河北省2023届高三年级“专项”定向测试
物理
本试卷共6页，满分100分，考试用时75分钟．
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、班级、考场/座位号、考生号填写在答题卡上．
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑．如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号．回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效．
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回．
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分．在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求．
1．光电继电器是一种利用光电效应工作的仪器．当光照射到光电管阴极时，阴极会逸出光电子，此时放大器中有电流流过，进而使得电磁继电器工作，实现自动控制．下列说法正确的是（ ）
A．只要入射光的强度足够大，光电管就能发生光电效应，与光的频率无关
B．保持入射光的强度不变，增大入射光的频率，放大器中的电流将变小
C．若将电源的正负极对调，放大器中的电流将减为零
D．若入射光的频率为，阴极材料的逸出功为，普朗克常量为h，则电子逸出时的动能为
2．我国传统诗词中关于“水波”的诗句有很多，“瑶池翠水波粼粼，日暮寒生碧草春”出自南宋诗人杨冠卿的《三辅黄图载赵飞燕太液池结裾游宋公鸡跖载飞》．水波中的质点上下振动将外来光线反射入人眼即产生波光粼粼的景象，如图所示，一列水波中的质点A正在平衡位置向下振动，质点B每秒通过的路程为，则（ ）
A．这列水波向右传播 B．质点B的加速度正在减小
C．这列水波的波速为 D．质点C运动到A点用时
3．一对父子在公园里玩跷跷板，起初跷跷板横杆水平，若父亲下压跷跷板左端，使小孩以大小不变的速度上升到如图所示的高度，且小孩的双脚始终未碰地面，则该过程小孩受到跷跷板的作用力（ ）
A．变大 B．变小 C．大小保持不变 D．先变大后变小
4．北京时间2023年2月10日，经过约7小时的出舱活动，神舟十五号航天员费俊龙、邓清明、张陆密切协作，圆满完成出舱任务．图为航天员出舱时与地球同框的优美瞬间，已知神州十五号绕地球做匀速圆周运动的轨道离地高度为343公里，下列说法正确的是（ ）
A．航天员的向心加速度大于地球表面物体随地球自转的向心加速度
B．航天员出舱后处于超重状态
C．若已知地球表面的重力加速度，可求得航天员随飞船运行的速度
D．若已知地球半径，可求得航天员随飞船运行的周期
5．某同学在商场购买了一个“水晶玻璃半球”（半径为R），欲利用所学的光学知识探究该“水晶玻璃半球”的光学性质．现用一束单色光从半球顶点M射入半球，并调整入射角，当光线射到底面上的C点时，刚好没有光线从底面射出，已知，光在真空中传播的速率为c，不考虑多次反射．下列说法正确的是（ ）
A．该玻璃半球对单色光的折射率为
B．单色光在玻璃半球中传播的速率为
C．底面上有光线射出的区域的面积为
D．光线从M点传播到C点的时间为
6．如图所示，竖直平面内虚线MN左侧平行板间存在竖直向下的匀强电场（图中未画出），右侧存在水平向右的匀强电场（图中未画出），且两电场的场强大小相等．一质量为m、带电量为的小球以某一初速度从平行板左侧中点沿中轴线水平向右进入板间，恰好从下板边缘A点沿切线进入光滑圆弧轨道（圆心O在中轴线上），且运动至B点时动能最大，平行板的长度d，板间距为d，OB与竖直方向成角，重力加速度为g．下列说法正确的是（ ）
