2023届天津市高三下学期模拟考试物理试题（一）

2023届天津市高三下学期模拟考试物理试题（一）

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题

1．世纪中期，科学界已形成了一种用联系的观点去观察自然的思想氛围，这种思想促进了能量转化与守恒定律的建立。在能量转化与守恒定律建立的过程中，下列说法不正确的是（　　）

A．焦耳发现电流的热效应，建立了电和热的联系

B．安培发现电流的磁效应，建立了电和磁的联系

C．法拉第发现电磁感应现象，建立了磁和电的联系

D．楞次总结出判断感应电流方向的楞次定律，是能量守恒定律在电磁学中的具体表现

二、多选题

2．如图甲所示是汤姆孙的原子模型，他认为原子是一个球体，正电荷弥漫性地分布在整个球体内，电子镶嵌在其中。甲图中的小圆点代表正电荷，大圆点代表电子。汤姆孙的原子模型无法解释粒子散射实验。如图乙所示是卢瑟福为解释粒子散射实验假设的情景：占原子质量绝大部分的带正电的那部分物质应集中在很小的空间范围。下列说法中正确的是（　　）

A．粒子质量远大于电子质量，电子对粒子速度的影响可以忽略

B．入射方向的延长线越接近原子核的粒子发生散射时的偏转角越大

C．由不同元素对粒子散射的实验数据可以确定各种元素原子核的质量

D．由粒子散射的实验数据可以估计出原子核半径的数量级是

三、单选题

3．不可伸长的轻绳两端分别固定在两根竖直杆上的A、B两点，在轻绳上挂一件衣服，在无风的时候挂钩与衣服静止于如图所示的位置。若存在水平向右的恒定风力作用，挂钩与衣服静止于某一位置，不计挂钩与绳间的摩擦，则下列说法正确的是（　　）

A．无风时，

B．有风时，

C．有风时轻绳对挂钩的合力大于无风时轻绳对挂钩的合力

D．有风时轻绳对挂钩的合力等于无风时轻绳对挂钩的合力

4．如图所示，一竖直放置的汽缸被轻活塞AB和固定隔板CD分成两个气室，CD上安装一单向阀门，单向阀门只能向下开启；气室1内气体压强为2p0，气室2内气体压强为p0，气柱长均为L，活塞面积为S，活塞与汽缸间无摩擦，汽缸导热性能良好。现在活塞上方缓慢放质量为m的细砂，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）

A．若，活塞下移 B．若，活塞下移

C．若，气室1内气体压强为3p0 D．若，气室1内气体压强为4p0

5．两个靠的很近的天体绕着它们连线上的一点（质心）做圆周运动，构成稳定的双星系统．双星系统运动时，其轨道平面上存在着一些特殊的点，在这些点处，质量极小的物体（如人造卫星）可以相对两星体保持静止，这样的点被称为“拉格朗日点”．现将“地—月系统”看做双星系统，如图所示，O1位地球球心、O2位月球球心，它们绕着O1O2连线上的O点以角速度做圆周运动．P点到O1、O2距离相等且等于O1O2间距离，该点处小物体受地球引力和月球引力的合力F，方向恰好指向O，提供向心力，可使小物体也绕着O点以角速度做圆周运动．因此P点是一个拉格朗日点．现沿O1O2连线方向为x轴，过O1与O1O2垂直方向为y轴建立直角坐标系．A、B、C分别为P关于x轴、y轴和原点O1的对称点，D为x轴负半轴上一点，到O1的距离小于P点到O1的距离．根据以上信息可以判断

A．A点一定是拉格朗日点 B．B点一定是拉格朗日点

C．C点可能是拉格朗日点 D．D点可能是拉格朗日点

四、多选题

6．等量异种电荷、的等势面分布如图所示，相邻的等势面间电势差均相等，点a、b、c三点连线与两电荷的连线平行，且。一带负电的点电荷M仅在静电力的作用下经过a点时速度方向如图，经过b所在等势面到达c所在等势面。取无穷远处电势为零，下列说法正确的是（　　）

