河北省石家庄二中2022-2023学年高三年级上册期末模拟物理试题（含答案解析）

河北省石家庄二中2022-2023学年高三上学期期末模拟物理

试题

学校:姓名：班级：考号：

一、单选题

1.如图所示为影视摄影区的特技演员高空速滑的图片，钢索与水平方向的夹角230。，

质量为团的特技演员（轻绳、轻环质量忽略不计），利用轻绳通过轻质滑环悬吊在滑索

下。在匀速下滑过程中，下列说法正确的是（）

C.钢索对滑环的摩擦力为05微D.钢索与滑环间的动摩擦因数为0.5

2.在信息技术迅猛发展的今天，光盘是存储信息的一种重要媒介。光盘上的信息通常

是通过激光束来读取的。若红、蓝激光束不是垂直投射到盘面上，则光线在通过透明介

质层时会发生偏折而改变行进的方向，如图所示。下列说法中正确的是（）

B.在光盘的透明介质层中，光束①比光束②传播速度慢

C.若光束①、②先后通过同一双缝干涉装置，光束①的条纹宽度比光束②的宽

D.光束①比②更容易发生明显衍射现象

3.作为“一带一路”中老友谊标志性工程的中老铁路于2021年12月3日正式通车，昆

明到万象之间的距离将缩短到10个小时车程，为研究某越高铁的某段直线运动过程，

Y1

王同学绘制了如图所示的弓■-∙L图像，但是没有告知是处于加速还是减速状态，则下列

Vt

说法正确的是（)

