河北省部分学校2023-2024学年高三上学期1月七调考试物理试题（含答案）

河北省部分学校2023-2024学年度上学期高三年级七调考试
物理
本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。共8页，总分100分。
第Ⅰ卷（选择题 共46分）
一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1．如图所示，从水中点沿射出两种单色光，只有光射出水面。下列说法正确的是（ ）
A．光在水中的传播速度大
B．光在水中的波长比光在水中的波长长
C．用同一双缝干涉装置进行实验，可看到光的干涉条纹间距比光的干涉条纹间距窄
D．用光照射某金属板能发生光电效应，换用光照射该金属板也能发生光电效应
2．如图所示，一定质量的理想气体从状态依次经热力学过程后又回到状态，下列说法正确的是（ ）
A．过程中，气体的内能不变
B．过程中，气体一直吸收热量
C．气体在状态的温度比在状态的温度低
D．过程中，外界对气体做的功等于图中的面积
3．核电站中是重要的核燃料，其裂变时一个典型的反应方程如下：。下列说法中正确的是（ ）
A．
B．1个原子，其质子数比中子数少31
C．与元素相比，的结合能更小
D．的平均核子质量小于的平均核子质量
4．1925年，戴维森在一次实验中发现了电子的衍射现象，电子束在多晶Au上的电子衍射图样如图所示，通过大量的实验发现，质子也能产生衍射现象。在某次实验中质子和电子的动能相同，下列说法中不正确的是（ ）
A．电子具有波粒二象性 B．在一定条件下，电子束也能产生干涉现象
C．实验中电子的动量更大 D．实验中电子的物质波更长
5．照相机、摄影机镜头上都涂有增透膜，以便减少光的反射损失，增强光的透射强度，从而提高成像质量。已知某光在空气中的波长为，增透膜对该光的折射率为，镜头对该光的折射率为，且。则增透膜的厚度可能为（ ）
A． B． C． D．
6．两个振幅不等的相干波源产生的波在同一种均匀介质中传播，形成如图所示稳定图样。图中实线表示波峰，虚线表示波谷，点是连线的中点。下列说法正确的是（ ）
A．a点振动加强，b点振动减弱
B．c点可能一直处于平衡位置
C．某时刻质点a、b的位移大小可能均为零
D．经过半个周期，d处质点将传播至b点位置
7．如图所示，两光滑平行长直金属导轨水平固定放置，导轨间存在竖直向下的匀强磁场。两根相同的金属棒垂直放置在导轨上，处于静止状态。时刻，对棒施加水平向右的恒力，棒始终与导轨接触良好，导轨电阻不计。两棒的速度和加速度、随时间变化的关系图像可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
8．如图所示，图甲为波源的振动图像，图乙为该波源在某介质中产生的横波时刻的波形图像，点是波源，则下列说法正确的是（ ）
A．该波的传播速度为
B．再经过，图乙中质点刚好开始振动，的起振方向沿轴负方向
C．当图乙中质点第一次到达波峰时，质点正处于平衡位置且沿轴负方向振动
D．从该时刻到质点开始振动，质点运动的路程为
9．光纤由纤芯和包层组成，如图甲所示，其纤芯用的是石英玻璃或塑料制成的细丝，其直径在几微米到一百多微米之间。图乙中，一束单色光，由空气从光纤左端射入，入射角时，该光恰好在纤芯和包层界面上发生全反射。已知包层的折射率，光从介质1射入介质2发生折射时，入射角与折射角的正弦之比叫作介质2相对介质1的折射率，即，其中介质1、2的折射率分别为。下列说法正确的是（ ）
A．增大，该光可能在光纤左端发生全反射 B．时，该光会从纤芯中射出
C．纤芯的折射率为 D．纤芯的折射率为
10．如图所示，一圆心为、半径为的圆弧轨道竖直固定在水平地面上，其半径水平、与竖直方向夹角为。将一质量为的小物块自点由静止释放，小物块经过点后落在地面上的处。已知在水平方向上的距离为，小物块可视为质点，忽略空气阻力，取。下列关于小物块的说法中正确的是（ ）
A．由点运动至轨道最低点的过程中机械能增大
B．在点速度的大小为
C．在空中最高点的速度为1.5m/s
D．在运动过程中克服摩擦力做的功为3.9J
第Ⅱ卷（非选择题 共54分）
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11．（6分）某物理实验小组为了探究在压强不变的情况下气体的体积与热力学温度的关系，选用了如图甲所示的实验装置，图中压强计的指针可指示出管内气柱的压强，刻度可指示出气柱的体积，整个装置安装在固定架上，实验中气柱质量不变。
（1）将下列实验步骤补充完整：
①在烧杯中放入冰水混合物，使其浸没气柱，压强计示数稳定后，记下冰水混合物的热力学温度、气柱的体积和压强；