A．a、c两点的电场强度不同

B．a、c两点的电势相等

C．点电荷M在电场中运动的轨迹关于b所在等势面对称

D．点电荷M穿越a、b、c等势面时电势能满足

7．如图所示，内壁光滑、半径为R的圆轨道固定在竖直面内，质量为m的可视为质点的小球静止在轨道的最低点。现用小锤沿水平方向快速击打小球，使小球瞬间获得速度v1，且恰好能到达圆心O的等高处，当小球回到最低点时第二次用小锤快速击打小球，使小球瞬间获得速度v2，且恰好沿圆轨道完成圆周运动，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）

A．速度v1的大小为

B．速度v2的大小为

C．第二次击打对小球的冲量一定为

D．第二次击打后，小球运动至最高点和最低点时与轨道间的弹力之差为6mg

8．如图所示，一列横波在x轴上传播，在时刻的波形如图中实线所示，时刻的波形如图中虚线所示，下列说法中正确的是（　　）

A．由该波形曲线读出这列波的振幅为0.2m

B．该波形曲线上的质点振动的周期可能是0.3s

C．若周期大于，则可能的最小波速是20m/s

D．若周期大于，则可能的最大波速是140m/s

五、实验题

9．阿特伍德机是著名的力学实验装置。绕过定滑轮的细线上悬挂质量相等的重锤A和B，在B下面再挂重物C时，由于速度变化不太快，测量运动学物理量更加方便。

（1）如图所示，在重锤A下方固定打点计时器，用纸带连接A，测量A的运动情况。下列操作过程正确的是_________；

A．固定打点计器时应将定位轴置于系重锤A的细线的正下方

B．开始时纸带应竖直下垂并与系重锤A的细线在同一竖直线上

C．应先松开重锤让A向上运动，然后再接通打点计时器电源打点

D．打点结束后先将纸带取下，再关闭打点计时器电源

（2）某次实验结束后，打出的纸带如图所示，已知打点计时器所用交流电源的频率为，则重锤A运动拖动纸带打出H点时的瞬时速度为______；（结果保留三位有效数字）

（3）如果本实验室电源频率不足50Hz，则瞬时速度的测量值_______（填“增大”或“减小”）；

（4）已知重锤A和B的质量均为M，某小组在重锤壁下面挂质量为m的重物C由静止释放验证系统运动过程中的机械能守恒，某次实验中从纸带上测量A由静止上升h高度时对应计时点的速度为v，则验证系统机械能守恒定律的表达式是___________；

（5）为了测定当地的重力加速度，另一小组改变重物C的质量m，测得多组m和测量对应的加速度a，在坐标上作图如图所示，图线与纵轴截距为b，则当地的重力加速度为_________。

10．某小组利用实验室的电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻。

①要求尽量减小干电池内电阻的实验误差，应选择______（选填“甲”、“乙”）电路图。

②该组同学记录了若干组数据，并将对应点标在图中的坐标纸上，画出了U-I图线。

③利用图像求得干电池的电动势E＝______V，（结果保留三位有效数字）内电阻r＝______Ω（结果保留两位有效数字）。

④在上述实验过程中存在系统误差，以下关于电动势和内阻的测量值、与真实值、之间的比较，正确的是______。

A．，                        B．，

C．，                         D．，

⑤在测量电源的电动势和内阻的实验中，由于所用电压表（视为理想电压表）的量程较小，另一组同学设计了如图所示的电路图。

a. 实验时，应先将电阻箱的电阻调到______（选填“最大值”、“最小值”或“任意值”）。

b. 改变电阻箱的阻值R，分别测出阻值为的定值电阻两端的电压U。根据实验数据描点，绘出的图像是一条直线。若直线的斜率为k，在坐标轴上的截距为b.

