2021-2022学年河北省衡水中学高三（下）线上测试物理试题（解析版）

1、 河北省衡水中学20212022学年高三年级线上测试物理学科第卷（选择题共46分）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. 如图所示，不计重力的轻杆OP能以O为轴在竖直平面内自由转动，P端挂一重物，另用一根轻绳通过滑轮系住P端，当OP和竖直方向的夹角缓慢增大时（0），OP杆所受作用力的大小（）A. 恒定不变B. 逐渐增大C. 逐渐减小D. 先增大后减小【答案】A【解析】【详解】在OP杆和竖直方向夹角缓慢增大时（0），结点P在一系列不同位置处于静态平衡，以结点P为研究对象，如图甲所示结点P受向下的拉力G，QP绳的拉力FT，OP杆的

2、支持力FN，三力中，向下的拉力恒定（大小、方向均不变），绳、杆作用力大小均变，绳PQ的拉力FT总沿绳PQ收缩的方向，杆OP支持力方向总是沿杆而指向杆恢复形变的方向（方向变化有依据），做出处于某一可能位置时对应的力三角形图，如图乙所示，则表示这两个力的有向线段组成的三角形与几何线段组成的三角形相似，根据相似三角形知识即可求得，有可得即OP杆所受作用力的大小保持不变。故选A。2. 如图所示，光滑水平面上放置质量分别为m、2m和3m的三个木块，其中质量为2m和3m的木块间用一轻弹簧相连，轻弹簧能承受的最大拉力为T。现用水平拉力F拉质量为3m的木块，使三个木块一起加速运动，则以下说法正确的是（）A.

3、质量为2m的木块受到四个力的作用B. 当F逐渐增大到T时，轻弹簧刚好被拉断C. 当F逐渐增大到1.5T时，轻弹簧会被拉断D. 撤去F瞬间，质量为m的木块所受摩擦力的大小和方向不变【答案】D【解析】【详解】A质量为2m的木块受到重力、地面的支持力、弹簧的拉力、上面物体的压力和摩擦力，共五个力的作用，选项A错误；B当F逐渐增大到T时，此时整体的加速度为此时弹簧的弹力为则此时轻弹簧没有被拉断，选项B错误；C当F逐渐增大到1.5T时，此时整体的加速度为此时弹簧的弹力为则此时轻弹簧没有被拉断，选项C错误；D撤去F瞬间，弹簧的弹力不变，左边两物体的加速度不变，则质量为m的木块所受摩擦力的大小和方向不变，选

4、项D正确。故选D。3. 三颗人造卫星A、B、C都在赤道正上方同方向绕地球做匀速圆周运动，A、C为地球同步卫星，某时刻A、B相距最近，如图所示。已知地球自转周期为T1，B的运行周期为T2，则下列说法正确的是（ ）A. C加速可追上同一轨道上的AB. 经过时间，A、B相距最远C. A、C向心加速度大小相等，且小于地面物体的自转加速度D. 在相同时间内，A与地心连线扫过的面积等于B与地心连线扫过的面积【答案】B【解析】【详解】A卫星C加速后做离心运动，轨道变高，不可能追上同一轨道上的A点，故A错误；B卫星A、B由相距最近到相距最远，圆周运动转过角度差为，所以可得其中则经历的时间故B正确；C卫星A和C

5、的角速度与地球表面物体自转的角速度相等，轨道半径大于地球半径，根据可知，卫星卫星A和C向心加速度大于地球表面物体自转向心加速度。故C错误；D绕地球运动的卫星与地心的连线在相同时间t内扫过的面积由万有引力提供向心力，可知解得可知，在相同时间内，A与地心连线扫过的面积大于B与地心连线扫过的面积，故D错误。故选B。4. 如图所示，在光滑的水平地面上有一个表面光滑的物块P，它的质量为M，一长为L的轻杆下端用光滑铰链连接于O点，O点固定于地面上，轻杆的上端连接着一个可视为质点的小球Q，它的质量为m，且M=5m，开始时，小球斜靠在物块左侧，它距地面的高度为h，物块右侧受到水平向左推力F的作用，整个装置处于

