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2024届天津市高三学业水平等级性考试物理模拟试题（八）
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这是一份2024届天津市高三学业水平等级性考试物理模拟试题（八），共10页。试卷主要包含了单项选择题，不定项选择题等内容，欢迎下载使用。
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．随着科技的发展，我国移动通信全面进入5G时代，5G信号比4G信号带宽更大，上传和下载数据更快速高效，3G信号使用的电磁波频率是4G信号的几十倍，下列说法正确的是（ ）
A．电磁波需要在介质中才能传播
B．5G信号电磁波的光子能量比4G信号电磁波的光子能量大
C．5G信号电磁波的波长比4G信号电磁波的波长大
D．在相同介质中5G信号比4G信号的传播速度大
2．一定质量的理想气体从状态经过再到，其压强和热力学温度的关系如图所示，和的延长线均经过原点，和横轴平行，则下列说法正确的是（ ）
A．状态的体积大于状态的体积
B．的过程中，单位时间内单位面积的器壁上分子碰撞次数增加
C．的过程中，气体要吸收热量
D．完成一次循环过程，气体需要从外界吸收热量
3．某机械波沿x轴传播，图甲为t＝0.6s时的波动图像，图乙为x＝5m处A质点的振动图像，此时P、Q两质点的位移均为﹣1cm，则（ ）
A．这列波沿x轴正方向传播
B．t＝0.6s时，P、Q两质点加速度大小相同，方向相反
C．P质点的振动方程为
D．从t＝0开始经过0.3s，P、Q两质点经过的路程相等
4．图甲所示的装置是斯特林发电机，其工作原理图可以简化为图乙。已知矩形导线框的匝数为N，面积为S，处在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，矩形导线框以角速度ω绕垂直磁场方向的轴匀速转动，线框与理想变压器原线圈相连。理想变压器原、副线圈的匝数比为1：4，图示时刻线框平面与磁感线垂直并以此时刻为计时起点，为定值电阻，R为滑动变阻器，交流电压表①、②均视为理想电表，不计线框的电阻。下列说法正确的是（ ）
A．线框从图示位置开始转过时，电压表V1的示数为
B．线框从图示位置开始转过的过程中，产生的平均电动势为
C．滑动变阻器的滑片向d端滑动的过程中，电压表V2的示数始终为2NBSω
D．滑动变阻器的滑片向c端滑动的过程中，的发热功率增大
5．真空中的某装置如图所示，竖直放置平行金属板A、B和水平放置的平行金属板C、D上均加有电压，M为荧光屏。现有质子（）、氘核（）和粒子（）均从A板上的O点由静止开始被加速，经过一段时间后，均打在荧光屏上。中子从O点水平射出，将打在荧光屏上的点，不计粒子所受重力，不考虑平行金属板外的电场，下列说法正确的是（ ）
A．质子、氘核和粒子打在荧光屏上的位置不同
B．质子、氘核和粒子从B板运动到荧光屏经历的时间相同
C．质子、氘核和粒子打在荧光屏上时的速度方向不同
D．平行金属板C、D间的电场力对质子、氘核和α粒子做的功之比为1∶1∶2
二、不定项选择题（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．通过百余年核物理的发展和进步，人们已经对原子核有了更进一步的认识，下列说法正确的是（ ）
A．碘131的半衰期是8天，20g碘131经过24天后还有2.5g未衰变
B．我国重大科学工程“人造太阳”主要是氘核聚变，H+H→X+n，其中X为He
