天津市河西区2024届高三下学期总复习质量调查(二)物理试卷(解析版)

这是一份天津市河西区2024届高三下学期总复习质量调查(二)物理试卷(解析版)，共17页。
注意事项：
1.答题前，考生先将自己的姓名、考生号、考场号和座位号填写清楚，将条形码准确粘贴在条形码区域内。
2.选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整，笔迹清楚。
3.请按照题号顺序在答题卡各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试卷上答题无效。
4.作图可先使用铅笔画出，确定后必须用黑色字迹的签字笔描黑。
5.保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱。不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
第Ⅰ卷（选择题：共40分）
一、选择题（每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的，每小题5分，共25分）
1. 可见光为我们呈现了色彩斑斓的世界和各种有趣的现象。用红光和蓝光完成各种实验，以下说法中正确的是（ ）
A. 红光和蓝光分别射入同一块玻璃砖，蓝光在玻璃砖中的传播速度更大
B. 红光和蓝光分别从纯水射向空气，蓝光发生全反射的临界角更大
C. 用同样的装置进行双缝干涉实验，蓝光相邻两亮条纹间的间距更大
D. 用红光进行单缝衍射实验，狭缝越窄，衍射后在屏上产生的中央亮条纹越宽
【答案】D
【解析】A．红光和蓝光分别射入同一块玻璃砖，红光的频率小于蓝光的频率，玻璃砖对红光的折射率小于对蓝光的折射率，根据
可知红光在玻璃砖中的传播速度更大，故A错误；
B．根据全反射临界角公式
由于红光的折射率较小，可知红光和蓝光分别从纯水射向空气，红光发生全反射的临界角更大，故B错误；
C．根据
用同样的装置进行双缝干涉实验，红光的波长较大，红光相邻两亮条纹间的间距更大，故C错误；
D．用红光进行单缝衍射实验，狭缝越窄，衍射后在屏上产生的中央亮条纹越宽，故D正确。
故选D。
2. 从分子、原子到电子，再从原子核到核子，人类对微观世界的认识构成了一部科学史诗。以下哪一项实验研究结果或科学事实，揭示了电子是构成各种物质的共有成分（ ）
A. 汤姆孙使用气体放电管对阴极射线进行的研究
B. 卢瑟福指导助手进行粒子散射实验的研究
C. 对光电效应的研究
D. 玻尔理论对氢原子谱线系解释和预言
【答案】A
【解析】汤姆孙使用气体放电管对阴极射线进行的研究，发现了电子，揭示了电子是构成各种物质的共有成分。
故选A。
3. 气压式电脑升降桌通过汽缸上下运动来支配桌子升降，其简易结构如图所示。圆柱形汽缸与桌面固定连接，柱状活塞与底座固定连接。可自由移动的汽缸与活塞之间封闭着一定质量的理想气体，汽缸导热性能良好，活塞可在气缸内无摩擦活动。设气体的初始状态为A，将电脑放在桌面上保持不动，桌子缓慢下降一段距离后达到稳定状态B。打开空调一段时间后，室内温度降低到设定温度，稳定后气桌面体状态为C。则气体从状态的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 从A到B的过程中，气体等温压缩，压强增大
B. 从A到B的过程中，气体从外界吸热
C. 从B到C的过程中，气体等压降温，体积增大
D. 从B到C过程中，气体从外界吸热
【答案】A
【解析】A．从A到B的过程中，桌子缓慢下降，由于汽缸导热性能良好，可知气体等温压缩，体积减小，根据玻意耳定律可知，压强增大，故A正确；
B．从A到B的过程中，气体温度不变，内能不变，体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体会向外界放热，故B错误；
C．从B到C的过程中，桌面受力不变，气体压强一定，根据盖吕萨克定律可知，温度降低，体积一定减小，故C错误；
D．从B到C的过程中，气体温度降低，内能减小，体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体会向外界放热，故D错误。
故选A。