A．匀强电场的电场强度大小为 B．平行极板间的电势差为
C．小球射入平行板间的初速度大小为 D．小球对轨道压力的最大值为
7．如图所示的电路中，点O和相距极近但不接触，金属杆OC和以虚线为对称轴分别绕O点和点反向转动，且角速度大小均恒为，两金属杆每次转到虚线和时均会等速率反弹．C和处安装小环，将足够长的光滑水平金属杆穿在两小环间，水平杆可在OC和，的带动下上下移动，除定值电阻（阻值为R）外不计其它电阻，图中半圆区域内存在垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B，金属杆OC和的长度均为l，电流表A为理想电表．下列说法正确的是（ ）
A．该装置产生交流电的周期为
B．交流电流表的示数为
C．该交流电的一个周期内，流过定值电阻的电荷量为
D．该交流电的一个周期内，定值电阻产生的焦耳热为
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分．在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求．全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．
8．甲乙两辆车在平直公路上同向行驶，时刻，二者刚好并排行驶，此后两车运动的（v代表t时刻汽车的速度）图像如图所示．下列说法正确的是（ ）
A．甲车的初速度大小为 B．乙车的加速度大小为
C．时，两车再次并排行驶 D．时，两车相距最近，且为
9．某同学设计了一款简易娱乐设施“颠颠轮”，结构如图所示．小孩甲、乙分别坐在两个箱子中，右侧箱子装有轴承，可在轮子上无摩擦地滑动（轮子固定），小孩乙及其箱子在轮子上做圆周运动时小孩甲即可上下颠簸，不计滑轮与绳索间的摩擦及空气阻力．现让两小孩（及箱子）从图示位置由静止开始逆时针运动一周，在这个过程中，下列说法正确的是（ ）
A．绳索的拉力对小孩甲所坐的箱子先做负功后做正功
B．小孩乙运动到最低点时，其速度小于小孩甲的速度
C．两小孩速度相等的时刻有两个
D．小孩甲的速度为零的时刻有两个
10．如图所示，直角三角形ABC区域内存在垂直于纸面向里且磁感应强度为B的匀强磁场，BC边上O点处有一粒子源，可沿各个方向向三角形区域内发射质量为m、带电量为、初速度大小为的粒子（不计重力），，，，．下列说法正确的是（ ）
A．粒子在磁场中运动的最短时间为 B．粒子在磁场中运动的最长时间为
C．AB边上有粒子射出的长度为 D．从OB边射出的粒子占粒子总数的
三、非选择题：本题共6小题，共54分．
11．（6分）某同学利用如图所示的装置验证“碰撞过程中的动量守恒”．水平桌面上固定两个钉子，用两根长度均为l的细线拴住两个大小相同、质量分别为和小球1和2，细线与钉子的拴接处分别安装了拉力传感器，可实时显示细线中的拉力大小．初始时，两小球靠在一起，两细线刚好平行，小球的直径远小于细线的长度．现将小球涂上润滑油，实验步骤如下：
（1）将小球1沿着圆弧拉到某点A处，并在A处给小球1一个沿切线方向的初速度，并记录拉力传感器1的示数．
（2）小球1与小球2在初始点发生碰撞，碰后小球1弹回，记录碰后两小球运动过程中传感器1和2的示数分别为、．
（3）对实验数据进行相关计算和分析：与小球2碰前，小球1的速度大小可表示为________（2分）；物理量、、、、满足等量关系________（2分）时，即可验证碰撞瞬间，两小球组成的系统动量守恒；若该碰撞为弹性碰撞，、、还应满足的等量关系为________（2分）．
12．（9分）某同学要测量一节电池的电动势和内阻，传统的实验电路由于电压表的分流或电流表的分压均会引起系统误差，该同学做了一些改进．他将电源、开关、电容器（电容为C）、电流传感器（与计算机相连）、电阻箱按图甲所示的电路连接．
（1）将电阻箱以某一合适的阻值接入电路；
