精品解析：河北省部分高中2023-2024学年高三上学期12月期末考试物理试题（解析版）

河北省部分高中2023-2024学年高三上学期12月期末考试物理试题本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分。共8页，满分100分，考试时间75分钟。第I卷（选择题共46分）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，只有一项是符合题目要求的）1.如图所示，两个相同的金属球A、B（可看成点电荷）带等量异种电荷，两球相隔一定距离，两球之间的相互吸引力的大小是F，现让另一个相同的不带电的金属小球C先后与A、B两球接触后移开，这时A、B两球之间的相互作用力的大小是（ ）A. B.C. D.【答案】A【解析】【详解】设原来A、B所带电荷量分别为、，距离为，则有小球C先与A球接触后，电荷量为小球C后与B球接触后，电荷量为则有故选A。2.如图为一块手机电池的文字说明，下列说法错误的是（ ）A.该电池的容量为500mA·h B.该电池的电动势为3.6VC.该电池在工作时的电流为500mA D.若电池以10mA的电流工作，可用50h【答案】C【解析】【详解】AB．电池上的3.6V表示电动势，500mA·h表示电池充满电时的电荷量，故AB正确，不符合题意；C．由于不知道电池的工作时间，所以无法计算放电电流，故C错误，符合题意；D．若电池以10mA的电流工作，则工作时间为故D正确，不符合题意。故选C公众号：高中试卷君3.《大国重器》节目介绍的GIL输电系统的三相共箱技术，如图甲所示。管道内部有三根绝缘超高压输电线缆平行且间距相等，截面图如图乙所示，上方两根输电线缆A、B圆心连线水平。某时刻A中电流方向垂直于纸面向外、B中电流方向垂直于纸面向里，A、B中电流大小均为、C中电流方向垂直于纸面向外、电流大小为，则（ ）A.B、C输电线缆相互吸引B.输电线缆A、B圆心连线中点处的磁感应强度方向竖直向上C.正三角形中心O处的磁感应强度方向水平向左D.输电线缆A所受安培力方向垂直线缆A、B圆心连线向下【答案】D【解析】【详解】A．由于B、C输电线缆通入的电流方向相反，所以两线缆相互排斥，故A错误；B．根据右手螺旋定则可知，A、B输电线缆在A、B圆心连线中点处磁感应强度方向竖直向上，而C线缆在该处的磁感应强度水平向左，则该点的合磁感应强度方向斜向上偏左，故B错误；C．A输电线缆在O点的磁感应强度方向垂直OA指向右上方，B输电线缆在O点的磁感应强度方向垂直OB指向左上方，根据对称性可知，A、B输电线缆在O处的合磁感应强度方向竖直向上，而C输电线在O点的磁感应强度方向垂直OC水平向左，所以O处合磁感应强度方向应斜向左上方，故C错误。D．B对A的作用力沿AB水平向左，C对A的作用力沿AC斜向右下，且大小为B对A作用力的2倍，如图所示由图可知即C对A的作用力在水平方向的分力与B对A的作用力大小相等，方向相反，所以A受到的安培力合力即为C对A的作用力在竖直方向的分量，则输电线缆A所受安培力方向垂直线缆A、B圆心连线向下，故D正确。故选D。4.某同学将一直流电源的总功率、输出功率和电源内部的发热功率随电流I变化的图线画在了同一坐标系中，如图中的a、b、c所示。以下判断正确的是（ ）A.电源的电动势，内阻B.b、c图线的交点与a、b图线的交点的横坐标之比一定为，纵坐标之比一定为C.电源的最大输出功率D.在a、b、c三条图线上分取横坐标相同的A、B、C三点，这三点的纵坐标一定满足关系【答案】D【解析】【详解】A．由电源消耗功率和电源内部消耗功率表达式PE=EI，Pr=I2r可知，a是直线，表示的是电源消耗的总电功率，b是抛物线，表示的是电源内电阻上消耗的功率，c表示外电阻的功率即为电源的输出功率PR，由图可知，当短路时，电流为3A，总功率P=9W；则由P=EI可知E=3V内阻故A错误；BC．