2024年河北省普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試物理試題含答案

2024年河北省普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試物理一、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．鋰是新能源汽車、儲能和信息通信等新興產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵材料。研究表明，鋰元素主要來自宇宙線高能粒子與星際物質(zhì)的原子核產(chǎn)生的散裂反應(yīng)，其中一種核反應(yīng)方程為126C＋11A．01nB．-1D[核反應(yīng)方程]2．我國古人最早發(fā)現(xiàn)了尖端放電現(xiàn)象，并將其用于生產(chǎn)生活，如許多古塔的頂端采用“傘狀”金屬飾物在雷雨天時保護古塔。雷雨中某時刻，一古塔頂端附近等勢線分布如圖所示，相鄰等勢線電勢差相等，則a、b、c、d四點中電場強度最大的是()A．a(chǎn)點 B．b點C．c點 D．d點C[等差等勢線＋電場強度等差等勢線越密集電場強度越大c點電場強度最大，C正確。3．籃球比賽前，常通過觀察籃球從一定高度由靜止下落后的反彈情況判斷籃球的彈性。某同學(xué)拍攝了該過程，并得出了籃球運動的v-t圖像，如圖所示。圖像中a、b、c、d四點中對應(yīng)籃球位置最高的是()A．a(chǎn)點 B．b點C．c點 D．d點A[v-t圖像由題意可知題圖中v<0表示籃球在向下運動，v>0表示籃球在向上運動，由v-t圖像與直線v＝0所圍圖形的面積表示位移大小可知v＝0上方的圖像面積S上減去v＝0下方的圖像面積S下的值越大，對應(yīng)的籃球位置越高，結(jié)合題圖可知a、b、c、d四點中對應(yīng)籃球位置最高的是a點，A正確。]4．R1、R2為兩個完全相同的定值電阻，R1兩端的電壓隨時間周期性變化的規(guī)律如圖1所示(三角形脈沖交流電壓的峰值是有效值的3倍)，R2兩端的電壓隨時間按正弦規(guī)律變化如圖2所示，則兩電阻在一個周期T內(nèi)產(chǎn)生的熱量之比Q1∶Q2為()A．2∶3 B．4∶3C．2∶3 D．5∶4B[交流電有效值＋電熱結(jié)合Q＝U2Rt可知Q1＝U0321R1·T2＋(U0)215．如圖，彈簧測力計下端掛有一質(zhì)量為0.20kg的光滑均勻球體，球體靜止于帶有固定擋板的斜面上，斜面傾角為30°，擋板與斜面夾角為60°。若彈簧測力計位于豎直方向，讀數(shù)為1.0N，g取10m/s2，擋板對球體支持力的大小為()A．33B．1.0NC．23D．2.0NA[受力分析＋力的平衡條件對球體進行受力分析，球體受重力mg、彈簧測力計的拉力T、擋板對其的支持力N1、斜面對其的支持力N2，如圖所示。N1cos60°＝N2cos60°N1sin60°＋N2sin60°＋T＝mg?N1＝N2＝33N，A正確。6．如圖，一電動機帶動輕桿在豎直框架平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動，輕桿一端固定在電動機的轉(zhuǎn)軸上，另一端懸掛一紫外光筆，轉(zhuǎn)動時紫外光始終豎直投射至水平鋪開的感光紙上，沿垂直于框架的方向勻速拖動感光紙，感光紙上就畫出了描述光點振動的x-t圖像。已知輕桿在豎直面內(nèi)長0.1m，電動機轉(zhuǎn)速為12r/min。該振動的圓頻率和光點在12.5s內(nèi)通過的路程分別為()A．0.2rad/s，1.0m B．0.2rad/s，1.25mC．1.26rad/s，1.0m D．1.26rad/s，1.25mC[另類的機械振動＋圓頻率＋路程由于電動機的轉(zhuǎn)速為12r/min，則光點1min振動12個周期，故光點振動的周期T＝1min12＝60s12＝5s，所以光點振動的圓頻率ω＝2πT＝0.4πrad/s≈1.26rad/s，A、B錯誤；由題意可知光點的振幅A＝0.1m，又t＝12.5s＝2.5T，則光點在12.5s內(nèi)通過的路程s＝2.5×7．