2023届天津市高三下学期模拟考试物理试题（二）

2023届天津市高三下学期模拟考试物理试题（二）

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

一、单选题

1．如图所示，图（1）是氢原子能级图，图（2）是研究自感现象的电路图，圈（3）是动圈式话筒原理图，图（4）是核子平均质量与原子序数关系图，下列说法正确的是（　　）

A．图（1）中一个氢原子处于的激发态，最多能辐射6种不同频率的光子

B．图（2）中电路开关闭合后，灯泡A慢慢变亮

C．图（3）利图了电磁感应的原理，声波使膜片振动，从而带动音圈产生感应电流

D．图（4）中原子核C、B结合成A时会有质量亏损，要释放能量

2．气压式升降椅通过汽缸上下运动来支配椅子升降，其简易结构如图乙所示，圆柱形汽缸与椅面固定连接，柱状汽缸杆与底座固定连接。可自由移动的汽缸与汽缸杆之间封闭一定质量的理想气体，设汽缸气密性、导热性能良好，忽略摩擦力。设气体的初始状态为A，某人坐上椅面后，椅子缓慢下降一段距离达到稳定状态。然后打开空调，一段时间后，室内温度降低到设定温度，稳定后气体状态为C（此过程人的双脚悬空）；接着人缓慢离开座椅，直到椅子重新达到另一个稳定状态D，室内大气压保持不变，则气体从状态A到状态D的过程中，关于p、V、T的关系图正确的是（　　）

A． B．

C． D．

3．如图所示为理想变压器，其原、副线圈匝数比为k，所接电源为有效值恒定的正弦交流电压，且不计电源内阻。原线圈接有定值电阻，副线圈接有定值电阻、，以及滑动变阻器，四个理想交流电表的连接如图所示。现将的滑动触头向下滑动少许，电表的示数变化量的绝对值分别为、、、，则下列说法正确的是（　　）

A．电压表的示数减小，电流表的示数减小

B．电压表的示数增大，电流表的示数增大

C．

D．

4．“黑洞”是近代引力理论所预言的一种特殊天体，探寻“黑洞”的方案之一是观测双星系统的运动规律。天文学家观测河外星系大麦哲伦云时，发现了LMCX-3双星系统，它由可见星A和不可见的暗星B构成。不考虑其它天体的影响，A、B围绕两者连线上的O点做匀速圆周运动，它们之间的距离保持不变，若将可见星A所受暗星B的引力等效为位于O点处质量为的星体对它的引力，设A和B的质量分别为、，则（　　）

A． B．

C． D．

5．电子感应加速器利用变化的磁场来加速电子。电子绕平均半径为的环形轨道（轨道位于真空管道内）运动，磁感应强度方向与环形轨道平面垂直。电子被感应电场加速，感应电场的方向与环形轨道相切。电子电荷量为。为了使电子在不断增强的磁场中沿着半径不变的圆轨道加速运动，求和之间必须满足的定量关系是（B和分别为电子做圆周运动，圆轨道处的磁感应强度和圆轨道内部的平均磁感应强度）（　　）

A． B． C． D．

二、多选题

6．如图所示，固定的半圆形玻璃砖，O点为圆心，直径AB和垂直纸面足够大的屏PQ相互平行。由a、b两种单色光组成的一束光垂直于直径AB方向射向玻璃砖，入射点由A点逐渐移动到B点，发现PQ上先出现a光的光斑，再出现b光的光斑，随着时间推移，b光光斑先消失，a光光斑后消失，由此可判断（　　）

A．玻璃砖对a光的折射率比对b光的大

B．玻璃砖对a光的折射率比对b光的小

C．若a光照射某金属表面能发生光电效应，b光也一定能

D．分别通过真空中同一双缝干涉装置，b光的相邻亮条纹间距大

7．如图甲所示，在x轴上有和两个波源分别位于和处，振动方向与xOy平面垂直并向周围空间（介质分布均匀）传播，波速为v＝2m/s。t＝0时刻两波源同时开始振动，图像分别如图乙、丙所示。M为xOy平面内一点，。下列说法正确的是（　　）

A．（0.2m，0）处的质点开始振动方向沿z轴负方向

B．两列波相遇后，（0.6m，0）处的质点振动加强

C．两列波相遇后，（0.5m，0）处的质点振动加强

D．若，从两列波在M点相遇开始计时，M点振动方程为

8．如图，中国古代的一种斜面引重车前轮矮小、后轮高大，在前后轮之间装上木板构成斜面，系紧在后轮轴上的绳索，绕过斜面顶端的滑轮与斜面上的重物连接。设重物的重力为G、绳索对重物的拉力为T、斜面对重物的作用力为F。推车子前进，重物被拉动沿木板上滑过程中（　　）

