河北省衡水2024-2025學(xué)年高三上學(xué)期綜合素質(zhì)評價一試卷物理答案

2024—2025學(xué)年度下學(xué)期高三年級素養(yǎng)檢測一物理試卷1.如圖所示，通過計算可知：一個半徑為R的均勻帶電體（或球殼）在球的外部產(chǎn)生的電場，與一個位于E=球心、電荷量相等的點(diǎn)電荷在同一點(diǎn)產(chǎn)生的電場相同，在相關(guān)應(yīng)用中可用點(diǎn)電荷場強(qiáng)公式r進(jìn)行計算。這里所采用最核心的物理方法與下列哪個相同()A.瞬時速度概念的建立B.“重心”模型的建立C.彈簧振子模型的建立D.探究向心力大小的表達(dá)式【答案】B【解析】【詳解】A．一個半徑為R的均勻帶電體（或球殼）在球的外部產(chǎn)生的電場，與一個位于球心、電荷量相等的點(diǎn)電荷在同一點(diǎn)產(chǎn)生的電場相同，這里采用最核心的物理方法為等效替代，瞬時速度概念的建立采用了極限法，故A錯誤；B．“重心”模型的建立采用了等效替代，故B正確；C．彈簧振子模型的建立采用了理想模型法，故C錯誤；D．探究向心力大小的表達(dá)式采用了控制變量法，故D錯誤。故選B。2.“抖空竹”是中國傳統(tǒng)的體育活動之一?，F(xiàn)將抖空竹中的一個變化過程簡化成如圖所示模型：不可伸長的輕繩系于兩根輕桿的端點(diǎn)位置，左、右手分別握住兩根輕桿的另一端，一定質(zhì)量的空竹架在輕繩上。接下來做出如下動作，左手抬高的同時右手放低，使繩的兩個端點(diǎn)沿豎直面內(nèi)等腰梯形的兩個腰（梯形的上下底水平）勻速移動，即兩端點(diǎn)分別自A、C兩點(diǎn)，沿AB、CD以同樣大小的速度勻速移動，忽略摩擦力及空氣阻力的影響，則在變化過程中，下列說法正確的是()A.左右兩繩的夾角增大B.左右兩繩的夾角減少C.輕繩的張力變大D.輕繩的張力大小不變【答案】D【解析】【詳解】對空竹受力分析，同一根繩子拉力處處相等，所以在水平方向空竹共點(diǎn)力平衡，設(shè)F1與水平方向的夾角為α,F2與水平方向的夾角為β,有Fcosα=F2cosβ所以α=β所以兩根繩與豎直方向的夾角相等為θ,則2F1cosθ=mg解得F=mg12cosθ兩端點(diǎn)沿AB、CD以同一速度勻速移動，移動的過程有的位移大小相等，兩端點(diǎn)在水平方向上的距離不變，所以θ不變，從而得出F1和F2均不變，且兩者大小相等，故ABC錯誤，D正確。故選D。3.在巴黎奧運(yùn)會上，中國跳水夢之隊首次包攬八金。如圖甲所示，在某次跳水比賽中，假設(shè)運(yùn)動員入水前做豎直上拋運(yùn)動，從離開跳板瞬間開始計時，取豎直向下為正方向，該運(yùn)動員重心的豎直速度v隨時間t變化的圖像如圖乙所示，其中0~t2部分為直線。則()A.t1時刻運(yùn)動員離水面最高B.t3時刻運(yùn)動員離水面最高C.t4時刻運(yùn)動員所受重力瞬時功率最大D.0~t1運(yùn)動員所受重力沖量為零【答案】A【解析】【詳解】AB．由乙圖可知，0-t1時刻運(yùn)動員向上減速到零，故t1時刻運(yùn)動員離水面最高，故A正確，B錯誤；C．由乙圖可知，t4時刻運(yùn)動員的速度為零，故此時的重力瞬時功率為零，故C錯誤；D．根據(jù)I=mgt可知0~t1運(yùn)動員所受重力沖量不為零，故D錯誤。故選A。4.如圖，嫦娥六號于2024年6月2日6時23分成功著陸在月球背面南極-艾特肯盆地預(yù)選著陸區(qū)，開啟人類探測器首次在月球背面實(shí)施的樣品采集任務(wù)。著陸前探測器先在離月面高度為h的圓軌道做周期為T的圓周運(yùn)動，隨后實(shí)施降軌，當(dāng)離月面高度為100m時懸停避障。