2024年天津市重点中学高三物理寒假综合能力提升试卷

这是一份2024年天津市重点中学高三物理寒假综合能力提升试卷，共16页。试卷主要包含了，粒子进入磁场的初速度为等内容，欢迎下载使用。

1．请用2B铅笔将选择题答案涂填在答题纸相应位置上，请用0．5毫米及以上黑色字迹的钢笔或签字笔将主观题的答案写在答题纸相应的答题区内。写在试题卷、草稿纸上均无效。
2．答题前，认真阅读答题纸上的《注意事项》，按规定答题。
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1、下列单位中属于国际单位制（SI）基本单位的是（ ）
A．牛顿B．焦耳C．千克D．库仑
2、银川绿地中心双子塔项目位于银川阅海湾中央商务区中轴位置，高度301m，建成后将成为西北地区最高双子塔。据说，游客乘坐观光电梯大约一分钟就可以到达观光平台。若电梯简化成只受重力与绳索拉力，已知电梯在t＝0时由静止开始上升，a－t图像如图所示。则下列相关说法正确的是（ ）
A．t＝4.5s时，电梯处于失重状态B．5~55s时间内，绳索拉力最小
C．t＝59.5s时，电梯处于超重状态D．t＝60s时，电梯速度恰好为零
3、观看科幻电影《流浪地球》后，某同学设想地球仅在木星引力作用下沿椭圆轨道通过木星的情景，如图所示，轨道上P点距木星最近（距木星表面的高度可忽略）。则
A．地球靠近木星的过程中运行速度减小
B．地球远离木星的过程中加速度增大
C．地球远离木星的过程中角速度增大
D．地球在P点的运行速度大于木星第一宇宙速度
4、平行板电容器C与三个可控电阻R1、R2、R3以及电源连成如图所示的电路，闭合开关S，待电路稳定后，电容器C两极板带有一定的电荷，要使电容器所带电荷量减少。以下方法中可行的是（ ）
A．只增大R1，其他不变
B．只增大R2，其他不变
C．只减小R3，其他不变
D．只减小a、b两极板间的距离，其他不变
5、如图，小球甲从A点水平抛出，同时将小球乙从B点自由释放，两小球先后经过C点时速度大小相等，方向夹角为30°，已知B、C高度差为h，两小球质量相等，不计空气阻力，由以上条件可知（ ）
A．小球甲作平抛运动的初速度大小为
B．甲、乙两小球到达C点所用时间之比为1：2
C．A、B两点高度差为
D．两小球在C点时重力的瞬时功率相等
6、如图所示为氢原子的能级图，用某种频率的光照射大量处于基态的氢原子，结果受到激发后的氢原子能辐射出三种不同频率的光子，让辐射出的光子照射某种金属，结果有两种频率的光子能使该金属发生光电效应，其中一种光子恰好能使该金属发生光电效应，则打出的光电子的最大初动能为（ ）
A．0 B．1.89eV C．10.2eV D．12.09eV
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7、如图，一带正电的点电荷固定于O点，两虚线圆均以O为圆心，两实线分别为带电粒子M和N先后在电场中运动的轨迹，a、b、c、d、e为轨迹和虚线圆的交点不计重力下列说法正确的是
A．M带负电荷，N带正电荷
B．M在b点的动能小于它在a点的动能
C．N在d点的电势能等于它在e点的电势能
D．N在从c点运动到d点的过程中克服电场力做功
8、如图所示，在纸面内有一个半径为r、电阻为R的线圈，线圈处于足够大的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，线圈与磁场右边界相切与P点。现使线圈绕过P点且平行于磁场方向的轴以角速度ω顺时针方向匀速转过90°，到达图中虚线位置，则下列说法正确的是（ ）
A．线圈中产生沿逆时针方向的感应电流
B．线圈受到的安培力逐渐增大
C．线圈经过虚线位置时的感应电动势为2Br2ω
D．流过线圈某点的电荷量为
9、下列说法正确的是____________
A．两个分子间的距离r存在某一值r0（平衡位置处），当r大于r0时，分子间斥力大于引力；当r小于r0时分子间斥力小于引力
B．布朗运动不是液体分子的运动，但它可以反映出分子在做无规则运动
C．用手捏面包，面包体积会缩小，说明分子之间有间隙
D．随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，但最终还是达不到绝对零度
E.对于一定质量的理想气体，在压强不变而体积增大时，单位时间碰撞容器壁单位面积的分子数一定减少
10、如图所示，在粗糙水平面上放置质量分别为m、m、3m、2m的四个木块A、B、C、D，木块A、B用一不可伸长的轻绳相连，木块间的动摩擦因数均为μ，木块C、D与水平面间的动摩擦因数相同，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。若用水平拉力F拉木块B，使四个木块一起匀速前进，重力加速度为g，则需要满足的条件是（ ）
A．木块A、C间的摩擦力与木块B、D间的摩擦力大小之比为3：2
B．木块C、D与水平面间的动摩擦因数最大为
C．轻绳拉力FT最大为
D．水平拉力F最大为
三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。
11．（6分）一个小电珠上标有“”的字样，现在要用伏安法描绘出这个电珠的图象，有下列器材供选用：
A．电压表（量程为，内阻约为）
B．电压表（量程为，内阻约为）
C．电流表（量程为，内阻约为）
D．电流表（量程为，内阻约为）
E．滑动变阻器（阻值范围为，额定电流为）
F．滑动变阻器（阻值范围为，额定电流为）
(1)实验中电压表应选用_______，电流表应选用_______（均用器材前的字母表示）。
(2)为了尽量减小实验误差，要电压从零开始变化且多取几组数据，滑动变阻器调节方便，滑动变阻器应选用_________（用器材前的字母表示）。
(3)请在虚线框内画出满足实验要求的电路图_____，并把图中所示的实验器材用实线连接成相应的实物电路图_______

