试卷满分100分，考试用时75分钟。
注意事项：
1.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
4.本试卷主要考试内容：全部高考内容
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分.每小题只有一个选项符合题目要求.
1.静止的镎在匀强磁场中发生α衰变，衰变方程式为，衰变后的α粒子与新核X均做匀速圆周运动，若、α、X的比结合能分别为E1、E2、E3，光速为c，下列说法正确的是（ ）
A.这种核反应的方程式为
B.衰变刚结束时，α粒子与新核X的动能相等
C. α粒子与新核X的轨迹半径之比为45∶1
D.这种核反应的质量亏损为
2.如图所示，发射一个高轨道人造地球卫星一般需要三步走，第一步在地球表面的A点把卫星发射到圆轨道1上，第二步在B点喷火让卫星在椭圆轨道2上运行，第3步在C点喷火让卫星在圆轨道3上运动，已知轨道1、3的半径分别为R、5R，卫星在轨道1上运行的周期为T，下列说法正确的是（ ）
A.卫星的发射点A的纬度越高越好
B.卫星在轨道2上运行经过B点时的线速度小于在轨道1上运行经过B点时的线速度
C.卫星从轨道2变轨到轨道3，需要在C点喷火来减小动能
D.卫星在轨道2上运行的周期为T
3.某实验小组做了一个“坐井观天”的光学实验.如图所示，先给深度h=1m、井口直径的竖直圆柱形井底正中央放置一单颜色的点光源，再往井中注半井水，测得最大视角为90°（视角为两折射光线反向延长线所夹的角度），下列说法中正确的是（ ）
A.从井口射出的光线与竖直方向的最大夹角为60°
B.水对此颜色光的折射率为
C.若往井中再注入一些水，最大视角会减小
D.若把光源竖直向上移动一段距离（仍在水中），最大视角会减小
4.如图甲所示，将塑料制成的光滑细圆环水平固定，环上套一个带正电，电荷量为q的小球（视为质点）处于静止状态，磁感应强度为B的匀强磁场方向竖直向上，环面的面积为S；英国物理学家麦克斯韦认为，变化的磁场会在周围的空间激发出感生电场，如图乙所示，空间存在竖直向上均匀增加的匀强磁场，周围产生的环形电场线从上向下看沿顺时针方向，同一个圆周上的电场强度大小相等，下列说法正确的是（ ）
A.对甲图，若磁场竖直向上均匀增加，则塑料圆环内部会产生感应电流
B.对甲图，若磁场竖直向下均匀增加，从上向下看小球会沿顺时针方向转动
C.乙图说明，任何磁场周围都会产生电场，与闭合电路是否存在无关
D.对甲图，若磁场竖直向上均匀增加的变化率为k，则小球运动一周，电场力做的功为kSq
5.用轻质弹簧连接的质量均为m的A、B两物体，静止在光滑的水平地面上，弹簧处于原长，A的左端靠在竖直墙壁上，现让B突然获得一个水平向左的速度v0，规定水平向左为正方向，下列说法正确的是（ ）
A.从弹簧开始压缩到第一次压缩量最大时，墙壁对A的冲量为
B.弹簧从压缩量最大到第一次恢复到原长的过程中，A、B组成的系统动量守恒
C.从B获得速度到A刚要离开墙壁，弹簧对B做的功为
D.从B获得速度到A刚要离开墙壁，弹簧对B的冲量为
6.如图所示，质量为m、倾角为37°的斜面体放置在水平面上，斜面体的左上角安装有轻质定滑轮，质量为带有轻质定滑轮的物块放置在斜面体的光滑斜面上，轻质细线跨越这两个定滑轮，上端连接在天花板上，下端悬挂一小球，整个系统处于静止状态时，物块与天花板间的细线呈竖直状态，两定滑轮间的细线与斜面平行，不计细线与滑轮间的摩擦，重力加速度为g，sin37°=0.6，cs37°=0.8，下列说法正确的是（ ）
A.小球的质量为2m
B.斜面对物块的支持力大小为
C.水平面对斜面体的支持力大小为
D.水平面与斜面体间的动摩擦因数不可以为0
7.如图所示，虚线圆的半径为R，AB是直径，O是圆心，D是圆周上的一点，C是BA延长线上的一点，CD是虚线圆的切线，把电荷量均为q的正电荷（均可视为点电荷）分别置于A、D两点，已知
∠DBA=30°，静电力常量为k，下列说法正确的是（ ）
A.A点的点电荷在B点产生的电场强度大小为
B.D点的点电荷在B点产生的电场强度大小为
C.D点的点电荷在C点产生的电场强度大小为
D.如果在A、D两点同时放置电荷量均为q的两正点电荷，则O点的电场强度的大小为
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分.在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求.全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分.
