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2024-2025学年河北省保定市示范高中高三（第三次）模拟考试物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.两条通有相同电流的长直导线平行放置，将一矩形线框分别放置在1、2、3位置，2位置到两导线的距离相等，如图所示。则矩形线框在1、2、3位置的磁通量大小、、的大小关系正确的是( )
A. B. C. D.
2.快递员手拿快递乘电梯送货上楼，快递员进入电梯后，电梯向上运行的图像如图所示，则在乘坐电梯过程中，快递员感觉货物“最轻”的时间段是( )
A. B. ∽ C. D. ∽
3.如图所示，两个彩灯用电线1、2、3连接，悬吊在墙角，电线1与竖直方向的夹角，电线3与水平方向的夹角，不计电线的重力，，，则电线1、3上的拉力之比为
A. B. C. D.
4.如图所示，平行板a、b组成的电容器与电源相接，已知平行板a、b间距为L，中间P处放置一电荷量为的带电小球，发现带电小球静止，现将电容器的极板a向下移动，重力加速度为g，则带电小球的加速度为
A. ，方向向下 B. ，方向向上 C. ，方向向上 D. ，方向向下
5.某兴趣小组成员做双缝干涉实验，用某单色光照射单缝，如图所示在屏上处出现第2级亮纹，仅改变双缝间距后，处出现第2级暗纹，则改变后双缝间距是原来的
A. 倍 B. 倍 C. 倍 D. 倍
6.某星球的半径约为地球半径的10倍，同一物体在该星球表面的重力约为在地球表面重力的3倍，不考虑自转的影响，则该星球质量约为地球质量的( )
A. 10倍 B. 30倍 C. 100倍 D. 300倍
7.均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处在外产生的电场.如图所示，在半径为r的半球面AB上均匀分布着正电荷，AB为通过半球顶点与球心O的直线，且若A、B点的电场强度大小分别为和，静电力常量为k，则半球面上的电荷量为
A. B. C. D.
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.足球运动员在球场上进行足球训练，甲、乙两运动员分别将A、B球从地面同时踢起，结果两球在上升过程中在空中相遇，若两球的质量相等，不计空气阻力，忽略球的大小，则下列说法正确的是( )
A. 两球的运动轨迹一定在同一竖直平面内 B. 两球相遇时，竖直分速度一定相等
C. 两球相遇时的机械能一定相等 D. 两球相遇时克服重力做功的功率一定相等
9.如图所示，在研究光电效应的实验中，将某种单色光照射到光电管的阴极K上，发生光电效应，开始时滑动触头P位于足够长的电阻丝的中央，电流表有示数，下列说法正确的是( )
A. 滑动触头向左移动，电流表示数一直变大
B. 滑动触头向右移动，电流表示数可能先变大后不变
C. 滑动触头向左移动到某位置处，电流表示数可能为零
D. 滑动触头向左移动到某位置处，仅增大单色光的频率，电流表示数一定增大
10.如图所示，圆形区域内存在方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，质量为m、电荷量为q的带电粒子从P点沿平行于直径CD的方向射入磁场，粒子经过圆心O，最后离开磁场，已知圆形区域半径为R，PO与CD间的夹角为，不计粒子重力.则( )
A. 粒子运动速率为 B. 粒子在磁场中运动的时间为
C. 粒子在磁场中运动的路程为 D. 粒子离开磁场时速度方向不可能平行于CD
三、实验题：本大题共2小题，共15分。
11.某同学用双线摆测当地的重力加速度，装置如图所示.用长为L的不可伸长的细线穿过球上过球心的V型小孔，细线两端固定在水平杆上的A、B两点.球的直径远小于细线长.
使小球在垂直于AB的竖直平面内做小幅度摆动，小球经过最低点时开始计时并记为1，第n次经过最低点时停止计时，总时长为t，则该双线摆的周期 ;
改变细线的长度，细线的两端分别固定在A、B两点不变，多次重复实验，记录每次细线的长L及相应的周期T，若A、B间距离为d，则等效摆长为 ，为了能直观地看出物理量之间的关系，根据测得的多组L、T，应作出 图像;
A.
B.
C.
D.
若作出的图像为直线且斜率为k，则可求得当地的重力加速度 .
12.某同学要测量一段长为L的金属丝的电阻率.
