河北省2023-2024学年高三上学期期末质量监测联考

河北省2023-2024学年高三上学期期末质量监测联考姓名：__________班级：__________考号：__________题号一二三总分评分一、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，只有一项符合题目要求。1．如图所示为氢原子能级示意图，铝的逸出功为4.2eV。现用某单色光照射大量处于n=2能级的氢原子，这些氢原子释放出6种不同频率的光，用产生的光线照射铝板。下列说法中正确的是（）A．氢原子被该单色光照射后跃迁到n=3的激发态B．直接用该单色光照射铝板，能够发生光电效应C．氢原子释放出来的6种光中有4种可以使铝板发生光电效应D．从铝板逃逸出来的光电子的最大初动能为8.55eV2．电梯是高层住宅用户必不可少的日常工具，但有些小朋友不懂事，总做出一些危险行为。某小朋友在电梯门口放了一障碍物，发现电梯门不停地开关，这是电梯门上安装了传感器的结果，他以此为乐，殊不知这种行为有一定的危险性。下列说法中正确的是（）A．电梯门上安装了温度传感器B．电梯门上安装了光传感器C．电梯门上的传感器将温度信号转变为电信号D．电梯门上的传感器将电信号转化为光信号3．据央广网报道，我国自主研制的北斗系统正式加入国际民航组织（ICAO）标准，成为全球民航通用的卫星导航系统。“北斗卫星导航系统”由多颗地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星（运行半径小于同步轨道卫星轨道半径）组成。下列说法正确的是（）A．同步卫星运行的周期大于中圆地球轨道卫星的周期B．同步卫星运行的角速度大于中圆地球轨道卫星的角速度C．在同一轨道上同向运行的中圆轨道卫星加速时可以追上前面的卫星D．为了保证北京的导航需求，一定有一颗同步卫星静止在北京上空4．一定质量的理想气体从状态a开始，经a→b、b→c、c→a三个过程后回到初始状态a，其p-V图像如图所示。已知初始状态气体的温度为T，三个状态的坐标分别为a(V0，5pA．在a→b过程中，封闭气体的温度一定不变B．气体在a状态的温度可能与b状态的温度不相等C．气体在c状态的温度为TD．气体从状态b到状态c的过程中气体向外界放出的热量为45．如图所示，轿厢运送质量为m的圆柱体货物，右侧斜面的倾角α=37°，左侧斜面的倾角β=53°，货物始终相对轿厢静止。已知重力加速度为g，sin37°=0.6A．轿厢沿与竖直方向成30°角向左上方匀速运动时，货物对左侧斜面的压力大小为0.8mgB．轿厢以0.5g的加速度水平向右匀加速运动时，货物对左侧斜面的压力大小为mgC．轿厢水平向右的最大加速度为0.75gD．轿厢以0.5g的加速度竖直向上匀加速运动时，货物对左侧斜面的压力大小为1.2mg6．如图所示，两平行导轨与一电源及导体棒MN构成的闭合回路，两导轨间距为L，导轨与水平面的夹角α=30°，整个装置处于匀强磁场中，质量为m的导体棒MN与两导轨垂直，当导体棒的电流为I时，导体棒MN静止，匀强磁场的磁感应强度大小B=3mg4IL，方向与导轨平面成θ=60°A．导体棒所受安培力大小为3B．导体棒所受摩擦力大小为18C．导体棒所受支持力大小为3D．导体棒与导轨间动摩擦因数的最小值为37．如图甲所示，质量m=2kg的物体受到水平拉力F的作用，在水平面上做加速直线运动，其加速度a随位移x的变化规律如图乙所示，物体的初速度v0=2m/s。已知物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，A．拉力F随时间均匀增大B．物体发生10m位移时，拉力F变为原来的二倍C．物体发生10m位移的过程中，拉力F做功为60JD．物体发生10m位移时，拉力做功的功率为96W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。全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。8．如图所示，轻弹簧一端固定在O点，另一端与一质量为m的小球相连，小球套在固定的竖直光滑杆上，P点到O点的距离为L，OP与杆垂直，杆上M、N两点与O点的距离均为2L。已知弹簧原长为54L，重力加速度为g。现让小球从A．小球从M运动到N的过程中，有三个位置小球的合力就是重力B．小球从M运动到N的过程中，小球的机械能守恒C．小球从M运动到N的过程中，弹簧弹性势能先减小后增大D．小球通过N点时速率为29．电容式传感器以其优越的性能在汽车中有着广泛的应用，某物理兴趣小组研究一电容传感器的性能，图甲为用传感器在计算机上观察电容器充、放电现象的电路图，E为电动势恒定的电源（内阻忽略不计），R为阻值可调的电阻，C为电容器，将单刀双挪开关S分别拨到a、b，得到充、放电过程电路中的电流I与时间t的关系图像，如图乙所示。下列说法正确的是（）A．