2024届河北省高三大数据应用调研联合测评(Ⅳ)物理试题及答案

2023-2024学年高三上学期期末考试物理注意事项：1.本卷满分100分，考试时间75分钟。答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。2.选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。3.非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区城内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。4.本卷命题范围：高考范围。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.如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n1能级，该氢原子吸收能量为12.75eV的光子后发生跃迁，可以向外辐射光。则下列说法正确的是（）A.有的氢原子可以电离B.氢原子能向外辐射出三种频率的光子C.向外辐射的频率最小的光子是由n2向n1能级跃迁产生的D.n4向n3能级跃迁向外辐射的光波动性比较显著○2.如图所示的LC振荡电路中，电流向右流过灵敏电流计↑时指针向右偏，线圈的自感系数L、电容器的电容C均为已知量。开关S开始时扳到a，某时刻将开关S扳到b，且将该时刻作为计时0点。下列说法正确的是（）LCLCA.时，电容器正在充电B.时，电流表的指针向右偏转44LCC.时，线圈的磁场能为零D.LC时，电容器所带的电荷量为零23.草原旅游的滑草项目深受小朋友的喜爱，假设某滑草场的轨道可视为倾斜的直轨道，坡顶到坡底的间距为L400m。一小朋友和滑板的总质量为m30kg，小朋友从坡顶由静止滑下，经t的时间到达底端，然后进入水平的缓冲区。已知滑板与倾斜轨道、水平缓冲区之间的动摩擦因数相同，轨道的倾角为，重力加速度g取10m/s2，sin370.6。则下列说法正确的是（）A.滑板与轨道之间的动摩擦因数为0.5B.下滑过程中小朋友处于超重状态D.小朋友在缓冲区滑行的距离为80mC.小朋友运动到底端时的速度大小为20m/s4.如图甲所示为半径为R4m的半圆，MN为半圆的直径。现在M、N两点放置两振源，M、N振源的振动方程分别为y2sin5t、y2sin5t，两振源形成的波在介质中的传播速度为v5m/s。t0时刻两波源同时振动，当稳定时，半圆弧上振幅为4cm的点有几处（不包括M、N两点）（）A.3B.4C.6D.85.如图所示，两物体A、B之间有一压缩的轻质弹簧并置于光滑的水平面上，两物体与轻弹簧不连接，开始用细线将两物体拴接，某时刻将细线烧断。已知弹簧储存的弹性势能为Ep，物体A、B的质量分别为3m、m。则下列说法正确的是（）Ep3EpA.两物体与弹簧分离时，物体A的速度为C.轻弹簧对两物体做的功相同B.两物体与弹簧分离时，物体B的速度为D.轻弹簧对两物体的冲量大小相等mm6.如图甲所示的交变电路中，灯泡和电动机的额定电压相等，当原线圈两端接有如图乙所示的交流电压时，灯泡刚好正常发光，已知电动机的内阻为r，电动机的额定功率2W、效率为80%，灯泡正常发光时电阻值为。则下列说法正确的是（）A.灯泡的额定电压为1VB.原副线圈的匝数比为11:11C.原线圈的电流为AD.灯泡的电流1s改变方向50次117.如图所示，两个等量异种电荷分别固定在A、B两点，O点为两电荷连线的中点，给一带负电的试探电荷一初速度使其由C点运动到D点，轨迹如图，该试探电荷只受电场力的作用。则下列说法正确的是（）A.A位置固定的是负电荷B.试探电荷C点所受的电场力比D点所受的电场力小D.试探电荷由C到D的过程，电势能先减小后增加C.