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2024-2025学年河北省部分学校大联考高三模拟考试物理试卷（5月）
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.如图所示，石锅鱼味道鲜美，不仅保留了食物的自然味道，还含有多种微量元素和矿物质。某种铁合金复合石锅在电磁炉上也能使用。已知电磁炉只能加热含有磁性材料的锅具。下列相关说法正确的是( )
A. 将该石锅换成陶瓷锅后也一定能通过电磁炉加热食物
B. 电磁炉接电压合适的直流电源后也能正常加热该石锅内的食物
C. 该石锅放置在电磁炉上能加热食物的原理是电磁感应现象
D. 该石锅放置在电磁炉上能加热食物的原理是电流的磁效应
2.某核动力航母的核燃料是铀，其核反应方程为，下列说法正确的是( )
A. 该反应为人工核转变
B. 反应生成物不计重力垂直磁场射入时不会发生偏转
C. 反应过程中需要不断吸收热量
D. 核动力航母的核废料可直接在地表下浅埋
3.如图1所示，单匝矩形线圈与理想变压器、定值电阻、滑动变阻器按图示连接，线圈电阻不计。线圈在磁场中匀速转动，从时刻开始，线框中产生的电动势e随时间t的变化规律如图2所示。下列说法正确的是( )
A. 时刻，线框位于图1所示位置
B. 线圈转动的角速度
C. 仅将滑动变阻器的滑片P向上滑动，两端的电压变大
D. 仅将滑动变阻器的滑片P向上滑动，两端的电压变大
4.第十五届中国国际航空航天博览会于2024年11月12日至17日在珠海举行。我国运加油机在此次航展上进行飞行展示。假设运在起飞前滑行过程中所受的牵引力和阻力不变，在运的速度为时开始计时，用x表示位移，用v表示速度，用表示动能，用P表示牵引力的功率，用t表示时间，下列相关图像可能正确的是( )
A.
B.
C.
D.
5.如图所示，一根光滑绝缘轻杆的下端固定于竖直转动轴的O点，轻杆上套有一根劲度系数为k的绝缘轻弹簧，弹簧的下端固定在O点，上端与中心有孔的带电小球相连，小球的质量为m、电荷量为，小球可以随杆一起绕转动轴匀速转动，小球运动所在的空间存在辐射状的电场。当小球与杆之间没有弹力作用时，小球运动的轨迹圆的半径为R，且小球运动中杆与水平面间的夹角均为。已知轨迹圆上的场强大小，方向沿半径方向向外辐射，重力加速度为 g，取，，小球的孔径略大于杆的直径，弹簧始终处于弹性限度内，忽略空气阻力，则小球做圆周运动的周期为( )
A. B. C. D.
6.一定质量的理想气体从状态a开始依次经历了四个过程回到状态a，整个过程中的图像如图所示。其中bc平行于T轴，cd平行于V轴，da的反向延长线通过坐标原点O，则下列说法正确的是( )
A. 过程，气体的压强先增大后减小
B. 过程，单位时间内气体分子对器壁的碰撞次数减少
C. 过程，气体从外界吸收热量
D. 过程，气体分子对器壁单位面积的平均作用力增大
7.由三颗星体构成的系统被称为三星系统，有两种常见的简化模型，一种直线模型如图1所示，A、B、C三颗星体位于同一条直线上，A、C星体绕B星体在同一半径为R的圆轨道上做匀速圆周运动;另一种等边三角形模型如图2所示，A、B、C三颗星体分别位于等边三角形的三个顶点上，并沿外接于等边三角形的圆轨道运行。已知引力常量为G，A、B、C星体的质量均为m，忽略星体的大小，不考虑其他星体对三星系统的影响，若两种情形下星体A运动的动能相等，则图2中星体之间的距离为( )
