2024屆河北省高三上學期大數(shù)據應用調研聯(lián)合測評（四）物理試題（解析版）

PAGEPAGE1河北省2024屆高三年級大數(shù)據應用調研聯(lián)合測評（V）物理注意事項：1.答卷前，考生務必將自己的姓名、班級和考號填寫在答題卡上。2.回答選擇題時，選出每小題〖答案〗后，用2B鉛筆把答題卡上對應題目的〖答案〗標號涂黑，如需改動，用橡皮擦干凈后，再選涂其他〖答案〗標號?；卮鸱沁x擇題時，將〖答案〗寫在答題卡上，寫在本試卷上無效。3.考試結束后，將本試卷和答題卡一并交回。一、單項選擇題：本題共7小題，每小題4分，共28分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。1.2023年4月12日，中國“人造太陽”全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）創(chuàng)下新紀錄，實現(xiàn)403秒穩(wěn)態(tài)長脈沖高約束模等離子體運行，為可控核聚變的最終實現(xiàn)又向前邁出了重要的一步。氘氚核聚變的核反應方程為，已知氘核、氚核、α粒子和X的質量分別為m1、m2、m3、m4，c為真空中的光速，則（）A.核反應方程中X為質子B.核反應方程中X為電子C.氘氚核聚變釋放的能量D.氘氚核聚變釋放的能量〖答案〗D〖解析〗AB．根據核反應中電荷數(shù)守恒和質量數(shù)守恒，可得X的電荷數(shù)為0，質量數(shù)為1，可知X為中子。故AB錯誤；CD．根據質能方程可知，氘氚核聚變釋放的能量為故C錯誤；D正確。故選D。2.彩虹是雨后太陽光射入空氣中的水滴先折射，然后在水滴的背面發(fā)生反射，最后離開水滴時再次折射形成。如圖所示，一束太陽光從左側射入球形水滴，a、b是其中的兩條出射光線，關于a光和b光的說法中，正確的是（）A.在真空中傳播時，a光的波長更長B.在水滴中，a光的傳播速度小C.通過同一裝置發(fā)生雙縫干涉，b光的相鄰條紋間距小D.從同種玻璃射入空氣發(fā)生全反射時，b光的臨界角小〖答案〗B〖解析〗A．a、b兩條出射光線均在水滴表面發(fā)生折射現(xiàn)象，入射角相同，a光的折射角小于b光的折射角，由折射定律可知折射率因為折射率大的光的頻率高，所以頻率有根據得在真空中傳播時，a、b波長的關系為故A錯誤；B．根據折射定律得所以兩束光在水滴中的傳播速度關系為故B正確；C．根據雙縫干涉條紋間距公式知，b光的相鄰條紋間距大，故C錯誤；D．根據臨界角與折射率的關系可知，b光的臨界角大于a光的臨界角，故D錯誤。故選B。3.2019年1月2日，復興號動車在世界上首次實現(xiàn)速度350km/h自動駕駛功能，成為我國高鐵自主創(chuàng)新的又一重大標志性成果。一動車由靜止在恒定牽引力F作用下在平直軌道上運動，受到的空氣阻力大小與其運動速度大小的平方成正比，所受其他阻力恒定。動車的速度大小為v，加速度大小為a，位移大小為x，動能為Ek，運動時間為t。則下列關系圖像，可能正確的是（）A. B. C. D.〖答案〗C〖解析〗AC．設動車受到的空氣阻力大小與其運動速度大小之比為k，其他阻力為f，對動車進行受力分析，可得由牛頓第二定律，可得解得故a與成線性關系；隨著動車啟動，速度變大，加速度a減小，v-t圖像的斜率為加速度a，故A錯誤，C正確；B．x-t圖像的斜率為瞬時速度，因為動車剛啟動時，加速運動，故B錯誤；D．對動車受力分析由動量定理可得則動車的動能為隨著動車啟動，時間t不成線性關系，故D錯誤。故選C。4.如圖所示，輕桿OA與輕桿OB通過光滑鉸鏈安裝在豎直墻面上，另一端通過鉸鏈連接于O點。現(xiàn)將一個質量為m的物塊通過輕繩懸掛于O點保持靜止，鉸鏈質量忽略不計，已知A、B兩點間的距離為L，輕桿OA與輕桿OB長分別為、，重力加速度為g，則（）A.豎直墻對A、B兩點鉸鏈的作用力方向垂直墻面向右B.豎直墻對A、B兩點鉸鏈的作用力方向斜向上C.輕桿OA對O點鉸鏈的作用力大小為D.輕桿OB對O點鉸鏈的作用力大小為〖答案〗C〖解析〗AB．