河北省2024年高考物理模拟试卷及答案7

河北省2024年高考物理模拟试卷及答案阅卷人一、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。得分1．历经7年水下考古调查勘探，长江口二号古船于2022年11月21日露出水面，时隔150多年重见天日。科学家团队对古船中稻壳进行了碳十四测年，验证出了长江口二号古船的“年龄”。已知植物存活期间，因其新陈代谢等生命活动，其体内14C的含量不变，生命活动结束后，14C能自发进行β衰变成为14N，14C的比例持续减少，下列说法正确的是（）A．14C发生一次β衰变，它中子数减少一个，质子数增加一个B．14C衰变为14N的过程中，电荷数守恒，质量也守恒C．14C核的比结合能大于14N核的比结合能D．2g14C经过两个半衰期就会全部发生衰变2．复兴号动车组在世界上首次实现速度350km/h自动驾驶功能，成为我国高铁自主创新的又一重大标志性成果。一列动车的初速度为v0，以额定功率在平直轨道上运动，经过一段时间动车达到最大速度4v0，若行驶过程中动车所受的阻力恒定。则车速为v0和2v0A．2∶1 B．3∶1 C．4∶1 D．3∶23．“天问一号”火星探测器被火星捕获，经过系列变轨后从“调相轨道”进入“停泊轨道”，为着陆火星做准备。如图所示，火星半径为R，假设“天问一号”探测器围绕火星做匀速圆周运动，其环绕周期为T1，经过轨道上A点时探测器发出了一束激光，激光与火星表面相切于B点，若测得激光束AB与轨道半径AO的夹角为θ。不考虑星球的自转，已知地球的一颗近地卫星（轨道半径可视为地球半径）的运行周期为T2，则火星与地球的平均密度之比为（）A．T22siC．T22ta4．如图所示，理想变压器原线圈与定值电阻R1=12Ω串联后接在正弦式交流电源上。理想变压器原，副线圈的匝数之比为1∶5，定值电阻R2=10Ω，理想交流电压表的示数为20V，则交流电源电压的峰值是（）A．120V B．1202V C．124V D．1242V5．如图所示，质量均为m、半径均为R的圆柱体A、B、C叠放在一起，圆柱体B、C固定在两个质量不计、厚度不计的相同水平底座上，底座置于水平地面上，三个圆柱体均相互接触且接触面均光滑，三者处于静止状态。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则底座与水平地面间的动摩擦因数的最小值为（）A．32 B．33 C．366．如图所示，将一段横截面半径为r的圆柱形光导纤维，弯成外径为R（未知）的半圆形，一细光束由空气中从纤维的左端面圆心O1点射入，入射角α=45°，已知光导纤维对该光的折射率n=2A．(3+6)r B．(2+67．如图所示，在水平桌面上有一轻质弹簧，弹簧左端固定，现有一质量为m的小球（可视为质点）将水平轻质弹簧压缩x0长度后由静止释放，小球弹出后经A点水平抛出，恰好从B点沿B点切线方向进入半径为R的竖直圆管中（圆管内径略大于小球直径），小球从圆管最高点E离开后又恰能到达B点。