天津市重点高中2023-2024学年物理模拟试卷

这是一份天津市重点高中2023-2024学年物理模拟试卷，共17页。试卷主要包含了考生必须保证答题卡的整洁，现自由释放链条，求等内容，欢迎下载使用。
1．答题前请将考场、试室号、座位号、考生号、姓名写在试卷密封线内，不得在试卷上作任何标记。
2．第一部分选择题每小题选出答案后，需将答案写在试卷指定的括号内，第二部分非选择题答案写在试卷题目指定的位置上。
3．考生必须保证答题卡的整洁。考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1、图为2020年深圳春节期间路灯上悬挂的灯笼，三个灯笼由轻绳连接起来挂在灯柱上，O为结点，轻绳OA、OB、OC长度相等，无风时三根绳拉力分别为FA、FB、FC。其中OB、OC两绳的夹角为，灯笼总质量为3m，重力加速度为g。下列表述正确的是（ ）
A．FB一定小于mgB．FB与FC是一对平衡力
C．FA与FC大小相等D．FB与FC合力大小等于3mg
2、如图所示，两条轻质导线连接金属棒的两端，金属棒处于匀强磁场内且垂直于磁场。金属棒的质量，长度。使金属棒中通以从Q到P的恒定电流，两轻质导线与竖直方向成角时，金属棒恰好静止。则磁场的最小磁感应强度（重力加速度g取）（ ）
A．大小为，方向与轻质导线平行向下
B．大小为，方向与轻质导线平行向上
C．大小为，方向与轻质导线平行向下
D．大小为，方向与轻质导线平行向上
3、对光电效应现象的理解，下列说法正确的是（ ）
A．当某种单色光照射金属表面时，能产生光电效应，如果入射光的强度减弱，从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加
B．光电效应现象证明光具有波动性
C．若发生了光电效应且入射光的频率一定时，光强越强，单位时间内逸出的光电子数就越多
D．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就能产生光电效应
4、2019年北京时间4月10日21时，人类历史上首张黑洞照片被正式披露，引起世界轰动。黑洞是一类特殊的天体，质量极大，引力极强，在它附近（黑洞视界）范围内，连光也不能逃逸，并伴随着很多新奇的物理现象。传统上认为，黑洞“有进无出”，任何东西都不能从黑洞视界里逃逸出来，但霍金、贝肯斯坦等人经过理论分析，认为黑洞也在向外发出热辐射，此即著名的“霍金辐射”，因此可以定义一个“ 黑洞温度"T”。T=其中T为“黑洞”的温度，h为普朗克常量，c为真空中的光速，G为万有引力常量，M为黑洞的质量。K是一个有重要物理意义的常量，叫做“玻尔兹曼常量”。以下几个选项中能用来表示“玻尔兹曼常量”单位的是（ ）
A．B．C．D．
5、如图所示，金星和火星均绕太阳做匀速圆周运动，金星半径是火星半径的n倍，金星质量为火星质量的K倍。忽略行星的自转。则下列说法正确的是（ ）
A．金星表面的重力加速度是火星的倍
B．金星的第一宇宙速度是火星的倍
C．金星绕太阳运动的加速度比火星大
D．金星绕太阳运动的周期比火星大
6、倾角为的斜面固定在水平面上，在斜面上放置一“”形长木板，木板与斜面之间的动摩擦因数为。平行于斜面的力传感器（不计传感器的重力）上端连接木板，下端连接一质量为m的光滑小球，如图所示，当木板固定时，传感器的示数为，现由静止释放木板，木板沿斜面下滑的过程中，传感器的示数为。则下列说法正确的是（ ）
A．若，则
B．若，则
C．若，则
D．若，则
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7、如图所示，质量为的物体放在倾角为30°的粗糙斜面上，一根劲度系数为的轻弹簧一端固定在斜面顶端，另一端连接物体，弹簧处于原长，物体恰好静止。现将物体沿斜面向下移动后由静止释放、水平地面上的斜面始终保持静止，物体与斜面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，弹簧始终处于弹性限度内，取，下列说法正确的是（ ）
A．物体与斜面间的动摩擦因数为
B．物体释放后在斜面上运动时，斜面对地面的压力保持不变
C．物体释放瞬间斜面对地面的摩擦力大小为，方向水平向左
D．物体释放瞬间的加速度大小为，方向沿斜面向上
8、如图，有一截面为矩形有界匀强磁场区域ABCD，AB=3L，BC=2L在边界AB的中点上有一个粒子源，沿与边界AB并指向A点方向发射各种不同速率的同种正粒子，不计粒子重力，当粒子速率为v0时，粒子轨迹恰好与AD边界相切，则 （ ）
A．速率小于v0的粒子全部从CD边界射出
B．当粒子速度满足时，从CD边界射出
C．在CD边界上只有上半部分有粒子通过
