2024~2025學(xué)年河北省衡水市桃城區(qū)多校高三(上)10月學(xué)科素養(yǎng)監(jiān)測(cè)(三調(diào))物理試卷(解析版)-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

注意事項(xiàng)：
1.答題前，考生務(wù)必將自己的姓名、考生號(hào)、考場(chǎng)號(hào)、座位號(hào)填寫在答題卡上。
2.回答選擇題時(shí)，選出每小題答案后，用鉛筆把答題卡上對(duì)應(yīng)題目的答案標(biāo)號(hào)涂黑。如需改動(dòng)，用橡皮擦干凈后，再選涂其他答案標(biāo)號(hào)?；卮鸱沁x擇題時(shí)，將答案寫在答題卡上。寫在本試卷上無效。
3.考試結(jié)束后，將本試卷和答題卡一并交回。
一、選擇題：本題共10小題，共46分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1~7題只有一項(xiàng)符合題目要求，每小題4分；第8～10題有多項(xiàng)符合題目要求，每小題6分，全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分。
1. 如圖所示，帶正電的小球A用絕緣輕繩懸掛在天花板上，起初輕繩豎直?，F(xiàn)在空間施加一沿紙面斜向右上方的勻強(qiáng)電場(chǎng)E，保持勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向不變，電場(chǎng)強(qiáng)度由0緩慢增大，在連接小球A的絕緣輕繩緩慢由豎直變?yōu)樗降倪^程中，輕繩對(duì)小球的拉力（）
A. 一直減小B. 一直增大C. 先增大后減小D. 先減小后增大
【答案】D
【解析】如圖所示，小球A受到輕繩的拉力、電場(chǎng)力和重力作用
小球受到的重力大小和方向均不變，電場(chǎng)力方向不變，大小不斷變大，輕繩對(duì)小球的拉力大小和方向都在變化，將這三個(gè)力進(jìn)行適當(dāng)平移構(gòu)成一個(gè)首尾相接的矢量三角形，在電場(chǎng)力不斷增大的過程中，拉力大小的變化如圖所示
當(dāng)拉力和電場(chǎng)力垂直時(shí)，拉力有最小值，拉力緩慢由豎直變?yōu)樗降倪^程中，其大小先減小后增大，故D正確。
故選D。
2. 一靈敏電流計(jì)，其電阻Rg=50Ω，滿偏電流Ig=100mA，要把它改裝成量程為0.6A的電流表，應(yīng)該并聯(lián)（）
A. 10Ω的電阻B. 20Ω的電阻C. 100Ω的電阻D. 200Ω的電阻
【答案】A
【解析】把它改裝成量程為0.6A的電流表，則有
可得并聯(lián)電阻的阻值為
故選A。
3. LED燈正在逐步取代道路照明的高壓鈉燈。已知每盞高壓鈉燈的功率為400 W，同亮度LED燈的功率為100 W，若某城市要更換1 × 104盞高壓鈉燈，每盞燈每天的發(fā)光時(shí)間為10 h，則一個(gè)月可節(jié)約的電能約為（）
A. 1 × 105 kW·hB. 1 × 106 kW·hC. 1 × 107 kW·hD. 1 × 108 kW·h
【答案】B
【解析】每盞高壓鈉燈換成LED等，節(jié)約的功率為
故一個(gè)月節(jié)約的電能為
大約等于1 × 106 kW·h。
故選B。
4. 如圖甲所示，宇宙中某恒星系統(tǒng)由兩顆互相繞行的中央恒星組成，它們被氣體和塵埃盤包圍，呈現(xiàn)出“霧繞雙星”的奇幻效果。該恒星系統(tǒng)可簡化為如圖乙所示的模型，質(zhì)量不同的恒星A、B繞兩者連線上某點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，測(cè)得其運(yùn)動(dòng)周期為T，恒星A、B的總質(zhì)量為M，已知引力常量為G，則恒星A、B的距離為（）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】根據(jù)萬有引力提供向心力可得
又
聯(lián)立可得
故選A。
5. 花樣滑冰雙人滑的比賽中，有一個(gè)難度較大的托舉動(dòng)作，男運(yùn)動(dòng)員將女運(yùn)動(dòng)員捻轉(zhuǎn)、托舉，脫手后女運(yùn)動(dòng)員重心在空中繼續(xù)上升約0.8m，整個(gè)托舉動(dòng)作用時(shí)約0.2s。已知男運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量為60kg，女運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量為40kg，則托舉過程中地面對(duì)男運(yùn)動(dòng)員的平均支持力約為（）