已知E、O、C三点在同一竖直线上，∠BOC=60°，弹簧的弹性势能Ep与弹簧的形变量x以及弹簧的劲度系数k之间的关系式为EpA．小球从圆管最高点E离开时受到圆管壁竖直向下的压力大小为3B．小球从A点水平抛出的速度大小为39gRC．A、B两点之间的高度差为39D．弹簧的劲度系数为13mgR阅卷人二、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，有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。得分8．一质量为m的无人机，在其动力系统提供的恒力作用下，由静止开始竖直向上运动，经t时间后关闭动力系统，再经3t时间后无人机恰好返回起点。已知重力加速度为g，不计空气阻力，则（）A．恒力的大小为247mg C．无人机上升的最大高度为7249gt2 9．如图所示，正四棱锥P—ABCD的底面边长为L，侧棱长均为62L，水平底面的四个顶点处均固定着电荷量为A．P点的电场强度大小为86kq9C．P点的电势为86kqW3mg10．如图所示，相距为L的两足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在光滑绝缘水平桌面上，以O1O2（垂直导轨）为分界线，O1O2左侧导轨光滑，O1O2右侧导轨粗糙，整个导轨处于方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，两导轨左端M、P与一电源和开关相连。质量为m的导体棒1静止在O1O2左侧，质量也为m的导体棒2静止在O1O2右侧，导体棒1、2接入电路的有效电阻分别为R和2R，导体棒2与导轨间的动摩擦因数为μ。现将开关K闭合瞬间后又立即断开，导体棒1获得瞬时速度v0，且开始在导轨上向右运动（导体棒2开始运动瞬间不计摩擦力的影响），当导体棒1以速度v1通过分界线O1O2时，导体棒2的速度为v2。已知重力加速度为g，两导体棒均始终与导轨垂直且接触良好，导轨电阻不计，则下列说法正确的是（）A．开关K闭合瞬间后又立即断开，导体棒2获得的瞬时速度大小为vB．开关K闭合瞬间后又立即断开，通过导体棒2的电荷量为mC．导体棒1从获得瞬时速度到运动至分界线O1O2经过的时间为3D．导体棒1从获得瞬时速度到运动至分界线O1O2经过的时间为3阅卷人三、非选择题：本题共5小题，共54分。得分11．用单摆测重力加速度的实验装置如图甲所示。（1）用游标卡尺测量小钢球直径，如图乙所示，示数为cm。（2）图甲装置中角度盘需要固定在杆上的确定点O处，摆线在角度盘上所指的示数为摆角的大小。若将角度盘固定在O点下方，则摆线在角度盘上所指的示数为5°时，实际摆角5°（选填“大于”“等于”或“小于”）。（3）某同学测得多组周期T和摆长L，画出T2—L图像如图丙所示，取π=3.14，根据图像，可求得当地的重力加速度大小为m/s2（保留三位有效数字）。12．某同学用图甲所示电路观察电容器的充、放电现象。现提供如下实验器材：电源E（电动势为3V，内阻不计）、电容器C、电阻箱R、毫安表G、单刀双掷开关S和导线若干。