开关接a时，电容器充电，上极板带正电，且电荷量逐渐增大B．开关接a后的短暂过程中，有电子从下极板穿过虚线到达上极板C．仅增大电阻R的阻值，电流图线与t轴在t1D．仅将电容器上下极板水平错开些，电流图线与t轴在t310．如图甲所示，间距为L的两光滑平行导轨放置在水平面上，右端接阻值为R的电阻，虚线MN、PQ间存在匀强磁场，磁感应强度B与时间t的变化规律如图乙所示。t=0时刻，由绝缘轻杆连接的导体棒a、b在水平向右的拉力F（大小未知，在导体棒穿过磁场区域过程中可以发生变化）作用下从导轨左端由静止开始运动，此后导体棒a、b穿过磁场区域，此过程中电阻R消耗的功率P与时间t的关系如图丙所示。已知连接导体棒a、b的轻杆的长度和磁场边界MN、PQ间的距离均为d，两导体棒的质量均为m，电阻均为R，导体棒与导轨接触良好，不计导轨的电阻。下列说法正确的是（）A．通过电阻R的电流的方向没有变化B．电阻R消耗的功率为4C．导体棒在MN左侧运动的过程中水平恒力大小为4mdD．导体棒穿过磁场区域的运动过程中水平拉力大小为4三、非选择题：本题共5小题，共54分。11．某同学完成“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验。（1）他在实验室找到下列器材：A.可拆变压器（铁芯、两个已知匝数的线圈）B.开关、导线若干C.低压交流电源在本实验中，还需用到的实验器材有。（2）该同学做实验时，保持原、副线圈的匝数不变，改变原线圈的输入电压，并对原线圈电压和副线圈电压做了测量，得到下表。组别12345678U2.304.606.698.8110.813.1015.2117.31U1.132.283.344.385.46.517.598.64上述操作过程中有一个操作存在安全隐患，是，有一组数据的记录不符合要求，是第组；（3）他将数据输入Excel图表，并利用插入散点图得到如下图像，查阅资料知道此时原、副线圈的匝数分别为n1=800和n212．某同学用如图甲所示装置验证机械能守恒定律，光滑斜面AB与半径为R的光滑圆弧面相切于斜面底端的B点，圆弧的最低点为C。他采用以下两种方案来验证小球从斜面上某点由静止释放运动到C点的过程中机械能是否守恒。（当地重力加速度为g）（1）方案一：①他用20分度游标卡尺测量小球的直径d，如图乙所示，则小球直径d=cm，在C点安装一个光电门；②将小球从斜面上某点由静止释放，小球通过C点光电门时所用的时间为t，则小球通过C点时的速度v=（用物理量符号表示）；③改变小球的释放位置，测得释放位置到C点的高度为h，重复②，得到多组释放高度h和对应时间t，以1t2为横坐标，以h为纵坐标，将所得的数据点描点、连线，得到一条直线，若直线的斜率k=（2）方案二：①在圆弧最低点C安装一个力传感器；②将小球从斜面上某点由静止释放，测得释放位置到C点的高度为h，并测得小球通过C点时传感器的示数F；③改变小球的释放位置，重复②，得到多组释放高度h和对应传感器的示数F，以h为横坐标，以为F纵坐标，将所得的数据点描点、连线，得到一条直线，该直线的斜率为k，与纵轴的交点为b，若小球在上述运动过程中机械能守恒，则k=，b=。（用物理量符号表示）。13．如图所示，一个桶的高为32d，底面直径为2d，当桶空时，从P点刚好能够看到桶底上的C点。当桶内盛有某种透明液体，其深度为d时，仍沿PC方向看去，刚好可以看到桶底中心O处点光源发出的光线。已知C点为（1）求透明液体对点光源发出光线的折射率；（2）若要液面全部被O处点光源照亮，求桶内透明液体的深度。14．如图所示，一固定的质量为m、高为1.5h、倾角为30°的光滑斜面体与光滑水平面平滑连接，水平面与右侧的水平传送带平滑连接，传送带以v=4gh的速度顺时针匀速转动。将质量m的小球A（可视为质点）从高为4.5h处以某一初速度水平抛出，小球刚好无碰撞的从斜面体顶端滑上斜面体，小球从斜面体上离开的瞬间解除对斜面体的锁定。小球A在传送带左侧与静止的质量为2m的滑块B（可视为质点）在极短的时间内发生弹性碰撞，碰撞后滑块B滑上传送带，滑块B和传送带之间的动摩擦因数μ=0.5，传送带的长度L=6h（1）小球A抛出点与斜面体左端的水平距离；（2）碰撞后小球A返回，沿斜面体向上运动的最大高度；（3）滑块B在传送带上运动的时间和此过程中产生的热量。15．利用电、磁场来控制带电粒子的运动、在现代科学实验和技术设备中有广泛的应用。如图所示，在xOy坐标系的第一、三象限内存在沿y轴负方向的匀强电场，第三、四象限内存在垂直纸面向外的匀强磁场。质量为m、电荷量为+q的粒子从第二象限中的P点以沿x轴正方向的初速度v0射出，经电场偏转后从坐标原点O进入匀强磁场区域。从x轴上的点M第二次经过x轴。已知P点的坐标为(−2L，L)，PM（1）电场强度E的大小；（2）磁感应强度B的大小；（3）若电磁场的范围足够大，分析粒子通过x轴的位置坐标和对应时间（从粒子射出开始计时）的可能值。

