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河北省衡水中学高三摸底联考（全国卷）物理试卷（解析版）
高中物理考试
考试时间：
分钟
满分：
70 分
*注意事项：
1、填写答题卡的内容用2B铅笔填写 2、提前 xx 分钟收取答题卡
第Ⅰ卷 客观题
第Ⅰ卷的注释
一、选择题（共8题，共40分）
1、 以下说法中正确的有________。 A．氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，原子的能量减小 B．核力存在于原子核内所有核子之间 C．原子核式结构模型是由卢瑟福在 D．铀元素的半衰期为T，当温度发生变化时，铀元素的半衰期也发生变化 E．放射性元素发生 2、 已知一足够长的传送带与水平面的倾角为
A． B．物块与传送带间的动摩擦因数 C． D．系统产生的热量一定比物块动能的减少量大 3、 如图，固定在水平桌面上的光滑金属导轨cd、eg处于方向竖直向下的匀强磁场中，金属杆ab与导轨接触良好，在两根导轨的端点d、e之间连接一电阻，其他部分电阻忽略不计，现用一水平向右的恒力F作用在金属杆ab上，使金属杆由静止开始向右沿导轨滑动，滑动中杆ab始终垂直于导轨，金属杆受到的安培力用
A．金属杆ab做匀加速直线运动 B．金属杆ab运动过程回路中有顺时针方向的电流 C．金属杆ab所受到的 D．金属杆ab克服安培力做功的功率与时间的平方成正比 4、 在物理学的发展中，关于科学家和他们的贡献，下列说法中正确的是（ ） A. 亚里士多德首先将实验事实和逻辑推理（包括数学推演）和谐地结合起来 B. 牛顿总结出了万有引力定律并用实验测出了引力常量 C. 哥白尼通过研究行星观测记录，发现了行星运动三大定律 D. 笛卡尔对牛顿第一定律的建立作出了贡献 5、 如图所示，BC是半径为
A．从B到C，小球与轨道之间的动摩擦因数可能保持不变 B．从B到C，小球克服摩擦力做功为 C．A、B两点间的距离为 D．小球从B到C的全过程中，小球对轨道的压力不变 6、 如图所示，水平桌面上有三个相同的物体a、b、c叠放在一起，a的左端通过一根轻绳与质量为
A．物体c受到向右的静摩擦力 B．物体b受到一个摩擦力，方向向左 C．桌面对物体a的静摩擦力方向水平向左 D．撤去力F的瞬间，三个物体将获得向左的加速度 7、 如图所示，离地面高2m处有甲、乙两个物体，甲以初速度v0水平射出，同时乙以初速度v0沿倾角为45°的光滑斜面滑下，已知重力加速度g＝10 m／s2，若甲、乙同时到达地面，则v0的大小是( )
A. C. 8、 美国在2016年2月11日宣布“探测到引力波的存在”，天文学家通过观察双星轨道参数的变化来间接验证引力波的存在，证实了GW150914是一个36倍太阳质量的黑洞和一个29倍太阳质量的黑洞，假设这两个黑洞绕它们连线上的某点做圆周运动，且这两个黑洞的间距缓慢减小，若该黑洞系统在运动过程中各自质量不变且不受其他星系的影响，则关于这两个黑洞的运动，下列说法正确的是 A. 这两个黑洞做圆周运动的向心加速度大小始终相等 B. 36倍太阳质量的黑洞轨道半径比29倍太阳质量的黑洞轨道半径小 C. 这两个黑洞运行的线速度大小始终相等 D. 随两个黑洞的间距缓慢减小，这两个黑洞运行的周期在增大
二、填空题（共1题，共5分）
9、 以下说法中正确的有____________。 A．功可以全部转化为热，当热量不能全部转化为功 B．物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加 C．食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体 D．布朗运动是指液体分子的无规则运动 E．当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而增大
三、实验题（共1题，共5分）
10、 如图为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图，盘和重物的总质量为m，小车和砝码的总质量为M，实验中用盘和重物总重力的大小作为细线对小车拉力的大小。
