2024届百师联盟高三年级上册开学摸底联考（河北卷）物理试题及答案解析

2024届高三开学摸底联考河北卷

物理试题

注意事项：

1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考场号、座位号、准考证号填写在答胭卡上.

2.回答选择题时，选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，川橄皮

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，写在本试卷上无效.

3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。

考试时间为75分钟，满分100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。

1.2022年10月，我国自主研发的“夸父一号”太阳探测卫星成功发射。该卫星搭载的莱姿阿尔

法太阳望远镜可用于探测波长为121.6nm的氢原子谱线（对应的光子能况为10.2eV）.瓠

原子的部分能级结构如图所示，下列说法正确的是

n£/eV

00--------------------0

4——=-0.85

3----------------------1.51

2----------------------3.4

1----------------------13.6

A.此谱线的光子可能是由n=l能级跃迁到〃=2能级时发出的

B.氢原子发出此谱线的光子后，原子的电势能减少

C.此谱线的光子可使处于基态的氢原子发生电离

D.一群处于”=4能级的氢原子向低能级跃迁时,很多可以辐射出3种不同频率的光子

2.如图所示.小球A和B套在光滑水平杆上，两球间连接轻弹簧,A、B分别通过长度相等的轻

绳一起吊起质加为300g的小球C,当两绳与水平杆的夹角为37°时，三球恰好处于平衡状态,

此时弹簧压缩了2cm。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8，重力加趣度g取10m/s?。弹筏始

