河北省2024届高三年级下册普通高中学业水平选择性考试模拟（四）物理试卷(含答案)

河北省2024届高三下学期普通高中学业水平选择性考试模拟（四）

物理试卷

学校：___________姓名：班级：考号：

一、单选题

1.2023年10月3日，诺贝尔物理学奖揭晓，三位科学家以阿秒激光技术奠基人的身

份共同获奖。阿秒激光脉冲是目前人类所能控制的最短时间过程，可用来测量原子内

绕核运动电子的动态行为等超快物理现象。若实验室中产生了1个阿秒激光脉冲，该

激光在真空中的波长4=50nm,真空中的光速c=3.0xl08m/s,普朗克常量

/z=6.63xIOfj.s,则该阿秒激光脉冲的光子的能量约为（）

A.3.98X10-17JB.3.98X10-18JC.3.98XW19JD.3.98X10-20J

2.杭州亚运会男子100米决赛中，我国运动员发挥出色，以9秒97成绩夺魁。假设

在百米赛跑前的训练测试中，甲、乙两位运动员从同一起跑线同时起跑，甲、乙分别

达到一定的速度后，两位运动员均做匀速直线运动，VT图像如图，已知图中阴影I

的面积大于阴影II的面积，且时刻乙到达了50米处。由此可知（）

A.甲运动员的加速度先增大后减小再不变

B.在"时刻，甲、乙两运动员相遇

C.在％时刻，甲运动员跑过了50米处

D.0~4时间内，甲、乙运动员在任意时刻的加速度大小都不可能相同

3.如图，在水池底中部放一线状光源，光源平行于水面，则水面观察到的发光区域形

状为（）

光源

A.B.

D.

