2024年高考第二次模拟考试：物理（天津卷）（解析版）

这是一份2024年高考第二次模拟考试：物理（天津卷）（解析版），共14页。试卷主要包含了、总电阻足够大的滑动变阻器R0等内容，欢迎下载使用。

考试时间：60分钟 总分：100分
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如
需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写
在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回
一、选择题：本题共8小题，每小题5分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~5题只有一项符合题目要求，第6~8题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分。
1．原子处于磁场中，某些能级会发生劈裂。某种原子能级劈裂前后的部分能级图如图所示，相应能级跃迁放出的光子分别设为①②③④。若用①照射某金属表面时能发生光电效应，且逸出光电子的最大初动能为Ek，则（ ）
A．①和③的能量相等
B．②的频率大于④的频率
C．用②照射该金属一定能发生光电效应
D．用④照射该金属逸出光电子的最大初动能小于Ek
【答案】A
【详解】A．由图可知①和③对应的跃迁能级差相同，可知①和③的能量相等，选项A正确；B．因②对应的能级差小于④对应的能级差，可知②的能量小于④的能量，根据可知②的频率小于④的频率，选项B错误；C．因②对应的能级差小于①对应的能级差，可知②的能量小于①，②的频率小于①，则若用①照射某金属表面时能发生光电效应，用②照射该金属不一定能发生光电效应，选项C错误；D．因④对应的能级差大于①对应的能级差，可知④的能量大于①，即④的频率大于①，因用①照射某金属表面时能逸出光电子的最大初动能为Ek，根据，则用④照射该金属逸出光电子的最大初动能大于Ek，选项D错误。
故选A。
2．完全失重时，液滴呈球形，气泡在液体中将不会上浮。2022年12月，在中国空间站“天宫课堂”的水球光学实验中，航天员向水球中注入空气形成了一个内含气泡的水球。如图所示，若气泡与水球同心，在过球心O的平面内，用单色平行光照射这一水球。下列说法正确的是（ ）
A．此单色光从空气进入水球，频率一定变大
B．此单色光从空气进入水球，频率一定变小
C．若光线1在M处发生全反射，光线2在N处一定发生全反射
D．若光线2在N处发生全反射，光线1在M处一定发生全反射
【答案】C
【详解】AB．光的频率是由光源决定的，与介质无关，频率不变，AB错误；CD．如图可看出光线1入射到水球的入射角小于光线2入射到水球的入射角，则光线1在水球外表面折射后的折射角小于光线2在水球外表面折射后的折射角，设水球半径为R、气泡半径为r、光线经过水球后的折射角为α、光线进入气泡的入射角为θ，根据几何关系有，则可得出光线2的θ大于光线1的θ，故若光线1在M处发生全反射，光线2在N处一定发生全反射，C正确、D错误。
故选C。
3．孔明灯俗称许愿灯，祈天灯，古代多用于军事通讯，而现代人多用于祈福。在灯底部的支架上绑上一块沾有煤油的粗布，点燃后灯内的热空气膨胀，放手后，整个灯冉冉升空，当底部的煤油烧完后又会自动下降。关于孔明灯，下列说法正确的是（ ）
A．点燃后，孔明灯所受浮力增大从而升空
B．点燃后，灯内气体的温度升高，内能增大
C．点燃后升空过程中，灯内气体分子间的平均撞击力增大
D．点燃后升空过程中，灯内气体的压强不变
【答案】C
【详解】A．孔明灯是利用热空气上升的原理制成的，点燃后，灯内空气受热体积膨胀，因而空气的密度变小，比同体积的冷空气轻，而浮力不变，从而升空，A错误；B．点燃后，灯内气体的温度升高，灯内空气受热后体积膨胀，灯内气体质量减少，减少量不能确定，因此内能的变化不能确定，B错误；C．点燃后升空过程中，由于灯内气体的温度升高，气体分子的平均动能增大，分子间的平均撞击力增大，C正确；D．点燃后升空过程中，在灯底部冷空气向上的压力大于灯内热空气向下的压力，因此灯内气体的压强减小，D错误。