先用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图甲所示，则金属丝直径
要测量金属丝的电阻，尽可能减小误差，根据实验室提供的器材，设计了如图乙所示的电路.闭合开关前，将滑动变阻器滑片移到最 填“左”或“右”端，闭合开关S，分别调节R和，记录每次调节后电阻箱的示数R、电压表的示数和电压表的示数，某次电压表的示数如图丙所示，此读数为
根据测得的多组，、R值，作出图像，若图像为直线且斜率为k，则可求得金属丝的电阻 ;
根据实验可以得到被测金属丝的电阻率 用k、d、L表示
该实验中，金属丝的电阻的测量有系统误差，主要是由电压表 “”、“”或“和”分流引起的.
四、计算题：本大题共3小题，共39分。
13.如图所示，倒立汽缸的活塞压在劲度系数为k的竖直轻弹簧上，汽缸在两个固定的竖直光滑挡板之间悬空而静止，活塞与汽缸之间封闭有理想气体，气体高度为不计活塞的质量和厚度，汽缸的质量为m，活塞和汽缸壁导热性能良好.重力加速度为g，环境温度为，大气压强为，活塞面积为 S，活塞与汽缸间的摩擦不计.现在汽缸顶部缓慢加细沙，当细沙的质量为时，求：
汽缸内气体的高度
为使汽缸恢复到原来的位置，应使周围环境的温度上升至多少
14.电磁炮是利用安培力对金属炮弹进行加速，使其达到打击目标所需的动能，与传统的火药推动的大炮相比，电磁炮可大大提高弹丸的速度和射程.某学习小组利用图示的电路模型分析电磁炮的运动规律.将质量的导体棒放在两根足够长，且平行的光滑水平导轨上，导轨间距，导轨所在的平面内存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度导轨的右端连接一个电容的电容器.开始时用5000V的高压直流电源对电容器充电，充电完成后将开关K闭合，不计导轨电阻.求：
为使导体棒向左运动，电容器的上极板带何种电荷;
导体棒向左运动的最大速度
若电容器的储能公式为其中q为电容器带的电荷量，求该发射器的效率
15.体育课上同学们玩“颗粒归仓”游戏，同学们站在固定在地面上的光滑球面“仓”前面某处，将小球a正对“仓”斜向上投出，如图所示.小球a恰好从仓的左侧上沿无碰撞滑入仓中，且经过上沿时，仓受到的压力大小已知仓的半径，仓的上沿等高且与球心的连线与竖直方向的夹角，小球a质量，小球a出手位置与仓的上沿在同一水平面上;小球b静止在仓的最低点，运动中，a与b的碰撞为弹性碰撞，不计空气阻力，重力加速度g取，，，求：
小球a出手时的速度大小
小球a出手位置到左侧仓沿的距离
若小球a与b发生第一次碰撞后到第二次碰撞若有之间，a球不会离开仓，求小球b的质量.
答案和解析
1.【答案】D
【解析】【分析】
本题主要考查导线电流周围的磁场、磁通量概念的掌握，知道直线电流的磁场分布是解题的关键，难度不大。
【解答】解：两根平行长直导线中，通以同方向同强度的电流，根据对称性可知
两个电流在线框2处产生的磁场的方向相反，根据磁场的叠加，2位置通过线框的磁通量为0，则
故ABC错误， D正确。
2.【答案】D
【解析】感觉“最轻”是指货物对手的压力最小时，由牛顿第二定律可知，当电梯向上减速时，货物对手的压力最小，由图可知为∽阶段，D正确.
3.【答案】A
【解析】设电线1、3上的拉力大小分别为和，对两个灯和电线2整体受力分析，根据平衡条件有，
解得， A正确.
4.【答案】C
【解析】小球开始时受力平衡，，
电容器中电场强度为，
将电容器的极板a向下移动之后，，
加速度为，
解得，方向向上，选项C正确.
5.【答案】C
【解析】设P、间的距离为x，则，，则，C项正确.
6.【答案】D
【解析】设中心天体质量M，由万有引力等于重力有，
得，
由题意可知，该星球表面重力加速度是地球表面重力加速度的3倍，则，
即该星球质量约为地球质量的300倍， D正确.
7.【答案】A
【解析】设半球面上的电荷量为q，补全右半球面，球面上也均匀的带上电荷量为q的正电荷，则完整带电球面可以等效为在球心O处的电荷量为2q的点电荷，根据题意，该点电荷在A点产生的电场强度为，
则，
解得， A正确.
