2024-2025学年河北省张家口市高三（第一次）模拟考试物理试卷(含详细答案解析)

这是一份2024-2025学年河北省张家口市高三（第一次）模拟考试物理试卷(含详细答案解析)，共16页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.我国计划于2025年在甘肃武威开工建设全球首座10兆瓦电功率的小型模块化钍基熔盐堆，项目预计于2029年实现首次临界并满功率运行。钍参与核反应的过程是钍核 90232Th与一个中子结合生成钍核的同位素X,X经过两次β衰变生成新核Y，则新核Y是( )
A. 90233ThB. 92233UC. 90235ThD. 92235U
2.如图所示，在消防演练中，质量为75 kg(包含装备)的消防员将绳索固定后，拉紧绳索，双腿始终保持绷直，当消防员的双腿与墙面垂直且保持静止时，绳索与竖直墙面的夹角为53∘。已知sin53∘=0.8,cs53∘=0.6，取重力加速度g=10 m/s2，假设脚底面与墙面间的摩擦力可以忽略不计，则此时绳索对消防员的拉力大小为( )
A. 600 NB. 750NC. 1000 ND. 1250 N
3.如图甲所示是我国自主研发建造的第一艘万米级深海潜水器——“奋斗者”号，最大下潜深度可达10909m。如图乙所示是某次潜水器从海面由静止竖直下降的速度-时间图像，已知声音在海水中的传播速度为1500m/s。下列说法正确的是( )
A. 潜水器本次下潜的最大深度为480m
B. 潜水器在0∼1min内的加速度大小为2m/s2
C. 潜水器本次下潜过程的平均速度大小为1.5m/s
D. 潜水器在此次下潜最大深度处与海面上母船通过声波通信时，声音会有0.2s的延迟
4.“神舟十九号”是我国载人航天工程的第十九艘飞船，于2024年10月30日成功发射，是我国航天事业的又一重要里程碑。该飞船不仅可用于留轨观测，还可交会对接飞行器，满足天地往返的需求。已知该飞船绕地球近地飞行且可视为绕地球做匀速圆周运动，地球半径为6400 km，地球表面重力加速度g=10 m/s2，则“神舟十九号”( )
A. 做匀速圆周运动的角速度小于地球自转角速度
B. 在轨道上飞行的速度大于7.9 km/s
C. 绕地球运动一周的时间不小于1.4h
D. 与飞行器对接后，由于质量增大，轨道半径变小
5.如图所示，D是一只理想二极管，水平放置的平行板电容器的A、B两极板间有一带电液滴，在P点处于静止状态。若保持极板B不动，当某同学分别从初始状态开始向不同方向稍微平移极板A(移动极板A后P点还在两极板之间)时，下列说法正确的是( )
A. 极板A向上移动过程中，静电计指针张角变小
B. 极板A向下移动过程中，静电计指针张角变大
C. 极板A向左移动过程中，液滴向下运动
D. 极板A向左移动过程中，P点处电势升高
6.口罩生产过程要运用静电纺丝技术，原理如图所示。收集板和喷口分别接高压电源的正、负极，高压电源使喷口和收集板带电进而产生强电场。在强电场作用下，带电聚合物溶液微粒从静止开始由喷口飞向收集板形成纳米无纺布。喷口带负电，可视为电荷量为−Q的点电荷，收集板视为无限大带电平面，喷口到收集板的垂直距离为L。忽略聚合物溶液微粒的重力，静电力常量为k。下列说法正确的是( )
A. 聚合物溶液微粒从喷口向收集板运动过程中加速度增大
B. 聚合物溶液微粒从喷口向收集板运动过程中电势能增大
C. 收集板左侧表面上，电场强度方向垂直于收集板向左
D. 喷口到收集板垂直路径上的中点M处的电场强度大小为4kQ9L2
7.如图所示，电阻为r的单匝金属直角线框abcd放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，a、d两点连线与磁场方向垂直，ab、cd长均为l,bc长为2l,a、d通过导线连接在理想变压器的原线圈上，变压器副线圈与阻值为R的电阻构成一闭合回路，变压器原、副线圈匝数之比n1:n2=k，电流表为理想电表。线框绕ad连线以角速度ω匀速转动，从图示位置开始计时，则( )
A. 理想变压器原线圈两端电压瞬时值的表达式为u=4Bl2ωsinωt
B. 线框中产生的感应电动势有效值为2Bl2ω
C. 电流表的示数为2Bl2ωk2R+r
D. 电阻R上消耗的功率为2k2RB2l4ω2k2R+r2
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8.2024年巴黎奥运会网球女单决赛，郑钦文创造历史成为了中国首位奥运网球单打冠军。某次比赛中，郑钦文将网球斜向上击出后，若不计空气阻力，网球在空中从最高点运动至落地过程中的动能Ek、重力势能Ep、机械能E随运动时间t或下落高度h变化的关系中，可能正确的是( )
