2023届河北省衡水市重点中学高三下学期5月考前冲刺练物理试题（含答案）

2023届河北省衡水市重点中学高三下学期5月考前冲刺练 物理试题
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，只有一项是符合题目要求的。
1．月球车是我国探月工程中的重要部分，它进入休眠期时可采用同位素Pu238电池为其保暖供电．Pu238可用吸收一个中子得到，Pu238衰变时只放出α射线，其半衰期为88年．下列说法正确的是( )
A．Np237转变成Pu238的核反应方程为
B．α衰变是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子
C．α射线具有较强的穿透能力，可以穿透几毫米厚的铅板
D．在月球环境下Pu238的半衰期可能会发生变化
2．一辆汽车在平直的公路上由静止开始启动。在启动过程中，汽车牵引力的功率及其瞬时速度随时间的变化情况分别如下图甲、乙所示。已知汽车所受阻力恒为重力的0．1倍，重力加速度g取,下列说法正确的是( )
A．该汽车的质量为3000kg
B．
C．在前5s内，阻力对汽车所做的功为50kJ
D．在内，牵引力对汽车做功250kJ
3．经长期观测发现，A行星运行轨道的半径近似为，周期为，其实际运行的轨道与圆轨道存在一些偏离，且周期性地每隔（）发生一次最大的偏离，如图所示，天文学家认为形成这种现象的原因可能是A行星外侧还存在着一颗未知行星B，已知行星B与行星A同向转动，则行星B的运行轨道（可认为是圆轨道）半径近似为( )
A． B．
C． D．
4．如图所示，已知，C为内壁光滑、半径为R的半圆形轨道，D为定滑轮，开始时A、B均处于静止状态，释放后，A沿圆弧轨道下滑，若已知A球下滑到最低点时的速度为v，则此时B的速度为( )
A． B． C． D．2v
5．如图甲所示，计算机键盘为电容式传感器，每个键下面由相互平行间距为d的活动金属片和固定金属片组成，两金属片间有空气间隙，两金属片组成一个平行板电容器，如图乙所示．其内部电路如图丙所示，已知平行板电容器的电容可用公式计算，式中k为静电力常量，为相对介电常数，S表示金属片的正对面积，d表示两金属片间的距离，只有当该键的电容改变量大于或等于原电容的50%时，传感器才有感应，则下列说法正确的是( )
A．按键的过程中，电容器的电容减小
B．按键的过程中，图丙中电流方向从b流向a
C．欲使传感器有感应，按键需至少按下
D．欲使传感器有感应，按键需至少按下
6．如图甲，矩形线圈绕垂直于匀强磁场的轴以角速度ω匀速转动，线圈匝数为n，面积为S，电阻为r，磁场的磁感应强度为B，线圈与阻值为R的电阻连接。线圈产生的感应电动势e随时间t的变化关系如图乙，下列说法中正确的是( )
A．时刻与时刻穿过线圈的磁通量相同
B．边始终不受安培力作用
C．内，通过电阻R的电荷量为
D．电阻R的功率为
7．如图所示，水平面上固定有间距为的两光滑平行金属导轨，导轨电阻不计，虚线与导轨垂直，右侧有一方向竖直向下、磁感应强度为的匀强磁场。质量均为、电阻均为的两导体棒a与b相邻静止在左侧，某时刻水平向右的恒力只作用在a上，a进入磁场区域时，恰好做匀速运动，此时迅速将恒力F只作用到b上，经0．3 s，相距最远。则( )
A．a在F作用前到的距离为0．5 m
B．a进入磁场时的速度大小为0．25 m/s
C．相距最远时a的速度大小为0．4 m/s
D．相距最远的距离为0．36 m
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，每题有多项符合题目要求。
8．一列简谐横波沿直线传播，该直线上平衡位置相距9 m的两质点的振动图像如图所示，下列描述该波的图像可能正确的是( )
A． B．．
C． D．
9．如图甲所示，质量为2 kg的物块静止在水平粗糙地面上，零时刻起对物块施加水平作用力F，物块加速度随时间的变化如图乙所示，已知物块与地面间的动摩擦因数为0．1，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度，则( )