C．原子核完全分解成自由核子所需能量为结合能，结合能越大原子核越稳定
D．铀核（U）衰变为铅核（Pb），需经过8次α衰变和6次β衰变
7．如图所示为半圆形的玻璃砖，C为AB的中点，OO′为过C点的AB面的垂线，a、b两束不同频率的单色可见细光束垂直于AB边从空气射入玻璃砖，且两束光在AB面上入射点到C点的距离相等，两束光折射后相交于图中的P点，以下判断正确的是（ ）
A．在半圆形的玻璃砖中，a光的传播速度小于b光的传播速度
B．两种色光分别通过同一双缝干涉装置形成的干涉条纹，a光相邻亮条纹的间距较大
C．a、b两束光从同一介质射入真空的过程中，a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界角
D．b光比a光更容易发生衍射现象
8．嫦娥五号探测器完成月球表面采样后，进入环月等待阶段，在该阶段进行若干次变轨，每次变轨后在半径更大的轨道上绕月球做匀速圆周运动，其加速度a与轨道半径r的关系图像如图所示，其中b为纵坐标的最大值，图线的斜率为k，引力常量为G，下列说法正确的是（ ）
A．月球的半径为
B．月球的质量为
C．月球的第一宇宙速度为
D．嫦娥五号环绕月球运行的最小周期为
第Ⅱ卷（共60分）
9．（12分）
（一）某同学用如图甲所示实验装置来“验证动量守恒定律”，实验原理如图乙所示。图乙中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先让质量为m1的入射小球A多次从斜轨上由静止释放，找到其平均落地点的位置P，然后把质量为m2的被碰小球B静置于轨道的水平部分，再将入射小球从斜轨上由静止释放，与小球B相碰，并且多次重复，实验得到小球的落点的平均位置分别为M、N，测量xM、xP、xN分别为M、P、N距O点的水平距离。
（1）关于本实验，下列说法正确的是 。
A．入射小球每次可由不同位置自由滚下
B．两小球的质量关系必须m1> m2
C．斜槽轨道必须光滑
D．斜槽轨道末端必须水平
（2）若测量数据近似满足关系式 （用m1、m2、xM、xP、xN表示），则说明两小球碰撞过程动量守恒。
（3）在验证动量守恒后，若测量数据满足表达式 （仅用xM、xP、xN表示），则说明碰撞为弹性碰撞。
（二）某实验小组为测量电池组的电动势和内阻，设计了如图甲所示电路，主要器材如下：
A．电池组（两节干电池）
B．毫安表（量程为，内阻）
C．电压表（量程为）
D．滑动变阻器（阻值范围，额定电流）
E．电阻箱（阻值）
F．开关和导线若干
（1）由于毫安表的是程太小，需将其改装为的量程，则应将图甲中电阻箱调节为 ；
（2）实验步骤如下：
①连接电路，将图甲中滑动变阻器的滑片移到最左端；
②闭合开关，改变滑片位置，记下电压表的示数和毫安表的示数，多次实验后，依所测数据在如图乙所示的坐标纸上作出图线．某次实验毫安表示数如图丙所示，则其读数为 ；
（3）电池组的电动势 ；
（4）若考虑电压表内阻影响，则电池组内阻的测量值 真实值（填“大于”“等于”或“小于”）。
10．（14分）老师在物理课上用网球和篮球演示了一个实验，如图甲所示，同时由静止释放紧靠在一起、球心在同一竖直线上的网球和篮球，发现篮球与地面碰撞以后，网球弹起的高度大于释放时的高度。为了定量研究这一现象，将图甲简化为图乙所示模型，篮球下沿距地面高度为h，此过程中的所有碰撞均视为弹性碰撞，碰撞时间极短，可忽略，已知网球质量为m，篮球质量为网球质量的9倍，不计空气阻力，重力加速度为g。
（1）求网球从碰撞位置上升的最大高度；
（2）求篮球在与网球碰撞过程中篮球损失的机械能。