终在弹性限度内，弹链的劲度系数为

A.lN/mB.50N/mC.100N/mD.200N/m

开学摸底联考河北卷物理试题第1页（共8页）

3.胡兀或80%的食物是，附头,它们把长母从空巾抛向岩石，将北撞碎吞下.某次胡兀瞥将一块

2kg的长忤弗•从80m高空由静止丢下后拽在着石上.假设不考虑空气阻力，底力加速度g取

10m/s,则长存网

A.在自由下落过程中.施力做功为800J

B,在自由下落过程中，近力的冲址为8N・s

C,在撞击岩石时，出力的瞬时功率为800W

D.在下落相等的时间内，速度的增加世越来越大

4.如图所示，两个等量正点电荷固定于M、N两点，边长与MN之间距离相等的正方形06cd位

于与M、N连线垂直的平面上,e、/分别是ad、庆的中点,O恰好是MN和e/的中点。已知

点电荷电场中某点电势中=62，Q为点电荷的电荷量，r为电场中某点到点电荷的距离，人

为睁电力常量。下列说法正确的是

N.b.d两点电场强度相同

B.沿正方形abed四边移动电荷,电场力不做功

C.O点与e点的电势差等于e点与a点的电势差

D.将试探电荷+q由a点沿直线ac移动到c点,其电势能先增大后减小

5.抛石绳是藏族牧民用于驱赶牛羊的生产工具。使用时，将石子放在中间枣核形织物中,右手

中指抠住套环，抓住鞭梢，逆时针方向抡甩几圈，瞅准对象后放松鞭梢，抛出的石子运动距离

可达百米以上。假设石子被抛出前做半径r=1.5m的圆周运动，被抛出后做斜上抛运动。

在某次抛掷中，石子离开织物包时的速度大小为36m/s,速度方向与水平方向成45°角斜向

上,取重力加速度g=10m/sz,“=3,不计石子抛出点与落地点的高度差，忽略空气阻力，则

A.石子离开织物包前瞬间的转速为2.4r/s

B.石子离开织物包前瞬间的向心加速度大小为86.4m/s2

C.石子被抛掷的最大高度人=64.8m

D.石子被抛掷的水平位移工=129.6m

开学摸底联考河北卷物理试题第2页（共8页）

.某螺旋星系中有大冠的恒星和星际物质，主要分布在半径为R的球体内，球体外仅有极少的

恒星。球体内物质总质证为M,可认为均匀分布，球体内外的所有恒星都绕星系中心做匀速

圆周运动，恒星到星系中心的距离为一引力常证为Go科学家根据实测数据，得到此螺旋星

系中不同位置的恒星做匀速圆周运动的速度大小〃随r变化的关系图像如图所示。在r>R

范围内的恒星速度大小几乎不变，科学家预言螺旋星系周围（r>R）存在一种特殊物质，称之

为暗物质。暗物质与通常的物质有引力相互作用，并遵循万有引力定律。已知暗物质在以此

螺旋星系中心为球心的任意球面上质母均匀分布，球面外的暗物质对球面内恒星的引力为

零。下列说法正确的是

A.在范围内，星系中不同位置处恒星的加速度a与/成反比

B.在r<R范围内，星系中不同位置处恒星的加速度a与r成反比

C.在r&3R范围内，暗物质的质量为3M

D.在r<3R范围内，暗物质的质加为2M

7.如图所示，两条足够长、间距4=1m的光滑平行金属导轨MN和PQ固定在水平面上，阻值

R=2。的定值电阻与导轨的M、P端相连，导轨电阻不计。空间中存在垂直导轨平面向上、

磁感应强度大小为B=1T的匀强磁场，质量加=0.1kg、长度L=1m、阻值不计的金属杆

ab垂直于导轨放置并且始终与导轨接触良好。在杆的中点处系一根不可伸长的轻绳，轻

绳跨过定滑轮与一个质量也为根的物块相连，滑轮左侧轻绳与导轨平面保持平行。某时刻释放物

块，物块和金属杆从静止开始运动，当物块下落的高度人=2m时,二者达到最大速度。重力加速度

g取10m/s2,不计空气阻力。从开始运动到达到最大速度的过程中，下列说法正确的是

A.金属杆的平均速度大小为5rn/sB.通过电阻R的电荷量为0.7C

C.所用的时间为1.4sD.电阻R产生的热量为1.8J

开学摸底联考河北卷物理试即第3页（共8页）

二、多项选择的：本IS共3小翅,每小超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，有选锦的得。分。