则该电源的电动势E＝______和内阻r＝______。（用k、b和表示）

六、解答题

11．如图，粗细相同的水平直杆与圆弧杆BC在B点平滑连接，固定在竖直平面内，直杆的AB部分长，圆弧杆BC的半径。一个质量、直径略大于杆截面直径的小环（可视为质点）穿在水平直杆上的A点。现让小环以的初速度由A向B运动的同时，在竖直面内对小环施加一个垂直杆AB的恒力F作用，运动到B点时撤去F，之后小环沿圆弧杆BC上滑的最大高度为。已知小环与直杆AB的动摩擦因数、与圆弧杆BC的摩擦不计，重力加速度g取，试求：

（1）小环在B点的速度v的大小；

（2）小环在杆AB上的加速度a的大小；

（3）小环在杆AB上所受的恒力F的大小；

（4）小环沿圆轨道BC上滑至最高点的时间t。

12．如图所示，快递公司用水平传送带传送快递，传动带顺时针转动，速度大小恒为v0=3m/s。质量为m=1kg的快递，上表面固定一“日”字形线框，ab边长L=0.1m，ae边长为2L，c、d为两长边的中点，ab、cd、ef的电阻均为r=0.04Ω，其余电阻不计。传送带右侧存在磁感应强度为B=3T、方向竖直向下、宽度为L的匀强磁场，其边界与ab平行。已知线框的ab边进入磁场区域前快递已与传送带保持相对静止，线框的质量忽略不计，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取g=10m/s2。

（1）若线框进入磁场后，快递仍能与传送带保持相对静止，求快递与传送带间的动摩擦因数µ的最小值；

（2）若线框刚到达磁场左边界时，快递与传送带间的摩擦力消失，求线框穿过磁场过程中产生的焦耳热Q。

13．光电倍增管是用来将光信号转化为电信号并加以放大的装置，其主要结构为多个相同且平行的倍增极。为简单起见，现只研究其第1倍增极和第2倍增极，其结构如图所示。两个倍增极平行且长度均为2a，几何位置如图所示（图中长度数据已知）。 当频率为的入射光照射到第1倍增极上表面时，从极板上逸出的光电子最大速率为vm。若加电场或磁场可使从第1倍增极逸出的部分光电子打到第2倍增极上表面，从而激发出更多的电子，实现信号放大。已知元电荷为e，电子质量为m，普朗克常量为h，只考虑电子在纸面内的运动，忽略相对论效应，不计重力。

（1）试求制作第1倍增极的金属材料的逸出功W；

（2）为使更多光电子达到第2倍增极，可在接线柱AB间接入一个电动势为E的电源，则到达第2倍增极的电子的最大动能是多少；

（3）若仅在纸面内加上垂直纸面的匀强磁场时，发现速度为垂直第1倍增极出射的电子恰能全部到达第2倍增极上表面。忽略电场力的作用，试求：

（I）磁感强度B的大小和方向；

（II）关闭光源后多长时间仍有光电子到达第2倍增极上表面。

可能用到的三角函数值：sin11.5°=0.20，sin15°=0.26，sin37°=0.60。

参考答案：

1．B

【详解】A．焦耳发现电流的热效应，建立了电和热的联系，符合科学事实，故A正确；

B．奥斯特发现电流的磁效应，首次建立了电和磁的联系，故B不符合科学事实，故B错误；

C．法拉第发现电磁感应现象，进一步揭示磁和电的联系，故符合科学事实，故C正确

D．楞次总结出判断感应电流方向的楞次定律，是能量守恒定律在电磁学中的具体表现， D正确。

本题选不正确，故选B。

2．ABD

【详解】A. 粒子质量远大于电子质量，电子对粒子速度的影响可以忽略，故A正确；

B. 入射方向的延长线越接近原子核的粒子，所受库仑力就越大，发生散射时的偏转角越大，故B正确；

C. 粒子散射类似于碰撞，根据实验数据无法确定各种元素原子核的质量，故C错误；

D. 由粒子散射的实验数据可以估计出原子核半径的数量级是，故D正确。

故选ABD。

3．C

【详解】A．无风时，衣服受到重力和两边绳子的拉力处于平衡状态，且两绳拉力的合力等于重力，如图1所示

不计绳子的质量及绳与衣架挂钩间的摩擦，则同一条绳子拉力相等，且

得

故A错误；

B．有风后，衣服受力多了一个水平向右的风力，四力平衡，两个绳子的拉力的合力与重力、风力的合力相平衡，如图2所示的状态

因为O点为活结点，则两端的绳的拉力一定相等，由于左边绳的拉力在水平方向的分力等于此时右边绳的拉力在水平方向的分力与风力之和，即

所以可知

根据平行四边形定则可知，此时两绳拉力合力的方向偏向左上方，与重力和风力构成一个封闭的矢量直角三角形，根据直角三角形的斜边大于直角边，可知有风时轻绳对挂钩的合力大于衣服的重力，所以有风时轻绳对挂钩的合力大于无风时轻绳对挂钩的合力，故BD错误，C正确。