A. B. C. D.
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8.同种介质中，两波源产生的简谐横波分别沿x轴正方向和x轴负方向传播，如图所示为时的波形图及P、Q、M三点的坐标。已知沿x轴正方向传播的波引起质点P的振动方程为，则下列说法正确的是( )
A. 两列波的传播速度大小相等且为
B. 两列波相遇时引起质点振动的最小振幅为5cm
C. Q质点振动的最大振幅为15cm
D. 沿x轴负方向传播的波引起质点M的振动方程为
9.如图1所示是一个大型游乐场的翻滚过山车项目，一个设计小组为了研究过山车的安全性能，组装了如图2所示的过山车简化模型，模型中轨道由三部分构成，AB为弧形轨道，BCD为圆轨道且轨道半径为R，DE为左端带有小圆弧的倾斜轨道，B点为圆轨道的最低点，轨道的三部分平滑相连。质量为m的过山车模型从A点由静止无动力下滑，在最低点B处与另一个质量为的静止小车厢相碰并瞬间组成一个整体，碰后沿圆轨道BCD运动时恰好能通过其最高点。已知重力加速度为g，，不计摩擦及空气阻力，过山车模型和小车厢模型均可视为质点，研究过山车运动时可将各轨道视为在同一竖直平面内。则下列说法正确的是( )
A. 过山车模型与小车厢模型碰撞过程中机械能守恒
B. 过山车模型与小车厢模型碰撞过程中水平方向动量守恒
C. 碰后瞬间过山车模型和小车厢模型整体的速度大小为
D. 碰前瞬间过山车模型的速度大小为
10.如图1所示的装置中，电源电动势为E，内阻为r，滑动变阻器连入电路的电阻为R，导体棒PQ的质量为m，PQ的长度和轻质硬导线OP、的长度均为L，硬直导线OP、与导体棒PQ垂直且三者组成的框架通过O、处的导电光滑小环未画出可绕水平轴在竖直面内转动，导体棒PQ及所有导线的电阻忽略不计，其侧视图如图2所示。该装置所在空间存在方向竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为。闭合开关后，硬导线OP、和导体棒PQ恰能在图示位置保持静止，OP、与竖直方向的夹角为，此时记为时刻。此后磁场的磁感应强度缓慢减小，且在时刻恰好减为零。则时间内，下列说法正确的是( )
A. 时刻，通过平面的磁通量大小为
B. 时间内，通过平面的磁通量改变量大小为
C. 时刻，导体棒所受的安培力大小为
D. 时刻，导体棒所受的安培力大小为
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.实验小组的同学利用如图1所示的装置测量当地的重力加速度。
某同学用游标卡尺测得小球的直径如图2所示，其直径 mm。
同学们在组装单摆时，图1虚线框内你认为最好的悬挂方式是图3中的 选填“甲”或“乙”。
关于实验中的注意事项，下列说法正确的是 。填选项前的字母
A.小球需选用密度大、体积小的钢球
B.需测出小球完成几十次全振动的总时间，再求出单摆的周期
C.使小球摆动的幅度尽量大一些，这样测量的时间更准确
D.测摆长时应先在水平桌面上将细线拉直测得细线长度，然后再悬挂小球
将小球向外拉开，使细绳与竖直方向成合适角度后由静止释放，小球下端安装有一轻质遮光条，在小球下方的遮光条第一次经过最低点开始遮光时进行计时，测得小球从第1次开始遮光到第n次开始遮光经历的总时间为t，若测得单摆细线的长度为l，则当地的重力加速度 用n、t、l、D表示。
12.某实验小组的同学在实验室中测量定值电阻的阻值约为，可供选择的器材如下：
A.干电池两节每节的内阻约为
B.电流表量程为，内阻约为
C.灵敏电流计量程为，内阻约为
D.电压表量程为，内阻约为
E.电压表量程为，内阻约为
F.滑动变阻器最大阻值为
G.滑动变阻器最大阻值为
H.开关、若干导线
同学们设计了如图1所示的电路图，为准确、方便地测出电阻的值，电压表V应该选择 ，滑动变阻器应该选择 。两空均填相应器材前的字母标号。
选好器材后，请用笔画线代替导线，在图2中完成电路的实物连接图。
正确连接电路后，实验时，在保持滑动变阻器 R的滑片在合适位置且不动的情况下，通过调节滑动变阻器滑片位置使电流计的读数为零，得出一组电流表和电压表读数。重复上述步骤测得多组实验数据，将数据点描在关系图中，如图3所示，则电阻的阻值为 。保留3位有效数字
在灵敏电流计示数为0时，对电压表和电流表进行读数，是为了消除 选填“电压表分流”或“电流表分压”引起的系统误差。
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
13.如图所示，由透明材料制成的圆锥形实心元件的轴截面为等腰直角三角形，SO为截面的高，O点为底面圆心，底面水平。在圆锥中挖走一个以O点为球心、半径为R的半球。在圆锥顶点S处放置一个单色点光源。已知该材料对单色光的折射率为，，不考虑光的多次反射，求在半球面上有光射出的球冠区域的面积。球面被平面所截得的一部分叫做球冠，垂直于截面的直径被截得的一段叫做球冠的高。球冠的面积，其中R为球的半径，h为球冠的高