8）空气充电宝”是一种通过压缩空气实现储能的装置，可在用电低谷时储存能垃，用电高峰时

称放能址.“空气充电宝”在某个工作过程中•一定质疑的理想气体的。一丁图像如图所示，

与横轴平行.下列说法正确的是

A.a-b过程中，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数减少pah

B.af过程中,气体体积增大,气体从外界吸收热豉,且吸收的热垃大于气1

体对外界做的功J~~——f

C.I过程中,气体温度降低，体积增大

D.'fc过程中,每个气体分子的动能都减少

9.近年来，中科院研发的第三代横波远探测成像测井仪在超深井中实现了清晰的井外地质成像

及8340米深度的探测纪录,创下该类国产仪器深度探测纪录.图甲为一列沿工轴传播的简

谐横波在。=0时刻的波形图，图乙为z=6m处质点P的速度一时间仁一，）图像，下列说法

正确的是

A.该波沿x轴负方向传播，波速为5m/s

B.在0.6s内质点P运动的路程为3m

C.质点/在，=0.5s时刻的位移为5cm

D.当测井仪运动时，接收到该波的频率为卷Hz

□

10.我国水力资源居世界首位,西部地区水力发电潜力巨大.水力发电的基本原理就是将水流

的机械能（主要指重力势能）转化为电能。如图所示，某小型水力发电站水流量Q=5m7s

（流量是指流体在单位时间内流过某一横截面的体积），落差入=12.5m,发电机（内阻不计）

的输出电压5=400V,输电线总电阻r=10为了减小损耗采用了高压输电。在发电机

处安装升压变压器，而在用户处安装降压变压器，其中〃3:“<=475：11,用户获得的电压

开学摸底联考河北卷物理试题第4页（共8页）

5=220V,用户消耗的功率P.,=475kW,变压器均视为理想变压器，已知水的密度。=

3z

1.0X10kg/m',取重力加速度g=10m/so下列说法正确的是

升压变压器降压变压器

A.输电线损失的电压为180VB.输电线损失的电功率为25kW

C.升压变压器原副线圈的匝数比小：皿=4：95D.机械能转化为电能的效率为80%

三、非选择题：本题共5小题，共54分。

11.(6分)利用图甲所示实验装置可探究“等温条件下气体体积与压强的关系”。将注射器竖直

固定在铁架台上，注射器内封闭一定质量的空气，已知压强计通过细管与注射器内的空气柱

相连，细管隐藏在柱塞内部未在图中标明。待气体状态稳定后，记录注射器内封闭空气的压

强p和体积V；改变其体积和压强,记录多组数据并作出V一士拟合曲线。

(D关于该实验，下列说法正确的是。

A.柱塞上涂抹适量润滑油主要是为了减小柱塞与注射器之间的摩擦力

B.为方便推拉柱塞,最好是用手握紧注射器再推拉柱塞

C.实验中应缓慢推拉柱塞，且待气体状态稳定后再记录数据

D.处理数据时，作p-V图像比作V一卷图像更加形象直观

(2)图乙中图线向上弯曲的原因可能是在实验过程中o

A.注射器内的气体温度升高B.注射器内的气体温度降低

C.注射器有漏气现象D.注射器有进气现象

(3)某次实验过程中，得到了如图丙所示不过原点的图像，如果实验操作规范，图丙中的匕

代表。

开学摸底联考河北卷物理试题第5页(共8页)

12.（9分）某温度传感器设计电路如图甲所示，要求从表盘上直接读出温度值（电流表满偏时指

针所指刻度为0C）,其中保护电阻R|=400C,调零电阻R?的可调范围是0〜：100理想

电流表地程为0〜6mA,电源电动势E=3V（内阻不计），金属热电阻的阻值R与温度2的

对应关系如图乙所示。

（1）要对温度传感器进行调零，调零电阻Rz应调为

（2）将电流表刻度线改为温度刻度线后，温度刻度线是（选填“均匀”或“不均

匀”）的。

（3）测量温度时，若要求电表指针偏转不低于满址程的《，则该传感器的温度测才范围是。〜

________3

（4）由于电池老化，电动势会小于3V,传感器测得的温度值（选填“大于”“等于”或

“小于”）真实值。

13.（10分）2021年被誉为“MiniLED商用元年”，MiniLED是“次毫米发光二极管”，指尺寸为

100〜300微米的LED芯片。液晶电视采用了MiniLED技术，在屏幕后面设置多个LED灯

珠，实现了对屏幕处的精准光控，极大提高了收视效果。如图甲、乙为某款电视屏幕和处于

屏幕后面的一个灯珠MNPQ示意图，若该LED灯珠是边长为a的正方形，厚度不计，可看

成由无数个点光源构成的面光源。已知屏幕厚度为d,其面积足够大，LED光射出屏幕的最

短时间为，，真空中的光速为c。

（1）求该屏幕材料的折射率〃；

（2）如果折射率控制不好，我们看到的面积比实际灯珠面积大，就会形成光晕，影响收视效

果，求该LED灯珠发出的光在屏幕上实际照亮的区域比自身面积大了多少。

开学摸底联考河北卷物理试题第6页（共8页）

14.(13分)在科学研究中，常通过施加适当的电磁场来实现对带电粒子运动的控制。如图所示,

在一3d&2d的区域中，存在沿y轴负方向的匀强电场，电场的周围分布将

垂直纸面向里的匀强磁场。一个质属为加、电荷置:为q的带正电粒子从P(0,2d)点以速度

，。沿V轴正方向射入磁场，从Q(—2d,22)点第一次离开磁场进入电场，第一次离开电场后

速度增大为2外。不计粒子重力。求：

(1)磁感应强度B的大小和电场强度E的大小；

(2)粒子从P点开始到第二次进入电场前的运动时间;

(3)粒子第二次进入电场时的位置坐标。

xXXXXXX

XXXXX

%

XXXXX

XXIXX

X0\dX

XXXXX

XXXXXXX

开学摸底联考河北卷物理试题第7页(共8页)