答案解析部分1．【答案】D【解析】【解答】A、该单色光照射氢原子后释放6种不同频率的光，故氢原子被照射后跃迁到n=4的激发态，故A错误；

B、由前面分析可知该单色光的光子能量E=所以直接用该单色光照射铝板，不能发生光电效应，故B错误；

C、由前面分析可知当氢原子从不同激发态向基态跃迁时释放出的光都可以使铝板发生光电效应，所以应该有三种不同频率的光，故C错误；

D、当用氢原子从n=4跃迁到基态释放出来的光照射铝板时，从铝板逃逸出来的光电子的初动能最大，此时光子的能量E由爱因斯坦光电效应方程有E故D正确。

故答案为：D。

【分析】当光子能量不小于金属的逸出功时，金属能发生光电效应现象。再根据氢原子能级跃迁的特点及爱因斯坦的光电效应方程进行解答。2．【答案】B【解析】【解答】电梯能够识别障碍物，并不断开关电梯门，是因为电梯门安装了光传感器，这个传感器能够将光信号转变为电信号，故B正确，ACD错误。

故答案为：B。

【分析】熟悉掌握各传感器的特点及应用，光传感器能够将光信号转变为电信号。3．【答案】A【解析】【解答】A、万有引力提供卫星圆周运动的向心力，有G解得T=2π结合题意可知同步卫星运行的周期大于中圆地球轨道卫星的周期，故A正确；

