天津市河北区2023届高三物理二模试题（Word版附解析）

河北区2022-2023学年度高三年级总复习质量检测（二）物理

物理学科共100分，考试用时60分钟

物理试卷分为第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷两部分，第Ⅰ卷1至3页，第Ⅱ卷4至8页，共100分。

答卷前，考生务必将自己的姓名、准考号填写在答题卡上，并在规定位置粘贴考试用条形码。答卷时，考生务必将答案涂写在答题卡上，答在试卷上的无效。考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。

祝各位考生考试顺利！

第Ⅰ卷

注意事项：

1.每题选出答案后，用铅笔将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。

2.本卷共8题，毎题5分，共40分。

一、单项选择题（每小题5分，共25分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的）

1. 据中国载人航天工程办公室消息，中国空间站已全面建成，我国载人航天工程“三步走”发展战略已从构想成为现实。目前，空间站组合体在轨稳定运行，神舟十五号航天员乘组状态良好，计划于今年6月返回地面。空间站绕地球飞行的轨道可视为圆轨道。空间站运行轨道距地面的高度为左右，地球同步卫星距地面的高度接近。则空间站的（　　）

A. 角速度比地球同步卫星的小 B. 周期比地球同步卫星的长

C. 线速度比地球同步卫星的小 D. 向心加速度比地球同步卫星的大

【答案】D

【解析】

【详解】根据万有引力提供向心力，有

解得

可知r越大，加速度、线速度、角速度越小，周期长，空间站的轨道半径比同步卫星的轨道半径更小，所以加速度、线速度、角速度更大，周期更短。

故选D。

2. 一束复色光从空气射入光导纤维后分成a、b两束单色光，光路如图所示，比较内芯中的a、b两束光，a光的（　　）

A. 频率小，发生全反射的临界角小

B. 频率大，发生全反射的临界角小

C. 频率小，发生全反射的临界角大

D. 频率大，发生全反射的临界角大

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】由光路图可知a光的偏折程度没有b光的大，因此a光的折射率小，频率小，由全反射可知折射率越小发生全反射的临界角越大。

故选C。

3. 某电动牙刷的充电装置含有变压器，用正弦交流电给此电动牙刷充电时，原线圈两端的电压为，副线圈两端的电压为，副线圈的电流为，若将该变压器视为理想变压器，则（　　）

A. 原、副线圈匝数之比为 B. 原线圈的电流为

C. 副线圈两端的电压最大值为 D. 原、副线圈的功率之比为

【答案】B

【解析】

【详解】A．由理想变压器的变压公式，可知原副线圈匝数之比为

A错误；

B．由理想变压器的变流公式

解得原线圈电流

B正确；

C．根据有效值与最大值的关系可知，副线圈两端的电压最大值

C错误；

D．根据理想变压器输出功率大于输入功率可知，原副线圈的功率之比为，D错误。

故选B。

4. 唐代《耒耜经》记载了曲辕犁相对直辕犁的优势之一是起土省力，设牛用大小相等的拉力F通过耕索分别拉两种犁，F与竖直方向的夹角分别为和，，如图所示，忽略耕索质量，耕地过程中，下列说法正确的是（   ）

A. 耕索对曲辕犁拉力的水平分力比对直辕犁的大

B. 耕索对曲辕犁拉力的竖直分力比对直辕犁的大

C. 曲辕犁匀速前进时，耕索对犁的拉力小于犁对耕索的拉力

D. 直辕犁加速前进时，耕索对犁的拉力大于犁对耕索的拉力

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】A．将拉力F正交分解如下图所示

则在x方向可得出

Fx曲 = Fsinα

Fx直 = Fsinβ

在y方向可得出

Fy曲 = Fcosα

Fy直 = Fcosβ

由题知α < β则

sinα < sinβ

cosα > cosβ

则可得到

Fx曲 < Fx直

Fy曲 > Fy直

A错误、B正确；

CD．耕索对犁的拉力与犁对耕索的拉力是一对相互作用力，它们大小相等，方向相反，无论是加速还是匀速，则CD错误。

故选B。

【点睛】

5. 如图所示，密封的矿泉水瓶中，距瓶口越近水的温度越高。一开口向下、导热良好的小瓶置于矿泉水瓶中，小瓶中封闭一段空气。挤压矿泉水瓶，小瓶下沉到底部；松开后，小瓶缓慢上浮，上浮过程中，小瓶内气体（　　）