15.（16分）如图所示，将滑块A无初速地轻放在水平传送带左端，传送带将A以。。=8.0m/s

的速度送上静置于光滑水平面上的木板B,A恰好滑到B右端时相对B静止，随后B与右

侧固定平台相碰，平台光滑与B等高且无限长，碰后B瞬间静止,A滑上平台后压缩轻弹赞

推动滑块C,A与弹簧接触但不粘连；若在C的右侧不同位置设置弹性挡板D（未画出），C

与D碰撞前后C的速度等大反向，且碰撞后立即撤去挡板D,挡板的位置不同C与D碰撞

时的速度不同。已知A在传送带上运动的位移工=8m,传送带右端与木板左端的间隙很小

可忽略不计，A、B间的动摩擦因数M=0.2,A、B质量均为帆=1.0kg,C的质量M=

2.0kg,AX可视为质点,重力加速度取g=10m/s,求：

（DA与传送带间的动摩擦因数的最小值；

（2）B的长度L以及B与右侧平台间的最小距离d;

（3）C与D碰撞后,A与C相互作用过程中，弹簧的弹性势能最大值Epm的范围（结果可用分

数表示）。

开学摸底联考河北卷物理试题第8页（共8页）

2024届高三开学摸底联考河北卷

物理参考答案及评分意见

1.B【解析】由图可知，〃=2和〃=1能级之间的能量差值/1£=&一玛=—3.4eV—(—13.6eV)=10.2eV,与

太阳望远镜探测到的谱线能量相等，可知此谱线是太阳中氢原子由«=2能级向"=1能级跃迁产生的，从”=1

的低能级向n=2的高能级跃迁时吸收光子而不是发出光子，A错误；根据玻尔理论，氢原子由激发态跃迁到基

态，核外电子从高轨道跃迁到低轨道，库仑引力做正功，原子的电势能减少，B正确；10.2eV的能量只能使处于

基态的氢原子跃迁到n=2能级，要使基态氢原子电离至少需要13.6eV的能量，C错误；一群处于〃=4能级的

氢原子向低能级跃迁时,可以辐射出不同频率的光子种类数N=C：=三=6,即最多可以辐射出6种不同频率

的光子，D错误。

2.C【解析】设BC间轻绳的拉力大小为F，对C球进行受力分析，Fsin37°=?mg,对B球进行受力分析/工=

Feos37°,联立解得左=宇，代入数据得4=100N/m,C正确。

3.C【解析】自由下落过程中，重力做功W=mgh=2X10X80J=1600J,A错误；由h=2g〃得/•=4.0s,重力

的冲量/=»7gf=80N•s,B错误;撞击岩石时重力的瞬时功率P=7Mgv=〃zg2f=800W,C正确；在下落相等时

间内的速度增加量相等，D错误。

4.D【解析】空间中任意一点的电场强度都是两个正点电荷的电场强度矢量叠加而成，在正方形abed上电场线的

方向是由。点指向各点，根据对称性可知,6、1两点的电场强度大小相等，方向不同，A错误；由abed面上的电

场线分布易知，在该平面上的等势线是以。点为圆心的同心圆，则沿正方形。〃四边移动电荷，电场力会做功，

B错误;设Oe=OM=r，则厂,厂,根据点电荷电场中某点电势的表达式可知，各点电势分

==

别为(po=2kg左9•，外=卷§归§,则。点与£点的电势差UOe(po~(pe点与Q点的

电势差U,0=外一人=巡(名一§),0点与e点的电势差不等于e点与a点的电势差，C错误；将试探电荷十q

rZ3

由a点沿直线QC移动到。点，电场力做负功，电势能增大，越过。点后电场力做正功，电势能减小,D正确。