（1）根据图甲电路在图乙中用笔画线代替导线将实物电路连接完整。（2）将开关S拨至位置1，电容器充电完毕后，将开关S拨至位置2，此过程得到的I—t图像如图丙所示，则电容器充电完毕后的电荷量为C，电容器的电容C=F。（计算结果均保留两位有效数字）（3）如果不改变电路其他参数，只增大电阻箱R接入电路的阻值，则此过程的I—t曲线与坐标轴所围成的面积将（选填“减小”“不变”或“增大”）。13．如图所示，上端开口的光滑圆柱形汽缸竖直放置在水平地面上，一竖直弹簧一端固定，另一端连接一个截面积为20cm2的活塞，活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内。在汽缸内距缸底60cm处固定有卡环（大小不计），活塞只能在卡环上方滑动。开始时活塞处在卡环上，弹簧处于原长，缸内气体的压强等于大气压强p0=1.0×105Pa，温度T0=300K。现缓慢加热汽缸内气体，当温度升高到T1=330K时，活塞恰好离开卡环，当温度升高到T2时，弹簧被压缩了x=20cm。已知弹簧的劲度系数k=100N/m，重力加速度g=10m/s2，弹簧始终处于弹性限度内。求：（1）活塞的质量；（2）T2的值。14．如图所示，在xOy平面内，x轴上方有倾斜的匀强电场E1（未知），x轴下方有一垂直xOy平面向外的匀强磁场（磁感应强度大小为B）和一水平向右的匀强电场E2（未画出）。质量为m、电荷量为q（q>0）的粒子从y轴上M点以速度v0垂直电场E1的方向进入第一象限，经过t时间，粒子从x轴上N点以速度2v0进入磁场区域，粒子在N点的速度方向与x轴正方向的夹角和电场E1方向与y轴负方向的夹角相等。已知电场强度大小E2=Bv0，不计粒子重力。求：（1）匀强电场E1的电场强度大小和电场E1方向与y轴负方向的夹角；（2）O、N两点间的距离；（3）粒子从N点射入磁场到离y轴最远的过程中，匀强电场E2对粒子做的功。15．如图所示，在光滑水平轨道上有一质量为m的足够长的长木板A，质量为3m的滑块B（可视为质点）置于A的左端，A与B之间的动摩擦因数为μ，一根长度为L的不可伸长的细绳，一端固定于O点，另一端系一质量为3m的小球C，C位于最低点时与B处于同一高度且恰好接触。在光滑水平轨道上放着4个小滑块（均可视为质点），小滑块的质量均为2m，编号依次为1、2、3、4。开始时长木板A静止，现将小球C拉至细绳处于水平伸直状态，然后由静止释放，小球C向下摆动并与滑块B发生弹性碰撞，当A、B刚达到共速时，长木板A恰好与滑块1发生第1次弹性碰撞。经过一段时间，A、B再次刚达到共速时，长木板A恰好与滑块1发生第2次弹性碰撞，之后每次A、B刚达到共速时，长木板A都恰好与滑块1发生弹性碰撞，直至最后长木板A与滑块1共发生4次碰撞。已知重力加速度为g，小滑块间的碰撞均为弹性碰撞，每次碰撞时间极短，求：（1）小球C与滑块B碰前瞬间，细绳的拉力大小；（2）长木板A与滑块1发生第1次碰撞后，A的速度大小；（3）开始时滑块1与滑块2之间距离d1；（4）当A与滑块1发生第4次碰撞时，滑块4距滑块1的初始位置的距离。