故选C。
4．如图所示，浙江运动员李玲在参加杭州亚运会女子撑杆跳高比赛时，以4.63m的成绩夺得金牌，并再度刷新亚运会赛事纪录。其完整的撑杆跳高过程可简化为三个阶段——持杆助跑、撑杆起跳上升、越杆下落着地。下落时，人杆分离，最后落在软垫上速度减为零。不计空气阻力，则（ ）
A．研究其越杆过程的技术动作可将李玲视作质点
B．李玲在最高点时加速度一定为零
C．李玲在整个跳高过程中机械能守恒
D．李玲落在软垫上的运动过程中，软垫对她的冲量大小等于她对软垫的冲量大小
【答案】D
【详解】A．研究其越杆过程的技术动作时，运动员的大小和形状不可忽略，不可将李玲视作质点，故A错误；B．李玲在最高点时受重力作用，加速度为重力加速度，故B错误；C．撑杆从开始形变到撑杆恢复形变时，先是运动员部分动能转化为杆的弹性势能，后弹性势能转化为运动员的动能与重力势能，使用过程中，运动员与杆的机械能守恒，所以李玲在整个跳高过程中机械能不守恒，故C错误；D．李玲落在软垫上的运动过程中，由牛顿第三定律可知软垫对她的作用力大小等于她对软垫的作用力大小，所以软垫对她的冲量大小等于她对软垫的冲量大小，故D正确。
故选D。
5．如图所示为“高温”超导电缆，它能在左右电阻降为零，其输电损耗主要来自于循环冷却系统，如果用其替代普通电缆输电，可大大降低电能损失。某小型水电站发电机的输出功率为200kW，发电机的输出电压为250V，普通电缆总电阻为。假定该水电站改用超导电缆输电，保持输送电压不变，输电损失的功率为160W，若该损耗是普通电缆损耗的25%，则（ ）
A．水电站的输送电压为250V
B．超导电缆中的输送电流为800A
C．普通电缆输电电线上损失的电压为8V
D．采用了高压输电，且升压变压器匝数比为1:100
【答案】D
【详解】C．普通电缆输电电线上损失的功率为，由，解得普通电缆输电电线上的电流，普通电缆输电电线上损失的电压为，故C错误；D．发电机的输出电流为，采用了高压输电，且升压变压器匝数比为，故D正确； A．对升压变压器，解得，故A错误；B．该水电站改用超导电缆输电，保持输送电压不变，超导电缆中的输送电流为，故B错误。
故选D。
6．花样游泳被誉为水中芭蕾，某运动员在花样游泳比赛中，有一场景：用手拍皮球，水波向四周散开，这个场景可以简化为如图所示的模型，波源O起振方向向下，振幅的水波沿垂直于水平介质平面做简谐运动，所激发的横波在均匀介质中向四周传播。当时，离O点10m的质点A开始振动；当时，离O点20m的质点B开始振动，此时质点A第3次（刚开始振动时记为0次）回到平衡位置.下列说法正确的是（ ）
A．当时，质点A振动方向向上
B．当时，AB连线中点的质点刚开始振动
C．该波与周期为的波相遇，会发生稳定的干涉现象
D．A质点的振动方程为
【答案】AC
【详解】A．波源O起振方向向下，则质点A起振方向向下，时，质点A第3次回到平衡位置，可知此时质点A振动方向向上，故A正确；B．根据题意可知波由A点传到B点经历2s，解得波速为，
可知时，距离O点15m的质点刚开始振动，并非AB连线中点，故B错误；C．根据当波传到B点时，A点第三次回到平衡位置可知，解得，故该波与周期为的波相遇，会发生稳定的干涉现象，故C正确；
D．根据题意知波源O起振方向向下，振幅，周期，A质点的振动方程为，故D错误。
故选AC
7．2023年5月，货运飞船天舟六号对接中国空间站，形成的组合体绕地球飞行的轨道视为圆轨道，轨道半径为地球半径的，周期为。地球视为均匀球体，引力常量为，则（ ）
A．飞船的发射速度大于
B．组合体绕地球飞行的速度小于
C．地球密度为
D．周期大于
【答案】BC
【详解】A．是第二宇宙速度，是脱离地球引力束缚的最小发射速度，而天舟六号绕地球飞行，则其发射速度小于，故A错误；BD．设地球质量为，组合体质量为，轨道半径为，由，可得，，可知越大，线速度减小，周期越大，组合体的轨道半径大于地球半径而小于地球同步卫星轨道半径，其绕地球飞行的速度小于，周期小于24h，故B正确，D错误；C．设地球的轨道半径为，由万有引力充当向心力有，解得，而地球的体积，则可得地球的密度，由已知条件可得，联立以上各式解得，故C正确。