如圖，真空中有兩個電荷量均為q(q>0)的點電荷，分別固定在正三角形ABC的頂點B、C。M為三角形ABC的中心，沿AM的中垂線對稱放置一根與三角形共面的均勻帶電細(xì)桿，電荷量為q2。已知正三角形ABC的邊長為a，M點的電場強度為0，靜電力常量為k。頂點AA．2B．kqC．kqD．kqD[場強疊加原理＋點電荷＋對稱思想由點電荷的場強公式和場強疊加原理可知，兩點電荷在M點產(chǎn)生的電場強度大小為E＝2kq33a2cos60°＝3kqa2，方向沿MA方向，又M點的電場強度為0，所以細(xì)桿在M處產(chǎn)生的電場強度大小也為E＝3kqa2，方向沿AM方向，由對稱性可知細(xì)桿在A處產(chǎn)生的電場強度大小也為E＝3kqa2，方向沿MA方向，又由點電荷的場強公式和場強疊加原理可知，兩點電荷在A處產(chǎn)生的電場強度大小為E′＝2kqa2cos30二、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。8．2024年3月20日，鵲橋二號中繼星成功發(fā)射升空，為嫦娥六號在月球背面的探月任務(wù)提供地月間中繼通信。鵲橋二號采用周期為24h的環(huán)月橢圓凍結(jié)軌道(如圖)，近月點A距月心約為2.0×103km，遠月點B距月心約為1.8×104km，CD為橢圓軌道的短軸，下列說法正確的是()A．鵲橋二號從C經(jīng)B到D的運動時間為12hB．鵲橋二號在A、B兩點的加速度大小之比約為81∶1C．鵲橋二號在C、D兩點的速度方向垂直于其與月心的連線D．鵲橋二號在地球表面附近的發(fā)射速度大于7.9km/s且小于11.2km/sBD[開普勒第二定律＋萬有引力定律的應(yīng)用＋牛頓第二定律＋宇宙速度鵲橋二號從C經(jīng)B到D過程與月心連線掃過的面積大于鵲橋二號從D經(jīng)A到C過程與月心連線掃過的面積，由開普勒第二定律可知，鵲橋二號從C經(jīng)B到D的運動時間t1大于鵲橋二號從D經(jīng)A到C的運動時間t2，又t1＋t2＝T，故t1＞T2＝12h，A錯誤；鵲橋二號運動過程中，由牛頓第二定律有GMmr2＝ma，則鵲橋二號在A、B兩點的加速度大小之比aAaB＝r9．如圖，水平放置的密閉絕熱汽缸被導(dǎo)熱活塞分成左右兩部分，左側(cè)封閉一定質(zhì)量的理想氣體，右側(cè)為真空，活塞與汽缸右壁中央用一根輕質(zhì)彈簧水平連接。汽缸內(nèi)壁光滑且水平長度大于彈簧自然長度，彈簧的形變始終在彈性限度內(nèi)且體積忽略不計?；钊跏紩r靜止在汽缸正中間，后因活塞密封不嚴(yán)發(fā)生緩慢移動，活塞重新靜止后()A．彈簧恢復(fù)至自然長度B．活塞兩側(cè)氣體質(zhì)量相等C．與初始時相比，汽缸內(nèi)氣體的內(nèi)能增加D．與初始時相比，活塞左側(cè)單位體積內(nèi)氣體分子數(shù)減少ACD[力的平衡條件＋能量守恒定律活塞密封不嚴(yán)，左側(cè)封閉氣體向右側(cè)真空擴散，當(dāng)活塞重新靜止時，活塞左右兩側(cè)氣體壓強相等，對活塞受力分析可知，其不受彈簧彈力，即彈簧恢復(fù)至自然長度，A正確；由于初始時活塞左側(cè)有氣體、右側(cè)真空且活塞靜止，則初始時彈簧處于壓縮狀態(tài)，又此時活塞靜止在汽缸正中間，則當(dāng)活塞重新靜止時，有V左<V右，又活塞左右兩側(cè)氣體為同種氣體且壓強和溫度都相等，則活塞左右兩側(cè)氣體的密度相等，由m＝ρV可知，活塞左側(cè)氣體的質(zhì)量小于右側(cè)氣體的質(zhì)量，B錯誤；氣體與彈簧組成的系統(tǒng)能量守恒，與初始時相比，活塞重新靜止時彈簧的彈性勢能減少，則氣體的內(nèi)能增加，C正確；結(jié)合A項分析可知，與初始時相比，氣體的體積增大，總分子數(shù)不變，所以活塞左側(cè)單位體積內(nèi)氣體分子數(shù)減少，D正確。]