河北省石家庄市2023届高三下学期教学质量检测（一模）物理试题(含解析）

河北省石家庄市2023届高三下学期教学质量检测（一模）物理试题

一、单选题

1．（2023·河北石家庄·统考一模）如图所示为氦离子的能级图，根据玻尔原子理论，关于氦离子能级跃迁，下列说法正确的是（　　）

A．大量处于能级的氦离子，最多可辐射2种不同频率的光子

B．从向能级跃迁，需吸收能量

C．处于能级的氦离子，吸收的能量能发生电离

D．用动能为的电子撞击处于能级的氦离子可能使氦离子跃迁到能级

2．（2023·河北石家庄·统考一模）如图所示，一束激光照射在横截面为正方形的透明玻璃柱上，光线与横截面平行，则透过玻璃柱的光线可能是图中的（　　）

A．① B．② C．③ D．④

3．（2023·河北石家庄·统考一模）某新能源汽车在平直公路上进行性能测试，公路两侧有等间距的树木，由静止启动时车头与第棵树对齐，经过一段时间，车头刚好与第棵树对齐，此过程中其平均速度为。若将车的运动视为匀加速直线运动，则当车头与第棵树对齐时，车的速度为（　　）

A． B． C． D．

4．（2023·河北石家庄·统考一模）如图甲所示，饮水桶上装有压水器，可简化为图乙所示的模型。挤压气囊时，可把气囊中的气体全部挤入下方的水桶中，下方气体压强增大，桶中的水会从细管中流出。某次取水前，桶内液面距细管口高度差为h，细管内外液面相平，压水3次恰好有水从细管中溢出。已知在挤压气囊过程中，气体的温度始终不变，略去细管的体积，外部大气压强保持不变，水的密度为，重力加速度为g，关于此次取水过程下列说法正确的是（　　）

A．桶内气体的内能不变

B．桶内气体需从外界吸热

C．压水3次后桶内气体压强为

D．每次挤压气囊，桶内气体压强的增量相同

5．（2023·河北石家庄·统考一模）如图所示，一个正方体，其上、下、左、右表面的中心分别为E、F、G、H，在E、H两点固定电荷量为的点电荷，在G、F两点固定电荷量为的点电荷，下列说法正确的是（　　）

A．图中A、两点电势不相等

B．一带负电的试探电荷在点的电势能大于它在C点的电势能

C．一带正电的试探电荷从D点沿直线移到点其电势能先增大后减小

D．移去G、H两点的点电荷，D点和点场强不同

6．（2023·河北石家庄·统考一模）航天员驾驶宇宙飞船进行太空探索时发现一颗星球，测得该星球的半径等于地球半径，登陆后测得该星球表面的重力加速度大小只有地球表面重力加速度大小的，不考虑该星球和地球的自转，下列说法正确的是（　　）

A．在该星球表面时，航天员的质量是在地球表面时的

B．该星球质量是地球质量的2倍

C．该星球的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比为

D．在该星球表面附近做圆周运动的卫星周期与地球表面附近做圆周运动的卫星周期之比为

7．（2023·河北石家庄·统考一模）如图所示，在倾角为30°的斜面上固定一个圆形细管轨道，细管的内壁光滑，轨道半径为R，最低点为A、最高点为C，AC是轨道的直径，B、D与圆心O等高。现让质量为m的小球从管内A点以一定的水平速度开始运动；圆管的内径略大于小球的直径，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）

A．若，则小球通过B、D两点时对轨道的压力大小相等方向相反

B．若，则小球通过A、C两点时对轨道的压力大小不等方向相反

C．若，则小球在A、C两点对轨道的压力大小之差为

D．若，则小球在A、C两点对轨道的压力大小之差为

二、多选题

8．（2023·河北石家庄·统考一模）一半径为的金属圆环固定在螺线管内的正中央，圆环中心轴线与螺线管中心轴线重合，其示意图如图甲所示。现给螺线管通如图乙所示的正弦交流电，图甲所示电流方向为正方向。已知螺线管内部激发磁场的磁感应强度大小正比于所通电流大小，即，下列说法正确的是（　　）

A．时刻圆环有收缩的趋势

B．若时刻圆环中感应电流为，则该时刻圆环所受安培力大小为

C．时刻圆环中产生的电流从左往右看为顺时针方向且圆环受到向右的安培力

D．时间内圆环消耗的电功率不断减小

9．（2023·河北石家庄·统考一模）如图所示，轻杆OA与轻杆OB通过光滑铰链安装在竖直墙面上，另一端通过铰链连接于O点。已知，，铰链质量忽略不计，重力加速度为g。现将一个质量为m的物块通过轻绳悬挂于O点保持静止，下列说法正确的是（　　）

