2023年天津市部分区高考物理一模试卷（含答案解析）

2023年天津市部分区高考物理一模试卷

1.  宇宙射线进入地球大气层与大气作用会产生中子，中子与大气中的氮14会产生以下核反应：，产生的能自发进行衰变，其半衰期为5730年，利用碳14的衰变规律可推断古木的年代。下列说法正确的是(    )

A. 发生衰变的产物是
B. 衰变辐射出的电子来自于原子核内的中子转化为质子时产生的
C. 近年来由于地球的温室效应，引起的半衰期发生微小变化
D. 若测得一古木样品的含量为活体植物的，则该古木距今约为11460年

2.  如图所示，在火星与木星轨道之间有一小行星带。假设该带中的小行星只受到太阳的引力，并绕太阳做匀速圆周运动。下列说法正确的是(    )

A. 太阳对各小行星的引力相同
B. 各小行星绕太阳运动的周期均小于一年
C. 小行星带内侧小行星的向心加速度值大于外侧小行星的向心加速度值
D. 小行星带内各小行星圆周运动的线速度值大于地球公转的线速度值

3.  一定质量的理想气体分别在、温度下发生等温变化，相应的两条等温线如图所示，对应的图线上有A、B两点，表示气体的两个状态。则(    )

A. 温度为时气体分子的平均动能比时大
B. 从状态A到状态B的过程中，气体内能增加
C. 从状态A到状态B的过程中，气体向外界放出热量
D. 从状态A到状态B的过程中，气体压强减小
 

4.  平时我们所处的地球表面，实际上存在场强大小为的电场，可将其视为匀强电场，在地面立一金属杆后空间中的等势面如图所示。空间中存在a、b、c三点，其中a点是电势为300V等势面的最高点，b、c等高。则下列说法正确的是(    )

A. b、c两点的电势差 B. a点场强大小等于
C. a点场强方向沿竖直方向 D. a点的电势低于c点

5.  质量为1kg的物块在水平力F的作用下由静止开始在水平地面上做直线运动，F与时间t的关系如图所示。已知物块与地面间的动摩擦因数为，取重力加速度。则(    )

A. 3s时物块的动量为
B. 6s时物块回到初始位置
C. 4s时物块的动能为8J
D. 时间内合力对物块所做的功为72J
 

6.  a、b两种单色光均是由氢原子跃迁产生的，其中a是氢原子从能级4向能级2直接跃迁发出的光，b是氢原子从能级3向能级2跃迁发出的光，则下列说法正确的是(    )

A. 在水中a光的速度更大
B. 用同一装置分别进行双缝干涉实验时，b光的条纹间距更大
C. 若光线a、b照射同一光电管产生光电效应，光线a的遏止电压高
D. 以同一入射角从某种介质射入真空，若a光发生了全反射，则b光也一定发生了全反射

7.  如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为2：1，原线圈输入的交变电压瞬时值的表达式，电阻箱R的初始值为，灯泡L阻值恒为。下列说法正确的是(    )

A. 副线圈输出电压的频率为50Hz
B. 电流表示数为
C. 逐渐增大R的阻值，灯泡消耗的功率不断增大
D. 逐渐增大R的阻值，变压器的输出功率不断变小

8.  B超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波，遇到人体组织会产生不同程度的反射，探头接收到的超声波信号形成B超图像。如图为血管探头沿x轴正方向发送的简谐超声波图像，时刻波恰好传到质点M处。已知此超声波的频率为，下列说法正确的是(    )
 