11．（16分）如图所示，固定光滑绝缘斜面与水平面的夹角θ=30°，斜面所在空间存在两个相邻且互不影响的有界匀强磁场Ⅰ、Ⅱ，磁场边界水平，磁场Ⅰ的方向垂直斜面向里、磁感应强度大小B1=0.5T，磁场Ⅱ的方向垂直斜面向外、磁感应强度大小B2=0.5T，磁场Ⅰ、Ⅱ的宽度均为L=2m。现有一边长也为2m、电阻R=2.0Ω的正方形闭合导线框abcd从距磁场Ⅰ上边界x=1.6m处由静止释放，已知线框ab边刚进入磁场Ⅰ时线框恰好做匀速直线运动，进入磁场Ⅱ经一段时间后，在ab边未出磁场Ⅱ区域下边界之前线框又做匀速直线运动，整个线框在穿过磁场区域的过程中，ab边始终水平，取重力加速度大小g=10m/s2。求：
（1）线框abcd的质量m；
（2）线框ab边刚到达磁场Ⅱ下边界时线框的速度大小；
（3）线框从开始运动至ab边刚到达磁场Ⅱ下边界的过程中，线框内产生的焦耳热Q。
12．（18分）如图所示是中国科学院自主研制的磁约束核聚变实验装置中的“偏转系统”原理图。偏转磁场为垂直纸面向外的矩形匀强磁场II，由正离子和中性粒子组成的粒子束以相同的速度进入两极板间，其中的中性粒子沿原方向运动，被接收器接收；一部分正离子打到下极板，其余的进入磁场发生偏转被吞噬板吞噬。已知正离子电荷量为q，质量为m，两极板间电压U可以调节，间距为d，极板长度为，极板间施加一垂直于纸面向里的匀强磁场I，磁感应强度为B1，吞噬板长度为2d，其上端紧贴下极板竖直放置。已知当极板间电压U=0时，恰好没有正离子进入磁场II。不计极板厚度、粒子的重力及粒子间的相互作用。
（1）求粒子束进入极板间的初速度v0的大小；若要使所有的粒子都进入磁场II，则板间电压U0为多少？
（2）若所加的电压在U0~（1+k）U0内小幅波动，k>0且，此时带电粒子在极板间的运动可以近似看成类平抛运动。则进入磁场II的带电粒子数目占总带电粒子数目的比例至少多少？
（3）若所加电压为U0，且B2=3B1，此时所有正离子都恰好能被吞噬板吞噬，求矩形偏转磁场的最小面积Smin。
参考答案
1．B 2．D 3．C 4．A 5．D 6．AD 7．BC 8．AC
9．（一） BD
（二） 0.6 32 3.0 等于
10．（1）设篮球的质量为，网球的质量为,则落地时根据机械能守恒
解得两球落地时的速度大小均为
篮球与地面碰撞后速度方向向上，取向上为正方向，由动量守恒可得
能量守恒可得
联立解得
根据网球上升过程做竖直上抛运动，有
解得
（2）根据系统机械能守恒，篮球损失的机械能即网球增加的机械能
代入数值解得
11．（1）线框由静止开始做匀加速运动，设加速度大小为a，线框ab边到达磁场Ⅰ上边界时速度为v1，根据牛顿第二定律有
根据运动学公式有
线框ab边进入磁场Ⅰ边界切割磁感线产生感应电流，根据法拉第电磁感应定律有
根据闭合电路欧姆定律有
线框ab边受到的安培力大小
线框ab边刚进入磁场Ⅰ时恰好做匀速直线运动，根据受力平衡有
解得
（2）当ab边进入磁场Ⅱ后，线框再次匀速运动时的速度为v2，线框ab边和cd边同时切割磁感线，产生同方向感应电流，此时回路的感应电动势
此时线框abcd中的电流
线框ab边和cd边同时受到沿斜面向上的安培力，由受力平衡可得
解得
（3）从线框开始运动到ab边刚到达磁场Ⅱ下边界的过程中，设安培力做的功为W，根据动能定理有
根据功能关系有
解得
12．（1）带电粒子在磁场中做圆周运动，如图
由数学知识得
解得
由牛顿第二定律得
解得
带电粒子在组合场中做直线运动
又，解得
（2）带电粒子在场中做类平抛运动，沿板方向上
垂直于板方向上
又，，解得
则进入磁场II的带电粒子数目占总带电粒子数目的比例至少
解得
