2023届河北省沧州市高三下学期4月调研性模拟考试（一模）物理试题（答案）

沧州市2023届高三年级调研性模拟考试
物理试题
班级___________姓名___________
注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、班级和考号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
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.如图甲所示为杂技演员正在表演“巧蹬方桌”。某一小段时间内，表演者让方桌在脚上飞速旋转，同时完成“抛”“接”“腾空”等动作技巧。演员所用方桌（如图乙所示）桌面是边长为1m的正方形，桌子绕垂直于桌面的中心轴线做匀速圆周运动，转速约为2r/s，某时刻演员用力将桌子竖直向上蹬出，桌子边水平旋转边向上运动，上升的最大高度约为0.8m。已知重力加速度取，则桌子离开演员脚的瞬间，桌角点的速度大小约为
A. B. C. D.
2.如图甲所示，一物块以某一初速度从倾角为、顺时针转动的传送带底端沿传送带向上运动，其图像如图乙所示。已知传送带的速度为，传送带足够长，物块与传送带间的动摩擦因数为，下列说法正确的是
A.物块的初速度小于
B.物块与传送带间的动摩擦因数
C.物块运动过程中的速度一定有等于的时刻
D.若物块从传送带项端由静止向下运动，其他条件不变，物块会向下先做匀加速运动再做匀速运动
3.19世纪末，当时许多物理学家都认为物理学已经发展到相当完善的阶段，但一些实验事实却给物理学带来了极大的冲击。黑体辐射、光电效应、氢原子光谱的不连续性等都是当时无法解释的。普朗克、爱因斯坦、玻尔等物理学家从能量量子化角度解释上述现象，促进了近代物理学的发展和人类文明的进步。结合下列图像，所给选项中的分析和判断正确的是
A.图甲中，由于光电管加的是反向电压，灵敏电流计G所在的支路中不可能存在光电流
B.图乙中，单个处于能级的氢原子向低能级跃迁时能放出6种频率的光子
C.图丙中，A光和C光是同种频率的光，A光的饱和电流大是因为A光的光照强度强
D.如果处于能级的氢原子向能级跃迁时，辐射出的光能够使图甲中金属发生光电效应，那么处于能级的氢原子向能级跃迁时，辐射出的光也能够使图甲中金属发生光电效应
4.如图所示为某汽车自动感应雨刷的光学式传感器示意图，基本原理为：LED发出一束锥形红外线，经过透镜系统成为平行光射入前挡风玻璃，当挡风玻璃上无雨滴时，恰好几乎所有光都会反射到光学传感器的光电二极管上，当挡风玻璃上有雨滴时，光电二极管接收到的光的总量会发生变化，进而计算出雨量大小并控制刮水速度和频率。以下说法正确的是
A.挡风玻璃相对于空气是光密介质
B.若光发生全反射的临界角是42°，则玻璃的折射率为
C.挡风玻璃上雨滴越多，光电二极管接收到的光的总量越多
D.红外线同时能对汽车内部环境进行消毒
5.如图所示，面积为、电阻为的单匝矩形闭合导线框处于磁感应强度为的垂直纸面向里的匀强磁场中（边右侧没有磁场）。若线框从图示位置开始绕与边重合的竖直固定轴以角速度开始匀速转动，则线框旋转一周的过程中，下列说法正确的是
A.线框中感应电动势的最大值为
B.线框中感应电动势的有效值为
C.线框中感应电流的有效值为
D.从图示位置开始转过的过程中，通过导线某横截面的电荷量为
6.如图所示，轴上有两个带电荷量分别为、的点电荷，、、为两点电荷形成的电场中某一电场线上的三点，其中点的切线与轴平行，是两点电荷连线的中点（图中未标出），则下列说法正确的是
A.点电势为零
B.
