河北省2024届高三下学期全过程纵向评价第四次联考（三模）物理试卷（解析版）

高级中学名校试卷PAGE2024学年河北省全过程纵向评价（第四次）联考物理试卷一、单选题：本大题共7小题，共28分。1.经研究证明，光子和电子相互作用发生光电效应还是康普顿效应，取决于电子的“自由”度。当光子能量和逸出功在同一数量级时，电子吸收光子，发生光电效应；当光子能量较大时，电子的逸出功几乎可以忽略，可看做是“自由”的，则发生康普顿效应，下列说法正确的是（）A.光电效应方程是从能量守恒的角度解释了光的粒子性B.康普顿效应说明光具有波动性C.光电效应说明了能量守恒，康普顿效应则解释了动量守恒，二者是矛盾的D.金属只要被光照射的时间足够长，一定会发生光电效应〖答案〗A〖解析〗A.光电效应方程是爱因斯坦根据光量子假说和能量守恒定律得到的，故A正确；B.康普顿效应是光子与电子的碰撞，体现了光的粒子性，但并未说明电子的波动性，故B错误；C.根据题中说法，光电效应是在电子自由度较小的情况下，表现出的吸收特性，动量并不是不守恒，而是表现不出来，而康普顿效应是基于能量较大的光子与电子的碰撞，既体现动量守恒又体现能量守恒，二者并不矛盾，故C错误；D.电子对光子的吸收并不能累积，一次只能吸收一个光子，若吸收的光子能量小于金属逸出功，即不能发生光电效应，故D错误。故选A。2.中国的传统医学博大精深，其中针灸技术可用来治疗各种疾病。选用针灸针时，会根据不同的治疗选择不同的规格，较常用的1寸针长度约为25mm，直径，针尖部分的截面可以看做是高为2mm的三角形，如图甲、乙所示，不计针的重力作用，当医生用的力垂直皮肤下压该针进行治疗时，下列说法正确的是（）A.针尖进入肌肉组织过程中，肌肉所受的弹力约为B.针尖进入肌肉组织的过程中，肌肉所受的弹力约为C.若该针尖停止进入，则此时与针尖接触位置的肌肉组织所受弹力均相同D.若针尖形状如图丙，则针尖缓慢进入身体时某固定位置肌肉所受弹力越来越小〖答案〗B〖解析〗AB．当针尖进入人体肌肉组织的过程中，受力分析如下图所示，由受力分析图可知求得故B正确，A错误；C．若该针尖停留在某位置，则与针尖接触的肌肉组织所受弹力大小相同，但方向不一定相同，故C错误；D．若针尖缓缓变直，则针尖切线夹角越来越小，在合力F不变时，夹角越小，越大，故D错误。故选B。3.某科学小组在进行光纤的模拟试验过程中，如图把中空透明玻璃管水平放置在试验台上，从玻璃管外平视观察到管的内径为d，若该玻璃管的折射率为n，则管的实际内径约为（）A. B. C. D.〖答案〗C〖解析〗作出光路图如图所示：从内壁上发出任意两根光线，它们折射出空气反向延长线交点位置即为管外观察到的内径位置，设玻璃管外径L，由题意可得，折射率解得故选C。4.2024年3月20日8时31分，探月工程四期“鹊桥二号”中继星由长征八号遥三运载火箭在中国文昌航天发射场成功发射升空，该卫星是经“地—月转移轨道”逐步送入近月距离约200km、远月距离约1600km的稳定椭圆环月轨道，周期24h，月球半径约1738km，月球表面重力加速度约为，下列说法正确的是（）A.该卫星的发射速度应大于第二宇宙速度B.若另发射一颗距月球表面约300km的环月圆轨道卫星，则其周期约为5小时C.若要在远月点把“鹊桥二号”转移到圆轨道上，其速度加至约D.由以上条件，可以求得“鹊桥二号”在近月点所受的万有引力大小〖答案〗C〖解析〗A．“鹊桥二号”中继卫星并没有脱离地球束缚，所以其从地球的发射速度应高于第一宇宙速度而低于第二宇宙速度，则A项错误；B．