A．F与T的夹角一定大于90°

B．G和T的合力一定与F等大反向

C．T和F对重物做功之和等于重物动能的变化量

D．T和F对重物做功之和等于重物机械能的变化量

三、实验题

9．某同学利用如图装置测量小车和智能手机的质量，智能手机可以利用APP直接测量出手机运动时的加速度。悬挂质量为的钩码，用智能手机测出小车运动的加速度；改变钩码的质量，进行多次测量；做出与的图像如图，已知图像中直线的截距为，斜率为。不计空气阻力，重力加速度为。

（1）（单选）以下说法正确的是___________；

A．钩码的质量应该远小于智能手机和小车的质量

B．细绳应该始终与长木板平行

C．不悬挂钩码时，应使小车和智能手机匀速沿木板下滑

D．细线的拉力等于钩码的重力

（2）根据图像可得，小车和手机的质量为____________；

（3）再利用手机APP测出斜面倾角为，则小车和智能手机沿木板运动过程中受摩擦力的大小为_______。

10．为了测定某电源的内阻，实验室提供了如下器材：

电阻箱R、定值电阻R0、两个电流表A1和A2、电键S1、单刀双掷开关S2、待测电源、导线若干，现实验小组成员设计如图甲所示的电路图来完成实验。

（1）闭合电键S1，断开单刀双掷开关S2，调节电阻箱的阻值为R1，读出电流表A2的示数I0；将单刀双掷开关S2合向1，调节电阻箱的阻值，使电流表A2的示数仍为I0，此时电阻箱阻值为R2，则电流表A1的阻值RA1=______。（用本问所述字母表示）

（2）将单刀双掷开关S2合向2，多次调节电阻箱的阻值，记录每次调节后的电阻箱的阻值R及电流表A1的示数I，实验小组成员打算用图象分析I与R的关系，以电阻箱电阻R为横轴，为了使图象是直线，则纵轴y应取______。

A．I　　　　B．I2　　　　C．　　　　D．

（3）若测得电流表A1的内阻为1Ω，定值电阻R0=2Ω，根据②选取的y轴，作出y-R图象如图乙所示，则电源的内阻r=_______Ω。

（4）若不考虑由于读数等操作产生的偶然误差，按照本实验方案测出的电源内阻值_______。（选填“偏大”、“偏小”或“等于真实值”）

四、解答题

11．图甲是一种智能减震装置的示意图，轻弹簧下端固定，上端与质量为m的减震环a连接，并套在固定的竖直杆上，a与杆之间的智能涂层材料可对a施加大小可调节的阻力，当a的速度为零时涂层对其不施加作用力．在某次性能测试中，质量为0.5m的光滑环b从杆顶端被静止释放，之后与a发生正碰；碰撞后，b的速度大小变为碰前的倍、方向向上，a向下运动2d时速度减为零，此过程中a受到涂层的阻力大小f与下移距离s之间的关系如图乙。已知a静止在弹簧上时，与杆顶端距离为4.5d，弹簧压缩量为2d，重力加速度为g。求：

（1）与a碰前瞬间，b的速度大小；

（2）的值；

（3）在a第一次向下运动过程中，当b的动能为时a的动能。

12．离子推进技术在太空探索中已有广泛的应用，其装置可简化为如图（a）所示的内、外半径分别为和的圆筒，图（b）为其侧视图。以圆筒左侧圆心为坐标原点，沿圆筒轴线向右为轴正方向建立坐标。在和处，垂直于轴放置栅极，在两圆筒间形成方向沿轴正向、大小为的匀强电场，同时通过电磁铁在两圆筒间加上沿轴正方向、大小为的匀强磁场。待电离的氙原子从左侧栅极飘进两圆筒间（其初速度可视为零）。在内圆筒表面分布着沿径向以一定初速度运动的电子源。氙原子被电子碰撞，可电离为一价正离子，刚被电离的氙离子的速度可视为零，经电场加速后从栅极射出，推进器获得反冲力。已知单位时间内刚被电离成氙离子的线密度（沿轴方向单位长度的离子数），其中为常量，氙离子质量为，电子质量为，电子元电荷量为，不计离子间、电子间相互作用。

