物理-天津市南開區(qū)2023-2024學(xué)年高三下學(xué)期一模試題試題和答案

2023~2024學(xué)年度第二學(xué)期高三年級質(zhì)量監(jiān)測（一）物理學(xué)科試卷寫在答題卡上。答卷時，考生務(wù)必將答案涂寫在答題卡上，答在試卷上的無效?？荚嚱Y(jié)束后，1.在人類對微觀世界進行探索的過程中，科學(xué)實驗起到了非常重要的作用。下列說法符合歷史事實的是()A.湯姆孫通過對陰極射線的研究發(fā)現(xiàn)了電子，人們由此認識到原子不是組成物質(zhì)的最小微粒B.盧瑟福通過對α粒子散射實驗的研究發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子C.愛因斯坦第一次將量子觀念引入原子領(lǐng)域，成功解釋了氫原子光譜是分立的線狀光譜D.貝克勒爾通過對天然放射現(xiàn)象的研究，發(fā)現(xiàn)了原子中存在原子核2.下列說法正確的是()A.由圖甲可知，狀態(tài)①的溫度比狀態(tài)②的溫度低B.由圖乙可知，氣體由狀態(tài)A變化到B的過程中，氣體分子平均動能一直增大C.由圖丙可知，當(dāng)分子間的距離r>r0時，分子間的作用力隨分子間距離的增大先減小后增大D.由圖丁可知，在r由r1變到r2的過程中分子力做正功3.千斤頂在汽車維修、地震救災(zāi)中經(jīng)常用到。如圖所示是剪式（菱形）千斤頂，當(dāng)搖動把手時，螺紋桿迫使A、B間距離變小，千斤頂?shù)膬杀劭繑n（螺旋桿始終保持水平從而將重物緩慢頂起。若物重為G，AB與AC間的夾角為θ,不計千斤頂桿件自重，下列說法正確的是()A.AC、BC兩桿受到的彈力大小均為G2cosθB.當(dāng)θ=60°時，AC、BC兩桿受到的彈力大小均為GC.搖動把手將重物緩慢頂起的過程，AC、BC桿受到的彈力將減小D.搖動把手將重物緩慢頂起的過程，重物受到的支持力將增大v4.北京時間2020年12月17日1時59分，探月工程嫦娥五號返回器在內(nèi)蒙古四子王旗預(yù)定區(qū)域成功著陸，標(biāo)志著我國首次地外天體采樣返回任務(wù)圓滿完成。嫦娥五號于11月24日在中國文昌航天發(fā)射場發(fā)射升空并進入地月轉(zhuǎn)移軌道，然后實施2次軌道修正、2次近月制動，順利進入環(huán)月圓軌道。已知嫦娥五號探測器在環(huán)月圓軌道上的運行周期為T，軌道半徑為r，月球半徑為R，引力常量為G，則()A.月球的質(zhì)量為B.月球表面的重力加速度大小為 C.月球的第一宇宙速度為D.“嫦娥五號”探測器運行的速率為5.如圖所示，虛線a、b、c是電場中的三個等勢面，實線為一個帶正電粒子僅在電場力作用下的運動軌跡，P、Q是軌跡上的兩點。下列說法正確的是()A.三個等勢面中，等勢面a的電勢最高B.粒子在Q點時的電勢能比在P點時大C.粒子在Q點時的動能比在P點時大D.粒子在Q點時的加速度比在P點時大6.杜甫在《曲江》中寫到：“穿花蛺蝶深深見，點水蜻蜓款款飛?！逼届o水面上的S處，“蜻蜓點水”時形成一列水波向四周傳播（可視為簡諧波A、B、C三點與S在同一條直線上。某時刻A在波谷且與水平面的高度差為H，B、C在不同的波峰上，其波形如圖中虛線所示。已知波速為v，A、B在水平方向的距離為a。則下列說法正確的是()A.水波通過尺寸為1.5a的障礙物能發(fā)生明顯衍射B.到達第一個波峰的時刻，C比A滯后3avC.經(jīng)過2a的時間，質(zhì)點B、C之間的距離為14aD.從圖示時刻開始計時，A點的振動方程是y=Hsint+7.如圖所示，某小型水電站發(fā)電機的輸出功率P=100kW，發(fā)電機輸出電壓U1=250V經(jīng)變壓器升壓后向遠處輸電，輸電線總電阻R線=8Ω,用戶端用降壓變壓器把電壓降為U4=220V。已知輸電線上損失的功率P線=5kW，假設(shè)兩個變壓器均是理想變壓器，下列說法正確的是()A.發(fā)電機輸出的電流I1=40AB.輸電線上的電流I線=25AC.降壓變壓器匝數(shù)比n3:n4=190:11D.