B、万有引力提供卫星圆周运动的向心力，有G解得ω=结合题意可知同步卫星运行的角速度小于中圆地球轨道卫星的角速度，故B错误；

C、在同一轨道上同向运行的中圆轨道卫星加速时将做离心运动，会脱离圆轨道运行，不可能追上前面的卫星，故C错误；

D、根据万有引力提供向心力，静止轨道同步卫星只能在赤道面上运行，无法静止在北京上空，故D错误。

故答案为：A。

【分析】卫星加速将做离心运动，运行半径变大。静止轨道同步卫星只能在赤道面上运行。根据题意确定不同轨道卫星运行半径关系，再根据万有引力定律及牛顿第二定律进行解答。4．【答案】C【解析】【解答】AB、对状态a分析有P对状态b分析有P所以T但气体从状态a到状态b的过程中不一定温度不变，故AB错误；

C、气体从状态b到状态c的过程中气体的压强不变，由等压变化规律有V解得T故C正确；

D、气体从状态b到状态c的过程中气体的压强不变，外界对气体做功W=由热力学第一定律有ΔU=W+Q=4解得Q=ΔU-4由前面分析可知由状态b到状态c的过程中气体温度降低，所以气体的内能减少，所以气体向外界放出的热量大于4P0V0，故D错误。

故答案为：C。

【分析】根据图像确定各状态下气体的压强、体积关系，再根据根据理想气体状态方程确定各状态下密封气体的温度关系。气体温度降低，气体的内能减少，气体体积变大，气体对外做功。再结合热力学第一定律确定气体吸放热情况。5．【答案】B【解析】【解答】A、当轿厢匀速运动时，对货物受力分析如图1所示有F故A错误；

B、当轿厢以0.5g的加速度向右匀加速运动时，对货物受力分析并建立如图2所示坐标系由受力分析有Fy=解得FN3=mg故B正确；

C、当货物对右侧斜面压力为0时，轿厢向右的加速度最大，由受力分析结合牛顿第二定律有tan所以a故C错误；

D、当轿厢以0.5g的加速度向上匀加速运动时，对货物受力分析如图3所示由受力分析有Fx=解得F故D错误。

故答案为：B。

【分析】轿厢与货物保持相对静止，即两者的加速度与速度均相等。当货物处于平衡状态时，其受力平衡。当轿厢具备加速度时，对货物进行受力分析，以加速度方向和垂直加速度方向建立直角坐标系。再根据其受力情况结合力的合成与分解及牛顿第二定律和平衡情况确定各侧面压力的大小。6．【答案】C【解析】【解答】A、由题意有F故A错误；

BC、从M向N看，对导体棒受力分析并建立如图所示坐标系，设导体棒受到的摩擦力沿导轨平面向下

由题意有Fx=解得Ff=-所以导体棒所受摩擦力大小为F方向沿导轨平面向上，故B错误，故C正确；

D、由题意可知F所以μ≥故D错误。

故答案为：C。

【分析】根据左手定则确定安培力的方向，导体棒处于静止状态，即此时导体棒受力平衡。确定其受力情况，再根据平衡条件及力的合成与分解确定各力的大小及方向。由于最大静摩擦力等于滑动摩擦力，故当静摩擦力达到最大值时，此时的摩擦因数最小。7．【答案】D【解析】【解答】A、对物体受力分析并结合牛顿第二定律有F-μmg=ma由图乙可知a=解得F=kmx+m所以拉力F随着物体发生的位移x均匀增大，而不是随时间均匀增大，故A错误；

