2024届河北省高三下学期大数据应用调研联合测评（Ⅷ）物理试题

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1．答卷前，考生务必将自己的姓名、班级和考号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用2B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。
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28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. 2024年春天，中国航天科技集团研制的50kW级双环嵌套式霍尔推力器，成功实现点火并稳定运行，标志着我国已跻身全球嵌套式霍尔电推进技术领先行列。嵌套式霍尔推力器不用传统的化学推进剂，而是使用等离子体推进剂，它的一个显著优点是“比冲”高。比冲是航天学家为了衡量火箭引擎燃料利用效率引入的一个物理量，英文缩写为，是单位质量的推进剂产生的冲量，比冲这个物理量的单位应该是（ ）
A. m/sB. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】根据题意比冲表示的是单位质量的推进剂产生的冲量，故可得
结合动量定理，可得比冲这个物理量的单位为
故选A。
2. 如图甲，阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，阴极K在受到光照时能够发射光电子。阴极K与阳极A之间电压U的大小可以调整，电源的正负极也可以对调。分别用单色光束①、②照射光电管，电流表示数I与电压表示数U之间的关系如图乙所示，则以下说法正确的是（ ）
A. 两种光的光子能量关系B. 两种光的波长关系
C. 两种光的动量关系D. 光电子最大初动能关系
【答案】D
【解析】
【详解】A．用单色光束①、②照射光电管，设遏止电压是，由动能定理可得
可知对同一光电管逸出功一定，遏止电压越大，则照射光的频率越大，由题图乙可知，可知单色光束①的频率大于②，即有，由光子的能量公式，则有，A错误；
B．单色光束①的频率大于②，由波长与频率的关系式可知，两种光的波长关系，B错误；
C．由光子的动量公式可知，有，两种光的动量关系，C错误；
D．由光电效应方程，由于，逸出功相同，可知光电子最大初动能关系，D正确。
故选D。
3. 消防火箭炮具有覆盖面积大、发射效率高、使用简便和再装填时间短等优点。火箭炮发射的火箭弹打到着火点后会立即释放高浓度灭火剂，迅速扑灭火灾。如图是一种肩扛式消防火箭炮。设着火点与消防员站立点的水平距离和竖直距离分别为L、H，消防员身高h，肩扛火箭筒的瞄准仰角（与水平方向所成锐角）为，火箭弹发射后其高度达到最大值时刚好打到着火点上，忽略空气阻力，火箭炮发射点与消防员的头顶平齐，则L、H、h、这几个物理量满足的关系式为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】如图
设初速度为，则竖直方向有
水平反向
联立可得
故选B。
4. 中国的歼—20战斗机是一款全球领先的战机，它不仅拥有高超的隐身性、机动性，还具有强大火力、信息化和网络化能力，能够在复杂的空战环境中发挥重要的作用。设总重力为G的战斗机正沿着与水平方向成角的直线匀速向上攀升，牵引力F的方向位于速度方向与竖直方向之间、与速度方向成角，升力与速度方向垂直，飞机受到的阻力等于升力的k倍，阻力方向与速度方向相反，如果飞机受到的这几个力的作用线相交于一点，则牵引力F大小为（ ）
A
B.
C.
D.
【答案】A
【解析】
【详解】以飞机为原点，沿速度方向和垂速度方向建立直角坐标系，飞机受到重力、升力、牵引力以及阻力的作用，在沿速度方向有
在垂直速度方向有
又由于
解得
故选A
5. 如图所示，长方形水池内存有清水（水池底面水平），一束单色光以的入射角照射到水面上的O点，单色光进入水池后照到水池底部的A点，在其他条件不变的情况下，取走一些水，使得水面下降，当水面平静后发现光束照射到了A点右侧的B点，经测量A、B两点间距离是水面下降距离的，已知，则清水对这种单色光的折射率为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】水的折射率不变，两次光线以相同的入射角进入，可得折射角相同，故两次的折射光线平行，如图，设折射角为，水面下降的高度为，根据几何知识得
解得
，
故折射率为
故选C。
6. 如图所示，两个正点电荷A、B所带电荷量分别为和，C是A、B连线上一点，A、C之间的距离是B、C之间距离的3倍，在A、B连线上，C点的电势最低，则和之间关系正确的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】C点的电势最低，则C点的场强为0（A、C之间，B、C之间场强均大于0），根据场强
得
故选D。
7. 有两颗人造地球卫星A和B的轨道在同一平面内，A、B同向转动，轨道半径分别为r和4r，每隔时间t会发生一次“相冲”现象，即地球、卫星A和B三者位于同一条直线上，且A、B位于地球的同侧，已知万有引力常量为G，则地球质量可表示为（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】每隔时间t会发生一次“相冲”现象，得
根据万有引力提供向心力
联立解得地球质量为
故选D。