4. 如图所示，空间站A和卫星B在不同高度的轨道上绕地球做匀速圆周运动。以下说法正确的是（ ）
A. 空间站内的宇航员处于超重状态
B. A的角速度大于B的角速度
C. A的加速度小于B的加速度
D. A与地球中心的连线和B与地球中心的连线在相同时间内扫过的面积相等
【答案】B
【解析】A．空间站内的宇航员受到的万有引力提供向心力，宇航员处于失重状态，故A错误；
BC．根据万有引力提供向心力可得
可得
，
可知A的角速度大于B的角速度，A的加速度大于B的加速度，故B正确，C错误；
D．根据开普勒第二定律可知，同一轨道上，卫星与地心连线在相同时间内扫过的面积相等，但A、B处于不同轨道，所以A与地球中心的连线和B与地球中心的连线在相同时间内扫过的面积不相等，故D错误。故选B。
5. 一个单匝矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴做匀速转动。通过线圈的磁通量随时间t的变化规律如图所示，则以下说法正确的是（ ）
A. 零时刻线圈位于中性面
B. 时刻电流方向发生改变
C. 感应电动势的有效值为
D. 时刻到时刻，感应电动势的平均值为零
【答案】C
【解析】A．零时刻，穿过线圈的磁通量为0，磁通量变化率最大，则感应电动势最大，感应电流最大，线圈不是位于中性面，故A错误；
B．时刻穿过线圈的磁通量为0，磁通量变化率最大，则感应电动势最大，感应电流最大，线圈不是位于中性面，电流方向没有发生改变，故B错误；
C．感应电动势的最大值为
则感应电动势的有效值为
故C正确；
D．时刻到时刻，穿过线圈的磁通量变化量大小为
根据法拉第电磁感应定律可知此过程平均感应电动势不为0，故D错误。故选C。
二、多项选择题（每小题给出的四个选项中，有多个选项正确。每小题5分，全对的得5分，选不全得3分，选错或不答得0分，共15分）
6. 图甲为一列简谐横波在时刻的波形图，P、Q为该横波上的两个质点，它们的平衡位置坐标分别为、。图乙为质点Q的振动图像。下列说法正确的是（ ）
A. 波速是，波沿x轴正方向传播
B. 时质点Q传播到处
C. 时质点P的加速度最大且沿y轴负方向
D. 从到，质点P通过的路程为2m
【答案】AC
【解析】A．由图甲、乙可知
，
则波速为
由图乙可知，时质点Q向轴负方向振动，由图甲结合波形平移法可知，波沿x轴正方向传播，故A正确；
B．质点只会在平衡位置上下振动，不会随波的传播方向迁移，故B错误；
C．由图甲可知，时质点P位于波谷位置，由于
可知时质点P位于波峰位置，此时质点P的加速度最大且沿y轴负方向，故C正确；
D．由图甲可知，时质点P位于波谷位置，则时位于平衡位置，时位于波谷到平衡位置间一个位置，从到，有
由于计时位置不是平衡位置或者波谷、波峰位置，则质点P通过的路程满足
故D错误。故选AC。
7. 某同学设计了一个电容式风力传感器，如图所示。将电容器与静电计组成回路，P点为极板间的一点。可动电极在风力作用下向右移动，风力越大，移动距离越大（可动电极不会到达P点）。若极板上电荷量保持不变，则下列说法正确的是（ ）
A. 风力越大，电容器电容越小
B. 风力越大，极板间电场强度越大
C. 风力越大，P点的电势越小
D. 风力越大，静电计指针张角越小
【答案】CD
【解析】AD．可动电极在风力作用下向右移动，风力越大，移动距离越大，则板间距离越小，根据
可知电容越大，极板上电荷量保持不变，根据
可知板间电压越小，则静电计指针张角越小，故A错误，D正确；
BC．根据
可知极板间电场强度保持不变，由于风力越大，P点与接地负极板的距离越小，根据
可知P点与接地负极板的电势差越小，则P点的电势越小，故B错误，C正确。
故选CD。
8. 如图所示是一种弹簧人公仔玩具，由头部、弹簧和身体三部分组成，头部的质量为m，弹簧两端分别与公仔的头部和身体固连。先将公仔放置在水平桌面上，并让头部静止。然后用手竖直向下按压公仔的头部，使之缓慢下降h距离，之后迅速放手。放手后，公仔的头部经过时间t，沿竖直方向上升到最高点时速度为零。此过程弹簧始终处于弹性限度内、公仔的身体不离开桌面，不计空气阻力及弹簧质量。在公仔头部上升的过程中（ ）
A. 水平桌面对公仔身体的支持力先减小后增大
B. 弹簧对公仔头部弹力冲量的大小为mgt
C. 公仔头部的动能最大时，弹簧的弹性势能为零