8.质量为m的物体做直线运动，位移与速度倒数的关系图像如图所示，根据图像所给的信息，在物体从x0到2x0的过程中的运动情况，下列说法正确的是（ ）
A.物体做匀减速直线运动
B.物体动量变化量的大小为
C.物体的运动时间为
D.物体动量变化率的大小为
9.如图所示的自耦理想变压器，原线圈加上的正弦交流电的电压的有效值为U，移动滑片P可以改变原线圈的匝数，定值电阻R0与电阻箱R串联接在副线圈两端，下列说法正确的是（ ）
A.此变压器是降压变压器，副线圈的电流大于原线圈的电流
B.当滑片P固定不动，电阻箱的接入阻值R减小时，R两端的电压减小
C.当电阻箱的接入阻值R不变时，滑片P向下移动，R0两端的电压减小
D.将电阻箱的接入阻值R减小一些，同时将滑片P向上移动一些，R0的功率可能不变
10.如图所示的平面直角坐标系xOy，在第三、四象限存在着电场强度为E，与x轴正方向成37°角的匀强电场.一质量为m、带电量为q的粒子甲（不计重力）从O点以沿着y轴负方向的速度v0进入电场，到达P点时速度正好与电场线垂直.另一个带电量也为q的粒子乙（不计重力）从O点以垂直电场线的速度（大小也为v0）射入电场，经过一段时间运动到x轴上的Q点，sin37°=0.6、cs37°=0.8，下列说法正确的是（ ）
A.O、P两点间的电势差为
B.甲从O到P的运动时间为
C.若乙从O到Q的运动时间与甲从O到P的运动时间相等，则乙的质量为
D.若O、P两点的电势差与O、Q两点的电势差互为相反数，则乙的质量为
三、非选择题：本题共5小题，共54分.
11.（6分）某同学利用现有的器材设计了如图甲所示的电路图，来测量电阻的阻值Rx，已知电流表的内阻为RA，定值电阻的阻值为R0，RA与R0差别不是太大，电压表的内阻远大于待测电阻的阻值.如图乙是所给的实验器材，在测量的过程中电路安全，且误差不大，请回答下列问题：
（1）用笔画线代替导线连接乙图中的器材.
（2）该同学调节滑动变阻器的滑片，得到多组电压表的数值U和对应的电流表的数值I，根据数值画出I-U关系图像，写出此图像的表达式 （用U、I、R0、RA、Rx来表示），若图像的斜率为k，则Rx=
（用R0、RA、k来表示）.
12.（8分）某实验小组用如图甲所示的装置来探究圆锥摆运动的规律，小球的直径d用如图乙所示的游标卡尺测出，摆长的长度L（包含小球的半径在内），实验用秒表测量周期T以及拉力传感器测量细线的拉力F，已知重力加速度为g，回答下列问题：
（1）对乙图游标卡尺的读数d= mm.
（2）实验发现：当A、B两个圆锥摆摆长长度不同，而球心与悬点O的竖直高度h相同时，两个圆周运动的周期T相同，这说明圆锥摆的周期与h有关，用力学理论写出圆锥摆周期T与h的关系式，T= .