D．当粒子速度小于时，粒子从BC边界射出
9、如图所示为回旋加速器的原理图，两个D形金属盒处在与盒面垂直的匀强磁场中，两D形盒间接入一高频交流电源，用回旋加速器给A、B两个不同粒子分别加速，A粒子的电荷量为q1、质量为m1，加速后获得的最大动能为，最大速度为；B粒子的电荷量为q2、质量为m2，加速后获得的最大动能为，最大速度为，已知两次加速过程中所接入的高频交流电源频率相等，所加的匀强磁场也相同，则下列关系一定正确的是
A．，B．
C．D．
10、如图所示，以O为圆心、半径为R的虚线圆位于足够大的匀强电场中，圆所在平面与电场方向平行，M、N为圆周上的两点．带正电粒子只在电场力作用下运动，在M点速度方向如图所示，经过M、N两点时速度大小相等．已知M点电势高于O点电势，且电势差为U，下列说法正确的是( )
A．M,N两点电势相等
B．粒子由M点运动到N点，电势能先增大后减小
C．该匀强电场的电场强度大小为
D．粒子在电场中可能从M点沿圆弧运动到N点
三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。
11．（6分）图甲是某同学在做“探究加速度与力、质量的关系”实验初始时刻的装置状态图，图乙是该同学得到一条用打点计时器打下的纸带。
(1)写出图甲中错误的地方__________________________。（至少写出两点）
(2)图甲中所示打点计时器应该用以下哪种电源___________。
A．交流4~6V B．交流220V
C．直流4~6V D．直流220V
(3)为完成“探究加速度与力、质量的关系”实验，除了图甲中装置外，还需要用到以下哪些装置___________。
A． B．
C． D．
(4)该装置还可用于以下哪些实验_____________。
A．探究小车速度随时间变化的规律实验
B．用打点计时器测速度实验
C．研究平抛运动的实验
D．探究做功与物体速度变化的关系实验
(5)图乙是打点计时器打出的点，请读出C点对应的刻度为___________cm，已知打点计时器的频率为50Hz，打点计时器在打C点时物体的瞬时速度vC=_______m/s，由此纸带测得小车的加速度为a=______m/s2（最后两空计算结果均保留到小数点后面两位数字）。
12．（12分）某科技创新实验小组采用不同的方案测量某合金丝的电阻率及电阻。
(1)小明同学选取图甲方案测定合金丝电阻率。若合金丝长度为L，直径为D，阻值为R，则其电阻率p=______；用螺旋测微器测合金丝的直径如图乙所示，读数为______mm。。
(2)小亮同学利用如图丙所示的实验电路测量R，的阻值。闭合开关S，通过调节电阻箱R，读出多组R和I值，根据实验数据绘出图线如图丁所示，不计电源内阻，由此可以得到R=_____Ω，Rx的测量值与真实值相比______（填“偏大”“偏小”或“相等”）。
四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13．（10分）如图所示，竖直放置的光滑金属导轨水平间距为L，导轨下端接有阻值为R 的电阻。质量为m、电阻为r的金属细杆ab与竖直悬挂的绝缘轻质弹簧相连，弹簧上端固定。整个装置处在磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面的匀强磁场中。现使细杆从弹簧处于原长位置由静止释放，向下运动距离为h时达到最大速度vm， 此时弹簧具有的弹性势能为Ep。导轨电阻忽略不计，细杆与导轨接触良好，重力加速度为g，求：
（1）细杆达到最大速度m时，通过R的电流大小I；
（2）细杆达到最大速度vm时，弹簧的弹力大小F；
（3）上述过程中，R上产生的焦耳热Q。
14．（16分）如图所示，一根劲度系数为的轻质弹簧竖直放置，上下两端各固定质量均为的物体A和B（均视为质点），物体B置于水平地面上，整个装置处于静止状态，一个质量的小球P从物体A正上方距其高度处由静止自由下落。与物体A发生弹性正碰（碰撞时间极短且只碰一次），弹簧始终处于弹性限度内，不计空气阻力，取。求：
(1)碰撞后瞬间物体A的速度大小；
(2)当地面对物体B的弹力恰好为零时，A物体的速度大小。
15．（12分）如图所示，MN为光滑的水平面，NO是一长度s=1.25m、倾角为θ=37°的光滑斜面（斜面体固定不动），OP为一粗糙的水平面。MN、NO间及NO、OP间用一小段光滑圆弧轨道相连。一条质量为m=2kg，总长L=0.8m的均匀柔软链条开始时静止的放在MNO面上，其AB段长度为L1=0.4m。链条与OP面的摩擦系数μ=0.5。（g=10m/s2，sin37°=0.1．cs37°=0.8）现自由释放链条，求：