A. 800NB. 1400NC. 1800ND. 2500N
【答案】C
【解析】女運(yùn)動(dòng)員上升的初速度為
托舉過程中，女運(yùn)動(dòng)員的加速度大小為
對(duì)女運(yùn)動(dòng)員，根據(jù)牛頓第二定律
托舉的支持力為
則女運(yùn)動(dòng)員對(duì)男運(yùn)動(dòng)員反作用力為
男運(yùn)動(dòng)員處于平衡狀態(tài)，根據(jù)
托舉過程中地面對(duì)男運(yùn)動(dòng)員的平均支持力約為
故選C。
6. 如圖甲所示，物塊a、b用一根輕質(zhì)彈簧相連，放在光滑水平地面上，開始時(shí)兩物塊均靜止，彈簧處于原長。時(shí)對(duì)物塊a施加一水平向右的恒力F，在0~1s內(nèi)兩物塊的加速度隨時(shí)間變化的情況如圖乙所示，則物塊a、b的質(zhì)量之比為（）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】時(shí)刻，以物塊a為對(duì)象，根據(jù)牛頓第二定律可得
其中
時(shí)刻，以物塊a為對(duì)象，根據(jù)牛頓第二定律可得
以物塊b為對(duì)象，根據(jù)牛頓第二定律可得
其中
，
聯(lián)立可得物塊a、b的質(zhì)量之比為
故選D。
7. 光滑水平地面上，三個(gè)完全相同的小球通過兩根不可伸長、長度相同的輕質(zhì)細(xì)線連接，初始時(shí)三小球共線均靜止，細(xì)線繃直，如圖甲所示。現(xiàn)給球3一垂直細(xì)線向右的瞬時(shí)沖量，使其獲得一向右的速度v，則兩根細(xì)線第一次垂直時(shí)（如圖乙所示），球3的速度大小為（）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】1、2兩球的速度大小相等，三個(gè)球的速度關(guān)系為
沿向右方向，由動(dòng)量守恒
得
故選B。
8. 如圖所示，實(shí)線為帶電小球在重力和電場(chǎng)力共同作用下從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的軌跡，該軌跡是豎直平面內(nèi)的一條拋物線，其中va方向水平向右，方向豎直向下，且，則下列說法正確的是（）
A. 該電場(chǎng)一定為勻強(qiáng)電場(chǎng)B. 小球的速度先變小后變大
C. 該電場(chǎng)的方向可能豎直向上D. 小球受到的電場(chǎng)力方向一定水平向左
【答案】AB
【解析】A．由于b點(diǎn)速度方向豎直向下，可知運(yùn)動(dòng)過程中水平方向的va逐漸減小到零，即電場(chǎng)力存在水平向左的分量。設(shè)水平向左的加速度分量為，豎直向下的加速度分量為，則
由于軌跡為拋物線，即的形式，由數(shù)學(xué)知識(shí)可知與應(yīng)是固定值，所以電場(chǎng)應(yīng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)，A正確；
B．合外力應(yīng)指向軌跡凹側(cè)，即大致指向左下方，根據(jù)合外力與速度夾角可知，小球先做減速運(yùn)動(dòng)，后做加速運(yùn)動(dòng)，B正確；
C．存在水平向左的加速度分量，因此電場(chǎng)方向不可能豎直向上，C錯(cuò)誤；
D．由于，說明小球從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的過程中合力做功為零，只需合力方向與總位移方向垂直即可，電場(chǎng)力方向不一定是水平向左的，D錯(cuò)誤。
故選AB。
9. 質(zhì)點(diǎn)A沿x軸正方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)質(zhì)點(diǎn)A經(jīng)過坐標(biāo)原點(diǎn)O時(shí)，質(zhì)點(diǎn)B從坐標(biāo)原點(diǎn)O由靜止開始沿x軸正方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，兩質(zhì)點(diǎn)的速度v與位置坐標(biāo)x的關(guān)系圖像如圖所示，兩圖像的交點(diǎn)坐標(biāo)為（4m，6m/s），下列說法正確的是（）
A. 質(zhì)點(diǎn)B的加速度大小為5.4m/s2B. 兩質(zhì)點(diǎn)在x=16m處相遇