8．为了测量某化肥厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c，左右两端开口，在垂直于上下表面方向加磁感应强度为B的匀强磁场，在前后两个内侧面固定有金属板作为电极，含有正负离子的污水充满流量计管道，并以稳定的速度从左向右流过该装置，用电压表测出两个电极间的电压为U，用O表示污水流量（单位时间内排出的污水体积），下列说法正确的是（ ）
A．污水中的离子浓度越高，电压表的示数就会越大
B．应该把电压表的正极连接在后内侧面金属板上
C．若污水的流速很小，则可以减弱磁场以增大电压表的示数
D．若电压表示数增加到两倍，则反映出污水的流量达到了两倍
【答案】BD
【详解】AC．污水稳定流动时，对任一离子有，所以，电压表示数与离子浓度无关，若污水的流速很小，则可以增强磁场以增大电压表的示数，故AC错误；B．根据左手定则可知，正离子向后内侧面偏转，所以后内侧面为正，应该把电压表的正极连接在后内侧面金属板上，故B正确；D．流量，若电压表示数增加到两倍，则反映出污水的流量达到了两倍，故D正确。
故选BD。
二、实验题：本题共2小题，共12分。
9．（6分）用如图所示的装置可以测量滑块与滑板的动摩擦因数。滑板水平固定，左端固定一个弹簧，弹簧原长时右端为O点，在O点右侧标注A点、B点，在B点处安装一光电门。滑块正中固定一遮光片后去压缩弹簧到C点，静止释放，记录AB的距离L、遮光片通过光电门的时间t。已知遮光片宽为d，重力加速为g。
（1）滑块通过B点处的速度大小______；
（2）保持A点不动，多次移动B点和光电门，每次滑块都将弹簧压缩到C点后释放，测量各次AB的距离L、遮光片通过光电门的时间t。则作出的图像是______；
（3）如果算出图像的斜率大小为k，则滑块与滑板的动摩擦因数为______。
【答案】（1） （2）D （3）
【详解】（1）[1]滑块通过B点处的速度大小
（2）[2]由动能定理可得
从C到A由能量守恒可知，由于弹簧压缩量不变，则滑块到达A点的动能不变，则
结合数学知识可知，故选C；
（3）[3]由数学知识可得
得
10．（6分）第三次诊断性考试理综物理试题）某同学手边没有电流表，有一个电压表（Um=5V，RV=5×103Ω），还有一个电池（E=8V、r=10Ω）、总电阻足够大的滑动变阻器R0。他利用以上器材制成一个可以直接测量电阻的欧姆表，如图甲所示。图乙是电压表的刻度盘。
（1）图甲中，电路连接正确的是______
A．a为“+”，b为“-”，c为红表笔，d黑表笔
B．a为“+”，b为“-”，c为黑表笔，d红表笔
C． a为“-”，b为“+”，c为黑表笔，d红表笔
D．a为“-”，b为“+”，c为红表笔，d黑表笔
（2）测量外电阻的阻值之前，仍需调零。按正确的操作，调零时，R0接入电路的阻值是______Ω。
（3）现对电压表刻度重新赋值，则4V处应标注______Ω。
（4）该同学发现改装后的欧姆表如果去测量几十欧的电阻很不精确，此时需要对该欧姆表进行改进。可行的改进措施______。
A．电源换成电动势E=10V的电池
B．电源换成电动势E=6V的电池
C． 用一个50Ω的电阻与电压表并联
D．用一个50Ω的电阻与电压表串联
【答案】(1)A (2)2990 (3)2000 (4)C
【详解】(1)[1] 图甲中，电路中a与电源正极连接为“+”，b为“-”，多用表电流“红进黑出”故c为红表笔，d黑表笔，故A正确BCD错误。
故选A。
(2)[2] 调零时，R0接入电路的阻值是
(3)[3] 现对电压表刻度重新赋值，则4V处应标注
(4)[4] 改装后的欧姆表如果去测量几十欧的电阻很不精确，是因为多用表的内阻太大，导致偏角太大，测量不精确，改进办法降低多用表内阻
故改变电动势，6V或10V，内阻仍然很大，只有用一个50Ω的电阻与电压表并联可以增大回路总电流，减小内阻，故C正确ABD错误。
故选C。