试探电荷在C点的动能小于D点的动能二、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.我国在2023年11月将“威海壹号“远遥壹号”发射升空，这两颗卫星采用太阳同步轨道，轨道高度距地520公里，在轨运行时将对渔船等海上目标进行管控。发射“威海壹号”时，首先将“威海壹号”发射到圆轨道1，经调试将“威海壹号”在A点点火使其进入椭圆轨道2，最终“威海壹号”由B点进入预定的圆轨道3。已知卫星在轨道1、3均做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（）A.“威海壹号”的发射速度大于11.2km/sB.“威海壹号”在A点的喷气方向与运动方向相反C.“威海壹号”在轨道1上过A点的加速度大于在轨道2上过A点的加速度D.“威海壹号”在轨道2上过A点的速度大于在轨道2上过B点的速度9.云顶滑雪公园位于张家口市境内，这里年平均气温只有C，积雪时间长达150天，2022年冬奥会单板、自由式滑雪比赛在这里成功举行，随着冬季的来临这里成为了小朋友滑雪的天堂。如图所示为滑雪场地的简易图，小朋友由O点静止下滑，从A点沿水平方向离开轨道，经过一段时间落在倾角为的斜坡上的D点，假设小朋友可视为质点，且空气的阻力可忽略。小朋友由A到D的过程，下列说法正确的是（）A.在任意相等时间内，小朋友动量的变化量相等B.在下落任意相同的高度，小朋友动量的变化量相等C.小朋友落在D点时速度与水平方向夹角的正切值等于2tanD.若从O点下方静止下滑，则小朋友落在BC段时速度与水平方向的夹角增大10.如图所示为某透明介质制成的棱镜的截面图，其截面是半径为r的半圆，O为半圆的圆心，直径MN沿竖直方向，A点为弧形面上的点，且AO，一细光束由A点斜射入棱镜，光束与AO的夹角为，已知该透明介质的折射率为n3，真空中的光速为c。则下列说法正确的是（）rA.光束射到MN上的点到O点的距离为2B.光束射到MN时发生全反射2rC.光束从A到第一射出棱镜的时间为cD.若仅将光束改为频率更大的光束，则光束从射入到第一次射出棱镜的时间变长三、非选择题：本题共5小题，共54分。11.（6分）某同学利用如图甲所示电路测量了电源的电动势和内阻，通过改变滑动变阻器的滑动触头，得到了多组实验数据，然后利用得到的实验数据描绘出了如图乙所示的UI图像。（1）该电源的电动势为______V，电源的内阻为______（2）利用图甲进行测量时，电源电动势的测量值______（填“大于“等于”或“小于）真实值，电源内阻的测量值______（填“大于“等于”或“小于）真实值。12.（8分）某实验小组利用如图甲所示的装置进行实验来验证动量守恒定律。实验时，调节气垫导轨水平，用两小球将一轻弹簧压缩（小球和轻弹簧不连接）放在桌面的气垫导轨上，并在两小球之间用一轻绳拴接，某时刻烧断轻绳，轻弹簧将两小球弹开，轻弹簧的原长比气垫导轨的长度短。请回答下列问题：（1）为了完成实验，需要测量的物理量有______。A.小球甲、乙的质量1、2B.气垫导轨的上表面到水平面的高度hC.小球甲、乙的落地点到气垫导轨左、右边缘的水平距离1、2D.轻弹簧的压缩量xE.重力加速度g（2）保持弹簧的压缩量不变，重复操作，小球乙多次的落地点如图乙所示，则该刻度尺的读数为______cm。（3）为了完成动量守恒定律的验证，关系式成立的是______（用第（1（4）为了求解弹簧压缩时储存的弹性势能，除了第（1）问中测量的量外，还需要测量的物理量有______（填第（1Ep______（用第（1）问中、第（4）问13.（10分）如图所示，高度为L的绝热汽缸的底部被一段细线连接竖直悬挂在天花板上，汽缸内被横截面积为S的活塞（体积不计）封闭了一定质量的理想气体，活塞与静止于水平地面上的小物体通过一段轻绳连接，开始轻绳刚好绷紧但无作用力，此时活塞恰好在汽缸的正中央，整个装置处于静止状态。