A. B.
C. D.
9.近年来，战绳逐渐成了一项风靡全球的高效燃脂运动器械，几乎出现在各个健身房中，甚至是不少人心目中的“燃脂神器”。一次战绳练习中，某运动达人晃动战绳一端使其上下振动(可视为简谐振动)形成横波，如图甲所示。图乙(a)、(b)分别是同一战绳上P、Q两质点的振动图像，波的传播方向为P到Q。已知该波的波长大于2 m、小于5 m,P、Q两质点在波的传播方向上相距5 m，下列说法正确的是( )
A. 该列波的波长可能为4 mB. 该列波的波速可能为209 m/s
C. P、Q两质点振动方向始终相反D. t=1.25 s时，质点Q沿y轴正方向振动
10.如图所示，两根间距d=1 m且弯折成一定角度的金属导轨平行放置，与水平面夹角均为α=37∘,ABFE区域(含边界)有垂直导轨平面向上、磁感应强度大小B=1 T的匀强磁场，导体棒a的质量m=1 kg，电阻R=0.2Ω,EF处有一固定且与a相同的导体棒b，两导体棒与导轨均垂直且接触良好。在C、D两位置有固定弹性立柱C和D，导体棒与立柱发生弹性碰撞时，速度立即变为与碰前速度等大反向。现将a从距AB边1.44 m处由静止释放，进入磁场后恰能做匀速直线运动，a运动至CD处与立柱发生碰撞时立即释放导体棒b。当a再次运动至AB处时，a与b恰好速度大小相等，b恰好到达CD处。导轨AE、BF段光滑，其余段粗糙，a与粗糙部分导轨间动摩擦因数为μ,sin37∘=0.6,cs37∘=0.8，取g=10 m/s2，导轨电阻忽略不计。下列说法正确的是( )
A. a与粗糙部分导轨间的动摩擦因数μ=0.5
B. a再次运动至AB处时，a、b的速度大小为1 m/s
C. C、D分别为AE、BF的中点
D. a由CD运动到AB的过程中，回路产生的总焦耳热小于1.44J
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.某同学用“插针法”测量一直角三角形玻璃砖的折射率。如图甲所示为该玻璃砖的截面图，三角形ABC的顶角为θ且小于45∘。
(1)主要实验步骤如下：
①水平放置的木板上铺一张白纸，在白纸上画一条直线ab，并画出其垂线cd，交于O点；
②将较长的直角面AB沿cd放置，并确定玻璃砖的另外两个光学面BC、AC，在白纸上描出玻璃砖的轮廓，俯视图如图乙所示；
③在AB面左侧的直线ab上竖直插上大头针P1、P2，从AC侧透过玻璃砖观察P1、P2，插上大头针P3，要求P3能挡住 (选填“P1”“P2”或“P1和P2”)的虚像；
④确定出射光线的位置 (选填“必需”或“不必需”)插第四枚大头针；
⑤撤去玻璃砖和大头针，测得出射光线与直线ab的夹角为α，则玻璃砖折射率n= 。
(2)描绘出玻璃砖轮廓后，玻璃砖的位置发生了微小的平移(移至图丙中的虚线处，底边仍重合)，但是该同学并未发现，仍然按照操作步骤③插上大头针P3，在测量时他仍将△ABC作为实验中玻璃砖所处位置，则由此得到的该玻璃砖折射率的测量值 (选填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
12.在进行测定干电池电动势和内阻实验时，实验组3位同学各设计了一种实验方案，对应实验器材如下：
(1)如图甲所示为方案1的电路图及实验过程中某次测量时电流表指针的偏转情况，电流表示数为 A。
(2)请在图乙中将设计方案2的器材连接成实验电路 。
(3)设计方案3的同学描绘出了如图丙所示的图线，该图线是以 (选填“I”“1I”或“I2”)为纵轴进行描绘的。
(4)实验后三位同学对实验误差进行分析讨论，认为由于电表内阻未知，三个方案均存在误差，这种误差属于 (选填“偶然”或“系统”)误差，但方案 (选填“1”“2”“3”“1和2”“1和3”或“2和3”)中电源电动势的测量值无偏差，内阻的测量值 (选填“偏大”或“偏小”)。
