2023届河北省邯郸市魏县重点中学高三下学期第二次模拟物理试卷及参考答案

魏县重点中学2023年高考第二次模拟考试
物理试题
一、单选题（本题共8题，每题5分，共计40分）
1．如图所示，小明正在擦一块竖直放置的黑板，可吸附在黑板上的黑板擦质量0.3kg m =，小明施加给黑板擦的黑板平面内的推力大小为4N F =，方向水平，黑板擦做匀速直线运动重力加速度g 取210m/s ，则关于黑板擦所受摩擦力的说法正确的是（ ）
A ．摩擦力大小为5N
B ．摩擦力沿水平方向
C ．黑板擦所受摩擦力与推力大小成正比
D ．黑板擦吸附在黑板上静止时不受摩擦力 2．如图所示，某行星绕太阳运行的轨道为椭圆，该行星在近日点A 受到太阳对它的万有引力为A F ，在远日点B 受到太阳对它的万有引力为B F 。

A F 和B F 则大小关系为（ ）
A ．A F ﹤
B F B ．A F =B F
C ．A F ﹥B F
D ．无法确定 3．我国自行研制的“北斗三号”卫星导航系统空间段由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成，提供高精度的定位、测速和授时服务。

静止轨道卫星工作在距地面高度约为5.6倍地球半径的地球同步轨道上。

已知月球绕地球公转的周期约为27天，可知月球绕地球公转的轨道半径约为地球半径的（ ）
A ．50倍
B ．60倍
C ．150倍
D ．180倍 4．为了减少远距离输电过程中的电能损失，往往采用高压输电，当高压到达用户端时再变为低压．若某变电站将电压0110002(sin100)V u t π=的交流电降为220V 供居民小区用电，则变电所变压器（ ）
A ．原、副线圈匝数比为50：1
B ．副线圈中电流的频率是100Hz
C ．原线圈的导线比副线圈的要粗
D ．输入原线圈的电流等于居民小区各用电器电流的总和
5．“双星系统”由相距较近的星球组成，每个星球的半径均远小于两者之间的距离，而且双星系统一般远离其他天体，它们在彼此的万有引力作用下，绕某一点O 做匀速圆周运动。

如图所示，某一双星系统中A 星球的质量为m 1，B 星球的质量为m 2，它们球心之间的距离为L ，引力常量为G ，则下列说法正确的是（ ）
A ．
B 星球的轨道半径为212
m L m m + B ．A 星球运行的周期为122()
L L G m m π+ C ．A 星球和B 星球的线速度大小之比为m 1:m 2
D ．若在O 点放一个质点，则它受到两星球的引力之和一定为零
6．科学家在“哥伦比亚”号航天飞机上进行了一次在微重力条件（即失重状态）下制造泡沫金属的实验，把锂、铝、钛等轻金属放在一个石英瓶内，用太阳能将这些金属熔化成液体，然后在熔化的金属中充进氢气（可视为理想气体），使金属内产生大量气泡，金属冷凝后就形成到处是微孔的泡沫金属，下列说法中正确的是（ ）
A ．失重条件下液态金属呈现球状是由于液体内部分子间存在引力作用
B ．失重条件下充入金属液体的气体气泡不能无限地膨胀是因为液体表面张力的约束
C ．在金属液体冷凝过程中，气泡收缩变小，外界对气体做功，气体内能增大
D ．泡沫金属物理性质各向同性，说明它是非晶体
7．我国在研究原子物理领域虽然起步较晚，但是近年对核能的开发与利用却走在了世界的前列，有关原子的相关知识，下列说法正确的是（ ）
A ．查德威克发现中子的核反应方程为491212460He+Be C+n ，这是个聚变反应
B ．原子核发生β衰变时，产生的β射线本质是高速电子流，因核内没有电子，所以β射线是核外电子逸出原子形成的
C ．光电效应和康普顿效应都能说明光子具有粒子性，且前者可说明光子具有能量，后者除证明光子具有能量，还可证明光子具有动量
D ．氢原子的部分能级结构如图，一群处于n =4能级的氢原子向低能级跃迁时，发出的光照射钾板（逸出功为2.25eV ），钾板表面所发出的光电子的最大初动能为9.84eV
8．如图甲所示的“火灾报警系统”电路中，理想变压器原、副线圈匝数之比为10:1，原线圈接入图乙所示的电压，电压表和电流表均为理想电表，R 0为半导体热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，R 1为滑动变阻器．当通过报警器的电流超过某值时，报警器将报警．下列说法正确的是( )
A ．电压表V 的示数为20V
B ．R 0处出现火警时，电流表A 的示数减小
C ．R 0处出现火警时，变压器的输入功率增大
D ．要使报警器的临界温度升高，可将R 1的滑片P 适当向下移动
二、多选题（每题6分，选对不全得3分，错选不得分，共计24分）
9．为研究交变电流产生规律，某研究小组把长60cm 导线绕制成N=100匝的矩形闭合线圈，如图所示。

