河北省2024届高三上期末物理模拟试题

河北省2024届高三上期末物理模拟试题姓名：__________班级：__________考号：__________题号一二三四总分评分一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24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。1．光电效应实验中，一组同学用同一光电管在不同实验条件下得到了四条光电流与电压之间的关系曲线(甲、乙、丙、丁)，如图所示。以下判断正确的是（）A．甲光的频率大于乙光 B．丙光的频率等于丁光C．甲光的强度等于丙光 D．乙光的强度等于丁光2．如图所示，空间有两个等量异种点电荷Q1和Q2，Q1带正电、Q2带负电，两点电荷间的距离为L，O为连线的中点。在以Q1、Q2为圆心，L2A．A，C两点电场强度相同B．带正电的试探电荷在M、N两点时受到的电场力方向相反C．把带正电的试探电荷从C点沿圆弧移动到N点的过程中电势能不变D．带负电的试探电荷在M点的电势能小于在A点的电势能3．滑索速降是一项具有挑战性、刺激性和娱乐性的现代化体育游乐项目。可跨越草地、湖泊、河流、峡谷，借助高度差从高处以较高的速度向下滑行，使游客在有惊无险的快乐中感受刺激和满足。下行滑车甲和乙正好可以简化为下图所示的状态，滑车甲的钢绳与索道恰好垂直，滑车乙的钢绳正好竖直。套在索道上的滑轮质量为m，滑轮通过轻质钢绳吊着质量为M的乘客，则（）A．滑轮a、b都只受三个力作用B．滑轮b不受摩擦力的作用C．甲一定做匀加速直线运动，乙做匀速直线运动D．乙中钢绳对乘客的拉力小于乘客的总重力4．如图所示，竖直放置的两端开口的U形管，一段空气柱被水银柱a和水银柱b封闭在右管内，水银柱b的两个水银面的高度差为h。现将U形管放入热水槽中，则系统再度达到平衡的过程中（水银没有溢出，外界大气压保持不变）（）A．空气柱的压强变大B．空气柱的长度不变C．水银柱b左边液面要上升D．水银柱b的两个水银面的高度差h不变5．静止在湖面的小船上有两个人分别向相反方向水平抛出质量相同的小球，甲向左抛，乙向右抛，如图所示．甲先抛，乙后抛，抛出后两小球相对岸的速率相等，若不计水的阻力，则下列说法中正确的是（）A．两球抛出后，船往左以一定速度运动，乙球受到的冲量大一些B．两球抛出后，船往右以一定速度运动，甲球受到的冲量大一些C．两球抛出后，船的速度为零，甲球受到的冲量大一些D．两球抛出后，船的速度为零，两球所受的冲量相等6．如图所示，边长为l的单匝正方形线圈放在光滑水平面上，其有一半处于磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中。第一次保持磁场不变，使线圈在水平向右的拉力作用下，以恒定速度v向右运动；第二次保持线圈不动，使磁感应强度大小发生变化。若线圈的总电阻为R，则有（）A．若要使两次产生的感应电流方向相同，则第二次时磁感应强度大小必须逐渐增大B．若要使两次产生的感应电流大小相同，则第二次时磁感应强度大小随时间必须均匀变化，且变化率ΔBC．第一次时，在线圈离开磁场的过程中，水平拉力做的功为BD．第一次时，在线圈离开磁场的过程中，通过线圈某一横截面的电荷量为B二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。7．2019年4月10日晚，数百名科学家参与合作的“事件视界望远镜(EHT)”项目在全球多地同时召开新闻发布会，发布了人类拍到的首张黑洞照片．理论表明：黑洞质量M和半径R的关系为MRA．该黑洞的质量M＝v2r2GC．该黑洞的半径R＝2v2r8．宇宙中，两颗靠得比较近的恒星，只受到彼此之间的万有引力作用互相绕转，称之为双星系统。设某双星系统A、B绕其连线上的O点做匀速圆周运动，如图所示。若AO>OB，则（）A．恒星A的质量大于恒星B的质量B．恒星A的动能大于恒星B的动能C．恒星A的动量与恒星B的动量大小相等D．恒星A的向心加速度大小小于恒星B的向心加速度大小9．如图，从P点以水平速度v将小皮球抛向固定在地面上的塑料筐，小皮球恰好能够入筐。不考虑空气阻力，则小皮球在空中飞行的过程中（）A．在相等的时间内，皮球动量的改变量相同B．在相等的时间内，皮球动能的改变量相同C．下落相同的高度，皮球动量的改变量相同D．下落相同的高度，皮球动能的改变量相同10．如图所示，用一轻绳将小球P系于光滑竖直墙壁上的O点，在墙壁和小球P之间夹有一正方体物块Q，P、Q均处于静止状态。现将一铅笔紧贴墙壁压在轻绳上并从O点开始缓慢下移，P、Q始终处于静止状态，则在铅笔缓慢下移的过程中（）A．