2023-2024学年河北省沧州市泊头市第一中学高三（下）联考物理试卷（3月）（含解析）

2023-2024学年河北省沧州市泊头市第一中学高三（下）联考物理试卷（3月）
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.年月日，在法国卡达拉奇，中核集团核工业西南物理研究院与国际热核聚变实验堆总部签署协议，宣布新一代人造太阳“中国环流三号”面向全球开放，邀请全世界科学家来中国集智公关，共同追逐“人造太阳”梦想。“人造太阳”内部发生的一种核反应其反应方程为，已知的比结合能为，的比结合能为，的比结合能为，光在真空中的传播速度为。下列说法正确的是( )
A. 核反应方程中为
B. 该核反应是一个吸热反应
C. 的比结合能小于的比结合能
D. 核反应中的质量亏损为
2.无自带动力的帆船在大海中可借助风力航行。如图甲所示为一帆船在某次航行时的俯视图，把帆面张在航向船头指向和风向之间，使风向垂直于帆面，风会对帆面产生垂直于帆面的压力，压力可以分解为两个分力沿着航向使船前进，垂直于船体与水对龙骨如图乙所示的横向阻力相平衡。已知帆面与航向之间的夹角为，船的总质量为，忽略水的流速对船的影响。下列说法正确的是( )
A.
B. 船受到的合力是
C. 是船前进的动力
D. 若船沿着航向的阻力为，则船的加速度为
3.静电喷涂是一种利用静电作用使雾化涂料微粒在高压电场作用下带上电荷，并吸附于被涂物的涂装技术，静电喷涂机的结构如图所示，电场线的方向由工件指向喷口，工件接地并规定大地的电势为零，下列说法正确的是( )
A. 雾化涂料微粒正电，工件带负电
B. 静电喷涂机喷口处的电势大于零
C. 工件表面处的电场强度小于喷口处的电场强度
D. 工件与喷口之间的电场线与真空中等量同种点电荷之间的电场线类似
4.如图甲所示，在一条平直公路上，、、三辆车可看成质点分别在各自的车道上做直线运动。时刻三辆车位于同一起点，车以速度做匀速直线运动，车做初速度为的匀加速直线运动，车做初速度的匀加速直线运动，三辆车的图线如图乙所示。已知时、两车相遇。下列说法正确的是( )
A. 时三辆车的速度相等
B. 内车的平均速度为
C. 以车为参考系，车的加速度为
D. 内、两辆车的位移之比为
5.如图所示，假设天王星与海王星都绕太阳做匀速圆周运动，且两者的轨道在同一平面内。已知天王星的公转角速度为，公转线速度为，引力常量为，下列说法正确的是( )
A. 海王星的公转周期小于
B. 海王星的公转加速度大于
C. 太阳的质量为
D. 若海王星的公转加速度和周期分别为、，则天王星与海王星的公转轨道半径之比
6.运动员为了锻炼腰部力量，在腰部拴上轻绳然后沿着斜面下滑，运动的简化模型如图所示，与水平方向成角的光滑斜面固定放置，质量均为的运动员与重物用跨过光滑定滑轮的轻质细绳连接。运动员从斜面的某处由静止开始下滑，当运动到绳与斜面垂直的点时速度大小，当运动到点时，绳与斜面的夹角为。已知、两点之间的距离为，重力加速度为，运动员在运动过程中一直未离开斜面，绳一直处于伸直状态，运动员与重物均可视为质点始终在同一竖直面内运动，。运动员到达点时，其速度的大小为( )
A. B. C. D.
7.如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为，在原线圈回路中接有定值电阻，副线圈回路中接有滑动变阻器，的最大阻值等于，原线圈一侧接在电动势有效值为的正弦式交流电源上，电流表和电压表均为理想交流电表，电源内阻忽略不计。滑动变阻器滑片自上向下滑动时，下列说法正确的是( )
A. 电压表与电流表的示数变化量的比值增大
B. 电压表与电流表的示数变化量，的比值减小
C. 当时获得的功率最大，数值为
D. 当时获得的功率最大，数值为
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.甲、乙两列在同一介质中沿轴正方向传播的简谐横波，在时刻的部分波形图如图所示，该时刻两列波的波峰正好在处重合。已知两列波的波速均为。下列说法正确的是( )
A. 时刻，甲波上处的质点沿轴正方向振动
B. 乙波的周期为
C. 时刻，处也为两列波的波峰重合的位置
D. 内，处的质点沿轴正方向移动了
9.如图所示，三角形是某种透明介质的横截面，，一细束单色光沿与成角的方向射向边上的点，折射光线射到边上的点，正好在点发生全反射。已知与平行，、两点间的距离为，光在真空中的传播速度为，。下列说法正确的是( )
A. 介质对此单色光的折射率为
B. 为
C. 、两点间的距离为
D. 此单色光从到传播的时间为