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
13.建筑工地上工人用液态金属浇筑一个金属立柱时，由于工艺缺陷在柱体内部浅层形成了一个不规则的空腔，为修补空腔需要测出空腔的体积，在金属立柱上打一个小孔，用细管将空腔内部与一个封闭的汽缸相连通(如图所示)，做好密封使空腔、汽缸、细管内部组成一个密闭的空间。汽缸上部由横截面积S=10 cm2的活塞密封，初始状态汽缸内封闭的气体体积为10 L。现对活塞施加一个竖直向下的变力F，使活塞缓慢下移，当汽缸内气体体积变为7 L时，外力F的大小为20 N，上述过程中外力F做的功W1=28 J。已知外界环境温度不变，金属立柱、空腔及汽缸导热性良好，不计活塞质量、活塞与汽缸间的摩擦力、细管中气体的体积，大气压强p0=1.0×105 Pa。求：
(1)金属立柱内空腔的体积；
(2)汽缸内气体体积由10 L变为7 L的过程中，汽缸及空腔内的气体向外界放出的热量。
14.如图所示，长L=4 m的长木板放在光滑的水平地面上，长木板的左端放有一小物块，右侧与四分之一光滑圆弧轨道紧挨着(圆弧轨道与长木板未栓接)。已知长木板、小物块、圆弧轨道质量均相同，物块与长木板间的动摩擦因数μ=0.5，重力加速度g=10 m/s2。现给小物块一水平向右的初速度v0=8 m/s，小物块到达长木板的右端后冲上圆弧轨道且恰好未冲出。求：
(1)小物块到达长木板右端时的速度大小；
(2)圆弧轨道的半径；
(3)若从小物块冲上圆弧轨道开始至到达最高点所经历的时间t=2s，则小物块在最高点时长木板右端与圆弧轨道左端的距离。
15.电子枪是显像设备的核心元件，由其阴极发射电子并经电场加速，可使出射的电子束获得速度。某兴趣小组为定量研究磁偏转对运动的带电粒子轨迹的影响，设计了如下问题情境：
如图所示，可上下平移的电子枪能向右发射质量为m、电荷量大小为e的电子。电子枪内部的加速电压可调，从阴极发射的电子初速度可视为0。电子枪右侧有半径为R的圆形匀强磁场区域Ⅰ，其内部的磁感应强度大小为B1、方向垂直于纸面向里。圆形磁场边界最右端切线的右侧，有足够大的匀强磁场区域Ⅱ，磁感应强度大小为B2(可调，未知)、方向垂直于纸面向外。不计粒子重力和粒子间的相互作用。现进行一些连续操作，试求解相关问题。
(1)将电子枪正对区域Ⅰ的圆心发射电子，调节加速电压，使电子通过圆形磁场后速度偏转90∘，求此时的加速电压U；
(2)之后将电子枪向上移动一段距离，调节加速电压为4U，使电子在圆形磁场中的运动时间最长，求电子枪上移的距离d；
(3)在第(2)问的条件下，电子在区域Ⅱ中形成偏转轨迹b。在第(1)问的条件下，撤去区域Ⅰ的磁场，粒子进入区域Ⅱ，形成偏转轨迹a。为保证轨迹a和轨迹b不相交，求区域Ⅱ中磁感应强度B2的最小值。(结果可用根式表示)
答案和解析
1.【答案】B
【解析】钍核 900232Th 与一个中子结合生成钍核的同位素 X ，根据质量数守恒，X表示为 90233X ，X经过两次 β 衰变生成新核Y，因为每经过一次 β 衰变质量数不变，电荷数加1，所以Y表示为 92233Y 。
故选B。
2.【答案】D
【解析】消防员受竖直向下的重力 mg 、垂直墙面的支持力 FN 和沿着绳索向上的拉力 FT ，根据消防员竖直方向受力平衡有 FTcs53 ∘=mg，求得 FT=1250N。
故选D。
3.【答案】C
【解析】AC.根据 v−t 图像与横轴围成的面积表示位移，由图乙可知潜水器本次下潜的最大深度为 hm=12×(2+4)×60×2m=360m
则潜水器本次下潜过程的平均速度大小为 v=xt=3604×60m/s=1.5m/s
故A错误，C正确；
B.根据 v−t 图像的斜率表示加速度，可知潜水器在 0∼1min 内的加速度大小为 a=21×60m/s2=130m/s2
故B错误；