A. 内能减少

B. 对外界做正功

C. 增加的内能大于吸收的热量

D. 增加的内能等于吸收的热量

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】A．由于越接近矿泉水瓶口，水温度越高，因此小瓶上浮的过程中，小瓶内温度升高，内能增加，A错误；

B．在小瓶上升的过程中，小瓶内气体的温度逐渐升高，压强逐渐减小，根据理想气体状态方程

气体体积膨胀，对外界做正功，B正确；

CD．由AB分析，小瓶上升时，小瓶内气体内能增加，气体对外做功，根据热力学第一定律

由于气体对外做功，因此吸收的热量大于增加的内能，CD错误。

故选B

二、多项选择题（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. 物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展，下列说法符合事实的是(    )

A. 赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论

B. 查德威克用α粒子轰击获得反冲核，发现了中子

C. 贝克勒尔发现天然放射性现象，说明原子核有复杂结构

D. 卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型

【答案】AC

【解析】

【详解】A、麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了麦克斯韦的电磁理论，选项A正确；

B、卢瑟福用α粒子轰击，获得反冲核，发现了质子，选项B错误；

C、贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核具有复杂结构，选项C正确；

D、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，选项D错误．

【点睛】此题是对近代物理学史考查；都是课本上涉及的物理学家的名字及其伟大贡献，只要多看书、多积累即可很容易得分；对物理学史的考查历来都是考试的热点问题，必须要熟练掌握．

7. 某电场的等势面如图所示，图中、、、、为电场中的5个点，则（　　）

A. 一正电荷从点运动到点，电场力做正功

B. 一电子从点运动到d点，电场力做功为

C. 点电场强度垂直于该点所在等势面，方向向右

D. 、、、d四个点中，点的电场强度大小最大

【答案】BD

【解析】

【详解】A．由图像可知

则正电荷从b点运动到e点，电场力不做功，故A错误；

B．由图像可知

根据电场力做功和电势能的变化关系有

故B正确；

C．由沿电场线方向电势逐渐降低，可得b点电场强度垂直于该点所在等势面，方向向左，故C错误；

D．等差等势面越密集的地方，电场强度越大，故a、b、c、d四个点中，b点的电场强度大小最大，故D正确。

故选BD。

8. 一列简谐横波沿 x轴传播，在t=0时刻和t=1 s时刻的波形分别如图中实线和虚线所示。已知x=0处的质点在0~1 s内运动的路程为4.5 cm。下列说法正确的是（　　）

A. 波沿x轴正方向传播

B. 波源振动周期为1.1 s

C. 波的传播速度大小为13 m/s

D. t=1 s时，x=6 m处的质点沿y轴负方向运动

【答案】AC

【解析】

【分析】本题考查机械波的形成与传播

【详解】A．由题意，x =0处的质点在0~1 s的时间内通过的路程为4.5 cm，则结合图可知t =0时刻x =0处的质点沿y轴的负方向运动，则由质点的振动和波的传播方向关系可知，该波的传播方向沿x轴的正方向，故A正确；

BC．由题意可知，t=1s为，解得

由图可知

则

故C正确，B错误；

D．由同侧法可知t=1 s时，x=6 m处的质点沿y轴正方向运动，故D错误。

故选AC。

第Ⅱ卷

注意事项：

1.用黑色墨水的钢笔或签字笔将答案写在答题卡上。

2.本卷共4题，共60分。

9. 在“验证机械能守恒定律”实验中，小王用如图1所示的装置，让重物从静止开始下落，打出一条清晰的纸带，其中的一部分如图2所示。O点是打下的第一个点，A、B、C和D为另外4个连续打下的点。