现把线圈放到磁感应强度B =0.1T 的匀强磁场中，线圈可以绕其对称轴OO ’转动。

现让线圈从图示位置开始（t =0）以恒定的角速度ω= 10π rad/s 转动。

下列说法正确的有（ ）
A ．t =0时，线圈位于中性面位置
B ． t =0.05s 时，感应电流方向发生改变
C ．当bc =2ab 时，感应电动势的表达式为e=2π cos 10πt （V ）
D ．当ab=ad 时，感应电动势的有效值最大
10．对于一定量的稀薄气体，下列说法正确的是（ ）
A ．气体分子间距离增大，分子势能一定增大，
B ．若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变
C ．在完全失重的状态下，气体的压强为零
D ．如果气体从外界吸收热10J ，同时对外做功8J ，则该气体的内能一定增大2J
E ．气体温度不变时，体积减小，则每秒撞击单位面积器壁的分子数增多
11．太阳内部有多种热核反应，其中“质子—质子链式反应”（或称为“PP 反应”）是主要反
应类型，而“PP 反应”有多个分支，其主要分支的各步核反应方程分别为：112111H+H H+X →＋
0.42MeV 、213112H+H He →＋5.49MeV 、3341122211He+He He+H+H →＋12.86MeV ，下列说法中正
确的是（ ）
A ．X 是正电子
B ．“PP 反应”为核裂变反应
C ．“PP 反应”可在常温下发生
D ．4
2He 原子核的结合能大于32He 原子核的结合能 12．以下关于光学现象的说法中正确的是（ ）
A ．水中蓝光的传播速度比红光慢
B ．光导纤维是利用光的衍射原理进行传播的
C．水中的鱼看到水面上方昆虫的位置是在实际昆虫的上方
D．分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽
E．光的偏振现象说明光是一种纵波
三、实验题（每空2分，共计12分）
13．某同学在“探究二力合成规律”的实验中，将一木板竖直平行放在铁架台和轻弹簧所在平面的后面，组装成如图甲所示的装置，其部分实验操作或分析如下，请完成下列相关内容：
(1)在图甲中的木板上记下悬挂两个钩码时弹簧末端的位置O；
(2)卸下钩码，然后将两细绳套系在弹簧下端，用两弹簧测力计按如图乙所示，将轻弹簧末端拉到同一位置O，记录细绳套AO、BO的______及两弹簧测力让相应的读数。

其中右侧弹簧测力计的读数为______N。

(3)本实验采用的科学方法是______。

A．逻辑推理法B．等效替代法C．控制变量法D．建立物理模型法
14．在描绘小灯泡伏安特性曲线的实验中，某同学先用多用电表的250 mA挡测量通过小灯泡的电流。

（1）在图甲电路中，需要将多用电表的两表笔连接到a、b两处，其中黑表笔应与___连接（填“a”或“b”）。

（2）将得到的数据记录在表格中，当电源为1.50 V 时，对应的多用电表指针指示如图乙所示，其读数为____ mA 。

（3）由于长期使用多用电表，表内电池的电动势会降低，仍按第（2）步骤测量电路中的电流，则测量示数会____（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。

四、解答题（15题4分，16题6分，17题6分，18题8分）
15．某卫星绕地球做匀速圆周运动，已知地球的质量为M ，半径为R ，卫星高地球表面的高度为h ，引力常量为G 。

求：
（1）卫星的向心加速度大小；
（2）卫星的线速度大小。

16．如图所示，将透明长方体放在空气中，矩形ABCD 是它的一个截面，3cm AP =，8cm AD =，将单色光束a 射入到P 点，若入射角53θ=︒，a 光折射后恰好射到AD 的中点，已知sin370.6︒=，cos370.8︒=。

求：
（1）透明长方体的折射率；
（2）若要使a 光束在AD 面上发生全反射，sin θ的范围。

17．如图所示，ABC 为一透明材料制成的柱形光学元件的横截面，该种材料的折射率5
3
n =，AC 是一半径为R 的14
圆弧，O 为圆弧面圆心，ABCO 构成正方形，在O 处有一点光源，从点光源射入圆弧AC 的光线，进入透明材料后首次射向AB 或BC 界面直接射出．下面的问题只研究进入透明材料后首次射向AB 或BC 界面的光线，已知AB 面上的P 点到A 点的距41．求：
（1）从P 点射出的光线的折射角；
（2）AB 和BC 截面上没有光线射出部分的总长度．
18．如图所示，两平行金属板A 、B 长度为l ，直流电源能提供的最大电压为U ，位于极板左侧中央的粒子源可以沿水平方向向右连续发射质量为m 、电荷量为－q 、重力不计的带电粒子，射入板间的粒子速度均为0v ，在极板右侧有一个垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B ，分布在环带区域中，该环带的内外圆的圆心与两板间的中心重合于O 点，环带的内
圆半径为R 1．当变阻器滑动触头滑至b 点时，带电粒子恰能从右侧极板边缘射向右侧磁场。