10.如图所示，在平面直角坐标系的第一、二象限内存在一半径为、与轴相切于坐标原点的圆形边界，是平行于轴的直径，圆形边界内存在磁感应强度大小为、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，在第三、四象限内存在平行于轴方向的匀强电场。一质量为、电荷量为的粒子从点以指向点的速度射入磁场，粒子从点离开磁场进入电场，到达点时速度与轴的正方向成角。已知粒子从点运动到点的时间为，粒子重力忽略不计，。下列说法正确的是( )
A. 电场方向沿轴正方向 B. 粒子在点的速度大小为
C. 匀强电场的电场强度为 D. 、两点间的电势差为
三、实验题：本大题共2小题，共22分。
11.某实验小组利用电压表、电流表、滑动变阻器等元件，设计了如图甲或如图乙所示的电路来研究半导体二极管的伏安特性曲线。实验时，闭合开关，缓慢调节滑动变阻器滑动触头的位置，记录相对应的电压表读数、电流表读数，得到实验的图线如图丙所示，回答下列问题：
本实验应选图________填“甲”或“乙”电路图来连接实物图，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于________填“”或“”端。
根据所选电路图，用笔画线代替导线，把图丁中的实物图连接完整。
半导体二极管的图线不是直线，这些电学元件称为非线性元件，欧姆定律________填“适用”或“不适用”于非线性元件，计算电阻的公式_________填“适用”或“不适用”于非线性元件，从图线是一条曲线看出半导体二极管的电阻不是一个常数，当半导体二极管的电流为时，其功率为________。
12.某同学设计了如图甲所示的实验装置，该装置既可以验证牛顿第二定律，也可以测量凹形滑块的质量与当地的重力加速度，实验器材有加速度传感器、质量已知的钩码、木板左端带定滑轮、轻质细线。
实验步骤如下：
调节滑轮使细线与木板平行，然后调整木板的倾角来平衡木板对滑块的摩擦力；
挂上钩码，由静止释放滑块，记录加速度传感器的示数以及相应的钩码质量；
改变悬挂钩码的个数，重复步骤，得到多组加速度与相应悬挂的钩码总质量
画出的函数关系图像如图乙所示。
回答下列问题：
在平衡木板对滑块的摩擦力时________填“需要”或“不需要”在细线的下端挂上钩码，本实验________填“需要”或“不需要”滑块的质量远大于所悬挂钩码的质量。
设当地的重力加速度为，滑块的质量为，写出图乙的函数表达式________用、、、来表示。
由图乙可得_________用来表示，_________用、、来表示。
四、计算题：本大题共3小题，共32分。
13.一定质量的理想气体，从状态开始，经历、两个状态又回到状态，在此过程中压强与体积的关系图像如图所示。已知与纵轴平行，的面积为，，的反向延长线经过坐标原点，在状态时气体的温度为。求：
气体在状态、的压强；
气体在状态的温度；
气体从状态到状态外界对气体做的功。
14.如图所示，长方形物块放置在光滑水平地面上，两竖直挡板侧面光滑夹在物块的两侧并固定在地面上，现把足够长的轻质硬杆竖直固定在物块上，一根不可伸长的长为的轻质细线一端固定在杆的上端点，另一端与质量为的小球视为质点相连，把小球拉到点等高处，细线刚好拉直，现使小球获得竖直向下的初速度，使小球能在竖直平面内做完整的圆周运动，当小球到达最高点时，物块对地面的压力恰好为，且此时小球的加速度大小为。已知小球在运动的过程中与杆不发生碰撞，重力加速度为，忽略空气的阻力。
求物块的质量以及小球获得的竖直向下的初速度大小；
若小球运动一周到达点的等高点时，立即撤掉两侧挡板，物块一直在光滑的水平面上运动，求当小球再次到达最低点时物块的速度大小及细线的拉力大小。
15.如图所示，间距为的光滑平行等长金属导轨、固定在倾角为的绝缘斜面上，、为固定在绝缘水平面上的平行粗糙金属导轨，间距也为，导轨、在最低点用绝缘光滑材料与导轨、平滑连接，、两点用导线连接，与倾斜导轨垂直的虚线与、两点间的距离为，其左侧存在方向竖直向下的匀强磁场范围足够大，磁感应强度大小随时间变化的关系式为已知的常数且为正值。水平导轨内存在磁感应强度大小为、方向竖直向下的匀强磁场范围足够大，质量为的导体棒乙垂直于水平导轨静止放置。现让质量为的导体棒甲在虚线的右下方垂直倾斜导轨由静止释放，沿导轨下滑距离为到达倾斜导轨的最低点，然后滑上水平导轨，导体棒甲在水平导轨上滑行一段距离停在乙的左侧。已知甲刚滑上水平导轨时，乙受到的静摩擦力恰好达到最大值，导体棒甲接入电路的阻值为，其他电阻均忽略不计，重力加速度为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，导体棒甲、乙与水平导轨之间的动摩擦因数相等，。求：
导体棒甲到达倾斜轨道的最低点时的速度大小；
导体棒乙与水平导轨间的动摩擦因数；
导体棒甲在水平导轨上滑行的时间；
导体棒甲由静止释放到停止运动产生的焦耳热。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【详解】根据质量数与电荷数守恒可知为 ，A错误；
B.该核反应为轻核聚变，释放热能，B错误；
