2024年天津市南开区高考物理一模试卷(含详细答案解析)

这是一份2024年天津市南开区高考物理一模试卷(含详细答案解析)，共18页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，简答题等内容，欢迎下载使用。
1.在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用。下列说法符合历史事实的是( )
A. 汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，人们由此认识到原子不是组成物质的最小微粒
B. 卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究发现了质子
C. 爱因斯坦第一次将量子观念引入原子领域，成功解释了氢原子光谱是分立的线状光谱
D. 贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核
2.下列说法正确的是( )
A. 由图甲可知，状态①的温度比状态②的温度低
B. 由图乙可知，气体由状态A变化到B的过程中，气体分子平均动能一直增大
C. 由图丙可知，当分子间的距离r>r0时，分子间的作用力随分子间距离的增大先减小后增大
D. 由图丁可知，在r由r1变到r2的过程中分子力做正功
3.千斤顶在汽车维修、地震救灾中经常用到。如图所示是剪式(菱形)千斤顶，当摇动把手时，螺纹杆迫使A、B间距离变小，千斤顶的两臂靠拢(螺旋杆始终保持水平)，从而将重物缓慢顶起。若物重为G，AB与AC间的夹角为θ，不计千斤顶杆件自重，下列说法正确的是( )
A. AC、BC两杆受到的弹力大小均为G2csθ
B. 当θ=60∘时，AC、BC两杆受到的弹力大小均为G
C. 摇动把手将重物缓慢顶起的过程，AC、BC杆受到的弹力将减小
D. 摇动把手将重物缓慢顶起的过程，重物受到的支持力将增大
4.北京时间2020年12月17日1时59分，探月工程嫦娥五号返回器在内蒙古四子王旗预定区域成功着陆，标志着我国首次地外天体采样返回任务圆满完成。嫦娥五号于11月24日在中国文昌航天发射场发射升空并进入地月转移轨道，然后实施2次轨道修正、2次近月制动，顺利进入环月圆轨道。已知嫦娥五号探测器在环月圆轨道上的运行周期为T，轨道半径为r，月球半径为R，引力常量为G，则( )
A. 月球的质量为4π2R3GT2B. 月球表面的重力加速度大小为4π2r3R2T2
C. 月球的第一宇宙速度为 4π2R3rT2D. “嫦娥五号”探测器运行的速率为2πRT
5.如图所示，虚线a、b、c是电场中的三个等势面，实线为一个带正电粒子仅在电场力作用下的运动轨迹，P、Q是轨迹上的两点。下列说法正确的是( )
A. 三个等势面中，等势面a的电势最高B. 粒子在Q点时的电势能比在P点时大
C. 粒子在Q点时的动能比在P点时大D. 粒子在Q点时的加速度比在P点时大
二、多选题：本大题共3小题，共15分。
6.杜甫在《曲江》中写到：“穿花蛱蝶深深见，点水蜻蜓款款飞。”平静水面上的S处，“蜻蜓点水”时形成一列水波向四周传播(可视为简谐波)，A、B、C三点与S在同一条直线上。某时刻A在波谷且与水平面的高度差为H，B、C在不同的波峰上，其波形如图中虚线所示。已知波速为v，A、B在水平方向的距离为a。则下列说法正确的是( )
A. 水波通过尺寸为1.5a的障碍物能发生明显衍射
B. 到达第一个波峰的时刻，C比A滞后3av
C. 经过2av的时间，质点B、C之间的距离为14a
D. 从图示时刻开始计时，A点的振动方程是y=Hsin(πvat+3π2)
7.如图所示，某小型水电站发电机的输出功率P=100kW，发电机输出电压U1=250V经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻R线=8Ω，用户端用降压变压器把电压降为U4=220V。已知输电线上损失的功率P线=5kW，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是( )
