河北省实验中学2023-2024学年高三（上）期末物理试卷（含答案）

河北省实验中学2023-2024学年高三（上）期末物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.如图所示为氢原子能级示意图，铝的逸出功为。现用某单色光照射大量处于能级的氢原子，这些氢原子释放出种不同频率的光，用产生的光线照射铝板。下列说法中正确的是( )
A. 氢原子被该单色光照射后跃迁到的激发态
B. 直接用该单色光照射铝板，能够发生光电效应
C. 氢原子释放出来的种光中有种可以使铝板发生光电效应
D. 从铝板逃逸出来的光电子的最大初动能为
2.电梯是高层住宅用户必不可少的日常工具，但有些小朋友不懂事，总做出一些危险行为。某小朋友在电梯门口放了一障碍物，发现电梯门不停地开关，这是电梯门上安装了传感器的结果，他以此为乐，殊不知这种行为有一定的危险性。下列说法中正确的是( )
A. 电梯门上安装了温度传感器
B. 电梯门上安装了光传感器
C. 电梯门上的传感器将温度信号转变为电信号
D. 电梯门上的传感器将电信号转化为光信号
3.据央广网报道，我国自主研制的北斗系统正式加入国际民航组织标准，成为全球民航通用的卫星导航系统。“北斗卫星导航系统”由多颗地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星运行半径小于同步轨道卫星轨道半径组成。下列说法正确的是( )
A. 同步卫星运行的周期大于中圆地球轨道卫星的周期
B. 同步卫星运行的角速度大于中圆地球轨道卫星的角速度
C. 在同一轨道上同向运行的中圆轨道卫星加速时可以追上前面的卫星
D. 为了保证北京的导航需求，一定有一颗同步卫星静止在北京上空
4.一定质量的理想气体从状态开始，经、、三个过程后回到初始状态，其图像如图所示。已知初始状态气体的温度为，三个状态的坐标分别为、、，下列说法正确的是( )
A. 在过程中，封闭气体的温度一定不变
B. 气体在状态的温度可能与状态的温度不相等
C. 气体在状态的温度为
D. 气体从状态到状态的过程中气体向外界放出的热量为
5.如图所示，轿厢运送质量为的圆柱体货物，右侧斜面的倾角左侧斜面的倾角，货物始终相对轿厢静止。已知重力加速度为，，。下列说法正确的是( )
A. 轿厢沿与竖直方向成角向左上方匀速运动时，货物对左侧斜面的压力大小为
B. 轿厢以的加速度水平向右匀加速运动时，货物对左侧斜面的压力大小为
C. 轿厢水平向右的最大加速度为
D. 轿厢以的加速度竖直向上匀加速运动时，货物对左侧斜面的压力大小为
6.如图所示，两平行导轨与一电源及导体棒构成的闭合回路，两导轨间距为，导轨与水平面的夹角，整个装置处于匀强磁场中，质量为的导体棒与两导轨垂直，当导体棒的电流为时，导体棒静止，匀强磁场的磁感应强度大小，方向与导轨平面成夹角向外。已知重力加速度为，导体棒与导轨间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是( )
A. 导体棒所受安培力大小为
B. 导体棒所受摩擦力大小为，方向沿轨道平面向下
C. 导体棒所受支持力大小为
D. 导体棒与导轨间动摩擦因数的最小值为
7.如图甲所示，质量的物体受到水平拉力的作用，在水平面上做加速直线运动，其加速度随位移的变化规律如图乙所示，物体的初速度。已知物体与水平面间的动摩擦因数为，取，下列说法正确的是( )
A. 拉力随时间均匀增大
B. 物体发生位移时，拉力变为原来的二倍
C. 物体发生位移的过程中，拉力做功为
D. 物体发生位移时，拉力做功的功率为
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.如图所示，轻弹簧一端固定在点，另一端与一质量为的小球相连，小球套在固定的竖直光滑杆上，点到点的距离为，与杆垂直，杆上、两点与点的距离均为。已知弹簧原长为，重力加速度为。现让小球从处由静止释放，下列说法正确的是( )