14.如图所示，在水平地面上方有一矩形平台，平台的长度，在平台上放一张与平台等宽、长为的薄板将平台左半边完全覆盖，一枚硬币放置在薄板上且到平台左边缘的距离为，硬币与薄板间的动摩擦因数，薄板与平台间的动摩擦因数为，硬币与平台间的动摩擦因数。在平台右侧的水平地面上倾斜固定一个空心的薄壁半球，半球的半径，A、B分别是半球开口的最高点与最低点且A、B连线与水平方向的夹角。现对薄板右边缘施加一个水平向右、大小为的外力使薄板水平向右运动。一段时间后，硬币由平台右边缘飞出，并恰好由 B点沿圆弧的切线方向进入半球。已知硬币的质量为，薄板的质量为，硬币可视为质点，硬币运动过程中与A、B点始终处于同一竖直面内，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，硬币滑下薄板后立即撤走薄板，不计空气阻力，取重力加速度，，。求：
硬币在薄板上滑动时，硬币和薄板各自的加速度大小;
硬币离开平台右边缘时的速度大小;
平台距离地面的高度。
15.如图所示，水平虚线两侧的匀强磁场Ⅰ和匀强磁场Ⅱ的方向均垂直纸面向里，磁场Ⅰ的磁感应强度大小为B，磁场Ⅱ的磁感应强度大小为2B。质量为2m、电荷量为的带电粒子M，从虚线上的P点沿与虚线成角的方向、以一定的初速度垂直磁场方向射入磁场Ⅰ。在虚线上的Q点有一静止的带正电的粒子N，粒子N的质量为m。粒子M恰好在Q点与粒子N发生碰撞，且碰撞前粒子 M只在磁场Ⅰ中运动。已知P、Q两点的距离为L，不计两粒子的重力和两粒子间的库仑力。
求粒子M的初速度的大小;
若粒子M、N的碰撞是弹性碰撞，碰撞过程中各自的电荷量保持不变，且碰后粒子 M、N第一次分别穿过虚线时位置的间距为，求粒子N所带的电荷量
若粒子M、N碰撞后结合成新粒子的质量和电荷量分别为碰撞前M、N的质量和电荷量之和，且碰前粒子N的电荷量为中求得的，求粒子A第n次不含M、N碰撞中的那次，且穿过虚线时粒子A到Q点距离的表达式和粒子A运动所经历时间的表达式。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】锅体中的工作原理是利用了电磁感应现象，产生的涡流是由变化的磁场产生的，所加的电流是交流电。铁合金复合石锅自身产生无数小涡流而直接加热于锅的，陶瓷锅属于绝缘材料，里面不会产生涡流。
故选C。
2.【答案】B
【解析】A、根据该核反应的特点可知，该核反应是重核的裂变，故A错误；
B、根据核反应方程中电荷数守恒、质量数守恒可知X的质量数，核电荷数，则X是，为中子，垂直磁场射入时不会发生偏转，故 B正确；
C、该核反应释放能量有质量亏损，生成物更稳定，比结合能变大，该核反应是释放能量的反应，故C错误；
D、核动力航母的核废料仍有放射性，不可直接在地表下浅埋处理，故D错误。
3.【答案】D
【解析】A、时刻，感应电动势为零，线框位于中性面，故A错误；
B、由图2知周期为，故线圈转动的角速度，故B错误；
CD、仅将滑动变阻器的滑片P向上滑动，电路总电阻变大，电流变小，两端的电压变小，变压器原副线圈电压增大，两端的电压变大，故C错误，D正确。
故选：D。
4.【答案】C
【解析】A 、根据，变形有，与t是一次函数关系，图象应该是一条倾斜直线，但纵截距不为因为，A错误；
B、由动能，，因为F、f不变，a定值，所以与t是二次函数关系，且时，，B错误；
C 、由，与x是一次函数关系，图象是-条倾斜直线，且当时，，C正确；
D 、因为，，所以，P与t是一次函数关系，图象是一条倾斜直线，且纵截距不为因为，D错误。
5.【答案】C
【解析】小球受到的弹簧弹力kx沿杆向上，杆与水平面间的夹角均为，竖直方向有
沿半径方向
联立解得
C正确。
6.【答案】B
【解析】A 、在图像中，a到b过程，图像上点与原点连线的斜率逐渐减小，根据，斜率减小则压强减小到c过程，温度不变，体积增大，由可知压强减小，所以过程，气体的压强一直减小，A错误；
B 、过程， 体积V不变，温度降低，压强减小。根据压强的微观解释，单位时间内气体分子对器壁的碰撞次数减少， B正确；
C 、过程，体积减小，外界对气体做功，温度不变，内能不变，根据热力学第一定律
，可得，气体向外界放出热量，C错误；
D 、过程，da的反向延长线通过坐标原点O，是等压过程，气体分子对器壁单位面积的平均作用力等于压强，压强不变，所以气体分子对器壁单位面积的平均作用力不变， D错误。
7.【答案】A
【解析】直线三星系统中，对A有，
解得Ek
三角形三星系统中，对A根据合力提供向心力，可得，
解得Ek，
可知，