C.反应过程中释放大量热量， 的比结合能大于 及 的比结合能，C错误；
D.对该核反应，由能量守恒可得
解得
D正确。
故选D。
2.【答案】
【解析】
【详解】如图所示
把力分解，由图可得
A错误；
是船前进的动力，因为船沿着航向还会受到阻力，则船受到的合力小于 ，B错误，C正确；
D.由牛顿第二定律可得船的加速度
D错误。
故选C。
3.【答案】
【解析】【分析】
根据电场线的性质判断电势和场强，注意与大地相连的工件电势为零，要记住等量同种点电荷之间的电场线形状。
本题考察电场线的性质和定义
【解答】
A. 电场线的方向由工件指向喷口，雾化涂料微粒逆电场线方向运动，则带负电，故A错误；
B. 沿电场线方向电势降低，则喷口的电势小于工件，而工件与大地相连电势为零，则喷口的电势小于零，故B错误；
C. 电场线越密集的地方电场强度越大，则工件表面处的电场强度小于喷口处的电场强度，故C正确；
D. 等量同种点电荷电场线如图，故D错误。
故选：。
4.【答案】
【解析】
【详解】 时间段内有
，
由题意可知
解得
由
解得
可知 时三辆车的速度相等，故A错误；
B.对车， 内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，则有
故B正确；
C.内对车有
则有
所以以车为参考系，车的加速度为 ，故C错误；
D.内，有
，
可得
故D错误。
故选B。
5.【答案】
【解析】
【详解】天王星的公转角速度为，公转线速度为，则公转周期为
公转加速度为
而由万有引力向心力有
可得
，
可知行星的公转轨道半径越大，周期越大，加速度越小，海王星的公转轨道半径大于天王星的公转轨道半径，则海王星的公转周期大于 ，公转加速度小于 ，故AB错误；
C.由
，
解得太阳的质量
故C错误；
D.若海王星的公转加速度和周期分别为、，由
可得海王星的公转轨道半径为
已知天王星的公转角速度为，公转线速度为，由
可得天王星的公转轨道半径
则有
故D正确。
故选D。
6.【答案】
【解析】
【详解】设 间距为 ，运动员从点到点，重力势能的减少量为
重物上升的高度
则物体重力势能的增加量为
则系统总重力势能的减少量为
运动员在点时，把 分别沿着绳和垂直绳分解，沿着绳子方向的分速度为
重物的速度等于绳速，则有
运动员从点到点，人与重物组成的系统机械能守恒，根据机械能守恒定律可得
代入初速度 ，可得
故选A。
7.【答案】
【解析】
【详解】当电压表的示数变化量为 时，原线圈两端电压的变化量
定值电阻 两端电压变化量的绝对值
知
则 为定值，故AB错误；
如图所示，虚线框内部的部分可等效为电阻，则
可得
的功率即为等效电阻的功率，易知当 时，等效电阻消耗的功率最大，原线圈输入功率最大为
此时
故C正确，D错误。
故选C。
8.【答案】
【解析】【分析】
本题关键知道波速由介质决定，甲、乙两列简谐横波在同种均匀介质中传播，波速相等。波峰和波峰相遇或者波谷和波谷相遇是振动加强点，振动加强点和振动减弱点的位置是固定的。
【解答】
A.根据“同侧法”，可知甲波上 处的质点沿轴负方向振动，A错误；
B.由图可知乙波的波长为 ，则乙波的周期B正确；
C.甲波的波长为 ，则两列波波长的最小公倍数为
两列波的波峰重合处的所有位置为 C正确；
D.质点不随波迁移，D错误。
故选BC。
9.【答案】
【解析】
【详解】由几何关系可得
与平行，则有
光线在点发生全反射的临界角为 ，介质对此单色光的折射率
A错误；
B.由几何关系可得
由折射率的定义可得
解得
B错误；
C.在三角形中由正弦定理可得
解得
C正确；
D.由折射率的定义可得
光线从到传播的时间
可得
D正确。
10.【答案】
【解析】
【详解】粒子带负电，在电场中的受力方向沿轴的正方向，则电场强度的方向与电场力的方向相反，沿轴的负方向，故A错误；
B.粒子在点的速度指向圆形边界的圆心，则在点的速度的反向延长线也指向圆形边界的圆心，在磁场中的运动轨迹是四分之一圆弧，由几何关系可得圆弧轨迹的半径等于圆形边界的半径，由洛伦兹力充当向心力可得
解得粒子在点的速度大小
故B正确；
C.粒子从到做类平抛运动，把粒子在点的速度 分别沿着轴和轴方向分解，则有
粒子沿着轴的正方向做初速度为的匀加速直线运动，则有
解得
故C正确；
D.粒子从到，由动能定理可得
解得
故D错误。
11.【答案】 乙
不适用 适用
【详解】为了让电压、电流从开始连续变化，本实验应选乙图来连接实物图；为了保证电路的安全，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于端。
实物连线如图所示
半导体二极管的图线不是直线，这些电学元件称为非线性元件，虽然欧姆定律不适用于非线性元件，但计算电阻的公式 适用于非线性元件。从图线是一条曲线可以看出半导体二极管的电阻不是一个常数，当半导体二极管的电流为时，电压为，则功率

