2024届河北省衡水市第十三中学物理高三上期末质量检测模拟试题含解析

2024届河北省衡水市第十三中学物理高三上期末质量检测模拟试题
考生请注意：
1．答题前请将考场、试室号、座位号、考生号、姓名写在试卷密封线内，不得在试卷上作任何标记。

2．第一部分选择题每小题选出答案后，需将答案写在试卷指定的括号内，第二部分非选择题答案写在试卷题目指定的位置上。

3．考生必须保证答题卡的整洁。

考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回。

一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。

在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1、太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动。

2019年10月28日发生了天王星冲日现象，即天王星、地球、太阳三者处于同一直线，此时是观察天王星的最佳时间。

已知地球到太阳距离为1个天文单位，天王星到太阳距离为19.2个天文单位，则下列说法正确的是（ ）
A ．此时太阳位于地球和天王星之间的某一点
B ．2020年10月28日还会出现一次天王星冲日现象
C ．天王星绕太阳公转的周期约为84年
D ．地球绕太阳公转的加速度约为天王星绕太阳公转的20倍
2、一平直公路上有甲、乙两辆车，从t ＝0时刻开始运动，在0～6 s 内速度随时间变化的情况如图所示．已知两车在t ＝3 s 时刻相遇，下列说法正确的是( )
A ．两车的出发点相同
B ．t ＝2 s 时刻，两车相距最远
C ．两车在3～6 s 之间的某时刻再次相遇
D ．t ＝0时刻两车之间的距离大于t ＝6 s 时刻两车之间的距离
3、如图所示，纸面为竖直面，MN 为竖直线段，空间存在平行于纸面的足够宽广的水平方向匀强电场，其大小和方向未知，图中未画出，一带正电的小球从M 点在纸面内以0v 的速度水平向左开始运动，以后恰好以大小为02v v 的
速度通过N 点．已知重力加速度g ,不计空气阻力．则下列正确的是（ ）
A ．小球从M 到N 的过程经历的时间0v t g
=
B ．可以判断出电场强度的方向水平向左
C ．从M 点到N 点的过程中小球的机械能先增大后减小
D ．从M 到N 的运动过程中速度大小一直增大
4、中国北斗卫星导航系统（BeiDouNa v igationSatelliteSystem ，BDS ）是继美国全球定位系统（GPS ）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS ）之后第三个成熟的卫星导航系统。

北斗导航系统中有几颗卫星是地球同步卫星，GPS 导航系统是由周期约为12h 的卫星群组成。

则北斗导航系统的同步卫星与GPS 导航卫星相比（ ）
A ．北斗导航系统的同步卫星的角速度大
B ．北斗导航系统的同步卫星的轨道半径小
C ．GPS 导航卫星的线速度大
D ．GPS 导航卫星的向心加速度小
5、汽车在平直公路上以速度v 0匀速行驶，发动机的功率为P ，司机为合理进入限速区，减小了油门，使汽车功率立即减小一半并保持该功率继续行驶，设汽车行驶过程中所受阻力大小不变，从司机减小油门开始，汽车的速度v 与时间t 的关系如图所示，则在0～t 1时间内下列说法正确的是
A ．汽车的牵引力不断减小
B ．t =0时，汽车的加速度大小为0P mv
C ．汽车行驶的位移为3010328v t mv P +
D ．阻力所做的功为210328
P t mv - 6、杜甫的诗句“两个黄鹂鸣翠柳，一行白鹭上青天”描绘了早春生机勃勃的景象。

如图所示为一行白直线加速“上青天”
的示意图图中12,F F 为某白鹭在该位置可能受到的空气作用力其中2F 方向竖直向上。

下列说法正确的是（ ）
A ．该作用力的方向可能与1F 相同
B ．该作用力的方向可能与2F 相同
C ．该作用力可能等于白鹭的重力
D ．该作用力可能小于白鹭的重力
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。