A．6 s时物块的速度为零
B．0~5 s内摩擦力的冲量大小为
C．5 s与9 s时物块到出发点的距离相等
D．4~8 s内力F对物块做的功大小为18 J
10．某种质谱仪由加速电场、静电分析器和磁分析器组成。离子源和加速电压为U的加速电场位于x轴下方某处，第Ⅱ象限的静电分析器是中心线半径为R的四分之一圆弧通道，通道内有方向指向坐标原点O的均匀辐向电场，虚线为通道的中心线，第I象限内有垂直于纸面的匀强磁场。现有粒子1、2从离子源飘出，经加速电场加速后垂直x轴进入静电分析器，沿中心线做匀速圆周运动后进入磁场，最终打在探测板上，粒子1、2在第I象限内的运动轨迹如图所示，不计粒子重力和粒子间的相互作用。则( )
A．磁分析器中粒子1运动的时间大于粒子2运动的时间
B．磁分析器中粒子1运动的速率大于粒子2运动的速率
C．粒子2的比荷大于粒子1的比荷
D．静电分析器中心线处电场强度大小为
三、非选择题：共5题，共54分。
11．某同学用如图甲所示的装置验证动能定理。已知滑块（带挡光条）的质量为M、钩码的质量为，挡光条的宽度为d。实验步骤如下：
①给气垫导轨充气，调整导轨水平，且轻细绳与导轨平行，待稳定后由静止释放滑块；
②测得挡光条通过光电门的时间为t，挡光条中心到光电门的距离为x，逐渐增大x，测量挡光条通过光电门的时间。（已知当地重力加速度的大小为g）
（1）如图乙所示，用20分度的游标卡尺测量挡光条的宽度，挡光条的宽度为_______cm。
（2）实验数据如表格所示：
10 20 25 30 35
0．0412 0．0293 0．0261 0．0238 0．0220
24 34 38 42 45
589 1165 1468 1765 2066
观察表格并结合实验原理，为了准确地验证动能定理，当直角坐标系的纵坐标为x时，横坐标应为_______（填“”或“”），请你结合表格中的数据，先在横、纵坐标轴上标记合适的标度，再在图丙中描点画图，拟合图线后观察图线的特点，并写出图线的函数关系式_______（用题目中给出的符号表示）。
（3）有同学提出本实验可以采用不同质量的钩码，从同一位置释放的方式，观察钩码质量与时间的关系来验证动能定理，请问是否合适？为什么？______________。
12．气敏电阻是一种将检测到的气体的成分和质量浓度转换为电信号的传感器，某同学准备设计电路测量某气敏电阻阻值随气体质量浓度变化的特性曲线。
（1）如图甲所示是该气敏电阻阻值随气体质量浓度变化的大致曲线，可知该气敏电阻对_______（选填“乙醇”“一氧化碳”或“甲烷”）气体较为敏感。
（2）该同学设计了实验电路测量该气敏电阻的阻值随甲烷气体质量浓度变化的曲线，使用了以下器材。
A．直流电源（电动势6 V，内阻可忽略不计）
B．气敏电阻
C．电流表A（内阻为）
D．电压表V（内阻未知）
E．滑动变阻器R（阻值范围0~）
F．单刀单掷开关S，导线若干
①请在图乙所示虚线框中画出电路图。
②将气敏电阻置于密封盒丙，通过注入甲烷气体改变盒内甲烷质量浓度，记录不同甲烷气体质量浓度下的电表示数，计算出气敏电阻对应阻值，得到如图丙所示的阻值随甲烷气体质量浓度变化的图象。若某次电压表示数为8．2 V，电流表示数为2．0 A，此时对应的气体质量浓度为_______。
③该同学利用电源（电动势10 V）、气电阻和一定值电阻设计了如图丁所示的报警系统来测定某环境中的甲烷含量是否超标，已知报警器的导通电压为2 V（报警器导通时对电路电阻的影响可忽略），当环境中甲烷气体质量浓度大于等于时报警器报警，则定值电阻为_________（选填“”或“”），阻值为______。
13．如图所示，一定质量的理想气体封闭在体积为的绝热容器中，初始状态阀门K关闭，容器内温度与室温相同，为，有一光滑绝热活塞C（体积可忽略）将容器分成A、B两室，B室的体积是A室的2倍，A室容器上连接有一U形管（管内气体的体积可忽略），左管水银面比右管水银面高76 cm。已知外界大气压强。则：
（1）将阀门K打开使B室与外界相通，稳定后，A室的体积变化量是多少？
（2）打开阀门K稳定后，再关闭阀门K，接着对B室气体缓慢加热，而A室气体温度始终等于室温，当加热到U形管左管水银面比右管水银面高19 cm时，B室内温度是多少？