6、静止状态.若现在撤去水平推力F，则下列说法中错误的是（）A. 物块先做加速运动，后做匀速运动B. 在小球和物块分离前，当轻杆与水平面的夹角为时，小球的速度大小C. 小球与物块分离时，小球一定只受重力作用D. 在小球落地之前，小球的机械能一直减少【答案】D【解析】【详解】A假设立方体和地面之间有摩擦力若摩擦力太大，则小球不会推动立方体运动；如摩擦力太小，立方体会在小球落在水平地面上之前离开小球；若摩擦力适中，小球恰好在落到水平地面后与立方体分离由于物块P与地面间没有摩擦，故P物体会在小球落在水平地面上之前离开小球，故物块先做加速运动(不一定是匀加速)，后做匀速运动，故A正确；B在小球和物块分离前

7、，当轻杆与水平面的夹角为时，由能量守恒定律有：mg(hLsin)= + 将小球的速度沿着水平方向和竖直方向正交分解，有vP=vQsin联立解得vQ=故B正确；C对小球和立方体整体受力分析，受重力、杆的弹力T、支持力，在水平方向运用牛顿第二定律，有：Tcos=(m+M)ax刚分离时加速度的水平分量为零，故杆的弹力为零，故小球只受重力，故C正确；D在分离之前，小球的机械能减小，分离后，只有重力做功，机械能守恒，故D错误；此题选择错误的选项，故选D。5. 如图所示，一轻弹簧放在倾角=30且足够长的光滑斜面上，下端固定在斜面底端的挡板上，上端与放在斜面上的物块A连接，物块B与物块A（二者质量均为m）叠

8、放在斜面上并保持静止，现用大小等于mg的恒力F平行斜面向上拉B，当运动距离为L时B与A分离。下列说法正确的是（）A 弹簧处于原长时，B与A开始分离B. 弹簧的劲度系数为C. 弹簧的最大压缩量为LD. 从开始运动到B与A刚分离的过程中，两物体的动能一直增大【答案】B【解析】【详解】AB开始时弹簧的弹力大小为B与A刚分离时二者具有相同的加速度，且二者间弹力为零，由此可知，二者分离时弹簧对物体A的弹力大小为在此过程中，弹簧弹力的变化量的绝对值为根据胡克定律有解得选项A错误，B正确；C弹簧的最大压缩量为选项C错误；D开始时对AB整体有解得分离前瞬间有解得可见从开始运动到B与A刚分离的过程中，两物体先加

9、速后减速，其动能先增大后减小，选项D错误。故选B。6. 如图甲所示，足够长的长木板放置在水平地面上，一滑块置于长木板左端。已知滑块和木板的质量均为2kg，现在滑块上施加一个F=0.5t（N）的水平变力作用，从t=0时刻开始计时，滑块所受摩擦力f随时间t变化的关系如图乙所示。设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是（）A. 滑块与木板间的动摩擦因数为0.2B. 木板与地面间的动摩擦因数为0.2C. 图乙中t2=24sD. 木板的最大加速度为1m/s2【答案】C【解析】【详解】A根据图乙可知，滑块在t2以后受到的摩擦力不变，为8N，根据可得滑块与木板间的动摩擦因

10、数为A错误；B在t1时刻木板相对地面开始运动，此时滑块与木板相对静止，则木板与地面间的动摩擦因数为B错误；CD在t2时刻，滑块与木板将要发生相对滑动，此时滑块与木板间的静摩擦力达到最大，且此时二者加速度相同，且木板的加速度达到最大，对滑块有对木板有联立解得则木板的最大加速度为2m/s2，根据可求得C正确，D错误。故选C。7. 如图所示，某空间中存在一个有竖直边界的水平方向磁感应强度为B的匀强磁场区域，现将一个等腰梯形闭合导线圈abcd，从图示位置（ab边处于磁场区域的左边界）垂直于磁场方向水平从磁场左侧以速度v匀速拉过这个区域，其中ab=L，cd=3L，梯形高为2L，线框abcd的总电阻为R下

11、图中 ， ，则能正确反映该过程线圈中感应电流i随时间t变化的是（规定adcba的方向为电流正方向） A. B. C. D. 【答案】D【解析】【详解】当右边进入磁场时，便会产生感应电流，由楞次定律得，感应电流应是逆时针方向，即正方向，由于有效切割长度逐渐增大，导致感应电流的大小也均匀增大；当运动了时，线框右边出磁场，又运动了过程中，有效切割长度不变，则产生感应电流的大小不变，但比刚出磁场时的有效长度缩短，导致感应电流的大小比其电流小，但由楞次定律得，感应电流应仍是逆时针；当线框左边进入磁场时，有效切割长度在变大，当感应电流的方向是顺时针，即是负方向且大小增大，故选项D正确，ABC错误故选D【点