A. 小球从运动到的过程中，有三个位置小球的合力等于重力
B. 小球从运动到的过程中，小球的机械能守恒
C. 小球从运动到的过程中，弹簧弹性势能先减小后增大
D. 小球通过点时速率为
9.电容式传感器以其优越的性能在汽车中有着广泛的应用，某物理兴趣小组研究一电容传感器的性能，图甲为用传感器在计算机上观察电容器充、放电现象的电路图，为电动势恒定的电源内阻忽略不计，为阻值可调的电阻，为电容器，将单刀双掷开关分别拨到、，得到充、放电过程电路中的电流与时间的关系图像，如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 开关接时，电容器充电，上极板带正电，且电荷量逐渐增大
B. 开关接后的短暂过程中，有电子从下极板穿过虚线到达上极板
C. 仅增大电阻的阻值，电流图线与轴在时间内所围图形的面积将变大
D. 仅将电容器上下极板水平错开些，电流图线与轴在时间内所围图形的面积将变小
10.如图甲所示，间距为的两光滑平行导轨放置在水平面上，右端接阻值为的电阻，虚线、间存在匀强磁场，磁感应强度与时间的变化规律如图乙所示。时刻，由绝缘轻杆连接的导体棒、在水平向右的拉力大小未知，在导体棒穿过磁场区域过程中可以发生变化作用下从导轨左端由静止开始运动，此后导体棒、穿过磁场区域，此过程中电阻消耗的功率与时间的关系如图丙所示。已知连接导体棒、的轻杆的长度和磁场边界、间的距离均为，两导体棒的质量均为，电阻均为，导体棒与导轨接触良好，不计导轨的电阻。下列说法正确的是( )
A. 通过电阻的电流的方向没有变化
B. 电阻消耗的功率为
C. 导体棒在左侧运动的过程中水平恒力大小为
D. 导体棒穿过磁场区域的运动过程中水平拉力大小为
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.某同学完成“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验。
他在实验室找到下列器材：
A.可拆变压器铁芯、两个已知匝数的线圈
B.开关、导线若干
C.低压交流电源
在本实验中，还需用到的实验器材有______。
该同学做实验时，保持原、副线圈的匝数不变，改变原线圈的输入电压，并对原线圈电压和副线圈电压做了测量，得到如表。
组别
上述操作过程中有一个操作存在安全隐患，是______，有一组数据的记录不符合要求，是第______组；
他将数据输入图表，并利用插入散点图得到如图图像，查阅资料知道此时原、副线圈的匝数分别为和，由此可知变压器原、副线圈电压与匝数的关系为______。用物理量符号表示
12.某同学用如图甲所示装置验证机械能守恒定律，光滑斜面与半径为的光滑圆弧面相切于斜面底端的点，圆弧的最低点为。他采用以下两种方案来验证小球从斜面上某点由静止释放运动到点的过程中机械能是否守恒。当地重力加速度为
方案一：
他用分度游标卡尺测量小球的直径，如图乙所示，则小球直径 ______，在点安装一个光电门；
将小球从斜面上某点由静止释放，小球通过点光电门时所用的时间为，则小球通过点时的速度 ______用物理量符号表示；
改变小球的释放位置，测得释放位置到点的高度为，重复，得到多组释放高度和对应时间，以为横坐标，以为纵坐标，将所得的数据点描点、连线，得到一条直线，若直线的斜率 ______，则表明小球在上述运动过程中机械能守恒。
方案二：
在圆弧最低点安装一个力传感器；
将小球从斜面上某点由静止释放，测得释放位置到点的高度为，并测得小球通过点时传感器的示数；
改变小球的释放位置，重复，得到多组释放高度和对应传感器的示数，以为横坐标，以为纵坐标，将所得的数据点描点、连线，得到一条直线，该直线的斜率为，与纵轴的交点为，若小球在上述运动过程中机械能守恒，则 ______， ______。用物理量符号表示。
四、计算题：本大题共3小题，共38分。
13.如图所示，一个桶的高为，底面直径为，当桶空时，从点刚好能够看到桶底上的点。当桶内盛有某种透明液体，其深度为时，仍沿方向看去，刚好可以看到桶底中心处点光源发出的光线。已知点为的中点。