對輕桿OA、OB及重物所組成的系統(tǒng)進行受力分析可知，該系統(tǒng)受到三個外力，分別是豎直墻對A、B兩點鉸鏈的作用及重物重力，由三力平衡可知豎直墻對A、B兩點鉸鏈的總作用力方向豎直向上，大小等于mg，故AB錯誤；CD．以鉸鏈O為研究對象，受到三個力的作用處于平衡，構成力的矢量三角形，與幾何三角形OAB相似，如圖所示有解得，故C正確，D錯誤。故選C。5.如圖甲所示，轆轤是古代民間提水設施，由卷筒、支架、井繩、水斗等部分構成。圖乙為提水設施工作原理簡化圖，卷筒半徑為R，某次從深井中汲取質量為m水，并提升至高出水面H處的井口，假定出水面到井口轉筒以角速度ω勻速轉動，水斗出水面立即獲得相同的速度并勻速運動到井口，則此過程中轆轤對水斗中的水做功的平均功率為（）A. B.C. D.〖答案〗A〖解析〗水上升的速度為水提升到井口對水做功為所用時間為平均功率為聯(lián)立解得，此過程中轆轤對水斗中的水做功的平均功率為故選A。6.如圖所示，邊長為a的等邊位于豎直平面內，BC邊水平，頂點A在BC邊上方，電荷量分別為q、q、三個帶正電的點電荷分別固定在三角形的A、B、C三個頂點上。已知靜電力常量為k，則BC邊中點D處的電場強度大小為（）A. B. C. D.〖答案〗A〖解析〗三個點電荷在D點產生的電場強度方向如圖所示產生的電場強度大小分別為所以D處電場強度大小為故選A。7.《天問》是中國浪漫主義詩人屈原創(chuàng)作的一首長詩，全詩問天問地問自然，表現(xiàn)了屈原對傳統(tǒng)的質疑和對真理的探索精神。我國探測飛船天問一號成功發(fā)射飛向火星，屈原的“天問”夢想成為現(xiàn)實，也標志著我國深空探測邁向一個新臺階。假設天問一號繞火星做勻速圓周運動，軌道半徑為r。已知火星的半徑為R，火星表面的重力加速度為g，引力常量為G，天問一號的質量為m。根據以上信息可求出（）A.天問一號繞火星運行的速度為 B.天問一號繞火星運行的周期為C.火星的第一宇宙速度為 D.火星的平均密度為〖答案〗D〖解析〗A．依題意，天問一號繞火星做勻速圓周運動，萬有引力提供向心力，有又聯(lián)立，解得故A錯誤；B．同理，可得解得故B錯誤；C．火星的第一宇宙速度滿足解得故C錯誤；D．火星的平均密度為聯(lián)立，解得故D正確。故選D。二、多項選擇題：本題共3小題，每小題6分，共18分。在每小題給出的四個選項中，有兩個或兩個以上選項符合題目要求。全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。8.如圖甲所示，“球鼻艏”是位于遠洋輪船船頭水面下方的裝置，當輪船以設計的標準速度航行時，球鼻艏和船首均可推起水波。一水波可視為簡諧橫波，在t=1s時的波形如圖乙所示，傳播速度為4m/s，則（）A.該水波的周期為4sB.該水波的周期為8sC.坐標原點O處質點的振動方程可能是D.坐標原點O處質點的振動方程可能是〖答案〗ACD〖解析〗AB．由圖可知，水波的波長為則水波的周期為故A正確，B錯誤；CD．若波沿x軸正方向傳播，時坐標原點O處質點位于波峰位置，其振動方程為若波沿x軸負方向傳播，時坐標原點O處質點位于波谷位置，其振動方程為故CD正確。故選ACD。9.如圖所示為一交流發(fā)電機模型，發(fā)電機線圈面積，匝數(shù)為N=100匝，內阻不計，繞垂直磁場的軸OO'勻速轉動，轉速為n=100r/s，勻強磁場的磁感應強度為。理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為。在用戶部分電路中電表均為理想電表，定值電阻R1=5Ω、R2=10Ω，則（）A.電壓表的示數(shù)為80VB.電流表的示數(shù)為16AC.發(fā)電機的輸出功率為1920WD.從圖示位置開始計時，線圈產生的電動勢瞬時值表達式為〖答案〗AC〖解析〗A．發(fā)電機線圈產生的最大感應電動勢為又因為聯(lián)立解得則原線圈兩端電壓為根據原副線圈電壓與線圈匝數(shù)的關系解得，電壓表的示數(shù)為故A正確；B．電流表的示數(shù)為故B錯誤；C．電阻R1的功率為電阻R2的功率為所以發(fā)電機的輸出功率為故C正確；D．