5.D【解析】线速度与转速的关系为%=5=2兀“，石子的转速n==KZ-Irr/s=4r/s,A错误；石子的

Z7tr9ZX3X1.5

2

向心加速度大小为<2n=—=1^7m/s=864m/s2,B错误;在竖直方向上，(wsin45°¥=2g/i,代入数据解得九=

r1.5

(,‘in450)2

上TF-----=32.4m,C错误；设石子做斜上抛运动的上升时间为小则竖直上升过程中速度满足/sin45°=

2g

27/ACOS45°sin45°

口，水平位移Z=wcos45。义2%解得1=^---------------=129.6m,D正确。

g

,丁

6.D【解析】设质量为根的星体速度为曾，在厂范围内，由图可得曾8度，而。=一，可得度，A、B错误；在r=

r

］\zf27T77之，(八〃-4—八/f')TYI,772

R处,G*=m［，设r<3R范围内暗物质的质量为M',r=3R处，G二葭=皿为，解得M'=2M,

R-R(3R)3R

C错误，D正确。

7.C【解析】通过电阻R的电荷量g=7f=*p^=坐=1C,B错误；金属杆达到最大速度V.时加速度为零，有

I\JX

mg=ILB，/m=,得==2m/s,由动量定理得mgt—ILB・£=272Wm—。，解得=~=

mKBLmg

1.4s,C正确;平均速度方=，=『］m/s=ym/s,A错误；由能量守恒定律得利“=gX2以匾+Q,解得Q=

mgh—m*=1.6J,D错误。

开学摸底联考河北卷物理答案第1页(共4页)

8.ABC【解析】由图知过程中压强不变，根据压强的微观意义可得，温度升高,分子的平均动能增大，为保持

压强不变，分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数应减少，A正确；由图知a^b过程中气体压强不变，温

度升高，由泉=c可得气体体积增大，气体对外界做功,W<0,理想气体的内能只与温度有关，故内能因温度升

高而增大，AU〉。，结合热力学第一定律AUMQ+W可得Q>0,即气体一定从外界吸收热量，且吸收的热量大

于气体对外界做的功，B正确；由图知6-c过程中，气体压强减小，温度降低，图线上各点与原点连线的斜率逐渐

c

减小，又由力=京丁可得图像中的状态点与原点连线的斜率与体积大小成反比，故匕-c过程中，气体体积逐渐增

大，C正确；温度是分子平均动能的标志,6fc过程中气体温度降低，表明分子的平均动能减少，但并不是每个分

子的动能都减少，D错误。

9.AC【解析】从乙图可知，在t=0时刻P点速度为正向最大值，即P点正在平衡位置向方向振动，根据“同

侧法”可知波沿了轴负方向传播，由甲图可知波长1=6m,由乙图可知周期T=1.2s,故波速外=4=5m/s,

A正确；质点P经过0.6s恰好振动半个周期，运动的路程s=2A=20cm,B错误；由甲图可知该波质点振幅为

527t27c5

10cm,X=0.5s=—T，质点P的振动方程为）=Asin亍3即j;=10Xsin（—X—T）cm=5cm,C正确；该波的频

155

率f=K=三Hz,根据多普勒效应可知，当测井仪运动时，接收到的频率可能大于或小于/Hz,D错误。

166

10.BD【解析】根据变压器电压与匝数的关系第=%得5=9.5kV,理想变压器无能量损失，P,=P4=475kW.