当内电阻和外电阻相等时，电源输出的功率最大，此时即为b、c线的交点时的电流，此时电流的大小为最大输出功率的大小为a、b线的交点表示电源的总功率PE和电源内部的发热功率Pr相等，此时只有电源的内电阻，所以此时的电流的大小为功率的大小为所以横坐标之比为1：2，纵坐标之比为1：4，故BC错误；D．在a、b、c三条图线上分别取横坐标相同的A、B、C三点，因为直流电源的总功率PE等于输出功率PR和电源内部的发热功率Pr的和，所以这三点的纵坐标一定满足关系故D正确。故选D5.正对着并水平放置的两平行金属板连接在如图所示的电路中，板长l，板间距为d，在距离板的右端处有一竖直放置的光屏M。D为理想二极管（即正向电阻为0，反向电阻无穷大），R为滑动变阻器，为定值电阻。将滑片P置于滑动变阻器正中间，闭合开关S，让一带电量为q、质量为m的质点从两板左端连线的中点N以水平速度射入板间，质点未碰极板，最后垂直打在M上，在保持开关S闭合的情况下，下列分析或结论正确的是（ ）A.质点在板间运动的过程中与它从板的右端运动到M的过程中速度变化相同B.板间电场强度大小为C.若仅将滑片P向下滑动一段，则质点不会垂直打在M上D.若仅将两平行板的间距减小一些，则质点依然会垂直打在M上【答案】B【解析】【详解】A．质点先在水平放置的平行金属板间做类平抛运动，要垂直打在M屏上，离开电场后，质点一定做斜上抛运动。质点在板间的类平抛运动和离开电场后的斜上抛运动水平方向都不受外力，都做匀速直线运动，水平方向速度都为，质点垂直打在M板上时速度也水平，根据质点的轨迹弯曲方向可知两个过程质点的合力方向相反，加速度方向相反，则速度变化量方向相反，故A错误；B．质点的轨迹如图所示设质点在板间运动的过程中加速度大小为，则质点离开电场时竖直分速度大小为质点离开电场后运动过程其逆过程是平抛运动，则联立解得故B正确；C．若仅将滑片P向下滑动一段后，R的电压减小，电容器的电压要减小，电量要减小，由于二极管具有单向导电性，所以电容器不能放电，电量不变，板间电压不变，所以质点的运动情况不变，再让该质点从N点以水平速度射入板间，质点依然会垂直打在光屏上，故C错误；D．若仅将两平行板的间距变小一些，电容器电容增大，由知，U不变，电量要增大，二极管具有单向导电性，所以电容器不能放电，但是可以充电，所以电量增大，根据推论可知板间电场强度变大，所以质点的运动情况发生变化，再让该质点从N点以水平速度射入板间，质点不会垂直打在光屏上，故D错误。故选B。6.如图所示，边长为L的等边三角形ABC内有垂直于纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场，D是AB边的中点，一质量为m、电荷量为的带电的粒子从D点以速度v平行于BC边方向射入磁场，不考虑带电粒子受到的重力，则下列说法正确的是（ ）A.粒子可能从B点射出B.若粒子垂直于BC边射出，则粒子做匀速圆周运动的半径为C.若粒子从C点射出，则粒子在磁场中运动的时间为D.若粒子从AB边射出，则粒子的速度越大，其在磁场中运动的时间越短【答案】C【解析】【详解】A．带负电的粒子从D点以速度v平行于BC边方向射入磁场，由左手定则可知，粒子向下偏转，由于BC边的限制，粒子不能到达B点，故A错误；B．粒子垂直于BC边射出，如图甲所示则粒子做匀速圆周运动的半径等于D点到BC边的距离，即故B错误；C．粒子从C点射出，如图乙所示根据几何关系可得解得则粒子轨迹对应的圆心角的正弦值为则粒子在磁场中运动的时间为故C正确；D．由，可知若粒子从AB边射出，则粒子的速度越大，轨迹半径越大，如图丙所示粒子从AB边射出时的圆心角相同，其在磁场中运动的时间相同，故D错误。故选C。7.在如图所示的电路中，已知电阻R1的阻值小于滑动变阻器R的最大阻值。闭合开关S，在滑动变阻器的滑片P由左端向右滑动的过程中，四个电表V1、V2、A1、A2的示数及其变化量分别用U1、U2、I1、I2、、、、表示。下列说法正确的是（ ）A.U1先变大后变小，I1不变B.U1先变大后变小，I1一直变大C.的绝对值先变大后变小，的绝对值不变D.U2先变小后变大，I2一直变小【答案】B【解析】【详解】ABD．