河北省邯郸市2022届高三上学期物理开学摸底考试试卷

试卷更新日期：2021-09-22 类型：开学考试

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一、单选题

1. 2021年3月，考古学家利用 ${}_{6}^{14}C$ 测定了三星堆遗址四号“祭祀坑”距今约3200年至3000年，已知 ${}_{6}^{14}C$ 的半衰期为5730年。现有一静止的 ${}_{6}^{14}C$ 原子核，衰变时其衰变方程为 ${}_{6}^{14}C \to {}_{7}^{14}N + {}_{- 1}^{0}e$ ，同时向外释放能量。下列判断正确的是（）

A、 ${}_{7}^{14}N$ 比 ${}_{6}^{14}C$ 多一个质子和电子 B、 $_{6}^{14} C$ 的比结合能比 ${}_{7}^{14}N$ 大 C、 ${}_{7}^{14}N$ 和 ${}_{- 1}^{0}e$ 的总动量大于0 D、 ${}_{6}^{14}C$ 的质量大于 ${}_{7}^{14}N$ 与 ${}_{- 1}^{0}e$ 的质量之和

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2. 某著名电池公司于2021年7月29日正式发布了新一代的钠离子电池，这款钠离子电池电芯单体能量密度可达160 Wh/kg。若一块钠离子电池电芯单体的铭牌标注为“12 V　60 Ah”，则这块电池电芯单体的质量为（）

A、4.5 kg B、2.67 kg C、0.375 kg D、0.22 kg

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3. 一小球自由下落的频闪照片如图所示，照片中的数字是小球距释放点的距离（单位是cm），频闪仪的闪光频率为25 Hz。若当地的重力加速度为9.8 m/s² ，则小球在下落过程中受到的空气阻力与重力的比值约为（）

A、 $\frac{1}{98}$ B、 $\frac{1}{49}$ C、 $\frac{3}{98}$ D、 $\frac{2}{49}$

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4. 如图所示，直角梯形 $A B C D$ 所在的平面内存在匀强电场，其中 $∠ θ = 60 °$ ， $B C = 8 cm$ ， $C D = 4 cm$ 。在 $D$ 点有一粒子源，可以沿平面向各个方向发射动能为6 eV的质子，质子经过 $A$ 点、 $C$ 点时的动能分别为12 eV和10 eV，不考虑质子间的相互作用。该匀强电场的电场强度大小为（）

A、50 V/m B、75 V/m C、100 V/m D、200 V/m

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5. 如图甲所示的电路中，电压表为理想电表，定值电阻R₂=10Ω，滑动变阻器R₁的变化范围为0~30Ω，电源的路端电压随电流的变化规律如图乙所示。将滑片 $P$ 置于R₁的某位置，使得 $a P = 2 b P$ ，则开关S断开与闭合时，电压表的示数之比为（）

A、 $\frac{7}{12}$ B、 $\frac{12}{7}$ C、 $\frac{13}{10}$ D、 $\frac{10}{13}$

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6. 2021年7月9日，我国成功将“钟子号卫星星座02组卫星”（用卫星 $A$ 表示）送入预定轨道。地球半径为 $R$ ，卫星 $B$ 距地面的高度为 $3 R$ ，运行周期为 $T$ ，如图某时刻两颗卫星相距最近，经时间 $t$ 两颗卫星再次相距最近。则“钟子号卫星星座02组卫星”的轨道半径为（）

A、 $3 R {(\frac{t}{t + T})}^{\frac{2}{3}}$ B、 $4 R {(\frac{t}{t + T})}^{\frac{2}{3}}$ C、 $4 R {(\frac{t}{t + T})}^{\frac{3}{2}}$ D、 $4 R {(\frac{t}{t - T})}^{\frac{2}{3}}$

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7. 如图所示，轻质弹簧一端固定在 $O$ 处，另一端与质量为 $m$ 的物块相连，物块套在光滑竖直固定杆上。开始时物块处于 $A$ 处且弹簧处于原长。现将物块从 $A$ 处由静止释放，物块经过 $B$ 处时弹簧与杆垂直，经过 $C$ 处时弹簧再次处于原长，到达 $D$ 处时速度为零。已知 $O B$ 之间的距离为 $L$ ， $∠ A O B = 30 °$ ， $∠ B O D = 60 °$ 。弹簧始终在弹性限度之内，重力加速度为 $g$ 。在物块下滑的整个过程中，下列说法正确的是（）

A、物块在由 $A$ 处下滑至 $C$ 处的过程中机械能守恒 B、物块在 $B$ 处的速度为 $\sqrt{\frac{2 \sqrt{3}}{3} g L}$ C、物块在 $B$ 处时弹簧的弹性势能最大 D、物块在 $D$ 处时弹簧的弹性势能为 $\frac{4 \sqrt{3}}{3} m g L$