C.负电荷在点的电势能比点大
D.正电荷沿电场线从点移动到点，电场力一定做负功
7.科幻电影《流浪地球》中，地球需借助木星的“引力弹弓”效应加速才能成功逃离太阳系。然而由于行星发动机发生故障使得地球一度逼近木星的“洛希极限”，险象环生。“洛希极限”是一个距离，可粗略认为当地球与木星的球心间距等于该值时，木星对地球上物体的引力约等于其在地球上的重力，地球将会倾向碎散。已知木星的“洛希极限”，其中为木星的半径，约为地球半径的11倍。则根据上述条件可估算出
A.木星的第一宇宙速度约为7.9km/s B.木星的第一宇宙速度约为16.7km/s
C.木星的质量约为地球质量的倍 D.木星的密度约为地球密度的倍
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，有两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8.一列简谐横波图像如图所示，时刻的波形图如实线所示，经过0.5s后的波形图如虚线所示。已知该波的周期大于0.5s，下列说法正确是
A.该波的波长为2m
B.该波的传播速度可能为3m/s
C.若此波传入另一种介质中波长变为6m，则该种介质中此波的波速可能为9m/s
D.的质点在时可能位于平衡位置向上振动
9.如图所示，物块A的质量为1kg，物块B及小车C的质量均为2kg，小车足够长。物块A、B与小车C之间的动摩擦因数均为0.1，地面光滑，两物块间夹一轻质弹簧，弹簧与物块不连接。初始时双手摁住两个物块，弹簧处于压缩状态，弹簧弹力为，重力加速度取，现双手同时放开，则下列说法正确的是
A.无论弹力为多大，最终三者速度均为0
B.若，则释放物块后，A、C发生相对滑动
C.若，则释放物块后，A、C之间及B、C之间均发生相对滑动
D.若释放物块的瞬间，物块A、B均相对于小车滑动，则全过程中弹簧减少的机械能大于系统内摩擦产生的热能
10.如图所示，在水平面内固定一间距为的U形金属导轨，其左端连有一定值电阻，导轨其余部分电阻不计。在金属导轨区域存在磁感应强度大小为、方向与水平方向的夹角的匀强磁场。一质量为的导体棒在水平恒力的作用下，由静止开始向右做直线运动。已知导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻为，导体棒与金属导轨垂直且接触良好，其二者间的动摩擦因数，导轨足够长，重力加速度为，则导体棒在金属导轨上运动的过程中下列说法正确的是
A.导体棒做加速度减小的加速运动
B.导体棒能获得的最大速度为
C.导体棒达到某一速度时，若只改变的大小，使导体棒保持该速度沿导轨做匀速直线运动，的大小只能为
D.导体棒达到某一速度时，若改变的大小和方向，使导体棒保持该速度沿导轨做匀速直线运动，的最小值为
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11.（6分），某高中物理兴趣小组设计了如图所示的装置来验证动量守恒定律。一长木板固定在水平桌面上，木板左端装有竖直挡板，轻弹簧的一端固定在竖直挡板上，长木板右端伸出桌面，右端点为。半径为的圆弧竖直放置在水平地面上，圆心为长木板右端点。缓慢推动质量为的小球a，将弹簧从原长位置压缩至点，释放后小球从木板右端点水平抛出，落至右侧圆弧上。再把质量为、半径与小球a相同的小球b静止放在点，小球a压缩弹簧后仍从点释放，与小球b相碰后，两球分别落至右侧圆弧上。多次重复实验，得到两球落在圆弧上的三个平均位置分别为、、。测得长木板右端点与、、三点的连线与竖直方向的夹角分别为、、。已知小球半径远小于圆弧半径。
（1）关于该实验，下列说法正确的有___________。
A.小球a的质量必须大于小球b的质量 B.长木板必须做到尽可能的光滑