（3）带电粒子在磁场II中做圆周运动，从下极板边缘射入的粒子在磁场中做一段圆周，出磁场又做一段直线正好打到吞噬板的下边缘。设圆心到磁场II的下边界距离为a。由牛顿第二定律得
解得
由几何知识得
解得
矩形偏转磁场的最小面积
解得
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．随着科技的发展，我国移动通信全面进入5G时代，5G信号比4G信号带宽更大，上传和下载数据更快速高效，3G信号使用的电磁波频率是4G信号的几十倍，下列说法正确的是（ ）
A．电磁波需要在介质中才能传播
B．5G信号电磁波的光子能量比4G信号电磁波的光子能量大
C．5G信号电磁波的波长比4G信号电磁波的波长大
D．在相同介质中5G信号比4G信号的传播速度大
2．一定质量的理想气体从状态经过再到，其压强和热力学温度的关系如图所示，和的延长线均经过原点，和横轴平行，则下列说法正确的是（ ）
A．状态的体积大于状态的体积
B．的过程中，单位时间内单位面积的器壁上分子碰撞次数增加
C．的过程中，气体要吸收热量
D．完成一次循环过程，气体需要从外界吸收热量
3．某机械波沿x轴传播，图甲为t＝0.6s时的波动图像，图乙为x＝5m处A质点的振动图像，此时P、Q两质点的位移均为﹣1cm，则（ ）
A．这列波沿x轴正方向传播
B．t＝0.6s时，P、Q两质点加速度大小相同，方向相反
C．P质点的振动方程为
D．从t＝0开始经过0.3s，P、Q两质点经过的路程相等
4．图甲所示的装置是斯特林发电机，其工作原理图可以简化为图乙。已知矩形导线框的匝数为N，面积为S，处在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，矩形导线框以角速度ω绕垂直磁场方向的轴匀速转动，线框与理想变压器原线圈相连。理想变压器原、副线圈的匝数比为1：4，图示时刻线框平面与磁感线垂直并以此时刻为计时起点，为定值电阻，R为滑动变阻器，交流电压表①、②均视为理想电表，不计线框的电阻。下列说法正确的是（ ）
A．线框从图示位置开始转过时，电压表V1的示数为
B．线框从图示位置开始转过的过程中，产生的平均电动势为
C．滑动变阻器的滑片向d端滑动的过程中，电压表V2的示数始终为2NBSω
D．滑动变阻器的滑片向c端滑动的过程中，的发热功率增大
5．真空中的某装置如图所示，竖直放置平行金属板A、B和水平放置的平行金属板C、D上均加有电压，M为荧光屏。现有质子（）、氘核（）和粒子（）均从A板上的O点由静止开始被加速，经过一段时间后，均打在荧光屏上。中子从O点水平射出，将打在荧光屏上的点，不计粒子所受重力，不考虑平行金属板外的电场，下列说法正确的是（ ）
A．质子、氘核和粒子打在荧光屏上的位置不同
B．质子、氘核和粒子从B板运动到荧光屏经历的时间相同
C．质子、氘核和粒子打在荧光屏上时的速度方向不同
D．平行金属板C、D间的电场力对质子、氘核和α粒子做的功之比为1∶1∶2
二、不定项选择题（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．通过百余年核物理的发展和进步，人们已经对原子核有了更进一步的认识，下列说法正确的是（ ）
A．碘131的半衰期是8天，20g碘131经过24天后还有2.5g未衰变
B．我国重大科学工程“人造太阳”主要是氘核聚变，H+H→X+n，其中X为He
C．原子核完全分解成自由核子所需能量为结合能，结合能越大原子核越稳定
D．铀核（U）衰变为铅核（Pb），需经过8次α衰变和6次β衰变
7．如图所示为半圆形的玻璃砖，C为AB的中点，OO′为过C点的AB面的垂线，a、b两束不同频率的单色可见细光束垂直于AB边从空气射入玻璃砖，且两束光在AB面上入射点到C点的距离相等，两束光折射后相交于图中的P点，以下判断正确的是（ ）
