2023-2024学年河北省保定市高三（第一次）模拟考试物理试卷（含详细答案解析）

2023-2024学年河北省保定市高三（第一次）模拟考试物理试卷

一、单选题：本大题共7小题，共28分。

1.马蹄灯是上世纪在中国生产并在民间广泛使用的一种照明工具。它以煤油作灯油，再配上一根灯芯，外

面罩上玻璃罩子，以防止风将灯吹灭。当熄灭马蹄灯后，灯罩内空气温度逐渐降低，下列关于灯罩内原有

空气的说法中正确的是（设外界大气压恒定）（）

•通风口

玻璃罩

•灯芯调节

・灯座，油壶

A.所有气体分子运动的速率都减小B.压强减小

C.体积不变D.内能减小

2.如图甲所示，一辆小轿车从服务区匝道驶入平直高速行车道时速率为2（hn/s,想要加速驶入内车道，由

于行车道前方匀速运动的大货车速度较小，影响超车。小轿车加速8s后放弃超车，立即减速，再经过3

s,与大货车同速跟随，再伺机超车。该过程小轿车的速度与时间的关系如图乙所示，下列说法中正确的

是（）

A.该过程小轿车的平均加速度大小为1.25m/s2

B.该过程小轿车的平均加速度大小为^m/s2

C.该过程小轿车与大货车之间的距离先减小后增大

D.该过程小轿车与大货车之间的距离先增大后减小

3.如图，质量为0.2kg的小球A在水平力厂作用下，与四分之一光滑圆弧形滑块2—起静止在地面上，小

球球心跟圆弧圆心连线与竖直方向夹角0=60。，g取l（hn/s2。则以下说法正确的是（）

A.2对A的支持力大小为

B.水平地面对B的摩擦力方向水平向右

C.增大夹角0,若A8依然保持静止，尸减小

D.增大夹角仇若依然保持静止，地面对8的支持力减小

4.如图所示电路，飞是可变电阻，&是定值电阻，保持干路电流/不变的情况下，减小％，下列说法正确

的是（）

AB

O

&

A.A8间电阻增大B.&两端的电压可能不变

C.两个电阻消耗的总功率可能不变D.Z?2消耗的功率减小

5.将一个带正电的点电荷置于足够大的水平接地金属板上方，形成的电场在金属板表面上处处垂直金属

板。如图所示，金属板上表面（光滑）有40、B三点、,形成三角形，其中4。=90。，乙4=30。，。为点电

荷在金属板上的垂直投影，C为中点。将一绝缘带电小球（可视为质点）从A点以某初速度释放，小球

沿AB方向运动。下列说法正确的是()

A.8点与C点电场强度相同

B.B点电势高于A点电势

C.带电小球经过AC的时间大于经过CB的时间

D.带电小球由A到B的运动过程中电势能不断增加

6.我国空间站在轨运行过程中，在通信传输方面有时需要借助于同步卫星，且两者之间距离越近信息传输

保真度越高。假设空间站A和同步卫星2都在赤道平面内运动，空间站的轨道半径七=W?,R为地球半

径。已知地球自转的周期为地表处重力加速度为g。贝ij()

