天津市新华中学2023届高三物理二模试题（Word版附解析）

2023届高三第二学期统练二

物理

Ⅰ卷

一、单选题（每小题5分，共25分）

1. 由a和b两种频率的光组成的光束，经玻璃三棱镜折射后的光路如图所示。其中a光是氢原子由n = 4的能级向n = 2的能级跃迁时发出的。下列说法中正确的是（　　）

A. 入射光束绕入射点顺时针旋转时，a光将先发生全反射

B. b光可能是氢原子由n = 3的能级向n = 2的能级跃迁时发出的

C. 用同一双缝干涉装置进行实验，a光的相邻条纹间距比b光的大

D. 用b光照射某金属时能发生光电效应，用a光照射同一金属时也一定能发生光电效应

【答案】C

【解析】

【详解】A．由题图可知，三棱镜对b光的折射率较大，所以a光的频率小于b光，则说明a光的折射率小于b光，根据全反射定律有

可知a光的全反射临界角大于b，则b光将先发生全反射，A错误；

B．由于a光的频率小于b光，光是氢原子由n = 4的能级向n = 2的能级跃迁时发出的，而b光的能量大于a光，b光不可能是氢原子从n = 3的能级向n = 2的能级跃迁时发出的，B错误；

C．由于a光的频率小于b光，a光的波长大于b光的波长，由

可得用同一双缝干涉装置进行实验，a光干涉条纹的间距大于b光干涉条纹的间距，C正确；

D．因b光的频率较大，则若用b光照射某种金属时能发生光电效应现象，则改用a光照射该种金属时不一定能发生光电效应现象，D错误。

故选C。

2. 空间站是一种在近地轨道长时间运行、可供航天员工作和生活的载人航天器，其运行轨道可以近似为圆。如图甲为我国三名航天员站立在空间站内地板上的情景，图乙是航天员王亚平在空间站做的实验，下列说法正确的是（　　）

A. 空间站内的航天员处于平衡状态

B. 空间站内的航天员不能用拉力器锻炼肌肉力量

C. 空间站的加速度比地球同步卫星向心加速度小

D. 空间站内漂浮水滴呈球形是因为水完全失重和水的表面张力共同造成的

【答案】D

【解析】

【详解】A．空间站内的航天员处于完全失重状态，不是平衡状态，故A错误；

B．拉力器的工作原理是弹簧的形变，与重力无关，所以依然能用拉力器锻炼肌肉力量，故B错误；

C．因为空间站的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，根据

可知，空间站的加速度比地球同步卫星向心加速度大，故C错误；

D．空间站内漂浮的水滴呈球形是因为水完全失重和水的表面张力共同造成的，故D正确。

故选D。

3. 如图所示，一定质量的理想气体分别经历和两个过程，其中为等温过程，状态b、c的体积相同，则（　　）

A. 状态a的内能大于状态b B. 状态a的温度高于状态c

C. 过程中气体吸收热量 D. 过程中外界对气体做正功

【答案】C

【解析】

【详解】A．由于a→b的过程为等温过程，即状态a和状态b温度相同，分子平均动能相同，对于理想气体状态a的内能等于状态b的内能，故A错误；

B．由于状态b和状态c体积相同，且，根据理想气体状态方程

可知，又因为，故，故B错误；

CD．因为a→c过程气体体积增大，气体对外界做正功；而气体温度升高，内能增加，根据

可知气体吸收热量；故C正确，D错误；

故选C。

4. 一质量为m的乘客乘坐竖直电梯下楼，其位移s与时间t的关系图像如图所示。乘客所受支持力的大小用表示，速度大小用v表示。重力加速度大小为g。以下判断正确的是（　　）

A. 时间内，v增大， B. t1~t2时间内，v减小，

C.  t2~t3时间内，v增大， D.  t2~t3时间内，v减小，

【答案】D

【解析】

【详解】A．因s-t图像的斜率等于速度，可知 时间内，v增大，加速度向下，失重，则选项A错误；   

B．t1~t2时间内，v先增加后减小，加速度先向下后向上，则先失重后超重，则先，后，选项B错误；

CD．t2~t3时间内，v减小，加速度向上，超重，则 ，选项C错误，D正确。

故选D。

5. 关于原子结构和微观粒子波粒二象性，下列说法正确的是（   ）

A. 卢瑟福的核式结构模型解释了原子光谱的分立特征

B. 玻尔的原子理论完全揭示了微观粒子运动的规律

C. 光电效应揭示了光的粒子性

D. 电子束穿过铝箔后的衍射图样揭示了电子的粒子性

【答案】C

【解析】

【详解】A．波尔的量子化模型很好地解释了原子光谱的分立特征，A错误；

B．玻尔的原子理论成功的解释了氢原子的分立光谱，但不足之处，是它保留了经典理论中的一些观点，如电子轨道的概念，还不成完全揭示微观粒子的运动规律，B错误；

C．光电效应揭示了光的粒子性，C正确；

D．电子束穿过铝箔后的衍射图样，证实了电子的波动性，质子、中子及原子、分子均具有波动性，D错误。

故选C。

二、不定项选择题（每小题5分，共15分每小题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，选错或不答的得0分）