12．（12分）某同学手头有一个标有“5V 9W”的小灯泡L，想描绘该小灯泡的伏安特性曲线，实验室中如下的实验器材：
A．电压表V1(量程为2V，内阻为2kΩ)
B．电压表V2(量程为15V，内阻为15kΩ)
C．电流表A1(量程为2A，内阻约为1Ω)
D．电流表A2(量程为0.6A，内阻约为10Ω)
E.定值电阻R1=4kΩ
F.定值电阻R2=16kΩ
G.滑动变阻器R3(0~5Ω，2A)
H.剂动变鞋器R4(0~150Ω，0.5A)
I.学生电源(直流9V，内阻不计)
J.开关，导线若干
(1)为了便于调节且读数尽量准确，电流表应选用______，滑动变阻器应选用______，电压表应选用_______，定值电阻应选用_______(填器材前的字母序号)
(2)在虚线框中画出满足实验要求的电路图_______
(3)根据设计的电路图，可知小灯泡两端电压U与电压表读数Uv的关系为______
四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13．（10分）如图所示，两条直线与所夹区域内有两个不同的匀强磁场，磁场的直线边界与和均垂直。一质量为、电荷量为的带电粒子以某一初速度垂直射入磁场，受磁场力的作用，最终垂直于边界且从段射出。已知：两磁场的磁感应强度分别为、（各物理量单位均为国际单位制中的主单位），粒子进入磁场的初速度为。不计粒子重力，求：
(1)粒子在、磁场中运动的半径之比
(2)粒子在两磁场中运动的最短时间
14．（16分）如图所示，宽度为的区域被平均分为区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，其中Ⅰ、Ⅲ有匀强磁场，它们的磁感应强度大小相等，方向垂直纸面且相反，长为，宽为的矩形abcd紧邻磁场下方，与磁场边界对齐，O为dc边的中点，P为dc边中垂线上的一点，OP=3L．矩形内有匀强电场，电场强度大小为E，方向由a指向O．电荷量为q、质量为m、重力不计的带电粒子由a点静止释放，经电场加速后进入磁场，运动轨迹刚好与区域Ⅲ的右边界相切．
（1）求该粒子经过O点时速度大小v0；
（2）求匀强磁场的磁感强度大小B;
（3）若在aO之间距O点x处静止释放该粒子，粒子在磁场区域中共偏转n次到达P点，求x满足的条件及n的可能取值．
15．（12分）如图所示，开口竖直向上的细玻璃管内有一段长为L2=15cm的水银柱，封闭了一段长度为L1=20cm的气体，此时封闭气体温度为300K，水银柱的上端距离管口的距离为L3=5cm，已知大气压强为p0=75cmHg。现把玻璃管缓慢旋转90°至水平位置保持不动，然后对玻璃管缓慢加热到水银柱刚好没流出管口，求：
①玻璃管旋转90°时，封闭气体的长度为多少？
②水银柱刚好没流出管口时，此时玻璃管中封闭气体的温度为多少K？
参考答案
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1、C
【解析】
国际单位制基本单位一共只有七个。据此判断即可。
【详解】
ABD．牛顿、焦耳和库伦都是国际单位制中力学的导出单位，ABD不符合题意．
C．千克是质量单位，是国际单位制中力学的基本单位，C符合题意．
故选C。
2、D
【解析】
A．利用a－t图像可判断：t＝4.5s时，电梯有向上的加速度，电梯处于超重状态，则选项A错误；
BC．0~5s时间内，电梯处于超重状态，拉力>重力；5~55s时间内，电梯处于匀速上升过程，拉力＝重力；55~60s时间内，电梯处于失重状态，拉力<重力；综上所述，选项B、C错误；
D．因a－t图线与t轴所围的“面积”代表速度改变量，而图中横轴上方的“面积”与横轴下方的“面积”相等，则电梯的速度在t＝60s时为零，选项D正确。
故选D。
3、D
【解析】
A．地球靠近木星时所受的万有引力与速度成锐角，做加速曲线运动，则运行速度变大，A错误；
B．地球远离木星的过程，其距离r变大，则可知万有引力增大，由牛顿第二定律：
则加速度逐渐减小，B错误；
C．地球远离木星的过程线速度逐渐减小，而轨道半径逐渐增大，根据圆周运动的角速度关系，可知运行的角速度逐渐减小，C错误；
D．木星的第一宇宙速度指贴着木星表面做匀速圆周的线速度，设木星的半径为R，满足，而地球过P点后做离心运动，则万有引力小于需要的向心力，可得
可推得：
即地球在P点的运行速度大于木星第一宇宙速度，D正确；
故选D。
4、A
【解析】
A．只增大，其他不变，电路中的电流变小，R2两端的电压减小，根据，知电容器所带的电量减小，A符合要求；
B．只增大，其他不变，电路中的电流变小，内电压和R1上的电压减小，电动势不变，所以R2两端的电压增大，根据，知电容器所带的电量增大，B不符合要求；
C．只减小R3，其他不变，R3在整个电路中相当于导线，所以电容器的电量不变，C不符合要求；
D．减小ab间的距离，根据，知电容C增大，而两端间的电势差不变，所以所带的电量增大，D不符合要求。
故选A。
5、C
【解析】
A．由可得乙运动的时间为