C.长木板必须水平放置 D.需测出圆弧半径的具体数值
（2）若小球a第一次在圆弧上的落点为，则小球b在圆弧上的落点为上图中的_________点；验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为____________________（从题给、、、、、、中选择需要的物理量表示）。
12.（9分）传感器和计算机、通信技术成为现代信息技术的三大基础，被公认为是物联网的核心技术，将改变现在和未来的世界。压敏电阻是制造压力传感器的一种核心元件，小李同学利用压敏电阻自制了一台电子秤，电路图如图甲所示。所用压敏电阻的阻值与所受压力的大小之间的关系如图乙所示，压力在400N以内时图线为直线。制作电子秤首先需要精确测量不受外界压力时压敏电阻的阻值，然后根据所学电路知识在电流表刻度处标记相应的压力值，即可制成一台电子秤。所用器材如下：
压敏电阻（不受外界压力时，阻值在之间）
恒压电源（输出电压恒定，电动势）
电压表V（量程15V，内阻约为）
电流表A（量程50mA，内阻）
滑动变阻器（阻值范围）
开关、及导线若干
请完成下列问题：
（1）为了尽量准确测量，电路中点应与____________（填“”或“”）点相连。
（2）闭合开关、，将滑动变阻器接入电路部分的阻值从最大值逐渐调小，当电流表A的示数为40mA时，电压表V的示数为8.8V，则________。
（3）断开开关，调节滑动变阻器，使电流表A满偏；并在此处标记压力值为零。令滑动变阻器阻值保持不变，在电流表A的25mA刻度处应标记压力值为___________N。
13.（10分）如图所示，在研究轻重不同的物体下落快慢时，需要把两端封闭，其中一端有一个阀门可以将与外界相通的玻璃管（也称牛顿管）中的绝大部分空气抽出去，管内压强低于10Pa时才能完成实验。某次实验用一特制抽气泵，每次抽出的气体是该次抽气后玻璃管中剩余气体的，抽气时可以认为气体的温度不变。抽气前玻璃管与外界大气相通，外界大气压强为，求至少抽气多少次才能满足做实验的条件。（已知）
14.（13分）在某次军事演习中，歼击机以的恒定速度追击前面同一直线上匀速飞行的无人靶机。当两者相距时；歼击机发射一枚导弹，导弹脱离歼击机后沿水平方向做加速度为的匀加速直线运动，时击中无人靶机并将其击落。已知发射导弹的时间不计，发射导弹对歼击机速度无影响。求：
（1）无人靶机被击中前飞行的速度大小；
（2）导弹飞行过程中与无人靶机的最大距离；
（3）若导弹击中无人靶机后，歼击机须尽快到达无人靶机被击落的空中位置且要求歼击机到达时速度为零继而悬停在空中。已知歼击机以最大加速度加速后达到最大速度，且歼击机加速和减速过程最大加速度大小相等，忽略歼击机从发现导弹击中无人靶机到开始加速的反应时间，求从导弹击中无人靶机至歼击机到达无人靶机所在位置的最短时间。（结果保留3位有效数字）
15.（16分）2022年12月4日中国科学院高能物理研究所王贻芳院士表示，中国的粒子物理研究正在走向国际最前沿。在粒子物理学的研究中，经常用电场和磁场来控制或者改变粒子的运动。现有一种较为简单的控制粒子的装置，其内部结构可简化为如图所示模型：空间三维直角坐标系中，在，的空间中有沿轴正方向、电场强度大小的匀强电场，在的空间中有沿轴负方向、磁感应强度的大小的匀强磁场，平面内区域有一足够大的吸收屏，屏下方存在有沿轴正方向、大小为的匀强磁场。有一小型粒子源紧贴在轴上点的上侧，粒子源能沿轴负方向持续发射速度为的带正电的粒子，其比荷为。忽略粒子重力及带电粒子间的相互作用。求：
（1）带电粒子第1次穿过轴时的速度大小；
（2）带电粒子第2次穿过轴时的位置坐标；
（3）若电场强度的大小可在之间进行连续调节，带电粒子打在吸收屏上即被吸收并留下印迹，求该印迹长度。