6. 如图所示，两块较大的金属板A、B平行放置并与一电源相连，闭合后，两板间有一质量为、电荷量为的油滴恰好处于静止状态。以下说法中正确的是（　　）

A. 若将A板向上平移一小段位移，则油滴向下加速运动

B. 若将S断开，则油滴立即做自由落体运动

C. 若将A板向左平移一小段位移，则油滴仍然静止

D. 若将S断开，再将A板向下平移一小段位移，则油滴向上加速运动

【答案】AC

【解析】

【详解】A．电容器两板间带电油滴恰好处于静止状态，则有重力与电场力平衡，则有

mg=qE

若将A板向上平移一小段位移，两板间距 d增大，电容器两板间的电压U不变，由可知，两板间的电场强度减小，油滴受电场力减小，重力大于电场力，则油滴向下加速运动，A正确；

B．若将S断开，电容器所带电荷量Q不变，电容C不变，由电容的定义式可知，两板间的电压不变，场强不变，则油滴仍处于静止状态，B错误；

C．若将A板向左平移一小段位移，电容器两板相对面积S减小，电容器两板间的电压U不变，场强不变，则油滴仍处于平衡状态，油滴仍然静止，C正确；

D．若将S断开，电容器所带电荷量Q不变，再将A板向下平移一小段位移，d减小，S不变，由平行板电容器的电容决定式、电容的定义式和场强公式，联立解得

可知，电场强度E与电容器两板间距d无关， 场强不变，则油滴仍处于静止状态，D错误。

故选AC。

7. 如图甲为小型交流发电机的示意图，两磁板N，S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，匝的线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向以角速度匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图乙所示。已知线圈内阻，与线圈连接的定值电阻，其他部分的电阻不计。下列说法正确的是（　　）

A. 图甲所示位置是图乙的计时起点

B. 线圈中产生电动势的最大值为

C. 在0~0.1s内，通过电阻的电荷量为0.8C

D. 在0~0.1s内，电阻产生的焦耳热为

【答案】ABD

【解析】

【详解】A．图甲所示线圈位置磁通量为零，图乙的起始磁通量也为零，因此图乙的磁通量曲线可以描述为以图甲为起点的线圈磁通量变化情况，故A正确；

B．最大电动势为

故B正确；

C．通过电阻R的电荷量为

由闭合电路欧姆定律得

由法拉第电磁感应定律得
 

解得

故C错误；

D．电流有效值为

因此在0~0.1s内，电阻R产生的焦耳热为
 

故D正确。

故选ABD。

8. 沿x轴传播的一列简谐横波在时刻的波动图像如图甲所示，平衡位置在处的质点Q的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是（　　）

A. 该波沿x轴正方向传播 B. 该波的波长为10m

C. 该波的传播速度为12m/s D. 时刻，处的质点回到平衡位置

【答案】AD

【解析】

【详解】A．根据质点Q的振动图像可知，时刻质点Q沿y轴正方向振动，则该波沿x轴正方向传播，选项A正确；

BC．该波的波长，周期，由可得该波的传播速度，选项B、C均错误；

D．波动图像的方程为

时刻，处质点偏离平衡位置的位移大小为，振动方程为

时刻回到平衡位置，选项D正确。

故选AD

Ⅱ卷

三、实验题（9题6分，10题6分）

9. 利用图1装置做“验证机械能守恒定律”实验。

（1）已如打点计时器所用的交流电频率为50Hz，实验中得到一条点迹清晰的纸带如图2所示，把第一个点记作O，另选连续的4个点A、B、C、D作为测量点，测得A、B、C、D各点到O点的距离为62.90cm、70.14cm、77.76cm、85.73cn。由此可知打下B点时纸带的速度为_________m/s（计算结果保留2位有效数字）：