12、睛】对于图象问题可以通过排除法进行求解，如根据图象过不过原点、电流正负、大小变化等进行排除二、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. 如图所示，半径为的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为。在磁场边界上的点放置一个放射源，能在纸面内以速率向各个方向发射大量的同种粒子，粒子的电荷量为、质量为（不计粒子的重力），所有粒子均从磁场边界的某段圆弧射出，其圆弧长度为。下列说法正确的是（）A. 粒子进入磁场时的速率为B. 所有粒子中在磁场中运动的最长时间是C. 若粒子入射

13、速率为时，有粒子射出的边界弧长变为D. 将磁感应强度大小改为时，有粒子射出的边界弧长变为【答案】AC【解析】【详解】A根据题意可知，圆弧长度为对应的圆心角为圆弧长度为，则对应的弦长为R，所以粒子在磁场中运动的最长弦为R，则有对粒子，根据牛顿第二定律有解得A正确；B当粒子沿磁场圆的切线方向飞出时，粒子在磁场中将做一个完整的圆，则运动的最长时间为B错误；C若粒子入射速率为时，则半径变为原来的倍，则粒子在磁场中运动的最长弦长为根据几何关系可知，此时对应的最大圆心角为，则最长弧长为。C正确；D将磁感应强度大小改为时，则半径变为原来的2倍，则粒子在磁场中运动的最长弦长为根据几何关系可知，此时对应的最大圆

14、心角为，则最长弧长为。D错误。故选AC。9. 如图所示是氢原子四个能级的示意图，当氢原子从高能级向低能级跃迁时会辐射一定频率的光子，以下说法正确的是（）A. 一个处于n=3能级的氢原子，自发跃迁时最多能辐射出三种不同频率的光子B. 根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能减小，核外电子动能增大C. n=4能级的氢原子自发跃迁时，辐射光子的能量最大为12.75eVD. 用能量为11.0eV的电子轰击基态氢原子能使其跃迁到更高能级【答案】BCD【解析】【详解】A一个处于n=3能级的氢原子，自发跃迁时最多能辐射出二种不同频率的光子（32、21），故A错误；B氢原子辐射出一个光子后，从

15、高能级向低能级跃迁，轨道半径减小，根据知，电子速率增大，动能增大，又由于氢原子能量减小，则氢原子电势能减小（或根据库仑力做正功判断也可），故B正确；Cn=4能级的氢原子自发跃迁时，辐射光子的能量最大为故C正确；D用能量为11.0eV的电子轰击基态氢原子，因为11.0eV10.2 eV，所以能使其跃迁到更高能级，故D正确。故选BCD。10. 如图甲所示，真空中水平放置两块长度为2d的平行金属板P、Q，两板间距为d，两板间加上如图乙所示最大值为U0的周期性变化的电压，在两板左侧紧靠P板处有一粒子源A，自t=0时刻开始连续释放初速度大小为v0，方向平行于金属板的相同带电粒子，t=0时刻释放的粒子恰好

16、从Q板右侧边缘离开电场，已知电场变化周期，粒子质量为m，不计粒子重力及相互间的作用力，则（）A. 在t=0时刻进入的粒子离开电场时速度大小仍为v0B. 粒子的电荷量为C. 在时刻进入的粒子离开电场时电势能减少了D. 在时刻进入的粒子刚好从P板右侧边缘离开电场【答案】AD【解析】【详解】A粒子进入电场后，水平方向做匀速运动，则t0时刻进入电场的粒子在电场中运动时间此时间正好是交变电场的一个周期；粒子在竖直方向先做加速运动后做减速运动，经过一个周期，粒子的竖直速度为零，故粒子离开电场时的速度大小等于水平速度v0，选项A正确；B在竖直方向，粒子在时间内的位移为，则计算得出选项B错误；C在时刻进入电场

17、的粒子，离开电场时在竖直方向上的位移为故电场力做功为选项C错误； D时刻进入的粒子，在竖直方向先向下加速运动，然后向下减速运动，再向上加速，向上减速，由对称可以知道，此时竖直方向的位移为零，故粒子从P板右侧边缘离开电场，选项D正确。故选AD。第卷（非选择题共54分）三、实验题11. 如图所示，附有滑轮的长木板平放在实验桌面上，将细绳一端拴在滑块上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的槽码使小车在槽码的牵引下运动，利用这套装置做“探究加速度与力和质量的关系”的实验。（1）在进行实验时，需要先将长木板倾斜适当的角度，这样做的目的是_；A.使小车获得较大的加速度B使细线的拉力等于小车受到的合外力C.使小车最

