河北省石家莊市部分重點高中2023-2024學年高三上學期2月期末物理試題（解析版）

高級中學名校試卷PAGEPAGE1物理試題注意事項：1.答卷前，考生務必將自己的姓名、考場號、座位號、準考證號填寫在答題卡上。2.回答選擇題時，選出每小題〖答案〗后，用鉛筆把答題卡上對應題目的〖答案〗標號涂黑，如需改動，用橡皮擦干凈后，再選涂其他〖答案〗標號?；卮鸱沁x擇題時，將〖答案〗寫在答題卡上，寫在本試卷上無效。3.考試結(jié)束后，將本試卷和答題卡一并交回?？荚嚂r間為75分鐘，滿分100分一、單項選擇題：本題共7小題，每小題4分，共28分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。1.核磁共振儀器被譽為“尖端醫(yī)療設備皇冠上的明珠”，我國自主研發(fā)的核磁共振儀器于2023年7月開始量產(chǎn)。核磁共振的原理是躍遷的氫原子核在磁場中產(chǎn)生信號，從而給醫(yī)生提供影像實現(xiàn)診斷病情的目的。圖示左側(cè)為氫原子能級圖，右側(cè)展示了氫原子從較高激發(fā)態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)時輻射的4條氫光譜線。光譜圖中（）A.最左側(cè)譜線的波長最長 B.最左側(cè)譜線的頻率最小C.最右側(cè)譜線的波長最長 D.最右側(cè)譜線的頻率最大〖答案〗C〖解析〗根據(jù)能級躍遷規(guī)律及頻率、波長的關系可知四條譜線中，波長最長、頻率最小的是最右側(cè)的，波長最短、頻率最大的是最左側(cè)的。故選C。2.如圖所示，圓形鐵絲圈蘸一些肥皂液后會形成肥皂膜，將鐵絲圈豎直放置，肥皂膜呈現(xiàn)出水平彩色橫紋。下列說法正確的是（）A.此現(xiàn)象屬于光的衍射現(xiàn)象B.此現(xiàn)象屬于光的偏振現(xiàn)象C.由于表面張力作用，肥皂膜上部厚、產(chǎn)生條紋疏，下部薄、產(chǎn)生條紋密D.此現(xiàn)象與透過狹縫看太陽呈現(xiàn)彩色條紋原理不同〖答案〗D〖解析〗AB．此現(xiàn)象屬于光的薄膜干涉現(xiàn)象，AB錯誤；C．鐵絲圈豎直放置時，由于重力作用，膜的下部較厚、上部較薄，膜的縱截面如圖所示同一水平線上的膜厚度相同，在同一個干涉級次上，條紋分布上疏下密，C錯誤；D．透過狹縫看太陽呈現(xiàn)彩色條紋是光的衍射現(xiàn)象，二者原理不同，D正確。故選D。3.如圖所示，光滑水平桌面上有一能滿足胡克定律的橡皮筋，一端可繞豎直軸轉(zhuǎn)動，另一端與小球相連。當小球轉(zhuǎn)動穩(wěn)定后，發(fā)現(xiàn)橡皮筋的伸長量等于原長，此時小球的動能為。已知橡皮筋的勁度系數(shù)為，小球可視為質(zhì)點。橡皮筋的原長為（）A. B. C. D.〖答案〗A〖解析〗設橡皮筋原長為，轉(zhuǎn)動穩(wěn)定后動能為時橡皮筋伸長，由向心力公式和牛頓第二定律得根據(jù)題意，又解得故選A。4.雀尾螳螂蝦的“鐵拳”在出擊瞬間，可以像發(fā)射子彈一樣以超過80公里/小時的速度揮出，出拳沖擊力度可高達60公斤（可認為“鐵拳”受到大小為的力），而整個出拳過程可以在3毫秒內(nèi)完成。若“鐵拳”揮出過程中，不考慮其他力的作用，則下列估算正確的是（）A.“鐵拳”所受合力的沖量大約為B.“鐵拳”的動量大約增大了C.“鐵拳”質(zhì)量約為D.“鐵拳”的加速度大約為〖答案〗B〖解析〗A．“鐵拳”在揮出過程中所受合力的沖量A錯誤；B．由動量定理得揮出過程中“鐵拳”的動量增加量B正確；C．“鐵拳”的質(zhì)量約為C錯誤；D．“鐵拳”的加速度約為D錯誤。故選B。5.繼2021年我國成功發(fā)射首顆太陽探測衛(wèi)星“羲和號”之后，2022年10月9日，我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射了“夸父一號”綜合性太陽探測衛(wèi)星，“羲和號”可稱為我國探日工程的“探路者”，而“夸父一號”則是觀察太陽的“多面手”，首次實現(xiàn)在同一顆衛(wèi)星上對太陽高能成像和大氣不同層次變化的同時觀測?！