物块Q受到的静摩擦力将增大 B．小球P受到4个力的作用C．物块Q受到4个力的作用 D．轻绳的拉力减小三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。11．在学校社团活动中，某实验小组先将一只量程为300μA的微安表头G改装为量程为0.3A的电流表，然后用改装的电流表测量未知电阻的阻值。可供选择的实验器材有：微安表头G(量程300μA，内阻约为几百欧姆)滑动变阻器R1(0～10kΩ)滑动变阻器R2(0～50kΩ)电阻箱R(0~9999Ω)电源E1(电动势约为1.5V)电源E2(电动势约为9V)开关、导线若干（1）实验小组先用如图(a)所示电路测量表头G的内阻Rg，实验方法是：A．按图(a)连接好电路，将滑动变阻器的滑片调至图中最右端；B．断开S2，闭合S1，调节滑动变阻器的滑片位置，使G满偏；C．闭合S2，并保持滑动变阻器的滑片位置不变，调节电阻箱的阻值，使表头G的示数为200μA，记录此时电阻箱的阻值R0，①实验中电源应选用，滑动变阻器应选用(选填仪器字母代号)；②测得表头G的内阻Rg=，表头内阻的测量值较其真实值(选填“偏大”或“偏小”)；（2）实验测得G的内阻Rg=500Ω，要将表头G改装成量程为0.3A的电流表，应选用阻值为Ω的电阻与表头G并联；（3）实验小组利用改装后的电流表A，用图(b)所示电路测量未知电阻Rx的阻值。测量时电压表V的示数为1.20V，表头G的指针指在原电流刻度的250Ω处，则Rx=Ω。12．小宇同学利用如图甲所示的装置验证动能定理，遮光条的宽度d为图乙中的游标卡尺（游标有十个分度）所示，其中托盘的质量为m=10g，每个砝码的质量均为m=10g，小车和遮光条以及传感器的总质量为M=100g，忽略绳子与滑轮之间的摩擦。小宇做了如下的操作：①滑块上不连接细绳，将长木板的右端适当垫高，以平衡摩擦力；②取5个砝码放在小车上，让小车由静止释放，传感器的示数为F，记录遮光条经过光电门时的挡光时间为Δt；③测出遮光条距离光电门的间距为s，如图丙所示；④从小车上取一个砝码放在托盘上，并将小车由同一位置释放，重复②，直到将砝码全部放在托盘中；由以上操作分析下列问题：（1）遮光条的宽度d为mm，遮光条到光电门的间距s为m；（2）用以上的字母表示遮光条经过光电门时的速度的表达式为；（3）在②过程中细绳的拉力所做的功为，所对应动能的变化量为；（用字母表示）（4）在上述过程中如果将托盘及盘中砝码的总重力计为F′，则F′所做的功为，所对应系统的动能的变化量为；（用字母表示）（5）如果以F′为纵轴，Δt的为横轴，该图线为直线，由题中的条件求出图线的斜率k，其大小为（结果保留两位有效数字）。四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。13．如图所示，让小球从图中的A位置静止摆下，摆到最低点B处摆线刚好被拉断，小球在B处恰好未与地面接触，小球进入粗糙的水平面后向右运动到C处进入一竖直放置的光滑圆弧轨道。已知摆线长L=1m，θ=60°，小球质量m=1kg，B点C点的水平距离s=2m，小球与水平面间动摩擦因数μ=0.2，g取（1）求摆线所能承受的最大拉力为多大；（2）要使小球不脱离圆弧轨道，求圆弧轨道半径R的取值范围。14．如图甲所示，直角坐标系xOy的第一象限内存在沿y轴负方向的匀强电场，电场强度大小为E，在第四象限内有一半径为R的圆形有界匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，磁场的边界刚好与x轴相切于A点，A点的坐标为(3R，0)，一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子在A点正上方的P点由静止释放，粒子经电场加速后从A点进入磁场，经磁场偏转射出磁场后刚好经过坐标原点O，匀强磁场的磁感应强度大小为（1）P点的坐标；（2）若在第三、四象限内、圆形区域外加上垂直纸面向里的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小也为B，如图乙所示，粒子释放的位置改为A点正上方P'点处，P'点的坐标为(3R，qB2R22mE)，让粒子在P'15．空间存在一边界为MN、方向与纸面垂直、大小随时间变化的磁场，磁感应强度B随时间t的变化关系如图甲所示，方向向里为正。用单位长度电阻值为R0的硬质导线制作一个半径为r的圆环，将该圆环固定在纸面内，圆心O在MN上，如图乙所示。（1）判断圆环中感应电流的方向；（2）求出感应电动势的大小；（3）求出0~t1的时间内电路中通过的电量。