（1）问从板间右侧射出的粒子速度的最大值m v 是多少?
（2）若粒子射出电场时，速度的反向延长线与0v 所在直线交于O '点，试证明O '点与极板右端边缘的水平距离2
l x =，即O '与O 重合，所有粒子都好像从两板的中心射出一样； （3）为使粒子不从磁场右侧穿出，求环带磁场的最小宽度d 。

参考答案
1．A
2．C
根据万有引力定律可得
2
GMm F r = 由于该行星在近日点A 时距离太阳的距离小于在远日点B 时距离太阳的距离，故有
A B F F >
故C 正确，A 、B 、D 错误；
3．B
设地球半径为R ，因为同步卫星和月球都是绕着地球运动，故根据开普勒第三定律
3
2r k T
= 可得
()
332
26.6127
R r = 解得
60r R =≈
4．
A A ．由交流电瞬时值表达式可知，最大值为，频率为
50Hz ，则有效值为
111000V U U ==
根据
1122
U n U n = 变压器原副线圈匝数比为50：1，A 正确；
B ．原副线圈中交变电流频率相同为50 Hz ，B 错误；
C ．原副线圈功率相同，由
P IU =
知副线圈电压低则电流大，则副线圈导线要粗些，C 错误；
D ．副线圈的电流等于居民小区各用电器电流总和，而原副线圈的电流之比等于匝数反比，
所以输入原线圈的电流不等于居民小区各用电器电流的总和，D 错误。

5．B
A ．由于“双星系统”在相同时间转过的角度相等，则两星球的周期与角速度均相同，设两星球运行的角速度为ω，A 星球和
B 星球轨道半径分别为r 1、r 2，根据牛顿第二定律，对A 星球有
212112m m G m r L
ω= 对B 星球有
212222m m G m r L
ω= 解得
r 1:r 2＝m 2:m 1
又由于
r 1+r 2=L
解得
2112
m r L m m =+，1212m r L m m =+ A 错误；
B ．根据
21211224m m G m r L T π=，2112
m r L m m =+ 解得
2T π=B 正确； C ．A 星球和B 星球的线速度大小之比
A 12
B 21
=v r m v r m ωω= C 错误；
D ．O 点处质量为m 的质点受到B 星球的万有引力
22B 222112Gm m Gm m F r m L m m ⎛⎫ ⎪⎝=⎭
=+
受到A 星球的万有引力
1121A 2122Gm m Gm m F r m L m m ⎛⎫ ⎪⎝=⎭
=+ 则有
2A 13B 2
F m F m = 故该质点受到两星球的引力之和不为零，D 错误。

6．B
7．C
A ．查德威克用α粒子轰击铍核发现了中子，核反应方程为
9
412
14261Be He C n +→+
属于原子核的人工转变，故A 错误；
B ．原子核发生β衰变时，产生的β射线本质是高速电子流，其本质是原子核内一个中子变成一个质子和一个电子，电子被释放出来，故B 错误；
C ．光电效应和康普顿效应都能说明光子具有粒子性，且前者可说明光子具有能量，后者除证明光子具有能量，还可证明光子具有动量，故C 正确；
D ．4n =能级跃迁到1n =能级释放的光子的能量最大为
4112.75eV E E E =-=
钾板表面所发出的光电子的最大初动能
k 010.5eV E E W =-=
故D 错误。

8．C
设此电压的最大值为U m ，电压的有效值为U
．2
22T U R T R ⋅=⋅，代入数据得图乙中电压的有效值为
V ．变压器原、副线圈中的电压与匝数成正比，所以变压器原、副线圈中的电压之比是10：l ，所以电压表的示数为
，故A 错误．R 0处出现火警时，电阻减小，则次级电流变大，变压器输出功率变大，则变压器的输入功率增大，电流表示数变大，选项C 正确，B 错误；R 1的滑片P 适当向下移动，R 1电阻变大，则次级电流变大，R 0上电压变大，则报警器两端电压减小，则报警器的临界温度就降低了，故选项D 错误；
A ．t =0时，线圈位于与中性面垂直的位置。