D. 向下按压时头部下降的距离小于h，则放手后头部上升到最高点所需的时间仍为t
【答案】BD
【解析】A．用手竖直向下按压公仔的头部缓慢下降h距离时，此时水平桌面对公仔身体的支持力达到最大，随后迅速放手，开始弹力大于公仔的头部重力，合力向上，加速度向上，公仔的头部向上加速运动，弹簧弹力减小，水平桌面对公仔身体的支持力减小，当弹力等于头部重力时，加速度是零，头部向上达到最大速度，以后弹力小于头部重力，头部做减速运动，当向上弹力是零时，头部只受重力，头部继续向上做减速运动，以后弹簧处于拉伸状态，头部受弹力向下，同时身体受向上的弹力，头部上升到最高点时速度是零，弹簧达到最大拉伸状态，因此在公仔头部上升的过程中，水平桌面对公仔身体的支持力一直减小，A错误；
B．公仔头部上升的过程中，设弹簧弹力冲量大小为，取向上为正，头部上升到最高点时速度是零，由动量定理可得
解得
B正确；
C．公仔头部上升的过程中，当弹力大小等于头部重力时，加速度是零，速度最大，则动能最大，此时弹簧仍处于压缩状态，因此弹簧的弹性势能不是零，C错误；
D．由题意可知，公仔的头部在运动过程中，弹簧始终处于弹性限度内、公仔的身体不离开桌面，因此公仔头部的运动可看做竖直方向弹簧振子模型，即简谐运动，由弹簧振子的振动周期公式可知，周期只与振子的质量和弹簧的劲度系数有关，与振幅无关，因此公仔头部从最低点到最高点的时间是半个周期，所以向下按压时头部下降的距离小于h，则放手后头部上升到最高点所需的时间仍为t，D正确。
故选BD。
第Ⅱ卷：非选择题
三、实验题（共2小题，共12分）
9. 某实验小组采用如图甲所示的实验装置做“验证动量守恒定律”的实验。在桌面上放置气垫导轨，安装光电计时器1和光电计时器2，放置带有遮光片的滑块A、B，调节气垫导轨成水平状态。
（1）用螺旋测微器测量滑块A上遮光片的宽度，如图乙所示，读数为______mm。
（2）实验开始前滑块A置于光电门1的左侧，滑块B静置于两光电门间的某一适当位置。给A一个向右的初速度，A通过光电门1的时间为。A与B碰撞后，B通过光电门2的时间为，A通过光电门1的时间为。为完成该实验，还需要测量的物理量有______。
A. 滑块B上遮光片的宽度
B. 滑块A的总质量
C. 滑块B的总质量
D. 光电门1到光电门2的间距L
（3）若利用（1）（2）中所给物理量的符号书写的表达式______成立，则说明动量守恒定律成立。
【答案】（1）1.195 （2）ABC （3）
【解析】【小问1详解】
螺旋测微器的精确值为，由图可知滑块A上遮光片的宽度为
【小问2详解】
由题意可知，碰撞前A通过光电门1速度大小为
碰撞后A通过光电门1的速度为
碰撞后B通过光电门2的速度为
根据动量守恒可得
可知为了完成该实验，还需要测量物理量有滑块B上遮光片的宽度，滑块A的总质量，滑块B的总质量。
故选ABC。
【小问3详解】
根据
，，
联立可得满足
则说明动量守恒定律成立。
10. 现在要测量一节干电池的内阻，有下列器材可供使用：
A.待测干电池一节
B.电流表1：量程0~0.6A，内阻约为0.2Ω
C.电流表2：量程0~0.6A，内阻为0.2Ω
D.电压表：量程0~3V，内阻未知
E.滑动变阻器：阻值范围为0~10Ω，允许通过的最大电流2A
F.开关、导线若干
（1）由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差。要尽可能准确地测量电池的内阻，在上述器材中，电流表应选择______（填写器材前的字母），且同时选择图______（填“甲”或“乙”）作为实验电路。
（2）实验中根据电流表和电压表的读数得到了如图丙所示的图像。在修正实验系统误差后，可以计算出这节干电池的内阻______Ω。
【答案】（1）C 甲 （2）1.05
【解析】【小问1详解】
[1][2]由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差。要尽可能准确地测量电池的内阻，在上述器材中，由于电流表2内阻已知，则电流表应选择C；电流表内阻已知时，电流表的分压可知，则应选择图甲作为实验电路。
【小问2详解】
根据图甲电路图，由闭合电路欧姆定律可得
可得
可知图像的斜率绝对值为
解得这节干电池的内阻为