A.同步卫星的轨道半径/2=

B.同步卫星的轨道半径「2=

C.两次保真度最高的信息传输的最短时间间隔戊=T。

D.两次保真度最高的信息传输的最短时间间隔dt=2兀

7.自由式小轮车赛是一种对感官冲击强烈的极限运动，单人表演场地如图所示，两个相同等腰直角三角形

斜坡间隔15S，表演者从右边斜坡顶点以的速度沿斜面方向滑出，最终落在左边斜坡的斜面

上。忽略空气阻力，表演者连带装备可看作质点，g=lOm/s20下列说法中正确的是（）

B.表演者落在左边斜坡的斜面时，速度方向沿斜面向下

C.表演者距离左边斜坡的最远距离为

D.表演者上升和下降的高度之比为1:3

二、多选题：本大题共3小题，共12分。

8.全球能源有近20%消耗在汽车行驶之中，据统计，一辆汽车以80km"的速度行驶时，每10人加耗油约

1L根据汽油热值计算，汽车消耗的功率约704卬，这70HV功率大致分配如下（分配饼图如图所示）:lkW

因汽油蒸发“消失”，52%卬以废热排出和散热器损耗掉，剩余17用于汽车动力系统做功。对汽车做

功的功率中，有5%卬用于发动机水箱循环和空调，3ZW消耗在传动装置，只有9k卬到达驱动轮用以驱动

汽车前行，贝女）

B.汽车动力系统的效率约为47%

C.汽车以80/OTI/ZI的速度匀速行驶时，受到阻力约4X102N

D.汽车以80km"的速度匀速行驶时，受到阻力约7.7x102N

9.人体暴露于强烈的中子辐射中会在血浆中产生钠24,可以通过测量钠24的数量来确定患者吸收的辐射

剂量。钠24具有放射性，某次研究其放射特性的实验中，将孤立钠24原子静置于匀强磁场中，衰变后在

磁场中形成两条圆周径迹，如图所示，下列说法中正确的是（）

X

X

X

X

X

X

A.小圆对应的粒子的运动方向为逆时针方向

B.钠24发生了£衰变

C.小圆和大圆的轨道半径之比为1:12

D.两条轨迹对应的粒子的质量之和等于衰变前钠24的质量

10.如图所示，绝缘粗糙的水平轨道AB与处于竖直平面内的半圆形光滑绝缘轨道平滑连接，BC为竖

直直径，半圆形轨道的半径R=0.5a,所在空间存在水平向右的匀强电场，电场线平行电场强度大

小E=1X10&N/C。现有一电荷量q=+3X10-4C＞质量爪=0.2kg的带电体甲（可视为质点）与水平轨道

的动摩擦因数〃=0.5,在尸点由静止释放，之后与位于8点的另一质量爪=0.2kg不带电的绝缘体乙（可视

为质点）发生正碰并瞬间粘在一起，P点到2点的距离孙方=5小，g取10w/s2,sin37。=0.6,cos37。=

0.8o则下列说法正确的是（）

C

//////////////////////////////////////////////////////A

APB

A.甲乙粘在一起后在半圆形轨道上运动过程中机械能守恒

B.甲、乙整体运动到半圆形轨道最高点C时速度大小为，^n/s

C.甲、乙整体在半圆形轨道上运动过程的最大动能为5.5/

D,甲、乙整体在半圆形轨道上运动过程的最大动能为5J

三、实验题：本大题共2小题，共18分。

11.为保护消费者权益，今年3月某质检部门对市场上销售的铜质电线电缆进行抽样检查，发现部分产品

不合格，经检验发现：一种是铜材使用了再生铜或含杂质较多的铜;另一种就是铜材直径比规格略小。通过

查阅知道，常温下纯铜的电阻率约为1.72x10-8。・小。某学校实验小组也选取一段铜质电线样品进行检

测，分别测量其直径和电阻率。

第一步，小组同学用螺旋测微器对铜质电线不同位置进行多次测量，发现该铜质电线的直径符合规格，其

中一次测量数据如图甲所示。

第二步，为比较准确测量铜质电线的电阻，小组同学设计如图乙所示电路，并从实验室找到相应器材：

A.干电池两节（电动势约为3V,内阻约1。）