（1）实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板一端定滑轮的高度，使细线与长木板平行，接下来还需要进行的一项操作是______（填选项字母）。 A、将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节m的大小，使小车在盘和重物的牵引力下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动 B、将长木板的右端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去盘和重物，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动 C、将长木板的右端垫起适当的高度，撤去纸带以及盘和重物，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动 （2）实验中得到的一条纸带如图所示，A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点，量出相邻的计数点之间的距离分别为
（3）实验中要进行质量m和M的选取，以下最合理的一组是_______（填选项字母） A． B． C． D． （4）该实验小组以测得的加速度a为纵轴，盘和重物的总重力F为横轴，作出的图像如图中图线1所示，发现图像不过原点，怀疑在测量力时不准确，他们将实验进行了改装，将一个力传感器安装在小车上，直接测量细线拉小车的力
四、解答题（共4题，共20分）
11、 如图所示，一电动遥控小车停在水平地面上，小车质量
（1）物块离开小车时，物块的速度大小； （2） 12、 如图所示，水平向左的匀强电场中，用长为
（1）求电场强度的大小E； （2）将小球向左摆动的过程中，对细线拉力的最大值； （3）若从A点处释放小球时，给小球一个水平向左的初速度 13、 如图所示，透热的气缸内封有一定质量的理想气体，缸体质量
①缸内气体的压强 ②缸内气体的温度升高到多少摄氏度时，活塞恰好会静止在气缸缸口AB处？ 14、 如图所示，光滑水平直导轨上放置长木板B和滑块C，滑块A置于B的左端，且A、B间接触面粗糙，三者质量分别为
|
|---|
河北省衡水中学高三摸底联考（全国卷）物理试卷（解析版）
1、
以下说法中正确的有________。
A．氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，原子的能量减小
B．核力存在于原子核内所有核子之间
C．原子核式结构模型是由卢瑟福在
粒子散射实验基础上提出的
D．铀元素的半衰期为T，当温度发生变化时，铀元素的半衰期也发生变化
E．放射性元素发生
衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的
ACE
试题分析：氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，释放光子，能量减小，故A正确；核力是短程力，每个核子只跟它邻近的核子间存在核力作用，故B错误；卢瑟福依据α粒子散射实验的现象提出了原子的核式结构理论，故C正确；半衰期的大小与温度无关，由原子核内部因素决定，故D错误；
衰变的实质是原子核中的一个中子转化成一个质子，同时产生一个电子，这个电子以
射线的形式释放出去，同时辐射出
光子，故E正确。
2、
已知一足够长的传送带与水平面的倾角为
，以一定的速度匀速运动，某时刻在传送带适当的位置放上具有一定初速度的物块（如图a所示），以此时为
时刻记录了小物块之后在传送带上运动的速度随时间的变化关系，如图b所示（图中取沿斜面向上的运动方向为正方向，其中两坐标大小
），已知传送带的速度保持不变，则下列判断正确的是（ ）
A．
内，物块对传送带做正功
B．物块与传送带间的动摩擦因数
C．
内，传送带对物块做功为
D．系统产生的热量一定比物块动能的减少量大
BD
试题分析：由图知，物块先向下运动后向上运动，则知传送带的运动方向应向上，
内，物块对传送带的摩擦力方向沿传送带向下，则物块对传送带做负功，故A错误；在
内，物块向上运动，则有
，得
，故B正确；
内，由图“面积”等于位移可知，物块的总位移沿斜面向下，高度下降，重力对物块做正功，设为
，根据动能定理得：
，则传送带对物块做功
，故C错误；
内，重力对物块做正功，物块的重力势能减小、动能也减小都转化为系统产生的内能，则由能量守恒得知，系统产生的热量一定比物块动能的减少量大，故D正确。