所以到达C点时乙的速度为
所以甲沿水平方向的分速度，即平抛的初速度为
故A错误；
B．物体甲沿竖直方向的分速度为

由vy=gt1，所以甲在空中运动的时间为

甲、乙两小球到达C点所用时间之比为

故B错误；
C．小球甲下降的高度为

A、B两点间的高度差

故C正确；
D．两个小球完全相同，根据P=mgvy，因两球在C点的竖直速度不相等，则两小球在C点重力的功率不等，选项D错误。
故选C。
6、B
【解析】
由题可知，某种频率的光照射处于基态的氢原子后，处于激发态的氢原子能辐射出三种不同频率的光子，表面氢原子激发后处于n=3的激发态，辐射出的光子中，两种频率较高的光子能量为hv1=E3﹣E1=12.09eV，hv2=E2﹣E1=10.2eV，由于这两种光子中有一种光子恰好能使该金属发生光电效应，由此可知，该金属的逸出功为10.2 eV，则打出的光电子的最大初动能为Ek=12.09 eV﹣10.2 eV=1.89 eV，故B正确，ACD错误。故选B。
【点睛】
解决本题的关键知道能级间吸收或辐射的光子能量等于两能级间的能级差，掌握光电效应方程，并能灵活运用。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7、ABC
【解析】
试题分析：由粒子运动轨迹可知，M受到的是吸引力，N受到的是排斥力，可知M带负电荷，N带正电荷，故A正确．M从a到b点，库仑力做负功，根据动能定理知，动能减小，则b点的动能小于在a点的动能，故B正确．d点和e点在同一等势面上，电势相等，则N在d点的电势能等于在e点的电势能，故C正确．
D、N从c到d，库仑斥力做正功，故D错误．故选ABC
考点：带电粒子在电场中的运动
【名师点睛】本题关键是根据曲线运动的条件判断出静电力的方向，掌握判断动能和电势能变化的方向，一般的解题思路是根据动能定理判断动能的变化，根据电场力做功判断电势能的变化．
8、BC
【解析】
A．线圈顺时针方向匀速转动时，穿过线圈的磁通量向里减小，根据楞次定律可知，线圈中产生沿顺时针方向的感应电流，选项A错误；
B．线圈顺时针方向匀速转动时，切割磁感线的有效长度逐渐变大，感应电流逐渐变大，根据F=BIL可知，线圈受到的安培力逐渐增大，选项B正确；
C．线圈经过虚线位置时的感应电动势为
选项C正确；
D．流过线圈某点的电荷量为
选项D错误。
故选BC。
9、BDE
【解析】
A、两个分子间的距离r存在某一值r0（平衡位置处），当r大于r0时，分子间斥力小于引力；当r小球r0时分子间斥力大于引力，所以A错误；
B、布朗运动不是液体分子的运动，是固体微粒的无规则运动，但它可以反映出液体分子在做无规则运动，所以B正确；
C、用手捏面包，面包体积会缩小，只能说明面包内有气孔，所以C错误；
D、绝对零度只能无限接近，不能到达，所以D正确；
E、对于一定质量的理想气体，在压强不变而体积增大时，单位面积上分子数减小，则单位时间碰撞分子数必定减少，所以E正确．
10、BC
【解析】
A．设左侧A与C之间的摩擦力大小为Ff1，右侧B与D之间摩擦力大小为Ff2设木块C、D与水平面间的动摩擦因数最大为μ'，木块C、D均做匀速运动，与地面间的动摩擦因数相同，则
Ff1=4μ'mg，Ff2=3μ'mg
得
Ff1与Ff2之比为4：3，故A错误；