14．如图所示，光滑水平面上有一质量为、带有半径为的光滑圆弧的小车A，圆弧的下端出口切线水平，紧靠着小车A的左侧有质量为的木板B。一质量为、可以视为质点的滑块C，从圆弧最高点无初速度释放，圆弧下端出口到B上表面的高度差为。若滑块C落到木板B上不反弹只相对滑动，且最终二者共速，已知C与B之间的动摩擦因数为0．5，重力加速度为。求：
（1）当滑块C碰到木板B时，小车A和木板B之间的距离是多少；
（2）木板B和滑块C之间产生了多少热量。
15．如图所示，两平行光滑长直导轨水平放置，左侧绝缘，右侧导电，导轨间距为L，导电部分电阻可忽略不计。区域间有方向向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。导轨左侧距离足够远处固定一绝缘轻质弹簧，初始时质量为的棒a压缩弹簧（不拴接）后由静止释放，与静置在处的导体棒b发生弹性碰撞，碰撞前磁场内的导体棒c处于静止状态，间初始距离为x。导体棒运动过程中与导轨接触良好且始终与导轨垂直。两棒的长度均为L，电阻均为R，质量均为m。
（1）若a脱离弹簧时的速度为v，求碰后瞬间导体棒b所受安培力大小；
（2）若在磁场内共速时恰好未发生碰撞，求弹簧的最大弹性势能；
（3）若a脱离弹簧时的速度为出磁场时恰未发生碰撞且c的速度为，将向左移动，改变磁场区域长度，使间初始距离变为出磁场后未与c发生碰撞，求k的取值范围。
答案以及解析
1．答案：A
解析：根据题意可知Np237转变成Pu238的核反应方程为，A正确；原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子是β衰变，B错误；α射线的穿透能力很弱，一张厚纸就可以挡住，C错误；半衰期不随外界环境的变化而变化，D错误．
2．答案：D
解析：A．第5s时，汽车的功率达到额定功率，前5s由牛顿第二定律可知
联立解得
故A错误；
B．汽车的最大速度
故B错误；
C．在前5s内，汽车做匀加速直线运动，由图像可知前5s的位移
阻力对汽车所做的功为
故C错误；
D．在内，牵引力恒定，则牵引力做的功
联立解得
在内，汽车功率恒定，则牵引力做的功
在内，牵引力对汽车做功
故D正确。
故选D。
3．答案：A
解析：A行星运行的轨道发生最大偏离，一定是B对A的引力引起的，且B行星在此时刻对A有最大的引力，故此时A、B行星与恒星在同一直线上且位于恒星的同一侧，设B行星的运行周期为T，运行的轨道半径为R，根据题意有
所以
由开普勒第三定律可得
联立解得
故A正确，BCD错误。
故选A。
4．答案：C
解析：A滑到最低点时速度方向水平向左，将其速度分解到沿绳方向和垂直绳方向，两个分速度如图所示
因为绳长不变，所以B球的速度与大小相等，由几何关系知
故选C。
5．答案：B
解析：根据电容计算公式得，按键过程中，d减小，C增大，选项A错误；因C增大，U不变，根据得Q增大，电容器充电，电流方向从b流向a，选项B正确；按键过程中，d减小，电容C增大，当电容至少增大为原来的倍时，传感器才有感应，根据得，板间距离至少为子，所以按键需至少按下，选项CD错误．
6．答案：D
解析：由题意可知，若时刻穿过线圈的磁通量为，则时刻穿过线圈的磁通量为，A错；边从图示位置转到中性面之前受到安培力的作用，B错；0~内，通过电阻R的电荷量为，C错；电阻R的功率可根据电流或电压的有效值求解，电动势有效值为，故电阻R的功率为，D对。
7．答案：D
解析：a进入磁场区域时匀速，由法拉第电磁感应定律有在恒力作用下到达的过程有，解得，，AB错误；假设经0．3 s,b未进入磁场，运动的位移为，假设成立，经0．3 s，b的速度为，两棒相距最远时，速度相等，C错误；对a应用动量定理有，其中，解得，则最远距离为，D正确。
8．答案：AC
解析：由振动图像可知，在时刻，a位于波峰，b经过平衡位置向下运动。若波从a传到b，则有，解得，将A、B、C、D项情况的波长代入，可得，C正确；若波从b传到a，则有，解得，将A、B、C、D情况的波长代入，可得，A正确。
9．答案：CD
解析：
10．答案：BD