在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。

全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

7、如图为一列简谐横波在t =0时的波形图，波源位于坐标原点，已知当t =0.5s 时x =4cm 处的质点第一次位于波谷，下列说法正确的是（ ）
A ．此波的波速为5cm/s
B ．此波的频率为1.5Hz
C ．波源在t =0时运动速度沿y 轴正方向
D ．t =0时波源振动已经历0.6s
E.x =10cm 的质点在t =1.5s 时处于波峰
8、如图所示，一固定斜面倾角为30，一质量为m 的小物块自斜面底端以一定的初速度沿斜面向上做匀减速运动，加速度的大小等于重力加速度的大小g 。

若物块上升的最大高度为H ，则此过程中，物块的（ ）
A．动能损失了mgH B．动能损失了2mgH
C．机械能损失了1
2
mgH D．机械能损失了mgH
9、用a、b两种不同波长的光，先后用同一装置做双缝干涉实验，得到两种干涉条纹，其中a光的干涉条纹间距小于b光的条纹间距，则()
A．a光的波长小于b光的波长
B．a光的光强大于b光的光强
C．a光的光子能量大于b光的光子能量
D．a、b光分别照射同一光电管，若a光发生光电效应，则b光一定发生光电效应
10、如图所示，MN是一半圆形绝缘线，O点为圆心，P为绝缘线所在圆上一点，且OP垂直于MN，等量异种电
荷分别均匀分布在绝缘线上、下1
4
圆弧上．下列说法中正确的( )
A．O 点处和P 点处的电场强度大小相等，方向相同
B．O点处和P点处的电场强度大小不相等，方向相同
C．将一正点电荷沿直线从O移动到P，电场力始终不做功
D．将一正点电荷沿直线从O 移动到P，电势能增加
三、实验题：本题共2小题，共18分。

把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。

11．（6分）某同学用如图甲所示的装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究：轻质弹簧水平放置在光滑水平面上，左端固定，右端与一小球接触而不固连。

弹簧处于原长时，小球在A点，向左推小球压缩弹簧至C点，由静止释放。

用频闪照相机得到小球从C点到B点的照片如图乙所示。

已知频闪照相机频闪时间间隔为T，重力加速度大小为g。

回答下列问题：
(1)本实验中可认为，弹簧被压缩后的弹性势能p E与小球离开弹簧时的动能k E相等。

为测得k E，除已知物理量外，至少还需测量下列物理量中的____________（填正确答案标号）。

A．小球的质量m B．C、A间距离CA
s
C ．C 、B 间距离CB s
D ．A 、B 间距离AB s
E.弹簧的压缩量x ∆
F.弹簧原长0l
(2)用所选取的测量量和已知量表示k E ，得k E =___________。

(3)由于水平面不是绝对光滑，测得的弹性势能p E 与真实值相比___________（填“偏大”“偏小”或“相等”）。

12．（12分）为了测量一个未知电阻R x （R x 约为50Ω）的阻值，实验室提供了如下器材：
A ．电源（电源电动势E =4.5V ，内阻约0.5Ω）
B ．电压表V （量程为0—3V ，内阻约3kΩ）
C ．电流表A （量程为0—0.06A ，内阻约0.3Ω）
D ．滑动变阻器R ：（0—20Ω）
E.开关及导线若干
（1）请在下面方框内画出实验电路图（______）
（2）连好实物电路后发现电压表损坏了，实验室又提供了一只毫安表mA （（量程为0—30mA ，内阻5Ω）和一个电阻箱（0—999.9Ω），要利用这两个仪器改装为3V 的电压表，需要将毫安表和电阻箱R 1_______联，并将电阻箱的阻值调到_____Ω；
（3）请画出改装后的实验电路图（______）
(4)如果某次测量时毫安表示数为20.0mA ，电流表A 示数为0.058A ，那么所测未知电阻阻值R x =______Ω（最后一空保留3位有效数字）。

四、计算题：本题共2小题，共26分。

把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。

13．（10分）热气球为了便于调节运动状态，需要携带压舱物，某热气球科学考察结束后正以大小为的速度匀速下降，热气球的总质量为M ，当热气球离地某一高度时，释放质量为14
M 的压舱物，结果热气球到达地面时的速度恰好为零，
整个过程中空气对热气球作用力不变，忽略空气对压舱物的阻力，重力加速度为g，求:
（1）释放压舱物时气球离地的高度h;
（2）热气球与压舱物到达地面的时间差.
14．（16分）一列简谐横波在均匀介质中沿x轴正方向传播，t=0时刻的波动图象如图甲所示，其中处于x=12m处的质点c的振动图象如图乙所示。