棒撕吞枴焙汀翱涓敢惶枴本梢暈槔@地球做勻速圓周運動。已知“羲和號”的質(zhì)量為，離地高度約為；“夸父一號”的質(zhì)量為，離地高度約為。已知地球的半徑，則根據(jù)以上信息可知（）A.“羲和號”繞地球運行的線速度比“夸父一號”的小B.“羲和號”繞地球運行的動能大于“夸父一號”的動能C.“羲和號”和“夸父一號”繞地球運行的周期之比為D.“羲和號”和“夸父一號”所在軌道處的重力加速度之比為〖答案〗C〖解析〗A．由可得軌道半徑小“羲和號”線速度較大，A錯誤；B．衛(wèi)星的動能因“羲和號”，繞地球運行的動能小于“夸父一號”的動能，B錯誤；C．根據(jù)開普勒第三定律可得周期比C正確；D．由可得重力加速度之比D錯誤。故選C。6.如圖所示，理想變壓器原線圈與輸出電壓有效值的正弦交流電源相連，原、副線圈的匝數(shù)比為，電表均為理想交流電表，電阻，，滑動變阻器的最大阻值為。在滑片從最上端滑向最下端的過程中，下列說法正確的是（）A.電壓表示數(shù)的最大值為 B.電流表示數(shù)的最大值為C.副線圈輸出功率的最大值為 D.副線圈的輸出功率先增大后減小〖答案〗C〖解析〗A．設變壓器的輸入電壓為，輸出電壓為，原副線圈的匝數(shù)分別為、，有變壓器及其右側(cè)電路的等效電路如圖所示，其等效電阻當時等效電阻取最大值，為，則原線圈兩端的電壓最大為，由變壓器原理可知，電壓表示數(shù)的最大值為，A錯誤；B．當時，等效電阻取最小值，為，此時電流表示數(shù)最大，為，B錯誤；CD．因，將看成電源內(nèi)阻，則等效電阻消耗的電功率當時，副線圈輸出功率最大，為，且副線圈輸出功率一直增大，C正確，D錯誤。故選C。7.張三參加車模大賽，操縱小火車在平直軌道上從靜止開始勻加速運動達到額定功率，隨后以額定功率繼續(xù)行駛。如圖所示為小火車勻加速階段的動量平方—位移圖像，已知小火車的質(zhì)量為，阻力是小火車重力的0.2倍，重力加速度取。下列說法正確的是（）A.小火車在勻加速階段的牽引力大小為B.小火車的額定功率為C.小火車在的位移內(nèi)用時為D.小火車在隨后的運動過程中能達到的最大速度為〖答案〗D〖解析〗A.由速度位移關系式得兩邊乘以得所以結(jié)合圖像可知又解得由牛頓第二定律得又代入數(shù)據(jù)解得故A錯誤；B.小火車勻加速的末速度又由題意可知車加速運動勻加速結(jié)束，且此時小火車的功率達到額定功率，所以小火車的額定功率故B錯誤；C.由于小火車在的過程中做勻加速直線運動，該過程小火車的運動時間故C錯誤；D.小火車達到額定功率后，隨車速的逐漸增大，小火車的牽引力逐漸減小，當小火車的牽引力等于阻力時速度達到最大，則小火車的最大速度故D正確。故選D。二、多項選擇題：本題共3小題，每小題6分，共18分。在每小題給出的四個選項中，有兩個或兩個以上選項符合題目要求。全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。8.位于坐標原點處的波源從時刻開始起振，形成一列沿軸正方向傳播的簡諧橫波。在時波源停止振動，時軸上間的波形如圖所示，質(zhì)點的平衡位置。下列說法正確的是（）A.波源起振方向沿軸正方向B.時，質(zhì)點在處C.時，質(zhì)點正在沿軸正方向通過平衡位置D.在內(nèi)，質(zhì)點運動總路程為〖答案〗ACD〖解析〗A．從到的內(nèi)波傳播了，波速由圖知，波長，則周期內(nèi)，振源振動4個周期向右形成4個波形，每間隔1個波形，振動形式出現(xiàn)重復，則波源的起振方向與圖示處質(zhì)點的振動方向相同，即沿軸正方向，故A正確；B．質(zhì)點不會隨波遷移，平衡位置不變，故B錯誤；C．由圖知時質(zhì)點恰好在波谷處，時恰好從波谷向平衡位置振動了，即，剛好回到平衡位置沿軸正方向振動，故C正確；D．