河北省石家庄市部分重点高中2023-2024学年高三上学期2月期末物理试题（解析版）

高级中学名校试卷PAGEPAGE1物理试题注意事项：1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考场号、座位号、准考证号填写在答题卡上。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。考试时间为75分钟，满分100分一、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.核磁共振仪器被誉为“尖端医疗设备皇冠上的明珠”，我国自主研发的核磁共振仪器于2023年7月开始量产。核磁共振的原理是跃迁的氢原子核在磁场中产生信号，从而给医生提供影像实现诊断病情的目的。图示左侧为氢原子能级图，右侧展示了氢原子从较高激发态跃迁到激发态时辐射的4条氢光谱线。光谱图中（）A.最左侧谱线的波长最长 B.最左侧谱线的频率最小C.最右侧谱线的波长最长 D.最右侧谱线的频率最大〖答案〗C〖解析〗根据能级跃迁规律及频率、波长的关系可知四条谱线中，波长最长、频率最小的是最右侧的，波长最短、频率最大的是最左侧的。故选C。2.如图所示，圆形铁丝圈蘸一些肥皂液后会形成肥皂膜，将铁丝圈竖直放置，肥皂膜呈现出水平彩色横纹。下列说法正确的是（）A.此现象属于光的衍射现象B.此现象属于光的偏振现象C.由于表面张力作用，肥皂膜上部厚、产生条纹疏，下部薄、产生条纹密D.此现象与透过狭缝看太阳呈现彩色条纹原理不同〖答案〗D〖解析〗AB．此现象属于光的薄膜干涉现象，AB错误；C．铁丝圈竖直放置时，由于重力作用，膜的下部较厚、上部较薄，膜的纵截面如图所示同一水平线上的膜厚度相同，在同一个干涉级次上，条纹分布上疏下密，C错误；D．透过狭缝看太阳呈现彩色条纹是光的衍射现象，二者原理不同，D正确。故选D。3.如图所示，光滑水平桌面上有一能满足胡克定律的橡皮筋，一端可绕竖直轴转动，另一端与小球相连。当小球转动稳定后，发现橡皮筋的伸长量等于原长，此时小球的动能为。已知橡皮筋的劲度系数为，小球可视为质点。橡皮筋的原长为（）A. B. C. D.〖答案〗A〖解析〗设橡皮筋原长为，转动稳定后动能为时橡皮筋伸长，由向心力公式和牛顿第二定律得根据题意，又解得故选A。4.雀尾螳螂虾的“铁拳”在出击瞬间，可以像发射子弹一样以超过80公里/小时的速度挥出，出拳冲击力度可高达60公斤（可认为“铁拳”受到大小为的力），而整个出拳过程可以在3毫秒内完成。若“铁拳”挥出过程中，不考虑其他力的作用，则下列估算正确的是（）A.“铁拳”所受合力的冲量大约为B.“铁拳”的动量大约增大了C.“铁拳”质量约为D.“铁拳”的加速度大约为〖答案〗B〖解析〗A．“铁拳”在挥出过程中所受合力的冲量A错误；B．由动量定理得挥出过程中“铁拳”的动量增加量B正确；C．“铁拳”的质量约为C错误；D．“铁拳”的加速度约为D错误。故选B。5.继2021年我国成功发射首颗太阳探测卫星“羲和号”之后，2022年10月9日，我国在酒泉卫星发射中心成功发射了“夸父一号”综合性太阳探测卫星，“羲和号”可称为我国探日工程的“探路者”，而“夸父一号”则是观察太阳的“多面手”，首次实现在同一颗卫星上对太阳高能成像和大气不同层次变化的同时观测。“羲和号”和“夸父一号”均可视为绕地球做匀速圆周运动。已知“羲和号”的质量为，离地高度约为；“夸父一号”的质量为，离地高度约为。已知地球的半径，则根据以上信息可知（）A.“羲和号”绕地球运行的线速度比“夸父一号”的小B.“羲和号”绕地球运行的动能大于“夸父一号”的动能C.“羲和号”和“夸父一号”绕地球运行的周期之比为D.“羲和号”和“夸父一号”所在轨道处的重力加速度之比为〖答案〗C〖解析〗A．由可得轨道半径小“羲和号”线速度较大，A错误；B．卫星的动能因“羲和号”，绕地球运行的动能小于“夸父一号”的动能，B错误；C．根据开普勒第三定律可得周期比C正确；D．由可得重力加速度之比D错误。故选C。6.如图所示，理想变压器原线圈与输出电压有效值的正弦交流电源相连，原、副线圈的匝数比为，电表均为理想交流电表，电阻，，滑动变阻器的最大阻值为。在滑片从最上端滑向最下端的过程中，下列说法正确的是（）A.电压表示数的最大值为 B.电流表示数的最大值为C.副线圈输出功率的最大值为 D.副线圈的输出功率先增大后减小〖答案〗C〖解析〗A．