A．在半圆形的玻璃砖中，a光的传播速度小于b光的传播速度
B．两种色光分别通过同一双缝干涉装置形成的干涉条纹，a光相邻亮条纹的间距较大
C．a、b两束光从同一介质射入真空的过程中，a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界角
D．b光比a光更容易发生衍射现象
8．嫦娥五号探测器完成月球表面采样后，进入环月等待阶段，在该阶段进行若干次变轨，每次变轨后在半径更大的轨道上绕月球做匀速圆周运动，其加速度a与轨道半径r的关系图像如图所示，其中b为纵坐标的最大值，图线的斜率为k，引力常量为G，下列说法正确的是（ ）
A．月球的半径为
B．月球的质量为
C．月球的第一宇宙速度为
D．嫦娥五号环绕月球运行的最小周期为
第Ⅱ卷（共60分）
9．（12分）
（一）某同学用如图甲所示实验装置来“验证动量守恒定律”，实验原理如图乙所示。图乙中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先让质量为m1的入射小球A多次从斜轨上由静止释放，找到其平均落地点的位置P，然后把质量为m2的被碰小球B静置于轨道的水平部分，再将入射小球从斜轨上由静止释放，与小球B相碰，并且多次重复，实验得到小球的落点的平均位置分别为M、N，测量xM、xP、xN分别为M、P、N距O点的水平距离。
（1）关于本实验，下列说法正确的是 。
A．入射小球每次可由不同位置自由滚下
B．两小球的质量关系必须m1> m2
C．斜槽轨道必须光滑
D．斜槽轨道末端必须水平
（2）若测量数据近似满足关系式 （用m1、m2、xM、xP、xN表示），则说明两小球碰撞过程动量守恒。
（3）在验证动量守恒后，若测量数据满足表达式 （仅用xM、xP、xN表示），则说明碰撞为弹性碰撞。
（二）某实验小组为测量电池组的电动势和内阻，设计了如图甲所示电路，主要器材如下：
A．电池组（两节干电池）
B．毫安表（量程为，内阻）
C．电压表（量程为）
D．滑动变阻器（阻值范围，额定电流）
E．电阻箱（阻值）
F．开关和导线若干
（1）由于毫安表的是程太小，需将其改装为的量程，则应将图甲中电阻箱调节为 ；
（2）实验步骤如下：
①连接电路，将图甲中滑动变阻器的滑片移到最左端；
②闭合开关，改变滑片位置，记下电压表的示数和毫安表的示数，多次实验后，依所测数据在如图乙所示的坐标纸上作出图线．某次实验毫安表示数如图丙所示，则其读数为 ；
（3）电池组的电动势 ；
（4）若考虑电压表内阻影响，则电池组内阻的测量值 真实值（填“大于”“等于”或“小于”）。
10．（14分）老师在物理课上用网球和篮球演示了一个实验，如图甲所示，同时由静止释放紧靠在一起、球心在同一竖直线上的网球和篮球，发现篮球与地面碰撞以后，网球弹起的高度大于释放时的高度。为了定量研究这一现象，将图甲简化为图乙所示模型，篮球下沿距地面高度为h，此过程中的所有碰撞均视为弹性碰撞，碰撞时间极短，可忽略，已知网球质量为m，篮球质量为网球质量的9倍，不计空气阻力，重力加速度为g。
（1）求网球从碰撞位置上升的最大高度；
（2）求篮球在与网球碰撞过程中篮球损失的机械能。
11．（16分）如图所示，固定光滑绝缘斜面与水平面的夹角θ=30°，斜面所在空间存在两个相邻且互不影响的有界匀强磁场Ⅰ、Ⅱ，磁场边界水平，磁场Ⅰ的方向垂直斜面向里、磁感应强度大小B1=0.5T，磁场Ⅱ的方向垂直斜面向外、磁感应强度大小B2=0.5T，磁场Ⅰ、Ⅱ的宽度均为L=2m。现有一边长也为2m、电阻R=2.0Ω的正方形闭合导线框abcd从距磁场Ⅰ上边界x=1.6m处由静止释放，已知线框ab边刚进入磁场Ⅰ时线框恰好做匀速直线运动，进入磁场Ⅱ经一段时间后，在ab边未出磁场Ⅱ区域下边界之前线框又做匀速直线运动，整个线框在穿过磁场区域的过程中，ab边始终水平，取重力加速度大小g=10m/s2。求：