這時反推發(fā)動機(jī)向下噴出氣體的速度大小為v，探測器質(zhì)量為m，月球半徑為R，若不計探測器質(zhì)量的變化，發(fā)動機(jī)每秒噴出氣體的質(zhì)量為()A.B.C.D.【答案】B【解析】【詳解】設(shè)月球質(zhì)量為M，探測器在圓軌道運(yùn)動時，有設(shè)月球表面重力加速度為g，有探測器懸停時，發(fā)動機(jī)推力F=mg設(shè)Δt時間噴出氣體質(zhì)量為Δm，由動量定理FΔt=Δm(v-0)聯(lián)立可得發(fā)動機(jī)每秒噴出氣體的質(zhì)量為故選B。5.某實(shí)驗(yàn)室有一研究擺動的裝置，如圖所示，質(zhì)量為m的小球B通過不可伸長的輕繩與質(zhì)量為2m的滑塊A相連接，且滑塊A穿套在光滑的輕桿之上可以左右自由滑動?，F(xiàn)保持輕繩伸直并將小球B從與A等高處靜止釋放，已知AB在同一豎直面內(nèi)，重力加速度為g，忽略空氣阻力，則當(dāng)小球B第一次擺至最低點(diǎn)時輕繩所受的拉力大小為()A.mgB.2mgC.3mgD.4mg【答案】D【解析】【詳解】由題知，A、B組成的系統(tǒng)在水平方向上動量守恒，小球B從釋放點(diǎn)第一次擺到最低點(diǎn)有根據(jù)能量守恒有聯(lián)立解得小球B第一次擺至最低點(diǎn)，根據(jù)牛頓第二定律有解得輕繩的拉力為F=4mg根據(jù)牛頓第三定律，可知當(dāng)小球B第一次擺至最低點(diǎn)時輕繩所受的拉力大小為4mg。故選D。6.如圖，在水平地面上固定一圓環(huán)，圓環(huán)內(nèi)壁光滑，圓環(huán)內(nèi)嵌著A、B兩個大小相同的小球，它們的質(zhì)量分別是mA、mB，且mA>mB，小球的直徑略小于圓環(huán)的孔徑且它們之間的摩擦忽略不計，圓環(huán)的內(nèi)半徑遠(yuǎn)大于球的半徑，初始時B球處于靜止?fàn)顟B(tài)，A球以一定初速度撞擊B球，A、B兩個球在a點(diǎn)發(fā)生彈性碰撞，一段時間后，A、B兩個球在b點(diǎn)發(fā)生第二次彈性碰撞，a、b兩點(diǎn)與圓環(huán)圓心的連線夾角為120°,則mA:mB為()【答案】A【解析】【詳解】兩球發(fā)生彈性碰撞，設(shè)碰后速度分別為vA、vB，則根據(jù)動量守恒和機(jī)械能守恒有聯(lián)立解得第二次碰撞發(fā)生在圖中的b點(diǎn)，則從第一次碰撞到第二次碰撞之間，有l(wèi)周，xB=故A、B通過的路程之比為則有聯(lián)立解得由于兩質(zhì)量均為正數(shù)，故k=0，即故選A。7.如圖所示，虛線圓的半徑為R，AB是直徑，O是圓心，D是圓周上的一點(diǎn)，C是BA延長線上的一點(diǎn)，CD是虛線圓的切線，把電荷量均為q的正電荷（均可視為點(diǎn)電荷）分別置于A、D兩點(diǎn)，已知∠DBA=30°,靜電力常量為k，下列說法正確的是()A.A點(diǎn)的點(diǎn)電荷在B點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度大小為B.D點(diǎn)的點(diǎn)電荷在B點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度大小為C.D點(diǎn)的點(diǎn)電荷在C點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度大小為D.如果在A、D兩點(diǎn)同時放置電荷量均為q的兩正點(diǎn)電荷，則O點(diǎn)的電場強(qiáng)度的大小為【答案】D【解析】【詳解】A．