沧州市2023届高三年级调研性模拟考试
物理参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 C C C A B C D CD AB BCD
1.C 解析：桌子在水平面内做匀速圆周运动，转速约为2r/s，桌角点的线速度为，，故；桌子被蹬出瞬间竖直向上的速度为，由竖直上抛运动规律可得，解得，则点的合速度为，故C正确。
[命题意图]本题以杂技“巧蹬方桌”为载体，考查了描述圆周运动的物理量、竖直上抛运动以及运动合成规律，主要考查了信息获取能力、模型构建能力和信息加工能力。
2.C 解析：由图像可知，物块先以加速度做匀减速直线运动，后以加速度做匀减速直线运动，且，分析可知大于，即，故B错误。若物块的初速度小于，则受到沿传送带向上的摩擦力，物块做匀减速直线运动，物块会一直以此加速度向上减速为0与题设不符，故A错误；物块的初速度大于，则受到沿传送带向下的摩擦力，物块做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律，有，物块减速到速度等于后，则受到沿传送带向上的摩擦力，对物块根据牛顿第二定律，有，故C正确；若物块从传送带顶端开始向下运动，物块受到沿传送带向上的摩擦力，由于则物块会以加速度一直向下加速运动，故D错误。
[命题意图]本题以倾斜传送带作为基本情境，需要根据物块在运动中速度的变化，判断其所受摩擦力的变化，主要考查了信息获取能力和推理论证能力。
3.C 解析：若光电子逸出的最大初动能足够大时，即使加的是反向电压，仍有电子经过灵敏电流计所在的支路，所以可能存在光电流，故A错误；单个氢原子最多放出的光子种类是3种，从能级跃迁到能级，再从能级跃迁到能级，最后从能级跃迁到基态，故B错误；由于A光和C光的遏止电压一样，光电子的最大初动能相同，由光电效应方程可知入射光频率相同，故C正确；处于能级的氢原子向能级跃迁时辐射出的光频率大于处于能级的氢原子向能级跃迁时辐射出的光频率，故前者能使图甲中金属发生光电效应，但后者不一定能，故D错误。
[命题意图]本题三幅图片均来自物理课本，目的是引导学生回归课本，注重学科核心知识的理解。将光电效应和玻尔氢原子模型相结合，主要考查了理解能力和信息加工能力。
4.A 解析：发生全反射的一个条件是光从光密介质射入光疏介质，由题中信息可知挡风玻璃的折射率大于空气的折射率，是光密介质，故A正确；光发生全反射的临界角与介质的折射率的关系为，若玻璃的折射率为，则光发生全反射的临界角为45°，故B错误；当挡风玻璃外表面有雨滴时，一部分光会透过玻璃，传感器接收到的光的总量会减少，故C错误；红外线可以用来加热理疗，紫外线可以消毒，故D错误。
[命题意图]本题通过新颖的情境考查学生对光的全反射的深刻理解，需要学生根据题干的描述，明确光在挡风玻璃处发生反射的情况。对信息获取能力要求较高。
5.B 解析：线框中产生感应电动势的最大值，故A错误；由，可得，，故B正确，C错误；线框转过后，此时线框的有效面积为，根据，可得通过某横截面的电荷量为，D错误。
[命题意图]本题考查正弦交变电流的产生及其规律，利用线框只有半个周期在磁场中，产生的交流电半个周期有电流、半个周期没有电流，再利用最大值、有效值的定义分析问题。主要考查学生理解能力和信息加工能力。
6.C 解析：根据点电荷的正负可以判断电场线的方向，又点切线与轴平行，可知点合电场强度水平向右，竖直方向合电场强度为零，根据几何关系可知在点产生的电场强度大于在点产生的电场强度，所以，且，故A、B错误；将看作，根据电势叠加原理，可知，由，移动电荷为负，可得，故C正确；正电荷从到的过程中，沿电场线方向电势降低，电场力一定做正功，故D错误。