B．对A、C整体分析知，轻绳上的拉力大小
FT=4μ'mg
A刚要滑动时，静摩擦力达到最大值
FT=μmg
联立两式得木块C、D与水平面间的动摩擦因数最大为，故B正确；
CD．对B、D整体分析，水平拉力F最大不能超过最大静摩擦力的大小，所以
故C正确，D错误。
故选BC。
三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。
11、A D E
【解析】
(1)[1]因为电珠的额定电压为，为保证实验安全，选用的电压表量程应稍大于，但不能大太多，量程太大则示数不准确，所以只能选用量程为的电压表，故选A；
[2]由得，电珠的额定电流
应选用量程为的电流表，故选D。
(2)[3]由题意可知，电压从零开始变化，并要多测几组数据，故只能采用滑动变阻器分压接法，而分压接法中，为调节方便应选总阻值小的滑动变阻器，故选E。
(3)[4][5]电珠内阻
电压表内阻远大于电珠内阻，应采用电流表外接法，故电路图和实物连接图分别如图乙、丙所示
12、C G A E 见解析 U=3Uv
【解析】
(1)[1][2][3][4]．由小灯泡的标识可知，其工作电流为1.5A，工作电阻为4，所以电流表宜选用电流表A1，即C；因为描绘该小灯泡的伏安特性曲线，电压从零开始变化，滑动变阻器采用分压接法，总阻值应与待测电阻阻值差不多，故选用滑动变阻器Ra，即G；电压表V2的量程太大，读数不准确，电压表V1的量程太小，但可以串联定值电阻R1，将量程扩大到6V，故电压表应选用V1，即A；定值电阻应选用R1，即E。
(2)[5]．滑动变阻器采用分压接法，电流表外接，电路图如图所示。
(3)[6]．根据串联电路知识可知
= 3Uv
四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13、 (1)2；(2)0.015s
【解析】
(1)粒子在磁场内做圆周运动，根据牛顿第二定律则有
则两半径之比
(2)粒子在磁场内做圆周运动的轨迹如图，粒子交替在与磁场内做圆周运动，图示情景为最短时间
粒子在磁场内做圆周运动的周期分别为
由几何关系知，带电粒子在两磁场中运动时间分别为
则总时间为
14、（1）
（2）
（3）,其中n=2、3、4、5、6、7、8
【解析】
试题分析：（1）由题意可知aO=L,粒子在aO加速过程中有
由动能定理：
解得粒子经过O点时速度大小：
（2）粒子在磁场区域Ⅲ中的运动轨迹如图，设粒子轨迹圆半径为R0，
由几何关系可得：
由洛伦兹力提供向心力得：
联立以上解得：
（3）若粒子在磁场中一共经历n次偏转到达P，设粒子轨迹圆半径为R,
由几何关系可得：
依题意得:
联立解得：，且n取正整数
设粒子在磁场中的运动速率为v，则有：
在电场中的加速过程，由动能定理：
联立解得：,其中n=2、3、4、5、6、7、8
考点：带电粒子在匀强电场中的运动、带电粒子在匀强磁场中的运动
【名师点睛】本题主要考查了带电粒子在匀强电场中的运动、带电粒子在匀强磁场中的运动．电场对粒子做正功，由动能定理求出粒子经过O点时速度大小；作出粒子运动轨迹，找到圆心、找出半径与磁场宽度的关系即可解题．
15、①24cm；②312.5K
【解析】
①初态

玻璃管旋转90°时
等温变化
解得气体长度为
②水平升温前
升温后
等压变化
解得