设变压器的输入电压为，输出电压为，原副线圈的匝数分别为、，有变压器及其右侧电路的等效电路如图所示，其等效电阻当时等效电阻取最大值，为，则原线圈两端的电压最大为，由变压器原理可知，电压表示数的最大值为，A错误；B．当时，等效电阻取最小值，为，此时电流表示数最大，为，B错误；CD．因，将看成电源内阻，则等效电阻消耗的电功率当时，副线圈输出功率最大，为，且副线圈输出功率一直增大，C正确，D错误。故选C。7.张三参加车模大赛，操纵小火车在平直轨道上从静止开始匀加速运动达到额定功率，随后以额定功率继续行驶。如图所示为小火车匀加速阶段的动量平方—位移图像，已知小火车的质量为，阻力是小火车重力的0.2倍，重力加速度取。下列说法正确的是（）A.小火车在匀加速阶段的牵引力大小为B.小火车的额定功率为C.小火车在的位移内用时为D.小火车在随后的运动过程中能达到的最大速度为〖答案〗D〖解析〗A.由速度位移关系式得两边乘以得所以结合图像可知又解得由牛顿第二定律得又代入数据解得故A错误；B.小火车匀加速的末速度又由题意可知车加速运动匀加速结束，且此时小火车的功率达到额定功率，所以小火车的额定功率故B错误；C.由于小火车在的过程中做匀加速直线运动，该过程小火车的运动时间故C错误；D.小火车达到额定功率后，随车速的逐渐增大，小火车的牵引力逐渐减小，当小火车的牵引力等于阻力时速度达到最大，则小火车的最大速度故D正确。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.位于坐标原点处的波源从时刻开始起振，形成一列沿轴正方向传播的简谐横波。在时波源停止振动，时轴上间的波形如图所示，质点的平衡位置。下列说法正确的是（）A.波源起振方向沿轴正方向B.时，质点在处C.时，质点正在沿轴正方向通过平衡位置D.在内，质点运动总路程为〖答案〗ACD〖解析〗A．从到的内波传播了，波速由图知，波长，则周期内，振源振动4个周期向右形成4个波形，每间隔1个波形，振动形式出现重复，则波源的起振方向与图示处质点的振动方向相同，即沿轴正方向，故A正确；B．质点不会随波迁移，平衡位置不变，故B错误；C．由图知时质点恰好在波谷处，时恰好从波谷向平衡位置振动了，即，刚好回到平衡位置沿轴正方向振动，故C正确；D．波从波源传到质点的时间在内，质点振动了故质点运动的总路程故D正确。故选ACD。9.如图所示，正三棱柱的底面边长等于棱高，、两点分别固定等量异种点电荷。下列说法正确的是（）A.点与点的电场强度方向相同B.点与点的电场强度大小相等C.点与点的电势差小于点与点的电势差D.将试探电荷由点沿棱移动到点再沿棱移动到点，其电势能先减小后增大〖答案〗AB〖解析〗A.在连线的中垂面上，是等势面，面上各点的电场强度方向均垂直于等势面，方向相同，故A正确；B.设两点电荷的电荷量均为，底面边长和棱高均为，正电荷在点的电场强度在点的电场强度由对称性可得、两点的电场强度大小均为，方向不同，故B正确；C.、两点关于过的中垂面（等势面）对称，点与上述等势面的电势差等于上述等势面与点的电势差，故C错误；D.由到电势降低，试探电荷电势能减小，沿电势不变，电势能也不变，故D错误。故选AB。10.如图所示，不同金属材料围成的闭合矩形线框倾斜放置，线框平面与水平面成角，两长边很长，电阻不计，两短边长度为，电阻均为，在两长边中间正方形区域内存在垂直线框面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为，区域边长为。质量为的金属杆从磁场上边缘由静止释放，下滑出磁场时已经开始匀速运动。金属杆与线框长边始终垂直且接触良好，金属杆接入电路的电阻为，不计一切摩擦，重力加速度为，则从金属杆由静止释放到下滑出磁场的整个过程中，下列说法正确的是（）A.金属杆中的电流方向从向B.金属杆出磁场时的速率为C.通过金属线框上侧短边的电荷量为D.金属线框产生的焦耳热为〖答案〗BD〖解析〗A．根据右手定则知，金属杆中的电流方向从向，故A错误；B．金属杆匀速出磁场，安培力与重力沿斜面方向分力平衡，有解得故B正确；C．通过金属杆的电荷量而通过线框上侧短边的电荷量只是其中的一半，为，故C错误；D．由能量守恒得电路中产生的总焦耳热又内外电路的电阻之比为，可得线框产生的焦耳热故D正确。故选BD。三、非选择题：本题共5小题，共54分。11.某学习小组用图甲所示的实验装置探究匀变速直线运动的物体所受合力与速度的关系。他们在气垫导轨上安装了一个光电门B，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放。