（1）线框abcd的质量m；
（2）线框ab边刚到达磁场Ⅱ下边界时线框的速度大小；
（3）线框从开始运动至ab边刚到达磁场Ⅱ下边界的过程中，线框内产生的焦耳热Q。
12．（18分）如图所示是中国科学院自主研制的磁约束核聚变实验装置中的“偏转系统”原理图。偏转磁场为垂直纸面向外的矩形匀强磁场II，由正离子和中性粒子组成的粒子束以相同的速度进入两极板间，其中的中性粒子沿原方向运动，被接收器接收；一部分正离子打到下极板，其余的进入磁场发生偏转被吞噬板吞噬。已知正离子电荷量为q，质量为m，两极板间电压U可以调节，间距为d，极板长度为，极板间施加一垂直于纸面向里的匀强磁场I，磁感应强度为B1，吞噬板长度为2d，其上端紧贴下极板竖直放置。已知当极板间电压U=0时，恰好没有正离子进入磁场II。不计极板厚度、粒子的重力及粒子间的相互作用。
（1）求粒子束进入极板间的初速度v0的大小；若要使所有的粒子都进入磁场II，则板间电压U0为多少？
（2）若所加的电压在U0~（1+k）U0内小幅波动，k>0且，此时带电粒子在极板间的运动可以近似看成类平抛运动。则进入磁场II的带电粒子数目占总带电粒子数目的比例至少多少？
（3）若所加电压为U0，且B2=3B1，此时所有正离子都恰好能被吞噬板吞噬，求矩形偏转磁场的最小面积Smin。
参考答案
1．B 2．D 3．C 4．A 5．D 6．AD 7．BC 8．AC
9．（一） BD
（二） 0.6 32 3.0 等于
10．（1）设篮球的质量为，网球的质量为,则落地时根据机械能守恒
解得两球落地时的速度大小均为
篮球与地面碰撞后速度方向向上，取向上为正方向，由动量守恒可得
能量守恒可得
联立解得
根据网球上升过程做竖直上抛运动，有
解得
（2）根据系统机械能守恒，篮球损失的机械能即网球增加的机械能
代入数值解得
11．（1）线框由静止开始做匀加速运动，设加速度大小为a，线框ab边到达磁场Ⅰ上边界时速度为v1，根据牛顿第二定律有
根据运动学公式有
线框ab边进入磁场Ⅰ边界切割磁感线产生感应电流，根据法拉第电磁感应定律有
根据闭合电路欧姆定律有
线框ab边受到的安培力大小
线框ab边刚进入磁场Ⅰ时恰好做匀速直线运动，根据受力平衡有
解得
（2）当ab边进入磁场Ⅱ后，线框再次匀速运动时的速度为v2，线框ab边和cd边同时切割磁感线，产生同方向感应电流，此时回路的感应电动势
此时线框abcd中的电流
线框ab边和cd边同时受到沿斜面向上的安培力，由受力平衡可得
解得
（3）从线框开始运动到ab边刚到达磁场Ⅱ下边界的过程中，设安培力做的功为W，根据动能定理有
根据功能关系有
解得
12．（1）带电粒子在磁场中做圆周运动，如图
由数学知识得
解得
由牛顿第二定律得
解得
带电粒子在组合场中做直线运动
又，解得
（2）带电粒子在场中做类平抛运动，沿板方向上
垂直于板方向上
又，，解得
则进入磁场II的带电粒子数目占总带电粒子数目的比例至少
解得
（3）带电粒子在磁场II中做圆周运动，从下极板边缘射入的粒子在磁场中做一段圆周，出磁场又做一段直线正好打到吞噬板的下边缘。设圆心到磁场II的下边界距离为a。由牛顿第二定律得
解得
由几何知识得
解得
矩形偏转磁场的最小面积
解得
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