河北省部分高中2024-2025学年高三（下）模拟考试物理试卷（含解析）

河北省部分高中2024-2025学年高三（下）模拟考试物理试卷
一、单选题：本大题共6小题，共24分。
1.如图所示，是某种透明物质截面的边界，若一束蓝光从点入射入射光线未画出，在点和点均发生了全反射，最后垂直于面射出。在该种物质对紫光折射率的猜测值“”“”“”“”中，可能的值有( )
A. 个 B. 个 C. 个 D. 个
2.一物理学习小组研究可作为核电池材料的衰变为的过程，根据测量数据，用横坐标表示时间，用纵坐标表示任意时刻的质量与初始时刻时的质量的比值，得出的图像如图所示。下列说法正确的是
A. 衰变为释放的射线电离作用很弱
B. 衰变为释放的射线在电场中不会偏转
C. 图像中的
D. 图像中的
3.甘肃省文物考古研究所蜀道考古研究项目甘肃段涉及羊马城遗址和圣寿院遗址考古勘探。考古学家们利用放射性元素的半衰期可以确定文物的年代，衰变方程为，的半衰期是年，下列说法中正确的是( )
A. 个经过年后，还剩下个
B. 衰变的实质是核内的一个中子转变为一个质子，并放出一个电子
C. 从比结合能大的核向比结合能小的核转变，这种核反应才能自发地发生
D. 衰变过程由于发生了质量亏损，会吸收能量
4.如图所示，绕过滑轮的轻绳一端固定在竖直墙上，站在地面上的人用手拉着绳的另一端，滑轮下吊着一个小球，处于静止状态，不计滑轮摩擦。保持点高度不变，手与绳无相对滑动且球不碰地。在人缓慢向右移动一小段距离的过程中( )
A. 绳上张力不变 B. 绳上张力变小
C. 滑轮受到绳的作用力变小 D. 滑轮受到绳的作用力变大
5.如图所示，圆形区域内存在一垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小为，点为磁场边界上的一点相同的带正电荷粒子，以相同的速率从点射入磁场区域，速度方向沿位于纸面内的各个方向这些粒子射出磁场区域的位置均处于磁场边界的位置的某一段弧上，这段圆弧的弧长是磁场边界圆周长的。若只将磁感应强度的大小变为，结果相应的弧长变为磁场边界圆周长的，不计粒子的重力和粒子间的相互作用，则等于( )
A. B. C. D.
6.如图所示，两水平平行金属导轨由宽轨、，窄轨、两部分组成，宽轨部分间距为，窄轨部分间距为。现将两根材料相同、横截面积相同的金属棒、分别静置在宽轨和窄轨上。金属棒的质量为，电阻为，长度为，金属棒的长度为，两金属棒在运动过程中始终与导轨垂直且接触良好。除金属棒的电阻之外其余电阻不计，宽轨和窄轨都足够长。金属导轨处在方向竖直向上、磁感应强度大小为的匀强磁场中。现给金属棒水平向右的初速度，此后金属棒始终在宽轨磁场中运动，金属棒始终在窄轨磁场中运动，不计一切摩擦。下列说法正确的是( )
A. 金属棒刚开始运动时，棒中的电流方向为
B. 当两金属棒匀速运动时，棒的速度为
C. 金属棒从开始运动到匀速的过程中，通过棒的电荷量为
D. 金属棒从开始运动到匀速的过程中，棒中产生的热量为
二、多选题：本大题共4小题，共22分。
7.氢原子的能级图如图所示，一群处于能级的氢原子，用其向低能级跃迁过程中发出的光照射如图电路阴极的金属，只有种频率的光能使之发生光电效应，产生光电子，测得其电流随电压变化的图像如图所示。电子电荷量为，则下列说法正确的是( )
A. 题述氢原子跃迁一共能发出种不同频率的光子
B. 阴极金属的逸出功为
C. 题述光电子能使处于能级的氢原子电离
D. 若图中饱和光电流为，则内最少有个氢原子发生跃迁
8.中国“”球面射电望远镜发现一个脉冲双星系统。科学家通过对脉冲星计时观测得知该双星系统由一颗脉冲星与一颗白矮星组成，如图所示。质量分布均匀的恒星、双星系统绕点沿逆时针方向做匀速圆周运动，运动周期为，两者间距为，为的卫星，绕沿逆时针方向做匀速圆周运动，周期为，且。与之间的引力远大于与之间的引力。引力常量为，则( )
A. 恒星、的质量之比等于它们的轨道半径之比
B. 恒星、的质量之和为
C. 已知卫星的轨道半径和恒星的半径，可求得恒星的密度为
D. 三星、、相邻两次共线的时间间隔为