4.如图所示，一背包静止挂在竖直墙壁的。点。用塑料夹夹住。点两侧轻质背带的

中间位置，背包上边缘"N始终保持水平，两侧背带与间的夹角相等，背包质量

为机。塑料夹位置越低，两侧背带之间的夹角越大，重力加速度为g。以下说法正确

的是（）

A.塑料夹下方两侧背带的拉力大小均为0.5小g

B.塑料夹位置越低，塑料夹下方两侧背带拉力越大

C.背带对背包的作用力与背包对背带的作用力是一对平衡力

D.背带对背包的拉力的合力与背包的重力是一对相互作用力

5.光滑水平面上有一个物体正在向右匀速运动，某时刻有一个水平向右的恒定拉力作

用在物体上，以向右为正方向，下列关于物体的动能后女与拉力的冲量/之间的关系图

6.图甲是一种振动发电机的示意图，半径厂=0.1m、匝数〃=25匝的线圈（每匝的周长

相等）位于辐向分布的磁场中，磁场的磁感线沿半径方向均匀分布（其右视图如图乙所

示），线圈所在位置的磁感应强度的大小均为8=二丁，外力R作用在线圈框架的P

5兀

端，使线圈沿轴线做往复运动，线圈的运动速度丫随时间/变化的规律为

v=2sin57iZ（m/s）o发电机连接一灯泡后接入理想变压器，三个规格相同的灯泡均能正

常发光，灯泡正常发光时的电阻不变，不计线圈电阻。则每个灯泡正常发光时两端的

电压为（）

线圈

C

乙甲

A.2VB.V2VC.V3VD.4V

7.在竖直墙壁上距离地面约2.5m高度处的0点和0点正下方1m处的。点分别钉一

长钉，在。点处的长钉上系一长度L=1.5m的轻质细线，细线下端系上质量加=0.5kg

的小球。将小球拉至几乎碰到小丽同学的鼻尖A处（此时细线与竖直方向的夹角为53。）

无初速度释放。已知g=10m/s2,sin53o=0.8,cos53Q=0.6,小球可视为质点，空气阻

力不计。则下列说法正确的是（）

A.释放小球的瞬间小球的加速度大小为6m/s2

B.细线即将碰到O处的长钉时，细线所受的拉力大小为15N

C.细线碰到。处的长钉时，细线所受的拉力大小突然变为17N

D.小球返回后能与小丽同学的鼻尖发生碰撞

二、多选题

8.在相距8m的P、Q两点有两个做简谐运动的点波源，其振动图像分别如图甲和图

乙。已知波速均为v=2m/s,振动稳定后，下列说法正确的是（）

A.波长均为4m

B.在P、。连线的中垂线上，各点振动的振幅均为6cm

C.在尸、。连线上，有4个振动加强点

D.振动加强点的振幅为4cm

9.2023年8月3日11时47.分，我国在酒泉卫星发射中心成功发射风云三号F星，F

星顺利进入预定轨道。假设F星与天宫空间站在同一轨道平面内，且都是做匀速圆周

运动，运动方向相同，F星绕地球运行的周期（1）小于天宫空间站的周期（初，且都小

于地球静止卫星的周期，则下列说法正确的是（）

A.F星距离地面的高度大于天宫空间站距离地面的高度

B.天宫空间站绕地球运行的加速度大于地球静止卫星的加速度

C.F星和天宫空间站的轨道平面一定过地心

D.F星和天宫空间站每经过时间距离最远

《+工

10.在地面上方空间存在方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的水平方向匀强磁

场，一电荷量为+〃、质量〃z=西的带电小球以水平初速度%水平向右抛出，运动

2g

轨迹如图。已知重力加速度为g,下列说法正确的是（）

%

A.小球从轨迹的最高点运动到最低点的过程，机械能守恒

B.小球运动到轨迹的最低点时的速度大小为2%

C.小球水平抛出时的加速度大小为2g

D.小球在坚直面内运动轨迹的最高点与最低点的高度差

2g

三、实验题

11.物理兴趣小组利用如图甲所示的装置验证动量守恒定律。图中摆球的平衡位置贴

近水平面上的A点，重力加速度为g。

（1）用游标卡尺测量摆球直径，如图乙所示，摆球的直径d=cm。

（2）将摆球向左拉起，使摆线与竖直方向的夹角为a,在A点放置一小滑块，释放摆

球，摆球运动到最低位置时与滑块发生正碰，而后摆球向右摆动，摆线与竖直方

向的最大角度为川，滑块向右运动的最大位移为x,已知滑块与水平面之间的动

摩擦因数为〃，滑块的质量为摆球的质量为m（机＞"）,摆线长为L。，摆球的直径

为d,则摆球与滑块碰撞后瞬间滑块的速度大小为。

（3）当在误差允许的范围内，满足时，说明摆球与滑块碰撞过程动量守

恒。（填写利用已知量表示的最简式）

12.晓燕同学在探究热敏电阻的特性时，采用等效电路法来测量温度不同时热敏电阻

的阻值。实验器材如下：