①为了减小实验误差，对体积和形状相同的重物，实验时选择密度大的理由是___________。

②已知交流电频率为，重物质量为，当地重力加速度，则从O点到C点，重物的重力势能变化量的绝对值___________J、C点的动能___________J（计算结果均保留3位有效数字）。比较与的大小，出现这一结果的原因可能是___________。

A.工作电压偏高      B.存在空气阻力和摩擦力      C.接通电源前释放了纸带

【答案】    ①. 阻力与重力之比更小（或其它合理解释）    ②. 0.547    ③. 0.588    ④. C
 

【解析】

【分析】

【详解】①[1]在验证机械能守恒实验时阻力越小越好，因此密度大的阻力与重力之比更小

②[2]由图中可知OC之间的距离为，因此机械能的减少量为

[3]匀变速运动时间中点的速度等于这段时间的平均速度，因此

因此动能的增加量为

[4]工作电压偏高不会影响实验的误差，存在摩擦力会使重力势能的减少量大于动能的增加量，只有提前释放了纸带，纸带的初速度不为零，下落到同一位置的速度偏大才会导致动能的增加量大于重力势能的减少量。

10. 某同学研究小灯泡的伏安特性，实验室提供的器材有；小灯泡（，），直流电源（），滑动变阻器，量程合适的电压表和电流表，开关和导线若干，设计的电路如图1所示。

（1）根据图1，完成图2中的实物连线______；

（2）按照图1连线后，闭合开关，小灯泡闪亮一下后熄灭，观察发现灯丝被烧断，原因可能是______（单项选择，填正确答案标号）；

A．电流表短路

B．滑动变阻器的滑片接触不良

C．滑动变阻器滑片的初始位置在b端

（3）更换小灯泡后，该同学正确完成了实验操作，将实验数据描点作图，得到图像，其中一部分如图3所示，根据图像计算出P点对应状态下小灯泡的电阻为______（保留三位有效数字）。

【答案】    ①.     ②. C    ③.

【解析】

【分析】

【详解】（1）[1]电流表负极与滑动变阻器的右端的位置连接，如图

（2）[2]开关闭合，小灯泡闪亮一下后灯丝烧断，说明通过小灯泡的电流过大。

A．电流表内阻非常小，短路几乎不影响通过小灯泡的电流，与灯丝烧断无关，A错误；

B．滑动变阻器滑片接触不良，无电流通过小灯泡，B错误；

C．滑动变阻器的滑片开始时置于端，小灯泡部分分压达到最大，通过电流最大，可能会烧断小灯泡灯丝，C正确；

故选C。

（3）根据小灯泡的伏安特性曲线可知在点时的电压和电流分别为

，

根据欧姆定律可知小灯泡电阻为

11. 如图所示，小物块A、B的质量均为m = 0.10 kg，B静止在轨道水平段的末端。A以水平速度v0与B碰撞，碰后两物块粘在一起水平抛出。抛出点距离水平地面的竖直高度为h = 0.45 m，两物块落地点距离轨道末端的水平距离为s = 0.30 m，取重力加速度g = 10 m/s2。求：

（1）两物块在空中运动的时间t；

（2）两物块碰前A的速度v0的大小；

（3）两物块碰撞过程中损失的机械能。

【答案】（1）0.30 s；（2）；（3）

【解析】

【分析】

【详解】（1）竖直方向为自由落体运动，由

得

t = 0.30 s

（2）设A、B碰后速度为，水平方向为匀速运动，由

得

根据动量守恒定律，由

得

（3）两物体碰撞过程中损失的机械能

得

12. 如图所示，一倾角为的光滑固定斜面的顶端放有质量的型导体框，导体框的电阻忽略不计；一电阻的金属棒的两端置于导体框上，与导体框构成矩形回路；与斜面底边平行，长度。初始时与相距，金属棒与导体框同时由静止开始下滑，金属棒下滑距离后进入一方向垂直于斜面的匀强磁场区域，磁场边界（图中虚线）与斜面底边平行；金属棒在磁场中做匀速运动，直至离开磁场区域。当金属棒离开磁场的瞬间，导体框的边正好进入磁场，并在匀速运动一段距离后开始加速。已知金属棒与导体框之间始终接触良好，磁场的磁㤪应强度大小，重力加速度大小取，。求：