波從波源傳到質(zhì)點的時間在內(nèi)，質(zhì)點振動了故質(zhì)點運動的總路程故D正確。故選ACD。9.如圖所示，正三棱柱的底面邊長等于棱高，、兩點分別固定等量異種點電荷。下列說法正確的是（）A.點與點的電場強度方向相同B.點與點的電場強度大小相等C.點與點的電勢差小于點與點的電勢差D.將試探電荷由點沿棱移動到點再沿棱移動到點，其電勢能先減小后增大〖答案〗AB〖解析〗A.在連線的中垂面上，是等勢面，面上各點的電場強度方向均垂直于等勢面，方向相同，故A正確；B.設兩點電荷的電荷量均為，底面邊長和棱高均為，正電荷在點的電場強度在點的電場強度由對稱性可得、兩點的電場強度大小均為，方向不同，故B正確；C.、兩點關于過的中垂面（等勢面）對稱，點與上述等勢面的電勢差等于上述等勢面與點的電勢差，故C錯誤；D.由到電勢降低，試探電荷電勢能減小，沿電勢不變，電勢能也不變，故D錯誤。故選AB。10.如圖所示，不同金屬材料圍成的閉合矩形線框傾斜放置，線框平面與水平面成角，兩長邊很長，電阻不計，兩短邊長度為，電阻均為，在兩長邊中間正方形區(qū)域內(nèi)存在垂直線框面向下的勻強磁場，磁感應強度大小為，區(qū)域邊長為。質(zhì)量為的金屬桿從磁場上邊緣由靜止釋放，下滑出磁場時已經(jīng)開始勻速運動。金屬桿與線框長邊始終垂直且接觸良好，金屬桿接入電路的電阻為，不計一切摩擦，重力加速度為，則從金屬桿由靜止釋放到下滑出磁場的整個過程中，下列說法正確的是（）A.金屬桿中的電流方向從向B.金屬桿出磁場時的速率為C.通過金屬線框上側(cè)短邊的電荷量為D.金屬線框產(chǎn)生的焦耳熱為〖答案〗BD〖解析〗A．根據(jù)右手定則知，金屬桿中的電流方向從向，故A錯誤；B．金屬桿勻速出磁場，安培力與重力沿斜面方向分力平衡，有解得故B正確；C．通過金屬桿的電荷量而通過線框上側(cè)短邊的電荷量只是其中的一半，為，故C錯誤；D．由能量守恒得電路中產(chǎn)生的總焦耳熱又內(nèi)外電路的電阻之比為，可得線框產(chǎn)生的焦耳熱故D正確。故選BD。三、非選擇題：本題共5小題，共54分。11.某學習小組用圖甲所示的實驗裝置探究勻變速直線運動的物體所受合力與速度的關系。他們在氣墊導軌上安裝了一個光電門B，滑塊上固定一遮光條，滑塊用細線繞過氣墊導軌左端的定滑輪與力傳感器相連，傳感器下方懸掛鉤碼，每次滑塊都從A處由靜止釋放。（1）某同學用游標卡尺測量遮光條寬度d，如圖乙所示，則________。（2）該實驗________（選填“需要”或“不需要”）滿足滑塊和遮光條的總質(zhì)量遠大于鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量。（3）實驗時保持滑塊和遮光條的總質(zhì)量不變，測量A、B間的距離并保持不變，改變鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量，釋放滑塊使之沿氣墊導軌運動，記錄傳感器的示數(shù)和遮光條通過光電門的時間。則滑塊通過光電門時的速度大小為________（用所測物理量字母表示），某同學作出了圖像，發(fā)現(xiàn)圖像是過原點的直線，斜率為，則滑塊和遮光條的總質(zhì)量為________（用及所測物理量字母表示）?！即鸢浮剑?）6.00（2）不需要（3）2kL〖解析〗（1）[1]由題圖可讀得（2）[2]該實驗中，滑塊所受拉力可通過力傳感器直接測量，故不需要滿足滑塊和遮光條的總質(zhì)量遠大于鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量。（3）[3]該實驗中，是用平均速度代替瞬時速度，則滑塊通過光電門的速度大小為[4]對滑塊的運動，根據(jù)動能定理有變式可得則的圖像斜率由此可知滑塊和遮光條的總質(zhì)量12.在測量電源的電動勢和內(nèi)阻的實驗中，某同學借助標準電源對實驗原理做出創(chuàng)新，如圖甲所示。