A. 发电机输出的电流I1=40AB. 输电线上的电流I线=25A
C. 降压变压器匝数比n3：n4=190：11D. 升压变压器匝数比n1：n2=1：20
8.2020年12月2日22时，经过约19小时月面工作，嫦娥5号完成了月面自动采样封装，这其中要用到许多压力传感器。有些压力传感器是通过霍尔元件将压力信号转化为电信号，当压力改变时有电流通过霍尔元件。如图所示，一块宽为a、长为c、厚为h的长方体半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为−e的自由电子，通入如图所示方向的电流时，电子的定向移动速度为v。若元件处于磁感应强度为B、方向垂直于上表面向下的匀强磁场中，前后两表面会形成电势差U。下列说法中正确的是( )
A. 自由电子受到的洛伦兹力方向为垂直前表面向外
B. 前表面的电势比后表面的高
C. 自由电子受到的洛伦兹力大小为eUa
D. 前、后表面间电势差U=Bhv
三、实验题：本大题共2小题，共21分。
9.某实验小组用插针法测量玻璃的折射率。
①在白纸上放好玻璃砖，aa′和bb′分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图甲所示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，用“+”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针P3和P4。在插P3和P4时，应使______(选填选项前的字母)。
A.P3只挡住P1的像
B.P4只挡住P2的像
C.P3同时挡住P1、P2的像
②为了减小实验误差，实验时应注意的是______。
A.入射角应尽量小些
B.玻璃砖的宽度应小一些
C.大头针P1、P2之间的距离及大头针P3、P4之间的距离应适当大些
③甲同学在画界面时，不小心将两界面aa′和bb′间距画得比玻璃砖宽度大些，如图乙所示，则他测得的折射率与真实值相比______(选填“偏大”、“偏小”、“不变”或“无法确定”)。
④乙同学在完成光路图以后，以入射点O为圆心，适当长度为半径画圆，分别交入射光线P1P2于A点，交入射点O与出射点O′连线的延长线于C点。过A点、C点作法线NN′的垂线AB、CD，垂足为B点、D点，如图丙所示。用刻度尺量得AB=8.50cm，CD=5.00cm，由此可得出该玻璃的折射率n=______。
10.将铜片和锌片插入苹果中制成一个“水果电池”，利用下列所给器材测量该“水果电池”的电动势E和内阻r。
电流表A1(量程0.6A，内阻约0.5Ω)
电流表A2(量程20mA，内阻约10Ω)
电压表V1(量程3V，内阻约1kΩ)
电压表V2(量程15V，内阻约4kΩ)
滑动变阻器R1(0∼10Ω)
滑动变阻器R2(0∼1000Ω)
待测“水果电池”(电动势E约为4V，内阻r约为200Ω)
开关S，导线若干
①为尽量减小实验的误差，实验中电流表选择______；电压表选择______；滑动变阻器选______。(填写字母代号。)
②甲、乙两个实验电路中最合理的电路为______(选填“甲”或“乙”)。
③甲同学根据实验数据画出U−I图线，如图所示。由图线可得“水果电池”的电动势E=______ V，内阻r=______Ω。(计算结果保留3位有效数字)
④乙同学利用图像对所选最佳实验电路进行误差分析。在下图中实线是根据实验数据描点作图得到的U−I图像；虚线是没有电表内阻影响的理想情况下该电源的路端电压U随电流I变化的U−I图像。则与该实验对应的U−I分析图像是______。
四、简答题：本大题共3小题，共48分。
11.2023年10月3日，杭州亚运会女子10米跳台决赛中，中国运动员全红婵的惊人一跳，赢得全场7个10分，并最终夺得冠军。在进行10米跳台跳水训练时，运动员必须在距离水面一定高度前完成规定动作并调整好入水姿势。某兴趣小组对10米跳台跳水进行模拟研究，将运动员视为质点，若运动员起跳时获得竖直向上的初速度v0=1m/s，并在距离水面h0=1.6m前完成规定动作并调整好入水姿势竖直入水，其入水深度h=2.5m，跳台距水面高度H=10m，运动员质量m=40kg，重力加速度g=10m/s2，空气阻力不计。求：