NTC热敏电阻（35°C〜40℃时，阻值为几千欧姆）；

毫安表（A）（量程为0.6mA,内阻为3Q）；

滑动变阻器R,（阻值范围为。〜2000）；

滑动变阻器4（阻值范围为。〜6kQ）；

电阻箱R（阻值范围为0~99990）；

电源（电动势E=3V,内阻不计）；

单刀双掷开关，导线若干，烧杯，温度计等。

（1）用笔画线代替导线将图甲中器材连接成实物电路（图甲中已经连接了部分器材）。

（2）晓燕同学先测量恒定温度下NTC热敏电阻的阻值。先将单刀双掷开关郑于。处，调

节滑动变阻器，使毫安表的示数为0.40mA；再将单刀双掷开关掷于6处，调节电阻

箱，当毫安表的示数为mA时，此时电阻箱的示数如图乙所示，则NTC热敏电

阻的阻值为Qo

乙

（3）该实验中滑动变阻器应选用（选填"或“&"）。

（4）改变温度，多次测量得到不同温度下NTC热敏电阻的阻值，实验数据如表所示。

温度t/p353637383940

电阻R/k。3.963.393.002.742.42

由于疏忽，忘记了在表格中填写39。（2对应的电阻，则下列数据最可能的是

A.2.71B.2.60C.2.54D.2.40

四、计算题

13.有一高度为力（未知）、上端开口的圆筒绝热汽缸，用一截面积为S、厚度和质量均

不计的绝热活塞盖到汽缸顶部，汽缸内封闭有一定质量的理想气体。现在活塞上缓慢

放一质量”=也式的重物后，活塞下落到距离汽缸底2处静止。已知大气压强为

5g2

Po,汽缸内气体初状态的温度为"，重力加速度为g,汽缸底部厚度不计，不计一切

摩擦。

绝热活塞

绝

绝

热

热

汽

汽

缸

缸h

2

(1)求汽缸内气体末状态的温度。

(2)若气体的内能。=左丁，左为已知常数，则汽缸的高度力为多少？

14.如图，固定在竖直平面上的半径尺=LOm的光滑半圆轨道与光滑水平地面在A

点相切，在半圆轨道的最低点A设置一压力传感器，压力传感器上放置一质量

咫=1.5kg的小球乙，水平地面左侧放置一质量以3=3kg、半径厂=0.9m的光滑四分之

一圆弧轨道丁。用外力将物块甲和物块丙压缩轻弹簧并保持静止，某一时刻突然同时

撤去外力，轻弹簧将物块丙、甲分别向左右两边水平弹出，物块丙、甲被弹开后，立

即拿走轻弹簧，经过一段时间后，物块丙将滑上圆弧轨道丁，物块甲则与小球乙发生

弹性碰撞，碰撞后瞬间压力传感器的示数为H1N。已知物块甲和物块丙的质量均为

叫=lkg,重力加速度g取lOm/sz,甲、乙、丙均可视为质点，C为四分之一圆弧轨道

的最高点，3为半圆轨道的最高点，空气阻力不计，轻弹簧始终在弹性限度内。

(1)求物块甲被轻弹簧弹开后获得的速度大小。

⑵求轻弹簧的弹性势能及物块丙滑上丁后上升的最大高度处与C点的高度差。

⑶求小球乙运动到3点时对轨道的压力大小、小球乙落地点到A点的距离和小球乙落

地时速度方向与水平方向夹角的正切值。

15.2023年3月31日，由中国中车自主研制的国内首套高温超导电动悬浮全要素试验

系统完成首次悬浮运行。该磁悬浮列车涡流制动原理的模型如图所示。模型车的车厢

下端装有电磁铁系统，该电磁铁系统在其正下方产生的磁场，可看成磁感应强度大小

为B、方向竖直向下的矩形区域(长为3宽为4的匀强磁场。将长大于L、宽为d、

电阻为R的单匝矩形线圈(粗细忽略不计)等间隔铺设在轨道正中央，相邻两线圈的间

隔也恰好为乩在某次试验中，模型车以一定初速度开始进入第1个线圈并制动，恰

好能完整通过〃个线圈。若该模型车所受的空气阻力大小与速度成正比(7=E，左为

常量)，模型车(含电磁铁系统)的质量为模型车与轨道之间无摩擦。求：

(1)该模型车的磁场全部进入任意一个线圈的过程中，流过线圈的电荷量外

(2)该模型车右侧刚进入第加(m<〃)个线圈时，系统的速度大小匕“。

(3)该模型车通过每个线圈所产生的热量之比。

参考答案

1.答案：B

解析：根据光子的能量公式有E=%=/，£，代入数据可得石=3.98义10-叼，故B项正

确。

2.答案：C

解析：根据VT图像的斜率表示加速度可知，甲运动员先做加速度逐渐减小的变加速

运动后做匀速运动，0~:时间内的某时刻，甲、乙图线的斜率可能相同，即甲、乙运

动员的加速度大小可能相同，A、D项错误；

根据VT图像与坐标轴横轴围成的面积代表位移，图像交点表示二者的速度相等，可

知在4时刻甲运动员在乙运动员前面，乙时刻两运动员的速度相等，B项错误；

根据VT图像与坐标轴横轴围成的面积代表位移，图中阴影I的面积大于阴影n的面