A點(diǎn)的點(diǎn)電荷在B點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度故A錯誤；B．由幾何關(guān)系可得 D點(diǎn)的點(diǎn)電荷在B點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)大小故B錯誤； D點(diǎn)的點(diǎn)電荷在C點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)大小為故C錯誤；D．兩點(diǎn)電荷分別在O點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度大小均為R兩個電場強(qiáng)度的夾角為60°,則O點(diǎn)電場強(qiáng)度的大小為故選D。8.如圖所示，光滑水平軌道上放置足夠長的木板A（上表面粗糙）和滑塊C，滑塊B置于A的左端，A、B間動摩擦因數(shù)為μ=0.5，三者質(zhì)量分別為mA=2kg，mB=1kg，mC=2kg。開始時C靜止，A、B一起以v0=5m/s的速度勻速向右運(yùn)動，A與C發(fā)生碰撞（時間極短）后立即一起向右運(yùn)動。取g=10m/s2，則()A.A與C碰撞后瞬間，A的速度為3m/sB.A與C碰撞后瞬間，A的速度為2.5m/sC.A與C碰撞過程中損失的機(jī)械能為15JD.若長木板A的長度為0.6m，則滑塊B不會滑離木板A【答案】BD【解析】【詳解】AB．在A與C碰撞中，因碰撞時間極小，動量守恒，設(shè)碰撞后瞬間A與C共同速度為vAC，以右為正方向，由動量守恒定律可得mAv0=（mA+mC）vAC解得vAC=2.5m/sA錯誤，B正確C．A與C碰撞運(yùn)動中損失的機(jī)械能為代入數(shù)據(jù)解得C錯誤；D．A與B的摩擦力大小為Ff=μmBg則有B的加速度大小為AC的加速度大小為B做減速運(yùn)動，AC做加速運(yùn)動，設(shè)速度相等時所用時間為t，則有v0aBtAC+aACt解得t=0.4sB的位移為A的位移為B相對A的位移為△x=xB－xA=1.6m－1.1m=0.5m因此若長木板A的長度為0.6m，則滑塊B不會滑離木板A，D正確。故選BD。9.一半徑為R的半球面均勻帶有正電荷Q，電荷Q在球心O處產(chǎn)生的場強(qiáng)大小方向如圖所示。把半球面分為表面積相等的上、下兩部分，如圖甲所示，上、下兩部分電荷在球心O處產(chǎn)生電場的場強(qiáng)大小分別為E1、E2；把半球面分為表面積相等的左、右兩部分，如圖乙所示，左、右兩部分電荷在球心O處產(chǎn)生電場的場強(qiáng)大小分別為E3、E4，則()A.E132R242R2【答案】AD【解析】【詳解】AB．根據(jù)點(diǎn)電荷電場強(qiáng)度公式且電荷只分布在球的表面，可知每個電荷在球心O處產(chǎn)生的電場強(qiáng)度大小相同。對于圖甲，表面積相同，所分布電荷總量相同，由電場強(qiáng)度的矢量疊加可知，上、下兩部分電荷在球心O處產(chǎn)生電場的場強(qiáng)大小關(guān)系為El＞E2因電荷Q在球心O處產(chǎn)生的場強(qiáng)大小則故A正確，B錯誤；CD．對于圖乙，半球面分為表面積相等的左、右兩部分，由于左右兩個半個球殼在同一點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)大小相等，則根據(jù)電場的疊加可知，左側(cè)部分在O點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)與右側(cè)電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)大小相等，即E3＝E4由于方向不共線，由合成法則可知故C錯誤，D正確。