三、计算题：本题共3小题，共48分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
11．（14分）如图，长为L的矩形长木板静置于光滑水平面上，一质量为m的滑块以水平向右的初速度v滑上木板左端。①若木板固定，则滑块离开木板时的速度大小为；②若木板不固定，则滑块恰好不离开木板。滑块可视为质点，重力加速度大小为g。求：
（1）滑块与木板间的动摩擦因数；
（2）木板的质量M；
（3）两种情况下，滑块从木板左端滑到右端的过程中，摩擦力对滑块的冲量大小之比I1：I2。
【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）木板固定时，滑块做匀减速直线运动，所受摩擦力大小为
由动能定理有
解得
（2）木板不固定时，木板和滑块系统在相互作用过程中动量守恒，设两者共速时的速度为v，由能量守恒定律有
对木板和滑块系统，由动量守恒定律有
联立两式解得
（3）规定水平向右的方向为正方向，木板固定时，由动量定理有
木板不固定时滑块末速度由（2）中动量守恒知
由动量定理有
解得
12．（16分）如图所示，在平面直角坐标系xOy内，第二象限内存在沿x轴负方向的匀强电场，第一象限内存在边长为的正方形边界匀强磁场，正方形ABCD的A点位于x轴上，坐标为，AD边与x轴的负方向成30°，匀强磁场方向垂直于坐标平面向外。一质量为m、电荷量大小为q的带负电的粒子从x轴负半轴上的某点P（未画出）以速度v0沿y轴正方向射出，穿过y轴时，速度方向与y轴正向成60°，恰从D点进入匀强磁场，经一次磁场偏转从C点离开。不计粒子重力，求：
（1）匀强磁场的磁感应强度的大小
（2）带电粒子从P点进入电场到从C点离开磁场的总时间
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）出电场时，根据速度的分解有
在磁场中，根据洛伦兹力提供向心力有
由几何关系得
解得
（2）由几何关系知D点距X轴的距离
在电场中和磁场中沿y轴正向分速度一直是
故
进磁场后由几何关系知圆心角
在磁场中的周期
则
故总时间
13．（18分）如图1所示为常被用作发电机或电动机的交流轴向磁场机械装置的剖面图，中间的线圈盘固定，上下两个磁铁盘随转轴一起转动。图2是下磁铁盘的8个磁极区域分布的俯视图，每个磁区内匀强磁场的磁感应强度大小均为B，方向与盘面垂直，且与转轴平行。图3是固定线圈盘的8个独立单匝扇形线圈的俯视图。已知扇形线圈面积与磁极区域面积相同，扇形外半径为r0内半径为r1，每个单匝扇形线圈的电阻均为R0。
（1）若机械用作为电动机装置。在图4中单匝线圈在该时刻的电流方向为顺时针，试判断磁铁盘的转动方向（选“顺时针”或“逆时针”）。
（2）若机械用作为发电机装置。磁铁盘在外力来推动下沿逆时针以角速度匀速转动，
①计算单匝线圈中产生的感应电动势大小。
②图4中单匝线圈涵盖在磁铁盘上N极和S极的面积恰好相等，在此时刻开始计时，请在答题卡中画出穿过单匝线圈磁通量随时间t变化的图线。（规定穿过线圈的磁场方向向下时磁通量为正，在坐标中标出磁通量的最大值和变化周期）
（3）若机械用作为发电机装置。将8个线圈作为电源接成串联电路，外接电阻为R的纯电阻用电器，在外力推动下磁铁盘由静止开始加速转动，角速度与时间关系满足。，其中，磁铁盘加速4s后改为匀速转动。已知R0=1.0Ω，R=4.0Ω，B=0.5T，r0=40cm，r1=20cm。求在前10s时间内用电器R上产生的焦耳热。

【答案】（1）逆时针；（2）①；② ；（3）
【详解】（1）单匝线圈在该时刻的电流方向为顺时针，由右手定则可知线圈感应磁场垂直于铁盘向内，故为垂直于铁盘向内的磁通量减小，垂直于铁盘向外的磁通量增大，故磁铁盘的转动方向为逆时针。
（2）由法拉第电磁感应定律
另解：由两条导线转动切割产生电动势
得
②如图所示
（3）线圈串联电路的总电动势
由闭合电路的欧姆定律
则加速转动时电流随时间变化关系
加速转动电阻R上功率随时间变化关系
由P-t图像面积得用电器R上产生的焦耳热