9.如图所示，斜面静止在粗糙水平地面上，质量为的滑块在恒力作用下沿斜面向下运动，恒力过物块重心且与竖直方向夹角为，斜面倾角为，已知此过程中斜面体受到的摩擦力方向水平向左，则下列说法正确的是( )
A. 若撤去外力，物块加速度方向一定沿斜面向下
B. 若撤去外力，物块加速度方向一定沿斜面向上
C. 若撤去外力，在物块仍向下运动的过程中，斜面体受到的摩擦力方向可能向右
D. 若给物块再加一个水平向右的外力，在物块仍向下运动的过程中，斜面体受到的摩擦力方向仍向左
10.如图所示，水平圆盘可绕竖直轴转动，圆盘上放有小物体、、，质量分别为，放在上，、离圆心的距离分别为。、之间用细线相连，圆盘静止时细线刚好伸直且无张力。已知、与圆盘间的动摩擦因数以及、间的动摩擦因数均为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为，现让圆盘从静止缓慢加速，若、之间能发生相对滑动则认为立即飞走，以后不再受物体的影响，且细线不会被拉断，则下列说法正确的是( )
A. 当时，即将滑离
B. 当时，细线张力为
C. 无论多大，、都不会和圆盘发生相对滑动
D. 当时，剪断细线，将做离心运动
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.“探究向心力大小的表达式”的实验装置如图所示。已知小球在挡板、、处做圆周运动的轨迹半径之比为，变速塔轮自上而下按如图所示三种组合方式。回答以下问题：
下列实验中与本实验所采用的实验方法相同的是
A.探究两个互成角度的力的合成规律
B.探究加速度与物体受力、物体质量的关系
C.探究影响单摆周期的因素
D.探究平抛运动的特点
实验时将质量相同的球、球分别放在挡板、位置，将皮带置于变速塔轮第二层，转动手柄观察左右两个标尺，此过程是探究向心力的大小与 的关系；
实验中，在记录两个标尺露出的格数时，由于转速不稳定，不便于读数，同时记录两边的格数会有较大的误差。于是有同学提出用手机拍照后再通过照片读出两边标尺露出的格数。下列对该同学建议的评价，你认为正确的是
A.该方法可行，但仍需要匀速转动手柄
B.该方法可行，且不需要匀速转动手柄
C.该方法不可行，因不能确定拍照时转速是否稳定
12.某物理兴趣小组设计了如图所示的欧姆表电路，通过控制开关，使欧姆表具有“”和“”两种倍率，所用器材如下：
A.干电池：电动势，内阻；
B.电流表：满偏电流，内阻；
C.定值电阻；
D.电阻箱和；最大阻值均为；
E.开关一个，红、黑表笔各支，导线若干。
图中的端应与_________填“红”或“黑”表笔连接。
该实验小组按图示正确连接好电路。当开关断开时，将红、黑表笔短接，调节电阻箱_________，使电流表达到满偏。把原表盘刻度改成电阻值时，刻度盘正中间的刻度数值是_________。
闭合开关，调节电阻箱和，当_________且_________时，将红、黑表笔短接，电流表再次满偏。
四、计算题：本大题共3小题，共36分。
13.如图所示，半径的圆弧形光滑绝缘轨道圆心为固定在竖直面内，点到水平地面的距离足够高，与竖直线重合，右侧存在水平向右、电场强度大小的匀强电场，质量、电荷量的带负电小球静止在圆弧形轨道末端，质量的不带电小球从圆弧形轨道的最高点由静止释放，小球、间的碰撞时间极短为弹性碰撞且碰撞过程中小球的电荷量不变。取重力加速度大小，小球、均视为质点，不计空气阻力，求：
两小球发生碰撞前瞬间，轨道对小球的支持力大小；
碰撞后小球上升的最大高度；
小球下落到点正下方时，到点的距离。
14.如图所示，左右两管足够长的形管左管封闭，右管内径为左管内径的倍，管内水银在左管内封闭了一段长为、温度为的空气柱，右管一轻活塞恰处在与左管水银面平齐的位置且封闭了一定质量的气体，左右两管水银面高度差为，大气压强为。现将活塞缓慢下推，并保持左右管内气体的温度不变。当左管空气柱长度变为时，求：
左管内气体的压强；
活塞下移的距离。