A. 内质点M运动的路程为2mm
B. 超声波在血管中传播速度为
C. 时，质点N恰好处于波峰
D. 质点N起振时运动方向沿y轴正方向

9.  某实验小组用如图甲所示的实验装置探究质量一定时加速度与力的关系。过程如下：

A.将一端带有滑轮的长木板置于水平桌面，带滑轮的小车放在长木板上；
B.将细绳一端与固定的拉力传感器相连，跨过小车和长木板上的定滑轮，另一端连接装有砂的砂桶；
C.释放砂桶，小车在细绳牵引下运动，与小车连接的纸带通过打点计时器可记录小车运动情况，拉力传感器可测出细绳拉力F；
D.多次改变砂和砂桶的质量，读出拉力F并求出小车加速度a；
E.以拉力F为横轴，加速度a为纵轴，画出的图像是一条倾斜直线，如图乙所示，进一步论证可得出小车质量一定时加速度与力的关系。
请回答下列问题：
①关于该实验，下列说法正确的是______ ；
A.必须平衡小车所受的摩擦力
B.砂桶和砂的总质量必须远小于小车的质量
C.先接通打点计时器的电源，后释放小车
D.必须用天平测得砂和砂桶的质量
②如图丙所示为实验中按照正确操作得到纸带的一段，两计数点间还有四个点没有画出，已知打点计时器打点时间间隔，则小车的加速度为______ ；
③若测得乙图中图线的斜率为k，则小车的质量M为______ 。
某班同学在做“练习使用多用电表”的实验。
①某同学用多用电表的欧姆挡测量电阻的阻值，当选择开关置于欧姆挡“”的位置时，多用电表指针示数如图丁所示，此被测电阻的阻值约为______ ；

②某同学按如图戊所示的电路图连接元件后，闭合开关S，发现A、B灯都不亮，该同学用多用电表的欧姆挡检查电路的故障，检查前，应将开关S ______ 填“闭合”或“断开”；

③若②中同学检查结果如表所示，由此可以确定______ 。

A.灯A断路
B.灯B断路
C.灯A、B都断路
D.d、e间导线断路

10.  如图所示，四分之三光滑圆弧轨道竖直固定在地面上，圆弧半径为R，O为圆心，AB为竖直直径，C与圆心等高，两个小球均可看作质点都套在圆弧上，小球甲质量为2m，小球乙质量为m。小球甲从最高点静止释放，沿轨道下滑到最低点与静止在此处的小球乙发生碰撞，已知重力加速度为g。
求小球甲刚到最低点与小球乙碰撞前瞬间，轨道对小球甲的作用力大小；
若两球碰撞后粘在一起继续运动，求从B点算起它们此后能上升的最大高度。

11.  如图所示，在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨，导轨间的距离为L，长为3d，导轨平面与水平面的夹角为，在导轨的中部刷有一段长为d的薄绝缘涂层，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与导轨平面垂直。质量为m的导体棒从导轨的顶端由静止释放，在滑上绝缘涂层后做匀速运动，滑到导轨底端之前再一次做匀速运动。导体棒始终与导轨垂直，且仅与涂层间有摩擦，接在两导轨间的定值电阻和导体棒电阻均为R，导轨电阻不计，重力加速度为g，求：
导体棒与涂层间的动摩擦因数；
导体棒滑到导轨底端之前匀速运动的速度大小；
导体棒从导轨的顶端滑到导轨底端的整个过程中，定值电阻上产生的焦耳热Q。

12.  在芯片制造过程中，离子注入是其中一道重要的工序。如图所示是离子注入工作原理示意图，离子经加速后沿水平方向进入速度选择器，然后通过磁分析器，选择出特定比荷的离子，经偏转系统后注入处在水平面内的晶圆硅片。速度选择器、磁分析器和偏转系统中的匀强磁场的磁感应强度大小均为B，方向均垂直于纸面向外；速度选择器和偏转系统中的匀强电场的电场强度大小均为E，方向分别为竖直向上和垂直于纸面向外。磁分析器截面是内外半径分别为和的四分之一圆环，其两端中心位置M和N处各有一个小孔；偏转系统中电场和磁场的分布区域是棱长为L的正方体，其底面与晶圆所在水平面平行，间距也为L。当偏转系统不加电场及磁场时，离子恰好竖直注入到晶圆上的O点即图中坐标原点，x轴垂直纸面向外。整个系统置于真空中，不计离子重力及离子间的相互作用，打在晶圆上的离子，经过电场和磁场偏转的角度都很小。当很小时，有，。求：
通过磁分析器选择出来的离子的比荷；
偏转系统仅加电场时，离子在穿越偏转系统中沿电场方向偏转的距离；
偏转系统仅加磁场时，离子注入晶圆的位置坐标用长度、及L表示。

