2022天津南开区高三下学期一模考试物理试题含解析

2021—2022学年度第二学期南开区高三年级模拟考试（一）物理学科试卷

本试卷分为第I卷（选择题）和第II卷两部分，共100分。考试用时60分钟。

注意事项：答卷前，考生务必用黑水笔和2B铅笔将自己的姓名、准考证号、考试科目填涂在答题卡上相应位置：答题时，务必将1卷答案用2B铅笔涂写在答题卡上，将II卷答案用黑水笔填写在答题卡上相应位置，答在试卷上无效。考后请将答题卡交回。

第I卷

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. 下列说法中正确的是（　　）

A. 光电效应说明光具有粒子性，它是由爱因斯坦首先发现并加以理论解释的

B. 卢瑟福通过对粒子散射实验的研究，揭示了原子核的结构

C. 处于能级的大量氢原子向低能级跃迁时，最多可辐射出种不同频率的光子

D. 氢原子辐射出一个光子后，氢原子电势能减小，核外电子动能增大

【1题答案】

【答案】D

【解析】

【详解】A．光电效应说明光具有粒子性，它是由赫兹首先发现，爱因斯坦进行了理论解释，A错误；

B．卢瑟福通过对粒子散射实验的研究，揭示了原子的核式结构，B错误；

C．处于能级的大量氢原子向低能级跃迁时，根据

可知最多可辐射出种不同频率的光子，C错误；

D．氢原子辐射出一个光子后，电子从高轨道跃迁到低轨道，可知氢原子电势能减小，核外电子动能增大，D正确；

故选D。

2. 一列简谐横波以的速度沿绳子由向传播，质点、间的水平距离如图甲所示。若时刻，质点正从平衡位置向上振动，其振动图像如图乙所示，规定向上为正方向，则质点的振动图像为如图中的（　　）

A.  B.

C.  D.

【2题答案】

【答案】D

【解析】

【详解】由的振动图像可知周期为，则波的波长为

点开始振动方向向上，而间距离满足

根据波形可知，时，点正到达波峰，D正确，BCD错误；

故选D。

3. 如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面的复色光从空气射向边的中点，入射方向与边的夹角为，经三棱镜折射后分为、两束单色光，单色光偏折到边的中点，单色光偏折到点，则下列说法正确的是（　　）

A. 光的频率小于光的频率

B. 棱镜对单色光的折射率小于

C. 在棱镜中光的传播速度大于光的传播速度

D. 分别通过同一双缝干涉装置，光的相邻亮条纹间距大

【3题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】A．由光路图可知，三棱镜对光的折射率较大，则光的频率大于光的频率，A错误；

B．如图所示

光在边的入射角为，折射角为，则三棱镜对光的折射率为

由于三棱镜对光的折射率较小，故棱镜对单色光的折射率小于，B正确；

C．根据

由于三棱镜对光的折射率较大，故在棱镜中光的传播速度小于光的传播速度，C错误；

D．三棱镜对光的折射率较大，则光的频率较大，光的波长较小，根据

可知分别通过同一双缝干涉装置，光的相邻亮条纹间距小，D错误。

故选B。

4. 如图某电容传声器结构示意图，当人对着传声器讲话，膜片会振动。若某次膜片振动时，膜片与极板距离增大，则在此过程中（　　）

A. 膜片与极板间的电容增大 B. 极板所带电荷量增大

C. 膜片与极板间电场强度减小 D. 电阻R中有方向向下的电流通过

【4题答案】

【答案】C

【解析】

【详解】A．振动膜片振动时，膜片与极板距离增大，电容器两极板的距离增大，由公式

可知，电容减小，故A错误；

B．由公式

Q=CU

知，U不变的情况下，电容减小，电容器所带电荷量Q减小，故B错误；

C．由公式

知，U不变，间距d增大，则场强E减小，故C正确；

D．极板带电量减小，电容器放电，则电阻R中有方向向上的电流通过，故D错误。

故选C。

5. 弹跳能力是职业篮球运动员重要的身体素质指标之一，许多著名的篮球运动员因为具有惊人的弹跳能力而被球迷称为“弹簧人”。弹跳过程是身体肌肉、骨骼关节等部位一系列相关动作的过程，屈膝是其中的一个关键动作。如图所示，人屈膝下蹲时，膝关节弯曲的角度为，设此时大、小腿部的肌群对膝关节的作用力的方向水平向后，且大腿骨、小腿骨对膝关节的作用力大致相等，那么脚掌所受地面竖直向上的弹力约为（　　）

A.  B.  C.  D.

【5题答案】

【答案】A

【解析】

【详解】受力如图所示

设大腿骨和小腿骨对膝关节的作用力大小为F1，已知它们之间的夹角为θ，F即为它们的合力的大小，作出平行四边形定则如图所示，有

则脚掌对地面竖直向下的压力为

由牛顿第三定律可知脚掌所受地面竖直向上弹力为

故选A。

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. 下列说法中错误的是（　　）

A. 显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停的做无规则运动，这反映了液体分子运动的无规则性

B. 分子间的相互作用力随着分子间距离的增大，一定先减小后增大

C. 分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大

D. 内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和

【6题答案】

【答案】BD

【解析】

【详解】A．显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停的做无规则运动，这反映了液体分子运动的无规则性，A说法正确，不满足题意要求；

B．随着分子间的距离增大，分子间的引力和斥力均减小，斥力减小得更快，当分子间距离小于时，分子力表现为斥力，随距离的增大而减小；当分子间距离大于时，分子力表现为引力，随距离的增大先增大而减小，B说法错误，满足题意要求；