已知大气压强0S4g为p，开始时气体的热力学温度为T，活塞和小物体的质量均为m，重力加速度为g。假设可通过002特殊方式改变汽缸内气体温度，忽略一切摩擦，系统密封性良好，现让封闭气体的温度缓慢降低T，求稳03定后封闭气体的压强和活塞到缸底的距离。14.（12分）如图所示，间距均为L的光滑水平导轨和足够长的倾斜导轨平行固定但不衔接，倾斜导轨的底端接有阻值为R的定值电阻，水平导轨部分存在竖直向上的匀强磁场，倾斜导轨部分存在垂直导轨平面向上的匀强磁场，两磁场的磁感应强度大小均为B2T，水平导轨的右端与倾斜导轨上端的竖直高度差为h0.45m，水平间距为x1.2m。两质量均为m、电阻值均为r的导体棒垂直水平导轨放置，导体棒2静止，某时刻给导体棒1一水平向右的初速度010m/s，经过一段时间导体棒2刚好由倾斜导轨的上端无碰撞地滑上倾斜导轨，同时立即将导体棒1拿走。已知导体棒与倾斜部分导轨间的动摩擦因数3为，整个过程导体棒始终保持与导轨垂直且接触良好，重力加速度g取10m/s2。求：4（1）导体棒2离开水平导轨前的瞬间，导体棒1的加速度大小；（2）导体棒2沿倾斜导轨滑行的距离。15.（18分）如图所示，水平虚线和竖直虚线将空间分成四部分，其中Ⅰ中存在水平向右的匀强电场，Ⅱ中存在竖直向下的匀强电场，两区域中电场强度大小相等；Ⅲ、Ⅳ区域中均存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感2v应强度的大小关系为B2B0。一比荷为k、重力可忽略不计的带正电粒子从Ⅰ中的A点由静止释21放，经过一段时间由C点以速度0沿水平方向进入Ⅱ中，然后经水平虚线上的D点进入Ⅲ，最终粒子垂直3竖直虚线经过F点（FCOd，d，求：2（1）A、C两点间的距离；（2）粒子在Ⅲ中的轨迹半径；（3）F点到O点的距离。参考答案1.D氢原子跃迁时，吸收或向外辐射的能量等于两能级的能量差，因此基态的氢原子吸收12.75eV能量的光子后跃迁到n4能级，不可能使氢原子发生电离，选项A错误；氢原子由n4能级向低能级跃迁时，向C246，选项B错误；由能级差可知能量最小的光频率最小，是由n4能级跃迁到外辐射的光子种数为n3能级产生的，选项C错误；n4向n3能级跃迁向外辐射的光子能量最小，光子的频率最小，光的波长最长，波动性比较显著，选项D正确。T2.Bt0时刻电容器的下极板带正电，此时刻将开关S扳到b，0~的时间内电容器放电，回路中的电4T流顺时针，流过灵敏电流计的电流向右，指针向右偏转，时电容器所带的电荷量为零，回路中的电流最4TT大，线圈产生的磁场能最大，电场能为零；的时间内电容器正在充电，回路中的电流顺时针，流过灵42T敏电流计的电流向右，指针向右偏转，时电容器所带的电荷量最多，回路中的电流为零，线圈产生的磁场2LCT能为零，电场能最大。由题意该LC振荡电路的周期为TLC，为时刻，此时电容器正在48LCTLCT放电，选项A错误；为时刻，此时电流表的指针向右偏转，选项B正确；为时刻，4824T此时线圈产生的磁场能最大，选项C错误；LC为时刻，此时电容器所带的电荷量最多，选项D错2误。12L3.A小朋友沿轨道向下做匀加速直线运动，则由公式Lat2得a，代入数据解得a2m/s2，由22t牛顿第二定律得sin37cos37，代入数据解得0.5，选项A正确；小朋友沿坡道下滑的过程中，加速度有竖直向下的分量，则小朋友处于失重状态，选项B错误；由公式v可知小朋友运动到坡底的速度大小为v40m/s，选项C错误；进入水平缓冲区后，由牛顿第二定律得，解得v25m/s2，则x160m，选项D错误。a2a4.D由两波源的振动方程可知，两波源的周期均为Ts，显然两波源为相干波源，又两列波的波长为2m。