C.该车的加速度为大小为4m∕s?D.该车在前2秒的位移是96m

4.某同学用如图所示的装置研究光电效应现象，开始时，滑动变阻器滑片C移在最右

端b点.用光子能量为4.2eV的光照射到光电管上，此时电流表G有读数.向左移动变

阻器的触点c,当电压表的示数大于或等于L5V时，电流表读数为0,则以下说法正确

A.光电子最大初动能为2.7eV

B.光电管阴极的逸出功为1.5eV

C.当电流表示数为零时，断开电键，电流表示数不再为零

D.将电源的正负极调换，变阻器滑片从人移到α,电流表的示数一直增大

5.如图所示，一劲度系数为k的理想弹簧一端固定于天花板上，另一端固定连接一质

量为2,”的物块A,物块A的下方还有一质量为小的物块B,A、B之间无粘连处理。

4

由静止刚释放后瞬间测得A、B组成的系统具有竖直向下大小为的加速度。现使A、

B回原位置静止，释放的同时在物块B上作用一外力F,使该系统竖直向下做加速度大

小为α=gg的匀加速直线运动直到物块A、B分离，则当两物块分离的瞬间（）

AL

B

试卷第2页，共8页

A.弹簧弹力大小为等B.外力F的大小为根g

C.物块B的速度大小为g∙杼D.整个过程中外力尸所做的功为期A

6.A、B两颗卫星在同一平面内沿同一方向绕地球做匀速圆周运动，它们之间的距离

随时间变化的关系如图所示.己知地球的半径为0.8r,万有引力常量为G,卫星A的线

速度大于卫星B的线速度,若不考虑A、B之间的万有引力，则以下说法正确的是（）

B.地球的第一宇宙速度为次包

IT

D.卫星A的加速度大小为黑

C,地球的密度为前彳

7.如图所示，竖直平面内有三根轻质细绳，绳1水平，绳2与水平方向成60。角，。为

结点，绳3的下端拴接一质量为机、长度为/的导体棒，棒垂直于纸面静止，整个空间

存在竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。现向导体棒通入方向向里、大小由零

缓慢增大到/。的电流，可观察到导体棒缓慢上升到与绳1所处的水平面成30。角时保持

静止。已知重力加速度为g。在此过程中，下列说法正确的是（）

A.绳1受到的拉力先增大后减小

B.绳2受到的拉力先增大后减小

C.绳3受到的拉力最大值为百,咫

D.导体棒中电流的值为叵里

IB

二、多选题

8.如图所示，倾角为30。的绝缘粗糙斜面固定在水平面上，斜面上方有与斜面平行向上

的匀强电场，一带正电的物块（可视为质点）以一定的初速度沿斜面向上运动，加速度

大小为3m∕s2,方向沿斜面向下，重力加速度g=10m∕s2,则在物块运动过程中，下列说

A.物块的机械能和电势能之和保持不变

B.物块电势能的减少量大于物块克服摩擦力做的功

C.电场力做的功小于物块克服摩擦力和重力做的功

D.物块的机械能减少

9.一列简谐横波沿X轴传播，图甲是f=LOs时的波形图，图乙是x=3.0m处质点的振

动图像，a、匕两质点在X轴上平衡位置分别为Xa=O.5m、Xb=2.5m,下列说法正确的是

A.波沿X轴负方向传播

B.波的传播速度为0.5m∕s

C.f=1.5s时，a、〃两点的速度和加速度均等大反向

D.从f=1.0s到f=1.5s质点α的路程为IoCm

10.如图所示，电阻不计的光滑金属导轨由直窄轨AB、CO以及直宽轨EEGH组合面

成，窄轨和宽轨均处于同一水平面内，AB,8等长且与E尺GH均相互平行，BE、

GO等长、共线，且均与AB垂直，窄轨间距为自，宽轨间距为窄轨和宽轨之间均

2

有竖直向上的磁感强度为B的匀强磁场。由同种材料制成的相同金属直棒6始终与

导轨垂直且接触良好，棒长为乙、质量为山、电阻为凡初始时b棒静止于导轨E尸段

某位置,。棒从AB段某位置以初速度如向右运动，且a棒距窄轨右端足够远，宽轨EF、

GH足够长。下列判断正确的是（）

试卷第4页，共8页

3mR

2

B.经过足够长的时间，。棒的速度为

C.整个过程中通过回路的电荷量为粤

JBL

D.整个过程中匕棒产生的焦耳热为5机片

三、实验题

11.如图甲所示是某研究性学习小组探究小车加速度与力关系的实验装置，长木板置于

水平桌面上，一端系有沙桶的细绳通过滑轮与固定的拉力传感器相连，拉力传感器可显

示绳中拉力F的大小，改变桶中沙的质量进行多次实验。完成下列问题：

打点计时器小车细线力传感电R

纸片占T工=^

/∖U，

长木板水平实验台.⅛

沙桶

甲乙

(1)实验时，下列操作或说法正确的是

A.需要用天平测出沙和沙桶的总质量

B.为减小误差，实验中一定要保证沙和沙桶的质量远小于小车的质量

C.选用电磁打点计时器比选用电火花计时器实验误差小

D.小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录拉力传

感器的示数

(2)实验中得到一条纸带，相邻计数点间有四个点未标出，各计数点到A点的距离如

图乙所示。电源的频率为50Hz,则由纸带可知小车的加速度大小为m/s2«(保留

三位有效数字)