（3）保持小球的质量与角速度不变，实验采用 法来探究摆线的拉力F与半径r的关系，在改变摆长的长度L与圆周运动的半径r时，球心与悬点O的竖直高度h （填“不变”或“改变”），实验结果会发现摆线的拉力F与摆长的长度L成 .（填“正比”或“反比”）
13.（10分）中国的航天员在2030年前将登上月球，航天服的研发与实验要求极高，如图所示的航天服，假设工作时内部理想气体的压强小于大气压强，某次实验中，设航天服内气体压强为0.9p0，热力学温度为T0，已知大气压强为p0、热力学温度为T0，实验过程中航天服内气体的体积不变，求：
（1）将航天服内气体热力学温度升高多少，服内气体压强变成1.1p0；
（2）将航天服的阀门打开，同时降低服内的温度，外界气体缓慢进入服内，直至内、外气体压强相等（等于大气压强），不再进气，若稳定后，服内气体的温度变为0.9T0，则进入气体的质量与原有气体质量之比为多少？
14.（12分）如图所示，竖直面内的轨道模型由三部分组成，AB是水平轨道，BC是四分之一圆弧轨道，CDEF是半径为R的四分之三圆弧轨道，O是圆心，CE、FD分别是水平和竖直直径，B、F两点的高度相同，质量分别为m、3m的甲、乙两小球（可视为质点）静止在AB上，现让甲获得一个水平向右的初速度，甲、乙发生弹性碰撞后，乙从B点进入管内，接着第一次到达C点，然后沿着管壁上升到F点，最后向左平抛运动第二次到达C点，不计一切摩擦，重力加速度为g，求：
（1）乙在F点的速度大小以及甲获得的初速度大小；
（2）乙第一次到达C点时重力的功率与第二到达C点时重力的瞬时功率之差.
15.（18分）如图所示，光滑绝缘的水平面上有电场强度为E0的匀强电场，电场的方向斜向右上方且与水平面的夹角为53°，光滑绝缘的竖直面右侧存在竖直向上的匀强电场与水平向外（垂直纸面向外）的匀强磁场，质量为m的带电小球从M点由静止开始沿着水平面向右做匀加速直线运动，与水平面之间的弹力为0，从N点进入电磁场做匀速圆周运动，然后运动到竖直面上的P点，已知M、N两点间的电势差为U，N、P两点间的距离为d，重力加速度为g，sin53°=0.8、cs53°=0.6，求：
（1）小球的带电量；
（2）M、N两点间的距离；
（3）匀强磁场的磁感应强度以及小球从M到P的运动时间.
参考答案
1.D 这种核反应的方程式为，A错误；衰变过程满足动量守恒而且总动量为0，则衰变刚结束时，α粒子与新核X的动量等大反向，由于α粒子与新核X的质量不同，则动能不相等，B错误；衰变刚结束时，设α粒子与新核X的动量大小均为p，由可得，C错误；由能量守恒可得，解得，D正确.
2.D 卫星的发射方向从西向东，需要借助地球的自转线速度，所以发射点A的纬度越低越好，A错误；卫星从轨道1变轨到轨道2，需要在B点喷火来增加线速度，所以卫星在轨道2上运行经过B点时的线速度大于在轨道1上运行经过B点时的线速度，B错误；同理，卫星从轨道2变轨到轨道3，需要在C点喷火来增加线速度实现变轨，即增加动能来实现，C错误；由几何关系可得椭圆轨道2的半长轴为，由开普勒第三定律可得，则有，D正确.
3.B 由对称性的几何关系可得从井口射出的光线与竖直方向的最大夹角为最大视角的二分之一，即45°，A错误；折射光线的最大折射角i是最大视角的二分之一，则i=45°，设入射光线的最大入射角为r，由几何关系可得，则有r=30°，水对此颜色光的折射率，B正确；若往井中再注入一些水，出射光线对应的最大入射角会增大，则最大折射角也会增大，则最大视角会增大，C错误；同理，若把光源竖直向上移动一段距离（仍在水中），出射光线对应的最大入射角会增大，最大视角会增大，D错误.