（2）重物固定在纸带的_________端（选填“左”或“右”）；

（3）选取某个过程，发现重物动能的增加量略大于重力势能的减小量，造成这一结果的原因可能是_________。

A．重物质量过大　　B．电源电压高于规定值

C．重物质量测量错误　　D．先释放纸带，后接通电源

（4）某同学在纸带上选取多个计数点，测量它们到某一计数点O的距离h，计算出对应计数点的重物速度v，描绘出v2－h图像。下列说法中正确的是_________。

A．为减小误差，应利用公式v=计算重物在各点的速度

B．在选取纸带时，必须选取第1、2两点间距为2mm的纸带

C．若图像是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能一定守恒

D．若图像是一条不过原点的直线，重物下落过程中机械能也可能守恒

【答案】    ①. 3.7    ②. 左    ③. D    ④. D

【解析】

【详解】（1）[1]B点的速度等于AC间的平均速度，即

（2）[2]由图可知，纸带上起始点靠近重物，所以重物固定在纸带的左端。

（3）[3]AC．由可知，重物质量过大、重物质量测量错误都不会使动能的增加量略大于重力势能的减小量。故AC错误；

B．电源电压高于规定值不会影响打点周期。故B错误；

D．若O点的初速度不为0，则会使动能的增加量略大于重力势能的减小量，原因可能是先释放纸带，后接通电源。故D正确。

故选D。

（4）[4]A．用公式等于是默认机械能守恒定律，与实验目的相悖，实验中不能用计算重物在各点的速度。故A错误；

BD．在选取纸带时，可以选取其中两点来验证，如

与第1、2两点间距是否为2mm无关，这时描绘出v2－h图像是一条不过原点的直线，但只要满足图线的斜率等于，就验证了重物下落过程中机械能守恒，故B错误，D正确；

C．由动能定理得，只要重物做匀加速直线运动，v2－h图像就是一条过原点的直线，当图线的斜率小于，机械能就不守恒，故C错误。

故选D。

10. 某同学为了测定一个圆柱体工件材料的电阻率，采用了如下方法：

（1）利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量圆柱体工件的高度和直径，测量结果如图甲、乙所示，该工件高度H为___________cm，直径D为___________mm。

（2）用多用电表测得该工件的电阻Rx大约为500Ω，该同学又用伏安法测定该工件的阻值，除被测电阻外，还有如下实验仪器：

A．直流电源（电动势E=12V，内阻不计）

B．电压表V1（量程0~3V，内阻约为3kΩ）

C．电压表V2（量程0~15V，内阻约为25kΩ）

D．电流表A1（量程0~25mA，内阻约为1Ω）

E．电流表A2（量程0~250mA，内阻约为0.1Ω）

F．滑动变阻器R，阻值0~2Ω

G．开关S，导线若干

在上述仪器中，电压表应选择___________（选填“V1”或“V2”），电流表应选择____________（选填“A1”或“A2”），请在图中虚线框内画出电路原理图（电表用题中所给的符号表示）____________。

（3）如果电压表示数为U，电流表示数为Ⅰ，则此圆柱工件材料的电阻率为____________（用题中所给符号表示）。

【答案】    ①. 10.220    ②. 5.899##5.900##5.901    ③. V2    ④. A1    ⑤.     ⑥.

【解析】

【详解】（1）[1] 该工件的直径为

[2] 高度为

（2）[3]根据所给电源电动势可知电压表应选择V2。

 [4] 通过工件的最大电流约为

所以电流表应选择A1。

 [5] 因为滑动变阻器最大阻值远小于Rx，所以滑动变阻器应采用分压式接法。又因为

所以电流表应采用内接法，电路原理图如图所示。

（3）[6] 根据欧姆定律有

根据电阻定律有

解得

四、解答题（11题14分，12题16分，13题18分）

11. 如图所示，质量的滑块B静止放置于光滑平台上，B的左端固定一轻质弹簧。平台右侧有一质量的小车C，其上表面与平台等高，小车与水平面间的摩擦不计。平台左侧的光滑圆弧轨道与平台平滑连接，圆弧轨道半径，其左侧端点P与圆弧圆心O的连线与竖直方向的夹角。现将滑块A从P点由静止开始释放，滑块A滑至平台上挤压弹簧，经过一段时间弹簧恢复原长后，滑块B离开平台滑上小车C，最终滑块B恰好未从小车C上滑落。已知滑块B与小车C之间的动摩擦因数，小车的长度，重力加速度大小，滑块A、B均可视为质点，求：