(3)以拉力传感器的示数尸为横坐标，以小车加速度〃为纵坐标，画出的〃一尸图像可

能正确的是o

12.半导体薄膜压力传感器是一种常用的传感器，其阻值会随压力变化而改变。某实验

小组想测量某一薄膜压力传感器在不同压力下的阻值&，其阻值约几十千欧，现有以

下器材：

压力传感器：

电源：电动势6V

电流表A：量程250μA,内阻约为5（）Ω

电压表V：量程3V,内阻约为2OkΩ

滑动变阻器R：阻值范围O-IO0Ω

开关S,导线若干

（1）为了较精确的测量品，请在虚线框中设计电路图_____,使用该电路得到的测量

（2）通过多次实验测得其阻值RN随压力厂变化的关系图像如图甲所示，该学习小组利

用该压力传感器设计了如图乙所示的自动分拣装置，可以将质量大于0∙16kg的物体和小

试卷第6页，共8页

于0.16kg的物体进行分拣，图中心为压力传感器，网为滑动变阻器，电源电动势为6V

（内阻不计）。分拣时质量不同的物体通过传送带运送到托盘上，OB为一个可绕。转

动的杠杆，下端有弹簧，当控制电路两端电压大于等于2V时，杠杆水平，物体水

平进入通道1；当控制电路两端电压小于2V时，控制电路控制杠杆的B端下移，物体

下滑进入通道2,从而实现分拣功能。根据以上原理可知，N接入电路的阻值为

kΩ（重力加速度大小取IOm∕s"结果保留3位有效数字），质量为0∙2kg的物体将进入_

（选填“通道1”或“通道2”）。

四、解答题

13.如图，上端开口的竖直汽缸由大、小两个同轴圆筒组成，两圆筒高均为L两圆筒

中各有一个厚度不计的活塞，小活塞的横截面积为S、质量为，〃，大活塞的横截面积为

2S、质量为2m两活塞用长为L的刚性杆连接，两活塞间充有氧气，大活塞下方充有

氮气.小活塞的导热性能良好，汽缸及大活塞绝热.开始时，氮气和外界环境的温度均

为大活塞处于大圆筒的中间位置，且刚性杆上恰无弹力.重力加速度用g表示，外

界的大气压强恒为警，氧气和氮气均可看做理想气体，则

氧气

氮气

（1）开始时氮气的压强是多少？

（2）若通过电阻丝缓慢加热氮气，当大活塞上升!时，氮气的温度是多少？

4

（3）当氮气的温度上升到37b时，压强多大？

14.如图所示，两小滑块A和B的质量分别为a=Ikg和B=5kg,放在静止于光滑

水平地面上的长为L=Im的木板C两端，两者与木板间的动摩擦因数均为〃=0.5,木

板的质量为机=4kg。某时刻A、B两滑块开始相向滑动，初速度大小均为%=3m∕s.

在滑块B与木板C共速之前，滑块A、滑块B能够相遇，重力加速度取g=10m∕s'。

（1）滑块A、B相遇时木板C的速度多大?

（2）若滑块A、B碰撞后不再分开，请通过计算说明滑块A、B能否从木板C上滑下。

（3）整个过程中，由于滑块A、B和木板C之间的摩擦产生的总热量是多少？

BA

~~IA<-----1~~

C

///ZZZZZZZZZZZZZZZZ/////////////////

15.在芯片制造过程中，离子注入是其中一道重要的工序。如图所示是离子注入工作原

理示意图，离子经加速后沿水平方向进入速度选择器，然后通过磁分析器，选择出特定

比荷的离子，经偏转系统后注入处在水平面内的晶圆（硅片）。速度选择器、磁分析器

和偏转系统中的匀强磁场的磁感应强度大小均为B,方向均垂直纸面向外；速度选择器

和偏转系统中的匀强电场场强大小均为E,方向分别为竖直向上和垂直纸面向外。磁分

析器截面是内外半径分别为R/和用的四分之圆环，其两端中心位置M和N处各有一个

小孔；偏转系统中电场和磁场的分布区域是同一边长为L的正方体，其底面与晶圆所在

水平面平行，间距也为L当偏转系统不加电场及磁场时，离子恰好竖直注入到晶圆上

的。点（即图中坐标原点，X轴垂直纸面向外）。整个系统置于真空中，不计离子重力，

打在晶圆上的离子，经过电场和磁场偏转的角度都很小。当α很小时，有

sina≈tanσ≈α,cosα≈o求

（1）离子通过速度选择器后的速度大小V和磁分析器选择出来离子的比荷；

（2）偏转系统仅加电场时离子注入晶圆的位置，用坐标（x,y）表示；

（3）偏转系统仅加磁场时离子注入晶圆的位置，用坐标（x,y）表示。

离广源

试卷第8页，共8页

参考答案:

I.C

【详解】A∙特技演员匀速下滑，加速度为0,即不超重，亦不失重，A错误；

B.特技演员匀速下滑，加速度为0,即绳子对人的作用力与演员重力大小相等，B错误;