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. 直线加速器是粒子物理学重要的实验工具，图中一系列管状导体叫做漂移管，漂移管与频率恒定的交变电源相连，每当电子到达两个相邻漂移管交界处时，电子前方的漂移管总是接电源正极，电子后方的漂移管总是接电源负极。当电子最后离开加速器时速度能够接近光速。不考虑相对论效应，下列说法正确的是（ ）
A. 电子在漂移管中被加速
B. 电子在漂移管中做匀速运动
C. 从前到后相邻漂移管之间的距离差不变
D. 从前到后相邻漂移管之间距离差逐渐变小
【答案】BD
【解析】
【详解】AB．由于静电屏蔽，管状导体漂移管内的强度为0，电子在漂移管内做匀速直线运动，而在漂移管之间形成的电场中被加速，故A错误，B正确；
CD．由于每当电子到达两个相邻漂移管交界处时，电子前方漂移管总是接电源正极，则电子在每个漂移管中匀速直线运动的时间等于交变电源周期的一半，即电子在相邻漂移管之间加速过程的时间也等于交变电源周期的一半，则有
若电子被加速n次后、被加速n+1次后、被加速n+2次后，根据动能定理有
，，
第n个漂移管与第n+1个漂移管前后的距离
第n +1个漂移管与第n+2个漂移管前后的距离
则从前到后相邻漂移管之间的距离差
解得
可知，从前到后相邻漂移管之间的距离差逐渐变小，故C错误，D正确。
故选BD。
9. 如图是一列沿着x轴传播的机械波上一个质点A的振动图像，在x轴上另有一质点B，A、B两点平衡位置之间的距离为8m，B点的振动“步调”始终与A点相反，下列说法正确的是（ ）
A. 时A点向方向运动B. 时B点向方向运动
C. 这列波的波速不大于D. 这列波的波长不小于16m
【答案】BC
【解析】
【详解】A．由图可知时A点向方向运动。故A错误；
B．由图可知时A点向方向运动，B点的振动“步调”始终与A点相反，所以B点向方向运动。故B正确；
CD．依题意，有
解得
可知这列波的波长不大于16m。由图可知，该波的周期为
根据
可知这列波的波速不大于。故C正确；D错误。
故选BC。
10. 如图所示，水平面内放置的光滑平行导轨左窄右宽，左轨宽度为d，右轨宽度为2d，匀强磁场与导轨平面垂直，磁感应强度为B。质量为m和2m的甲、乙两金属棒分别垂直放在导轨上，某时刻，分别给甲、乙两金属棒一个大小为和的向右的初速度，设回路总电阻不变，导轨足够长，从甲、乙两金属棒获得初速度到二者稳定运动的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 甲、乙加速度总是大小相等B. 甲、乙匀速运动的速度大小相等
C. 回路产生的焦耳热为D. 通过回路某一横截面的电荷量为
【答案】AD
【解析】
【详解】A．根据牛顿第二定律，对甲棒
对乙棒
解得
故A正确；
B．当两棒产生的感应电动势相等时，电路里无感应电流，甲、乙匀速运动，则有
解得
故B错误；
C．根据动量定理，对甲棒
对乙棒
解得
，
根据能量守恒
回路产生的焦耳热为
故C错误；
D．根据动量定理，对甲棒
其中
解得
故D正确。
故选AD。
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 某同学用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。把纸带的一端固定在重物（钩码）上，另一端穿过打点计时器的限位孔。用手竖直提起纸带，使重物停靠在打点计时器下方附近。接通电源，待打点计时器打点稳定后再松开纸带，让重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点。
（1）本实验打下的一条清晰的纸带如图乙所示，打点计时器使用的电源周期为T，图中各点都是计数点，相邻计数点之间还有4个点没有画出。
（2）测量A、B、C、D、E、F与O点的距离，分别用表示，则打下A、E两点时钩码的速度表达式为：______，______。（用相应物理量的字母表示）
（3）对于钩码从A下落到E的过程，如果______这一关系式近似成立，则表明钩码从A下落到E的过程机械能守恒。（用相应物理量的字母表示）
（4）本实验虽然不用测量钩码的质量，但是仍然要求尽量选用质量较大的钩码，这样做的主要原因是______。
【答案】 ①. ②. ③. ④. 减小摩擦阻力对实验的影响
【解析】
【详解】[1] [2]根据纸带上某一点的速度可以认为是邻近两点的平均速度
[3]根据机械能守恒得钩码从A下落到E的过程
将以上三式整理可得
[4]本实验要求尽量选用质量较大的钩码，目的是为了减小摩擦阻力对实验的影响。
12. 利用数字多用表的电压挡可替代普通指针式电压表，数字电压表有很多优点，比如读数直接明了、不怕超量程等，最突出的优点是数字电压表内电阻极大，几乎没有分流作用，可以说是现实中的“理想电压表”。如图甲是利用数字电压表测量金属丝电阻率的电路图，是被测金属丝，定值电阻阻值为，是一只单刀双掷开关。
（1）用毫米刻度尺测得金属丝接入电路的长度为25.00cm，用螺旋测微器测量金属丝直径d，测量结果如图乙所示，则______。
（2）闭合，将单刀双掷开关的阐刀掷于“a”，记录下此时数字电压表的读数，滑动变阻器触头不动，将单刀双掷开关的闸刀掷于“b”，记录下此时数字电压表的读数，已知定值电阻阻值为，则通过被测金属丝的电流______，金属丝电阻的测量值______。（均用、、表示）
（3）为了减小偶然误差，通过调整滑动变阻器触头，得到多组、数据，测得金属丝的电阻，则电阻率______。（保留3位有效数字）
【答案】（1）0.400
（2） ①. ②.