8.【答案】BD
【解析】A 两球的运动轨迹不一定在同一竖直面内，A错误;
BC 两球在相同时间内上升相同的高度，说明两球在竖直方向的初速度相等，相遇时竖直方向分速度相等，但速度不一定相等，机械能不一定相等，B正确、C错误;
D 由可知，D正确.
9.【答案】BC
【解析】滑动触头向左移动，光电子从K向A运动减速，电流表示数变小，达到遏止电压时，示数为零，且移动距离较大时，增大单色光的频率，电压可能依然大于遏止电压，电流表示数依然为零，A、D错，滑动触头向右移动，电流表示数先变大，达到饱和光电流后不变，B、C正确.
10.【答案】AC
【解析】【分析】
本题考查带电粒子在圆形边界磁场中的运动，由洛伦兹力充当向心力，结合几何关系求得速率，由周期公式结合圆心角求时间，画出运动轨迹分析路程。
【解答】
A.作出粒子的运动轨迹，如图所示，由于圆形区域半径为R，则P点到CD的距离为，设粒子做圆周运动的半径为r，根据几何关系有，粒子做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有，解得，故A正确;
根据上述分析可知，粒子在磁场中运动轨迹为半个圆周，粒子圆周运动的周期，则粒子在磁场中运动的时间为，粒子出磁场时速度方向平行于CD，B、D错误;
C.粒子在磁场中运动的路程为，C正确.
11.【答案】
D

【解析】根据题意有，解得
等效摆长
由，
解得，
可见，和是线性关系，因此为了能直观地看出物理量之间关系，根据测得的多组L、T数据，应作出的图像.
若图像的斜率为k，则有，
解得
12.【答案】
左

【解析】根据螺旋测微器的读数规则，该读数为
闭合开关前，将滑动变阻器滑片移到最左端使其电阻最大，电压表的读数为Ⅴ
根据串联电路特点和欧姆定律有，解得，据题意有
根据公式，得，其中，，解得
由于电压表分流，通过的电流大于引起系统误差.
13.【答案】解：对汽缸，加上细沙前，由平衡条件得
加上细沙后，由平衡条件得
对气体，由玻意耳定律得
解得；
开始时弹簧弹力，加上细沙后弹簧弹力
气体做等压变化使气缸恢复到原来的位置有
解得。
【解析】本题的关键是分析清楚气体的状态变化过程中，哪些量不变，变化的是什么量，明确初末状态量的值，根据气体实验定律进行研究。
根据平衡条件可得加上细沙前和加上细沙后汽缸内气体的压强。再对汽缸内气体由玻意耳定律得汽缸内气体的高度；
为使汽缸恢复到原来的位置。汽缸内气体发生等压变化，根据盖-吕萨克定律求出周围环境的温度。
14.【答案】解：导体棒向左运动，根据左手定则，导体棒中的电流向上，电容器的上极板带负电
对导体棒，由动量定理得
累加得
流过导体棒的电荷量等于电容器的电荷量的减少量有
导体棒达到最大速度时有
解得
电容器放电消耗的总能量为
而，
导体棒获得的动能为
则该发射器的效率为
【解析】解决本题时，要明确导体棒的运动情况，把握电磁感应与力学规律之间的联系，熟练动量定理的应用。
导体棒向左运动，根据左手定则，导体棒中的电流向上可求电容器的上极板带的电荷。
对导体棒，由动量定理得结合流过导体棒的电荷量等于电容器的电荷量的减少量可求导体棒向左运动的最大速度。
根据电容器放电消耗的总能量和导体棒获得的动能相结合求该发射器的效率。
15.【答案】解：根据机械能守恒可知，出手时的速度大小与小球a到达仓上沿的速度大小相等.
根据受力分析可知
解得
小球a到达仓沿时，竖直方向上的速度
水平方向上的速度
设小球a在空中运动的时间为t，则根据运动学公式有
水平方向上运动的距离为
解得
小球a运动到仓的最低点时速度为，则根据机械能守恒有
解得
由题意，小球b的质量有个取值范围，第一次碰后a球向右和向左恰好能运动到仓的上沿，b球质量最小和最大，则a球碰后速度大小满足
解得
若碰后a球向右运动，根据动量守恒和机械能守恒有
解得
若碰后a球向左运动，根据动量守恒和机械能守恒有
解得
所以，要使a球第一次碰后不会离开仓，小球b的质量为

【解析】详细解答和解析过程见【答案】

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