答案解析部分1．【答案】A【解析】【解答】AB、核反应方程

614C→714N+−10e

发生一次β衰变，原子核中一个中子转化为一个质子和一个电子，所以14C发生一次β衰变，它中子数减少一个，质子数增加一个，A正确；衰变过程，遵循质量数守恒和核电荷数守恒，但是质量不守恒，B错误；

C、614C由于不温度，产生β衰变，所以614C的比结合能比2．【答案】B【解析】【解答】设动车的额定功率为P，动车达到最大速度4v0时，牵引力与阻力大小相等，即

F=f=P4v0

动车的速度为v时，牵引力为

F'=Pv

由牛顿第二定律知

F'−f=ma

联立以上三式解得

a=Pm(1v−14v0)

车速为v0时动车的加速度大小

a13．【答案】B【解析】【解答】环绕天体绕中心天体做匀速圆周运动

GMmr2=m4π2T2r

中心天体的密度

ρ=MV

而体积

V=43πR3

联立以上三式有

ρ=3πr3GT2R3

激光与火星表面相切于B点，若测得激光束AB与轨道半径AO的夹角为θ。由几何关系知

sinθ=Rr

解得火星探测器的轨道半径4．【答案】D【解析】【解答】由理想变压器的电压比与匝数比关系知

U1U2=n1n2

代入数据

U120=15

解得

U1=4V

由理想变压器原副线圈电流比与匝数比关系知

I2I1=n1n2

而

I2=U5．【答案】D【解析】【解答】对A进行受力分析，如图所示

由于对称性，FCA与FBA大小相等，由几何关系知

2Fcos30°=mg

解得B对A的支持力

FBA=F=33mg

对B进行受力分析，如下图所示：

水平方向

f=FABsin30°

竖直方向

N=FABcos30°+mg

又

6．【答案】A【解析】【解答】根据题意作出光路图，如下：

光线从空气射向纤维，折射角为β，由折射定律知

sinαsinβ=n

代入数据解得

β=30°，

光线从纤维射向空气，临界角为C，根据

sinC=1n

代入数据解得

C=45°

在∆O1PO中，由正弦定理知

Rsin120°=R−rsin7．【答案】C【解析】【解答】A、小球从最高点E离开后做平抛运动，水平方向位移

x=Rsin60°=32R，x=vt

竖直方向位移

y=R+Rcos60°=32R，y=12gt2

联立以上式子，解得

v=12Rg

在最高点

mg+FN=mv2R

代入相关数据，解得

FN=−34mg

说明小球运动到最高点E时，轨道对小球的弹力表现为支持力，大小为34mg，即小球从圆管最高点E离开时受到圆管壁竖直向下的压力大小为34mg，A正确；

B、小球从B点运动到最高点E的过程中，由动能定理知

−mg(R+Rcos8．【答案】B,C【解析】【解答】AB、在动力系统下向上做匀加速直线运动

0+v2t=ℎ，

(F−mg)t=mv−0

其中v为关闭动力系统时无人机的速度，

关闭动力系统后：无人机做竖直上抛运动，以竖直向上的方向为正方向

−ℎ=v·3t−12g(3t)2

联立以上三式解得

v=9gt7，F=167mg，ℎ=9gt214

A错误，B正确；

C、关闭动力系统后：无人机上升的最大高度

ℎ'=0−v22(−g)=9．【答案】A,D【解析】【解答】AB、A点点电荷在P点产生的场强

E=kq(62L)2=2kq3L2

在∆PAC中，AP与竖直方向夹角为θ，根据几何关系有

sinθ=22L62L=33

水平底面的四个顶点处的点电荷在P点产生的合场强

E合=4E10．【答案】A,C【解析】【解答】A、开关K闭合瞬间后又立即断开，导体棒2获得的瞬时速度大小v，对导体棒1：由动量定理有

BI1L·∆t=mv0−0……（1）

对导体棒2：由动量定理有

BI2L·∆t=mv−0……（2）

开关K闭合瞬间，由于导体棒1、2接入电路的有效电阻分别为R和2R，有

2I1=I2……（3），

联立以上三式解得

v=v02

A正确；

B、由（2）式变形得

开关K闭合瞬间后又立即断开，通过导体棒2的电荷量

q=I211．【答案】（1）1（2）小于（3）9【解析】【解答】（1）根据游标卡尺读数规则，可得小球直径为d=10mm+14×0.05mm=10.70mm=1.070cm

(2)角度盘的大小一定，在规定的位置O安装角度盘，测量角度准确，但将角度盘固定在规定位置O的下方时，角度盘到悬挂点的距离将会变长，因此在保持角度相同的情况下，摆线在刻度盘上扫过的弧长会变长，则摆线在角度盘上所指的示数为5°，其实际摆角小于5°。

（2）由单摆周期公式

T=2πLg

变形得

T2=412．【答案】（1）（2）8.0×10−3（3）不变【解析】【解答】（1）实物电路如下图所示：

（2）I-t图像包围下的面积表示电容器充电完毕后的电荷量q，图乙中图线与x轴包围下的面积有32个小格，则

q=32×0.5×10−3A×0.5s=8.0×10−3C

由甲图知，充电结束后，电容器两端电压等于电源电动势3V，由13．【答案】（1）活塞恰好离开卡环时，封闭气体的压强为p气体进行等容变化，则由查理定理p代入数据解得m=2kg（2）当温度升高到T2时，弹簧被压缩了x=20cm。封闭气体的压强为p由理想气体状态方程p解得T2=480K【解析】【解答】（1）活塞恰好离开卡环时，封闭气体的压强为p气体进行等容变化，则由查理定理p代入数据解得m=2kg（2）当温度升高到T2时，弹簧被压缩了x=20cm。封闭气体的压强为p由理想气体状态方程p解得T2=480K