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二、多选题

8. 图甲是交流发电机的示意图，两磁极之间的磁场可视为匀强磁场，金属线圈 $A B C D$ 绕转轴 $O O^{'}$ 匀速转动。A为电流传感器（与计算机相连）， $R$ 为定值电阻，线圈电阻为 $r$ ，其余电阻不计。图乙为计算机上显示的电流数据随时间变化的图像，下列说法中正确的是（）

A、金属线圈恰好处于图甲所示的位置时感应电动势为0，对应图乙中 $t_{1}$ 或 $t_{3}$ 时刻 B、金属线圈恰好处于图甲所示的位置时感应电动势最大，对应图乙中 $t_{2}$ 或 $t_{4}$ 时刻 C、 $t_{1}$ 、 $t_{3}$ 时刻穿过线圈的磁通量的绝对值最小，磁通量变化率最大 D、 $t_{2}$ 、 $t_{4}$ 时刻穿过线圈的磁通量的绝对值最小，磁通量变化率最大

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9. 在2021年8月1日东京奥运会女子铅球决赛中，我国运动员巩立姣投出20米58的好成绩，拿到了梦寐以求的冠军。好成绩与平时刻苦的训练是分不开的，在某一次训练过程中，巩立姣奋力将质量为4 kg的静止铅球推出，铅球从距地面1.8 m的高度与水平方向成37°斜向上飞出，测得成绩是19.2 m。重力加速度 $g$ 取10 m/s² ，空气阻力忽略不计，下列说法正确的是（）

A、此次投掷从铅球飞出至落地用时1.8 s B、此次投掷从铅球飞出至落地用时1.6 s C、铅球做斜抛运动的初速度大小约为13.3 m/s D、此次投掷巩立姣对铅球做的功为354 J

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10. 如图所示，水平面上两根足够长的光滑金属导轨平行固定放置，间距为 $L$ ，两导轨的左端通过一单刀双掷开关可分别与电容为 $C$ 的电容器和阻值为 $R$ 的电阻连接，导轨的电阻忽略不计。导轨上放一质量为 $m$ 、电阻为 $r$ 的金属杆，整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度大小为 $B$ ，方向垂直导轨平面向下。现将单刀双掷开关与充满电的电容器接通，金属杆速度增加到 $v_{0}$ 后开始匀速运动，再将单刀双掷开关与电阻连接。在金属杆的运动过程中，下列说法正确的是（）

A、开关与电容器连接后，金属杆做加速度增大的加速运动，直至速度达到 $v_{0}$ B、电容器最终的带电量为 $C B L v_{0}$ C、开关与电阻连接后，金属杆做减速运动直至速度为0，此过程中速度随位移的增加而均匀减小 D、开关与电阻连接后，金属杆运动的位移大小为 $\frac{m v_{0} (R + r)}{B^{2} L^{2}}$

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三、实验题

11. 某实验小组设计实验来验证动量守恒定律，实验装置如图，铁架台的顶端固定量角器，量角器的上边水平。两根轻绳，一端系于铁架台顶端，另一端分别连接A、B两个钢制小球，质量分别为 $m_{A}$ 、 $m_{B}$ ，且两小球球心到悬点的距离相等。现将小球A拉起至轻绳与竖直方向夹角为 $α$ ，由静止释放后与静止于悬点正下方的小球B发生对心碰撞，碰后A、B两球摆至最大高度时轻绳与竖直方向的夹角分别为 $β$ 、 $θ$ ，如图所示。两小球发生的碰撞可视为弹性碰撞，空气阻力不计。

(1)、由图可知，小球A的质量 $m_{A}$ 小球B的质量 $m_{B}$ （选填“大于”“小于”或“等于”）。

(2)、此实验中（选填“需要”或“不需要”）测量轻绳长度 $L$ 。若两小球碰撞满足，则两小球碰撞过程中动量守恒。

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12. 随着传感器技术的不断进步，传感器开始在中学实验室逐渐普及。某同学用电流传感器和电压传感器做“观察电容器的充、放电现象”实验，电路如图甲所示。

(1)、先使开关K与1端相连，电源向电容器充电，这个过程很快完成，充满电的电容器上极板带电；

(2)、然后把开关K掷向2端，电容器通过电阻 $R$ 放电，传感器将电流电压信息传入计算机，经处理后得到电流和电压随时间变化的 $I - t$ 、 $U - t$ 曲线，如图乙所示；
由图乙可知，电容器充满电的电荷量为 $C$ ，电容器的电容为 $F$ ；（保留两位有效数字）