（2）闭合开关，电流传感器将记录电容器的充电电流I随时间t变化的关系图像（图乙），直至充电完毕；
（3）由计算机精确计算图像与两坐标轴围成的区域面积S，物理量S代表的物理意义是________________（2分），此时电路的路端电压可表示为________（1分）；
（4）改变电阻箱接入电路的阻值R，重复前面三个步骤，得到多组对应的R和S的值；
（5）利用计算机绘制图像，如图丙所示，该电池的电动势和内阻分别用E和r表示，写出与的函数关系式________（2分）；若所得图像的斜率为k，纵截距为b，则该电池的电动势________（2分），内阻________（2分）．
13．（11分）如图所示，压力罐左端与水泵相连，右端通过较细的管道与气缸相连．压力罐与气缸的底面积均为S，压力罐的高度为h，气缸足够高．装置的气密性和导热性良好，活塞可与气缸壁无摩擦地滑动．活塞的重力大小为，初始时压力罐中封闭气体的压强为，活塞在气缸底部．外界大气压为，外界温度保持不变，不计管道中气体的体积．
（1）启动水泵，缓慢向压力罐中注入高为的，求此时活塞上升的高度；
（2）若缓慢将压力罐内注满水，整个过程中封闭气体吸收的热量为Q，求从开始注水到活塞恰好要运动的过程中，外界对封闭气体做的功W．
14．（12分）如图所示，光滑平行导轨的宽度为L，倾斜部分与水平面间的夹角为，圆弧部分的半径为R，圆心为O，两部分在处平滑连接，倾斜部分连接一电容为C的电容器，整个装置处于垂直于倾斜导轨的磁感应强度为B的匀强磁场中（图中未画出）．现将一长度也为L的导体棒从倾斜部分的某点由静止释放，下滑距离为时，由处进入圆弧部分，导体棒运动到图中处时刚好对轨道无压力（AOD为圆弧直径），导体棒运动到处的速度为处速度的2倍，重力加速度为g，不计一切电阻．求：
（1）求导体棒的质量m（用L、B、C表示）；
（2）导体棒由处运动到处过程中消耗的电能和通过导体棒的电荷量．
15．（16分）如图甲所示，长为、倾角为的传送带逆时针匀速转动，物块A和物块B通过足够长的细线相连（细线跨过光滑的定滑轮），细线倾斜部分与传送带平行．现将物块A从传送带顶端由静止释放，此后物块A的动能随位移变化的图像如图乙所示．已知物块A的质量为物块B质量的5倍，重力加速度为g，图像中、均为已知量．求：
（1）物块A与传送带间的滑动摩擦因数及其在段内运动的加速度大小；
（2）物块A在段内相对于传送带滑动的总路程及其在段内与传送带由于摩擦产生的热量．
“专项”测试――物理答案与解析
1．【答案】B
【解析】入射光必须达到阴极金属的极限频率才能发生光电效应，A错误；保持入射光的强度不变，增大入射光的频率，阴极单位时间单位面积上接收到的光子数将减少，故而逸出的电子数减少，放大器中的电流也将减小，B正确；电源提供的反向电压可能没有达到遏止电压，故而电流不一定为零，C错误；为光电子的最大初动能，但实际的初动能可能比小，D错误．
2．【答案】C
【解析】因A点正在向下振动，并与传播方向在同一侧，故而这列水波向左传播，A错误；质点B正在向上振动，故而加速度正在增大，B错误，质点B每个周期通过的路程为，故而周期为，波长为，故而波速为，C正确；因质点不随波迁移，故而质点C不会运动到A点，D错误．
3．【答案】B}
【解析】如图所示，小孩上升时所受的重力及跷跷板作用力的合力提供了向心力．小孩所需的向心力大小为，保持不变，重力为也保持不变，而二者之间的夹角逐渐减小，故而跷跷板给小孩的作用力逐渐变小，B正确．
4．【答案】A
【解析】航天员运行的角速度及半径均大于地球表面物体，与可得，航天员的向心加速度大于地表物体的向心加速度，A正确；航天员出舱后处于完全失重状态，B错误；由、可知，只有同时已知g和R，才能求出v或T，C、D错误．
5．【答案】D