（1）在处的一个氙原子被电离，求其从右侧栅极射出时的动能；

（2）要使电子不碰到外筒壁，求电子沿径向发射的最大初速度；

（3）若在的微小区间内被电离的氙离子从右侧栅极射出时所产生的推力为，求的关系式。

13．电和磁有许多相似之处，比如同种电荷相斥，同名磁极也相斥，异种电荷相吸，异名磁极也相吸：变化的电场激发磁场变化的磁场也能激发电场。著名的英国物理学家狄拉克曾预言磁单极子可以像正负电荷一样独立存在，所谓磁单极子是指仅带有N极或S极单一磁极的磁性物质，它们的磁感线分布类似于点电荷的电场线分布（如图甲）。若存在一N极磁单极子如图乙所示，固定于水平桌面上，其上覆盖一半径为r的半球壳，球心恰好在磁单极子处，球壳表面绝缘光滑。现在半球壳上方轻轻放置一特殊材料制成的质量为m的弹性导电线圈，线圈开始时半径为，电阻为R，线圈在重力作用下沿着半球壳下滑，下滑过程中线圈平面始终在水平面内，当线圈下滑高度h=0.2r时速度为v，已知磁单极子距离为d处的磁场强度大小为，弹性线圈存储的势能与橡皮筋类似，当线圈长度伸长∆x时存储的弹性势能为，上述式中k、k′均为常数，求：

（1）半球壳上各处磁场强度大小和穿过半球壳的磁通量（球体表面积计算公式：S=4πr2）；

（2）线圈下落高度h=0.2r时的电流大小和方向（从上往下俯视看）；

（3）线圈下落高度h=0.2r的过程产生的焦耳热Q。

参考答案：

1．C

【详解】A．图（1）中一个氢原子处于的激发态，最多能辐射3种不同频率的光子，分别对应于4→ 3，3→2，2→1，选项A错误；

B．图（2）中电路开关闭合后，灯泡A立刻变亮，选项B错误；

C．图（3）利图了电磁感应的原理，声波使膜片振动，从而带动音圈切割磁感线，产生感应电流，选项C正确；

D．图(4)中原子核C、B结合成A时，核子数不变，核子平均质量增加，质量增加，要吸收能量，故D项错误。

故选C。

2．B

【详解】从状态A到状态B过程中，气体等温压缩，体积减小，压强增大，温度不变，从B到C，气体等压降温，温度降低，体积减小，压强不变，从C到D过程中，气体等温膨胀，体积变大，压强减小，且D状态的压强恢复为原A状态的压强。

故选B。

3．D

【详解】AB．滑动变阻器的触头向下滑动，则副线圈电路电阻值增大，作出该变压器的等效电路如图所示，可知等效电阻增大，则电流表示数减小，从而示数也减小，又因为分压减小，示数增大，由变压比可知示数增大，AB两项错误；

C．由原副线圈电压比与匝数比的关系可得

可知

由原副线圈电流比与匝数比的关系可得

可知

则有

则有

C选项错误；

D．由以上分析可知

则有

D选项正确。

故选D。

4．D

【详解】根据

得

根据

得

联立解得

故选D。

5．B

【详解】设电子做圆周运动的圆轨道上的磁感应强度大小为，方向与环面垂直。由牛顿第二定律和洛伦兹力公式得

设在圆轨道切线方向作用在电子上作用力为，根据动量定理有

联立以上两式得

按照法拉第电磁感应定律，在电子运动的圆轨道上的感应电动势为

式中圆轨道所在的面上的磁通量为

这里，为圆轨道所在的面上的平均磁感应强度。联立以上两式得

考虑电子运行一圈感应电场所做的功，由电动势的定义可得

电子在圆轨道切向所受到的力为

联立以上三式得

和所表示的是同样的力的大小，联立可得

这就是为了使电子在不断增强的磁场中沿着半径不变的圆轨道加速运动，和之间必须满足的定量关系。

故选B。

6．BC

【详解】AB．入射点由A点逐渐向B点移动时，玻璃砖右侧入射角逐渐减小，由于先出现a光的光斑，故a光的临界角大，故a光的折射率比对b光的小，A错误，B正确；

C．因a光的折射率比对b光的小，故a光的频率比对b光的小，a光照射某金属表面能发生光电效应，b光也一定能，C正确；

D．因a光的折射率比对b光的小，故a光的波长比对b光的长，通过真空中同一双缝干涉装置，b光的相邻亮条纹间距小，D错误。

故选BC。

7．BD

【详解】A.（0.2m，0）处的质点，离波源更近，故该质点先按波源的振动形式振动，波源开始向上振动，故该质点开始振动时也是先向上振动，故A错误；

B．两列波的振动周期，波速均相等，故波长也相等，为

由于两列波的起振方向相反，故质点离两波源距离差为半波长的偶数倍为振动减弱点，奇数倍为振动加强点，（0.6m，0）处的质点，离两波源的距离差为0.2m，为半波长的奇数倍，故为振动加强点，B正确；