故选C。

4．A

【详解】AC．若，对活塞AB有

解得

单向阀未打开，所以气室2内的气体质量不变，气室1内气体质量不变，压强也不变。根据玻意耳定律得

解得

所以活塞下移，故A正确，C错误；

B．若，对活塞AB有

解得

单向阀未打开，所以气室2内的气体质量不变，气室1内气体质量不变，压强也不变。根据玻意耳定律得

解得

所以活塞下移

故B错误；

D．若，对活塞AB有

解得

单向阀打开，如果气室2的气体未完全进入气室1，则有

解得

假设不成立，所以气体完全进入气室1，则有

解得

故D错误。

故选A。

5．A

【详解】由对称性可知，在A点的小物体受地球和月球的吸引力，合力方向一定指向O点，其受力情况与P点相同，可知A点一定是拉格朗日点，选项A正确；在B点的小物体，受地球的引力和月球的引力的合力不可能指向O点，则B点不可能是拉格朗日点；同理C点也不可能是拉格朗日点；选项BC错误；在D点时，小物体受到的地球的引力大于在P点时地球的引力，再加上月球的引力，则在D点的合力大于在P点时的合力，则角速度不可能与在P点时的角速度相等，即D点不可能是拉格朗日电，选项D错误.

6．AD

【详解】A．a、c两点关于中轴对称，由等量异种电荷电场分布可知，两点场强大小相同，方向不同，故A正确；

B． a、c两点分别位于正、负电荷附近，则有，故B错误；

C．在M到达等势线b时，竖直方向速度不为0，在b右侧仍有一段向下运动的过程，所以不可能对称，故C错误；

D．M穿越a、b、c，且M带负电，所以电场力做负功，电势能变大，故D正确。

故选AD。

7．AD

【详解】A．小球第一次击打后，上升的最大高度度h=R，由动能定理有

解得

故A正确；

B．设小球被第二次击打后到达轨道最高点的速度大小为v，小球通过最高点时，由向心力公式有

第二次击打后到最高点的过程中，由动能定理有

联立解得

故B错误；

C．当小球回到最低点时，若沿小球运动方向第二次击打小球，由动量定理有

解得

 若沿小球运动反方向第二次击打小球，由动量定理有

解得

故C错误；

D．第二次击打后，小球在最高点与轨道间的弹力为0，最低点由牛顿第二定律可得

解得

N=6mg

故小球运动至最高点和最低点时与轨道间的弹力之差为6mg，故D正确。

故选AD。

8．CD

【详解】A．由该波形曲线读出这列波的振幅为0.2cm，故A错误；

B．若波向右传播，周期满足关系式

解得

当波向左传播时，周期满足关系式

解得

由数学关系知无论取何值，周期都不可能为0.3s，故B错误；

CD．由图可知该波的波长为8m，若周期大于，即

当波沿x轴正方向传播时，可能的周期为

当波沿x轴负方向传播时，可能的周期为

由波速公式

可知速度最小时，周期T最大，分析上面两类情况可知，当周期最大时，波沿x轴正方向传播，且在

中，取，即

则

最小波速

当速度最大时，周期最小，分析上面两类情况可知，当周期最小时，波沿x轴负方向传播，且在

中，取，即

则

最大速度

故CD正确。

故选CD。

9．     B     1.13     增大         

【详解】（1）[1]AB．开始时纸带应竖直下垂并与系重锤A的细线在同一竖直线上，从而尽可能减小纸带运动过程中所受的摩擦阻力，所以打点计时器振针应置于系重锤A的细线的正下方，而定位轴的位置在复写纸中心，在振针旁边，所以定位轴不应在重锤A的细线的正下方，故A错误，B正确；