(1)链条的A端滑到O点时，链条的速率为多大？
(2)链条在水平面OP停下时，其C端离O点的距离为多大？
参考答案
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1、D
【解析】
A．因OB=OC可知FB=FC，由平衡知识可知
解得
FB一定大于mg，选项A错误；
B ．FB与FC不共线，不是一对平衡力，选项B错误；
C．因FA=3mg>FC，则选项C错误；
D．由平衡知识可知，FB与FC合力大小等于3mg，选项D正确。
故选D。
2、B
【解析】
说明分析受力的侧视图（右视图）如图所示
磁场有最小值，应使棒平衡时的安培力有最小值棒的重力大小、方向均不变，悬线拉力方向不变，由“力三角形”的动态变化规律可知
又有
联合解得
由左手定则知磁场方向平行轻质导线向上。故ACD错误，B正确。
故选B。
3、C
【解析】
A．光电效应具有瞬时性，从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔与光的照射强度无关，故A错误；
B．光电效应现象证明光具有粒子性，故B错误；
C．在发生光电效应的情况下，频率一定的入射光的强度越强，单位时间内发出光电子的数目越多，故C正确；
D．每种金属都有它的极限频率v0，只有入射光子的频率大于极限频率v0时，才会发生光电效应，故D错误。
故选C。
4、A
【解析】
根据
得，h的单位为
c的单位是m/s， G的单位是
M的单位是kg， T的单位是K，代入上式可得k的单位是
故A正确，BCD错误。
故选A。
5、C
【解析】
A．由
有
故A错；
B．由
有
故B错误；
C．由公式
得
由图可知，金星轨道半径比火星轨道半径小，则金星绕太阳运动的加速度比火星大，故C正确；
D．由公式
得
由图可知，金星轨道半径比火星轨道半径小，则金星绕太阳运动的周期比火星小，故D错误。
故选C。
6、D
【解析】
AB．当木板固定时，对小球分析，根据共点力平衡有
F1=mgsinθ
静止释放木板，木板沿斜面下滑的过程中，若μ=0，则整体沿斜面下滑时根据牛顿第二定律可得
Mgsinθ=Ma
解得
a=gsinθ
再以小球为研究对象，则有
mgsinθ-F2=ma
解得
F2=0
故AB错误；
CD．当木板沿斜面下滑时，若μ≠0，对整体分析，根据牛顿第二定律可得加速度为
a=gsinθ-μgcsθ
隔离对小球分析有
mgsinθ-F2=ma
解得
F2=μmgcsθ
则有
F1：F2=mgsinθ：μmgcsθ=tanθ：μ
解得
故C错误、D正确。
故选D。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7、AC
【解析】
A．弹簧原长时，物体恰好静止，则：
，
解得：
，
故A正确；
D．弹簧拉长后释放瞬间，则有：
，
解得：
，
故D错误；
BC．物体释放后沿斜面运动时，斜面体对地面的压力增加：
，
斜面体对地面的摩擦力大小为：
，
方向水平向左，故B错误、C正确。
故选AC。
8、BC
【解析】
ABC．如图，由几何知识可知，与AD边界相切的轨迹半径为1.5L，与CD边界相切的轨迹半径为L；
由半径公式：可知轨迹与CD边界相切的粒子速度为，由此可知，仅满足的粒子从CD边界的PD间射出，选项A错误，BC正确；
D．由上述分析可知，速度小于的粒子不能打出磁场，故选项D错误。
故选BC.
9、BC
【解析】
AC．由于两个粒子在同一加速器中都能被加速，则两个粒子在磁场中做圆周运动的周期相等，由可知，两粒子的比荷一定相等，即，选项A错误，选项C正确；
B．粒子最终获得的速度，由于两粒子的比荷相等，因此最终获得的速度大小相等，选项B正确；
D．粒子最后获得的最大动能
由于粒子的比荷相等，因此
选项D错误；
故选BC.
10、AB
【解析】
带正电粒子仅在电场力作用下，从M运动到N，由速度大小，得出粒子的动能，从而确定粒子的电势能大与小。由于匀强电场，则等势面是平行且等间距。根据曲线运动条件可从而确定电场力的方向，从而得出匀强电场的电场线方向。
【详解】
带电粒子仅在电场力作用下，由于粒子在M、N两点动能相等，则电势能也相等，则M、N两点电势相等。因为匀强电场，所以两点的连线MN即为等势面。根据等势面与电场线垂直特性，从而画出电场线CO．由曲线运动条件可知，正电粒子所受的电场力沿着CO方向；
可知，速度方向与电场力方向夹角先大于90°后小于90°，电场力对粒子先做负功后做正功，所以电势能先增大后减小。故AB正确；匀强电场的电场强度Ed=U式中的d是沿着电场强度方向的距离，则，故C错误；粒子在匀强电场受到的是恒定的电场力，不可能做圆周运动，选项D错误；故选AB.