故選AD.10.如圖所示，水平面內(nèi)的等邊三角形BCD的邊長為L，頂點(diǎn)C恰好位于光滑絕緣直軌道AC的最低點(diǎn)，A點(diǎn)到B、D兩點(diǎn)的距離均為L，z軸上的A點(diǎn)在BD邊上的豎直投影點(diǎn)為O。y軸上B、D兩點(diǎn)固定兩個等量的正點(diǎn)電荷，在z軸兩電荷連線的中垂線上必定有兩個場強(qiáng)最強(qiáng)的點(diǎn)，這兩個點(diǎn)關(guān)于原點(diǎn)O對稱。在A點(diǎn)將質(zhì)量為m、電荷量為-q的小球套在軌道AC上（忽略它對原電場的影響將小球由靜止釋放，已知靜電力常量為k，重力加速度為g，且k3mg，忽略空氣阻力，下列說法正確的是()A.圖中的A點(diǎn)是z軸上場強(qiáng)最強(qiáng)的點(diǎn)B.軌道上A點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小為C.小球剛到達(dá)C點(diǎn)時的加速度不為0D.小球剛到達(dá)C點(diǎn)時的動能為mgL【答案】BD【解析】【詳解】A．由題意可知如圖所示，P為z軸上一點(diǎn)，PD連線與z軸的夾角為θ根據(jù)等量同種電荷的電場分布可知P點(diǎn)的電場強(qiáng)度豎直向上，大小表示為整理得1-t2)對函數(shù)求導(dǎo)f/(t)=1-3t2結(jié)合導(dǎo)函數(shù)的性質(zhì)可知，在t∈單調(diào)遞增，在t∈單調(diào)遞減，因此t=cosθ=電場強(qiáng)度最大，即 由此可知，z軸上距離O點(diǎn)L處的兩點(diǎn)電場強(qiáng)度最大，故A錯誤；故B正確；C．由幾何關(guān)系可知根據(jù)對稱性可知，A、C兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小相等，因此，C點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向沿x軸正方向，電場強(qiáng)度大小表示為小球在C點(diǎn)時的受力如圖所示小球在C受到的電場力為C沿桿方向的合力為F=mgcos45o-Fcos45o=ma解得由此可知小球剛到達(dá)C點(diǎn)時的加速度為0，故C錯誤；D．根據(jù)等量同種電場分布和對稱關(guān)系可知，A、C兩點(diǎn)電勢相等，電荷從A到C的過程中電場力做功為零，根據(jù)動能定理可得mg.OA=EkC-0解得故選BD。11.如圖所示，某探究小組用圖示裝置做“探究碰撞中的不變量”的實(shí)驗(yàn)，圖中的氣墊導(dǎo)軌由導(dǎo)軌、滑塊、彈射架、光電門等組成。（1）實(shí)驗(yàn)探究小組采用了正確的操作步驟：①該小組測出了滑塊通過兩個光電門的擋光時間。已知兩滑塊上遮光板的寬度相同?；瑝K1通過光電門1的擋光時間為Δt1，通過光電門2的擋光時間為Δt2，滑塊2通過光電門2的擋光時間為Δt3；②測得滑塊1的質(zhì)量為m1，滑塊2（包括彈簧）的質(zhì)量為m2。（2）數(shù)據(jù)處理與實(shí)驗(yàn)結(jié)論：①實(shí)驗(yàn)中采用氣墊導(dǎo)軌的原因是______；②本實(shí)驗(yàn)探究滑塊碰撞前后動量是否守恒，其驗(yàn)證等式為______。（3）另一實(shí)驗(yàn)探究小組采用了上一小組的裝置，并采用了新的方式做“探究碰撞中的不變量”的實(shí)驗(yàn)。如圖所示，兩個滑塊用細(xì)線連接且靜止，中間有一個壓縮到最短的輕質(zhì)彈簧。