[命题意图]本题考查学生对等量异种电荷的电场线、电势分布规律的理解和灵活运用，需要用等量异种电荷的规律解决不等量异种电荷的相关问题。主要考查模型构建能力、信息加工能力和逻辑推理能力。
7.D 解析：由题目中的条件可知，地球到达木星的“洛希极限”时有，，其中，，代入数据可得，故C错误；根据密度公式可得，故D正确；由，可知木星的第一宇宙速度，A、B错误。
[命题意图]本题考查万有引力定律和第一宇宙速度，需要学生根据“洛希极限”位置处物体所受万有引力的特点求解问题。主要考查模型构建能力和推理论证能力。
8.CD 解析：由图像可知，该波的波长为4m，故A错误；若此波沿轴正方向传播，则，可得，因该波的周期大于0.5s，所以，，波速；若此波沿轴负方向传播，则，可得，该波的周期大于0.5s得，，波速，故B错误；波传入另外一种介质，周期不变，波长变为6m时，波速，可能为9m/s或者3m/s，故C正确；若此波沿轴正方向传播，则，的质点在时位于平衡位置向下振动；若此波沿轴负方向传播，则，的质点在时位于平衡位置向上振动，故D正确。
[命题意图]本题需要运用波形的平移法分析时间与周期的关系，确定波的周期，关键要理解波的周期性。主要考查理解能力和信息加工能力。
9.AB 解析：由系统的动量守恒易知，无论弹力为多大，最终三者均静止，故A正确。由于A、C之间的最大静摩擦力小于B、C之间的最大静摩擦力，故随着逐渐增大A、C之间先发生相对滑动。对A分析可知，当时，A、C之间相对滑动，B正确。B、C之间将相对滑动时，对C分析，，对B、C整体分析可知，，得。可知时，A、C之间发生相对滑动，B、C之间未发生相对滑动，故C错误；若释放物块的瞬间，物块A、B均相对于小车滑动，系统最终也将处于静止状态，全过程中弹簧减少的机械能即为减少的弹性势能，根据能量关系可知等于系统内摩擦产生的热能，故D错误。
[命题意图]本题将弹簧一物块模型与板块模型相结合，设置相对复杂的情境，对系统变化过程中的动量关系和能量关系进行综合考查。对学生的模型建构能力、推理论证能力均提出了较高的要求。
10.BCD 解析：导体棒在金属导轨上向右运动时，受力如图甲所示：
易知。导体棒向右的合外力，，可得为一定值，导体棒做匀加速直线运动，故A错误；随着导体棒速度越来越大，安培力竖直分量逐渐增大，导体棒所受的支持力逐渐减小，当时，导体棒将脱离导轨，此时导体棒在金属导轨上获得最大速度，有，又有，，，可得，故B正确；导体棒在金属导轨上获得一定速度时，若只改变的大小以使导体棒保持该速度沿金属导轨做匀速直线运动，需，的大小只能为，故C正确；若改变的大小和方向以使导体棒保持该速度沿金属导轨做匀速直线运动，设与水平方向夹角为，对金属棒受力分析如图乙所示：
竖直方向，水平方向，解得，由辅助角公式可得，可得，故D正确。
[命题意图]本题考查安培力作用下的平衡问题，需要根据平衡条件推导出导体棒运动速度与重力之间的关系、外力的大小与方向的特点，结合数学知识求解极值。主要考查信息加工能力和推理论证能力。
11.答案：（每空2分）（1）AC （2） 或
解析：（1）为防止入射小球反弹，小球的质量必须大于小球的质量，为保证小球做平抛运动，长木板必须水平放置，故选AC。
（2）若小球第一次在圆弧上的落点为，小球与小球相碰后，由于小球的速度大于小球的速度，则小球在圆弧上的落点为图中的点。测得斜槽末端与点的连线与竖直方向的夹角为，由平抛规律，，设斜槽末端与点的连线长度为（即圆弧半径为），，，解得。测得斜槽末端与点的连线与竖直方向的夹角为，与点的连线与竖直方向的夹角为，同理可得：，。由动量守恒定律得，化简可得或
[命题意图]本题将平抛运动和动量守恒定律验证结合，通过创新实验情境考查学生的科学探究能力和利用数学知识处理实验数据的能力。