又由振动方程可知，两波源的振动步调完全相反，则取半圆上一点，到两个波源的距离分别为x和x，则当满足x212n1n3，则该点是振动加强的点，由以上分析可122R知2R，又因为三角形的两边之差小于第三边，故xx2R，则n0时，有xx或12124R3R3R5R5Rxx；n1时，有12或21；n2时，有12或21；21444447R7Rn3时，有xx或xx，即该圆周的上半圆部分存在8个振动加强点且振幅为4cm，选项122144D正确。5.D由于水平面光滑，则两物体组成的系统动量守恒，又只有弹簧的弹力做功，则系统的机械能守恒，设11分离时物体A、B的速度大小分别为v、v，则有0，E2122，解得1212p22E3EE11p、2p，选项A、B错误；分离时，物体A、B的动能分别为EkAmv21p、6m2m243E1E2p，则轻弹簧对两物体做功之比为1:3，选项C错误；由于分离瞬间，两物体的动量大小kB224相等，所以轻弹簧对两物体的冲量大小相等，方向相反，选项D正确。6.A由题意可知，电动机的输出功率为P80%P1.6W，则电动机的内耗功率为出额PPP0.4W，又由PIr，解得I2A，又PUI，解得U，所以灯泡两端的电2r额出r额rr2r2压也为1V，灯泡正常发光，则灯泡的额定电压为1V，选项A正确；由前面分析可知副线圈的输出电压为U1U21可知122，1V，又由图乙可知变压器原线圈两端的电压为U122V，则由变压器的工作原理n212UR1选项B错误；灯泡正常发光时，流过灯泡的电流为IA2A，则流过副线圈的电流为0.5I21n2III4A，由公式1解得原线圈的电流为1A，选项C错误；由图乙可知该交流电的周2rn211期为T，一个周期内电流改变方向两次，由于变压器不改变交流电的周期，则流过灯泡的电流的变化周期也为0.02s，则1s内流过灯泡的电流改变方向100次，选项D错误。7.B由等量异种电荷的分布特点可知，等量异种电荷的等势线分布，如图所示，试探电荷的轨迹与竖直的等势线相交于O点，试探电荷在O点的速度以及电场力的方向如图所示，又试探电荷所受的电场力与电场方向相反，因此A位置固定的是正电荷，选项A错误；等势线的疏密反应电场强度的大小，由于D点的等势线比C点的等势线密，则D点的电场强度大，试探电荷在D点所受的电场力大，选项B正确；由于A位置固定的电荷带正电，电场方向大致向右，负的试探电荷在低电势点电势能大，则试探电荷在D点的电势能大，带负电的试探电荷由C到D的过程中电场力做负功，动能减小，电势能增加，选项C、D错误。8.BD“威海壹号”在轨运行时环绕地球做匀速圆周运动，其发射速度大于7.9km/s而小于11.2km/s，选项MmMA错误；卫星在轨道1、轨道2上过A点时，万有引力提供向心力，则由Gma得aG，因此r2r2“威海壹号”在轨道1过A点的加速度等于在轨道2上过A点的加速度，选项C错误；假设A点、B点到地v2心的距离分别为r、r1上做匀速圆周运动，过A点时，有Gm1，解得122rr11MrvA2r12Mrv1G2上由A到B做离心运动，则有Gm，解得vA2G，r2111则vv1进入轨道2，应在A点加速，由反冲原理可知，点火后其喷气方向与“威A21海壹号”的运动方向相反，选项B正确；由开普勒第二定律可知，卫星在椭圆轨道上运行时，近地点的速度大于远地点的速度，选项D正确。9.AD小朋友由A到D的过程做平抛运动，由动量定理可知pmgt，相同时间内，小朋友动量的变化量相等，选项A正确；由于竖直方向小朋友做自由落体运动，则下落任意相同的高度，所用的时间越来越少，由pmgt可知小朋友下落相同的高度，小朋友动量的变化量逐渐减小，选项B错误；由平抛运动的推论：速度与水平夹角的正切值为位移与水平夹角正切值的两倍，连接AD两点，如图所示，假设AD与水平方向的夹角为，所以小朋友落在D点时速度与水平方向夹角的正切值等于2tan2tan，选项C错误；若从O点下方静止下滑，则小朋友离开A点时的速度减小，小朋友的落地点一定在D点的上侧，落地点与A点的连线与水平方向的夹角增大，即位移的夹角增大，所以小朋友落在BC段时速度与水平方向的夹角也增大，选项D正确。