15.某发光二极管的伏安特性曲线如图甲所示，在达到正向导通电压后才能够发光。因其发光时的伏安特性曲线斜率极大，可近似认为它发光后两端电压保持不变；电压小于或加反向电压时，它均处于截止状态，通过的电流为。如图乙所示，现将其连接在固定于水平面上的、电阻不计的两条平行导轨之间，两导轨间距离为，整个导轨处于方向竖直向下、大小为的匀强磁场中。取一根长度也为、质量为、电阻为的匀质电阻棒，将其垂直置于两导轨上面，与两导轨间的动摩擦因数为。现给该导体棒一个水平向右、大小为的初速度，后续过程中导体棒与两导轨始终保持良好接触，经过后发光二极管熄灭。试求：
刚熄灭时，电阻棒的速度大小；
初始时刻，回路中的电流大小和电阻棒的加速度大小；
电阻棒运动的整段过程中，它位移的大小；
电阻棒运动的整段过程中，它内部产生的焦耳热。
答案和解析
1.【答案】
【解析】根据题意可得，蓝光若在点恰好发生全反射时，则有
若在点恰好发生全反射时，则有
由于紫光的折射率应大于蓝光的折射率，故该物质对紫光的折射率应大于。
故选B。
2.【答案】
【解析】根据质量数守恒和电荷数守恒可知，衰变释放的粒子为氦核粒子，其射线为射线，带两个单位的正电荷，电离作用强，在电场中一定会偏转，、项错误
C.由题图可知，年时的质量与初始时刻的质量的比值为，年时的质量与年时的质量的比值为，由此可知，项正确
D.年时，的质量为初始时质量的，即，项错误。
3.【答案】
【解析】A.半衰期具有统计意义，对于数量较少的放射性元素的原子而言没有意义，故A错误；
B.根据质量数守恒和电荷数守恒，可知为电子，属于 衰变， 衰变的实质是核内的一个中子转变为一个质子，并放出一个电子，故B正确；
C.从比结合能小的核向比结合能大的核转变，这种核反应才能自发地发生，故C错误；
D.衰变过程有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程可知该过程会放出能量，故D错误。
故选B。
4.【答案】
【解析】设两边绳子之间的夹角为 ，绳上各部分的拉力大小相等，对滑轮与小球整体进行分析，根据平衡条件有
解得绳子的拉力大小为
保持 点高度不变，手与绳无相对滑动且球不碰地。在人缓慢向右移动一小段距离的过程中，绳子间的夹角 减小，则 增大，绳子的拉力变小，故A错误，B正确；
综上所述，滑轮受到绳的作用力大小等于两边绳子的拉力合力，与滑轮、小球整体的重力平衡，则滑轮受到绳的作用不变，故CD错误。
故选B。
5.【答案】
【解析】设磁场所在圆的半径为，磁感应强度为时，从点射入的粒子与磁场边界的最远交点为，最远的点是轨迹上直径与磁场边界圆的交点，，如图所示，所以粒子做圆周运动的半径为：。
设磁场所在圆的半径为，则磁感应强度为时，从点射入的粒子与磁场边界的最远交点为，最远的点是轨迹上直径与磁场边界圆的交点，即打到圆弧上的粒子在之间，则，如图所示：
所以粒子做圆周运动的半径为：，由带电粒子做圆周运动满足，则得：，故ACD错误，B正确；
故选B。
6.【答案】
【解析】A.金属棒刚开始运动时，根据右手定则可知棒中的电流方向为。故A错误；
B.依题意，金属棒的质量为 ，电阻为 。
匀速运动时，两棒切割产生的电动势大小相等
得末速度
对棒
对棒
解得
则 ，
故B错误；
C.根据
联立，解得
故C正确；
D.由能量关系，整个过程中产生的热量
又
联立，解得
故D错误。
故选C。
7.【答案】
【解析】A.题述氢原子跃迁一共能发出种不同频率的光子，故 A错误
B.根据玻尔理论，跃迁时能够释放出最大光子能量为，逸出功，故B错误
C.使能级氢原子电离所需要的能量为，题中光电子最大动能大于电离所需要的能量，故能够使能级的氢原子电离，故 C正确
D.饱和光电流为，则内阴极发出的光电子数目为，故D正确。
故选CD。
8.【答案】
【解析】A.设恒星、的质量分别为、，轨道半径分别为、，双星系统的角速度相同，有，即，选项A错误；
B.又，对恒星可得，对恒星可得，解得，选项B正确；
C.对卫星满足，可得，恒星的密度，选项C正确；
D.因为恒星和始终共线，由图示位置到再次共线应满足，所以三星、、相邻两次共线的时间间隔为，选项D错误。
故选BC。
9.【答案】
【解析】若物块与斜面之间粗糙，设物块与斜面的动摩擦因数为 ，对物块受力分析，如图所示。
则滑动摩擦力为
由题知，此过程斜面体受到的摩擦力方向水平向左，对斜面体受力分析，如图所示。