（1）某同学用游标卡尺测量遮光条宽度d，如图乙所示，则________。（2）该实验________（选填“需要”或“不需要”）满足滑块和遮光条的总质量远大于钩码和力传感器的总质量。（3）实验时保持滑块和遮光条的总质量不变，测量A、B间的距离并保持不变，改变钩码和力传感器的总质量，释放滑块使之沿气垫导轨运动，记录传感器的示数和遮光条通过光电门的时间。则滑块通过光电门时的速度大小为________（用所测物理量字母表示），某同学作出了图像，发现图像是过原点的直线，斜率为，则滑块和遮光条的总质量为________（用及所测物理量字母表示）。〖答案〗（1）6.00（2）不需要（3）2kL〖解析〗（1）[1]由题图可读得（2）[2]该实验中，滑块所受拉力可通过力传感器直接测量，故不需要满足滑块和遮光条的总质量远大于钩码和力传感器的总质量。（3）[3]该实验中，是用平均速度代替瞬时速度，则滑块通过光电门的速度大小为[4]对滑块的运动，根据动能定理有变式可得则的图像斜率由此可知滑块和遮光条的总质量12.在测量电源的电动势和内阻的实验中，某同学借助标准电源对实验原理做出创新，如图甲所示。实验室提供的器材如下：待测电源；标准电源（电动势，内阻）；滑动变阻器（最大阻值为）；电流表（量程为，内阻为）；开关、，导线若干。请完成下列问题：（1）在图乙中用笔画线代替导线，补充完成实物图的连接。（）（2）按图甲连接好电路后，闭合开关、断开开关，调节滑动变阻器的滑片位置，记录稳定后电流表的示数，保持滑动变阻器滑片位置不变，断开开关、闭合开关，记录稳定后电流表的示数。（3）某次实验时，闭合开关、断开开关，调节完成后电流表示数稳定时如图丙所示，此时电流为________，则滑动变阻器接入回路的阻值为________。（4）将测得的多组数据描绘在坐标系中，用直线拟合连接各点，如图丁所示。（5）若得到的图线斜率，纵截距，则待测电源的电动势________V，内阻________。〖答案〗（1）（3）30017（5）3.913.5〖解析〗（1）[1]实物图连接如图。（3）[2][3]由电表读数规则可知，电流表的示数为，则回路中的总电阻又标准电源的内阻为，电流表的内阻为，则滑动变阻器接入回路的阻值为。（5）[4][5]闭合开关、断开开关和闭合开关、断开开关，回路中滑动变阻器和电流表的总阻值不变，则有变式得有可得，13.现今乘热气球飞行已成为人们喜爱的一种航空体育运动，还常用于航空摄影和航空旅游。如图所示，热气球是一个比空气轻、上半部是一个底部开口的大气球、下半部是吊篮的飞行器。某热气球的总体积（忽略球壳体积），现对气球内气体加热，当球内气体温度上升至时热气球刚好可从地面升起。已知地球表面大气温度，密度，把大气视为理想气体，它的密度和温度几乎不随高度变化，不考虑热气球的体积变化。求：（1）时，热气球内气体的密度；（2）时，球内剩余气体质量占原先球内气体质量的百分比。〖答案〗（1）；（2）〖解析〗（1）设时，气球内的气体密度为，原来的气体温度升高后的体积变为，气体压强不变，根据盖—吕萨克定律有根据质量相等，有解得球内气体密度代入数据解得（2）气体加热膨胀后密度为时，总体积为，则留在气球内的气体体积为，球内剩余气体质量占原先球内气体质量的百分比代入数据解得14.如图所示，边长为的正方形的顶点处有质子源，沿边射出速率为的质子。正方形内有以正方形中心为圆心、半径为的圆形区域，正方形的对角线与圆形区域的交点分别为、，在圆外、正方形内区域（含边界）分布着方向垂直纸面向里的匀强磁场。已知质子比荷为，不计重力。（1）若质子恰能从点进入圆形区域，求磁场的磁感应强度大小；（2）在圆形区域内加上匀强电场，方向与对角线平行，若质子恰能从点进入电场、从点离开电场回到磁场，求：①电场的电场强度的大小；②质子从点运动到点的时间。〖答案〗（1）；（2）①，②〖解析〗（1）符合条件的质子运动轨迹的圆心在连线的中垂线与的交点，如图所示。根据对称性可知质子进入点时与夹角为，根据几何关系可知设质子的电荷量为，质量为，则比荷根据洛伦兹力提供向心力有解得即（2）①质子在电场中做类斜上抛运动，在方向上解得质子在电场中运动的时间在电场方向上又解得加速度联立解得②质子在磁场中的运动时间该质子从点运动到点的总时间15.如图所示，在光滑水平平台上有一轻弹簧一端固定在左侧的墙壁上，另一端与物块相连，初始时弹簧处于原长。平台的右侧有一个与平台相切且足够长的水平传送带，传送带以的