B、由图乙可知，物体发生10m位移时，加速度变为原来的二倍，而拉力F=ma+μmg并没有变为原来的二倍，故B错误；

C、由受力分析和做功关系有W将乙图中纵坐标乘上质量m，该图将变成合力与位移的图像，图像中面积对应的是合力做功，故W所以拉力F做功W故C错误；

D、由动能定理有W解得v=8结合运动学公式F=m此时拉力F做功的功率P=Fv=96故D正确。

故答案为：D。

【分析】根据图像乙确定物体的运动情况及物体加速度与位移的关系式，再根据物体的受力情况及牛顿第二定律推导得出拉力的表达式。确定运动过程中，物体受到各力的做功情况，再根据动能定理确定拉力做功情况，注意掌握平均功率与瞬时功率的区别与计算方法。8．【答案】A,D【解析】【解答】A、OM=ON=2L，OP=L，弹簧的原长为54L，所以小球在MP之间某个位置时弹簧处于原长，弹簧弹力为0，小球的合力为重力，同理小球在PN之间某个位置时弹簧处于原长，弹簧弹力为0，小球合力为重力，当小球经过P点时小球受到的合力为重力，故A正确；

B、小球从M运动到N的过程中，小球和弹簧组成的系统机械能守恒，但小球的机械能并不守恒，故B错误；

C、小球从M运动到N的过程中，弹簧的弹性势能先减小后增大，再减小又增大，故C错误；mg×2解得v=故D正确。

故答案为：AD。

【分析】根据几何关系确定OP、ON、OM距离与弹簧原长的关系，当弹簧处于原长位置时，弹簧弹力为零，此时小球只受重力，再任意位置弹簧在水平方向合外力为零，故P点小球的合力等于重力。弹簧的形变量相等，弹簧的弹性势能相等。弹簧形变量越大，弹簧弹性势能越大，小球的机械能越小。9．【答案】A,D【解析】【解答】A、当开关接a时电容器充电，上极板接电源的正极，所以上极板带正电，随着两极板间电压的增加，电容器极板上的电荷量也逐渐增加，故A正确；

B、在电容器充电的过程中，上极板上电子在电源的作用下经过电源到达下极板从而给电容器充电，并没有电子穿过虚线，故B错误；

C、根据电流的定义式有I=解得q=It可知，I-t图像中，图像与时间轴所围几何图形的面积表示电容器极板所带的电荷量，由于仅增大电阻R没有影响电容器的电容，也没有影响电容器两端的电压，根据电容的定义式有C=解得Q=CU所以电容器极板的带电量不变，即电流图线与t轴在t1∼t2时间内所围图形的面积不变，故C错误；

D、仅将电容器上下极板水平错开些，电容器极板的正对面积变小，结合电容器的电容决定式有C=所以在电容器充电过程中极板的带电量Q=CU=可知，电容器极板所带电荷量变小，在放电过程中释放的电荷量减小，即电流图线与t轴在t3∼t4时间内所围图形的面积将变小，故D正确。

故答案为：AD。

【分析】电容器充电时，两极板间电压的增大，电容器极板上的电荷量也逐渐增加。充电的过程中，上极板上电子在电源的作用下经过电源到达下极板从而给电容器充电。I-t图像与时间轴所围几何图形的面积表示电容器极板所带的电荷量。再结合电容的决定式及定义式进行分析。10．【答案】B,C,D【解析】【解答】A、由题意可知，由当导体棒ab在MN左侧运动时，磁场磁感应强度增大，回路中产生感生电动势，由楞次定律可知，回路中的电流为顺时针方向，所以通过R的电流方向为P→R→Q，当导体棒b在磁场中运动时，切割磁感线，由右手定则可以判断通过R的电流方向为Q→R→P，所以电流方向有变化，故A错误；

B、当导体棒a、b在MN左侧运动时，回路中产生感生电动势E由闭合电路欧姆定律有I电阻R消耗的功率P=故B正确；

C、当导体棒a、b穿过磁场的过程中，导体棒匀速运动，此时导体棒的速度为v，产生的电动势为E此时流过电阻R的电流I且有I解得v=对两个导体棒在MN左侧运动过程列动量定理有F解得F=故C正确；