18、终能匀速运动D.使槽码的重力近似等于细线的拉力（2）实验过程中打出的一条纸带如图，在纸带上便于测量的地方选取第一个计数点，在这个点上标明A，第六个点上标明B，第十一个点上标明C，第十六个点上标明D，第二十一个点上标明E。测量时发现B点已模糊不清，于是测得AC的长度为12.26cm，CD的长度为6.60cm，DE的长度为6.90cm，则应用所有测得的数据，可计算得出小车运动的加速度a=_m/s2（结果保留两位有效数字）；（3）用此装置可以进行多个力学实验，下列说法正确的是_。A.“研究匀变速直线运动”时，不需要平衡摩擦力B.“验证牛顿第二定律”时，槽码的质量应远小于小车质量C.“研究恒力做功与速

19、度变化关系时”，不需要平衡摩擦力D.倾斜木板平衡摩擦力后，可用该装置进行“验证机械能守恒定律”的实验【答案】 . B . 0.31 . AB#BA【解析】【详解】（1）1在进行实验时，需要先将长木板倾斜适当的角度，使小车重力在沿长木板方向的分力能够与摩擦力平衡，从而使细线的拉力等于小车受到的合外力。故选B；（2）2小车运动加速度为（3）3A“研究匀变速直线运动”时，只需要小车做匀变速运动即可，不需要平衡摩擦力，故A正确；B“验证牛顿第二定律”时，需要用槽码重力来表示小车所受合外力，设小车质量为M，槽码质量为m。对小车根据牛顿第二定律有对槽码同理有联立解得由上式可知只有当时才近似等于，故B正确；

20、C“研究恒力做功与速度变化关系时”，需要小车所受恒力等于合外力，所以需要平衡摩擦力，故C错误；D平衡摩擦力只是将摩擦力的效果消除，但小车实际仍受摩擦力作用，机械能不守恒，故D错误。故选AB。12. 某个同学设计了一个电路，既能测量电池组的电动势和内阻，又能同时测量未知电阻的阻值。器材如下：A电池组（四节干电池）B待测电阻（约）C电压表（量程、内阻很大）D电压表（量程、内阻很大）E电阻箱R（最大阻值）F开关一只，导线若干实验步骤如下：（1）将实验器材连接成如图甲所示的电路，闭合开关，调节电阻箱的阻值，先让电压表接近满偏，逐渐增加电阻箱的阻值，并分别读出两只电压表的读数。（2）根据记录的电压表的读

21、数和电压表的读数，以为纵坐标，以对应的电阻箱的阻值为横坐标，得到的实验结果如图乙所示。由图可求得图像在纵轴的截距为_，待测电阻_（保留两位有效数字）。（3）图丙分别是以两电压表的读数为纵坐标，以两电压表读数之差与电阻箱阻值的比值为横坐标得到结果。由图可求得电池组的电动势_V，纵坐标为_，两图线的交点的横坐标为_，纵坐标为_（结果均保留两位有效数字）。【答案】 . 1.0 . 8.0 . 6.0 . 4.0 . 0.5 . 4.0【解析】【详解】（2）12串联电路电流处处相等，由图（甲）所示电路图可知整理得则图像的纵轴截距斜率解得（3）34由图（甲）所示电路图可知则过原点的直线表示电阻的伏安特性

22、直线，函数关系为倾斜直线表示电源图像，由图示图像可知，电源电动势电源内阻电源路端电压与干路电流的关系为两图线交点反应的是电源与定值电阻直接串联时的情况，交点的横坐标纵坐标四、计算题（共28分，要写出必要的文字说明和解题过程，只写出结果，没有过程不能得分）13. 如图，静止于A处的离子，经电压为U的加速电场加速后沿图中圆弧虚线通过静电分析器，从P点垂直CN进入矩形区域的有界匀强电场，电场方向水平向左，静电分析器通道内有均匀辐向分布的电场，已知圆弧虚线所在处场强为E0，方向如图所示；离子质量为m、电荷量为q；QN=2d、PN=3d，离子重力不计。（1）求粒子离开加速度电场时的速度的大小及圆弧虚线对