3、
如图，固定在水平桌面上的光滑金属导轨cd、eg处于方向竖直向下的匀强磁场中，金属杆ab与导轨接触良好，在两根导轨的端点d、e之间连接一电阻，其他部分电阻忽略不计，现用一水平向右的恒力F作用在金属杆ab上，使金属杆由静止开始向右沿导轨滑动，滑动中杆ab始终垂直于导轨，金属杆受到的安培力用
表示，则下列说法正确的是（ ）
A．金属杆ab做匀加速直线运动
B．金属杆ab运动过程回路中有顺时针方向的电流
C．金属杆ab所受到的先不断增大，后保持不变
D．金属杆ab克服安培力做功的功率与时间的平方成正比
C
试题分析：由于是光滑的导轨，没有摩擦，对金属杆，根据牛顿第二定律：
，由于速度发生变化，故加速度是变化的，故选项A错误；根据楞次定律可以知道，回路中产生的感应电流为逆时针方向，故选项B错误；开始时由于速度不断增大，故安培力不断增大，当安培力等于拉力F时，则速度不再增大，则安培力不变，选项C正确；线框中感应电流的瞬时功率：
，由于加速度是变化，故选项D错误。
4、
在物理学的发展中，关于科学家和他们的贡献，下列说法中正确的是（ ）
A. 亚里士多德首先将实验事实和逻辑推理（包括数学推演）和谐地结合起来
B. 牛顿总结出了万有引力定律并用实验测出了引力常量
C. 哥白尼通过研究行星观测记录，发现了行星运动三大定律
D. 笛卡尔对牛顿第一定律的建立作出了贡献
D
试题分析：伽利略首先将实验事实和逻辑推理（包括数学推演）和谐地结合起来，故A错误；牛顿总结出了万有引力定律，并没有用实验测得引力常量，是卡文迪许用实验测得了引力常量，故B错误；开普勒通过研究行星观测记录，发现了行星运动三大定律，故C错误；笛卡尔研究了力和运动的关系，对牛顿第一定律的建立做出了贡献，故D正确。
5、
如图所示，BC是半径为
的竖直面内的圆弧轨道，轨道末端C在圆心O的正下方，
，将质量为
的小球，从与O等高的A点水平抛出，小球恰好从B点沿圆弧切线方向进入轨道，由于小球与圆弧之间有摩擦，能够使小球从B到C做匀速圆周运动，重力加速度大小为
，则下列说法正确的是（ ）
A．从B到C，小球与轨道之间的动摩擦因数可能保持不变
B．从B到C，小球克服摩擦力做功为
C．A、B两点间的距离为
D．小球从B到C的全过程中，小球对轨道的压力不变
BC
试题分析：小球从B到C做匀速圆周运动，由合外力提供向心力，即由轨道的支持力和重力径向分力的合力提供向心力，向心力大小不变，而重力的径向分力是变化的，所以轨道对小球的支持力是变化的，则小球对轨道的压力是变化的，则小球与轨道之间的动摩擦因数是变化的，故AD错误；小球从B到C做匀速圆周运动，则由能量守恒定律可知：小球克服摩擦力做的功等于重力做的功
，故B正确；小球做从A到B做平抛运动，在B点，小球速度方向偏角
，则
，
竖直方向的位移
；水平方向的位移
，解得
则A、B两点的距离
，故C正确。
6、
如图所示，水平桌面上有三个相同的物体a、b、c叠放在一起，a的左端通过一根轻绳与质量为
的小球相连，绳与水平方向的夹角为
，小球静止在光滑的半圆形器皿中，水平向右的力
作用在b上，三个物体保持静止状态，g取
，下列说法正确的是（ ）
A．物体c受到向右的静摩擦力
B．物体b受到一个摩擦力，方向向左
C．桌面对物体a的静摩擦力方向水平向左
D．撤去力F的瞬间，三个物体将获得向左的加速度
BC
试题分析：设水平向右为正方向，设
的质量为
，由于均静止，故加速度为：
，对c：设b对c的静摩擦力为
，则水平方向上只受
影响，且c保持静止，由牛顿第二定律得：
，代入数据得：
，故A错误；对b：b静止，设a对b的静摩擦力为
，则水平面上：
，即：
，故b只受一个静摩擦力，方向与F相反，即水平向左，故B正确；对a，a静止，设绳的拉力为T，器皿对小球的弹力为N，桌面对a的静摩擦力为
，则水平面上：
①，
对小球受力分析如图：
由于小球静止，故竖直方向上：
②
水平方向上：
③
联立①②③式代入数据解得：
，
，故地面对a的静摩擦力水平向左，故C正确；若撤去F，对a，水平方向上受绳的拉力：
，故整个系统仍然保持静止，故D错误。
7、
如图所示，离地面高2m处有甲、乙两个物体，甲以初速度v0水平射出，同时乙以初速度v0沿倾角为45°的光滑斜面滑下，已知重力加速度g＝10 m／s2，若甲、乙同时到达地面，则v0的大小是( )
A. 
m／s B. 2
m／s
C. 