A．竖直墙对A、B两点铰链的总作用力方向竖直向上

B．轻杆OA对O点铰链的推力为

C．若在O点施加从零缓慢增大且水平向右的外力，则轻杆OB的弹力一直增大

D．若在O点施加从零缓慢增大且水平向右的外力，则轻杆OA的弹力先减小后增大

10．（2023·河北石家庄·统考一模）如图所示，小球1从固定光滑斜面上某处由静止释放，滑过光滑水平桌面后，落在水平地面上的N点。若在水平桌面的边缘处放置另一小球2，再将小球1从斜面上同一位置由静止释放，使两小球发生弹性正碰，两小球在地面上的落点分别为M、P点。已知小球1的质量为，小球2的质量为，且，O点为桌面边缘在地面上的投影，不计转弯处的机械能损失，两小球均可视为质点。下列说法正确的是（　　）

A．碰撞后小球1的落点为M点

B．碰撞后小球1的落点为P点

C．图中点间距离满足的关系为

D．图中点间距离满足的关系为

三、实验题

11．（2023·河北石家庄·统考一模）某同学用如图甲所示装置做探究向心力大小与角速度大小关系的实验。水平直杆随竖直转轴一起转动，滑块套在水平直杆上，用细线将滑块与固定在竖直转轴上的力传感器连接，细绳处于水平伸直状态，当滑块随水平直杆一起匀速转动时，拉力的大小可以通过力传感器测得，滑块转动的角速度可以通过角速度传感器测得。

（1）滑块和角速度传感器的总质量为20g，保持滑块到竖直转轴的距离不变，多次仅改变竖直转轴转动的快慢，测得多组力传感器的示数F及角速度传感器的示数，根据实验数据得到的图像如图乙所示，图像没有过坐标原点的原因是___________，滑块到竖直转轴的距离为___________m。（计算结果保留三位有效数字）

（2）若去掉细线，仍保持滑块到竖直转轴的距离不变，则转轴转动的最大角速度为___________。

12．（2023·河北石家庄·统考一模）某小组利用如图所示的电路测量一只毫安表的量程和内阻，同时研究光敏电阻的阻值与光照强度之间的关系。所提供的实验器材如下：

A．毫安表（表盘共有30格，未标数值）

B．学生电源（输出电压可调，内阻不计）

C．电阻箱R（最大阻值9999.9Ω）

D．光敏电阻

E. 单刀双掷开关

F. 导线若干

（1）实验时将学生电源输出电压调至1V，电阻箱的阻值调至最大，单刀双掷开关接至a端，开始调节电阻箱，发现电阻箱的阻值为1800.0Ω时，毫安表的指针刚好从零开始偏转一个格；电阻箱的阻值为300.0Ω时，毫安表指针刚好从零开始偏转四个格，据此得到毫安表的量程为___________mA，内阻为___________Ω。

（2）单刀双掷开关调至b端，实验中发现光照强度稍大时，电流超过毫安表量程，为了安全该小组将毫安表改装成量程为0.6A的电流表，应在毫安表上并联的定值电阻阻值为___________Ω。（计算结果保留两位有效数字）

（3）该小组将改装后的电流表接入电路中，电源输出电压不变，单刀双掷开关调至b端，通过实验发现，流过原毫安表的电流为I且电流I与光照强度E（单位：cd）之间的关系为，由此可得光敏电阻的阻值与光照强度E之间的关系式为___________。

（4）若改装后的电流表示数总小于标准电流表测得的电流示数，为了使改装后的电流表示数准确，则应该采取的措施是___________。（写出一条即可）

四、解答题

13．（2023·河北石家庄·统考一模）我国科学家首创的超声消融术是一种超声波聚焦病灶部位进行照射治疗的先进技术。如图甲所示，一列超声波从介质1进入介质2中继续传播，A、B、C为传播方向上的三个点。图乙为时刻A质点右侧介质1中的部分波形图，此时该波恰好传播至介质2中的B点，图丙为该时刻之后B点的振动图像。已知B、C两质点间的距离0.75cm，波在介质2中的传播速度为。求：

（1）该波在介质1中传播速度的大小；

（2）从质点B开始振动到质点C第一次到达波谷经历的时间。

14．（2023·河北石家庄·统考一模）如图所示平面直角坐标系内，第一象限在以A点和C点连线为对角线的矩形区域内存在平行y轴竖直向下的匀强电场，在第三、四象限存在着垂直纸面向外的匀强磁场。位于A点的粒子源可以水平向右发射电荷量均为，质量均为m的同种粒子，粒子发射速度在0到之间。已知速度为的粒子恰好从C点进入磁场，并从原点O射出磁场，不计粒子重力及粒子间的相互作用。求：