A待测铜质电线%（长度150加，电阻约几欧姆）

C.电流表4（量程0〜0.64内阻约0.50）

D电压表厂（量程。〜3%内阻约30000）

E.滑动变阻器Ri（0〜10。额定电流14）

产.开关、导线若干

第三步，按照电路图连接实物，通过改变滑动变阻器的电阻，测量出多组电压和电流，描点作图得到U-/

图像如图丙所示。

1.2

1.0

0.8

0.6

0.30.4

丙

（1）铜质电线直径的规格d=jwno

（2）图乙中电压表另一接线头c应该接（填“屋’或"e”）o

（3）根据图丙，可求得铜质电线的电阻&=（结果保留一位小数）

（4）样品铜质电线的电阻率2=fl-mo（结果保留一位小数）

12.某校物理小组尝试利用智能手机对竖直面内的圆周运动进行拓展探究。实验装置如图甲所示，轻绳一

端连接拉力传感器，另一端连接智能手机，把手机拉开一定角度，由静止释放，手机在竖直面内摆动过程

中，手机中的陀螺仪传感器可以采集角速度实时变化的数据并输出图像，同时，拉力传感器可以采集轻绳

拉力实时变化的数据并输出图像。经查阅资料可知，面向手机屏幕，手机逆时针摆动时陀螺仪传感器记录

的角速度为正值，反之为负值。

(1)某次实验，手机输出的角速度随时间变化的图像如图乙所示，由此可知在0〜片时间段内

A.手机20次通过最低点

A手机10次通过最低点

C.手机做阻尼振动

D手机振动的周期越来越小

(2)为进一步拓展研究，分别从力传感器输出图和手机角速度-时间图中读取几对手机运动到最低点时的拉

力和角速度的数据，并在坐标图中以F(单位：N)为纵坐标、序(单位：s-2)为横坐标进行描点，请在图中

作出F—6?的图像。

F-to2

2.30

X

2.25>

X

2.20X

2.15

X

2.10:

2.05

2.00

1.95L...■III■11111■1Illi

0.001.002.003.004.005.00

(3)根据图像求得实验所用手机的质量为kg,手机重心做圆周运动的半径为机。(结

果均保留两位有效数字，重力加速度取9.8rn/s2)

四、计算题：本大题共3小题，共30分。

13.如图所示，水池中装有某透明液体，深度为X,水池底部有足够大的平面镜MN,单色点光源S距离镜

面与，与竖直方向成30。角的光线入射到液面的。点，发现其反射光线和折射光线恰好相互垂直。求：

(1)液体的折射率；

(2)从液面上方看去，能被照亮的区域面积。

14.光滑平面右侧固定一光滑轻质定滑轮，通过轻质绝缘细线分别连接绝缘带电小滑块A和绝缘带电长滑

块C(足够长)，A和C的质量均为电荷量均为+q,A和C可在相互平行的方向上沿平面运动。开始时

系统静止在水平向左、电场强度大小为E的匀强电场中。如图所示，某时刻起，长滑块C上表面有一质量

为2加、带电荷量为+2q的绝缘小滑块8以初速度为水平向右运动。已知仄C之间的滑动摩擦力大小为

qE且略小于最大静摩擦力，A与C在运动过程中没有与定滑轮发生碰撞，A、B、C之间的静电力可忽

略。求：

(1)初始时2和C的加速度大小；

(2)B向右的最大位移以及达到最大位移过程中静电力对整个系统所做的功。

15.在水平面建立如图所示的平面坐标系xOy,磁感应强度为2T的匀强磁场垂直水平面向下。光滑闭合导

轨0AB的OA部分与x轴重合，曲线部分OBA满足方程y=-2%2+4x,足够长的导体棒CD和导轨OA

为同种材料制成，每米的电阻均为20,导轨其余部分电阻不计。开始跟y轴重合，D与。重合，在垂

直。的水平外力的作用下沿X轴正方向以5m/s的速度匀速运动，C。与导轨接触良好。

(1)求CD运动到曲线顶点B时流过CD的电流/;

(2)设8与曲线部分的交点为G,求其在导轨上运动过程中任意位置。G两点间电压跟x的关系;