求：
①质点a的运动状态传到质点d所用的时间；
②从t=0时刻开始，5.5s内质点b运动的路程和t=5.5s时质点b的位移。

15．（12分）如图所示，连通器中盛有密度为ρ的部分液体，两活塞与液面的距离均为l，其中密封了压强为p0的空气，现将右活塞固定，要使容器内的液面之差为l，求左活塞需要上升的距离x．
参考答案
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。

在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1、C
【解题分析】
A．天王星、地球都绕太阳做圆周运动，即太阳为中心天体，所以太阳不可能位于地球和天王星之间，故A错误；BC．天王星、地球绕太阳做匀速圆周运动，根据开普勒第三定律可知
33022
0R R T T = 得
0084T T ≈ 即天王星绕太阳公转的周期约为84年，如果两次行星冲日时间间隔为t 年，则地球多转动一周，有
02π2π2π(
)t T T
=- 解得 00841 1.01841
TT t T T ⨯==≈--年年 再出现一次天王星冲日现象并不在2020年10月28日，故B 错误，C 正确；
D ．由公式
2
Mm G
ma r = 得 2GM a r =
地球绕太阳公转的加速度约为天王星绕太阳公转的369倍，故D 错误。

故选C 。

2、D
【解题分析】
由图可得，0~3s 内，乙的位移
1(20.5)3 3.75m 2⨯+⨯=，甲的位移11(24)2(43)19.5m 22
⨯+⨯+⨯+⨯=，二者t=0时刻相距9.5m-3.75m=5.75m ，选项A 错误；3~6s 内，乙的位移1(10.5)1m 0.75m 2
-⨯+⨯=-，甲的位移133m 4.5m 2⨯⨯=，二者相距4.5m+0.75m=5.25m.所以t=0时刻两质点之间的距离大于t =6s 时刻两质点之间的距离，选项D 正确；0~2s 内，两质点间距逐渐减小，t =2s 时刻不是相距最远，选项B 错误；两质点在3~6s 之间距离越来越大，不可能再次相遇，选项C 错误；故选D ．
点睛：本题考查v-t 图象的性质，本题的关键在于v-t 图象中图象的面积表示位移的应用，要求能从图中得出两车各自位移的变化情况，从而两车距离的变化情况．
3、A
【解题分析】
小球受水平方向的电场力作用向左先减速后反向加速，竖直方向做自由落体运动，结合运动公式和动能定理解答.
【题目详解】
水平方向，小球受水平方向的电场力作用向左先减速后反向加速，到达N 点时，水平速度仍为v 0，则竖直速度
0v y v ==；因小球竖直方向在重力作用下做自由落体运动，则由v y =gt 可知小球从M 到N 的过程经历的时间0v t g
=，选项A 正确；带正电的小球所受的电场力水平向右，可以判断出电场强度的方向水平向右，选项B 错误；从M 点到N 点的过程中，电场力先做负功后做正功，可知小球的机械能先减小后增大，选项C 错误；因电场力水平向右，重力竖直向下，可知电场力和重力的合力方向斜向右下方，则从M 到N 的运动过程中，合力先做负功，后做正功，则动能先减小后增加，即速度先减小后增加，选项D 错误；故选A.
4、C
【解题分析】
A ．地球同步卫星的周期为24h ，GPS 导航系统周期约为12h ，根据周期与角速度的关系
2T
πω= 可知北斗导航系统的同步卫星的周期大，则其角速度小，故A 错误；
B ．由万有引力提供向心力有
2
224Mm G mr r T
π= 得卫星绕地球做圆周运动的周期
2T = 北斗导航系统的同步卫星的周期大，则其轨道半径大，故B 错误；
C ．由万有引力提供向心力有
2
2Mm v G m r r
= 得卫星绕地球做圆周运动的线速度
v =北斗导航系统的轨道半径大，则其线速度小，GPS 导航卫星的线速度大，故C 正确；
D ．根据
a v ω=
可知北斗导航系统的角速度小、线速度小，则其加速度小，GPS 导航卫星的向心加速度大，故D 错误。