實驗室提供的器材如下：待測電源；標準電源（電動勢，內(nèi)阻）；滑動變阻器（最大阻值為）；電流表（量程為，內(nèi)阻為）；開關、，導線若干。請完成下列問題：（1）在圖乙中用筆畫線代替導線，補充完成實物圖的連接。（）（2）按圖甲連接好電路后，閉合開關、斷開開關，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片位置，記錄穩(wěn)定后電流表的示數(shù)，保持滑動變阻器滑片位置不變，斷開開關、閉合開關，記錄穩(wěn)定后電流表的示數(shù)。（3）某次實驗時，閉合開關、斷開開關，調(diào)節(jié)完成后電流表示數(shù)穩(wěn)定時如圖丙所示，此時電流為________，則滑動變阻器接入回路的阻值為________。（4）將測得的多組數(shù)據(jù)描繪在坐標系中，用直線擬合連接各點，如圖丁所示。（5）若得到的圖線斜率，縱截距，則待測電源的電動勢________V，內(nèi)阻________?！即鸢浮剑?）（3）30017（5）3.913.5〖解析〗（1）[1]實物圖連接如圖。（3）[2][3]由電表讀數(shù)規(guī)則可知，電流表的示數(shù)為，則回路中的總電阻又標準電源的內(nèi)阻為，電流表的內(nèi)阻為，則滑動變阻器接入回路的阻值為。（5）[4][5]閉合開關、斷開開關和閉合開關、斷開開關，回路中滑動變阻器和電流表的總阻值不變，則有變式得有可得，13.現(xiàn)今乘熱氣球飛行已成為人們喜愛的一種航空體育運動，還常用于航空攝影和航空旅游。如圖所示，熱氣球是一個比空氣輕、上半部是一個底部開口的大氣球、下半部是吊籃的飛行器。某熱氣球的總體積（忽略球殼體積），現(xiàn)對氣球內(nèi)氣體加熱，當球內(nèi)氣體溫度上升至時熱氣球剛好可從地面升起。已知地球表面大氣溫度，密度，把大氣視為理想氣體，它的密度和溫度幾乎不隨高度變化，不考慮熱氣球的體積變化。求：（1）時，熱氣球內(nèi)氣體的密度；（2）時，球內(nèi)剩余氣體質(zhì)量占原先球內(nèi)氣體質(zhì)量的百分比?！即鸢浮剑?）；（2）〖解析〗（1）設時，氣球內(nèi)的氣體密度為，原來的氣體溫度升高后的體積變?yōu)?，氣體壓強不變，根據(jù)蓋—呂薩克定律有根據(jù)質(zhì)量相等，有解得球內(nèi)氣體密度代入數(shù)據(jù)解得（2）氣體加熱膨脹后密度為時，總體積為，則留在氣球內(nèi)的氣體體積為，球內(nèi)剩余氣體質(zhì)量占原先球內(nèi)氣體質(zhì)量的百分比代入數(shù)據(jù)解得14.如圖所示，邊長為的正方形的頂點處有質(zhì)子源，沿邊射出速率為的質(zhì)子。正方形內(nèi)有以正方形中心為圓心、半徑為的圓形區(qū)域，正方形的對角線與圓形區(qū)域的交點分別為、，在圓外、正方形內(nèi)區(qū)域（含邊界）分布著方向垂直紙面向里的勻強磁場。已知質(zhì)子比荷為，不計重力。（1）若質(zhì)子恰能從點進入圓形區(qū)域，求磁場的磁感應強度大??；（2）在圓形區(qū)域內(nèi)加上勻強電場，方向與對角線平行，若質(zhì)子恰能從點進入電場、從點離開電場回到磁場，求：①電場的電場強度的大?。虎谫|(zhì)子從點運動到點的時間。〖答案〗（1）；（2）①，②〖解析〗（1）符合條件的質(zhì)子運動軌跡的圓心在連線的中垂線與的交點，如圖所示。根據(jù)對稱性可知質(zhì)子進入點時與夾角為，根據(jù)幾何關系可知設質(zhì)子的電荷量為，質(zhì)量為，則比荷根據(jù)洛倫茲力提供向心力有解得即（2）①質(zhì)子在電場中做類斜上拋運動，在方向上解得質(zhì)子在電場中運動的時間在電場方向上又解得加速度聯(lián)立解得②質(zhì)子在磁場中的運動時間該質(zhì)子從點運動到點的總時間15.如圖所示，在光滑水平平臺上有一輕彈簧一端固定在左側(cè)的墻壁上，另一端與物塊相連，初始時彈簧處于原長。平臺的右側(cè)有一個與平臺相切且足夠長的水平傳送帶，傳送帶以的