答案解析部分1．【答案】A【解析】【解答】AB、根据爱因斯坦光电效应方程E反向截止电压E同一光电管的逸出功W0相同，由于Uc1>Uc2，所以可以判定：甲光的频率大于乙光的频率；丙光的频率（等于甲光）大于丁光的频率（等于乙光），故A正确，B错误；

CD、根据饱和光电流与照射光强度的关系可知，甲光的强度大于丙光，乙光的强度大于丁光，故CD错误。

故答案为：A。

【分析】同一光电管的逸出功相同，根据爱因斯坦的光电效应方程可知，光照频率越大，遏制电压越大，光照频率相等，遏止电压相等，即频率相等。频率相等的光，光照强度越大，饱和光电流越大。2．【答案】D【解析】【解答】A．由等量异种点电荷的电场分布可知，A、C两点电场强度大小相等，方向不同，A不符合题意；B．带正电的试探电荷在M、N两点时受到的电场力方向都水平向左，B不符合题意；C．由于C、N两点离负点电荷距离相等，但C点离正点电荷更近，则C、N两点电势不同，则电势能不同，C不符合题意；D．由于M、A两点离正点电荷距离相等，但A点离负点电荷更近，则A点电势更低，根据负电荷在电势低处电势能大，则带负电的试探电荷在M点的电势能小于在A点的电势能，D符合题意。故答案为：D。

【分析】利用电场线的分布可以判别场强的大小和方向；利用电场线方向可以判别电场力的方向；利用电势不同可以判别电势能发生变化；利用电势的大小结合电性可以判别电势能的大小。3．【答案】C【解析】【解答】AB、设索道的倾角为α，甲图中，对乘客，根据牛顿第二定律得Mg解得a=g对滑轮和乘客组成的整体，设滑轮a受到的摩擦力大小为f，由牛顿第二定律得(M+m)g解得f=0故滑轮a只受重力和钢绳的拉力两个力作用；乙图中，对乘客分析知，乘客只受重力和钢绳的拉力两个力作用，这两个力必定平衡，若这两个力的合力不为零，且合力与速度不在同一直线上，乘客不能做直线运动，故该乘客做匀速直线运动，对滑轮和乘客组成的整体可知，滑轮b一定受到摩擦力，故AB错误；

C、由上分析知，甲一定做匀加速直线运动，乙做匀速直线运动，故C正确；

D、乙做匀速直线运动，乙中钢绳对乘客的拉力等于乘客的总重力，故D错误；

故答案为：C。

【分析】由于甲、乙中滑车和滑轮均保持相对静止，则滑车和滑轮的加速度相等。由于滑车只受到重力和钢索拉力，分别对滑车进行受力分析根据牛顿第二定律确定其加速度即运动情况。再根据运动情况确定滑轮的受力情况。4．【答案】D【解析】【解答】AB．外界大气压不变，被封闭气体压强始终不变，气体做等压变化，温度升高，则气体体积增大，AB不符合题意；CD．被封闭气体压强始终不变，水银柱b两液面高度差h不变，则液面位置也不会发生变化，C不符合题意，D符合题意。故答案为：D。