(3)求水平外力的最大功率。

答案和解析

1.【答案】D

【解析】【分析】

温度是分子平均动能的标志。温度降低的过程对罩内原有气体压强不变，再进行分析。

本题的关键是弄清研究对象是罩内原有气体。

【解答】

A温度降低，故气体分子的平均动能减小，分子的平均速率减小，但不是所有气体分子运动的速率都减

小，故A错误；

8.罩内气体的压强总等于外界大气压，故压强不变，故B错误；

C.根据等压变化过程当中，温度降低，体积将减小，故C错误；

。.对罩内原有气体，分子平均动能减小，分子总动能减小，故分子内能减小，故。正确；

故选。。

2.【答案】B

【解析】【分析】

根据加速度定义式得出该过程小轿车的平均加速度，根据题意可知，该过程大货车的速度，结合图像得出

小轿车的速度，从而得出两者之间的距离关系。

本题考查生活中的物理知识，基础题目。

【解答】

4B.根据加速度的定义式得出，该过程小轿车的平均加速度为a=宾=与含Ms2=负号表示

加速度的方向，故平均加速度大小为故A错误，2正确；

CD,根据题意可知，大货车的速度为18m/s,故在小轿车运动的11s内，小轿车的速度总大于大货车的速

度，故该过程中，小轿车和大货车之间的距离逐渐减小，故CD错误；

故选人

3.【答案】B

【解析】【分析】

本题考查了动态平衡问题。

对A受力分析，根据平衡条件分析支持力和推力；对整体受力分析，再分析地面的摩擦力和支持力；根据

推力的表达式分析推力变化。

【解答】

4对小球受力分析，受重力、推力歹和支持力N,根据平衡条件有：F=mgtanO.N=

cost7

代入数据得：N=4N,故A错误；

A对整体受力分析，竖直方向受重力和支持力，二力平衡，水平方向受向左的推力和地面的摩擦力，所以

地面对B的摩擦力方向水平向右，故8正确；

C.增大夹角氏若依然保持静止，根据F=mgtan8,推力厂增加，故C错误；

D增大夹角氏若依然保持静止，对整体受力分析，竖直方向受重力和支持力，二力平衡，所以地面对

B的支持力不变，故。错误。

4.【答案】D

【解析】【分析】根据串反并同电路求解，根据电阻变化求解。【解答】4根据并联电路的特点可知，减

小心,则间电阻减小，故4错误；

A根据闭合电路欧姆定律可知，总电流不变，总电阻减小，则路端电压减小，即AB间的电压减小，而&

两端的电压不变，故&两端的电压减小，故B错误；

C.根据P=U/可知，总功率减小，而%消耗的功率不变，故两个电阻消耗的总功率减小，故C错误；

。由于两端的电压不变，电流不变，故&消耗的功率不变，故D正确。

故选。。

5.【答案】A

【解析】【分析】

本题关键抓住静电平衡导体的特点：整体导体是一个等势体，表面是一个等势面，知道电场线与等势面垂

直，并能运用这些知识来分析实际问题。

根据“等效法”判断8点和C点的场强关系；金属板在q的电场中产生静电感应现象，达到静电平衡时，

金属板是一个等势体，表面是一个等势面，表面的电场线与表面垂直。分析小球的受力情况，可确定其运

动情况，判断电场力是否做功。

【解答】

A、正电电荷与足够大的水平接地金属板形成的电场等效为等量异种电荷的电场线分布情况，由于8、C与

。点等间距，根据对称性可知8点与C点电场强度相同，故A正确；

B、2点和A点都处在零等势面上，其电势相等，故B错误；

C。、小球运动过程受到竖直向下的重力和电场力、竖直向上的支持力，水平方向不受力作用，所以小球

做匀速直线运动，带电小球经过AC的时间等于经过C2的时间，并且该过程中电场力不做功，电势能不

变，故CD错误。

6.【答案】B

【解析】【分析】

同步卫星由万有引力提供向心力，结合黄金代换式可求得同步卫星的轨道半径上；由空间站万有引力提供

向心力求解角速度，保真度最高的信息传输的最短时间满足快的比慢点多转了一圈。