（1）滑块B刚滑上小车C时的速度大小；

（2）滑块A的质量；

（3）该过程中弹簧弹性势能的最大值。

【答案】（1）3m/s；（2）06kg；（3）3J

【解析】

【详解】（1）设滑块B滑至小车C右端时它们共同速度大小为，滑块B从滑上小车C到滑至小车C右端的过程中，滑块B和小车C两者组成的系统动量守恒，根据动量守恒定律有

根据能量守恒定律有

解得

（2）滑块A自点滑至平台的过程中，由动能定理有

设滑块A挤压弹簧结束后（弹簧恢复原长时）的速度大小为，滑块A与滑块B在水平平台上相互作用的时间内，两者组成的系统满足动量守恒定律和机械能守恒定律，根据动量守恒定律有

根据机械能守恒定律有

解得

（3）当滑块A、B速度大小相等时弹簧弹性势能最大，根据动量守恒定律有

根据能量守恒定律有

解得

12. 如图甲所示，两根平行光滑金属导轨相距，导轨平面与水平面的夹角，导轨的下端间接有的电阻。相距的和间存在磁感应强度大小为、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场。磁感应强度随时间的变化情况如图乙所示。将阻值的导体棒垂直放在导轨上，使导体棒从时由静止释放，时导体棒恰好运动到，开始匀速下滑，。求：

（1）～1s内回路中的感应电动势；

（2）导体棒的质量；

（3）～2s时间内导体棒所产生的热量。

【答案】（1）；（2）0.4kg；（3）4.88J

【解析】

【详解】（1）0～1s内，磁场均匀增强，由法拉第电磁感应定律有

由图象可得

解得

（2）导体棒从静止开始做匀加速运动，加速度大小为

t1=1s末进入磁场区域的速度为

导体棒切割磁感线产生的电动势

可知导体受到的合力为零，有

根据闭合电路欧姆定律有

联立解得

，m=0.4kg

（3）在0～1s根据闭合电路欧姆定律可得

t=2s时间内导体棒所产生的热量为

13. “801所”设计的磁聚焦式霍尔推进器可作为太空飞船的发动机，其原理如下：系统捕获宇宙中大量存在的等离子体(由电量相同的正、负离子组成)经系统处理后，从下方以恒定速率v1向上射入有磁感应强度为B1、垂直纸面向里的匀强磁场区域Ⅰ内．当栅极MN、PQ间形成稳定的电场后，自动关闭区域Ⅰ系统(关闭粒子进入通道、撤去磁场B1)．区域Ⅱ内有磁感应强度大小为B2、垂直纸面向外的匀强磁场，磁场右边界是直径为D、与上下极板相切的半圆(圆与下板相切于极板中央A)．放在A处的放射源能够向各个方向均匀发射速度大小相等的氙原子核，氙原子核经过该区域后形成宽度为D的平行氙粒子束，经过栅极MN、PQ之间的电场加速后从PQ喷出，在加速氙原子核的过程中探测器获得反向推力(不计氙原子核、等离子体的重力，不计粒子之间相互作用于相对论效应)．已知极板长RM=2D，栅极MN和PQ间距为d，氙原子核的质量为m、电荷量为q，求：

(1)氙原子核在A处的速度大小v2；

(2)氙原子核从PQ喷出时的速度大小v3；

(3)因区域Ⅱ内磁场发生器故障，导致区域Ⅱ中磁感应强度减半并分布在整个区域Ⅱ中，求能进入区域Ⅰ的氙原子核占A处发射粒子总数的百分比．

【答案】（1）   （2）  （3） 

【解析】

【详解】（1）离子在磁场中做匀速圆周运动时：

根据题意，在A处发射速度相等，方向不同的氙原子核后，形成宽度为D的平行氙原子核束，即 

则：

（2）等离子体由下方进入区域I后，在洛伦兹力的作用下偏转，当粒子受到的电场力等于洛伦兹力时，形成稳定的匀强电场，设等离子体的电荷量为 ，则

即 

氙原子核经过区域I加速后，离开PQ的速度大小为 ，根据动能定理可知：

其中电压

联立可得

（3）根据题意，当区域Ⅱ中的磁场变为之后，根据可知，

①根据示意图可知，沿着AF方向射入的氙原子核，恰好能够从M点沿着轨迹1进入区域I，而沿着AF左侧射入的粒子将被上极板RM挡住而无法进入区域I．

该轨迹的圆心O1，正好在N点，，所以根据几何关系关系可知，此时；

②根据示意图可知，沿着AG方向射入的氙原子核，恰好从下极板N点沿着轨迹2进入区域I，而沿着AG右侧射入的粒子将被下极板SN挡住而无法进入区域I．

，所以此时入射角度．

根据上述分析可知，只有这个范围内射入的粒子还能进入区域I．该区域的粒子占A处总粒子束的比例为