积，可知在0~马时间内，甲的位移大于乙的位移，所以在时刻甲运动员跑过了50

米处，C项正确。

3.答案：B

解析：取线状光源左右两侧上一点光源，点光源发出的光在水面上有光射出的水面形

状为圆形。设此圆的半径为几点光源发出的光恰好发生全反射的光路图如图1所

示。根据几何关系可得尺=/ztanC（C为临界角），线状光源发出的光在水面上有光射出

的水面形状如图2所示，故B项正确。

4.答案：B

解析：由于塑料夹下方两侧背带间的夹角未知，无法算出两侧背带的拉力大小，A项

错误；

假设两侧背带间的夹角为2。，对背包受力分析有2Tcos8=mg,塑料夹位置越低，0

越大，则背带拉力T越大，B项正确；

背带对背包的作用力与背包对背带的作用力是一对相互作用力，C项错误；

背带对背包的拉力的合力与背包的重力是一对平衡力，D项错误。

5.答案：B

解析：根据动能定理有网=3机丫2—；加说，结合位移公式x=w+ga/和牛顿第二定

律尸=77位，联AL可得一fnv~=—ZT/VQ*+vFtH-----(Ft)",即纭=Eko+%，----1一，可知

22Q2m2m

物体的动能后女与拉力的冲量/之间关系为二次函数，该图像为开口向上的抛物线，故

B项正确。

6.答案：B

解析：线圈中产生的感应电动势的最大值

32JT

E=2mirBv=2x25x7ix0.lx-x2V=6V,由题意可知。=5兀s"=—，解得

m5兀T

T=0.4s,则发电机产生的感应电动势的瞬时值表达式为E=6sin5就(V),发电机正常

工作时三个灯泡均正常发光，则变压器原、副线圈两端的电流关系为/|=g，2,根据

4=四=工，则变压器原、副线圈的匝数之比为2:1,电动势的有效值

12〃12

pf—

E=^>=372V,设灯泡正常发光时其两端的电压为U,则副线圈两端的电压为U,

后

根据匝数比和电压的关系，知原线圈两端的电压为2。，则有石=。+2。=3。，解得

U=&V,故B项正确。

7.答案：C

解析：将小球处于初始位置时的重力沿细线方向和垂直细线方向分解，垂直细线方向

由771gs布53。=/77«,解得a=8m/s2,A项错误；小球下摆，根据机械能守恒有

mg£(l-cos53°)=—mv2,解得v=2Gm/s,又由耳一根且二用匕，解得々=9N,B项

2L

2

错误；由工-班？=机------解得耳=17N,C项正确；根据机械能守恒定律，小球

L-Loo

恰好能返回A点，不能碰到小丽鼻尖，D项错误。

8.答案：AC

解析：由振动图像可知T=2s,波长；l=vT=4m,A项正确；因为两个波源的起振方

向相反，所以在尸、Q连线的中垂线上的各点都是振动减弱点，振动减弱点的振幅

A=4cm-2cm=2cm,B项错误；在尸、。连线上，设距离P点为x的点为振动加强

丸

点，则有(8—%)—x=(2"+l)5(〃=0,±L…)，解得x=[4—(2〃+l)]m("=0,±l,),因为

8m>x>0,所以〃=0时，x=3m,〃=l时，x=lm,〃=-l时，x=5m,〃=-2时,

x=7m,即在P、Q连线上，有4个振动加强点，C项正确；振动加强点的振幅

A=4cm+2cm=6cm,D项错误。

9.答案：BC

解析：根据题述，F星绕地球运行的周期售）小于天宫空间站的周期（初，由开普勒第

三定律可知，F星绕地球运行的轨道半径小于天宫空间站的轨道半径，所以F星距离

地面的高度小于天宫空间站距离地面的高度，A项错误；由万有引力定律和牛顿第二

Mm

又由于天宫空间站的轨道半径小于地球静止卫星的轨道半径,

定律，有G下-ma,

可知天宫空间站运行的加速度大于地球静止卫星的加速度，B项正确；万有引力提供

向心力，所以F星和天宫空间站的轨道平面一定过地心，C项正确；设两者距离最远

时经过时间。再次距离最远，由---=1,解得/=工?二，D项错误。

ZT2T2-TX

10.答案：ABD

解析：将小球的速度分解为一个水平向左、大小匕=£的分速度和一个水平向右、大

小%的分速度。由于耳=e4%B=wg（与重力平衡），可知小球的运动可以看成是

以速率匕向左的匀速直线运动和以速率为的匀速圆周运动的合运动，故小球在运动轨

迹的最低点时的速度大小丫=匕+岭=2%,B项正确；由（7%3=21118，可得小球水平抛

出时的加速度大小。=烈左土螫=3g,C项错误；由于洛伦兹力不做功，小球从运动

m

轨迹的最高点运动到最低点的过程，由机械能守恒有解得

h=j,A、D项正确。

2g

11.答案：(1)1.85

(2)