CD.对演员、轻绳、轻环整体进行受力分析如图所示

N=mgcosθ,mgSine=/=μN

解得

f=U5mg,μ=-

3

C正确，D错误。

故选C。

2.B

【详解】A.由图可知介质对①光的折射率比对②光的折射率大，所以①光的频率高于②光

的频率，故图中光束①是蓝光，光束②是红光，故A错误；

B.根据

c

V=­

n

可知，折射率大，波速小，故在光盘的透明介质层中，光束①比光束②传播速度慢，故B

正确；

C.根据

∆x--λ

d

可知，通过同一双缝干射装置，波长短，条纹间距窄。因为①光的频率高于②光的频率，故

①光的波长小于②光的波长，即光束①的条纹宽度比光束②的窄，故C错误；

D.因为①光的波长小于②光的波长，所以②光更容易发生明显衍射现象，故D错误。

故选B。

3.B

答案第1页，共15页

【详解】ABC.由匀变速直线运动规律

1，

x=^t+~ar

可得

4=^÷-«

t2t2

Y11

可知=-∙L图像斜率表示四,与纵轴的截距表示:;。，由图可得出

t~t2

4.01,

vn=—，-α=-4

00.12

解得

vo=40m∕s,a=-8m∕s2

所以该车处于减速状态，初速度为40m∕s,加速度大小为8m∕s2,故AC错误，B正确；

D.将%=40m∕s,α=-8m∕s2带入位移公式可得

X=40/-4/2

则前2秒的位移

X=64m

故D错误。

故选B。

4.C

【详解】AB.根据题意有遏止电压

C∕c=1.5V

则光电子的最大初动能

Ek≈eUc=1.5eV

根据爱因斯坦光电方程

Wa=hv-Ek=4.2eV-1.5eV=2.7eV

故AB错误：

C.当电流表示数为零时，断开电键，这时没有反向遏止电压，电流表示数不为零，故C项

正确；

D.将电源的正负极调换，变阻器滑片从6移到α,当光电流达到饱和电流后，电流表的示

数就不再变，故D项错误。

答案第2页，共15页

故选c。

5.C

【详解】A.初始时刻由于A、B整体加速度大于g,则在竖直方向上有

4

%+3mg=3m∙-g=4/ng

。=mg

方向竖直向下，弹簧处于压缩状态。在B上作用外力F后，整体向下做加速度为α=∕g的

匀加速运动，在分离时刻，A、B之间无相互作用力，此时对A,有

2ιng-F1=2m-；g

此时弹簧弹力

F∖=mg

方向竖直向上，弹簧处于拉伸状态，A错误;

B.两物块分离的瞬间对B,有

L1

mg—r=-tng

则此时外力大小为g，"g,B错误；

C.从开始到分离，系统向下运动的位移为

卜=蟹+幽=目

kk」

由匀加速运动的基本规律，有

2；"=说

解得两物块分离的瞬间物块B的速度大小为

C正确;

D.整个过程中弹簧的弹性势能不变，故由动能定理得

3mg'h+Wv=~3∕nvθ

解得

Wf=-^γ-

整个过程中外力尸做负功，D错误。

答案第3页，共15页

故选c。

【详解】A.设卫星A的轨道半径为RΛ,卫星B的轨道半径为Rs,结合图像有

,

RB-ΛA=3Γ

RB+(=5r

解得

RA=「

Rli=4r

设卫星A绕地球做匀速圆周的周期为TA,则有

1m4/

G-LnM

解得

T1LNGM

设卫星B绕地球做匀速圆周的周期为TB,则有

CM加4/4

(4r)2

解得

“唇=81

由图像可知每经过

t=T

两卫星再一次相距最近,则有

(―-—)∙7'=2Λ∙

TN"

联立解得

7

T=-T

A8

则地球质量为

答案第4页，共15页

..4//25612/

M--------=-----------

GTl49GT2

A错误；

B.设地球的第一宇宙速度为小则有

2

GMm_wv1

(0.8r)2一砺

解得

I2563

v=IGM「1G49GV=8&r

I-V0.8/-^V0.8/--IT

B正确；

C.设地球密度为p,则有

4

M-p∙-Λ∙(0.8r)3

解得

375万

P=----------7

49G7,2

C错误；

D.设卫星A的加速度大小为”,则有

CMm

G——=ma

解得

2563

_GM_49GT2_256/r

'r~r--49T2

D错误。

故选B。

7.D

【详解】AB.对整体分析，重力大小和方向不变，绳1、2弹力方向不变，根据左手定则,

安培力水平向右逐渐增大，有平衡条件得

水平方向

耳=BCoS60。+B//

竖直方向

o

F2sin60=mg

答案第5页，共15页

电流逐渐变大，则年增大、鸟不变，故AB错误；

C.当电流增大到/0时，安培力与重力的合力最大，即绳3的拉力最大

sin30。=超

δ

最大值为

鸟=2mg

故C错误；

D.对导体棒受力分析得

tan30。=侬

得

，0=~W

故D正确。

故选D。

8.BC

【详解】A.物体受摩擦力，所以机械能和电势能之和减小，A错误；

BC.设物体质量为胆，电场力为受到的摩擦力为力根据牛顿第二定律有

mgsin0+f-Fl,l=ma

代入数据可得

Λ∣i-∕=2∕n

所以

F电>.f,mgsin6>+f>F也

做功公式

W=Fx

故电场力与摩擦力做功的关系有

>fa

摩擦力和重力做的功与电场力做的功的关系有

(mgsinθ+f)x>Fl^x

答案第6页，共15页

电势能的减少量等于电场力做的功，B,C正确；

D.物体受到的外力中，电场力大于摩擦力，整体做正功，所以整体机械能增加，D错误;