C. 質(zhì)點(diǎn)B加速s后追上質(zhì)點(diǎn)AD. 質(zhì)點(diǎn)B追上質(zhì)點(diǎn)A時(shí)的速度大小為12m/s
【答案】BD
【解析】A．對(duì)物體B根據(jù)
因圖像經(jīng)過(4m，6m/s)點(diǎn)，可得
選項(xiàng)A錯(cuò)誤；
BCD．質(zhì)點(diǎn)B加速t后追上質(zhì)點(diǎn)A，則兩物體相遇時(shí)滿足
解得
x=16m
質(zhì)點(diǎn)B追上質(zhì)點(diǎn)A時(shí)的速度大小為
選項(xiàng)BD正確，C錯(cuò)誤；
故選BD。
10. 如圖甲所示，水平固定的絕緣光滑細(xì)桿上穿有一個(gè)質(zhì)量為m、帶電荷量為-q的小環(huán)（可視為點(diǎn)電荷），細(xì)桿正上方的P點(diǎn)固定一個(gè)帶電荷量為Q的點(diǎn)電荷，將小環(huán)由靜止釋放，小環(huán)在細(xì)桿上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。選無限遠(yuǎn)處電勢(shì)為0，以水平向右為正方向、P點(diǎn)正下方的O點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立x軸，小環(huán)運(yùn)動(dòng)過程中的電勢(shì)能E，隨x變化的圖像為如圖乙所示的曲線，圖像在-x0處的斜率最小，在x0處的斜率最大，靜電力常量為k。下列說法正確的是（）
A. P點(diǎn)到細(xì)桿的距離為
B. 圖像在x0處的斜率為
C. 小環(huán)的最大加速度為
D. 點(diǎn)電荷Q在x0處產(chǎn)生的電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為
【答案】ABD
【解析】A．根據(jù)題意可以等效成在P點(diǎn)放一點(diǎn)電荷，使一帶負(fù)電的小環(huán)在點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，設(shè)OP=h,小環(huán)與P點(diǎn)連線與水平方向夾角為,距離為r，如圖所示，小環(huán)沿x軸方向的電場(chǎng)力
則有
解得
在圖像中，其斜率為電場(chǎng)力，根據(jù)均值不等式可得
電場(chǎng)力最大，此時(shí)
故P點(diǎn)到細(xì)桿的距離為
A正確；
B．此時(shí)水平方向電場(chǎng)力最大為x0處的斜率
B正確；
C．電場(chǎng)力最大時(shí)，加速度也最大，由牛頓第二定律可知
C錯(cuò)誤；
D．實(shí)際電場(chǎng)力
故電場(chǎng)強(qiáng)度
D正確。
故選ABD。
二、非選擇題：本題共5小題，共54分。
11. 某同學(xué)利用水平氣墊導(dǎo)軌和光電門探究合力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系，光電門記錄遮光片的擋光時(shí)間，裝置如圖所示。已知滑塊的質(zhì)量為M（含遮光片），鉤碼的質(zhì)量為m，重力加速度大小為g。
（1）若遮光片的寬度為d，遮光片通過光電門A和B時(shí)顯示的時(shí)間分別為t?、t?，則滑塊通過光電門A時(shí)的速度大小vA=___________。
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到的滑塊從光電門A運(yùn)動(dòng)到光電門B的過程中，動(dòng)能變化量Ekm=___________。
（3）因滑塊的質(zhì)量M（含遮光片）遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量m，若以鉤碼所受的重力作為滑塊所受的合力，光電門A、B之間的距離為l，則滑塊從光電門A運(yùn)動(dòng)到光電門B的過程中合力做功W=___________。
（4）若實(shí)驗(yàn)正確操作，必有W___________Ekm。（填“稍大于”“稍小于”或“等于”）
【答案】（1）
（2）
（3）
（4）稍大于
【解析】【小問1詳解】
根據(jù)速度公式可得，滑塊通過光電門A時(shí)的速度大小為
【小問2詳解】
滑塊通過光電門B時(shí)的速度大小為
故滑塊動(dòng)能的變化量
整理可得
【小問3詳解】
由于鉤碼所受的重力作為滑塊所受的合力，且滑塊通過的距離為l，故合力做功
【小問4詳解】
在實(shí)際情況下，因?yàn)殂^碼加速下降，處于失重狀態(tài)，繩中拉力小于鉤碼重力，所以W稍大于Ekm。