故A 错误；
B ．线圈的周期为
20.2s π
ω
=
=T
t =0.05s 时，线圈转过90度，到达中性面位置，磁通量最大，感应电流方向发生改变。

故B 正确；
C ．电动势最大值为
()S 260cm 2m E NBS ab bc ab bc ab bc ω==⨯+⨯==，，，
联立可得
2m E π=
线圈从图示位置(平行与磁场方向)开始，因此感应电动势的表达式为
e =2π cos 10πt （V ）
故C 正确；
D ．线圈周长为0.6m ，当ab=ad 时，边长相等，正方形面积最大，则
m E NBS ω=
最大。

即感应电动势的有效值最大。

故D 正确。

10．BDE
A ．当分子间距离r >r 0时，分子势能随分子间距的增大而逐渐增大；当分子间距离r <r 0时，分子势能随分子间距的增大而逐渐减小，故A 错误；
B ．对于一定量的稀薄气体（理想气体），若气体的压强和体积不变，根据理想气体状态方程 pV
C T
＝可知，温度不变，而温度是一定质量理想气体气体内能的唯一标志，所以内能一
定不变，故B 正确；
C ．气体压强是由于气体分子热运动撞击器壁形成的，在完全失重状态下，气体分子的撞击仍然存在，故气体的压强不为零，故C 错误；
D ．气体从外界吸收热10J ，即10J Q =，气体对外做功8J ，即8J W =-，根据热力学第一定律U W Q ∆=+，可知2J U ∆=，即气体内能一定增大2J ，故D 正确；
E ．一定质量的稀薄气体温度不变时，分子运动的激烈程度不变，体积减小则单位体积内分子的个数增加，压强增大，说明每秒撞击单位面积器壁的分子数增多，故E 正确。

A ．根据质量数守恒和电荷数守恒可知X 是正电子，A 正确；
B ．“PP 反应”为轻核聚变反应，B 错误；
C ．“PP 反应”属于热核反应，必须再高温下才能发生，C 错误；
D ．由于核反应
33411
2
2211He+He He+H+H →
放出能量，因此4
2He 原子核的结合能大于3
2
He 原子核的结合能，D 正确。

12．ACD
A ．蓝光的折射率大于红光的折射率，由
c n v
=
可知，折射率越大，在水中的传播速度就越小，A 正确； B ．光导纤维是利用光的全反射原理进行的，B 错误；
C ．由于光的折射，导致水中的鱼看到水面上方昆虫的位置在实际昆虫的上方，C 正确；
D ．根据公式
L x d
λ∆=
可知波长越长，则条纹间距越宽，D 正确；
E ．横波有偏振现象，所以光的偏振说明光是横波．E 错误。

13． 方向 11.40 B 14． b 178 不变 15．（1）由
2
()Mm
G
ma R h =+
得
2
()GM
a R h =
+
（2）由
22
()Mm v G
m
R h R
h
得
v =
（i ）a 光折射后恰好射至AD 面上的中点，如图所示
根据几何关系可知：
2
23sin 5(
)()2
AD AP α=
=
+
由折射率公式：
sin sin n θ
α
=
解得，a 光在介质中的折射率：
43
n =
（ⅱ）设a 光束在AD 面上刚好发生全反射，则有：
1sin()2n
πα-=
解得：3
cos 4
α=
，由数学关系 27sin 1cos αα=-=
由折射率sin sin n θ
α
=
，解得： 7sin θ=
当折射光线刚好射到D 点时，有
22
373
sin AD AP α=
=
+由sin sin n θ
α
=
解得： 473
sin θ=
所以，a 光束在AD 面上发生全反射，sin θ的范围为
4737
sin 733
θ≤≤
17．(1)设射向P 点的光线入射角为θ1，折射角为2θ，由几何关系有
13
sin 52
AP PO θ=
= 根据折射定律有
12sin 1
sin n
θθ= 解得
245θ︒=
(2)设材料的临界角为C ，射向M 点的光线恰好发生全反射，则有
1sin C n
=
AB 截面没有光射出部分的长度为
1(1tan )4
BM C R R =-=
根据对称性可知，两截面上没有光线射出部分的总长度为
2(1tan )l C R =-
代入解得
0.5l R =
18．（1）当两板间加最大电压时，从右侧极板边缘飞出的粒子速度最大．由动能定理得
22
011222
m U q
mv mv =- 解得
2
m qU mv v m
+=
（2）如图，设粒子在电场中的侧移为y ，则
0y
v x y v =
又
0l v t =
2
y v y t =
联立解得
2
l x =
（3）射出粒子速度最大时，对应磁场区域最大，设最大轨迹半径为r m ，则
2m
m m
v qv B m r =
m
m mv r qB
=
如图所示，设环带外圆半径为R 2，则有
21 d R R =-
22212()m m R r R r +=-
解得
2m R r =则有
2111m d R R r R R =-==
+ 考点：带电粒子在电场及磁场中的运动。