答案和解析

1.【答案】B 

【解析】解：A、能自发进行衰变，根据质量数守恒与电荷数守恒可知，其衰变方程为：，故A错误；
B、衰变产生的电子是衰变过程中中子转化为一个质子同时放出一个电子形成的，故B正确；
C、半衰期是放射性物质固有属性，由原子核自身的因素决定，与原子所处的化学状态和外部条件无关，温度变化不能改变碳14的半衰期，故C错误；
D.若测得一古木样品的含量为活体植物的，可知经过了3个半衰期，则该古木距今约为年年，故D错误。
故选：B。
根据核反应方程书写规律：电荷数守恒和质量数守恒；半衰期由原子核本身决定，与外界因素无关；根据剩余质量与半衰期的关系判断；根据衰变的本质判断
本题考查学生对半衰期的理解与应用能力，需要学生熟知核反应方程的书写规则和半衰期的概念，体现了物理观念这一核心素养，注意半衰期的适用条件，及影响因素。
 

2.【答案】C 

【解析】解：A、根据万有引力定律可知，由于各小行星的质量和到太阳的距离不同，万有引力不同，故A错误。
B、设太阳质量为M，小行星质量为m，由万有引力提供向心力，则，则各小行星做匀速圆周运动周期，由于各小行星的轨道半径r大于地球的轨道半径，所以，各小行星绕太阳运动的周期均大于地球的周期一年，故B错误。
C、向心加速度，内侧小行星到太阳的距离小，向心加速度大，故C正确。
D、由得小行星的线速度，小行星做圆周运动的轨道半径大于地球的公转轨道半径，线速度小于地球绕太阳公转的线速度，故D错误。
故选：C。
小行星绕太阳做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，根据半径关系分析选项即可。
本题抓住万有引力提供圆周运动向心力，根据题意给出的半径关系展开分析。掌握万有引力和向心力的表达式是解决本题的关键。
 

3.【答案】D 

【解析】解：A、因为，温度为时气体分子的平均动能比时小，故A错误；
B、A到B的过程中，气体的温度不变，气体内能不变，故B错误；
C、A到B的过程中，气体的温度不变，气体内能不变，体积增大，气体对外做功，一定吸收热量，故C错误；
D、根据图像可知，从状态A到状态B的过程中，气体压强减小，故D正确。
故选：D。
温度是分子平均动能的标志，根据理想气体状态方程结合图示图象判断两等温线温度高低，然后判断分析平均动能大小；理想气体内能受温度影响，温度不变理想气体内能不变，根据气体温度变化情况判断气体内能变化情况；根据热力学第一定律分析气体吸放热情况；根据图示图象判断气体压强变化。
该题考查一定质量的理想气体在等温变化下气体内能、热力学第一定律以及气体压强变化情况，属于基本知识点考查，基础题。
 

4.【答案】C 

【解析】解：由图可知，b、c两点的电势差为；故A错误；
B.由图可知，a点与相邻两等势面的距离小于1m，电势差等于100V，根据，可知a点场强大小大于，故B错误；
C.由于电场强度方向垂直于等势面，可知a点的场强方向沿竖直方向，故C正确；
D.a点与c点在同一等势面上，电势相等，故D错误。
故选：C。
电势差代表两点电势的差值，等势面密集的地方，场强越大，电场线与等势面垂直，并且沿着电场线方向电势逐渐降低，同一等势面的点电势相等。
本题考查电势差与电场强度的关系，解题关键掌握等势面的特点，注意电势差的计算方法。
 

5.【答案】A 

【解析】解：规定水平力F的方向为正方向，根据动量定理可得
代入数据解得3s末物块的速度大小为
则3s时物块的动量大小为
故A正确；
内物块沿正方向做匀加速直线运动，其位移大小为
根据动量定理可得
代入数据解得4s末物块的速度大小为
因此内物块沿正方向做匀减速直线运动，其位移大小为
物体在4s末速度变为零，则4s时物块的动能为0J，然后在内沿着负方向做匀加速直线运动，则显然其6s末的速度大小应与物体2s末相等，则根据动量定理可得
代入数据解得物块在2s末与6s末的速度大小为
因为物体在内沿着负方向做匀加速直线运动，所以其在内沿负方向的位移大小为
因此物体在的位移为
6s时物块并没有回到初始位置，故BC错误；
D.根据动能定理可得
故D错误。
故选：A。
求出物块与地面间的滑动摩擦力，根据动量定理求解3s时的速度和4s时的速度，再根据位移计算公式求解位移，根据功的计算公式求解做的功。
本题主要是考查动量定理与图象的结合，关键是弄清楚运动情况和受力情况，知道合外力的冲量等于动量的变化。
 