10．如圖，真空區(qū)域有同心正方形ABCD和abcd，其各對應(yīng)邊平行，ABCD的邊長一定，abcd的邊長可調(diào)，兩正方形之間充滿恒定勻強磁場，方向垂直于正方形所在平面。A處有一個粒子源，可逐個發(fā)射速度不等、比荷相等的粒子，粒子沿AD方向進入磁場。調(diào)整abcd的邊長，可使速度大小合適的粒子經(jīng)ad邊穿過無磁場區(qū)后由BC邊射出。對滿足前述條件的粒子，下列說法正確的是()A．若粒子穿過ad邊時速度方向與ad邊夾角為45°，則粒子必垂直BC射出B．若粒子穿過ad邊時速度方向與ad邊夾角為60°，則粒子必垂直BC射出C．若粒子經(jīng)cd邊垂直BC射出，則粒子穿過ad邊時速度方向與ad邊夾角必為45°D．若粒子經(jīng)bc邊垂直BC射出，則粒子穿過ad邊時速度方向與ad邊夾角必為60°ACD[帶電粒子在有界磁場中的運動根據(jù)題意可知，粒子一定從ad邊進入無磁場區(qū)，當(dāng)粒子穿過ad邊時速度方向與ad邊夾角為45°時，由幾何關(guān)系可知其一定穿過dc邊進入磁場，然后由BC邊射出，則其運動軌跡如圖1所示，由對稱性可知，該粒子垂直BC射出，A正確；當(dāng)粒子穿過ad邊時速度方向與ad邊夾角為60°時，若其從cd邊射出無磁場區(qū)，假設(shè)其能垂直BC射出，則其運動軌跡如圖2所示，根據(jù)幾何關(guān)系可知r(1－cos60°)<rsin30°，與sin30°＝1－cos60°＝12矛盾，顯然假設(shè)不成立，該粒子不能垂直BC射出，B錯誤；若粒子經(jīng)cd邊垂直BC射出，其運動軌跡如圖3所示，則由幾何關(guān)系可知，該運動軌跡關(guān)于線段BD對稱，所以兩段圓弧軌跡所對圓心角相等，又兩圓心角的和為90°，所以粒子穿過ad邊時速度方向與ad邊的夾角為45°，C正確；若粒子經(jīng)bc邊垂直BC射出，其運動軌跡如圖4所示，由幾何關(guān)系有r(1－cosθ1)＝rsinθ2，又θ1＋θ2＝90°，解得粒子穿過ad邊時速度方向與ad邊的夾角為60°]三、非選擇題：本題共5題，共54分。11．(8分)(1)某同學(xué)通過雙縫干涉實驗測量單色光的波長，實驗裝置如圖1所示，其中測量頭包括毛玻璃、游標(biāo)尺、分劃板、手輪、目鏡等。該同學(xué)調(diào)整好實驗裝置后，分別用紅色、綠色濾光片，對干涉條紋進行測量，并記錄第一條和第六條亮紋中心位置對應(yīng)的游標(biāo)尺讀數(shù)，如表所示：單色光類別x1/mmx6/mm單色光110.6018.64單色光28.4418.08根據(jù)表中數(shù)據(jù)，判斷單色光1為________(選填“紅光”或“綠光”)。(2)圖2為探究平拋運動特點的裝置，其斜槽位置固定且末端水平，固定坐標(biāo)紙的背板處于豎直面內(nèi)，鋼球在斜槽中從某一高度滾下，從末端飛出，落在傾斜的擋板上擠壓復(fù)寫紙，在坐標(biāo)紙上留下印跡。某同學(xué)利用此裝置通過多次釋放鋼球，得到了如圖3所示的印跡，坐標(biāo)紙的y軸對應(yīng)豎直方向，坐標(biāo)原點對應(yīng)平拋起點。①每次由靜止釋放鋼球時，鋼球在斜槽上的高度________(選填“相同”或“不同”)。②在坐標(biāo)紙中描繪出鋼球做平拋運動的軌跡。③根據(jù)軌跡，求得鋼球做平拋運動的初速度大小為________m/s(當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭為9.8m/s2，保留兩位有效數(shù)字)。[解析]用雙縫干涉實驗測光的波長＋探究平拋運動的特點＋數(shù)據(jù)處理能力(1)設(shè)第一條和第六條亮條紋的中心間距為x，則相鄰兩條亮條紋之間的距離Δx＝x5，又雙縫干涉條紋間距公式Δx＝Ldλ，則λ＝xd5L，由題表中數(shù)據(jù)可知x單色光1＝18.64mm－10.60mm＝8.04mm<x單色光2＝18.08mm－8.44mm＝9.64mm，同一實驗裝置d和L一定，則λ1<(2)①探究平拋運動特點的實驗中，要使鋼球到達斜槽末端的速度相同，則每次由靜止釋放鋼球時，鋼球在斜槽上的高度相同。