【分析】本题考查理想气体，要求学生能够判断气体在不同平衡态下的状态参量，（1）分析气体状态变化，根据等容变化以及受力分析求解活塞的质量。（2）根据理想气体状态方程求解末状态下气体的压强，分析活塞受力，结合胡克定律求出气体的温度。14．【答案】（1）设粒子在N点时的速度为2v0，方向与x轴正方向的夹角θ，电场E1方向与y轴负方向的夹角也为θ，则垂直电场E1的方向2沿电场方向2解得θ=3E（2）粒子从M到N，沿垂直于场强方向的位移MP=平行于场强方向的位移PN=则ON=（3）粒子进入下方正交场后，将速度2v0分解为y轴方向的速度vy=2v0sin30°=v0和沿x轴方向的速度v沿y轴方向的速度vy=v0所受的洛伦兹力qv0B=E2q可知粒子沿y轴负向做匀速运动；同时以速度vxr=当粒子距离y轴最远时匀强电场E2对粒子做的功W=【解析】【解答】（1）设粒子在N点时的速度为2v0，方向与x轴正方向的夹角θ，电场E1方向与y轴负方向的夹角也为θ，则垂直电场E1的方向2沿电场方向2解得θ=3E(2)粒子从M到N，沿垂直于场强方向的位移MP=平行于场强方向的位移PN=则ON=(3)

粒子进入下方正交场后，将速度2v0分解为y轴方向的速度vy=2v0sin30°=v0和沿x轴方向的速度v沿y轴方向的速度vy=v0所受的洛伦兹力qv0B=E2q可知粒子沿y轴负向做匀速运动；同时以速度vxr=当粒子距离y轴最远时匀强电场E2对粒子做的功W=【分析】本题考查带电粒子在组合场和复合场的运动，（1）根据粒子在第一象限的受力与初速度方向，判断粒子在第一象限做类平抛运动，根据运动的合成与分解，结合牛顿第二定律和运动学公式求出匀强电场E1的电场强度大小及方向。（2）粒子在第一象限中运动，根据运动的合成与分解求出粒子沿电场方向的位移和垂直于电场方向的位移，结合数学知识求出ON间的距离。（3）粒子从N点进入第四象限后，利用运动的分解，结合粒子的受力情况，可以判断粒子沿y轴负方向做匀速直线运动的同时做匀速圆周运动，以此判断粒子离N点的水平位移最远时，电场力qE2对粒子做的功。15．【答案】（1）小球C在下落过程中机械能守恒，则有3mgL=解得v最低点，由牛顿第二定律有T−3mg=3m×解得T=9mg（2）小球C与滑块B的质量相等，他们之间的碰撞为弹性碰撞，根据动量守恒定律和能量守恒定律3m1可得v从B开始运动到A、B第1次共速，由动量守恒得3m解得vA与滑块1发生第1次弹性碰撞，根据动量守恒和机械能守恒有m1解得vv负号表示方向与正方向相反；（3）从A与滑块1发生第1次碰撞到A、B第2次共速，由动量守恒有3m解得v因为4个小滑块质量相等，小滑块间发生弹性碰时速度互换，碰撞后滑块1静止，滑块2的速度变为v1，同理，滑块2与滑块3碰撞后，两者速度再次互换，以此类推，所以开始时滑块1、2之间的距离d1就等于A第1次与滑块1碰撞到再次与滑块1碰撞的过程中A的位移，设A、B的加速度大小分别为aAaa由匀变速运动规律有d解得d（4）由第（3）问可知v同理可知v滑块B一直做匀减速直线运动，A与小滑块1从发生第1次碰撞到发生第4次碰撞经历的时间t=当A与滑块1发出第4次碰撞时，滑块4距滑块1的初始位置的距离x=联立解得x=【解析】【解答】（1）小球C在下落过程中机械能守恒，则有3mgL=解得v最低点，由牛顿第二定律有T−3mg=3m