12. 一只電流表的表盤刻度清晰，但刻度值污損。小明要測(cè)量其內(nèi)阻（約為500Ω），除了待測(cè)電流表之外，實(shí)驗(yàn)室提供的器材如下：
A．電壓表V（量程為3V）；
B．滑動(dòng)變阻器R?（最大阻值為10Ω，允許通過的最大電流為1A）；
C．滑動(dòng)變阻器R?（最大阻值為2kΩ，允許通過的最大電流為1A）；
D．電阻箱R'（阻值范圍0～999.9Ω）；
E．電源（電動(dòng)勢(shì)約為1.5V，內(nèi)阻約為1Ω）；
F．開關(guān)兩個(gè)、導(dǎo)線若干。
（1）實(shí)驗(yàn)電路如圖所示，選用的滑動(dòng)變阻器為___________（填“R1”或“R2”）。
（2）下列實(shí)驗(yàn)操作步驟，正確順序___________。
①閉合開關(guān)S1、S2
②連接好實(shí)驗(yàn)電路
③調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電流表指針滿偏
④將滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)到a端，電阻箱的阻值調(diào)至最大
⑤斷開開關(guān)S2，保持滑片位置不變，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，使電流表指針半偏，記錄電阻箱的阻值R′
（3）電流表內(nèi)阻的測(cè)量值___________（填“大于”“小于”或“等于”）真實(shí)值。
【答案】（1）
（2）②④①③⑤ （3）偏大
【解析】【小問1詳解】
圖中滑動(dòng)變阻器采用分壓式連接，為了便于操作，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇阻值較小的；
【小問2詳解】
首先按照電路圖連接好電路，檢查無誤后，將滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)到a端，電阻箱的阻值調(diào)至最大，閉合開關(guān)S1、S2，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器和電阻箱，使電流表指針滿偏，斷開開關(guān)S2，保持滑片位置不變，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，使電流表指針半偏，記錄電阻箱的阻值R′，順序?yàn)棰冖堍佗邰荩?br>【小問3詳解】
由于斷開開關(guān)S2后，測(cè)量部分總電阻變大，所以測(cè)量部分與滑動(dòng)變阻器的并聯(lián)電路部分的電阻值增大，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理可知，輸出端電壓會(huì)變大，則滑動(dòng)變阻器上的電壓值大于電壓表分擔(dān)的電壓值，所以會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果偏大。
13. 起重機(jī)用鋼纜把質(zhì)量m=500kg的重物從地面由靜止豎直向上吊起到高度h=10m處，所用時(shí)間t=10s，此過程可看成兩段連續(xù)的、對(duì)稱的勻變速直線運(yùn)動(dòng)，即加速、減速時(shí)重物的加速度大小不變，重物到達(dá)h處時(shí)速度恰好為0，取重力加速度大小g=10m/s2。求：
（1）重物的加速度大小a；
（2）鋼纜對(duì)重物拉力的最大功率P。
【答案】（1）
（2）
【解析】【小問1詳解】
根據(jù)題意可知，勻加速過程和勻減速過程所用時(shí)間均為
勻加速過程和勻減速過程通過的位移大小均為
根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得
解得加速度大小為
【小問2詳解】
重物做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的速度最大時(shí)，鋼纜對(duì)重物拉力的功率最大，設(shè)重物做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的最大速度為，鋼纜對(duì)重物的拉力大小為，則有
根據(jù)牛頓第二定律可得
解得
則鋼纜對(duì)重物拉力的最大功率為