设“鹊桥二号”椭圆环月轨道的半长轴为，环月圆轨道卫星的轨道半径为，根据开普勒第三定律有其中解得故B选项错误；C．若要在远地点把“鹊桥二号”转移到圆轨道上，设其速度v，联立可得故C选项正确；D．由于缺少“鹊桥二号”的质量，故无法求出万有引力的大小，故D项错误。故选C。5.在某次电动汽车性能试验中，工程师已测得该款汽车综合阻力随时间变化关系式，现工程师为汽车提供恒定的牵引力F，并使汽车由静止开始直线加速至速度再次为0停止，则在此过程中，以下说法正确的是（）A.汽车达到最大速度的时间B.汽车达到的最大速度为C.全过程中，汽车的牵引力F的冲量为D.全过程中，汽车的阻力f的冲量为〖答案〗B〖解析〗本题以电动汽车的性能试验为背景，考查了当牵引力时，汽车的速度达到最大，图像，以及冲量的概念；也根据动量定理求解冲量。A．当牵引力时，汽车的速度达到最大，即此时故A错误；B．如图：由图像可知，三角形面积代表速度的变化量的大小，则故B正确；C．由图像分析，汽车从运动到停止的时间则牵引力的冲量为故C错误；D．因初末态速度均为0，全过程动量变化量为0，故合外力冲量为0，则阻力的冲量为若按照f的平均值算也是此结果，故D错误。故选B。6.如图所示，在一个倾角为的导轨MN上面，放置一个长度为L的金属棒PQ，已知两导轨间距为，金属棒的质量为m、阻值为r，导轨与金属棒接触良好，两者间动摩擦因数为，导轨下端连接一个阻值为R的定值电阻，整个导轨处在一个垂直导轨所在平面向上、磁感应强度为B的匀强磁场中。现用一个恒力F拉动金属棒沿导轨斜面运动了x的距离，所用时间为t，此时金属棒的速度为v，下列说法正确的是（）A.金属棒速度为v时，R两端的电压为B.该过程中生成的焦耳热为C.该过程中摩擦力做的功为D.该过程中安培力做的功为〖答案〗D〖解析〗本题为电磁感应综合问题，对于电磁感应问题研究思路常常有两条：一条从力的角度，根据、闭合电路欧姆定律、安培力公式列出方程；另一条是能量，分析电磁感应现象中的能量问题，根据动能定理、功能关系、能量守恒等列方程求解。A．金属棒速度为v时，R上的电压为故A错误；B．该过程中，生成的焦耳热指电阻生热的总和，有故B错误；C．该过程中摩擦力做的功为故C错误；D．设该过程中安培力做的功为，根据动能定理，则有整理得故D正确。故选D。7.如图所示，一个正四棱锥形框架放置在地面上，各侧棱边长和底边的对角线长均为L，在各侧棱都有轻质光滑圆环，对面圆环被同一根弹性绳连接，在弹性绳的交叉穿过一个轻质小圆环，其半径忽略不计，在环上用轻质硬绳挂一个质量为m的重物，初始时由于重物被手托举，弹性绳均处于各侧棱的中点位置，若整个过程中都处于弹性限度内，弹性绳的劲度系数均为k，弹性势能，则自由释放重物以后（）A.重物下落过程中，该重物的机械能守恒B.重物下落的过程中，各侧棱的轻质小环不会运动C.重物下落过程中，重物的最大速度为D.重物下落到最低点时，弹性绳对重物做的功为〖答案〗C〖解析〗本题考查了系统机械能守恒应用，要掌握机械能守恒的条件，明确物块速度最大时合力为零，由机械能守恒定律求最大速度，由动能定理求弹性绳对重物做的功。A．重物下落过程中，有弹性绳弹性势能的参与，故重物和绳组成的系统机械能守恒，重物机械能不守恒，故A错误；B．重物下落的过程中，侧棱上的轻质小环会有一定的下降，则B错误；CD．