（1）匀强电场的电场强度大小；

（2）粒子在磁场中运动的最低点的纵坐标范围。

15．（2023·河北石家庄·统考一模）如图所示，竖直光滑半圆环固定在水平光滑桌面上，两足够长、间距为的光滑弹性挡板a、粗糙弹性挡板b垂直桌面平行固定放置，两挡板与直径AC延长线的夹角均为30°。一长度大于半圆环直径的轻杆两端通过铰链各连接一质量均为m的弹性小球P和Q，小球Q放在桌面上，小球P套在竖直圆环上，初始时小球P静止在A点，杆沿直径AC方向。现使小球P以速度竖直向上运动，当P运动到圆环最高点B时，连接小球Q的铰链断开，小球Q继续向左运动无碰撞穿过a板上的小孔后与挡板b发生碰撞，且每次碰撞时垂直挡板方向上的分速度等大反向，小球Q受到挡板b的摩擦力是其受到b板压力的倍。已知重力加速度为g，圆环半径为，两小球均可视为质点，小球Q与挡板的碰撞时间远小于小球Q在两挡板间运动的时间。求：

（1）铰链断开时，小球Q的速度大小；

（2）小球Q进入挡板区域后运动的过程中，两挡板对小球Q做的总功；

（3）小球Q与挡板b第一次碰撞点和最终碰撞点间的距离。

参考答案：

1．D

【详解】A．大量处于能级的氦离子向低能级跃迁时，辐射的光子种类数为，A错误；

B．由图可知从向能级跃迁，需向外辐射能量，B错误；

C．由图可知，处于能级的氦离子，至少吸收的能量才能发生电离，C错误；

D．由图可知处于能级的氦离子要跃迁到能级，需要吸收的能量至少为

故用动能为的电子撞击处于能级的氦离子可能使氦离子跃迁到能级，D正确。

故选D。

2．C

【详解】

根据折射定律

解得 ，所以折射光线向右偏折；根据折射定律

解得 ，所以出射光线与入射光线平行。

故选C。

3．A

【详解】根据题意，设相邻两棵树之间的距离为，加速度为，车头刚好与第5棵树对齐时有

当车头与第棵树对齐时有

解得

即当车头与第棵树对齐时是车头刚好与第5棵树对齐时的中间时刻，则有

故选A。

4．D

【详解】A．在挤压气囊过程中，气体的温度始终不变，而气体总的体积也不变，但在挤压的过程中，气体的质量增加了，因此在温度不变的情况下，气体的内能增加了，故A错误；

B．在挤压气囊过程中，气囊内的气体进入桶中，外界在对气囊内气体和原有气体做功，被压入的气体和原有的气体都被压缩，而桶中气体的温度不变，则原有气体的内能不变，根据热力学第一定律可知，气体要向外放热，故B错误；

C．压水3次后桶内气体压强应为大气压与之和，故C错误；

D．根据道尔顿分压原理可知，每次压进去的气体的质量一定，而在本次取水过程中水桶可容纳气体的体积不变，则可知每次压进去的气体对水桶内部提供相同的压强增量，故D正确。

故选D。

5．B

【详解】B．因距离两个负电荷G、F较近，而C点距离两个正电荷E、H较近，可知点电势低于C点的电势，则一带负电的试探电荷在点的电势能大于它在C点的电势能，选项B正确；

AC．因平面ADC′B′是平面EHFG的中垂面，则平面ADC′B′是等势面，图中A、两点电势相等，一带正电的试探电荷从D点沿直线移到点其电势能不变，选项AC错误；