（3）
【解析】
【小问1详解】
螺旋测微器的精确值为，由图乙可知金属丝直径为
【小问2详解】
[1][2]根据欧姆定律可得
联立可得
，
【小问3详解】
根据
可得电阻率为
13. 如图所示，高为的细玻璃管开口向上竖直放置于水平地面上，长度为的水银柱密封一定质量的理想气体，当温度时，水银恰与管口齐平。大气压强，则：
（1）如果保持温度不变，让玻璃管缓慢倾斜，当水银流出一半时，管口离地高度是多少？
（2）如果保持玻璃管竖直，给玻璃管缓慢加热，当水银流出一半时，温度是多少？（热力学温度）
【答案】（1）；（2）360K
【解析】
【详解】（1）没有倾斜时，管内气体的压强
令此时，管与水平面的夹角为，则此时管内气体的压强
根据玻意耳定律有
管口离地高度
解得
（2）保持玻璃管竖直，给玻璃管缓慢加热，当水银流出一半时，气体压强
根据理想气体状态方程有
解得
14. 如图所示，虚线ab、cd之间以及、之间存在垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度均为B，四条虚线之间的距离均为l，一个质量为m、电荷量为q的负电荷以某一初速度从ab上P点出发，先后穿越两磁场后又能回到ab上的P点，不计电荷重力。
（1）求此过程需要的时间；
（2）如果电荷穿越下区域后，上区域的磁感应强度变为，且方向反向，求电荷返回到ab时的位置与P点的距离；
（3）如果下区域磁感应强度变为2B，且cd与之间加一竖直向上的匀强电场，电荷从P点出发后依然能返回P点，求所加电场强度的大小。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）根据题意可知，粒子的运动轨迹如图所示
粒子磁场中运动，有
由几何关系可得
联立解得
粒子在磁场中的运动时间为
粒子在两磁场间的运动时间为
则此过程需要的时间
（2）如果电荷穿越下区域后，上区域的磁感应强度变为，且方向反向，则粒子返回上区域磁场中，做圆周运动的半径为
运动轨迹，如图所示
由几何关系可得，电荷返回到ab时的位置与P点的距离
（3）根据题意可知，若电荷从P点出发后依然能返回P点，则粒子的运动轨迹与（1）相同，则粒子在下磁场中的运动半径不变，则有
解得
粒子在电场中运动，由动能定理有
解得
15. 如图所示，长木板A放在粗糙水平面上，静置于长木板上右端的小物块B、C之间放有少量火药，某时刻点燃火药，小物块C获得2m/s的初速度向右离开长木板，小物块B在长木板上向左运动1.25m时与长木板的左端发生弹性碰撞。已知长木板和小物块B质量均为1kg，小物块C质量为1.5kg，长木板与水平面、小物块B与长木板之间的动摩擦因数均为0.2，，小物块B、C可看成是质点，求：
（1）小物块B、C组成的系统因火药燃烧而增加的机械能；
（2）长木板因小物块B的碰撞获得的动能；
（3）整个过程中长木板运动的位移。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）设长木板和小物块B质量为m，C的质量为M，点燃火药瞬间BC动量守恒得
解得
小物块B、C组成的系统因火药燃烧而增加的机械能为
（2）分析可知由于长木板与水平面、小物块B与长木板之间的动摩擦因数相等，故B对长木板的最大静摩擦力小于地面对长木板的最大静摩擦力，所以当B向左运动在与左端碰撞前长木板静止，该过程中B的加速度大小为
对B运动分析得
解得
（2.5s时B速度反向不符，舍去）
故B与木板碰撞前瞬间速度为
长木板和小物块B质量相等，发生弹性碰撞，根据动量守恒和能量守恒可知速度发生交换，即碰后瞬间木板的速度为，故长木板因小物块B的碰撞获得的动能为
（3）分析可知碰撞后随着木板向左运动，B与木板间发生相对滑动，向左加速运动，该段过程中B的加速度大小为
长木板匀减速的加速度大小为
设经过时间达到共同速度，得
解得
，
该段时间木板位移
分析可知共速后木板和B一起向左以
做匀减速运动，直到静止，该过程木板位移为
故整个过程中长木板运动的位移为