故选BCo

9.AC

【详解】A.由图乙可知f=1.0s时x=3.0m处质点沿），轴正方向运动，此时该质点应位于波

传播方向波形的下坡，所以波沿X轴负方向传播，故A正确；

B.由图甲读出波长为4=4m,由图乙读出周期为T=2s,则波速为

V=—λ=2Cm∕,s

T

故B错误；

C.因为°、6两质点平衡位置间的距离为

-

Δx=Xbxa=2m=

所以f=1.5s时，a、〃两质点的速度和加速度均等大反向，故C正确；

D.f=LOs到f=1.5s所经历的时间为

△/=0.5S=-T

4

但由于/=LOs时质点“不在平衡位置或最大位移处，所以该段时间内质点”通过的路程不

等于10cm,故D错误。

故选ACo

10.AC

【详解】A.“棒刚开始运动时，产生的感应电动势为

E=B∙g%*BL%

感应电流为

/=EB/

R+1R3R

2

b棒受到的安培力

K=BIL=四巡

3R

加速度为

a.Fl)_B心。

bm3mR

A正确;

答案第7页，共15页

B.经过足够长的时间，穿过回路的磁通量不变，回路中无感应电流，此时两棒匀速运动,

匀速运动时，两棒切割产生的电动势大小相等，有

BgVa=BLVb

解得末速度

%=2%

对“棒根据动量定理可得

_L

-BI—Δ/=mva—

对b棒根据动量定理可得

BI∙L∙Nt=mvb

联立解得

24

%=”，VII=MV(I

B错误；

C.对b棒根据动量定理可得

Bl-L-At=mvb

即

BLq=mvb

解得

C正确：

D.根据能量守恒定律可得整个过程中回路中产生的焦耳热为

根据焦耳定律可得整个过程中b棒产生的热量为

CRC2CI2

Qi,=—j—Q&=WQ总=77mvo

R+-R5I’

2

D错误.

故选AC。

答案第8页，共15页

11.D1.48A

【详解】（I）[1]AB.有拉力传感器测小车受到的拉力，不需要用天平测出沙和沙桶的总质

量，也不用保证沙和沙桶的质量远小于小车的质量，AB错误；

C.电磁打点计时器并不比电火花计时器误差小，C错误；

D.小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录拉力传感器

的示数，D正确。

故选D。

（2）[2]电源的频率为50Hz,相邻计数点间有四个点未标出，则相邻计数点时间间隔为

T=OJs

根据逐差法

CE-AC22.56-2?8.32

o102m∕s21.48m∕s2

4T24,0.12

（3）[3]因长木板置于水平桌面，未平衡摩擦力，则有一定的拉力时才会产生加速度，而本

实验通过拉力传感器测力，则〃一尸图像是一条直线。

故选At,

12.大于14.0通道1

【详解】（1）口]利用伏安法测电阻，题中待测电阻是大电阻，采用电流表内接法，其阻值

远大于滑动变阻器最大阻值，滑动变阻器采用分压式接法，实验电路如图所示

I-----------®---------

Ji—

[2]由欧姆定律可知

u_

RN

电路中因为电流表分压，导致电压表读数大于&两端实际电压，故RN测量值大于真实值。

答案第9页，共15页

（2）[3]质量为0.16kg的物体对RN的压力为

F=Ing=1.6N

由图甲可知，此时RN=28.0kC,由闭合电路欧姆定律可得

E=U+IRN

且

1

联立可得

Λ0=14.OkΩ

[4]由甲图可知，压力变大，RN阻值变小，故电路中电流变大，R'两端电压变大，大于2V,

故物体将进入通道1。

13.（1）幽（2）月Z,（3）晒

S80S

【详解】（1）氧气的压强为：

_4mgmg_5mg

p'~~s~+~s^~~s~

氮气的压强为：

PJ=P,+驷=酶

1125S

（2）对于氧气，温度不变，初状态：

P尸饕,V1=^L.2S+^L.S=I-LS

末状态设压强为P2,体积为

135

V=-L2S+-L∙S=-LS

2444

根据玻意耳定律知：p1V1=p2V2

代入数据解得：

Stng

此时杆出现弹力，处于拉伸状态，对上面的小活塞受力分析得

p（）S+mg+F=p?S

解得杆的弹力为

F=Ing

答案第IO页，共15页

对于氮气分析初状态:

Pf=P日黑=整，iγ=T。,V1^L.IS=LS

加热后，

设温度为：T2',体积为：