23、应的半径R的大小；（2）若离子恰好能打在NQ的中点上，求矩形区域QNCD内匀强电场场强E的值；（3）若矩形区域内的电场强度与（2）中的电场强度相同，从A点静止释放离子的电荷量为2q，其他不变，计算打到NQ上的位置。【答案】（1），；（2）；（3）打在NQ的中点【解析】【分析】【详解】（1）离子在加速电场中加速，根据动能定理，有离子在辐向电场中做匀速圆周运动，电场力提供向心力，根据牛顿第二定律，有解得（2）离子做类平抛运动d=vt3d=at2由牛顿第二定律得qE=ma得（3）根据动能定理得2qU=mv2根据牛顿第二定律得联立得即在均匀辐向分布的电场里运动的半径不变，故仍能从P点进入上方的矩形电场

24、区域；离子做类平抛运动3d=at2由牛顿第二定律得2qE=max=vt=d即打在NQ的中点。14. 如图甲所示，水平面内的直角坐标系的第一象限有磁场分布，方向垂直于水平面向下，磁感应强度沿y轴方向没有变化，沿x轴方向B与x成反比，如图乙所示。顶角=53的光滑金属长导轨MON固定在水平面内，ON与x轴重合，一根与ON垂直的长导体棒在水平向右的外力作用下沿导轨向右滑动，导体棒在滑动过程中始终与导轨垂直并接触良好。已知t=0时，导体棒位于顶点O处，导体棒的质量为m=1.0kg，OM与ON接触点的总电阻恒为R=1.0，其余电阻不计。回路电流i与时间t的关系如图丙所示，图线是过原点的直线。已知sin53

25、=0.8，cos53=0.6。求：（1）t=2s时，回路的电动势E；（2）02s时间内，导体棒的位移s；（3）02s时间内，水平外力的冲量I的大小；（4）导体棒滑动过程中，水平外力的瞬时功率P（单位：W）与时间t（单位：s）的关系式。【答案】（1） ；（2）；（3） ；（4） 【解析】【详解】(1)由欧姆定律将代入得(2)由欧姆定律和丙图斜率含义得其中，联立解得所以导体棒做初速度为0的匀加速直线运动，且02s时间内导体棒的位移为(3)由动量定理得即由图丙知由图乙知2 s末的速度解得(4)根据牛顿第二定律可得由图丙可知解得外力瞬时功率速度解得五、选考题：15题和16题只需要选择其中一个作答。在答

26、题卡上将选择的题号涂黑。如果多答，则按第一题计分。15. 下列说法中正确的是（）A. 若已知固体的摩尔质量、密度、阿伏伽德罗常数，无法计算出单个固体分子的体积B. 重庆的冬天比较潮湿，湿的衣服不容易晾干，是因为空气的相对湿度大C. 夏日的清晨，荷叶上滚动的小露珠呈现为近似的球形，这是表面张力和浸润现象共同作用的结果D. 若在玻璃杯中装入半杯热水后拧紧瓶盖，静置一段时间后发现瓶盖很难拧开，由此可推断单位时间内瓶盖受到瓶内气体分子的撞击次数增大【答案】B【解析】【详解】A若已知固体的摩尔质量M、密度、阿伏伽德罗常数NA，则单个固体分子的体积为故A错误；B重庆的冬天比较潮湿，湿的衣服不容易晾干，是因

27、为空气的相对湿度大，造成衣服中的水分不容易蒸发，故B正确；C夏日的清晨，荷叶上滚动的小露珠呈现为近似的球形，这是表面张力的作用，且此时露珠表现为与荷叶不浸润，故C错误；D若在玻璃杯中装入半杯热水后拧紧瓶盖，静置一段时间后发现瓶盖很难拧开，这是由于气体经历等容降温过程后压强减小，即单位时间内瓶盖受到瓶内气体分子的撞击次数减小，故D错误。故选B。16. 如图所示，横截面积为S=0.01m2的气缸开口向下竖直放置，a、b为固定在气缸内壁的卡口（体积可忽略），a、b之间的距离为h=5cm，b与气缸底部的距离为H=45cm，活塞与气缸内壁接触良好，只能在a、b之间移动，活塞厚度、质量均可忽略，活塞下方挂一质量m=10kg的重物，气缸、活塞导热性良好，活塞与气缸之间的摩擦忽略不计，大气压强为p0=1105Pa，环境温度为T0=288K，刚开始时气缸内气体压强为p1=p0=