【解析】如图，由几何关系可知，，折射率，A错误；光在半球中的传播速率为，B错误；底面上有光线射出的区域为以O为圆心、OC为半径的圆面，其面积为，C错误；光线从M点传播到C点的时间为，D正确．
6．【答案】D
【解析】因小球在B点的动能最大，故而该点为等效最低点，小球在该点所受重力和电场力的合力沿OB方向，由几何关系可知：，所以，A错误；平行板间的电势差为，B错误；由可得：，C错误；由类平抛运动规律可知，小球到达A点时的速度偏向角的正切值为，故而偏向角为，由动能定理得：，从A到B由动能定理得：，由牛顿第二定律得：，解得：，由牛顿第三定律得，D正确．
7．【答案】B
【解析】金属杆OC和与水平金属杆围成的区域中磁通量的表达式为，故而回路中的电动势为，因两金属杆每次转到虚线和时均会等速率反弹，所以电动势的周期为，A错误；交流电压的有效值为，故而电流表的示数为，B正确；一个周期内，回路的磁通量变化量为零，故而电荷量为零，C错误；一个周期内，定值电阻的焦耳热为，D错误．
8．【答案】AC
【解析】由可知，故而图像的斜率代表初速度，纵截距代表加速度，从而可得，甲车的初速度大小为，乙车的加速度大小为，A正确，B错误；由图像可得，乙车的初速度为，甲车的加速度为，若二者再次并排行驶，则，解得，C正确；二者速度相等时，有，所以，此时二者相距最远，不是最近，由位移公式可求得，二者最远的距离为，D错误．
9．【答案】CD
【解析】由小孩乙的运动过程可知，小孩甲所坐的箱子先下降后上升再下降，所以绳索的拉力对小孩甲所坐的箱子先做负功后做正功再做负功，A错误；小孩乙运动到最低点时，，，B错误；小孩乙运动至C、D两点时，绳索与轮子相切，小孩乙的速度完全沿着绳索方向，所以两小孩的速度相等，C正确；小孩乙运动至A、B两点时，小孩甲和小孩乙的速度相互垂直，小孩乙的速度沿绳索方向的速度分量为零，故而小孩甲的速度为零的时刻有两个，D正确．
10．【答案】BCD
【解析】如图所示为粒子运动的动态圆在各个边上的临界点，粒子运动的半径为．动态圆对应的弦为OE和OF时，粒子对应的时间最短，为，故而A错误；粒子刚好从OB边射出时对应的圆心角最大为，故而最长时间为，B正确；AB边上有粒子射出的部分为AD，长度为，C正确；沿OF和OB方向发射的粒子均从OB边上射出，角度为，故而占粒子总数的，D正确．
11．【答案】
【解析】由牛顿第二定律得：，可得，同理可得，二者碰后的速度大小分别为和，由动量守恒定律得：，联立解得：；若为弹性碰撞，则有：，解得：．
12．【答案】（3）电容器所充的电荷量 （5）
【解析】由可知，该图像的面积为电容器所充的电荷量，联立得：，由闭合电路欧姆定律得可得：可得：，则、，解得：，．
13．【答案】（1） （2）
解：（1）设活塞缓慢上升时，封闭气体的压强为p，则：
，即 （2分）
由玻意耳定律得：（2分）
解得：（1分）
（2）活塞开始运动后，封闭气体发生等压变化，由得，气体的体积不变，故而外界对气体做功为0．（2分）
从初始状态到活塞刚要运动的过程中：（2分）
因，
故（2分）
14．【答案】（1） （2）
解：（1）导体棒下滑时：（1分）
对电容器（2分）
导体棒在处时：（1分）
由运动学公式得: （1分）
联立解得： （1分）
（2）由处到处由动能定理得：（2分）
联立解得： （1分）
（2分）
解得 （1分）
15．【答案】（1）0.5 （2）
解：（1）设物块B的质量为m，
段内由能量守恒得： （2分）
段内由能量守恒得： （2分）
段内由牛顿第二定律得： （2分）
解得： （1分）
（2）由图像可知A的位移为时恰好与传送带共速，设传送带的速度大小为v，段内对A由运动学公式得： （1分）
二者之间的相对位移为 （1分）
设A的位移为时的速度为，则：，故而 （2分）
内A的位移为 （1分）
二者的相对位移为： （1分）
所以物块A在段内相对于传送带滑动的总路程为（1分）
段内A与传送带由于摩擦产生的热量为
（2分）