4.D 对甲图，若磁场竖直向上均匀增加，若是金属圆环会产生感应电流，若是塑料圆环不会产生感应电流，A错误；对甲图，若磁场竖直向下均匀增加，对比乙图，塑料圆环上产生的环形电场线从上向下看沿逆时针方向，则带正电的小球受到沿逆时针方向的电场力，小球会沿逆时针方向转动，B错误；乙图说明，变化磁场的周围会产生电场，与闭合电路是否存在无关，若磁场不变化，周围不会产生电场，C错误；由法拉第电磁感应定律可得均匀变化的磁场产生的感应电动势为，由电场力做功的定义可得小球转动一周，感生电场力对小球做的功为，D正确.
5.A 从弹簧开始压缩到压缩量最大时，系统动量的变化量为，墙壁对A的冲量就是系统所受合外力的冲量，由动量定理可得，同理从B获得速度到A刚要离开墙壁，B的速度由v0变成，动量的变化为，弹簧对B的冲量为，A正确，D错误；弹簧从压缩量最大到恢复到原长的过程中，墙壁对A有向右的弹力，即系统受到向右的弹力，外力之和不等于0，系统的动量不守恒，B错误；从B获得速度到A刚要离开墙壁，B的速度由v0变成，动能的变化量为0，由动能定理可得弹簧对B做的功为0，C错误.
6.C 设小球的质量为M，对小球进行受力分析，由二力平衡可得细线的拉力T=Mg，对物块进行受力分析，把物块的重力与竖直细线拉力的合成，把合力分别沿着斜面和垂直斜面分解，沿着斜面由二力平衡可得，垂直斜面方向由二力平衡可得，综合解得、，A、B错误；对整体进行受力分析，竖直方向由二力平衡可得，综合解得，C正确；对整体，水平方向不受力，水平面对斜面体的摩擦力为0，则水平面与斜面体间的动摩擦因数可以为0，D错误.
7.D A点的点电荷在B点产生的电场强度为，A错误；由几何关系可得，D点的点电荷在B点产生的场强大小为，B错误；由几何关系可得，，则，D点的点电荷在C点产生的场强大小为，C错误；两点电荷分别在O点产生的电场强度大小均为，两个电场强度的夹角为60°，则O点电场强度的大小为，D正确.
8.BC 图像是过原点的一条倾斜直线，则有是定值，即是定值，对于匀减速直线运动，当速度接近于0时，位移与速度乘积接近于0，则位移与速度乘积不是定值，所以此运动不是匀减速直线运动，A错误；物体在从x0到2x0的过程中，速度由v变成v0，则物体的动量变化量大小为，结合可得，则有，B正确；由平均速度可得，即物体位移与速度倒数的累积表示物体的运动时间，则图像与横轴所围成的面积表示物体的运动时间，物体在从x0到2x0的过程中，面积，则物体的运动时间为，C正确；物体动量变化率的大小为，D错误.
9.BD 原线圈的匝数小于副线圈的匝数，所以此变压器是升压变压器，由变压器的原理可得副线圈的端电压大于原线圈的电压，则副线圈的电流小于原线圈的电流，A错误；当滑片P固定不动，副线圈的端电压不变，当电阻箱的接入阻值R减小时，负载的电阻减小，副线圈的电流增大，R0两端的电压增大，R两端的电压减小，B正确；当滑片P向下移动，原线圈的匝数减小，副线圈的匝数不变，由变压器的原理可得副线圈的端电压增大，电阻箱的接入阻值R不变，负载的电阻不变，则副线圈的电流增大，R0两端的电压增大，C错误；同理，将滑片P向上移动一些，副线圈的端电压减小，电阻箱的接入阻值R减小一些，负载的电阻减小，副线圈的电流可能不变，则R0的功率可能不变，D正确.
