河北省衡水中学2022-2023学年高三上学期四调考试物理试卷

河北省衡水中学2023届上学期高三年级四调考试物理本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。共5页，总分100分，考试时间75分钟。第Ⅰ卷（选择题共46分）一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8～10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。1．如图所示，水平地面上固定一斜面体，斜面体的倾角为α，小斜劈B上表面水平，放置在斜面上，物块A处于小斜劈的上表面，通过两端带有铰链的轻杆与物块C相连，物块C紧靠墙面，墙面的倾角为θ，已知轻杆跟墙面垂直，A、B、C均静止，αθ，关于A、B、C的受力，下列说法正确的是A．A对B的摩擦力水平向右B．小斜劈B可能不受斜面体的摩擦力作用C．物块C的受力个数可能是3个D．A对B的压力大小一定等于A、C的重力之和2．如图所示，在一块面积很大的接地金属平板的上方固定一个带正电的小球，虚线是金属平板上方电场的等势线（相邻等势线间的电势差相等），实线是某一带电粒子仅在电场力作用下先后经过M和N处的运动轨迹。若该带电粒子在M和N处受到的电场力大小分别为FM和FN，相应的电势能分别为EpM和EpN，下列说法正确的是A．该粒子可能带正电B．该粒子从M运动到N的过程中，动能减小C．FMFN，EpMEpND．由于静电感应，金属板的上表面带正电荷3．如图所示，真空中有四个点O、a、b、c，任意两点间的距离均为L，点d（图中未画出）到点O、a、b、c的距离均相等。在a、b两点均放置一电荷量为q的正点电荷，在O、c连线的某点处放置一正点电荷Q，使得d点的电场强度为零。则Q的电荷量为A．√39𝑞B．2√39𝑞C．√33𝑞D．2√33𝑞4．如图所示，均匀的带正电圆环圆心为O，以O点为坐标原点建立x轴，坐标轴垂直于圆环平面。A是x轴上的一点，带电圆环在A点产生的电场强度为E、电势为𝜑。现在A处再放一同样的带正电圆环，圆心在A点，环面与x轴垂直，则A点的A．E增大、𝜑增大B．E不变、𝜑增大C．E增大、𝜑不变D．E不变、𝜑不变5．在如图所示的电路中，电源的负极接地，其电动势为E，内阻忽略不计，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，C为电容器，电流表和电压表均为理想电表。在滑动变阻器的滑片P自b端向a端滑动的过程中，下列说法正确的是A．电压表示数变大B．电流表示数变小C．电容器C所带电荷量减少D．a点的电势降低6．如图所示，V形对接的绝缘斜面M、N固定在水平面上，两斜面与水平面的夹角均为α=60°，其中斜面M粗糙、斜面N光滑。两个质量相同的带电小滑块P、Q分别静止在M、N上，P、Q连线垂直于斜面M，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是A．两小滑块所带电荷为异种电荷B．两小滑块间的库仑力大小等于单个小滑块重力的两倍C．P与M间的动摩擦因数至少为√36D．P与M间的动摩擦因数至少为√337．空间存在一沿x轴方向的静电场，质子由O点开始仅在电场力的作用下沿x轴的正方向运动，该过程中质子的电势能关于位移x的变化规律如图所示。其中图线O～x2为顶点在x1的开口向上的抛物线，x2以后的图线为倾斜的直线。下列说法正确的是A．O位置和x2位置的电场强度相同B．图中x1处的电势最高，x3处的电势最低C．x2～x3段质子做匀变速直线运动D．该电场沿x轴的正方向8．如图所示，倾角为α的光滑斜面下端固定一绝缘轻弹簧，M点固定一个电荷量为−q的小球Q。整个装置处在电场强度大小为E、方向沿斜面向下的匀强电场中。现把一个质量为m、电荷量为+q的小球P从N点由静止释放，释放后P沿着斜面向下运动。N点与弹簧的上端和M点的距离均为s0。P、Q的连线以及弹簧的轴线ab与斜面平行。