三、计算题：解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
11. 如图所示，光滑水平面上固定一倾角的斜面，斜面的长度，质量为的足够长的木板左端与斜面底端平滑连接（木板与斜面不粘连）。一个质量为的滑块（可视为质点）从斜面的顶端由静止开始下滑，到达斜面底端时的速度大小为，接着立即以该速度大小沿水平方向滑上长木板。已知滑块与斜面间的动摩擦因数为，滑块与长木板间的动摩擦因数为，g取。求：
（1）滑块到达斜面底端时的速度大小以及滑块在斜面上运动的过程中斜面对滑块支持力的冲量；
（2）滑块与木板最终达到的共同速度v的大小以及滑块相对于长木板滑动的距离x。
【答案】（1），，方向垂直于斜面向上；（2），
【解析】（1）滑块在斜面上下滑时，以滑块为研究对象，有
解得
滑块在斜面上做匀变速直线运动，有
解得，
斜面对滑块支持力的冲量为
解得，方向垂直于斜面向上
（2）滑块与木板最终达到的共同速度，根据动量守恒可得
解得
滑块与木板相互作用的过程中，根据能量守恒可得
解得
12. 如图所示，导体棒的质量、电阻、长度，导体棒横放在直角金属框架上且与导轨、垂直。金属框架放在绝缘水平面上，其质量、其与水平面间的动摩擦因数，框架上相互平行的导轨、相距为。框架只有部分具有电阻，该部分电阻。整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度。垂直于棒施加的水平向右的恒力，棒从静止开始无摩擦地运动，始终与导轨保持良好接触；当棒运动到某处时，框架开始运动。以上过程流过棒的电荷量为。设框架与水平面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取。求：
（1）框架开始运动时，棒中电流的大小和棒的加速度大小；
（2）此过程棒的运动距离x和回路中产生的热量Q。
【答案】（1），；（2），
【解析】（1）设框架开始运动时，棒中的电流为I，棒加速度的大小为a。以框架为研究对象，有
解得
以棒为研究对象，有
解得
（2）设从棒开始运动到框架开始运动所经历的时间为t，此过程中回路中的平均感应电动势为，平均感应电流为。于是有
根据闭合电路欧姆定律，有
再根据
可以求出
设框架刚开始运动时棒的速度大小为v，于是有
再结合
可以解得
13. 如图所示为一种新型质谱仪原理图，离子源S中飘出初速度为零的离子，经MN间的电场加速后，沿轴线进入图中虚线所示的圆形匀强磁场区域。圆形匀强磁场半径为R，磁场区域的右下部分圆周边界处安装有接收底片PQ，P在O的正下方，Q与O同在轴线上。一个质量为m的一价正离子从离子源飘入电场，最后恰好打在P点。已知元电荷为e，MN间电压为U，离子重力忽略不计。
（1）求圆形区域中磁感应强度B的大小。
（2）因放置失误，导致磁场区域整体向下移动，使磁场区域圆心偏离轴线Δx，，求此情况下一价正离子打在底片上的位置。(用该位置到O点的连线与轴线所成的角度θ表示)
（3）若在离子源中放入质量为km、(k＋1)m的一价正离子，MN的电压波动范围为U±ΔU，若要这两种离子在底片上的位置不重叠，求应满足的条件。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）一个质量为m的一价正离子从离子源飘入电场，最后恰好打在P点，根据几何关系可知离子圆周运动的轨道半径
r1＝R
离子圆周运动过程，由洛伦兹力提供向心力
在电场中加速过程有
联立解得，圆形区域中磁感应强度B的大小为
（2）根据题意可知，满足（1）条件情况下，粒子在半径为R的圆形磁场中做圆周运动的半径为R，若磁场区域圆心向下偏离轴线
相当于在磁场区域圆心上方之间一组平行粒子进入磁场，由磁聚焦可知，离子均打在底片上的位置仍在光屏的P点，如图所示
由几何关系可知
θ＝90°
（3）在离子源中放入不同的离子，离子打在底片上的位置到O点连线与轴线成θ角，根据题意，设运动半径为r，粒子在磁场圆中由径向入射，最终沿径向打在底片上，由几何关系知
令加速电场电压为U1，由动能定理有
在磁场中，由牛顿第二定律有
联立解得
可知，当质量M为km的离子，对应角度
同理，当质量M为(k＋1)m的离子，对应角度
其中(U－ΔU)≤U1≤(U＋ΔU)
若要这两种离子在底片上的位置不重叠，则需要满足
解得