D.潜水器在此次下潜最大深度处与海面上母船通过声波通信时，声音延迟的时间为 Δt=xv声=3601500s=0.24s
故D错误。
故选C。
4.【答案】C
【解析】AB.因该飞船绕地球近地飞行，所以该飞船做匀速圆周运动的速度等于第一宇宙速度 7.9 km/s ，大于地球上的物体随地球自转的线速度，所以该飞船做匀速圆周运动的角速度大于地球自转角速度，故AB错误；
C.该飞船绕地球运动一周的时间为 t=2πRv=2×3.14×64007.9×3600h≈1.41h，故C正确；
D.轨道半径与质量无关，所以与飞行器对接后，轨道半径不变，故D错误。
故选C。
5.【答案】D
【解析】A.由图可知，电容器极板A带正电，极板A向上移动过程中，根据电容器的决定式 C=εS4πkd可知，电容器的电容减小，根据 Q=CU可知，电容器所带电荷量将变小，电容器放电，但理想二极管D阻止电容器放电，所以电容器所带电荷量 Q 不变，则上下极板间电势差 U 变大，静电计指针张角变大，故A错误；
B.电容器极板A带正电，极板A向下移动过程中，根据电容器的决定式 C=εS4πkd可知，电容器的电容增大，根据 Q=CU可知，电容器所带电荷量将变大，电容器充电，上下极板间电势差不变，静电计指针张角不变，故B错误；
CD.极板A向左移动过程中，根据电容器的决定式 C=εS4πkd可知，电容器的电容减小，根据 Q=CU可知，电容器所带电荷量将变小，电容器放电，但理想二极管D阻止电容器放电，所以电容器所带电荷量 Q 不变，则上下极板间电势差 U 变大，根据 E=Ud可知，两极板间的电场强度增大，则液滴受到的竖直向上的电场力增大，液滴向上运动。设 P 点到下极板的距离为 x ，则 P 点的电势为 φP=UPB+φB=Ex+0=Ex，所以 P 点处电势升高，故C错误，D正确。
故选D。
6.【答案】C
【解析】A.聚合物溶液微粒从喷口向收集板运动过程中，电场线变稀疏，场强变小，电场力变小，根据牛顿第二定律可知，加速度变小，故A错误；
B.聚合物溶液微粒从喷口向收集板运动过程中电场力做正功，电势能减小，故B错误；
C.收集板表面是等势面，所以左侧表面上，电场强度方向垂直于收集板表面向左，故C正确；
D.收集板视为无限大带电平面，可将该模型等效为等量异种电荷中垂面，则喷口到收集板垂直路径上的中点 M 处的电场强度大小 E=kQ(12L)2+kQ(32L)2=4kQL2+4kQ9L2，故D错误。
故选C。
7.【答案】D
【解析】B.线框中产生的感应电动势有效值为 E=Em 2=Bl⋅2lω 2= 2Bl2ω，故B错误；
C.设原线圈电流为 I1 ，根据电压与匝数关系，则 E−I1rkI1R=k，解得 I1= 2Bl2ωk2R+r，故C错误；
A.原线圈两端电压 U=E−I1r= 2Bl2ω− 2Bl2ωk2R+rr
原线圈两端电压瞬时值的表达式为 u=(2Bl2ω−2Bl2ωk2R+rr)sinωt
故A错误；
D.电阻 R 上消耗的功率为 P=(kI1)2R=2k2RB2l4ω2k2R+r2
故D正确。
故选D。
8.【答案】AD
【解析】A.不计空气阻力，网球在空中从最高点运动至落地过程中只有重力做功，机械能守恒，故A正确；
BD.根据 Ek−Ek0=ΔEk=mgh=mg×12gt2
可得 Ek=mgh+Ek0 ， Ek=12mg2t2+Ek0
可知 Ek−t 图像为曲线， Ek−h 图像为直线，且越来越大，故B错误，D正确；
C.重力势能 ΔEp=mgΔh
图像为直线，故C错误。
故选AD。
9.【答案】AB
【解析】A.由图乙可知， t=0 时刻， P 质点处于正向最大位移处， Q 质点处于平衡位置且正在向正方向运动，则有 PQ=n+14λ=5m (其中n=0，1，2……)
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