2024年天津市十二区县重点中学高考物理一模试卷(含详细答案解析)

这是一份2024年天津市十二区县重点中学高考物理一模试卷(含详细答案解析)，共15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.下列说法正确的是( )
A. 贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现原子中存在原子核
B. β射线与X射线的本质相同，都是电磁波
C. 原子核的比结合能越大，原子核越稳定
D. 核聚变与核裂变相比，相同质量的核燃料，核聚变反应中产生的能量更多，所以现在的核电站主要采用核聚变发电
2.2023年12月14日，我国在酒泉卫星发射中心用长征二号F运载火箭成功发射一型可重复使用的试验航天器。据介绍，该航天器运行一段时间后将返回国内预定着陆场，其间将按计划开展可重复使用技术验证及空间科学实验，为和平利用太空提供技术支撑。该航天器在近地圆轨道运行时( )
A. 由于航天器处于完全失重状态，宇航员无法使用弹簧臂力器锻炼身体
B. 绕行速度小于静止轨道卫星的速度
C. 运行周期为24h
D. 若航天器的周期为T，引力常量为G，则地球的平均密度约为3πGT2
3.取一条较长的软绳，用手握住一端拉平后连续周期性地向上、向下抖动，可以看到在绳上产生一列波，a、b、c为绳上的质点，某时刻波刚好传播到质点c，绳上形成的波形如图所示，下列说法正确的是( )
A. 质点a开始振动的方向向上
B. 之后质点b比质点a先回到平衡位置
C. 再过四分之一周期，质点c加速度向下且达到最大值
D. 再过半个周期，质点c向右移动半个波长
4.重型气垫船有强悍的运力，主要用于投送登陆部队。已知其质量为5×105kg，最高时速32m/s，装有额定功率9600kW的发动机。假设气垫船在海面沿直线航行且所受阻力不变，下列说法正确的是( )
A. 无法计算重型气垫船在海面航行过程中所受的阻力大小
B. 若重型气垫船以额定功率启动，则加速度先增大后减小到零
C. 重型气垫船在海面以额定功率航行，速度为19.2m/s时，加速度为0.4m/s2
D. 重型气垫船在海面以额定功率匀速航行，若阻力突然增大到原来的1.5倍，则气垫船将做加速度增大的减速运动
5.地铁靠站时列车车体和屏蔽门之间安装有光电传感器。如图甲所示，若光线被乘客阻挡，电流发生变化，工作电路立即报警。如图乙所示，光线发射器内大量处于n=3激发态的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的光中只有a、b两种可以使该光电管阴极逸出光电子，图丙所示为a、b光单独照射光电管时产生的光电流I与光电管两端电压U的关系图线。下列说法正确的是( )
A. 该光电管阴极材料的逸出功不能小于1.89eV
B. a光的频率高于b光的频率
C. 经同一障碍物时，b光比a更容易发生明显衍射
D. 若部分光线被遮挡，则放大器的电流将增大，从而引发报警
二、多选题：本大题共3小题，共15分。
6.下列有关热学问题说法正确的是( )
A. 图甲是理想气体分子速率的分布规律，气体在①状态下的分子平均动能小于②状态下的分子平均动能
B. 图乙是分子势能Ep与分子间距r的关系示意图，在r>r1时分子力表现为引力
C. 图丙为压力锅示意图，在关火后打开压力阀开始放气的瞬间，锅内气体对外界做功，内能减少
D. 图丁为一定质量的理想气体分别在T1、T2温度下发生的等温变化，由图可知T10)，质量为m的小环，整个装置处在固定于杆左侧电荷量为+Q(Q>0)的点电荷产生的电场中，杆上a、b两点与+Q正好构成等边三角形，c是ab的中点.使小环从O点无初速度释放，小环通过a点的速率为v，若已知ab=Oa=l，静电常量为k，重力加速度为g，规定O点电势为零。则( )
A. 小环下落过程中机械能守恒
B. 小环下落过程中电势能先减小后增大
C. 小环在从c点到b点的过程中，速度不断减小
D. b点电势为12mv2−mglq
三、实验题：本大题共1小题，共12分。
9.(1)某学习小组利用如图甲所示的装置测量当地的重力加速度。
①某同学测定的g的数值比当地公认值大，造成的原因可能是______。
A.开始计时时，过早按下秒表
B.实验时误将49次全振动记为50次
C.测摆长时摆线拉得过紧
D.摆线上端悬点未固定，振动中出现松动，使摆线长度增加了
②测量小球直径时游标卡尺如图乙所示，其读数为______ cm。
③实验中，测出不同摆长l对应的周期值T，作出T2−l图像，如图所示，已知图线上A、B两点的坐标分别为(x1,y1)、(x2,y2)，可求出g=______。