m／s D. 4
m／s
A
试题分析：甲平抛运动的时间为： 
；
乙在斜面下滑的加速度为： 
，对于乙，下滑的位移大小为
根据
，代入数据得：联立解得
，故选项A正确。
8、
美国在2016年2月11日宣布“探测到引力波的存在”，天文学家通过观察双星轨道参数的变化来间接验证引力波的存在，证实了GW150914是一个36倍太阳质量的黑洞和一个29倍太阳质量的黑洞，假设这两个黑洞绕它们连线上的某点做圆周运动，且这两个黑洞的间距缓慢减小，若该黑洞系统在运动过程中各自质量不变且不受其他星系的影响，则关于这两个黑洞的运动，下列说法正确的是
A. 这两个黑洞做圆周运动的向心加速度大小始终相等
B. 36倍太阳质量的黑洞轨道半径比29倍太阳质量的黑洞轨道半径小
C. 这两个黑洞运行的线速度大小始终相等
D. 随两个黑洞的间距缓慢减小，这两个黑洞运行的周期在增大
B
试题分析：根据
可得
①
根据
可得
②
由①②知m1:m2=r2:r1，质量与轨道半径成反比，所以36倍太阳质量的黑洞轨道半径比29倍太阳质量的黑洞轨道半径小．故B正确；根据a＝ω2rr可知，角速度相等，质量大的半径小，所以质量大的向心加速度小，故A错误；这两个黑洞共轴转动，角速度相等，根据v=ωr可以，质量大的半径小，所以质量大的线速度小．故C错误；又：
，当m1+m2不变时，L减小，则T减小，即双星系统运行周期会随间距减小而减小，故D错误；故选B．
9、
以下说法中正确的有____________。
A．功可以全部转化为热，当热量不能全部转化为功
B．物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加
C．食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体
D．布朗运动是指液体分子的无规则运动
E．当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而增大
BCE
试题分析：功可以全部转化为热，根据热力学第二定律可知，在外界的影响下热量也可以全部转化为功，故A错误；物体吸收热量Q，同时对外做功W，如二者相等，则内能可能不变，若
，则内能增加，若
，则内能减少，故B正确；晶体的特点是在熔化过程中温度保持不变，有固定的熔点，食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体，所以C正确；布朗运动的实质是液体分子不停地做无规则撞击悬浮微粒，悬浮微粒受到的来自各个方向的液体分子的撞击作用不平衡的导致的无规则运动，反映的是液体分子的无规则运动，故D错误；当分子力表现为引力时，距离增大时，分子力做负功，故分子势能增大，故E正确。
10、
如图为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图，盘和重物的总质量为m，小车和砝码的总质量为M，实验中用盘和重物总重力的大小作为细线对小车拉力的大小。
（1）实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板一端定滑轮的高度，使细线与长木板平行，接下来还需要进行的一项操作是______（填选项字母）。
A、将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节m的大小，使小车在盘和重物的牵引力下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动
B、将长木板的右端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去盘和重物，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动
C、将长木板的右端垫起适当的高度，撤去纸带以及盘和重物，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动
（2）实验中得到的一条纸带如图所示，A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点，量出相邻的计数点之间的距离分别为
、
、
、
、
、
，已知相邻的计数点之间的时间间隔为T，则小车的加速度
______（用题中所给字母表示）。
（3）实验中要进行质量m和M的选取，以下最合理的一组是_______（填选项字母）
A．
，
、
、
、
、
、
B．
，
、、
、
、
、
C．
，、、、、、
D．，、、、、、
（4）该实验小组以测得的加速度a为纵轴，盘和重物的总重力F为横轴，作出的图像如图中图线1所示，发现图像不过原点，怀疑在测量力时不准确，他们将实验进行了改装，将一个力传感器安装在小车上，直接测量细线拉小车的力