(1)运动员距离跳台的最高距离hm；
(2)运动员完成规定动作允许的最长时间tm；
(3)运动员即将入水时速度v的大小和入水至水深h处的过程运动员受到水的平均作用力F的大小。
12.如图所示是列车进站时利用电磁阻尼辅助刹车的示意图，在车身下方固定一单匝矩形线框abcd，ab边长为L，bc边长为d，在站台轨道上存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的有界矩形匀强磁场MNPQ，MN边界与ab平行，NP长为d。若ab边刚进入磁场时列车关闭发动机，此时列车的速度大小为v0，cd边刚离开磁场时列车刚好停止运动。已知线框总电阻为R，列车的总质量为m，摩擦阻力大小恒定为kmg，不计空气阻力，重力加速度为g。求：
(1)线框ab边刚进入磁场时列车加速度a的大小和安培力对ab边做功的功率P；
(2)线框从进入到离开磁场过程中，线框产生的焦耳热Q；
(3)线框进入磁场过程中，通过线框横截面的电荷量q。
13.东方超环，俗称“人造小太阳”，是中国科学院自主研制的磁约束核聚变实验装置。该装置需要将加速到较高速度的离子束变成中性粒子束，没有被中性化的高速带电离子需要利用“偏转系统”将其从粒子束中剥离出来。假设“偏转系统”的原理如图所示，混合粒子束先通过加有电压的两极板再进入垂直于纸面向外的矩形匀强磁场区域，中性粒子继续沿原方向运动，被接收器接收；未被中性化的带电离子一部分打到下极板，剩下的进入磁场发生偏转并被吞噬板吞噬。已知混合粒子束宽度为d，各组成粒子均纵向均匀分布，混合粒子进入两极板的初速度均为v0=2 qUm，方向平行于极板。离子带正电、电荷量为q，质量为m，两极板间电压为U，间距为d，极板长度为2d，吞噬板长度为2d。离子和中性粒子的重力可忽略不计，不考虑混合粒子间的相互作用。
(1)要使离子能直线通过两极板，则需在两极板间施加一垂直于纸面的匀强磁场B1，求B1的大小和方向；
(2)直线通过极板的离子进入偏转磁场，若偏转磁场的磁感应强度B2=2d mUq，且离子全部能被吞噬板吞噬，求矩形磁场B2的最小面积；
(3)撤去极板间磁场B1，且B2边界足够大，粒子束有部分带电离子会通过两极板进入偏转磁场，若要求进入偏转磁场的离子全部被吞噬板吞噬，求磁场B2的取值范围。
答案和解析
1.【答案】A
【解析】解：A、汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，人们由此认识到原子不是组成物质的最小微粒，故A正确；
B、卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究提出了原子的核式结构模型，故B错误；
C、玻尔第一次将量子观念引入原子领域，成功解释了氢原子光谱是分立的线状光谱，故C错误；
D、贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子核具有复杂结构，故D错误。
故选：A。
根据物理学史和常识解答，记住著名物理学家的主要贡献即可。
本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一。
2.【答案】D
【解析】解：A.当温度升高时分子的平均动能增大，则分子的平均速率也将增大，题图甲中状态①的温度比状态②的温度高，故A错误；
B.一定质量的理想气体由状态A变化到B的过程中，由题图乙知状态A与状态B的pV相等，则状态A与状态B的温度相同，由p−V图线的特点可知，温度升高，pV增大，所以气体由状态A到状态B温度先升高再降低到原来温度，所以气体分子平均动能先增大后减小，故B错误；
C.由题图丙可知，当分子间的距离r>r0时，分子力表现为引力，分子间的作用力先增大后减小，故C错误；
D.题图丁为分子势能图线，r2对应的分子势能最小，则r2对应分子间的平衡距离r0，当分子间的距离rr0时，分子力表现为引力；当分子间的距离r