C．（0.5m，0）处的质点，离两波源的距离差为零，为半波长的偶数倍，故为振动减弱点，故C错误；

D．若，为半波长的奇数倍，为振动加强点，振幅为

故其振动方程

故D正确。

故选BD。

8．AD

【详解】A．对重物进行受力分析如图所示

根据受力分析可知，斜面对重物有支持力与摩擦力的作用，则斜面对重物的作用力为F为斜面对重物有支持力N与摩擦力f的合力，根据上述受力分析图，将支持力与摩擦力合成，可知，F与T的夹角一定大于90°，A正确；

B．当重物匀速上滑时，G和T的合力与F等大反向，当重物不是匀速上滑时，G和T的合力与F不等大反向，B错误；

C．以重物为对象，根据动能定理有

可知，T、F和G对重物做功之和等于重物动能的变化量，C错误；

D．根据上述有

由于

则有

可知，T和F对重物做功之和等于重物机械能的变化量，D正确。

故选AD。

9．     B         

【详解】（1）[1]设小车和手机的质量为，斜面倾角为，对钩码和小车以及手机的系统由牛顿第二定律有

整理可得

可得本实验的原理为与成一次函数。

A．因本实验验证牛顿第二定律为对系统采用准确的方法，故不需要近似的用钩码重力代替绳的拉力，也就不需要质量关系，即不需要钩码的质量应该远小于智能手机和小车的质量，故A错误；

B．为了让绳子拉小车的力为恒力，则细绳应该始终与长木板平行，故B正确；

C．本实验若平衡了摩擦力，系统的牛顿第二定律表达式为

与成正比例函数，不符合实验实验结果，则不需要平衡摩擦力，故C错误；

D．本实验研究系统的牛顿第二定律，则绳子的拉力小于钩码的重力，故D错误。

故选B。

（2）[2]根据与的一次函数关系，可知图像的斜率的意义为

则小车和手机的质量为

（3）[3]根据与的一次函数关系，可知纵截距的物理意义为

联立解得摩擦力的大小为

10．          C          等于真实值

【详解】（1）[1] 由闭合电路欧姆定律可知，电路电流保持不变，电路总电阻不变，则电流表内阻等于两种情况下电阻箱阻值之差，即

；

（2）[2] 根据题意，由图示电路图可知，电源电动势为

整理得

为得到直线图线，应作图象，故选C。

（3）[3] 由图像可得

通过图像可知：，

联立解得

，

（4）[4] 若不考虑由于读数等操作产生的偶然误差，由（2）（3）推导可知，电源内阻的测量值等于真实值。

11．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）小环b下落的过程为自由落体，则

解得与a碰前瞬间，b的速度大小为

（2）ab发生碰撞，设向下为正方向，根据动量守恒定律可知

a向下运动2d时速度减为零的过程中，由动能定理可知

由题可知a静止在弹簧上时，弹簧压缩量为2d，根据胡克定律可知

联立解得

（3）当b的动能为时，b的速度为

根据动量定理可知

解得

在a第一次向下运动过程中，取一段时间，根据动量定理可知

当Δ时

当Δt=时

此时a的动能为

12．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）从右侧栅极射出时的动能

①

（2）粒子在筒内运动如图所示：

由几何关系可知

②

解得

③

根据洛伦兹力提供向心力

可得电子沿径向发射的最大初速度

④

（3）单位时间内刚被电离成的氙离子

⑤

微小区间内被电离的氙离子从右侧栅极射出时所产生的推力

⑥

即

解得

⑦

13．（1），；（2），顺时针；（3）

【详解】(1)半球壳面上磁感应强度大小相同，都为

穿过半球面的磁通量即为磁感应强度与半球壳表面积的乘积

(2)根据楞次定律电流方向为俯视顺时针，线圈开始时高度

当下落高度h=0.2R时，半径变大为r1，由几何关系

此时可等效成长度为的导线在切割磁感线产生感应电动势

代入数据得

我们还要注意到此时线圈导线长度变大，导线截面积变为原来的，有电阻定律，可得线圈下落高度h=0.2R时电阻变为

电流大小为

(3)下落过程能量守恒

又

得