重物下落过程中，由于轻质小环和侧棱之间是光滑的，释放重物后，由于小环轻质，重物下落至任何位置，绳与侧棱均垂直，设每根弹性绳的长度是x，则经分析，交叉点到棱尖S的距离也为x，环是轻质的，故可知初始弹性绳处于原长状态，当物块速度最大时，有解得由机械能守恒定律，得求得最大速度此过程重力对重物做的功为到最低点的过程重力继续对重物做的功，有而在最低点速度为零，根据动能定理可知重物下落到最低点时，弹性绳对重物做的功故C正确，D错误。故选C。二、多选题：本大题共3小题，共12分。8.如图所示，理想变压器原线圈接的交流电，原、副线圈匝数比，已知定值电阻、，R是滑动变阻器，电压表和电流表均为理想交流电表，以下说法正确的是（）A.时，理想变压器的输出功率最大B.理想变压器的最大输出功率为C.理想变压器的输出功率最大时，电流表的示数为1AD.时，滑动变阻器消耗的功率最大〖答案〗AD〖解析〗AB．根据题意，电源电动势有效值如图：假设原线圈中的电压为，电流为，可认为虚线框中为等效电阻又，，求得①则电路可看成是由r和组成的电路，若使变压器输出功率最大，则的功率最大，根据根据基本不等式，当时，的输出功率最大，此时由①式可得输出的最大功率故A正确，B错误；C．理想变压器的输出功率等于负载电阻总功率，则有可得故C错误；D．要使滑动变阻器上的功率最大，把r按照上述规则等效到副线圈中，有求得如图所示：把虚线框看成是电源，内阻当时，滑动变阻器输出功率最大，此时故D正确。故选AD。9.如图所示图像示意图在物理学习中经常遇到，很多的物理量关系都满足此类关系图像，那么关于此图像适用的物理过程，描述不正确的是（）A.研究电源串联外电阻输出功率时，该图像可近似看作是电源输出功率P随外电阻R变化的图像B.研究两个小球发生弹性碰撞且碰前球静止，该图像可看做是碰后动能与质量关系的图像C.研究竖直面内绳球模型球从水平下落至竖直的过程中，可以完整表达球重力的功率P与绳跟水平面夹角的关系D.该图像可以表述两个分子间的作用力F与分子间距r的关系〖答案〗CD〖解析〗本题考查图像示意图的意义，要学会变通，能举一反三，关键要掌握相关的物理规律。本题根据图形所表示横坐标轴量与纵坐标轴量的关系，结合相关的规律进行分析。A．电源输出功率随外电阻变化图像如图所示：和题中示意图基本近似，故A正确；B．两个小球弹性碰撞且其中球碰前静止，该图像可看做是碰后动能与质量关系图像如图：故B正确；C．绳系小球模型，水平静止时重力的功率是0，运动到竖直状态时重力的功率也是0，故C错误；D．分子力与分子间距关系如图所示，故D错误。本题选不正确的，故选CD。10.科学家在研究电荷分布的对称性的时候，巧妙地借助了我国传统文化中的“阴阳太极图”，以获得更多的启示和灵感，如图所示的三维坐标系。太极图呈圆形位于xOz平面内，y轴过圆心O，在x轴两侧对称分布各有一个大半圆和小半圆，M、N各是小半圆的圆心，现在M、N上分别放置一个等电量的负点电荷和正点电荷，在y轴的正向有一个定点C，在圆的边缘有一个位置D，则下列说法正确的是（）A.若将正试探电荷q由C点沿y轴移动到O点，则q的电势能始终不变B.若将正试探电荷q由A点沿“阴阳”边界经O移动到B点，则q的电势能增加C.若将负试探电荷q沿虚线由C移到D，则电场力一直对电荷做正功D.若将负试探电荷沿z轴由O向z轴正向移动，则电荷克服电场力做负功〖答案〗AB〖解析〗本题考查了电场力做功、电势能变化等知识点，电场力做功量度电势能的变化，电场力做正功时，电势能减小，电场力做负功时，电势能增大。A．