（1）金属棒在磁场中运动时所受安培力的大小；

（2）金属棒的质量以及金属棒与导体框之间的动摩擦因数。

【答案】（1）；（2），

【解析】

【详解】（1）根据题意可得金属棒和导体框在没有进入磁场时一起做匀加速直线运动，由动能定理可得

代入数据解得

金属棒在磁场中切割磁场产生感应电动势，由法拉第电磁感应定律可得

由闭合回路的欧姆定律可得

则导体棒刚进入磁场时受到的安培力为

（2）金属棒进入磁场以后因为瞬间受到安培力的作用，根据楞次定律可知金属棒的安培力沿斜面向上，之后金属棒相对导体框向上运动，因此金属棒受到导体框给的沿斜面向下的滑动摩擦力，因匀速运动，可有

此时导体框向下做匀加速运动，根据牛顿第二定律可得

设磁场区域的宽度为，则金属棒在磁场中运动的时间为

则此时导体框的速度为

则导体框的位移

因此导体框和金属棒的相对位移为

由题意当金属棒离开磁场时金属框的上端刚好进入磁场，则有位移关系

金属框进入磁场时匀速运动，此时的电动势为

导体框受到向上的安培力和滑动摩擦力，因此可得

联立以上可得

13. 如图甲所示，空间站上某种离子推进器由离子源、间距为d的中间有小孔的两平行金属板M、N和边长为L的立方体构成，其后端面P为喷口。以金属板N的中心O为坐标原点，垂直立方体侧面和金属板建立x、y和z坐标轴。M、N板之间存在场强为E、方向沿z轴正方向的匀强电场；立方体内存在磁场，其磁感应强度沿z方向的分量始终为零，沿x和y方向的分量和随时间周期性变化规律如图乙所示，图中可调。氙离子（）束从离子源小孔S射出，沿z方向匀速运动到M板，经电场加速进入磁场区域，最后从端面P射出，测得离子经电场加速后在金属板N中心点O处相对推进器的速度为v0。已知单个离子的质量为m、电荷量为，忽略离子间的相互作用，且射出的离子总质量远小于推进器的质量。

（1）求离子从小孔S射出时相对推进器的速度大小vS；

（2）不考虑在磁场突变时运动的离子，调节的值，使得从小孔S射出的离子均能从喷口后端面P射出，求的取值范围；

（3）设离子在磁场中的运动时间远小于磁场变化周期T，单位时间从端面P射出的离子数为n，且。求图乙中时刻离子束对推进器作用力沿z轴方向的分力。

【答案】（1）；（2）；（3），方向沿z轴负方向

【解析】

【分析】

【详解】（1）离子从小孔S射出运动到金属板N中心点O处，根据动能定理有

解得离子从小孔S射出时相对推进器的速度大小

（2）当磁场仅有沿x方向分量取最大值时，离子从喷口P的下边缘中点射出，根据几何关系有

根据洛伦兹力提供向心力有

联立解得

当磁场在x和y方向的分量同取最大值时，离子从喷口P边缘交点射出，根据几何关系有

此时；根据洛伦兹力提供向心力有

联立解得

故的取值范围为；

（3）粒子在立方体中运动轨迹剖面图如图所示

由题意根据洛伦兹力提供向心力有

且满足

所以可得

所以可得

离子从端面P射出时，在沿z轴方向根据动量定理有

根据牛顿第三定律可得离子束对推进器作用力大小为

方向沿z轴负方向。