两小球均可视为质点和点电荷，弹簧的劲度系数为k0且始终在弹性限度内，静电力常量为k，重力加速度大小为g。下列说法正确的是A．小球P沿着斜面向下运动的过程中，其电势能一定减小B．小球P在N点的加速度大小为𝑞𝐸+𝑚𝑔sin𝛼−𝑘𝑞2𝑠02𝑚C．小球P返回时，不可能越过N点撞到小球QD．当弹簧的压缩量为𝑞𝐸+𝑚𝑔sin𝛼𝑘0时，小球P的速度最大9．在如图甲所示的电路中，L1、L2、L3为三个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。当开关S闭合后，电路中的总电流为0.25A，则此时A．L1两端的电压为L2两端电压的2倍B．L1消耗的电功率为0.75WC．L2的电阻约为12ΩD．L1、L2消耗的电功率的比值大于410．某企业的生产车间在楼上，为了将工件方便快捷地运送到地面，专门安装了传送带设备，如图所示。已知传送带与水平面的夹角𝜃=37∘，正常的运行速度是𝑣=10m/s。现在传送带的A端轻轻放上一个小物体（可视为质点），已知小物体与传送带之间的动摩擦因数𝜇=0.5，A、B间距离𝑠=16m。sin37∘=0.6,cos37∘=0.8，取g=10m/s2，下列说法正确的是A．如果传送带不运行，小物体从A端运动到B端的时间为4sB．如果传送带沿逆时针方向正常转动，小物体的速度不可能超过传送带速度C．如果传送带沿逆时针方向正常转动，小物体从A端运动到B端的时间小于传送带不运行时小物体从A端运动到B端的时间D．如果传送带沿顺时针方向正常转动，小物体从A端运动到B端的时间大于传送带不运行时小物体从A端运动到B端的时间第Ⅱ卷（非选择题共54分）二、非选择题：本题共5小题，共54分。11．（6分）某实验小组做“探究在质量不变的情况下物体的加速度与所受合外力关系”的实验。如图甲所示为实验装置示意图。(1)关于该实验，下列说法正确的是_______。（填正确答案标号）A．安装实验器材时，要调节定滑轮的高度，使细线与长木板平行B．平衡摩擦力时，撤去砂桶，接通打点计时器的电源，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动C．实验过程中，向砂桶内加砂时，必须保证砂和砂桶的总质量m远小于小车的总质量MD．准确地平衡摩擦力后，实验过程中读出拉力传感器的示数即为小车受到的合外力(2)如图乙所示为实验中选择的一条合适的纸带（纸带上相邻的两个计数点之间还有4个计时点没有画出），相关的测量数据已标在纸带上，已知打点计时器的打点频率为50Hz，则小车的加速度大小a=_______m/s2。(3)保持小车的质量不变，改变砂桶中砂的质量，记录多组传感器的读数F和对应纸带的加速度a的数值，并根据这些数据，绘制出如图丙所示的a-F图像，实验小组仔细分析图像，得出了实验所用小车的质量为_______kg。（结果保留两位有效数字）12．（8分）为了测定某电池的电动势（20～22V）和内阻（小于2Ω），需要把一个量程为0～10V的直流电压表接一定值电阻（用电阻箱代替），改装成量程为0～30V的电压表，然后用伏安法测电源的电动势和内阻，以下是该实验的操作过程：(1)把电压表量程扩大，实验电路如图甲所示，请完成第五步的填空。第一步：把滑动变阻器滑片移至最右端；第二步：把电阻箱阻值调到零；第三步：闭合开关；第四步：把滑动变阻器滑片调到适当位置，使电压表读数为9V；第五步：保持滑动变阻器滑片不动，把电阻箱阻值调到适当值，使电压表读数为______V；第六步：不再改变电阻箱阻值，保持电压表和电阻箱串联，撤去其他线路，即得量程为0～30V的电压表。(2)上述实验可供选择的器材有：A．待测电池（电动势20～22V，内阻小于2Ω）；B．电压表（量程为0～10V，内阻约10kΩ）；C．电阻箱（0～9999Ω，额定功率小于10W）；D．电阻箱（0～99999Ω，额定功率小于10W）；E．滑动变阻器（0～20Ω，额定电流2A）；F．滑动变阻器（0～2kΩ，额定电流0.2A）；电阻箱应选_______，滑动变阻器应选______。