②用平滑曲線連接坐標(biāo)紙上的點，即為鋼球做平拋運動的軌跡，作圖時應(yīng)使盡可能多的點在圖線上，不在圖線上的點均勻分布在圖線兩側(cè)，如答圖所示。③根據(jù)平拋運動規(guī)律有x＝v0t、y＝12gt2，聯(lián)立可得v0＝gx22y，在軌跡圖線上選取一點(8cm，6cm)，代入數(shù)據(jù)可得v[答案](1)綠光(2)①相同②如圖所示③0.72(0.67～0.77均可)12．(8分)某種花卉喜光，但陽光太強時易受損傷。某興趣小組決定制作簡易光強報警器，以便在光照過強時提醒花農(nóng)。該實驗用到的主要器材如下：學(xué)生電源、多用電表、數(shù)字電壓表(0～20V)、數(shù)字電流表(0～20mA)、滑動變阻器R(最大阻值50Ω，1.5A)、白熾燈、可調(diào)電阻R1(0～50kΩ)、發(fā)光二極管LED、光敏電阻RG、NPN型三極管VT、開關(guān)和若干導(dǎo)線等。(1)判斷發(fā)光二極管的極性使用多用電表的“×10k”歐姆擋測量二極管的電阻。如圖1所示，當(dāng)黑表筆與接線端M接觸、紅表筆與接線端N接觸時，多用電表指針位于表盤中a位置(見圖2)；對調(diào)紅、黑表筆后指針位于表盤中b位置(見圖2)。由此判斷M端為二極管的________(選填“正極”或“負(fù)極”)。(2)研究光敏電阻在不同光照條件下的伏安特性①采用圖3中的器材進行實驗，部分實物連接已完成。要求閉合開關(guān)后電壓表和電流表的讀數(shù)從0開始。導(dǎo)線L1、L2和L3的另一端應(yīng)分別連接滑動變阻器的________、________、________接線柱(以上三空選填接線柱標(biāo)號“A”“B”“C”或“D”)。②圖4為不同光照強度下得到的光敏電阻伏安特性曲線，圖中曲線Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ對應(yīng)光敏電阻受到的光照由弱到強。由圖像可知，光敏電阻的阻值隨其表面受到光照的增強而________(選填“增大”或“減小”)。[解析]多用電表的使用＋判斷發(fā)光二極管的極性＋研究光敏電阻在不同光照條件下的伏安特性＋電路設(shè)計＋數(shù)據(jù)處理(1)使用多用電表時，通過多用電表的電流流向遵循“紅進黑出”，使用多用電表的歐姆擋時，當(dāng)黑表筆與M端接觸、紅表筆與N端接觸時，若有電流，則二極管中電流方向為M→N，而由題圖2可知此時多用電表指針位于a位置，即此時二極管電阻無窮大，由二極管的單向?qū)щ娦钥芍?，此時二極管所接電壓為反向電壓，則M端為二極管的負(fù)極。(2)①由于要求閉合開關(guān)后電壓表和電流表的讀數(shù)從0開始，則滑動變阻器應(yīng)采用分壓式接法，L1、L2的另一端應(yīng)接A接線柱，L3另一端應(yīng)接C(或D)接線柱。②I-U圖像上某點與坐標(biāo)原點連線的斜率的倒數(shù)表示光敏電阻的阻值，由題圖4可知，光照增強時，光敏電阻的阻值減小，即光敏電阻的阻值隨其表面受到光照的增強而減小。[答案](1)負(fù)極(2)①AAC(或D)②減小13．(8分)如圖，豎直向上的勻強電場中，用長為L的絕緣細(xì)線系住一帶電小球，在豎直平面內(nèi)繞O點做圓周運動。圖中A、B為圓周上的兩點，A點為最低點，B點與O點等高。當(dāng)小球運動到A點時，細(xì)線對小球的拉力恰好為0，已知小球的電荷量為q(q>0)，質(zhì)量為m，A、B兩點間的電勢差為U，重力加速度大小為g，求：(1)電場強度E的大小。(2)小球在A、B兩點的速度大小。