升壓變壓器匝數(shù)比n1:n2=1:208.2020年12月2日22時，經(jīng)過約19小時月面工作，嫦娥5號完成了月面自動采樣封裝，這其中要用到許多壓力傳感器。有些壓力傳感器是通過霍爾元件將壓力信號轉(zhuǎn)化為電信號，當(dāng)壓力改變時有電流通過霍爾元件。如圖所示，一塊寬為a、長為c、厚為h的長方體半導(dǎo)體霍爾元件，元件內(nèi)的導(dǎo)電粒子是電荷量為-e的自由電子，通入如圖所示方向的電流時，電子的定向移動速度為v。若元件處于磁感應(yīng)強度為B、方向垂直于上表面向下的勻強磁場中，前后兩表面會形成電勢差U。下列說法中正確的是()A.自由電子受到的洛倫茲力方向為垂直前表面向外B.前表面的電勢比后表面的高C.自由電子受到的洛倫茲力大小為D.前、后表面間電勢差U=Bhv9.（12分）eUa（1）某實驗小組用插針法測量玻璃的折射率。①在白紙上放好玻璃磚，aa,和bb,分別是玻璃磚與空氣的兩個界面，如圖甲所示。在玻璃磚的一側(cè)插上兩枚大頭針P1和P2，用“+”表示大頭針的位置，然后在另一側(cè)透過玻璃磚觀察，并依次插上大頭針P3和P4。在插P3和P4時，應(yīng)使（選填選項前的字母）。②為了減小實驗誤差，實驗時應(yīng)注意的是。A.入射角應(yīng)盡量小些B.玻璃磚的寬度應(yīng)小一些C.大頭針P1、P2之間的距離及大頭針P3、P4之間的距離應(yīng)適當(dāng)大些③甲同學(xué)在畫界面時，不小心將兩界面aa和bb間距畫得比玻璃磚寬度大些，如圖乙所示，則他測得的折射④乙同學(xué)在完成光路圖以后，以入射點O為圓心，適當(dāng)長度為半徑畫圓，分別交入射光線P1P2于A點，交入射點O與出射點O連線的延長線于C點。過A點、C點作法線NN的垂線AB、CD，垂足為B點、D點，如圖丙所示。用刻度尺量得AB=8.50cm，CD=5.00cm，由此可得出該玻璃的折射率n=。（2）將銅片和鋅片插入蘋果中制成一個“水果電池”，利用下列所給器材測量該“水果電池”的電動勢E和電流表A1（量程0.6A，內(nèi)阻約0.5Ω)電流表A2（量程20mA，內(nèi)阻約10Ω)電壓表V1（量程3V，內(nèi)阻約1kΩ)電壓表V2（量程15V，內(nèi)阻約4kΩ)滑動變阻器R1（0~10Ω)滑動變阻器R2（0~1000Ω)待測“水果電池”（電動勢E約為4V，內(nèi)阻r約為200Ω)開關(guān)S，導(dǎo)線若干①為盡量減小實驗的誤差，實驗中電流表選擇；電壓表選擇；滑動變阻器選。（填②甲、乙兩個實驗電路中最合理的電路為（選填“甲”或“乙”）。③甲同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出U-I圖線，如圖所示。由圖線可得“水果電池”的電動勢E=V，內(nèi)阻④乙同學(xué)利用圖像對所選最佳實驗電路進行誤差分析。在下圖中實線是根據(jù)實驗數(shù)據(jù)描點作圖得到的U-I圖像；虛線是沒有電表內(nèi)阻影響的理想情況下該電源的路端電壓U隨電流I變化的U-I圖像。則與該實驗對應(yīng)的U-I分析圖像是。A.B.C.D.10.（14分）2023年10月3日，杭州亞運會女子10米跳臺決賽中，中國運動員全紅嬋的驚人一跳，贏得全場7個10分，并最終奪得冠軍。在進行10米跳臺跳水訓(xùn)練時，運動員必須在距離水面一定高度前完成規(guī)定動作并調(diào)整好入水姿勢。某興趣小組對10米跳臺跳水進行模擬研究，將運動員視為質(zhì)點，若運動員起跳時獲得豎直向上的初速度v0=1m/s，并在距離水面，h0=1.6m前完成規(guī)定動作并調(diào)整好入水姿勢豎直入水，其入水深度h=2.5m，跳臺距水面高度H=10m，運動員質(zhì)量m=40kg，重力加速度g=10m/s2，空氣阻力不計。求：（1）運動員距離跳臺的最高距離hm；（2）運動員完成規(guī)定動作允許的最長時間tm；（3）運動員即將入水時速度v的大小和入水至水深h處的過程運動員受到水的平均作用力F的大小。11.