故选A。
8.【答案】BD
【解析】A.两列波在同一介质中传播，速度大小相等，由质点 P的振动方程可知，波的振动周期为，又两列波的波长相等且为，则两列波的速度大小均为，A错误；
B.当两列波的波峰与波谷相遇时，振幅最小，最小振幅为5cm，B正确；
C.Q质点为振动减弱点，最大振幅不可能为15cm，C错误；
D. 沿x轴负方向传播的波引起质点M的振动方程为，D正确。
9.【答案】BD
【解析】A.过山车模型与小车厢模型碰撞过程中，最后共速，属于完全非弹性碰撞，机械能能损失最大，故A错误；
B.过山车模型与小车厢模型碰撞过程中水平方向外力为0，水平方向动量守恒，故B正确；
C.碰后沿圆轨道BCD运动时恰好能通过其最高点，对整体在C点有，设碰后瞬间过山车模型和小车厢模型整体的速度大小v，根据动能定理有，解得，故C错误；
D.碰前瞬间过山车模型的速度大小设为，根据动量守恒定律有，解得，故D正确；
故选BD。
10.【答案】BC
【解析】A.时刻，通过平面的磁通量大小为，A错误；
B.时刻，磁感应强度为零，导体棒 PQ位于最低点，磁通量为零，则在时间内，通过平面的磁通量改变量大小为
，B正确；
C.回路中的电流大小恒为，时刻，导体棒所受的安培力大小为，C正确；
D.时刻，磁感应强度为零，导体棒所受的安培力大小也为零， D错误。
11.【答案】；乙；；。
【解析】题图2中游标卡尺为20分度，故读数为；
甲中，小球在摆动时，结点会动，而乙中小球的悬点固定，故应选用乙悬挂方式；
实验中，小球需选用密度大、体积小的钢球，这样可以减小空气阻力的影响， A正确；
B.为了减小周期的测量误差，一般测量摆球完成50次全振动的总时间，再求出单摆周期，这样更加准确，B正确；
C.小球在摆角小于的范围内摆动时才满足简谐运动，则小球摆动的幅度不能太大，C错误；
D.测量单摆摆长时应该先竖直悬挂小球，测量小球上端到悬点的距离 l，然后加上小球的半径即为摆长， D错误。
小球从第1次开始遮光到第n次开始遮光，经历的周期总数为个，则小球振动的周期，摆长，由可得，。
12.【答案】 D ，G ；如图所示：
∽；电压表分流；
【解析】解析：因为电源的电动势为，待测电阻两端的电压不会超过，所以电压表应选 ，即选D ，电阻的阻值约为，选用总电阻较小的滑动变阻器便于调节，所以滑动变阻器应选 ，即选G ；
根据图1电路图连接图2实物图，如图示： ；
电阻的阻值： ；
在保持滑动变阻器R的滑片在合适位置且不动的情况下，通过调节滑动变阻器 滑片位置使电流计的读数为0，则a、b两点的电势相等，电压表的读数就是待测电阻两端的电压，电流表的读数就是流过 的电流，这样就消除了由于电压表分流而产生的系统误差。
13.【答案】如图所示
根据临界角公式
解得临界角
设，根据正弦定理
解得
球冠的高
半球面上有光射出的球冠区域的面积
解得
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.【答案】硬币在薄板上滑动时，对硬币进行受力分析，有
解得
对薄板进行受力分析，有
解得
设经过时间，薄板与硬币分离，则有
解得，
此时硬币的速度大小
时间内，硬币向右运动的距离，硬币还未离开平台。
之后硬币在平台上做匀减速直线运动，有
设硬币离开平台时的速度大小为，则有
解得
硬币离开平台做平抛运动，由几何关系知，硬币由 B点进入时的竖直分速度满足
解得
硬币从抛出到B点下落的高度
解得
则平台距离地面的高度
解得
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.【答案】解：设粒子M在磁场I中运动的半径为R，由几何关系可得
由洛伦兹力提供向心力得
解得
设粒子M与粒子N碰撞后的速度分别为、。
由动量守恒定律得：
由能量守恒定律得：
联立解得，
碰后， M、N粒子的速度方向相同，则 M、N两粒子在磁场Ⅱ中的偏转角也相等，均为
碰后粒子M第一次穿过虚线前，运动轨迹的弦长
同理，粒子N第一次穿过虚线前，运动轨迹的弦长
则应有
解得
粒子M与粒子N碰撞后结合成的新粒子A的质量为3m，电荷量为，设碰后粒子A的速度为，
则由动量守恒定律得：
由可知，粒子A在磁场I中运动一次时，对应的弦长，运动的周期，运动的时间
同理可知，在磁场Ⅱ中运动一次时，对应的弦长，运动的周期，运动的时间
由于，当n为偶数时，第n次粒子A从磁场I进入磁场Ⅱ，则粒子距离Q点的距离
运动的时间
当n为奇数时，第 n次粒子A从磁场Ⅱ进入磁场I，则粒子距离 Q点的距离
运动的时间。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】

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