C．由于重锤A速度较快，且运动距离有限，打出的纸带长度也有限，为了能在长度有限的纸带上尽可能多地获取间距适当的数据点，实验时应先接通打点计时器电源，再释放重锤A，故C错误；

D．打点结束后应先关闭打点计时器电源，再取下纸带，故D错误。

故选B。

（2）[2]打H点时重锤A的瞬时速度等于打G、J两点间的平均速度，即

（3）[3]如果本实验室电源频率不足50Hz，则计算瞬时速度时所代入的T值比实际值偏小，从而使瞬时速度的测量值增大。

（4）[4]根据机械能守恒定律有

整理得

（5）[5]对A、B、C整体根据牛顿第二定律有

整理得

由题意可知

解得

10．     甲     1.45     1.3     C     最大值         

【详解】①[1]电源内阻较小，选甲可消除电流表的分压作用，以减小误差。

③[2][3]根据闭合电路欧姆定律，可得

结合图像可知

④[4]由于电压表的分流，当电流表示数为零时，实际通过电源的电流并不为零，所以电源的内电压不为零，导致图像的纵轴截距比电源的实际电动势偏小。当电压表示数为零时，图像的横轴截距等于实际值，易知实际做出的U-I图像斜率的绝对值比真实图像的斜率的绝对值偏小，从而造成电阻的测量值与真实值相比偏小。

故选C。

⑤a. [5]实验时，为了保证电路的安全，应先将电阻箱的电阻调到最大值。

b.[6][7]由闭合电路欧姆定律，可知

整理，可得

依题意，有

解得

11．（1）；（2）；（3）或1N；（4）

【详解】（1）小环沿圆弧杆BC上滑过程根据动能定理有

代入数据解得

（2）小环由A向B运动时，根据运动学关系有

代入数据解得加速度的大小

（3）小环由A向B运动，当AB杆下面受到小环摩擦力时，根据牛顿第二定律有

解得

方向竖直向上；

当AB杆上面受到小环摩擦力时，根据牛顿第二定律有

解得

方向竖直向上；

（4）小环沿圆弧杆BC上滑过程可看成单摆运动过程，根据

故小环沿圆轨道BC上滑至最高点的时间

12．（1）0.45；（2）1.25J

【详解】（1）ab边刚进磁场时，其切割磁感线产生的感应电动势为

此时线圈形成回路的总电阻为

所受安培力大小为

解得

若ab边进入磁场要保持静止，可知线框所受摩擦力必须大于4.5N。当cd边进入磁场时，其切割磁感线产生的感应电动势大小仍为E1，回路形成的总电阻仍为1.5r，且仍是切割磁场线的边长受到安培力，故仍需摩擦力大于4.5N。同理当ef边进入磁场时，线框所受安培力仍然一样。因此线框进入磁场后，快递仍能与传送带保持相对静止，则快递与传送带间的动摩擦因数µ的最小值满足

解得

（2）由（1）可知，当线框速度为v时，线框所受安培力大小为

根据牛顿第二定律

解得

两边同乘可得

所以

设线框出磁场速度为v1，则有

解得

由动能定理可得

解得

13．（1） ；（2）；（3）（I） ，方向垂直纸面向内；（II）

【详解】（1）根据光电效应方程知

（2）由动能定理

（3） （I）电子在磁场中

磁场方向垂直纸面向内，当第1 倍增极某位置出射的电子到达第2 倍增极相应位置时该粒子全部被下一倍增极收集到。根据几何关系有

解得

得

（II）即问所有光电子中到达第2 倍增极的最长时间。所有电子周期均相同，圆心角最大的粒子时间越长。若电子从第一倍增极M 点出发到达第二倍增极N 点，则MN 为圆周上的一条弦，若圆心角θ越大，则要求R 越大，即当粒子和第二倍增极相切时圆心角最大。

图中

当R越大，α越大，圆心角θ越大，故在所有轨迹和第二倍增极相切的电子中，半径越大圆心角越大。

综上当粒子以最大速率从第一倍增极最右端出射，刚好与第二倍增极相切时，圆心角最大，如图所示。此时

即

所以