（均填器材前的字母代号）(3)用该扩大了量程的电压表（电压表的表盘没变），采用伏安法测电源电动势E和内阻r，实验电路如图乙所示，得到多组电压U和电流I的值，并作出U-I图线如图丙所示，可知电池的电动势为______V，内阻为______Ω。13．（10分）如图所示的电路中，R1=4Ω，R2=2Ω，滑动变阻器R3上标有“10Ω2A”的字样，理想电压表的量程有0～3V和0～15V两挡，理想电流表的量程有0～0.6A和0～3A两挡。闭合开关S，将滑片P从最左端向右移动到某位置时，电压表、电流表示数分别为2V和0.5A；继续向右移动滑片P至另一位置，此时电压表指针指在满偏的13，电流表指针也指在满偏的13，求电源电动势与内阻的大小。（均保留两位有效数字）14．（12分）如图所示，光滑绝缘直杆ABCD水平放置并固定不动，其中AB、BC、CD的长度均为L，杆上套有一质量为m、电荷量为+q的小球（可视为质点），小球通过绝缘轻质弹簧与固定点O连接，直杆A处固定电荷量为+9q的点电荷，小球从B点由静止开始释放，运动到D点时速度恰好达到最大值vm。OC垂直于直杆，且OC的长度为弹簧原长，静电力常量为k。(1)求B、D两点间的电势差UBD。(2)求小球刚释放时的加速度大小a。(3)求小球运动到D点时，C点的电场强度大小E。15．（18分）如图所示，一内壁光滑的绝缘圆管ADB固定在竖直平面内。圆管的圆心为O，D点为圆管的最低点，A、B两点在同一水平线上，AB的长度为2L，圆管的半径𝑟=√2L（圆管的内径忽略不计）。过OD的虚线与过AB的虚线垂直相交于C点，在虚线AB的上方存在方向水平向右、范围足够大的匀强电场E1；虚线AB的下方存在方向竖直向下、范围足够大的、电场强度大小𝐸2=𝑚𝑔𝑞的匀强电场。圆心O正上方的P点有一质量为m、电荷量为－q（q0）的带电小球（可视为质点），P、C间距为L。现将该小球从P点无初速度释放，经过一段时间后，小球刚好从管口A处无碰撞地进入圆管内，并继续运动。已知重力加速度大小为g。(1)求虚线AB上方匀强电场E1的电场强度大小。(2)求小球在ADB管中运动经过D点时对管的压力FD。(3)小球从管口B离开后，经过一段时间到达虚线AB上的N点（图中未标出），求小球在圆管中运动的时间tAB与运动的总时间tPN之比。物理参考答案一、选择题1．B【解析】对A受力分析可知，B对A的摩擦力水平向右，那么A对B的摩擦力水平向左，A错误；B可能只受到重力、A施加的压力、A的摩擦力和斜面的支持力作用而平衡，B正确；C一定受到4个力的作用，C错误；把A、C当做整体分析，可知A对B的压力大小只是可能等于A、C的重力之和，D错误。2．C【解析】根据带电粒子运动轨迹的弯曲方向可知，带正电的小球对该带电粒子的作用力是吸引力，则该粒子带负电，A错误；由等势线的疏密可知，电场强度𝐸𝑀𝐸𝑁，由𝐹=𝑞𝐸可知𝐹𝑀𝐹𝑁，该粒子从M运动到N的过程中，电场力做正功，电势能减小，动能增大，即𝐸𝑝𝑀𝐸𝑝𝑁，B错误，C正确；由于静电感应，金属板的上表面带负电荷，D错误。3．B【解析】由题意可知，d点为正四面体的中心，到四个顶点的距离均为√64𝐿，在a、b两点均放置一电荷量为q的正点电荷，由于对称性可知这两个点电荷在d点所产生的合电场强度垂直于Oc，指向Oc的中点，设Oc的中点为e，根据几何关系得𝐿𝑑𝑒=√24𝐿，由于d点的电场强度为零，那么正点电荷Q应该放在e点，正点电荷Q在d点产生的电场强度大小𝐸𝑄=𝑘𝑄𝐿𝑑𝑒2=8𝑘𝑄𝐿2，结合几何关系知，a、b两处电荷量为q的正点电荷在d处产生的合电场强度大小𝐸′=2𝑘𝑞𝐿𝑎𝑑2∙𝐿𝑒𝑑𝐿𝑎𝑑=16√3𝑘𝑞9𝐿2，因d点合电场强度为0，则𝐸′=𝐸𝑄，解得𝑄=2√39𝑞，B正确，A、C、D错误。4．B【解析】根据对称性可知，均匀带电圆环在环心处产生的合电场强度为0，由电场的叠加原理可知，A点的电场强度保持不变，但电势却升高了，B正确，A、C、D错误。5．B【解析】在滑动变阻器的滑片P自b端向a端滑动的过程中，滑动变阻器