②改变烧杯内的水温，使水浸没气柱，经过一段时间后，缓慢调节活塞位置改变气柱的体积，使压强计的示数为________，记下气柱体积和水的热力学温度；
③多次改变水温，重复步骤②。
（2）下表为某次实验记录的数据：
1 2 3 4 5 6 7
273 283 300 313 325 333 347
10.0 10.4 11.0 11.4 12.0 12.2 12.7
（3）根据表格中的数据在图乙给出的坐标系中补齐数据点，并作出图线。
（4）根据作出的图线可知，一定质量的气体在压强不变的情况下，体积V与热力学温度T成________关系。
12．（8分）物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。
（1）如图甲所示，某同学在“用单摆测重力加速度”实验中，有如下实验步骤：
A．用米尺测量出悬线的长度l，并将它记为摆长
B．用天平测量出摆球的质量m
C．使单摆小角度摆动后，用秒表记录全振动n次的时间，并计算出摆动周期T以上步骤中错误的是________，不必要的是________。（均填步骤前的字母）
（2）某同学在研究平抛运动时，用印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长为，若小球在平抛运动中的几个位置如图乙中的所示，则小球通过相邻位置的时间间隔________，小球平抛的初速度________。（重力加速度为）
（3）图丙为探究加速度与质量的关系的实验装置示意图。保持钩码的质量一定，某同学在处理数据时，以小车加速度的倒数为纵轴、以小车质量为横轴，作出的图像如图丁所示，发现图像有纵截距，他认为这是由于实验中没有完全平衡摩擦力而造成的，则该同学的观点________（填“正确”或“错误”）。
13．（10分）有一截面为正方形的物体静止浮在水面上，刚好有一半在水下，正方形边长，在面前方的水面处有一障碍物。一潜水员从障碍物前方的水面处竖直下潜到深度为的处时，看到点刚好被障碍物挡住。已知水的折射率。
（1）求深度。
（2）在点下方处的点有一点光源，其发出的光恰好不能从右侧水面射出，则为多少？（结果保留小数点后两位）
14．（13分）某实验室通过如下装置来给汽缸Ⅱ充气，汽缸Ⅰ、Ⅱ竖直固定在水平地面上，上端由细管道连接，汽缸Ⅰ顶部和汽缸Ⅱ导热性能良好，其余部分及活塞均绝热。质量不计的轻质活塞将汽缸Ⅰ内的理想气体分为体积均为、质量均为的两部分，汽缸Ⅱ内理想气体的体积为，最初三部分气体的温度、压强均为。保持阀门闭合，现接通电热丝，活塞缓慢向上移动，当的体积为时，停止加热。已知外界温度恒定，汽缸密封性良好，细管道内的气体及活塞与汽缸之间的摩擦均忽略不计。
（1）电热丝停止加热时部分气体的热力学温度为多大？
（2）打开阀门，稳定后部分气体的质量为，求此时气体的体积。
15．（17分）如图所示，在的区域内存在平行于平面与轴负方向成夹角的匀强电场；在区域内存在沿轴正方向、磁感应强度大小为（未知）的匀强磁场；区域内存在沿轴正方向、磁感应强度大小为的匀强磁场。时刻，一质量为、电荷量为的带正电的粒子由轴上点平行于平面沿垂直于电场的方向、以大小为的速度射入电场，粒子由点与轴正方向成夹角射入磁场区域，时刻粒子首次穿过轴，此时粒子速度与轴正方向成夹角。已知之间的距离为，不计粒子重力。求：
（1）电场强度的大小。
（2）的值。
（3）时刻，粒子在轴上的坐标。
2023—2024学年度上学期高三年级七调考试·物理
一、选择题
1．A 【解析】由题意可知，b光在水中发生了全反射，所以a光的临界角大于b光的临界角，由可知，水对a光的折射率小于水对b光的折射率，由可知，a光在水中的传播速度大于b光在水中的传播速度，A正确；由以上可知，a光的频率小于b光的频率，结合可知，在水中a光的波长比b光的波长长，B错误；a光的折射率小于b光，a光的波长大于b光的波长，由可知，a光的干涉条纹间距比b光的宽，C错误；b光能使某金属板发生光电效应，a光不一定能使其发生光电效应，D错误。
2．B 【解析】过程中，体积不变，压强变小，温度降低，内能减小，A错误；过程中，压强不变，体积变大，气体对外做功，温度也升高，内能增加，依据热力学第一定律可知，气体要吸收热量，B正确；由，有，由于，所以，C错误；图中面积微元，图中的面积表示外界对气体做的功的，D错误。
3．B 【解析】核反应前后要满足质量数守恒，有，解得，A错误；核反应前后要满足电荷数守恒，有，解得，则1个X原子，其质子数比中子数少个，B正确；核子数越多结合能越大，故与X元素相比，的结合能更大，C错误；比结合能越大，平均核子质量越小，的比结合能小于元素的比结合能，故其平均核子质量大于元素的平均核子质量，D错误。