D．移去G、H两点的点电荷，由对称性可知，D点和点场强相同，选项D错误。

故选B。

6．C

【详解】A．航天员的质量是不变的，与所在位置无关，选项A错误；

B．根据

可得

可知，该星球质量是地球质量的倍，选项B错误；

C．根据

可得

可知该星球的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比为，选项C正确；

D．根据

在该星球表面附近做圆周运动的卫星周期与地球表面附近做圆周运动的卫星周期之比为，选项D错误。

故选C。

7．A

【详解】小球恰好做完整圆周运动时，C点速度等于0，A点初速度

解得

A．若，小球可以做完整圆周运动，通过B、D两点时，由动能定理

由牛顿第二定律，轨道对小球的压力大小

由牛顿第三定律，对轨道的压力大小

B点处方向，D点处方向，A正确；

B．若，则小球通过A点时对轨道的压力

方向，小球通过C点时对轨道的压力

由动能定理

解得

B错误；

CD．若，小球在A、C两点对轨道的压力大小之差为

CD错误。

故选A。

8．AD

【详解】A．根据题意，由图乙可知，时刻螺线管中电流增大，穿过圆环的磁通量增大，则圆环有收缩的趋势，阻碍穿过圆环的磁通量增大，故A正确；

BC．根据题意，由图结合安培定则和楞次定律可知，圆环中感应电流方向与磁场方向垂直，圆环为闭合曲线，所受安培力为零，故BC错误；

D．由图可知，时间内电流的变化率减小，则磁场的变化率减小，由法拉第电磁感应定律可知，感应电流减小，则圆环消耗的电功率不断减小，故D正确。

故选AD。

9．ACD

【详解】A．对轻杆OA、OB及重物所组成的系统进行受力分析可知，该系统受到三个外力，分别是竖直墙对A、B两点铰链的作用力及重物重力，由三力平衡可知竖直墙对A、B两点铰链的总作用力方向竖直向上，大小等于mg，A正确；

B．对O点受力分析如图

则有

B错误；

CD．若在O点施加从零缓慢增大且水平向右的外力，则O点受力情况如图

正交分解可得

故F缓慢增大时先减小后反向增大，一直增大，CD正确。

故选ACD。

10．BC

【详解】AB．设小球1碰撞前的速度为，取水平向右为正方向，因为球1质量较小，可知小球1与小球2碰撞后，球1反向，设碰撞后球1和球2速度大小分别为、，根据动量守恒和能量守恒有

解得

，

根据题意，可得，斜面光滑，小球1反向到达最高点回到抛出点时速度大小等于，两球在做平抛运动的时间相等，故可知小球1的水平位移较大，即碰撞后小球1的落点为P点，A错误，B正确；

CD．当小球1单独释放时有

小球1与小球2碰撞后有

，

可得

C正确，D错误。

故选BC。

11．     水平杆不光滑     0.257     5

【详解】（1）[1]若水平杆不光滑，则滑块转动过程中当角速度较小时只有静摩擦力提供向心力，随着角速度增大摩擦力逐渐增大，当摩擦力达到最大值时继续增大转速绳子开始出现拉力，则有

则有

图像不过坐标原点。

[2]由图像可知斜率为

解得

（2）[3]由图像可知，当时，，则转轴转动的最大角速度为

解得

12．     15     200     5.1          适当增大并联电阻的阻值

【详解】（1）[1][2]毫安表一个格对应的电流为，内阻为，根据题意有

联立解得

，

则毫安表的量程为

（2）[3]设在毫安表上并联的定值电阻阻值为，则有

解得

（3）[4]改装后的电流表的内阻为

当原毫安表的电流为时，电路总电流为

根据欧姆定律可得

可得光敏电阻的阻值与光照强度之间的关系式为

（4）[5]若改装后的电流表示数总小于标准电流表测得的电流示数，为了使改装后的电流表示数准确，则应该采取的措施是：适当增大并联电阻的阻值，则原毫安表分到电流大一些，指针偏转角度大一些，使指针指在准确电流刻度处。

13．（1）；（2）

【详解】（1）超声波在介质2中传播时

在两种介质中传播时周期不变，则在介质1中传播时

（2）超声波从B传到C的时间为

波传到C点时开始起振的方向向下，则到达波谷时还需要

则质点C第一次到达波谷的时间为

14．（1）；（2）

【详解】（1）粒子在电场中做类平抛运动，运动轨迹如图所示

则

从A点运动到C点的过程中，竖直方向上有

水平方向上有

解得

（2）粒子运动到C点的竖直分速度为，则

解得

竖直速度与水平速度相等，合速度与水平夹角为，从不同位置进入磁场的粒子竖直速度均为，合速度与x轴正向夹角为，且

设粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为r，有

解得

当时粒子进入磁场的间距为

解得

最低点的坐标为

解得

因为，所以

15．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）小球P运动到最高点时，设小球Q速度大小为，小球P速度大小为，两球速度与杆夹角大小相等，设为，则有

小球P从A点运动到竖直环最高点的过程中，两小球组成的系统机械能守恒，有

解得

（2）小球在两挡板间来回运动，通过碰撞，平行于挡板的速度逐渐减小为零，垂直于挡板的速度大小不变，最终垂直于两挡板往复运动，小球Q最后速度大小为

由动能定理可得，挡板对小球Q做的总功为

解得

（3）小球Q每次与b板碰撞，垂直于挡板方向由动量定理可得

平行于挡板方向由动量定理有

解得

小球Q沿挡板方向速度减为零前，与b板碰撞的次数为

解得

小球Q与b板碰撞相邻两次的时间间隔为

解得

小球Q每次和挡板b碰撞后到再次和挡板b碰撞，平行于挡板方向的位移为等差数列。小球Q和挡板碰撞30次，平行于挡板方向的总位移为

解得