12.答案：（每空3分）（1） （2）120 （3）300
解析：（1）由于电流表A的内阻已知，虽然，也不应采用电流表外接法，因为电压表内阻未知，会给测量带来误差。如果采用电流表内接法则可以更精确地测量。电路中点应与点相连。
（2）闭合开关、，得。
（3）断开开关，电流表A满偏时，滑动变阻器。在电流表A的示数为25mA时，设为，则。根据图乙易知此时压力。
[命题意图]本题以现代科技前沿的传感器情境为背景，设计了具有创新性和探究性的实验。一方面考查学生对伏安法测电阻的深入理解，引导教学要注重基础知识的融会贯通，提高学生的核心素养。另一方面要求学生能够将课本上学到的压力传感器应用于实践探索，这是对核心素养更高层次的要求，目的是引导教学在重视基础知识深入理解的基础上，要格外关注将所学知识应用于解决实际问题，在解决实际问题中发展学生更高层次的核心素养。
13.答案：100
解析：设玻璃管的容积为，大气压强为，至少抽气次才能做实验，第1次抽气后玻璃管内气体压强为，第2次抽气后玻璃管内气体压强为，……，第次抽气后玻璃管内气体压强为，由玻意耳定律得
……
整理得代入数据得
等式两边取对数，整理并解得
所以至少抽100次才能做实验。
[命题意图]本题以牛顿管为素材创设学习探索问题情境，考查学生处理变质量下理想气体问题的能力，要求学生能够根据每次抽气前后气体参量变化的特点，建立合适的模型分析问题，着重考查学生模型建构能力和推理论证能力。
14.答案：（1）260m/s （2）3.24km （3）19.4s
解析：（1）设靶机速度为，则解得
（2）设导弹被发射后经时间与无人靶机速度相等，此时二者间距最大，则有
解得
最大距离为：解得
（3）导弹击中靶机时，歼击机与无人靶机的距离为
经分析可知，导弹击中靶机后，歼击机须先做匀加速直线运动，达到最大速度后再以最大速度做匀速直线运动，最后做匀减速直线运动，且到达歼击机所在位置时的速度为零。设歼击机的最大加速度为
歼击机做匀加速直线运动的位移大小为
歼击机做匀减速直线运动的时间和位移大小分别为
歼击机做匀速直线运动的时间为
所以从歼击机击中靶机至歼击机到达靶机所在位置的最短时间为
[命题意图]本题以军事演习为素材创设学习探索问题情境，考查追及相遇这一主干知识，要求考生具备基本的数学计算能力和较高的科学推理能力。
15.答案：（1） （2） （3）（或0.23m）
解析：（1）带电粒子在平面的电场中做类平抛运动
粒子沿轴负方向做匀速直线运动
沿轴正方向电场力提供加速度
到达轴时，沿轴正方向速度为
粒子速度为
（2）带电粒子在电场中做类平抛运动，则
带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力
解得半径为
根据几何关系，粒子再次回到轴时，与第一次到轴之间的距离
可知粒子第2次到达轴时坐标为
（3）若所加电场则有
当时，带电粒子进入磁场中后，粒子在平行于的平面内以做匀速圆周运动，同时在沿轴方向上做速度为的匀速直线运动。即做螺旋向上运动。调节的数值后，易知在垂直于磁场的方向上，粒子每次进入磁场的速度水平分量总保持不变。
故粒子在平行于的平面内做圆周运动的半径为
粒子运动的周期为
所加电场时，粒子到达吸收屏的时间
所加电场时，粒子到达吸收屏的时间
吸收屏能接受到粒子的持续时间为
由于
可知，带电粒子均落在吸收屏上
假设痕迹的长度为，则（或）
[命题意图]本题以我国目前进步较快的粒子物理学为背景，体现立德树人的价值引领，重点考查模型建构能力和推理论证能力，要求学生能够建立螺旋运动的模型，并能够用运动的合成和分解的方法将螺旋运动分解为圆周运动和匀速直线运动来处理，对学生空间想象能力和应用数学知识处理数据能力要求较高。

2023届河北省沧州市高三下学期4月调研性模拟考试（一模）物理试题（答案）