14. 如圖所示，兩個(gè)定值電阻的阻值分別為R1和R2，直流電源的內(nèi)阻為r，平行板電容器兩極板水平放置，板間距離為d，板長為。質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的粒子以初速度沿水平方向從電容器下板左側(cè)邊緣A點(diǎn)進(jìn)入電容器，恰從電容器上板右側(cè)邊緣離開電容器，不計(jì)空氣阻力及粒子受到的重力。求：
（1）電容器兩板間的電壓U；
（2）直流電源的電動(dòng)勢(shì)。
【答案】（1）
（2）
【解析】【小問1詳解】
粒子在電容器中做類平拋運(yùn)動(dòng)，則
，，
得
【小問2詳解】
直流電源的電動(dòng)勢(shì)為
15. 如圖所示，半徑R=0.4m的光滑圓軌道豎直固定在水平地面上，A、B兩點(diǎn)為圓軌道的進(jìn)、出口，兩點(diǎn)可近似認(rèn)為重合，虛線為與圓軌道相切的一條豎直直線，在其左側(cè)存在方向水平向右、電場(chǎng)強(qiáng)度大小E=100N/C的勻強(qiáng)電場(chǎng)。一質(zhì)量m=0.1kg、帶電荷量q=2×10-2C的滑塊（可視為點(diǎn)電荷，所帶電荷量不變），在電場(chǎng)力的作用下從O點(diǎn)由靜止開始向圓軌道運(yùn)動(dòng)，當(dāng)滑塊運(yùn)動(dòng)到圓軌道最高點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的彈力等于其所受重力的3倍。在圓軌道出口B點(diǎn)右側(cè)距B點(diǎn)L=4.0m處有一長度l=0.5m、與地面等高的傳送帶，傳送帶始終以v0=3m/s的速度順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，傳送帶左端與地面的接觸點(diǎn)為C，右端與地面的接觸點(diǎn)為D，已知滑塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1=0.2，滑塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2=0.5，取重力加速度大小g=10m/s2。
（1）求O點(diǎn)到圓軌道進(jìn)口的距離d；
（2）若電場(chǎng)強(qiáng)度大小可變，O點(diǎn)位置不變，要使滑塊通過圓軌道后能滑上傳送帶，求電場(chǎng)強(qiáng)度大小E滿足的條件；
（3）若電場(chǎng)強(qiáng)度大小不變，滑塊釋放的位置可以調(diào)節(jié)，釋放點(diǎn)到圓軌道進(jìn)口的距離為x，求滑塊通過圓軌道后到達(dá)D點(diǎn)時(shí)的速度大小vD與x的關(guān)系。（用國際單位制SI）
【答案】（1）；
（2）；
（3）（），（）
【解析】【小問1詳解】
設(shè)滑塊在圓軌道最高處時(shí)的速度為，軌道對(duì)滑塊的彈力為，根據(jù)牛頓第三定律以及圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律，可得物體在圓軌道最高處時(shí)
滑塊從O點(diǎn)至軌道最高處的過程中，由動(dòng)能定理，可得
解得
【小問2詳解】
設(shè)物塊恰好可通過圓軌道最高點(diǎn)，此時(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度為，滑塊在圓軌道最高處時(shí)的速度為，由圓周運(yùn)動(dòng)可得
滑塊從O點(diǎn)至軌道最高處的過程中，由動(dòng)能定理，可得
解得
設(shè)滑塊到C點(diǎn)處的速度為，則
解得
既滑塊若能通過圓軌道則能滑上傳送帶，所以電場(chǎng)強(qiáng)度大小E滿足的條件為
小問3詳解】
當(dāng)物塊恰好可通過圓軌道最高點(diǎn)時(shí)的速度為，由圓周運(yùn)動(dòng)可得
滑塊從O點(diǎn)至軌道最高處的過程中，由動(dòng)能定理，可得
解得
既時(shí)物塊不能到達(dá)D點(diǎn)。
當(dāng)時(shí)，物塊從起點(diǎn)到C點(diǎn)，由動(dòng)能定理，可得
由此可得和x的關(guān)系為
物塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)時(shí)，由牛頓第二定律可得
若滑塊到達(dá)D點(diǎn)時(shí)已相對(duì)傳送帶靜止，則對(duì)應(yīng)滑塊在C點(diǎn)處的最小速度和最大速度為與，則
，
解得
所對(duì)應(yīng)的x為
當(dāng)時(shí)，由動(dòng)能定理可得
解得

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