根据正交分解，在水平方向有
可知
其中 ，
可得
若撤去外力 ，对物块受力分析，如图所示。
根据正交分解，可得垂直斜面方向有
沿斜面方向有
根据
可得
可得
说明加速度方向沿斜面向下；
假设地面对斜面体的摩擦力水平向左，对斜面体受力分析，如图所示。
根据正交分解，在水平方向有
又 ，
可得
化简得
根据
可得
说明地面对斜面体的摩擦力方向水平向左；
若物块与斜面体之间光滑，对物块受力分析，如图所示。
根据正交分解，则沿斜面方向有
解得
方向沿斜面向下；
假设地面对斜面体的摩擦力水平向左，对斜面体受力分析，如图所示。
。
根据正交分解，在水平方向有
可知地面对斜面体的摩擦力方向水平向左，与题意相符。综上分析，故A正确，BC错误；
D.由上分析，可知地面对斜面体的摩擦力方向与是否在物块加上一个恒力无关，其方向仍是水平向左，故D正确。
故选AD。
10.【答案】
【解析】A.当开始滑动时有
解得
所以当 时，即将滑离，故A正确；
B.当 时已经滑离
所需向心力
与转盘之间的最大静摩擦力为
细线张力为
故B错误；
C.与圆盘之间的最大静摩擦力为
当圆盘以角速度 转动时，所需向心力
所需向心力
则
所以无论 多大，、都不会和圆盘发生相对滑动，故C正确；
D.当 时，所需向心力
所以剪断细线，将与圆盘一起转动，故D正确。
故选AC。
11.【答案】 角速度
【解析】该实验采取的为控制变量法，探究两个互成角度的力的合成规律采用的是“等效替代法”，故 A错误；
探究加速度与物体受力、物体质量的关系，探究影响单摆周期的因素，都是利用控制变量法，故BC正确；
D.探究平抛运动的特点采用的是化曲为直的实验方法，故D错误。
故选BC。
实验时将质量相同的球、球分别放在挡板、位置，则两球运动的半径相同，将皮带置于变速塔轮第二层，由图可知两球转动的角速度大小不同，则转动手柄观察左右两个标尺，此过程是探究向心力的大小与角速度的关系；
向心力可以带入瞬时值，即满足某一瞬时速度可匹配与之对应的向心力，从而体现在等分标尺上。故该方法可行，故选B。
12.【答案】黑；
；；
；。
【解析】 根据欧姆表电流“红进黑出”可知端接黑表笔。
由闭合电路欧姆定律可知
代入数据解得
根据欧姆表的刻度设置可知，表盘上只有两种挡位，开关断开与闭合时相比，干路允许的最大电流较小，由欧姆定律知欧姆表内阻较大，测量的中值电阻较大，故断开时欧姆表倍率应为“”，当断开时，欧姆表内阻为，则欧姆表的中值电阻应为，中间刻度值是。
闭合开关时，欧姆表内阻为，则
联立解得
，
13.【解析】小球从静止下滑到 点前瞬间的过程中，由动能定理
解得
对受力分析可知
解得
小球、 碰撞过程，由动量守恒得
弹性碰撞前后小球、的总动能不变，有
解得，
小球返回上升过程中机械能守恒，有
解得
碰撞后，小球 在向右运动的过程中，水平方向上的加速度大小
下落到 点正下方的时间
竖直方向上有。
14.【解析】左管封闭气体的压强为
左管封闭气体变化前后的体积分别为
，
由于气体发生等温变化，由玻意耳定律可得
解得
形管右管内径为左管内径的 倍，则右管横截面积是左管横截面积的倍，为，当左管水银面上升时，右管水银面下降，所以这时左右两管水银面的高度差为，因此右管内气体的压强为
原状态右管气体的压强为
设活塞缓慢下推后右管气体的高度为 ，由玻意耳定律可得
解得
活塞下移的距离是

15.【解析】刚熄灭时，此时有
解得电阻棒的速度大小为
初始时刻，电阻棒产生的电动势为
根据闭合电路欧姆定律可得
解得回路中的电流大小为
以电阻棒为对象，根据牛顿第二定律可得
可得电阻棒的加速度大小为
在发光二极管发光过程，以电阻棒为对象，根据动量定理可得
其中
则有
联立可得该过程电阻棒的位移大小为
发光二极管熄灭后，根据动能定理可得
解得
则电阻棒运动的整段过程中的位移大小为
电阻棒运动的整段过程中，因摩擦产生的热量为
发光二极管发光过程有
代入数据可得
根据能量守恒可得电阻棒运动的整段过程中，它内部产生的焦耳热为
代数数据解得

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