4．C 【解析】电子本身具有粒子性，电子束能产生衍射现象，可知电子具有波粒二象性，A正确；干涉和衍射是波的特性，可知电子束在一定条件下能够发生干涉现象，B正确；结合可得，质子质量大于电子，故质子动量更大，电子的物质波更长，C错误，D正确。
5．A 【解析】该单色光在增透膜中的波长为，设增透膜的厚度为d，则膜的后表面上的反射光比前表面上的反射光多经历的路程为2d，两反射光发生相消干涉，有，解得，A正确。
6．C 【解析】a点波峰波谷相遇，振动减弱，b点波峰波峰相遇，振动加强，A错误；c点会在平衡位置上下振动，B错误；随着波的传播，某时刻质点a、b的位移大小可能均为零，C正确；d处质点只会在d处振动，不会向外传播，D错误。
7．C 【解析】金属棒cd在恒力F作用下由静止开始加速，此时金属棒ab、cd加速度，之后回路中产生感应电流，金属棒cd受到的安培力与恒力F反向，金属棒cd的加速度减小，金属棒ab在安培力作用下开始加速，金属棒cd与金属棒ab的速度差逐渐增大，回路中的电动势逐渐增大，安培力，逐渐增大，金属棒cd加速度减小，金属棒ab加速度增大，当时，不再变化，回路中的电流不再变化，安培力不变，两金属棒加速度不变，但是两金属棒的速度仍在增大，C正确，A、B、D错误。
8．AB 【解析】由图甲可知该波的周期为，由图乙可知该波的波长为，则该波的波速，A正确；由图乙可知在时刻波刚好传播到处，再经过，波传播的距离，可知波传播到处的质点Q，结合图甲可知Q的起振方向沿y轴负方向，B正确；由B选项分析可知波传播到处的质点Q后，第一次到达波峰还需要的时间，即从时刻起，经过，即，到达波峰，质点P与质点Q之间距离，即两者相差，正处于波峰位置，C错误；从该时刻到质点Q开始振动，经过的时间为，即，质点P运动的路程，D错误。
9．BC 【解析】空气相对于纤芯为光疏介质，故光由空气射入光纤不会发生全反射，A错误；时，光在纤芯和包层界面的入射角小于发生全反射的临界角，光会射出纤芯，B正确；如图所示，设该光在纤芯和包层界面的临界角C，满足，由折射定律可知，其中，解得，C正确，D错误。
10．BD 【解析】由题可知小物块由P至Q的过程中要克服摩擦力做功，其机械能不断减小，A错误；设小物块在Q点的速度为，在空中运动的时间为t，则有，解得，B正确；小物块在最高点的速度为，C错误；物块由P至Q，由动能定理有，解得，D正确。
二、非选择题
11．（1）② （3）见解析图 （4）线性
【解析】（1）②本实验是探究在压强不变的情况下气体的体积和热力学温度的关系，故需要控制压强保持不变，使压强计示数为。
（3）根据表格的数据，补齐数据点并描点连线，作出图像如图所示。
（4）根据作出的图线可知，一定质量的气体在压强不变的情况下，体积V与热力学温度T成线性关系。
12．（1）A B （2） （3）错误
【解析】（1）摆长应等于摆线长与摆球半径之和，故错误的是A；摆球应选用体积小、密度大，不必测量质量，故不必要的是B。
（2）水平方向有，竖直方向有，小球通过相邻位置的时间间隔为，小球平抛的初速度为。
（3）根据，得，可知，图像与纵轴截距等于重力加速度的倒数，故该同学的观点是错误的。
13．（1） （2）
【解析】（1）根据题意，设过P点光线恰好被障碍物挡住时，入射角、折射角分别为，画出光路图，如图所示
则由折射率定义式可得
由几何关系可得
联立解得
（2）根据题意可知，Q点光源和M点连线，延长后相交于水面，它与竖直方向的法线夹角恰好为临界角C，则有
由几何关系有
联立解得
14．（1） （2）
【解析】（1）B部分气体做等温变化，设电热丝停止加热时其压强为，有
解得
A、B两部分气体压强相等，可知此时A部分气体的压强为。
对A部分气体，有
解得
（2）C部分气体最初的质量为m，打开K，稳定后其内气体的质量为，汽缸Ⅱ的容积恒定，气体温度不变，设稳定后其内气体压强为，有
解得
对B、C气体，有
解得
此时气体A的体积为
解得
15．（1） （2） （3）
【解析】（1）设粒子在Q点的速度大小为，沿电场方向的分速度大小为，由题可知粒子在电场中速度
的偏转角为，则
设粒子在电场中运动的加速度为a，由牛顿第二定律可知
设粒子在电场中运动的位移与初速度的夹角为，由题可知
设粒子沿电场方向运动的位移为d，则有
结合
解得
（2）如图所示，设P、Q连线与y轴之间的夹角为，则
则Q点的坐标
设粒子在区域内运动的圆心为、半径为，由几何关系可知
结合
解得
（3）粒子射入区域速度大小为，粒子沿z轴正方向上速度的分量为
粒子在平行于xOz平面内运动的半径
解得
经判断可知粒子始终在xOy平面下方运动
粒子在磁场区域运动的周期
由
可知粒子在x轴方向上的坐标为
即