（16分）如圖所示是列車進站時利用電磁阻尼輔助剎車的示意圖，在車身下方固定一單匝矩形線框abcd，ab邊長為L，bc邊長為d，在站臺軌道上存在方向豎直向上、磁感應(yīng)強度大小為B的有界矩形勻強磁場MNPQ，MN邊界與ab平行，NP長為d。若ab邊剛進入磁場時列車關(guān)閉發(fā)動機，此時列車的速度大小為v0，cd邊剛離開磁場時列車剛好停止運動。已知線框總電阻為R，列車的總質(zhì)量為m，摩擦阻力大小恒定為kmg，不計空氣阻力，重力加速度為g。求：（1）線框ab邊剛進入磁場時列車加速度a的大小和安培力對ab邊做功的功率P；（2）線框從進入到離開磁場過程中，線框產(chǎn)生的焦耳熱Q；（3）線框進入磁場過程中，通過線框橫截面的電荷量q。12.（18分）東方超環(huán)，俗稱“人造小太陽”，是中國科學(xué)院自主研制的磁約束核聚變實驗裝置。該裝置需要將加速到較高速度的離子束變成中性粒子束，沒有被中性化的高速帶電離子需要利用“偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)”將其從粒子束中剝離出來。假設(shè)“偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)”的原理如圖所示，混合粒子束先通過加有電壓的兩極板再進入垂直于紙面向外的矩形勻強磁場區(qū)域，中性粒子繼續(xù)沿原方向運動，被接收器接收；未被中性化的帶電離子一部分打到下極板，剩下的進入磁場發(fā)生偏轉(zhuǎn)并被吞噬板吞噬。已知混合粒子束寬度為d，各組成粒子均縱向均勻分布，混合粒子進入兩極板的初速度均為v0=2，方向平行于極板。離子帶正電、電荷量為q，質(zhì)量為m，兩極板間電壓為U，間距為d，極板長度為2d，吞噬板長度為2d。離子和中性粒子的重力可忽略不計，不考慮混合粒子間的相互作用。（1）要使離子能直線通過兩極板，則需在兩極板間施加一垂直于紙面的勻強磁場B1，求B1的大小和方向； （2）直線通過極板的離子進入偏轉(zhuǎn)磁場，若偏轉(zhuǎn)磁場的磁感應(yīng)強度B2=，且離子全部能被吞噬板吞噬，求矩形磁場B2的最小面積；（3）撤去極板間磁場B1，且B2邊界足夠大，粒子束有部分帶電離子會通過兩極板進入偏轉(zhuǎn)磁場，若要求進入偏轉(zhuǎn)磁場的離子全部被吞噬板吞噬，求磁場B2的取值范圍。2023~20234學(xué)年度第二學(xué)期高三年級質(zhì)量監(jiān)測（一）物理學(xué)科答案12345678ADCBCABDBCAC9.（12分1）①C（1分）②C（1分）③偏?。?分）④1.7（2分）（2每空1分）①A2，V1，R2②乙③3.78~3.82，186~188④C10.（14分）解1）運動員從起跳到最高點有-2ghm=0-vvg（vg設(shè)運動員從最高點到距水面1.6m所用的時間為t2，有hm+H-h0=gt22t2=1.3s運動員完成規(guī)定動作最大允許的時間為tm=t1+t2=1.4s或-(H-h0)=v0tm-gttm=1.4s（3）運動員即將入水時有2g(H+hm)=v2或mg(H+hm)=mv2或2gH=v2-v得v=m/s運動員入水至水深h處的過程有(mg-F)h得F=2008N解1）線框剛進入磁場時E=BLv0，I=由牛頓第二定律有F安+kmg=ma2=0-2mv，F(xiàn)安=BIL安培力對ab邊做功的功率P=F安v0=（2）線框由進入磁場到離開磁場過程中，由動能定理有W解得Q=mv022kmgd EΔΦRΔtBLdΔt12.（18分）U解1）離子能直線通過兩極板，則洛倫茲力等于電場力U1得B1得B1mUmUq方向垂直紙面向里（1分）即從上極板邊緣進入磁場的離子，正好打到其正下方2d處的吞噬板上；從下極板邊緣進入磁場的離子，正好打到其正下方2d處的吞噬板上。則矩形磁場的兩邊長分別為3d和d，B2的最小面積為Smin=3dxd=3d2（3）對于沿上極板運動的離子，在兩極板間做類平拋運動2設(shè)離子出兩極板的速度為v，根據(jù)動能定理qyd2離子進入偏轉(zhuǎn)電場時的速度偏向角的余弦值為cosθ