由题意可知，y轴在等量异种点电荷连线的中垂线上，因此试探正电荷q在由C点沿y轴移动到O点的过程中，受电场力的方向始终与运动方向垂直，则电场力对q不做功，q的电势能不变，A选项正确；B．试探正电荷q由A点沿“阴阳”边界经O移动到B点，可以分成两部分看，第一部分是从A到O，这个过程M位置的负点电荷对q不做功，N位置的正电荷对q做负功，q的电势能增加；第二部分是从O到B，此过程N位置的正电荷对q不做功，M位置的负电荷对q做负功，电势能仍然在增加，所以，q的电势能一直在增加，B选项正确；C．试探负电荷q沿虚线由C移到D，从xOz面上看，试探负电荷q所受的电场力在做负功，C选项错误；D．试探负电荷沿z轴由O向z轴正向移动，则电场力与移动路径一直垂直，电场力不做功，D选项错误。故选AB。三、实验题：本大题共2小题，共18分。11.某实验小组设计了一个验证机械能守恒定律的实验，器材如图所示，固定转轴位于四分之一圆周的圆心位置，质量可忽略的硬杆连接在固定转轴上，另一端固定着一个体积较小的小球，小球与圆弧紧贴但不接触，圆心的正下方固定着一个光电门，圆周的最右侧竖直放置一个刻度尺，其0刻线与圆周的圆心处于同一水面面上。实验小组每次从不同的高度释放小球前，先读出小球所在位置的刻度h，然后释放小球，并从数字记录仪上读出小球从光电门位置经过的速度v，已知硬杆的长度，则（1）实验过程中，__________（填“需要”或“不需要”）测量小球的质量，就能验证机械能守恒定律。（2）若实验过程中，获得了一系列的实验数据，如下表所示，v21.3721.1760.9800.784空白0.92h1.002.003.004.005.006.00请在坐标纸中选取合适的标度，并做出图像__________，根据图像可知表格中写“空白”位置的数据应该是__________。（保留2位有效数字）（3）小明同学在上述实验过程中，假如得到的实验图像不是严格的一条直线，那么，造成这种情况的原因可能是__________。〖答案〗（1）不需要（2）0.588（3）有摩擦和空气阻力〖解析〗【小问1详析】要验证机械能守恒定律，由题意有可知质量可以约去，故不需要测量小球质量。【小问2详析】[1]由前可知图像为一条直线，在坐标纸中选取合适的标度，描点做出图像如图：[2]结合图像，空白处填。【小问3详析】若存在摩擦和空气阻力，得到的实验图像不是严格的一条直线。12.2024年3月28日，国产某米汽车一上市就得到了广大消费者的欢迎。下图为网传的某米汽车电池的参数图片，则根据这张图片某实验小组决定研究一下某米汽车的电池，已知该车内的整块电池是由20块刀片电池串联而成，其中一块刀片电池又由10块电芯串联而成进行了如下的实验：MODENAME/型号：A13100PARTNUMBER/零件号：P000000367001MANUFACTOR/制造商代码：r47832L1-1ONBATTERY/锂离子电池MADEINCHINA（1）如果用1A的电流给该汽车的一块电芯充电需要__________h时间充满。（保留两位有效数字）（2）实验小组A，为了能较准确的测量该款车辆电池的电动势E和内阻r，该同学设计了一个可以排除电流表和电压表内阻影响的实验方案，如图1所示，记录了单刀双掷开关分别接1、2对应的多组电压表的示数U和电流表的示数I，根据实验记录的数据绘制如图2中所示的A、B两条图线，可以判断图线A是利用单刀双掷开关接__________（选填“1”或“2”）中的实验数据描出的，由图线A得出的内阻测量值比真实值偏__________（选填“大”或“小”）。