【分析】利用等压变化结合温度升高可以判别体积增大；利用压强不变可以判别高度差保持不变。5．【答案】C【解析】【解答】设小船的质量为M，小球的质量为m，甲球抛出后，根据动量守恒定律有：mv=（M+m）v′，v′的方向向右．乙球抛出后，规定向右为正方向，根据动量守恒定律有：（M+m）v′=mv+Mv″，解得v″=0．根据动量定理得，所受合力的冲量等于动量的变化，对于甲球，动量的变化量为mv，对于乙球动量的变化量为mv-mv′，知甲的动量变化量大于乙球的动量变化量，所以抛出时，人给甲球的冲量比人给乙球的冲量大．故C符合题意．故答案为：C

【分析】利用动量守恒定律可以判别船的速度大小；利用动量的变化可以判别冲量的大小。6．【答案】B【解析】【解答】A．根据右手定则可知，第一次时线框中的感应电流方向顺时针方向；若要使两次产生的感应电流方向相同，根据楞次定律，则第二次时磁感应强度大小必须逐渐减小，故A不符合题意；B．根据切割感应电动势公式E=BLv及闭合电路欧姆定律可得第一次时感应电流大小：I=若要使两次产生的感应强度电流大小相同，根据法拉第电磁感应定律及闭合电路欧姆定律则有：ΔB则第二次时磁感应强度大小随时间必须均匀变化，且变化率为：ΔB故B符合题意；C．第一次时，在线圈离开磁场的过程中，水平拉力做的功为：W=F故C不符合题意；D．第一次时，在线圈离开磁场的过程中，通过线圈某一横截面的电荷量为：q=It=故D不符合题意；故答案为：B。

【分析】利用楞次定律可以判别磁感应强度的变化；利用法拉第电磁感应定律可以求出变化率的大小；利用安培力做功可以求出水平拉力做功的大小；利用磁通量变化量结合电阻大小可以求出电荷量的大小。7．【答案】B,C【解析】【解答】AB.设黑洞的质量为M，环绕天体的质量为m，根据万有引力提供环绕天体做圆周运动的向心力有：GMmr2CD.根据黑洞的质量M和半径R的关系MR=c故答案为：BC

【分析】卫星做圆周运动，万有引力提供向心力，结合卫星的周期，根据向心力公式列方程求解中心天体的质量。8．【答案】B,C【解析】【解答】A．根据万有引力提供向心力有m可得m因为rOA>即A的质量一定小于B的质量，A不符合题意；B．双星系统中，恒星的动能为E因为rOA>恒星A的动能大于恒星B的动能，B符合题意；C．双星系统中，恒星的动量大小为p=mv=mωr，所以有p恒星A的动量大小等于恒星B的动量大小，C符合题意；D．双星系统中，恒星的加速度大小为a=因为rOA>恒星A的向心加速度大小大于恒星B的向心加速度大小，D不符合题意；故答案为：BC。

【分析】两个恒星绕着两者的质心做圆周运动，万有引力提供向心力，角速度相同，利用向心力公式分析运动半径、加速度、线速度的关系。9．【答案】A,D【解析】【解答】A．因物体在空中只受重力，所以在相等的时间间隔内，皮球受到的冲量均为mgt，故皮球受到的冲量相同，根据动量定理可得，皮球动量的改变量相同，A符合题意；B．在相等的时间间隔内，皮球下落的高度不同，故重力做的功不相等，即合外力做功不等，故皮球动能的改变量不同，B不符合题意；C．下落相同的高度，时间并不相等，故皮球受到的重力的冲量不相等，故皮球动量的增量不相同，C不符合题意；D．下落相同的高度，重力做功均为mgh，故重力做功相等，小球动能的增量相同，D符合题意。故答案为：AD。

【分析】利用相同时间及重力不变可以判别重力冲量相同则动量改变量相同；由于相同时间位移不同所以动能变化量不同；利用相同位移重力做功相同则动能改变量相等，作用时间不同则动量改变量不同。10．【答案】B,C【解析】【解答】A．Q处于静止状态，竖直墙壁光滑，由平衡条件可知，Q受到的静摩擦力等于Q的重力大小，不变，A不符合题意；B．小球P受重力、Q对P的弹力、Q对P的摩擦力和轻绳的拉力的作用，B符合题意；C．物块Q受重力、压力、支持力和静摩擦作用，C符合题意；D．P、Q作为一个整体分析，其受三个力的作用，并处于平衡状态，轻绳的拉力F=铅笔缓慢下移的过程中θ增大，轻绳的拉力增大，D不符合题意。故答案为：BC。