求透明液体对点光源发出光线的折射率；
若要液面全部被处点光源照亮，求桶内透明液体的深度。
14.如图所示，一固定的质量为、高为、倾角为的光滑斜面体与光滑水平面平滑连接，水平面与右侧的水平传送带平滑连接，传送带以的速度顺时针匀速转动。将质量的小球可视为质点从高为处以某一初速度水平抛出，小球刚好无碰撞的从斜面体顶端滑上斜面体，小球从斜面体上离开的瞬间解除对斜面体的锁定。小球在传送带左侧与静止的质量为的滑块可视为质点在极短的时间内发生弹性碰撞，碰撞后滑块滑上传送带，滑块和传送带之间的动摩擦因数，传送带的长度。重力加速度为。求：
小球抛出点与斜面体左端的水平距离；
碰撞后小球返回，沿斜面体向上运动的最大高度；
滑块在传送带上运动的时间和此过程中产生的热量。
15.利用电、磁场来控制带电粒子的运动、在现代科学实验和技术设备中有广泛的应用。如图所示，在坐标系的第一、二象限内存在沿轴负方向的匀强电场，第三、四象限内存在垂直纸面向外的匀强磁场。质量为、电荷量为的粒子从第二象限中的点以沿轴正方向的初速度射出，经电场偏转后从坐标原点进入匀强磁场区域。从轴上的点第二次经过轴。已知点的坐标为，与轴垂直，不计粒子重力。求：
电场强度的大小；
磁感应强度的大小；
若电磁场的范围足够大，分析粒子通过轴的位置坐标和对应时间从粒子射出开始计时的可能值。
1.【答案】
2.【答案】
3.【答案】
4.【答案】
5.【答案】
6.【答案】
7.【答案】
8.【答案】
9.【答案】
10.【答案】
11.【答案】交流电压表或者是多用电表 使用低压交流电源的电压不能超过
12.【答案】
13.【答案】解：设点发出的光线与界面的交点为，光路图如图所示
由几何关系可知
所以
由几何关系可知
由折射定律有
；
设液面刚好被全部照亮时液体深度为，光线在液面边缘刚好发生全反射，光路图如图所示
由折射定律有
由几何关系有
解得
结合题意和几何关系可知，若要液面全部被处光源照亮，桶内透明液体的深度
答：透明液体对点光源发出光线的折射率为；
桶内透明液体的深度为。
14.【答案】解：小球抛出时的初速度为，抛出后小球做平抛运动，如图所示
根据平抛运动的规律，竖直方向有
小球抛出点与斜面体左端的水平距
联立解得
，；
设小球到达斜面底端时速度为，根据动能定理有
解得
设小球与滑块碰撞后的速度分别为、，取向右为正方向，根据动量守恒定律有
根据机械能守恒定律有
联立解得
，
小球反向滑上斜面体的过程中，取向左为正方向，根据动量守恒定律有
根据能量守恒定律有
联立解得
；
假设滑块滑上传送带后先加速后匀速，加速过程根据牛顿第二定律有
根据运动学公式
联立解得
所以假设成立，滑块加速运动的时间
滑块在传送带上匀速运动的时间
所以滑块在传送带上运动的时间
在传送带加速过程中滑块相对传送带的位移
此过程中产生的热量
。
答：小球抛出点与斜面体左端的水平距离；
碰撞后小球返回，沿斜面体向上运动的最大高度；
滑块在传送带上运动的时间，此过程中产生的热量。
15.【答案】解：粒子射出后做类平抛运动，根据类平抛运动的规律，水平方向有
竖直方向有
联立解得
；
根据类平抛运动的规律粒子从点进入磁场区域时沿轴方向速度大小为
粒子从点进入磁场区域时速度大小为
速度方向与轴正方向的夹角为的正切值为
即
设粒子在磁场中运动的半径，如图所示
由几何关系有
根据牛顿第二定律，由洛伦兹力提供向心力有
联立解得
；
粒子在坐标系中运动的轨迹如图所示
带电粒子在磁场中运动的时间
带电粒子再次进入电场后在电场中的运动时间
由图可知粒子经过轴上位置的坐标为
则经过
所用时间为
经过
所用时间为
或
。
答：电场强度的大小为；
磁感应强度的大小为；
若电磁场的范围足够大，粒子通过轴的位置坐标和对应时间的可能值为：经过时，时间为；经过时，时间为或者。
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