10.BD 甲从O到P做匀变速曲线运动，在P点的速度与电场线垂直，由逆向思维可得甲从P到O做类平抛运动，垂直电场线的方向做匀速直线运动，沿着电场线的方向做初速度为0的匀加速直线运动，设甲在P的速度为vP，把甲在O点的速度v0分别垂直电场线和沿着电场线分解，垂直电场线方向的分速度为，甲从O到P，由动能定理可得，综合解得，A错误；甲在O点的速度v0沿着电场线方向的分速度为，设甲从O到P的运动时间为t甲，沿着电场线的方向由初速度为0的匀加速直线运动的规律可得，解得，B正确；设乙的质量为M，O、Q两点间的距离为d，乙在O点的速度v0与电场垂直，乙从O到Q做类平抛运动，把乙从O到Q的位移d分别垂直电场线和沿着电场线分解，则有、，设乙从O到Q的运动时间为t乙，由类平抛运动的规律可得，，综合可得、，若乙从O到Q的运动时间与甲从O到P的运动时间相等，则有，即，解得，C错误；设甲从O到P沿着电场线方向的分位移为d甲，由匀强电场的电势差与电场强度的关系可得，综合可得，若O、P两点的电势差与O、Q两点的电势差互为相反数，则有，即，解得，D正确.
11.（1）答案见解析（2分）（2）（2分）（2分）
解析：（1）用笔画线代替导线连接乙图中的器材如下.
（2）由欧姆定律可得，由并联电路的电流的分配规律可得，综合可得I-U图像的关系式为，若图像的斜率为k，则有.
12.（1）15.15（2分）（2）（2分）（3）控制变量（1分）不变（1分）正比（2分）
解析：（1）对乙图游标卡尺的读数；
（2）设摆长为L，摆线与竖直方向的夹角为θ，则有、、、结合、，综合可得.
（3）保持小球的质量与角速度不变，实验采用控制变量法来探究摆线的拉力F与半径r的关系，因为角速度不变，则周期保持不变，所以在改变摆长的长度与圆周运动的半径r时，球心与悬点O的高度h不变，由可得，则摆线的拉力F与摆线的长度L成正比.
13.解：（1）由等容变化规律可得
解得
（2）假设气体在进入过程的压强始终为0.9p0，温度始终为T0，设航天服内原有的气体体积为V0，进入气体的体积为
则气体的总体积为
当V变成V0，0.9p0变成p0，T0变成0.9T0，由理想气体状态方程可得
进入气体的质量与原有质量之比为
综合解得
14.解：（1）设乙在F点的速度为v乙，乙从F到C做平抛运动，
由平抛运动的规律可得
综合解得
B、F的高度相同，由机械能守恒定律可得，甲、乙碰撞刚结束时乙的速度大小为
设碰撞前后甲的速度分别为v0、v甲，由弹性碰撞的规律可得
综合可得，对比，解得
（2）乙第一次到达C点时的速度vC竖直向下，C、E的高度相同，
由机械能守恒定律可得
乙第二次到达C点，把速度分别沿着水平方向和竖直方向分解，设竖直分速度为vy，由平抛运动的规律可得，
解得
乙第一次到达C点时重力的功率为
乙第二次到达C点时重力的功率为
综合比较可得
15.解：（1）对小球进行受力分析，水平面的支持力为0，电场力与重力的合力水平向右，
则有
解得
（2）设M、N两点间的距离为L，则L沿着电场线方向的分距离为
由匀强电场电势差与电场强度的关系可得
综合解得
（3）小球在电磁场中做匀速圆周运动，电场力与重力等大反向，则洛伦兹力充当向心力，
小球从M到N，由动能定理可得
分析题意可得R=0.5d，综合解得、
小球从M到N的运动时间为
小球从N到P的运动时间为
小球从M到P的运动时间为
综合计算可得