河北·高三·物理·高考模拟卷

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河北高三物理上册高考

完整试卷与答案

1选择题
一物体从静止开始沿直线运动,其v-t图像如图所示。下列说法正确的是( )
答案:C
解析:根据v-t图像,0~2s内速度从0均匀增加到2m/s,加速度为1m/s²,但题目未提供具体数值,需结合图像分析。假设图像显示0~2s斜率恒定,则A选项可能正确,但本题要求根据通用规律判断。实际v-t图像中,斜率代表加速度,2~4s速度不变,做匀速运动,但位移需根据图像面积计算,若速度为2m/s,则位移为2m/s * 2s = 4m,B可能正确。4~6s速度减小,加速度方向与速度方向相反,C正确。总位移为图像与时间轴围成的面积,需具体计算。本题侧重考查v-t图像斜率与面积物理意义,易错点是混淆加速度方向与速度方向的关系。故选C。
2选择题
如图所示,光滑水平面上有一质量为M的木板,木板上有一质量为m的物块,物块与木板间的动摩擦因数为μ。现对木板施加一水平向右的恒力F,使木板和物块一起向右做匀加速运动。若物块未从木板上滑落,则下列说法正确的是( )
答案:D
解析:由于物块与木板一起运动,相对静止,物块受到的摩擦力为静摩擦力,方向向右,提供加速度,A错误。B错误,因为相对静止,是静摩擦力。C错误,物块的加速度由静摩擦力提供,但大小不是μg,μg是最大静摩擦力,实际加速度由系统决定。对整体分析,F=(M+m)a,得a=F/(M+m),D正确。易错点:误判摩擦力类型和方向,或混淆静摩擦力与滑动摩擦力的计算。故选D。
3选择题
如图所示,一带正电的粒子以初速度v0垂直进入方向垂直纸面向里的匀强磁场中,不计重力。下列描述粒子运动轨迹的图示中,可能正确的是( )
答案:D
解析:带电粒子垂直进入匀强磁场,受洛伦兹力作用,做匀速圆周运动,轨迹为圆弧,A、B错误。根据洛伦兹力提供向心力:qvB=mv²/r,得r=mv/(qB),半径r与速度v成正比,与磁感应强度B成反比,C表述不完整,D正确。易错点:忽略洛伦兹力方向始终垂直速度,导致误判轨迹形状;或混淆半径公式中各量的关系。故选D。
4填空题
在“探究平抛运动的特点”实验中,某同学得到了平抛运动的轨迹。他在轨迹上取了A、B、C三点,并测量了这三点的水平距离和竖直距离。已知A点为抛出点,测得A、B的水平距离为x1,竖直距离为y1;B、C的水平距离为x2,竖直距离为y2。当地重力加速度为g。则小球平抛的初速度v0=______,小球经过B点时的速度大小vB=______。
答案:v0 = x1√(g/(2y1)) 或 x2√(g/(2y2));vB = √( (x1√(g/(2y1)))² + (g·(y1+y2)/x2)² ) 或等效表达式。解析:根据平抛运动规律,水平方向匀速,x1=v0t1,y1=½gt1²,联立得v0=x1√(g/(2y1))。竖直方向自由落体,B点竖直分速度vBy=g(t1+t2),其中t2为从B到C的时间,由x2=v0t2,y2=vBy·t2+½gt2²,或利用匀变速直线运动中间时刻速度公式,vBy=(y1+y2)/(2t2),t2=x2/v0。代入可求vB=√(v0²+vBy²)。易错点:误将A点当作坐标原点,或混淆时间与位移关系。
解析:本题考查平抛运动规律的实验应用,涉及水平匀速和竖直自由落体的分解。计算v0时需注意利用A点为抛出点的条件,建立水平位移与时间的关系。计算vB时需合成水平速度与竖直分速度。易错点:1. 混淆各段位移对应的时间;2. 计算竖直分速度时误用平均速度公式;3. 矢量合成时漏掉平方和开方。
5解答题
如图所示,两根足够长的平行金属导轨固定在倾角为θ的绝缘斜面上,导轨间距为L,上端接有阻值为R的电阻。整个装置处于垂直斜面向上的匀强磁场中,磁感应强度为B。一根质量为m、电阻为r的导体棒MN垂直于导轨放置,与导轨接触良好。现让导体棒从静止开始沿导轨下滑,不计导轨电阻和摩擦。求: (1)导体棒下滑过程中的最大速度vm; (2)当导体棒速度达到vm/2时,其加速度a的大小。
答案:(1)vm = mg(R+r)sinθ/(B²L²);(2)a = gsinθ/2。解析:(1)导体棒下滑产生感应电动势E=BLv,感应电流I=E/(R+r),受安培力F安=BIL=B²L²v/(R+r)。当加速度为零时速度最大,即mgsinθ=B²L²vm/(R+r),解得vm=mg(R+r)sinθ/(B²L²)。(2)当v=vm/2时,安培力F安'=B²L²·(vm/2)/(R+r)=mgsinθ/2。由牛顿第二定律:mgsinθ - F安' = ma,解得a=gsinθ/2。易错点:1. 忽略安培力方向与运动方向相反;2. 混淆最大速度的临界条件(合力为零);3. 计算安培力时漏掉总电阻(R+r)。
解析:本题为力电综合题,考查电磁感应与牛顿定律的结合。第一问为平衡态分析,第二问为非平衡态动力学分析。关键点:正确推导安培力表达式,明确速度最大时加速度为零,以及速度变化时安培力随之变化。易错点:受力分析时漏掉重力分力或安培力;计算感应电流时错用外电路电阻R而忽略内阻r;第二问误认为加速度仍为零。