D、当导体棒穿过磁场区域时，导体棒受到的安培力F对导体棒分析有F'=故D正确。

故答案为：BCD。

【分析】主意判断导体棒进入磁场前后，电路中的“等效电源”的及电路连接方式。根据产生的感应电动势为动生电动势还是感生电动势，结合楞次定律判断感应电流的方向。由图丙可知电阻消耗的功率始终不变，即导体棒进入磁场前后回路中流过电阻的电流不变，即导体棒刚好在t0时刻进入磁场，且进入磁场后做匀速直线运动。再根据电磁感应定律及欧姆定律和串并联规律确定进入前后电流及电功率的大小。导体棒做MN左侧运动时，只受拉力作用根据动量定理确定拉力的大小。在磁场中运动时根据安培力公式确定导体棒受到安培力大小，再根据平衡条件确定拉力大小。11．【答案】（1）交流电压表或者是多用电表（2）使用低压交流电源的电压不能超过12V；5（3）U【解析】【解答】（1）由于要测原、副线圈的电压，故需要交流电压表或者是多用电表；

（2）在变压器的实验中为了安全起见，使用低压交流电源的电压不要超过12V，但上述实验中现出了几组大于12V的电压，这是安全隐患，从数据记录的结果看，所有电压都是保留的两位小数，只有第五组的数据是保留了一位小数，故第五组数据的记录不符合要求；

（3）由图可知图像的斜率k=原、副线圈的匝数比n所以变压器原、副线圈电压与匝数的关系为U【分析】“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验测量原副线圈电压需要交流电压表或者是多用电表。根据理想变压器原理确定图像斜率的物理意义，再结合图像及题意确定实验结论。12．【答案】（1）①11.260；②dt；③（2）2mgR【解析】【解答】（1）①由图可知，该游标卡尺为20分度，游标尺的第12条刻度线与主尺的24mm对齐，所以小球的直径d=24.00②小球通过C点时的速度v=③若小球在运动过程中机械能守恒，有mgh=整理得h=直线的斜率为d（2）小球在运动过程中机械能守恒，有mgh=对小球在C点受力分析并结合牛顿第二定律有F由牛顿第三定律有F=可得F=直线的斜率为k=直线与纵轴的交点为为b=mg【分析】根据中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度确定小球经过光电门的速度，再根据实验原理推导得出图像的函数表达式，再结合表达式分析图像斜率的物理意义。小球做曲线运动，在最低点由重力和绳子的拉力提供向心力，根据小球下摆过程机械能守恒定律及在最低点运用牛顿第二定律确定图像的函数表达式，再根据表达式确定图像斜率和截距的物理意义。13．【答案】（1）解：设O点发出的光线与界面的交点为D，光路图如右图所示由几何关系可知AC=h=32由几何关系可知sin由折射定律有n=（2）解：设液面刚好被全部照亮时液体深度为H，光线在液面边缘刚好发生全反射，光路图如右图所示由折射定律有n=由几何关系有sin解得H=结合题意和几何关系可知，若要液面全部被O处光源照亮，求桶内透明液体的深度h≥6【解析】【分析】（1）画出O处光源的光路图。根据几何关系确定折射角及入射角的正弦值，再根据折射定律进行解答；

（2）液面全部被O处点光源照亮，则光线在液面边缘刚好发生全反射。画出此时发生全反射的光路图，再根据全反射定律及几何关系进行解答。14．【答案】（1）解：小球A抛出时的初速度为v04tan小球A抛出点与斜面体左端的水平距离x=解得x=6（2）解：小球到达斜面底端时速度为v1，由动能定理有解得v小球A与滑块B碰撞过程有m1解得v2=小球A反向滑上斜面体的过程中有m1解得h（3）解：假设滑块B滑上传送带后先加速后匀速，加速过程有μ⋅2mg=2