sinsin10.CD根据题意作出光路图如图所示，由于透明介质的折射率为n3，由折射定律n得光束在3介质中的折射角为30，光束射到MN上的点B到O点的距离为OBrtanr，选项A错误；3131光束射到MN边时的入射角为30，光束在棱镜中的临界角为C，则sinCsin30，所n32以光束射到MN时不会发生全反射，选项B错误；由几何关系可知，光束从A点射入到第一次射出棱镜，在233cc棱镜中传播的距离为x2OBr，又光在该棱镜中的传播速度为v，则光束从A到第一n3xv2r射出棱镜的时间为t，选项C正确；设频率更大的光束的折射率为n，光束在介质中的折射角为csin60sinrc，则由n，光束在棱镜中传播的距离为x，光束在棱镜中的传播速度为vr，则光nx束从射入到第一次射出棱镜的时间为t，联立各式解得t，光的频率增大，光在棱镜中的折csin2v射角减小，即，则光束从射入到第一次射出棱镜的时间变长，选项D正确。11.（1）2.0（1分）2.0（2分）（2）小于（1分）小于（2分）1）由闭合电路欧姆定律EU得UE，则UI图像中，纵截距表示电路中电流为零时的路端电压，即为电源电动势，则电源的电动势为E2.0V；图线的斜率的绝对值为该电源的内阻，即UI2.00.800.6为r2.0。（2）由电路图可知，电压表测路端电压，但由于电压表的分流作用，使电流表的测量值小于真实值；实验误差是由于电压表的分流造成的，当外电路短路时，电压表不分流，故短路电流相同，而测量的电流值要小于真实值，故作出测量值和真实值的图像如图所示，由图可知，电动势测量值小于真实值，电源内阻测量值小于真实值。12.（1）AC（2分）（2）55.50（55.48~55.53均可，1分）（3）0mxmx（1分）1122g11222（2分）2（4）BE（2分）4h1）假设小球甲、乙离开气垫导轨的速度大小分别为v、v，该速度即为弹簧与小球分离瞬间的速121度，则由动量守恒定律得0mvmv，小球离开桌面后做平抛运动，则竖直方向上有hgt2，水平方11222ggg向上有xvt，整理得vx，所以11、22，代入整理得0mxmx，由此1122002h2h2h可知需要测量的物理量有小球甲、乙的质量m、m以及小球甲、乙的落地点到气垫导轨左、右边缘的水平12距离x、x，选项A、C正确。12（2）确定落点平均位置的方法：用尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心就是小球落点的平均位置，则小球乙的落地点为55.50cm。（3）由（1）问可知，若动量守恒，则需验证的关系式为0mxmx。1122（4）弹簧弹开两小球的过程，系统的机械能守恒，则轻弹簧压缩时储存的弹性势能为11ggg112222，因此除了第（1）Emv21m22，将11、22代入得Epp12222h2h4h问中测量的量外，还需要测量g、h，选项B、E正确。13.解：设开始时气体的压强为p，根据活塞受力平衡有pSpS（1分）1013p解得p10（1分）4随着温度的降低，气体的压强减小，小物体对地面的压力减小，当小物体对地面的压力减小为0时，设气体的压强为p，此时气体的温度为T。22根据活塞和小物体整体受力平衡有pS2mgpS（1分）021T122此过程中气体做等容变化，根据查理定律有（1分）p23解得20，TT（1分）202之后气体的温度再降低，活塞向上缓慢移动气体做等压变化。2LS初态：TT，V（1分）2023221末态：TTTT、V（1分）30003333322根据盖—吕萨克定律有（1分）L解得x（1分）402L故稳定后气体的压强为，活塞到缸底的距离为（1分）414.1）导体棒2离开水平导轨后做平抛运动，设导体棒2离开水平导轨时导体棒1、2的速度大小分别为v、v，导体棒2平抛的时间为t，则121竖直方向上有hgt2（1分）2水平方向有x2t解