，做
图如图中图线2所示，则图像不过原点的原因是________，对于图像上相同的力，用传感器测得的加速度偏大，其原因是_________。
（1）B；（2）
；（3）C
（4）没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足造成的；
盘和重物的重力比细线的拉力大或第二种情况下传感器的示数等于小车所受合外力
试题分析：（1）要使小车受到的合力等于细线的拉力，实验前应平衡摩擦力，具体做法是：将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动，故选B。
（2）应用
求加速度时，为减小测量误差，
常采用不相邻点间的位移差，并且采用逐差法，由各选项可知，误差最小的算法是。
（3）当
时，即当盘和重物的总质量m远远小于小车和砝码的总质量M时，绳子的拉力近似等于盘和重物的总重力，由题意可知，最合理的一组m与M值是C。
（4）由所示图象可知，
图象在F轴上有截距，即当拉力大到一定值时才产生加速度，说明小车所受合力小于砝码与砝码盘的重力，这由于没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足造成的；对于图像上相同的力，用传感器测得的加速度偏大，其原因是盘和重物的重力比细线的拉力大或第二种情况下传感器的示数等于小车所受合外力。
11、
如图所示，一电动遥控小车停在水平地面上，小车质量
，质量
的小物块（可视为质点）静止于车板上某处A，物块与车板间的动摩擦因数
，现使小车由静止开始向右行驶，当运动时间
时物块从车板上滑落，已知小车的速度v随时间t变化规律如图乙所示，小车受到地面的摩擦阻力是小车对地面压力的
，不计空气阻力，取重力加速度
，求：
（1）物块离开小车时，物块的速度大小；
（2）
时间内小车的牵引力做的功W。
（1）
；（2）
试题分析：（1）物块滑落前受到的滑动摩擦力大小为
做匀加速运动的加速度为
．
当运动时间
时物块的速度为
。
（2）
时间内，由题图乙得小车的加速度大小为
．
根据牛顿第二定律得：
，其中
，解得
小车的位移
在
时间内，牵引力
由题图乙得小车的位移大小
所以
时间内小车的牵引力做的功
代入数据解得。
12、
如图所示，水平向左的匀强电场中，用长为
的绝缘轻质细绳悬挂一小球，小球质量m，带电量为
，将小球拉至竖直位置最低位置A点处无初速释放，小球将向左摆动，细线向左偏离竖直方向的最大角度
（重力加速度为g，
，
）
（1）求电场强度的大小E；
（2）将小球向左摆动的过程中，对细线拉力的最大值；
（3）若从A点处释放小球时，给小球一个水平向左的初速度
，则为保证小球能做完整的圆周运动，的大小应满足什么条件？
（1）
；（2）
；（3）
；
试题分析：（1）由于带电小球所受电场力方向向左，电场线方向也向左，分析小球的受力情况，在此过程中，根据动能定理得：
，解得：。
（2）小球运动的过程中速度最大的位置，由动能定理得：
小球在
时，由重力电场力与细线的拉力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律得：
，解得：
由牛顿第三定律可知细线所受的拉力大小为。
（3）当小球能完成完整的圆周运动时，需满足：
根据动能定理有：
由上几式联立解得：
为保证小球在运动过程中，细线不松弛，
的大小应满足的条件为：；
13、
如图所示，透热的气缸内封有一定质量的理想气体，缸体质量
，活塞质量
，活塞面积
，活塞与气缸壁无摩擦且不漏气，此时，缸内气体的温度为
，活塞位于气缸正中，整个装置都静止，已知大气压恒为
，重力加速度为
，
，求：
①缸内气体的压强
；
②缸内气体的温度升高到多少摄氏度时，活塞恰好会静止在气缸缸口AB处？
①
；②
试题分析：①以气缸为对象（不包括活塞）列气缸受力平衡方程：
解之得：。
②当活塞恰好静止在气缸缸口AB处时，缸内气体温度为
，压强为
，
此时仍有
，
由题意知缸内气体为等压变化，对这一过程研究缸内气体，由状态方程得：
所以
，故
。
14、
如图所示，光滑水平直导轨上放置长木板B和滑块C，滑块A置于B的左端，且A、B间接触面粗糙，三者质量分别为
、
、
，开始时A、B一起以速度
向右运动，与静止的C发生碰撞，碰后C向右运动，又与竖直固定挡板碰撞，并以碰前速率弹回，此后B与C不再发生碰撞，已知B足够长，A、B、C最终速度相等，求B与C碰后瞬间B的速度大小。
试题分析：设碰后B速度为
，C速度为
，以向右为正方向，由动量守恒定律得：
BC碰后，A、B在摩擦力作用下达到共同速度，大小为
，由动量守恒定律得：
代入数据联立得：。