(2)①关于多用电表的使用，下列说法中正确的是______。
A.用多用电表的欧姆挡测导体的电阻时，如果两手同时分别接触两表笔的金属杆，则测量值偏小
B.测量阻值不同的电阻时，都必须重新进行欧姆调零
C.测量电阻时，如果红、黑表笔分别插在负、正插孔，则不会影响测量结果
D.用多用电表的欧姆挡测电阻时，若指针偏转角度很小，则应换倍率更小的挡进行测量
②在正确测量小灯泡的电阻时，红表笔接触点的电势比黑表笔______(选填“高”或“低”)。
③若欧姆表使用一段时间后，电池电动势不变，内阻变大，但此表仍能调零，则用欧姆表测量电阻时，测量值______(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
四、简答题：本大题共3小题，共48分。
10.如图所示，水平粗糙轨道AB长为L，竖直面内半径为R的四分之一光滑圆弧轨道BC与轨道AB相切于B点，质量为m的物块P以初速度v0从A点向左运动，与静止于B点质量为2m的物块Q发生碰撞，碰撞时间极短，碰后两物块粘在一起运动，恰能到达轨道最高点C，已知重力加速度为g，物块P、Q均可视为质点，求：
(1)两物块碰后瞬间对轨道B点的压力FN的大小；
(2)物块P与水平轨道AB间的动摩擦因数μ；
(3)碰撞过程中物块P对物块Q做的功W的大小。
11.如图所示，平行金属板a、b水平放置，上极板接电源负极，下极板接电源正极，板长L=0.3m，极板间距d=0.3m，与极板右端相接的竖直虚线MN右侧有范围足够大的匀强磁场，磁感应强度大小B=1×10−2T，方向垂直纸面向外。在两极板左端正中间O点水平向右发射一比荷qm=2×108C/kg、初速度v0=2×105m/s的带正电粒子。不计粒子的重力，不考虑极板边缘电场的影响。
(1)若两金属板间加适当电压，粒子恰好从上极板右边缘射出电场，求粒子在磁场中运动的时间t0(结果中的π无需代入数值)；
(2)若两金属板间加适当电压，粒子经电场、磁场偏转后，恰好能从下极板右边缘再次回到电场中，求所加电压U为多大？
12.某公园的游乐场中引进了电磁弹射儿童车项目，可简化如图，宽度为L的水平轨道中BE、CH两段为绝缘材料制成，其余部分均为导体，且轨道各部分都足够长。ABCD和EFGH区域均存在竖直向下的匀强磁场B(B未知)，AD处接有电容大小为C的电容器，FG处接有阻值为2R的定值电阻.儿童车可简化为一根质量m，电阻为R的导体棒(与轨道始终保持垂直且接触良好)，开始时导体棒静止于AD处(如图)，电容器两端电压为U0，然后闭合开关S，导体棒开始向右加速弹射。已知重力加速度为g，不计一切摩擦和阻力。求：
(1)开始时电容器所带的电荷量q0；
(2)若导体棒在ABCD轨道上获得的最终速度为v，求整个过程中定值电阻2R上产生的总热量Q；
(3)当B为多大时，导体棒在ABCD轨道上获得的最终速度最大，其最大值vm为多少？
答案和解析
1.【答案】C
【解析】解：A、贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，提出了原子内部有复杂的结构，并没有分析原子中存在原子核，故A错误；
B、β射线的实质是电子流，X射线的实质是电磁波，其本质不同，故B错误；
C、比结合能越大，原子核中核子结合的越牢固，原子核越稳定，故C正确；
D、相同质量核燃料，核聚变反应比核裂变产生能量更多，但核聚变不可控，现在核电站主要采用核裂变，故D错误；
故选：C。
贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，提出了原子内部有复杂的结构；β射线的实质是电子流，X射线的实质是电磁波；比结合能越大原子核越稳定；核聚变不可控，现在核电站主要采用核裂变。
本题考查学生对比结合能概念、核聚变核裂变特点的掌握，是一道基础题。
2.【答案】D
【解析】解：A、该航天器在近地圆轨道运行时，航天器处于完全失重状态，但宇航员可以使用弹簧臂力器锻炼身体，故A错误；
B、卫星绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力有：GMmr2=mv2r，解得：v= GMr；航天器在近地圆轨道运行时的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，所以卫星绕行速度大于静止轨道卫星的速度，故B错误；
C、根据开普勒第三定律可得r3T2=k，同步卫星的周期为24h，所以航天器运行周期小于24h，故C错误；