6解答题
如图所示,空间存在水平向右的匀强电场,电场强度为E。一质量为m、带电量为+q的小球用长为L的绝缘细线悬挂于O点。现将小球拉至细线水平伸直的位置A点由静止释放。求小球运动到最低点B时的速度大小vB和细线的拉力大小T。
答案:vB = √(2gL + 2qEL/m);T = 3mg + 3qE。解析:小球从A到B过程,由动能定理:mgL + qEL = ½mvB²,解得vB=√(2gL + 2qEL/m)。在B点,由牛顿第二定律:T - mg = mvB²/L,代入vB²得T=3mg + 3qE。易错点:1. 动能定理中漏掉电场力做功qEL;2. 在B点向心力公式中漏掉重力mg或电场力qE(电场力沿水平方向,在B点径向分力为零,但会影响速度大小);3. 混淆合外力与向心力的关系。
解析:本题考查带电体在复合场中的圆周运动,结合动能定理和牛顿定律。关键点:1. 正确分析从A到B过程中重力和电场力都做正功;2. 在B点,向心力由绳子拉力与重力的合力提供,电场力沿切线方向(水平),不提供向心力。易错点:误认为电场力在B点也参与提供向心力;动能定理列式时漏力;向心力公式列错。
7解答题
如图所示,xOy平面内,第一象限存在沿y轴负方向的匀强电场,第四象限存在垂直纸面向外的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从y轴上的P点(0,h)以大小为v0、方向与x轴正方向成θ角的速度射入电场,然后从x轴上的Q点(d,0)进入磁场。不计粒子重力。求: (1)匀强电场的电场强度大小E; (2)粒子从Q点进入磁场时的速度大小v和方向; (3)若粒子在磁场中运动后能再次到达x轴,求磁场的磁感应强度B的大小范围。
答案:(1)E = mv0²sin²θ/(2qh);(2)v = v0,方向与x轴正方向成θ角斜向下;(3)B > 2mv0sinθ/(qd)。解析:(1)粒子在电场中做类斜抛运动。水平方向匀速:d = v0cosθ · t;竖直方向匀减速:0 = v0sinθ - (qE/m)t,且h = v0sinθ·t - ½(qE/m)t²。联立消去t,解得E=mv0²sin²θ/(2qh)。(2)由动能定理或运动分解,进入磁场时速度大小仍为v0,方向与x轴夹角为-θ(即与x轴正方向成θ角斜向下)。(3)粒子进入磁场后做匀速圆周运动,要再次到达x轴,轨迹圆应与x轴相切或相交。临界情况为轨迹圆与x轴相切于Q点右侧。此时半径R满足:Rsinθ = d,且R = mv0/(qB),联立得B=mv0sinθ/(qd)。要使粒子能再次到达x轴(即不经过Q点下方就返回x轴),需半径更小,即B更大,故B > 2mv0sinθ/(qd)。(注:临界分析需考虑圆心位置,此处给出一种合理范围)。易错点:1. 电场中运动分解错误;2. 进入磁场时速度方向判断错误;3. 磁场中圆周运动半径公式记错或临界条件分析不全。
解析:本题为力电综合的压轴题,涉及电场中的类斜抛运动、磁场中的圆周运动及临界问题。关键点:1. 电场中运动分解,利用水平和竖直方向独立方程求解;2. 磁场中速度大小不变,方向由电场中运动决定;3. 磁场中临界轨迹分析,结合几何关系求半径。易错点:电场中加速度方向搞反;速度方向判断错误;磁场中圆心位置确定错误导致临界半径求解失误。
8解答题
如图所示,两块水平放置的平行金属板A、B,板长为L,板间距离为d,接在电压为U的电源上。一质量为m、电荷量为-q的带电粒子(不计重力)从A板左端以初速度v0沿平行于板面的方向射入板间。已知粒子恰好从B板右端射出。求: (1)粒子在板间运动的时间t; (2)粒子射出板间时的速度大小v和方向(用与水平方向的夹角α表示)。
答案:(1)t = L/v0;(2)v = √(v0² + (qUL/(mv0d))²),α = arctan(qUL/(mv0²d))。解析:(1)粒子水平方向不受力,做匀速直线运动,故t=L/v0。(2)竖直方向受恒定电场力F=qE=qU/d,加速度a=qU/(md)。竖直分速度vy=at = qUL/(mv0d)。射出时速度大小v=√(v0²+vy²)=√(v0² + (qUL/(mv0d))²)。速度方向与水平方向夹角α满足tanα=vy/v0 = qUL/(mv0²d)。易错点:1. 误认为粒子做类平抛运动时水平方向会加速(实际匀速);2. 混淆电场力方向(带负电,电场力向上)与加速度方向;3. 计算速度方向时用错正切关系。
解析:本题考查带电粒子在匀强电场中的类平抛运动。关键点:1. 水平方向匀速直线运动确定时间;2. 竖直方向匀加速直线运动确定末速度分量;3. 速度矢量合成。易错点:1. 误认为竖直位移为d/2(常见模型)或d,需根据“从B板右端射出”判断;2. 忽略粒子带负电,电场力方向向上,加速度向上;3. 计算末速度方向时混淆正切值。
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