⑶：一

mJ14+)(1cosa)=m.(1—cos/?)+

解析：（1）游标卡尺主尺的示数为18mm,游标尺示数为5x0.1mm=0.5mm,则摆球的

直径d=l8mm+0.5mm=18.5mm=1.85cm。

(2)对滑块，由动能定理有-〃Mgx=0-3跖^，解得“=屈乐。

(3)由题意可知，摆长L=4+g。碰撞前，由机械能守恒定律，有

2

mgL(l-cosa)=^-mv0,解得％=J2gL(l-cos。),碰撞前系统动量为

mv0=my/2gL(l-cosa)；碰撞后，由机械能守恒定律有小亚(1-cos夕)=解得

匕=j2gL(l-cos/3),碰撞后系统动量为mv1+Mv2-2gL(l-cos/?)+M12jUgx；当

在误差允许的范围内满足根％=mvl+Mv2,即满足

“(4+3(1—cos0)=mJ,。+(1—cos尸)+时，说明摆球与滑块碰撞过程动

量守恒。

⑶&

(4)C

解析：(1)根据等效法连接实物电路，如图所示。

Sir

电阻箱

P

ut

(2)依题意，在电源相同的情况下，当电流相同时，电路总电阻也相同，在电路其他部

分不变的情况下，当毫安表(A)的示数仍为0.40mA时，电阻箱的示数即为热敏电阻的

阻值，根据电阻箱的读数规则，电阻箱的示数为

6xl000Q+9xl00Q+lxl0Q+4xlQ=6914Q,故此时热敏电阻的阻值为69140。

(3)已知待测电阻的阻值为几千欧，且电路中滑动变阻器为限流接法，考虑到调节的有

效性，应选择阻值与待测电阻接近的滑动变阻器

(4)观察表格中数据知，随着温度升高，NTC热敏电阻的阻值减小得越慢，所以39°C

274+242

对应的电阻值小于kQ=2.58kQ,但大于2.42kQ,故C项正确。

2

13.答案：(1)T=L1"(2)%=J"

5{Mg+PoS)11%S

解析：(1)初状态，气体的压强为Po，体积为S/i,温度为"；末状态，气体的压强

p=p°+四=22p°,体积V=S4，由理想气体状态方程，有互刑=火工

S2TQT

解得T=l.l"

(2)初状态，气体的内能4=也,，末状态，气体的内能。=5=1.伙”

气体内能的变化量

△u=u—4=0.伙"

h

又由W=W重物+W空气=(Mg+p°S)；

根据热力学第一定律，可得重物〃对汽缸内气体做的功叶=AU=0』左”

联立解得h=—-=

5(Mg+PoS)llp0S

14.答案:(l)-2m/s(2)2.85m(3)J|

解析：(1)根据题意可知，甲与乙发生弹性碰撞后瞬间轨道对乙的支持力尸=niN,对

乙由牛顿第二定律有

F-m^g=m,^-

解得vA=8m/s

甲、乙发生弹性碰撞，由动量守恒定律，有

叫%=叫丫甲+m2vA

碰撞过程中机械能守恒，有

1112

5叫环2=5叫丫甲2+~m2VA

联立解得为=10m/s,丫甲=-2m/s,负号表示碰撞后甲的速度方向向左。

(2)释放弹簧，将甲、丙弹出的过程，根据动量守恒有0=班％+«1V丙

解得v丙=-％=-10m/s，负号表示弹开后丙的速度方向向左

弹簧将甲、丙弹开的过程中系统的机械能守恒，有

12,122

Ep=3"Wo+5"F丙=叫%

解得耳=100J

丙滑上丁时，水平方向动量守恒，有

%丫丙=(见+加3)丫共

又根据系统能量守恒，有

|叫喑=网gh+g（叫+”）v共2

解得/z=3.75m

丙滑上丁后上升的最大高度处与C点的高度差H=h-r=2.85m0

(3)乙在半圆轨道上的运动过程，由机械能守恒定律有

1,1，-n

5叫白=3恤VB+