D、若航天器的周期为T，引力常量为G，根据万有引力提供向心力，则有：GMmr2=mr4π2T2，解得M=4π2r3GT2，其中r≈R；
根据密度计算公式可得：ρ=MV，其中V=43πR3，则地球的平均密度约为：ρ=3πGT2，故D正确。
故选：D。
航天器中宇航员可以使用弹簧臂力器锻炼身体；由万有引力提供向心力得到线速度表达式分析线速度大小；根据开普勒第三定律分析周期大小；根据万有引力提供向心力求解地球的质量，根据密度的计算公式求解密度。
本题主要是考查万有引力定律及其应用，解答本题的关键是能够根据万有引力提供向心力结合向心力公式进行分析，掌握开普勒第三定律的应用方法。
3.【答案】B
【解析】解：A、波向右传播，根据同侧法可知，质点c开始振动方向向下，而在波的传播方向上各个质点的起振方向都和波源的起振方向相同，则知质点a开始振动的方向向下，故A错误；
B、波向右传播，根据同侧法可知，图示时刻质点a向下振动，质点b向上振动，之后质点a先向下振动到波谷再经历T4周期从波谷回到平衡位置，而质点b先直接向上振动回到平衡位置，可知质点a回到平衡位置的时间大于T4，而质点b回到平衡位置的时间小于T4，即质点b比质点a先回到平衡位置，故B正确；
C、再过四分之一周期，质点c到达波谷，加速度向上且达到最大值，故C错误；
D、质点c只上下振动，不随波向右移动，故D错误。
故选：B。
介质中各个质点开始振动方向都相同，根据同侧法判断质点c开始振动的方向，即可知道质点a开始振动的方向。根据图中质点a、b的振动方向，判断它们回到平衡位置的先后。再过四分之一周期，分析质点c的位置判断其加速度大小和方向。质点c不会沿波的传播方向迁移。
本题关键要掌握简谐波的特点：介质中各个质点的起振方向都和波源的起振方向相同，熟练运用同侧法判断质点的振动方向。
4.【答案】C
【解析】解：A、根据f=Pvm=960000032N=300000N，即重型气垫船在海面航行过程中所受的阻力大小为300000N，故A错误；
B、根据P=Fv，当重型气垫船速度增大后，其牵引力F减小，又根据牛顿第二定律F−f=ma，可得a=F−fm，可知重型气垫船的加速度a会逐渐减小，故B错误；
C、根据P=Fv，可知F=Pv，当重型气垫船速度为19.2m/s时，F=500000N，根据牛顿第二定律F−f=ma，可得a=F−fm=500000−300000500000m/s2=0.4m/s2，故C正确；
D、当重型气垫船在海面以额定功率匀速航行时，此时牵引力F=f，若阻力突然增大到原来的1.5倍，根据牛顿第二定律f−F=ma，可得a=f−Fm，气垫船将做加速度减小的减速运动，故D错误；
故选：C。
当重型气垫船达到最大速度时牵引力等于阻力，根据f=Pvm即可求解A；根据P=Fv以及牛顿第二定律杰克联立分析BCD选项。
该题考查机车的两类启动方式，要掌握P=Fv功率公式，同时明确重型气垫船在运动过程中的受力，并根据牛顿第二定律求解其加速度，题目难度适中。
5.【答案】A
【解析】解：A、光线发射器中发出的三种光子的能量分别为：E1=−1.51eV−(−13.6)eV=12.09eV，E2=−3.40eV−(−13.6)eV=10.2eV，E3=−1.51eV−(−3.40)eV=1.89eV
其中只有a、b两种能量较大的光可以使光电管发生光电效应，结合光电效应的条件可知该金属的逸出功不能小于1.89eV，故A正确；
BC、由丙图可知a光遏止电压小于b光遏止电压，由eUc=Ek=hν−W0=hcλ−W0可知：a光子能量小于b光子能量，a光子波长大于b光子的波长，a光更容易发生明显衍射，故BC错误；
D、部分光线被遮挡，照射光电管的光子数量减少，则光电子数量减小，光电流变小，从而引发报警，故D错误。
故选：A。
计算出发射器发出的光子能量结合光电效应的条件分析金属逸出功范围；根据爱因斯坦光电效应方程结合动能定理分析a光和b光的能量和波长大小；由光电流和光子数关系判断。
本题考查爱因斯坦光电效应方程和玻尔理论的综合应用，解决本题的关键要掌握能级跃迁与发出或吸收光子能量的关系，对于可见光应注意掌握光效应方程。
6.【答案】CD
【解析】解：A、根据图甲可知，①状态下的分子速率大的分子大于②状态下的分子速率，因此气体在①状态下的分子平均动能大于②状态下的分子平均动能，故A错误；
B、由图乙可知，当r=r2时分子势能最小，即在r2位置时分子引力大小等于分子斥力大小，当r>r2时分子力表现为引力，故B错误；
C、根据图丙，在关火后打开压力阀开始放气的瞬间，锅内气体膨胀，气体对外界做功，即Wp2V2，因此T1