解析：粒子在加速电场中的运动过程，由动能定理可得，解得粒子出加速电场时的速度，在静电分析器中，电场力提供粒子做圆周运动所需的向心力，有，得，D正确；粒子进入磁分析器后，洛伦兹力提供粒子做圆周运动所需的向心力，有，得，将代入得，由题图可知粒子2的轨迹半径大于粒子1的轨迹半径，所以粒子2的比荷小于粒子1的比荷，C错误；因，粒子1的比荷大于粒子2的比荷，所以在磁分析器中粒子1运动的速率大于粒子2运动的速率，B正确；粒子1运动轨迹所对的弧长短，速率大，由可知，在磁分析器中粒子1运动的时间小于粒子2运动的时间，A错误。
11．答案：（1）1．655
（2）；见解析；
（3）见解析
解析：（1）游标卡尺上主尺读数为16 mm，20分度游标尺一格代表0．05 mm，游标尺读数为，则挡光条的宽度为。
（2）由题意可知，可近似认为等于滑块所受合外力大小，若满足，则可验证动能定理。因此横坐标应为图线如图所示，图线的函数关系式为。
（3）不合适，若滑块的质量不满足远大于钩码的质量，滑块所受合外力不能用钩码重力代替。
12．答案：（1）乙醇
（2）①如图所示
②1．5
③；36
解析：（1）由题图甲可知，该气敏电阻阻值随乙醇气体质量浓度变化最明显，故该气敏电阻对乙醇气体较为敏感。
（2）①因滑动变阻器的最大阻值远小于气敏电阻的阻值，故滑动变阻器采用分压式接法，电流表内阻已知，电流表应内接。②根据欧姆定律得，由题图丙可以看出气敏电阻为时对应的甲烷气体质量浓度为。③由题意可知，当两端的电压大于等于2 V，报警器开始报警，根据串联分压可知阻值越大，其两端的电压越大，故为气敏电阻，为定值电阻。当环境中甲烷气体质量浓度等于时，由图丙可知此时的阻值为，开始报警时两端的电压为2 V，两端的电压为8 V，有，可得。
13．答案：（1）（2）525 K
解析：（1）将阀门打开，A室气体等温变化，则有
得
（2）打开阀门K稳定后，再关闭阀门K，U形管两边水银面的高度差为19 cm时
A室气体变化过程：、、、、
由玻意耳定律得
解得
B室气体变化过程：、、、、
由理想气体状态方程得
解得
14．答案：（1）
（2）0．225 J
解析：（1）滑块在小车上下滑过程，由于滑块和小车在水平方向不受外力作用，所以滑块和小车组成的系统在水平方向动量守恒，有
运动过程，由于水平面和圆弧光滑，故小车和滑块组成的系统机械能守恒，有
联立解得滑块到小车最低点时，小车及滑块的速度大小分别为
由，且运动时间相同，变形可得，
其中是的水平位移，由几何关系可知，
解得A向右后退的距离，
滑块从小车落到木板上的过程做平抛运动，运动时间，
这段时间，小车以速度做匀速直线运动，位移为
（2）由题可知，滑块落到木板上后竖直方向的速度为零，那么滑块落到木板上后的速度为，
滑块的加速度大小为
方向与速度方向相反，木板的加速度大小为
滑块刚落到木板上时在木板上向左做匀减速直线运动，木板做向左的加速直线运动，当滑块和木板速度相同时有
解得滑块和木板共速时的速度为，
共速时滑块的位移为
共速时木板的位移为
滑块相对木板发生的位移为
15．答案：（1）
（2）
（3）
解析：（1）发生弹性碰撞，根据动量守恒定律和机械能守恒定律有
解得
回路总电阻
根据法拉第电磁感应定律有
回路中电流
碰后瞬间导体棒b所受安培力大小为
联立解得
（2）在磁场中共速时二者恰未发生碰撞，即二者的相对位移为x，设碰后瞬间b的速度为共速时的速度为
对碰后的导体棒b根据动量定理有
对导体棒c根据动量定理有
又
根据（1）中分析可知，碰撞前瞬间a的速度是碰撞后瞬间b速度的两倍，则碰撞前瞬间a的速度为
根据能量守恒定律可知弹簧的最大弹性势能等于碰撞前瞬间a的动能，则有
联立解得
（3）对碰撞过程有
解得
c出磁场时恰未发生碰撞，此时二者的相对位移为x
根据动量守恒定律有
根据动量定理有
将向左移动，改变磁场的长度，b的初速度未变，c到的距离不变，则c出磁场时的速度始终不变，且c出磁场时b到的距离为
b出磁场后未与c发生碰撞，有两个临界条件，①b出磁场时的速度为，②b到时的速度恰为零
当b出磁场时的速度为时，根据动量定理有
解得
当b出磁场时的速度为零时，根据动量定理有
解得
综上，k的取值范围为