燒斷細(xì)線，輕彈簧將兩個滑塊彈開，測得它們通過光電門的時間分別為t1、t2?；瑝K1的質(zhì)量為m1，滑塊2的質(zhì)量為m2，則動量守恒應(yīng)滿足的關(guān)系式為?！敬鸢浮竣?減小因滑塊和導(dǎo)軌之間的摩擦引起的實(shí)驗(yàn)誤差③.m1t2-m2t1=0【解析】【詳解】（2）①[1]使用氣墊導(dǎo)軌使兩滑塊能沿導(dǎo)軌做直線運(yùn)動，保證了兩滑塊碰撞前后在同一條直線上做一維碰撞，減小了因滑塊和導(dǎo)軌之間的摩擦而引起的誤差，從而減小實(shí)驗(yàn)誤差。②[2]設(shè)遮光條寬度為d，則滑塊1碰撞之前的速度滑塊1碰撞之后的速度滑塊2碰撞后的速度探究滑塊碰撞前、后動量是否守恒，需要驗(yàn)證等式為即化簡得（3）[3]根據(jù)動量守恒定律，滿足的表達(dá)式為即滑塊A、B的速度分別為代入可得變形得m1t2-m2t1=012.圖甲是某種“研究平拋運(yùn)動”的實(shí)驗(yàn)裝置，斜槽末端口N與Q小球離地面的高度均為H，實(shí)驗(yàn)時，當(dāng)P小球從斜槽末端與擋片相碰后水平飛出，同時由于電路斷開使電磁鐵釋放Q小球，發(fā)現(xiàn)兩小球同時落地，改變H大小，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，P、Q仍同時落地。（兩球下落過程不發(fā)生碰撞）（1）關(guān)于實(shí)驗(yàn)條件的說法，正確的有。A.斜槽軌道必須光滑B.P球的質(zhì)量必須大于Q球的質(zhì)量C.P小球每次必須從斜槽上相同的位置無初速度釋放D.P小球可以從斜槽上不同的位置無初速度釋放（2）在某次實(shí)驗(yàn)過程中，將背景換成方格紙，通過頻閃攝影的方法拍攝到如圖乙所示的小球做平拋運(yùn)動的照片，小球在平拋運(yùn)動中的幾個位置如圖中的a、b、c、d所示，圖中每個小方格的邊長為L=1.6cm，則頻閃相機(jī)的拍照頻率f=Hz，該小球平拋時的速度大小v0=m/s，c點(diǎn)的豎直分速度大小為 m/s。（結(jié)果保留2位有效數(shù)字，重力加速度g取10m/s2）【答案】（1）D（2）①.25②.0.80③.1.0【解析】【小問1詳解】A．在研究小球做平拋運(yùn)動規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，并不需要斜槽軌道光滑，只要保證保證小球做平拋運(yùn)動即可，斜槽是否光滑對實(shí)驗(yàn)沒有影響，故A錯誤；B．P球不與Q球直接發(fā)生碰撞，P球從斜槽上無初速度釋放后在斜槽末端只需與擋片相碰就可使電路斷開使電磁鐵釋放Q小球，這個對照實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了做平拋運(yùn)動的小球在豎直方向做自由落體運(yùn)動，與P、Q之間的質(zhì)量無關(guān)，故B錯誤；CD．該實(shí)驗(yàn)過程只為驗(yàn)證做平拋運(yùn)動的小球在豎直方向做自由落體運(yùn)動，并不是為了得到平拋運(yùn)動的軌跡，因此不需要保證小球每次做平拋運(yùn)動的初速度相同，所以P小球可以從斜槽上不同的位置無初速度釋放，故C錯誤，D正確。故選D?！拘?詳解】[1]平拋運(yùn)動在豎直方向做自由落體運(yùn)動，在豎直方向由逐差相等可得ycd-ybc=3L-2L=gt2解得∶根據(jù)周期與頻率之間的關(guān)系可得[2]水平方向做勻速直線運(yùn)動，根據(jù)坐標(biāo)紙中的點(diǎn)跡可得，在水平方向2L=v0t解得v0=0.80m/s[3]根據(jù)勻變速直線運(yùn)動中，一段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度，可知在c點(diǎn)豎直分速度13.2022年2月12日，中國運(yùn)動員高亭宇斬獲北京冬奧會男子速度滑冰500米金牌。