【解答】

4B.同步卫星由万有引力提供向心力，答=小叫「2,其中GM=gR2,解得解得「?=」哈，故A错

误，5正确；

CD.空间站由万有引力提供向心力，=解得角速度31=J9，同步卫星的角速度32=含，

保真度最高的信息传输的最短时间满足（四-32）戊=2兀，解得=T=,故CD错误。

卜37。

7.【答案】C

【解析】【分析】

本题考查了斜抛问题，需要注意，一般情况下抛体运动都是分解为水平竖直方向，分析好两个方向的运动

情况即可求解。

抛体运动处理方法是化曲为直，分解到两个相互垂直的方向上：

将表演者的运动分解为水平方向的匀速直线运动，竖直方向的竖直上抛运动，由运动学规律求解表演者落

在左边斜坡的位置和速度方向；

当速度方向与左斜面平行时，表演者距离左边斜坡的最远，据此求出最远距离；

根据斜抛运动规律分别求出表演者上升和下降的高度，得出比值。

【解答】A将表演者的运动分解为：

水平方向的匀速直线运动：x—v0cos45°t=10t；

,,,1

2

竖直方向的竖直上抛运动：y=-v0sin45°t=5t-10t；

落在左边斜坡时：$=tan45。；

联立解得：t=3s或t=Is；

由于t=Is时：x=10m<15m,所以舍去；

则汽=30/n,y=15m,则表演者不是落在左边斜坡的顶点上，故A错误；

A表演者落在左边斜坡时：vx=v0cos45°=10m/s,vy=-v0sin45°+gt=20m/s,速度与水平方向夹

角tana=匕=2,则aR45。，所以速度方向不是沿斜面向下，故8错误；

C.当速度方向与左斜面平行时，表演者距离左边斜坡的最远，则tan45。=%=皿与更1,解得：匕=

vx%cos45

2s；

止匕时％'=q)cos45*i=20zn,y'=-Uosin45%+2g审=0,则表演者距离左边斜坡的最远距离：s=

(%'—15)cos45°=|V-2m,故C正确；

D表演者上升的高度：=(v°si"45°)2=5m；

下降高度：h2-y+=20m,贝！|%i：殳=1：4,故。错误。

故选Co

8.【答案】AC

【解析】【分析】

根据题意确定发动机的输出功率；由效率的定义计算整辆车的总效率；根据P=F"求解牵引力即可确定阻

力。

【解答】

A、发动机的输出功率就是发动机克服各种阻力做功消耗的机械功率，由题意可知，%W的功率推动汽车

前进，所以发动机的输出功率为为%W。从而也算出整辆汽车的总效率100%=磊x100%=

13%,故A正确；

3、17kW用于汽车动力系统做功，泳W到达驱动轮用以驱动汽车前行，故汽车动力系统的效率

?/二KX100%=4X100%=53%,故B错误；

CD、由题意可知，只有9HV到达驱动轮用以驱动汽车前行，，汽车以80卜小"的速度匀速行驶时，受到阻

力约为f=F=(=^N=4X102N,故C正确，。错误。

9.【答案】ABC

【解析】【分析】本题考查了原子核的衰变。

衰变的过程中动量守恒，则小圆为衰变后产生的新核，根据左手定则分析运动方向；再根据大圆和小圆的

mv

运动方向相反和左手定则分析大圆粒子的电性，从而分析衰变类型；根据动量相同，分析半径关

系；衰变的过程中有质量亏损。

777717

【解答】A、根据亍得，丫=靛,因为衰变的过程中动量守恒，可知小圆和大圆对应的粒子的动

量大小相等，则小圆为衰变后产生的新核，根据左手定则知，则小圆对应的粒子的运动方向为逆时针方

向，故A正确；

2、大圆和小圆的运动方向相反，所以小圆顺时针运转，则小圆的粒子带负电，所以钠24发生了£衰变，

故8正确；

TT117

C、衰变放出的粒子为.，，产生的新核为筮Na,根据r=访，动量相同，所以r大:r小=1:12,故C正

确；

。、根据爱因斯坦质能方程知，衰变的过程中有质量亏损，则两条轨迹对应的粒子的质量之和小于衰变前