【点睛】
紧扣动能相等作为解题突破口，由于仅在电场力作用下，所以得出两点的电势能大小关系。并利用等势面与电场线垂直的特性，从而推出电场线位置。再由曲线运动来确定电场力的方向。同时考查U=Ed中d的含义重要性，注意公式中的d为沿电场线方向上的距离。
三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。
11、小车释放时距打点计时器过远；细线没有放在滑轮上；细线没有与木板平行 B BC ABD 11.00 0.60（0.59〜0.63均可） 1.35（1.30〜1.40均可）
【解析】
（1）[1]小车释放时距打点计时器过远、细线没有放在滑轮上、细线没有与木板平行均为错误操作；
（2）[2]图甲中是电火花计时器，电源应用交流电压220V，故选B；
（3）[3]题图甲中已经有了电火花计时器，故不再需要电磁打点计时器，故A错误；实验中需要测量小车质量及纸带点间距离，故要用到天平和刻度尺，故BC正确；题图甲中已经有钩码，不需要质量较大的砝码，故D错误，故选BC；
（4）[4]本装置不能做平拋运动实验，其他均可，故选ABD；
（5）[5][6][7]刻度尺分度值为1mm，故读数为11.00cm；
选C点前后点数据可得瞬时速度
前面的点抖动明显存在误差，选择后面的点计算
12、 4.700 10 偏大
【解析】
(1)[1][2]合金丝的电阻
电阻率
由图示螺旋测微器可知，其示数为：
4.5mm+20.0×0.01mm=4.700mm
(2)[3][4]在闭合电路中，电源电动势
则
由图像可知，得电源电动势，图像截距，可得；测量值为待测电阻与电流表内阻之和，所以测量值偏大。
四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13、（1）；（2）mg- ；（3）
【解析】
（1）细杆切割磁感线，产生动生电动势：
E=BLvm
I=
可得
I=
（2）细杆向下运动h时，
mg=F+BIL
可得
F=mg-
（3）由能量守恒定律得
mgh= EP++Q总
Q=Q总
可得电阻R上产生的焦耳热：
Q=
14、 (1)8m/s；(2)
【解析】
(1)设碰撞前瞬间小球P的速度为，碰撞后瞬间小球P的速度为，物体A的速度为，
小球P自由下落，由动能定理可得
解得
小球P与物体A碰撞过程由动量守恒定律和能量守恒定律得
解得
故碰撞后瞬间物体A的速度大小是8m/s.
(2)设开始A静止时弹簧的压缩量为
对A有
当地面对物体B的弹力恰好为零时，弹簧的伸长量为
对B有
可见，故两个状态弹簧的弹性势能相等；
从P与A碰撞后瞬间到地面对B的弹力恰好为零的过程，由系统机械能守恒得
解得此时A的速度大小为
15、 (1)3m/s；(2)0.98m。
【解析】
(1)链条的A端滑到O点的过程中，因为只有重力做功，所以机械能守恒，根据机械能守恒定律即可求得链条A端滑到O点时的速率；
(2)摩擦力随距离均匀增大，可以用平均摩擦力求摩擦力做功；从链条的A端滑到O点到最终链条停下的过程，由动能定理可求得停下时的C端距O点的距离。
【详解】
(1)链条的A端滑到O点的过程中，因为只有重力做功，所以机械能守恒。设水平面为重力势能的零点。链条开始运动时的机械能为E1，设AB段链条质量为m1=1.0kg，BC段链条质量为m2=1.0kg，则：
解得：
因为s＞L，链条的A端滑到O点时，C点已在斜面上。设此时的机械能为E2，则有：
由机械能守恒定律，链条的A端滑到O点时的速率v，则有：
；
(2)链条在开始进入水平面阶段，摩擦力是变力；但摩擦力随距离均匀增大，可以用平均摩擦力求摩擦力做功，从链条的A端滑到O点到最终链条停下的过程，由动能定理：
链条在水平面OP停下时，其C端离O点的距离x，解得：
。
【点睛】
本题考查动能定理以及机械能守恒定律的应用，要注意正确分析物理过程，明确摩擦力功的计算方法，知道虽然摩擦力是变力，但由于其均匀变化，故可以利用平均值求解摩擦力的功。