中國航天科工研發(fā)的“人體高速彈射裝置為運(yùn)動員的高質(zhì)量訓(xùn)練提供了科技支持。該裝置的作用過程可簡化成如圖所示，運(yùn)動員在賽道加速段受到裝置的牽引加速，迅速達(dá)到指定速度后練習(xí)過彎技術(shù)。某次訓(xùn)練中，質(zhì)量m=60kg（含身上裝備）的運(yùn)動員僅依靠F=600N的水平恒定牽引力從靜止開始加速運(yùn)動了s=20m的距離，然后保持恒定速率通過半徑為R=10m的半圓形彎道，過彎時冰刀與冰面彎道凹槽處的接觸點(diǎn)如放大圖所示。忽略一切阻力，重力加速度g取10m/s2，求：（1）運(yùn)動員被加速后的速率v及加速過程中牽引力的平均功率P；（2）運(yùn)動員過彎道上A點(diǎn)時，冰面對其作用力FN的大小。【答案】（1）20m/s，6000W2）600N【解析】【詳解】（1）對運(yùn)動員進(jìn)行受力分析，由牛頓第二運(yùn)動定律可得F=ma解得運(yùn)動員由靜止開始加速，由運(yùn)動學(xué)公式v2=2as解得加速過程中牽引力做的功W=Fs解得則加速過程牽引力的平均功率為解得（2）對運(yùn)動員在A點(diǎn)受力分析可知，支持力在水平方向的分力提供向心力，即2解得FNx=2400N支持力在豎直方向的分力平衡重力，即FNy=mg解得FNx=600N由力的合成與分解可得解得14.如圖所示，可視為質(zhì)點(diǎn)的兩滑塊A、B均靜止在粗糙水平地面上，兩者之間有一被壓縮的輕質(zhì)彈簧（長度不計A與豎直墻壁距離L=8m。現(xiàn)解除彈簧鎖定，使A、B瞬間分離，并立即取走彈簧，此時兩物塊獲得的動能之和為28J。已知A、B質(zhì)量分別為mA=1kg、mB=7kg，所有碰撞均為彈性碰撞，A、B均沿同一水平直線運(yùn)動，A、B與地面之間的動摩擦因數(shù)均為μ=0.1，重力加速度取g=10m/s2，求：（1）取走彈簧時A、B獲得的速度大??；（2）A、B都停止運(yùn)動后，兩者之間的距離；（3）改變L的大小，使A、B第1次碰撞時，B已經(jīng)停止，且能發(fā)生第2次碰撞，求L的取值范圍。（3）3m<L<m.【解析】【小問1詳解】解鎖瞬間A、B動量守恒、能量守恒，則有22mAvAmBvB=0，mAvA+mBvB22解得【小問2詳解】根據(jù)牛頓第二定律有結(jié)合上述可知可知，A、B分離后能再次碰撞且相碰時B已停止運(yùn)動，設(shè)碰前A的速度為v，則有解得A、B第一次彈性碰撞，則有解得A、B都停止運(yùn)動后，兩者之間的距離22解得【小問3詳解】B停止運(yùn)動時間B剛好停止運(yùn)動有解得L1=3m當(dāng)A、B第一次相碰時，A速度為v，則有A、B第一次彈性碰撞A、B第二次碰撞時A恰好停止運(yùn)動，則有解得綜合上述有15.如圖甲所示，光滑小球A、B（可視為質(zhì)點(diǎn)）的質(zhì)量均為m，用長為L的輕桿連接后緊靠墻壁豎直立于水平面上，初始時均處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)A受到輕微擾動向右傾倒（初速度視為0兩球始終在同一豎直平面內(nèi)運(yùn)動，桿與水平方向的夾角為θ(θ<90o)，重力加速度大小為g。（1）求B恰好離開墻壁時桿與水平方向夾角的正弦值sinθ0；（2）求從A受微擾后瞬間至落地前瞬間的過程，桿對A做的功；（3）A、B和輕桿組成的系統(tǒng)在外力作用下豎