故选C 。

5、C
【解题分析】
A ．减小油门后，机车的功率保持不变，当速度减小时，根据P=Fv 可知，牵引力增大，故A 错误；
B ．汽车以速度v 0匀速行驶时，牵引力等于阻力，即有：F=f ，发动机的功率为P ，由
P=Fv 0=fv 0
得阻力
P f v = t =0时，功率为原来的一半，速度没有变，则
00
22P
P F v v =＝ 根据牛顿第二定律得：
2F f P a m mv -=-＝ 故大小为
02P mv ，故B 错误。

CD ．根据动能定理得：
()210200.5051122
.f Pt W m v v m +=- 解得阻力做功为
201382
f P W mv t =-- 设汽车通过的位移为x ，由W f =-fx ，解得
3010328v t mv x P
=+ 故C 正确，D 错误。

故选C 。

6、A
【解题分析】
白鹭斜向上做匀加速运动，可知合外力与加速度同向，重力竖直向下，可知空气对白鹭的作用力斜向左上方，即可能
是F 1的方向；由平行四边形法则可知F 1>G ；
故选A 。

二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。

在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。

全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

7、ADE
【解题分析】
A ．由图可得，t =0时平衡位置为1.5cm 质点处于波谷，t =0.5s 时，x =4cm 处的质点第一次位于波谷，则有
4 1.5cm/s 5cm/s 0.5
x v t ∆-=== 故A 正确；
B ．根据
2s 0.4s 5
T v λ=== 那么频率
1 2.5Hz f T
== 故B 错误；
C ．由波的传播方向沿着x 轴正方向，依据上下波法，则波源在t =0时，运动速度沿y 轴负方向，故C 错误；
D ．由图可知，正好是波长的一个半，而周期为0.4s ，因此此时波源振动已经历0.6s ，故D 正确；
E ．当t =0时，x=2.5cm 质点处于波峰，而波峰传播x =10cm 的质点的时间为
10 2.5s 1.5s 5
t -== 故E 正确。

故选ADE 。

【题目点拨】
此题是机械波的传播问题，考查波长、波速及周期的关系，掌握由波的传播方向来确定质点的振动方向的方法：上下波法、同侧法等。

8、BD
【解题分析】
AB ．已知物体上滑的加速度大小为g ，由动能定理得：动能损失等于物体克服合外力做功为 122sin30合合∆==⋅=⋅=︒
k E W F H mg H mgH 故A 选项错误，B 选项正确；
CD ．设摩擦力的大小为f ，根据牛顿第二定律得
sin30mg f ma mg ︒+==
得
0.5f mg =
则物块克服摩擦力做功为
20.52f W f H mg H mgH =⋅=⨯=
根据功能关系可知机械能损失mgH ，故C 错误，D 正确。

故选BD 。

9、AC
【解题分析】
A ．根据Δx ＝L d
λ得λ＝d x L ∆，则a 光的波长小于b 光的波长，选项A 正确； BC ．由c ＝νλ知，a 光的波长小于b 光的波长，则a 光的频率大于b 光的频率，由E ＝hν可得a 光的光子能量大于b 光的光子能量，光强与光的频率无关，选项B 错误，C 正确；
D ．由于a 光的频率大于b 光的频率，a 、b 光分别照射同一光电管，若a 光发生光电效应，则b 光不一定发生光电效应，选项D 错误。

10、BC
【解题分析】
分别画出正、负电荷产生的电场强度的方向如图，
由图可知，O 点与P 点的合场强的方向都向下，同理可知，在OP 的连线上，所以各点的合场强的方向均向下。

AB. 由库仑定律可知：2kQ E r
=，O 点到两处电荷的距离比较小，所以两处电荷在O 点产生的场强都大于在P 处产生的场强，而且在O 点两处电荷的场强之间的夹角比较小，所以O 点的合场强一定大于P 点的合场强。