【解析】详细解答和解析过程见答案
12.【答案】 不需要 不需要


【详解】在平衡木板对滑块的摩擦力时不需要在细线的下端挂上钩码，以使得滑块的重力下滑分力恰好等于摩擦力；
本实验通过传感器读出加速度，数据处理时可以将钩码的质量考虑进去，不需要用钩码的重力代替滑块所受的合外力，不需要滑块的质量远大于所悬挂钩码的质量。
对整体应用牛顿第二定律可得
变形可得
由图乙可得
解得

【解析】详细解答和解析过程见答案
13.【答案】 ， ； ；
【详解】设气体在状态、、的压强分别为 ， 与纵轴平行， 是等腰三角形，且面积为 ，由几何知识可得
由三角形的对称性可知
的反向延长线经过坐标原点，由图线可得
解得
， ，
气体从状态到状态做等容变化，则由查理定律可得
解得
由几何关系可得直线与横轴所围成的面积为
由功的定义可得外界对气体做的功等于关系图像与横轴所围成的面积，则气体从状态到状态外界对气体做的功为
解得

【解析】详细解答和解析过程见答案
14.【答案】 ， ； ，
【详解】设物块的质量为，小球在最高点时由牛顿第二定律可得
对物块由二力平衡可得
解得
设小球的初速度大小为 ，小球在最高点速度的大小为
由向心加速度的定义可得
由机械能守恒定律得
解得
若小球运动一周到达点的等高点时，立即撤出两侧挡板，当小球再次到达最低点时，设小球与物块的速度大小分别为 ，细线的拉力大小为，由机械能守恒定律可得
两物体组成的系统在水平方向动量守恒且为，则有
解得
由向心力的公式以及牛顿第二定律可得
解得

【解析】详细解答和解析过程见答案
15.【答案】 ； ； ；
【详解】导体棒甲在下滑的过程中做匀加速直线运动，则有
对甲受力分析，由牛顿第二定律可得
解得
当导体棒甲刚滑上水平导轨时，由法拉第电磁感应定律可得
由欧姆定律可得
导体棒乙受到的安培力
对乙受力分析，由力的平衡可得
解得
导体棒甲在水平导轨上滑行，由动量定理可得
由欧姆定律可得
由法拉第电磁感应定律可得
由题意可得
解得
导体棒甲在下滑的过程中，由法拉第电磁感应定律可得
由题意可得
导体棒甲下滑的时间
生成的焦耳热
甲在水平导轨上滑动，由能量守恒定律可得生成的焦耳热
甲由静止释放到停止运动产生的焦耳热
解得

【解析】详细解答和解析过程见答案
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