圖示位置線圈平面與磁場方向平行，產生的感應電動勢最大，則瞬時值的表達式為故D錯誤。故選AC。10.如圖所示，足夠長的U型光滑金屬導軌平面與水平面成θ角，其中MN與PQ平行且間距為d，導軌平面與磁感應強度為B的勻強磁場垂直，導軌底端接定值電阻R，導軌電阻不計，現(xiàn)質量為m的金屬桿ab以初速度v0沿導軌向上開始運動，并與兩導軌始終保持垂直且接觸良好，桿ab接入電路的電阻為r，重力加速度大小為g。則（）A.若桿ab運動距離為L時速度恰好減為0，該過程桿ab運動時間B.若桿ab運動距離為L時速度恰好減為0，該過程桿ab平均速度C.若桿ab經時間t速度恰好減為0，該過程通過桿ab的電荷量為D.若桿ab經時間t速度恰好減為0，該過程桿ab運動的距離為〖答案〗AD〖解析〗A．若桿ab運動為L時速度恰好減為0，由動量定理得又因為聯(lián)立可得，該過程桿ab運動時間為故A正確；B．對ab桿由牛頓第二定律可知桿ab加速度逐漸減小，其圖像如圖所示由圖可知該過程桿ab的平均速度故B錯誤；CD．若桿ab經時間t速度恰好減為0，由動量定理得其中聯(lián)立可得，該過程通過桿ab的電荷量為該過程桿ab運動的距離為故C錯誤，D正確。故選AD。三、非選擇題：本題共5小題，共54分。11.某實驗小組做探究影響向心力大小因素的實驗：（1）方案一：用如圖甲所示的裝置，已知小球在擋板A、B、C處做圓周運動的軌跡半徑之比為1:2:1，變速塔輪自上而下按如圖乙所示三種組合方式，左右每層半徑之比由上至下分別為1:1、2:1和3:1。回答以下問題：①本實驗所采用的實驗探究方法與下列哪些實驗是相同的____________；A.探究平拋運動的特點B.探究影響導體電阻因素C.探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律D.探究加速度與物體受力、物體質量的關系②在某次實驗中，把兩個質量相等的鋼球放在B、C位置，探究向心力的大小與半徑的關系，則需要將傳動皮帶調至第__________層塔輪（填“一”“二”或“三”）。（2）方案二：如圖丙所示裝置，裝置中豎直轉軸固定在電動機的轉軸上（未畫出），光滑的水平直桿固定在豎直轉軸上，能隨豎直轉軸一起轉動。水平直桿的左端套上滑塊P，用細線將滑塊P與固定在豎直轉軸上的力傳感器連接，細線處于水平伸直狀態(tài)，當滑塊隨水平直桿一起勻速轉動時，細線拉力的大小可以通過力傳感器測得。水平直桿的右端最邊緣安裝了寬度為d的擋光條，擋光條到豎直轉軸的距離為L，光電門可以測出擋光條經過光電門所用的時間（擋光時間）?；瑝KP與豎直轉軸間的距離可調?；卮鹨韵聠栴}：①若某次實驗中測得擋光條的擋光時間為，則滑塊P的角速度表達式為ω=__________；②實驗小組保持滑塊P質量和運動半徑r不變，探究向心力F與角速度ω的關系，作出F-ω2圖線如圖丁所示，若滑塊P運動半徑r=0.3m，細線的質量和滑塊與桿的摩擦可忽略，由F-ω2圖線可得滑塊P質量m=________kg（結果保留2位有效數(shù)字）。〖答案〗（1）BD一（2）0.30〖解析〗（1）①[1]在該實驗中，通過控制質量、半徑、角速度中兩個物理量相同，探究向心力與另外一個物理量之間的關系，采用的科學方法是控制變量法。A．探究平拋運動的特點，例如兩球同時落地，兩球在豎直方向上的運動效果相同，應用了等效思想，故A錯誤；B．當一個物理量與多個物理量相關時，應采用控制變量法，探究該物理量與某一個量的關系，在探究影響導體電阻的因素實驗中使用了控制變量法，故B正確；C．探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律，應用了等效替代法，故C錯誤；D．探究加速度與物體受力、物體質量的關系，應用了控制變量法，故D正確。故選BD。②[2]在某次實驗中，把兩個質量相等的鋼球放在B、C位置，探究向心力的大小與半徑的關系，應使兩球的角速度相同，則需要將傳動皮帶調至第一層塔輪。（2）①[3]擋光條的線速度為又因為聯(lián)立解得，滑塊P的角速度表達式為②[4]根據向心力大小公式所以圖線的斜率為解得，滑塊P質量為12.