6.【答案】BC 

【解析】解：根据氢原子的能级图可知从能级4向能级2直接跃迁发出的a光能量比从能级3向能级2跃迁发出的b光能量高。根据可知能量越高的光，频率越高，波长越短，即，；
A.a光的频率高，则水对a的折射率大，光在介质中的传播速度，可知在水中a光的速度更小，故A错误；
B.双缝干涉实验中，根据可知波长越长，条纹间距越大，根据，则b光的条纹间距更大，故B正确；
C.根据光电效应方程可知，，解得遏止电压，根据可判断光线a的遏止电压高，故C正确；
D.根据全反射临界角，a光折射率大，则a光的临界角更小，更容易发生全反射。所以若a光发生了全反射，b光不一定发生全反射，故D错误。
故选：BC。
根据玻尔理论判断a、b两种光的能量、频率以及波长的关系，根据光在介质内的速度与能量值的关系判断；根据双缝干涉的条纹公式判断；结合光电效应方程判断；结合全反射的条件判断。
解决本题的关键是根据玻尔理论确定a光、b光的波长关系，然后分析其他的关系。
 

7.【答案】AD 

【解析】解：由可知
所以
则频率
故A正确；
B.原、副线圈的匝数比为2：1，则有
解得副线圈电压
又
所以电流表示数
代入数据解得：
故B错误；
C.灯泡消耗的功率
原、副线圈的匝数比不变，则不变，灯泡的阻值恒为，所以灯泡消耗的功率不变，故C错误；
D.变压器的输出功率
逐渐增大R的阻值，则副线圈电路总电阻变大，不变，则输出功率不断变小，故D正确。
故选：AD。
根据瞬时值的表达式可以求得输出电压的有效值、周期和频率等，再根据电压与匝数成正比，与匝数成反比，即可求得结论
根据瞬时值的表达式可以求得输出电压的有效值、周期和频率等，再根据电压与匝数成正比，与匝数成反比，即可求得结论
 

8.【答案】AB 

【解析】解：A、波的周期为，因，则质点M运动的路程，故A正确；
B、根据图象读出波长为：，由得波速为：，故B正确；
C、波传播过程中，从M传播到N的时间为：，故时质点N刚开始振动，故C错误；
D、波沿x轴正方向传播，根据波形平移法可知，质点N开始振动的方向沿y轴负方向，故D错误。
故选：AB。
根据时间与周期的关系求质点M通过的路程；根据图象读出波长，由波速公式求出波速；根据波形平移法判断质点M开始振动的方向；根据传播规律，确定质点N的振动情况。
本题考查机械波的速度、波长、频率图象等相关知识。要知道质点做简谐运动时，质点不沿波的方向传播。要熟练运用波形平移法判断质点的振动方向。
 

9.【答案】  2600 断开  D 

【解析】解：①A、牛顿第二定律中的作用力是合力，由于客观原因摩擦力是存在的，所以在实验前需要平衡摩擦力，故A正确；
B、由于是拉力传感器测量拉力的大小，所以没必要保证砂桶的质量远小于小车的质量，故B错误；
C、实验时要先接通电源再释放小车，故C正确；
D、拉力传感器已经测量出拉力的大小，不需要测量砂桶的质量，故D错误；
故选：AC。
②根据逐差法可知小车的加速度为：

③由于是用动滑轮与小车相连的，所以根据牛顿第二定律可得：

所以图像的斜率为：
小车的质量为：
①多用电表欧姆挡测量电阻的测量值等于读数乘以倍率，则电阻的阻值为

②用欧姆挡检查电路时需要将电路断开；
③bf间电阻无穷大说明bf间有断路，be间电阻无穷大说明be间有断路，de间电阻无穷大说明de间有断路，bd间电阻有一定的数值，说明bd间没有断路，所以断路在de之间，故D正确，ABC错误；
故选：D。
故答案为；①AC；②；③；①2600；②断开；③D
①根据实验原理掌握正确的实验操作；
②根据逐差法计算出小车的加速度；
③根据牛顿第二定律结合图像的物理意义得出小车的质量。
①根据欧姆表的测量方法得出电阻的大小；
②根据实验原理掌握正确的实验操作；
③根据电路构造和电表的示数分析出对应的电路故障。
本题主要考查了牛顿第二定律的验证实验，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合牛顿第二定律和图像的物理意义即可完成分析。
 