【分析】利用平衡条件可以判别Q受到的摩擦力等于重力；利用平衡条件可以判别受力的个数；利用整体法可以判别拉力的大小与角度的大小关系。11．【答案】（1）E2；R2；12R0（2）0.5（3）4.3【解析】【解答】（1）①闭合S2开关时，认为电路电流不变，实际上闭合开关S2时电路总电阻变小，电路电流增大，电源电动势越大、滑动变阻器阻值越大，闭合开关S2时微安表两端电压变化越小，实验误差越小，为减小实验误差，电源应选择E2，滑动变阻器应选择R2；

②闭合开关S2时，认为电路电流不变，流过微安表电流为满偏电流的三分之二，则流过电阻箱的电流为满偏电流的三分之一，微安表与电阻箱并联，流过并联电路的电流与阻值成反比，则R闭合开关S2时整个电路电阻变小，电路电流变大，大于300μA，当表头G示数为200μA时，流过电阻箱的电流大于100μA，电阻箱阻值小于表头G电阻的一半，实验认为电流表内阻等于电阻箱阻值的一半，因此表头G内阻测量值偏小；

（2）把微安表改装成0.3A的电流表需要并联分流电阻，并联电阻阻值为R=（3）改装后电流表内阻为R微安表量程为300μA，改装后电流表量程为0.3A，量程扩大了1000倍，微安表示数为250μA时，流过电流表的电流为250×由图乙所示电路图可知，待测电阻阻值为R【分析】本实验电路（a）中采用理想试验法，即认为闭合开关s2时，电路总电流不变，再根据串并联电路规律确定表头的阻值，该实验方法的主要误差源于忽略闭合开关后，电路中总电流变大的影响。熟悉掌握电表改装的原理及计算方法。在电路图（b）中确定待测电阻两端的电压及电流，根据欧姆定律及串并联规律进行数据处理。12．【答案】（1）12.0；1.44（2）d（3）Fs；(M+5m)（4）F′s；(M+6m)（5）倒数的二次方；7.9×10－6~8.1×10－6【解析】【解答】(1)该游标卡尺的读数为12mm+0×0.1mm=12.0mm刻度尺要估读，读数为s=1.44m。(2)当时间间隔比较小时，平均速度约等于某一位置或某一时刻的瞬时速度，故由平均速度公式可得，经过光电门位置的速度v=dΔt(3)传感器的示数为细绳的拉力，则其做功为Fs，所对应动能的变化量为ΔEk=1图像为直线的条件是横坐标为Δt倒数的二次方，该图线的斜率为k=代入数据得k=8.0×10－6

【分析】（1）明确游标卡尺的读数规则进行读数即可；利用刻度尺测量物体的长度，读数需要估读到分度数后一位；

（2）当运动位移很短时，物体的平均速度等于物体运动的瞬时速度，位移越短，平均速度越接近瞬时速度；

（3）（4）求解拉力做功，利用力的大小乘以移动的距离，结合物体的末速度和动能表达式求解即可；

（5）根据动能定律的表达式，结合图像的横纵坐标求解图像的形式即可。13．【答案】（1）解：小球从A到B的过程，由动能定理得：mgL（1−cosθ）=解得：v在B点，由牛顿第二定律得：T−mg=m解得：T=20N（2）解：B到C的过程中摩擦力做功，由动能定理可得：1可得：v小球进入圆轨道后，设小球能到达圆轨道最高点的速度为v，要不脱离轨道应满足：mg≤m考虑小球从C点运动到圆轨道最高点的过程，由动能定理得：−mg⋅2R=联立以上解得：R≤0.04m；小球进入圆轨道后，小球上升的最大高度满足：h≤R，小球可沿轨道返回。小球从D点运动到最高处的过程，由动能定理得−mgh=0−解得：R≥0.1m；所以要使小球不脱离圆弧轨道，圆弧轨道半径R的取值范围是R≤0.04m或R≥0.1m。【解析】【分析】（1）小球从A到B的过程中机械能守恒，确定小球做圆周运动到B点时的受力情况及向心力的来源，再根据动能定理及牛顿第二定律进行解答；

（2）小球不脱离轨道，当小球能到达圆轨道最高点时，则在最高点完全由重力提供向心力时，此时最高点