某同學為了測量兩節(jié)干電池組成的電池組的電動勢和內阻（內阻約為1Ω），設計了如圖甲所示的電路。除電池、開關、導線外，可供使用的器材還有：A.電壓表V（量程3V或15V）B.電流表A（量程0.6A或3A）C.定值電阻R0（阻值0.5Ω）D滑動變阻器R（阻值范圍0~50Ω）（1）根據所提供的實驗器材，實驗時電壓表應選擇量程___________（填“3V”或“15V”），電流表應選擇___________量程（填“0.6A”或“3A”）。（2）利用實驗測得的實驗數(shù)據在坐標紙上繪制出U-I圖像如圖乙所示，則該電池組的電動勢E=___________V，內電阻r=___________Ω（結果保留2位小數(shù)）。（3）從實驗設計原理來看，該電池組電動勢的測量值___________（填“大于”“小于”或“等于”）真實值，內電阻的測量值___________（填“大于”“小于”或“等于”）真實值?！即鸢浮剑?）3V0.6A（2）3.001.17（3）小于小于〖解析〗（1）[1]由乙圖可知電池組的電動勢大約為3.00V，實驗時電壓表應選擇3V量程。[2]由乙圖可知實驗中，電流的取值范圍為0~0.6A，所以電流表應選擇0.6A量程。（2）[3][4]由乙圖可知解得（3）由于電壓表的分流作用，電流表的測量值小于真實值，電源的U-I圖像如圖所示由圖像可知，該電池組電動勢的測量值小于真實值，內電阻的測量值小于真實值。13.如圖所示，豎直放置在水平桌面上的左右兩汽缸粗細均勻，內壁光滑，橫截面的直徑分別為d、2d，由體積可忽略的細管在底部連通。兩汽缸與外界導熱良好，各有一輕質活塞將一定質量的理想氣體封閉，左側汽缸底部與活塞用一輕質細彈簧相連。初始溫度為T0時，兩汽缸內封閉氣柱的高度均為H，彈簧長度恰好為原長。環(huán)境溫度升高后，左右側活塞高度差變?yōu)?。已知大氣壓強為p0，彈簧始終在彈性限度內。（1）求汽缸內氣體的溫度T；（2）若汽缸內氣體溫度保持T不變，右側活塞在外力作用下恢復到原來位置，左側活塞上升的高度，求彈簧的勁度系數(shù)k?！即鸢浮剑?）；（2）〖解析〗（1）對左右氣缸內封閉的氣體，初狀態(tài)有末狀態(tài)有由蓋—呂薩克定律可得聯(lián)立解得，汽缸內氣體的溫度為（2）若汽缸內氣體溫度保持T不變，右側活塞在外力作用下恢復到原來位置，左側活塞上升的高度，對左右氣缸內封閉氣體，初狀態(tài)有末狀態(tài)有由玻意耳定律得聯(lián)立可得對左側氣缸活塞受力分析，由平衡條件由胡克定律得即彈簧的勁度系數(shù)為14.如圖所示xOy坐標系處在豎直平面內，在第一象限內存在水平向右的勻強電場，在第二、三象限內存在豎直向上的勻強電場和垂直紙面向里的勻強磁場，兩個區(qū)域的電場強度大小相等。一質量為m、電荷量為q（q>0）的帶電小球以初速度v0沿與x軸負方向成θ=45°的方向從M點進入第一象限，在第一象限內做直線運動，經過y軸上A點時的速度為。經歷一段時間后，小球經x軸上的N點（圖中未畫出）進入第三象限，速度方向與x軸正方向成β=60°角。小球進入第三象限后從y軸P點（圖中未畫出）射出，重力加速度為g，求：（1）勻強電場的電場強度的大小及M點到坐標原點O的距離；（2）勻強磁場的磁感應強度的大小；（3）判斷帶電小球從P點進入第四象限能否回到x軸。〖答案〗（1）；；（2）；（3）見〖解析〗〖解析〗（1）根據題意，小球由M點運動到A點做勻減速直線運動，且聯(lián)立解得（2）由于小球受到向下的重力和向上的電場力相等，所以小球進入第二象限后做勻速圓周運動，軌跡如圖所示根據洛倫茲力提供向心力有根據幾何關系聯(lián)立解得（3）小球進入第四象限做斜上拋運動，則說明小球從P點進入第四象限能回到x軸15.如圖所示為某游戲裝置的簡化模型圖，該裝置由弧形軌道AB、半徑的豎直圓軌道、水平軌道BD、水平傳送帶DE和足夠長的水平地面組成，除地面外剩余各部分平滑連接，圓軌道最低點B處的入、出口稍錯開。一質量的滑塊P從AB軌道上由靜止釋放，通過弧形軌道后與質量的滑塊Q相遇時發(fā)生對心彈性碰撞。碰后滑塊P恰好能再次通