10.【答案】解：对甲由机械能守恒定律有：
在最低点根据牛顿第二定律可得
解得：
两球碰撞后粘在一起继续运动，规定向右为正方向，根据动量守恒定律有：
由机械能守恒定律有：
解得：
答：小球甲刚到最低点与小球乙碰撞前瞬间，轨道对小球甲的作用力大小为10mg；
若两球碰撞后粘在一起继续运动，从B点算起它们此后能上升的最大高度为。 

【解析】根据机械能守恒定律解得速度，结合牛顿第二定律解得轨道对小球甲的作用力大小；
根据动量守恒定律解得速度，结合机械能守恒定律解得上升的最大高度。
本题考查动量守恒定律，解题关键掌握机械能守恒定律的应用，注意动量是矢量，需规定正方向。
 

11.【答案】解：在绝缘涂层上，导体棒做匀速直线运动，受力平衡，则有：

解得：
导体棒在光滑导轨上滑动时
感应电动势为：
感应电流为：
安培力为：
由受力平衡得：
解得：
定值电阻和导体棒的电阻相等，且它们的电流始终相等，则它们产生的焦耳热相等。整个运动过程中，回路产生的总焦耳热等于定值电阻上产生的焦耳热Q的2倍，且总焦耳热等于克服安培力做的功。根据动能定理得：

解得：
答：导体棒与涂层间的动摩擦因数为；
导体棒滑到导轨底端之前匀速运动的速度大小为；
定值电阻上产生的焦耳热为。 

【解析】研究导体棒在绝缘涂层上匀速运动过程，导体棒受力平衡，根据平衡条件即可求解动摩擦因数。
据题导体棒在滑上涂层之前已经做匀速运动，推导出安培力与速度的关系，再由平衡条件求解速度v。
导体棒在滑上涂层滑动时摩擦生热为，再根据能量守恒定律求解电阻产生的焦耳热Q。
本题是力学的共点力平衡与电磁感应的综合，要求能正确分析受力情况，运用平衡条件列方程，关键要正确推导出安培力与速度的关系式，分析出能量是怎样转化的。
 

12.【答案】解：离子通过速度选择器时电场力与洛伦兹力合力为零，即
解得离子的速度大小：
离子在磁分析器中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：
由几何知识得：
联立解得：
根据题意离子经过电场的角度很小，所以离子在穿越偏转系统中的时间为：
离子沿电场方向偏转的距离为：，加速度大小为：
联立代入解得：
偏转系统仅加磁场时，根据洛伦兹力提供向心力，有：
运动轨迹如图所示：

设离子离开磁场时速度方向偏转角度为，有：
联立解得：
经过磁场时，离子在y方向上偏转的距离为：
离开磁场后到达y轴上时间内，在y方向上偏转的距离为

所以有：
联立解得：
即偏转系统仅加磁场时，离子注入晶圆的位置坐标为
答：通过磁分析器选择出来的离子的比荷为；
偏转系统仅加电场时，离子在穿越偏转系统中沿电场方向偏转的距离为；
偏转系统仅加磁场时，离子注入晶圆的位置坐标。 

【解析】离子通过速度选择器时电场力与洛伦兹力合力为零，由此求解速度大小；离子在磁分析器中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律求解比荷；
根据类平抛运动的规律进行解答；
偏转系统仅加磁场时，根据洛伦兹力提供向心力列方程；根据几何关系求解离子在y方向上偏转的距离，由此得到离子注入晶圆的位置坐标。
对于带电粒子在磁场中的运动情况分析，一般是确定圆心位置，根据几何关系求半径，结合洛伦兹力提供向心力求解未知量；对于带电粒子在电场中运动时，一般是按类平抛运动或匀变速直线运动的规律进行解答。