钠24的质量，故。错误。

10.【答案】BC

【解析】【分析】

本题考查动能定理和动量守恒的应用，以及等效场问题，基础题。

解题的关键是明确甲乙粘在一起后在半圆形轨道上运动过程中有电场力做功，所以机械能不守恒，根据动

能定理，完全非弹性碰撞列方程，注意根据受力分析，确定等效最低点。

【解答】A甲乙粘在一起后在半圆形轨道上运动过程中有电场力做功，所以机械能不守恒，故A错误；

A带电体甲从P点运动到B的过程中，根据动能定理得

qExxPB=-mvQ

甲与乙碰撞后的速度为巧，设甲碰前的速度方向为正方向，则有

mvQ=(m+rri)v1

甲、乙整体运动到半圆形轨道最高点。时设速度为％,根据动能定理得

11

—2mgx2R=22m觉7—7

联立解得％=V-5m/s,故8正确；

C根据等效重力场问题可知，最大速度一定出现在从8到。的过程中，在此过程中只有重力和电场力做

功，这两个力其合力与重力方向成。角斜向右下方，

Eq

tan。=---

2mg

可得tan。=-

4

即e=37°

设最大动能为&m,根据动能定理得

1

qERsind—2nigR(l—cos0)=Ekm—22nl说

解得冬机=5.5/，故C正确，。错误。

故选BCo

11.【答案】(1)1.125(1.124〜1.126均给分)

(2)d

(3)3.5(34〜3,6均给分)

(4)2,3X10-8(2.2xIO"〜24x10-8均给分)

【解析】【分析】

(1)根据螺旋测微器的读数方法进行读数。

(2)根据电流表的内外接的原则确定

(3)结合图形根据斜率计算电阻

(4)根据电阻定律计算电阻率

【解答】

(1)螺旋测微器的读数是固定刻度与可动刻度的示数之和，所以金属丝的直径d=1mm+12.5x0.01mm=

1.125mm

(2)因待测铜质电线的阻值和电流表内阻相差不大，所以采用电流表外接的方法，所以电压表另一接线头c

应该接“d”

6

(3)由丙图的图象斜率k=R=:"；a=3.50

XU.4-(J.1/7

(4)根据电阻定律可求得电阻率

-32

兀&屋3.14x3.5x(1.125x10)n

p=—=----------------------------------------—n-m=2.3X10-8。♦

口414X150

12•【答案】⑴AC；

F—co2

(3)0.20；0.29

【解析】【分析】

本题考查了利用智能手机对竖直面内的圆周运动进行拓展探究；解决实验问题首先要掌握该实验原理，了

解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项，然后熟练应用物理规律来解决实验问题。

(1)根据实验原理分析；

(2)根据描点法作图；

(3)根据手机在最低点的受力，由牛顿第二定律，结合图像求解。

【解答】

(1)48.由图乙可知：摆球连续20次通过最低点，故A正确，B错误；

C.做阻尼振动的系统，其振动的振幅一定越来越小，故C正确；

D阻尼振动由于阻力影响，要克服阻力做功，所以在运动过程中机械能一直逐渐减小，即振幅减小，但周

期不变，故。错误。

(2)根据描点法作图，如图：

F—co2

(3)手机在最低点：F=ma)2r+mg；

由图像可知：F=0.0594d)2+2.0052；

则mg=2.0052,0.0594=mr；

联立解得：mx0.20kg；r«0.29m。

13.【答案】(1)根据题意作图，如图所示，。4为反射线，为折射线,

a=30°

0=60°

由折射定律得

sin0

71=~:--

sma

解得71=

(2)S关于镜面的像点为S。，SS，与液面交点为光线刚好不能射出液面。设临界角为C

sin90°

n=一：-k

sinc

由平面镜成像和几何知识得