根据巳=5/z，解得【2=50A,高压输电线电阻损失的电压△U=I"=500V,A错误；高压输电线损失的功率

△P=IQ=25kW,B正确；输电电压5=5+△。=1。kV,则^=*=［工错误;发电机输出电功率p=

h

F3+AP=5OOkW,单位时间内水流的机械功率P,='^-=pQgh=^kW.故机械能转化为电能的效率7）=

P

3><100%=80%,D正确。

丫0

11.（DC（2）AD（3）在柱塞内隐藏的细管中的气体体积（每空2分）

【解析】（1）为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是注射器柱塞上涂上润滑油，防止漏气或进

气，因压强计可直接测出压强，故摩擦力对测量基本无影响，A错误;手握紧注射器会导致封闭气体温度变化，B

错误；若快速推拉柱塞，则有可能造成气体温度变化，所以应缓慢推拉柱塞，当柱塞移至某位置时，应等状态稳

定后，记录此时注射器内气柱的体积和压强计的压强值，C正确；封闭气体在等温变化下，作出的p一V图像是

双曲线的一支，而V—工图像是直线，更加形象直观,D错误。

P

pv1

（2）根据理想气体状态方程崇=C可得V=CT-1，图像向上弯曲，图线的斜率变大，可能是温度T升高，也

可能是常数C变大,C与气体的质量和种类有关，所以可能是气体的质量相变大，发生了进气现象,A、D正确。

（3）如果实验操作规范、正确，依据实验数据画出的V—工图像应是过坐标原点的直线，但如图丙所示的V一工

pP

图像不过原点，该图线的方程为V=CT•工一K,,说明注射器中气体的体积小于实际封闭气体的体积，结合实

P

验器材可知，图丙中的匕代表:在柱塞内隐藏的细管中的气体体积。

12.（1）60（2分）（2）不均匀（2分）（3）1200（2分）（4）大于（3分）

FF

【解析】（1）电流表满偏时指针所指刻度为0℃,由乙图可知凡=40。，由人=DD得K=『一Ri—R°=

Ki十人2十Ko，g

60Q。

rF

（2）根据图乙可知金属热电阻的阻值随温度升高而均匀增大，由/=A3,、得—Rz，可知I与

Tv］十K2十K1

R并非线性关系，故温度刻度线是不均匀的。

开学摸底联考河北卷物理答案第2页（共4页）

51

（3）由图乙得金属热电阻的阻值与温度的关系式为R=/，+40（Q）,电表指针偏转等于满量程的可时，/=

63

E5

2mA,代入尺=刀一Ri一夫2得R=1040。，将R=1040◎代入R=丁1+40（0）,得方=1200℃

16o

E'

（4）电动势减小时，可通过调小调零电阻巳使人=方二^^仍成立，则&'＜心。当温度为/，电流对应为

K1十K2十Ko

*'*F,,

「时，有!'=----------------------------------------1=--------------------------------------「，则，测=产〉/,故传感器测得的温度值大于真实值。

R1+R2R1+R2+R0+力测

60

ctnd4+4ad2，(c工¥一d2

13-(1)72)"2

【解析】（1）从灯珠发出的光垂直穿出屏幕，所走路程最短为d,用时最短。

最短时间/=4（2分）

V

又77=—(2分)

V

解得"=?(1分)

a

（2）如图甲所示，设M端发出的光在屏幕上的A点发生全反射,则n=二不（1分）

sinC

又MB=dtanCd分)

解得MB=」一（1分）

能射出的光在屏幕上的形状如图乙所示，扇形的半径R=MB,则

比自身面积大的面积S=7rR2+4_Ra（l分）

整理得s=?；+/L

"17^1

izd4+4a6?2A/(CZ)2—d2

代入72=?可得$=（1分）

a(ctV-d2

mvmvl(7冗+6)2「「「

14.(1)——0—_y(2)---------(3)\_d?(V3^—

qd乙qdU77Q

【解析】（1）粒子在磁场中做匀速圆周运动，从P点到Q点经历半个圆周，由几何关系得半径/i=d（1分）

口2

由牛顿第二定律得如。6=m-（1分）

厂1

解得6=等（1分）

qa

在电场中，由动能定理得qEX3d=^■根•（2人）2—；相田（1分）

解得石=誓（1分）

^qa

（2）粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期T,=-=—（1分）

曾030

从P到Q做匀速圆周运动的时间匕=4八=金（1分）

进入电场区域，粒子做匀加速直线运动，有3d=5（v“+2v°”2

粒子第一次在电场中运动的时间t=一（1分）

2V。

772X2,7）

粒子第二次在磁场中做匀速圆周运动的半径-2=--------h'=2-1=2d（1分）

qB

开学摸底联考河北卷物理答案第3页（共4页）

在磁场中运动的周期臬=手工

粒子的运动轨迹如图所示，由几何关系知从M到N点的圆弧转过了240°角。

XXXXX

粒子第二次在磁场中运动的时间「黑［2=高义陋=磬（1分）

XrX.<2^XX

3603vov1

00P~\T