[解析]電勢差與場強的關(guān)系＋牛頓第二定律＋圓周運動＋電場力做功＋動能定理(1)A、B兩點間的電勢差為U，則E＝UL(2)小球運動到A點時，由牛頓第二定律有qE－mg＝mv解得小球在A點的速度大小vA＝qU小球從A點運動到B點的過程，由動能定理有qU－mgL＝1解得小球在B點的速度大小vB＝3qU[答案](1)UL(2)vA＝qU-mgLmvB14．(14分)如圖，邊長為2L的正方形金屬細(xì)框固定放置在絕緣水平面上，細(xì)框中心O處固定一豎直細(xì)導(dǎo)體軸OO′。間距為L、與水平面成θ角的平行導(dǎo)軌通過導(dǎo)線分別與細(xì)框及導(dǎo)體軸相連。導(dǎo)軌和細(xì)框分別處在與各自所在平面垂直的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度大小均為B。足夠長的細(xì)導(dǎo)體棒OA在水平面內(nèi)繞O點以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，水平放置在導(dǎo)軌上的導(dǎo)體棒CD始終靜止。OA棒在轉(zhuǎn)動過程中，CD棒在所受安培力達到最大和最小時均恰好能靜止。已知CD棒在導(dǎo)軌間的電阻值為R，電路中其余部分的電阻均不計，CD棒始終與導(dǎo)軌垂直，各部分始終接觸良好，不計空氣阻力，重力加速度大小為g。(1)求CD棒所受安培力的最大值和最小值。(2)鎖定OA棒，推動CD棒下滑，撤去推力瞬間，CD棒的加速度大小為a，所受安培力大小等于(1)問中安培力的最大值，求CD棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)。[解析]法拉第電磁感應(yīng)定律＋旋轉(zhuǎn)切割磁感線＋力的平衡條件＋牛頓第二定律(1)當(dāng)OA棒切割磁感線的有效長度為l1＝2L時，該棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大，有Emax＝Bl12ω2此時CD棒所受的安培力最大，結(jié)合I＝ERFAmax＝ImaxBL＝B當(dāng)OA棒切割磁感線的有效長度為l2＝L時，該棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最小，有Emin＝Bl此時CD棒所受的安培力最小，有FAmin＝IminBL＝B2(2)設(shè)CD棒的質(zhì)量為m，CD棒與平行導(dǎo)軌間的最大靜摩擦力為fOA棒在轉(zhuǎn)動過程中，CD棒在所受安培力達到最大和最小時均恰好靜止，則有FAmax＝mgsinθ＋fFAmin＋f＝mgsinθ結(jié)合(1)問分析有FAmax＝43mgsin則撤去推力瞬間，CD棒的加速度方向沿平行導(dǎo)軌向上，對CD棒由牛頓第二定律有FAmax＋μmgcosθ－mgsinθ＝ma聯(lián)立解得CD棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ＝3a[答案](1)B2L15．(16分)如圖，三塊厚度相同、質(zhì)量相等的木板A、B、C(上表面均粗糙)并排靜止在光滑水平面上，尺寸不計的智能機器人靜止于A木板左端。已知三塊木板質(zhì)量均為2.0kg，A木板長度為2.0m，機器人質(zhì)量為6.0kg，重力加速度g取10m(1)機器人從A木板左端走到A木板右端時，求A、B木板間的水平距離。(2)機器人走到A木板右端相對木板靜止后，以做功最少的方式從A木板右端跳到B木板左端，求起跳過程機器人做的功及跳離瞬間的速度方向與水平方向夾角的正切值。(3)若機器人以做功最少的方式跳到B木板左端后立刻與B木板相對靜止，隨即相對B木板連續(xù)不停地3次等間距跳到B木板右端，此時B木板恰好追上A木板。求該時刻A、C兩木板間距與B木板長度的關(guān)系。[解析]人船模型＋斜拋運動＋綜合分析問題的能力(1)設(shè)機器人的質(zhì)量為M，木板的質(zhì)量為m，機器人在從A木