滑片P由滑动变阻器的左端向右端滑动的过程中，电阻R的左半部分与R1串联然后与R的右半部分并联，并联电阻先变大后变小，所以电路总电阻R总先变大后变小，电源电动势E不变，电路电流先变小后变大，电阻R2不变，电压表V2的示数U2=IR2，先变小后变大，电流I2先变小后变大，即电流表A2的示数先变小后变大，根据闭合回路欧姆定律得U1=E-Ir，所以U1先变大后变小；电流I先变小后变大，电阻R2与r不变，所以电压先变小后变大，并联电压U并=E-U2r，先变大后变小，电流A1所在支路电阻R1支路逐渐减小，所以当U并增大时，A1一定增大；当U并减小时，由于另一个支路的电阻值增大，所以流过R1的电流减小，并联的总电流增大，所以A1也一定增大,即电流表A1示数变大，综上，电压表V1的示数U1先变大后变小，电流表A1的示数I1变大。电压表V2的示数U2先变小后变大，电流表A2的示数I2先变小后变大。故AD错误，B正确；D．由于，所以有即的绝对值不变，由于U2=IR2，所以有即的绝对值不变，故C错误。故选B。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。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）8.如图1所示，在水平地面上的O点固定一个带正电的带电体（可视为质点，图中未画出），以O点为原点以向右为正方向建坐标系，得到坐标轴上O点右侧各点的电场强度E与各点到O点距离r的关系图像如图2所示。现将一个可视为质点质量为m、带电量大小为q的滑块从B点由静止释放，滑块向右运动，经过A点时滑块的速度最大，已知，且B为OA的中点，重力加速度为g，点电荷周围的电势（Q为点电荷的电荷量，r为该点到点电荷的距离，以无穷远处电势为零）。下列说法中正确的是（ ）A.滑块可能带负电 B.滑块与水平面间的动摩擦因数C.滑块经过A点时的速率 D.滑块停止运动时离O点的距离为【答案】BD【解析】【详解】A．在O点的带电体带正电，滑块从B点由静止释放，向右运动，则滑块受到的电场力向右，故滑块带正电，故A错误；B．滑块向右运动，经过A点时滑块的速度最大，此时滑块与水平面间的动摩擦因数故B正确；C．B、A两点间电势差根据动能定理又联立解得故C错误；D．设滑块停止运动时离O点的距离为x，根据动能定理解得故D正确。故选BD。公众号：高中试卷君9.如图所示，处于竖直面内半径为R的圆形区域磁场，方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B，O为圆心，AB为竖直直径，已知一带正电的比荷为k的粒子从A点沿AB方向以某一速度射入磁场后，经时间t射出磁场，射出时速度方向的偏转角为，不计带电粒子的重力。下列说法正确的是（ ）A.带电粒子的速度大小为B.若只让粒子速度大小改为，则粒子在磁场中的运动时间为C.若让粒子速度大小改为，入射方向改为AB右侧与AB夹角，则粒子在磁场中运动轨迹的长度为D.若只改变入射速度方向让粒子在磁场中的运动时间最长，则粒子的入射方向与AB夹角的正弦值应为【答案】CD【解析】【详解】A．带电粒子的速度为v时，其在磁场中的运动轨迹如图甲所示，由题意可知粒子转过的圆心角为，所以带电粒子做圆周运动的半径根据洛伦兹力提供向心力有可求得故A错误；B．当粒子的速度大小改为，粒子做圆周运动的半径则粒子在磁场中的运动轨迹如图乙所示。由图乙可知，粒子在磁场中运动的时间为由图甲可知所以故B错误；C．若粒子的速度为，入射方向改为AB右侧与AB夹角，粒子在磁场中的运动轨迹如图丙所示，由图可知，粒子转过的圆心角为，粒子做圆周运动的半径为则粒子在磁场中运动的轨迹长度故C正确；D．若只让粒子在磁场中运动时间最长，则粒子在磁场中做圆周运动对应的弦最长，对应最长弦为直径AB，粒子运动的轨迹如图丁所示，由图可知由几何关系可知，角等于与AB的夹角，则粒子的入射方向与AB夹角的正弦值应为，故D正确。故选CD。10.如图所示，竖直面内有一匀强电场，其方向与x轴夹角为37°，现有质量为的一带负电的小球，从O点以速度v0竖直向下抛出，已知小球的加速度沿x轴方向