故A 错误，B 正确；
CD. 由于在OP 的连线上，所以各点的合场强的方向均向下，将一正试探电荷沿直线从O 运动到P 电场力始终与运动的方向垂直，不做功，电势能不变。

故C 正确，D 错误。

三、实验题：本题共2小题，共18分。

把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。

11、AD 2218AB ms T
偏小 【解题分析】 (1)[1]小球的动能2k 12
E mv =，因此需要测量小球的质量m ，小球离开弹簧时的速度大小v 可以通过测得A 、B 间的距离AB s 结合经过该段的时间求出，所以AD 项的物理量需要测量，故选AD 。

(2)[2]小球的动能为
2k 12
E mv = 由桌面光滑，则小球从A 到B 做匀速直线运动，则离开弹簧时的速度大小
3AB s v T
= 联立解得动能的表达式
2k 218AB ms E T
= (3)[3]由于水平面不是绝对光滑，小球在过程中克服摩擦力做功转化为内能，导致弹簧减少的弹性势能没有全部转化为小球的动能，所以测得的弹性势能小于其真实值。

12、 串联 95.0 52.6
【解题分析】
（1）[1]由于电流表的内阻远小于待测电阻的阻值，故采用安培表内接法，滑动变阻器采用限流式接法即可，如图所示：
（2）[2] [3]改装成大量程的电压表，需要将电阻1R 与表头串联，其阻值为：
13Ω5Ω95.0Ω0.030
g g U R R I =-=
-= （3）[4]改装之后的电压表内阻为100Ω，则此时采用安培表外接法，如图所示：
（4）[5]根据欧姆定律可知，此时待测电阻的阻值为：
()0.020955Ω52.6Ω0.0580.020
x R ⨯+==-。

四、计算题：本题共2小题，共26分。

把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。

13、（1）2
32v g
（2）2v g 【解题分析】
(1)由题意知F 浮=Mg
释放压舱物后：1144浮⎛
⎫⎛⎫=-=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝
⎭F M M g M M a 即热气球向下做匀减运动的加速度大小为：
13
a g = 由于热气球到地面时的速度刚好为零，则
22
322==v v h a g
(2)设压舱物落地所用时间为t 1，根据运动学公式有：21112
=+
h vt gt 解得： 1v t g
= 设热气球匀减速到地面所用时间为t 2 ，则212=
h vt 解得：
23=v t g
因此两者到达地面所用时间差为：
212-=v t t g
14、①0.2s ；②5.5m ，10cm
【解题分析】
①由图甲可知，简谐波的波长12m λ=，由图乙可知，简谐波的周期0.4s T =，故该波的传播速度
30m/s v T λ
==
由正弦函数曲线规律可知，质点a 平衡位置的横坐标为5m ，质点d 平衡位置的横坐标为11m ，所以质点a 的运动状态传到质点d 所用的时间
115s 0.2s 30
x t v ∆-=== ②5.5s 内，有
35.5s 5.2s 0.3s 134
t T ∆==+= 故 5.5t s =时质点b 处在正的最大位移处，质点b 运动的位移为10cm ；
质点b 运动的路程
()13430.1m 5.5m s =⨯+⨯=
15、2
004346P l ρgl P ρgl
+- 【解题分析】
右侧发生等温变化，
初态：压强P 1＝P 0，体积：V 1＝lS
末态：压强P 2，体积：22
l V l S +＝（）
根据玻意耳定律可得：P 1V 1＝P 2V 2 即：P 0lS ＝P 2
2l l S +（） 左侧发生等温变化，
初态：压强P 3＝P 0，体积：V 3＝lS
末态：压强P 4，体积：32
l V l x S +-＝（）
根据玻意耳定律可得：P 3V 3＝P 4V 4
即：P 0lS ＝P 4
2
l l x S +-（） 活塞上升x 后，根据平衡可得：P 4+ρgl ＝P 2 联立可得左活塞需要上升的距离：2
004346P l ρgl x P ρgl
+=-。