综合A、B两条图线，此电芯的电动势为__________，内阻r=__________（用图中、、、表示）。（3）实验小组B，认为实验小组A实验仍然不够完善，于是设计了补偿式电路，来准确的测量电池的电动势和内阻，实验电路图如图3所示，则采用B小组设计的电路时，应怎样操作才能消除电表所带来的误差？（答出关键步骤即可）答：__________。〖答案〗（1）0.70（2）1大EA（3）调节使得灵敏电流计的示数为0，这样可以补偿电流表的内阻带来的误差〖解析〗本题考查测电源的电动势和内阻实验，要明确实验原理为闭合电路欧姆定律，知道不同电路接法时系统误差出现的原因，明确图像斜率和坐标轴上截距的物理意义。【小问1详析】由题可知【小问2详析】[1][2]当接1时，误差在于电流表的分压，所测内阻等于电源内阻与电流表内阻之和，所以内阻测量值比真实值偏大；当接2时，误差在于电压表的分流，所测内阻等于电源与电压表并联的总电阻，所以内阻测量值比真实值偏小。由于图线斜率的绝对值表示内阻，即接1时的图线陡峭一些，可以判断图线A是利用单刀双郑开关接1中的实验数据描出的，内阻测量值比真实值偏大。[3]当接1时，所测电动势为电流表与电源串联后整体的等效电源的电动势，即接1时的电动势的测量值等于真实值，即有[4]由于接2时，当电路短路时，电压表没有分压，即此时的电流的测量值与真实值相等，结合上述可知，电源的真实的图线是A图线纵轴交点与B图线横轴交点的连线，可知【小问3详析】调节使得灵敏电流计的示数为0，这样可以补偿电流表的内阻带来的误差。四、计算题：本大题共3小题，共30分。13.实验室里有一种用于帮助学生学习气体相关规律的仪器，如图所示，气缸静止平放在实验台上，用横截面积为S的活塞封住一部分空气，高度为h，活塞连同上面的置物平台总质量是M，（以下简称“活塞系统”）。开始时，活塞系统处于静止状态，气缸内温度为环境温度，现在把质量为m的小物块放在置物平台上，为了使活塞保持原位置不变，需要用控温装置改变封闭气体的温度，已知理想状态下大气压强，环境温度为，求：（1）气体的温度的变化量?（2）如果保持温度不变，还可以往原有封闭空间充入理想状态下的空气，以保证放置小物块后，活塞的位置不变，则需要充入空气的体积是多少?〖答案〗（1）；（2）〖解析〗（1）初态时，对气缸系统进行受力分析有得当往活塞系统放置m时，再次对活塞系统受力分析有得则根据查理定律有求得（2）由题意知初态时，气体体积温度不变时，根据玻意耳定律有求得则在压强不变的情况下，想要回到原位置，还需要则根据玻意耳定律有求得14.如图所示，甲图为传送带的实物照片，乙图是其运输水果箱的示意图。传送带倾斜部分倾角为，传送带与水果箱之间的摩擦因数，传送带AB部分长度、BC部分长度，运行速度恒为。现工人每隔1s在底端A点放上一个水果箱，C点恰好掉下去一个水果箱，已知，，重力加速度，求：（1）稳定运行时传送带上有多少个水果箱；（2）两相邻水果箱之间的距离的最小值与最大值。〖答案〗（1）13个；（2）0.2m，2m〖解析〗（1）把水果箱简化成小物块，小物块在斜面上的加速度则物体在斜面上加速的时间为加速过程的对地位移为则小物块在传送带上匀速运动的位移小物块在传送带上匀速运动的时间为已知每隔1s放上一个小木块，则传送带上共可以放置木块数为个（2）根据分析当第一个小木块放上传送带1s时，恰好放置第2个木块时此时两木块距离最近，有当两个木块均匀速时，两个小物块距离最远，有15.如图所示，半径的四分之一圆弧槽M固定在地