(3)、若将电路中的电阻换成一阻值更大的电阻，把开关K掷向2端电容器放电，请在图乙的左图中定性地画出 $I - t$ 曲线。

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四、解答题

13. 北京2022年冬奥会计划于2022年2月4日开幕，为大力推广普及群众性冰雪运动，助力建设“健康中国”，奋力实现“带动三亿人参与冰雪运动”目标，某学校采购了一台室内滑雪机供学生使用。滑雪机是利用电机带动雪毯向上运动，雪毯的质感完全仿真滑雪场的平坦硬雪，滑雪者相对雪毯向下滑行，以达到学习和锻炼的目的，并且，通过调整雪毯的速度或坡度，还可以模拟在滑雪场以各种速度在各种坡度的雪道滑行。已知坡道长 $L = 7m$ ，倾角 $θ = 37 °$ ，雪毯始终以速度 $v = 5 m/s$ 向上运动。在某次训练中，一质量 $m = 7 0kg$ （含装备）的滑雪者没有做任何助力动作，恰能够相对地面保持静止，重力加速度 $g = 10 {m/s}^{2}$ ， $\sin 37 ° = 0 ． 6$ ， $\cos 37 ° = 0 ． 8$ 。不计空气阻力。求：

(1)、滑雪板与滑雪毯间的动摩擦因数及此时电动机的输出功率；

(2)、现将坡道角度调整为 $53 °$ ，其他条件不变，求滑雪者在没有做任何助力的情况下，从坡道顶端由静止滑到坡道底端时的速度大小。

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14. 如图甲所示，空间Ⅰ区域存在方向垂直纸面向外的有界匀强磁场，左右边界线相互平行，磁场宽度为 $d$ ，边界右侧空间Ⅱ区域存在一周期性变化的匀强电场，方向平行于磁场边界竖直向下，电场强度的变化规律如图乙所示（规定向下为电场的正方向），场强大小 $E_{1} = E_{2} = \frac{3 m v_{0}^{2}}{4 q d}$ ，一质量为 $m$ 、电荷量为 $+ q$ 的粒子，在 $t = 0$ 时刻以速度 $v_{0}$ 从 $A$ 点沿 $A O$ 水平方向射入电场中， $O A = d$ ，粒子重力不计。

(1)、若 $T = \frac{2 d}{v_{0}}$ ，求粒子射入磁场时的速度大小和方向；

(2)、若 $T = \frac{2 d}{v_{0}}$ ，粒子恰好不能从磁场左边界穿出，求磁感应强度B的大小；

(3)、保持 $B$ 与第（2）问中的值相同，调整电场的周期使 $T^{'} = \frac{d}{v_{0}}$ ，在第（2）问的条件下，求该粒子射出磁场时距 $O$ 点的距离。

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15. 如图，一开口向下的汽缸竖直放置，汽缸壁内有卡口 $a$ 和 $b$ ，活塞可以在 $a$ 、 $b$ 间自由移动，已知 $a$ 距缸顶的高度为 $h$ ， $A$ 、 $B$ 间距为 $H$ ，活塞上方密封有一定质量的理想气体。已知活塞质量为 $M$ ，面积为 $S$ ，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均绝热，不计它们之间的摩擦。开始时活塞处于静止状态，且恰好对卡口 $a$ 无压力，外界大气压强为 $p_{0}$ ，汽缸内外温度均为 $T$ 。现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体，直至活塞刚好到达 $b$ 处。重力加速度为 $g$ ，求：

(1)、此时汽缸内气体的温度；

(2)、在此过程中气体对外所做的功。

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16. 如图所示，水平固定放置折射率为2的等腰三角形透明晶体，底边长为 $d$ ，底角为30°。一束激光从 $A B$ 面距 $B$ 点 $\frac{1}{4} d$ 处的 $M$ 点垂直射入晶体，已知光在空气中的传播速度为 $c$ 。求：

(1)、激光射出透明晶体的传播方向及位置；

(2)、激光在透明晶体中的传播时间。

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五、填空题

17. 味精、石蜡、铜块、松香四种固态物质中，熔解时分子热运动的平均动能不变、分子势能增加的有；物质内部分子排列有序、物理性质各向异性的有。

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18. 在研究某列简谐横波的传播时得到 $t = 0$ 时的波形，如图所示，此时波刚好传到 $P$ 点，若该列简谐横波的波速为2.5 m/s，且沿 $x$ 轴正方向传播，则此时 $P$ 处质点的速度方向沿 $y$ 轴（选填“正方向”或“负方向”），该列简谐横波的周期是s。

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