C．当分子力表现为斥力时，分子间距离增大时，分子斥力做正功，分子势能减小；当分子力表现为引力时，分子间距离增大时，分子引力做负功，分子势能增大，C说法正确，不满足题意要求；

D．内能是物体中所有分子热运动所具有的动能和势能的总和，D说法错误，满足题意要求；

故选BD。

7. 我国领先全球的特高压输电技术将为国家“碳中和”做出独特的贡献。白鹤滩水电站是世界第二大水电站，共安装16台我国自主研制的全球单机容量最大功率百万千瓦水轮发电机组。2021年6月28日白鹤滩水电站首批初装机容量1600万千瓦正式并网发电，在传输电能总功率不变情况下，从原先150KV高压输电升级为1350KV特高压输电。则下列说法正确的是（　　）

A. 若输电线不变，则输电线上损失的电压变为原先的

B. 若输电线不变，则输电线上损失功率变为原先的

C. 如果损失功率不变，相同材料、传输到相同地方所需导线横截面积是原先的

D. 如果损失功率不变，相同材料、相同粗细的输电线传输距离是原先的倍

【7题答案】

【答案】BC

【解析】

【详解】AB．根据

可得升压后输送电流与原来电流之比为

升压后输电线上损失电压与原来损失电压之比为

升压后输电线上损失功率与原来损失功率之比为

A错误，B正确；

C．如果损失功率不变，可知输电线的电阻应变为原先的倍，根据

可知相同材料、传输到相同地方所需导线横截面积是原先的，C正确；

D．如果损失功率不变，可知输电线的电阻应变为原先的倍，根据

可知相同材料、相同粗细的输电线传输距离是原先的倍，D错误；

故选BC。

8. 假设宇宙中有两颗相距足够远的行星A和B，半径分别为和。各自相应卫星环绕行星做匀速圆周运动的运行周期的平方与轨道半径三次方的关系如图所示，环绕相应行星表面运行的两颗卫星的环绕周期都为。则（　　）

A. 行星A的质量大于行星B的质量

B. 行星A的密度等于行星B的密度

C. 行星A的第一宇宙速度小于行星B的第一宇宙速度

D. 当两行星的卫星轨道半径相同时，行星A的卫星向心加速度大于行星B的卫星向心加速度

【8题答案】

【答案】ABD

【解析】

【详解】A．根据

解得

可知图像的斜率为

可知行星A的质量大于行星B的质量，A正确；

B．由题意可知，卫星在两颗行星表面做匀速圆周运动的周期相等，则行星的密度为

可知行星A的密度等于行星B的密度，B正确；

C．行星的第一宇宙速度等于卫星在行星表面做匀速圆周运动的线速度，则有

由于行星A的半径大于行星B的半径，故行星A的第一宇宙速度大于行星B的第一宇宙速度，C错误；

D．根据

解得

当两行星的卫星轨道半径相同，由于行星A的质量大于行星B的质量，可知行星A的卫星向心加速度大于行星B的卫星向心加速度，D正确；

故选ABD。

第II卷

9. （1） 某同学用如图a所示的装置验证机械能守恒定律。一根细线系住钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于点，光电门固定在的正下方。在钢球底部竖直地粘住一片宽为的遮光条。将钢球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间可由计时器测出，取作为钢球经过点时的速度。记录钢球每次下落的高度和计时器示数，计算并比较钢球在释放点和点之间的重力势能变化大小与动能变化大小，就能验证钢球机械能是否守恒。

①用计算钢球重力势能变化的大小，式中钢球下落高度应测量释放时的钢球球心到___________之间的竖直距离。（填序号）

A． 钢球在点时的顶端

B． 钢球在点时的球心

C． 钢球在点时的底端

②用计算钢球动能变化的大小，用刻度尺测量遮光条宽度，示数如图b所示，其读数为___________。某次测量中，计时器的示数为，则钢球的速度___________。

他发现表中与之间存在差异，则造成这个差异的原因是___________

【9题答案】

【答案】    ①. B    ②. 1.00##0.99##1.01    ③. 1.00##0.99##1.01    ④. 遮光条到悬点的距离大于球心到悬点的距离，到最低点遮光条通过光电门时的线速度大于球心的线速度

【解析】

【详解】①[1]小球下落的高度为初、末位置球心间的距离，B正确，AC错误；

故选B。

②[2]由图可知遮光条宽度为

[3]则钢球的速度为

[4]若是空气阻力造成的，则应该是钢球增加的动能小球减少的重力势能，但表格数据却是大于，原因是遮光条到悬点的距离大于球心到悬点的距离，钢球到最低点时，遮光条通过光电门时的线速度大于球心的线速度，代入计算时，钢球增加的动能偏大。

10. 如图所示，光滑曲面AB与粗糙水平面BC平滑连接于B点，BC右端连接内壁光滑、半径m的细管CD，管口D端正下方直立一根劲度系数N/m的轻弹簧，弹簧端固定，另一端恰好与管口D端平齐。质量为1kg的小球从距BC的高度m处静止释放，进入管口C端时与圆管恰好无作用力，通过CD后，在压缩弹簧过程中小球速度最大时弹簧的弹性势能J。重力加速度g取。求：

（1）小球到达B点时的速度大小；

（2）在BC上小球克服摩擦力做的功；

（3）在压缩弹簧过程中小球的最大动能。

【10题答案】

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【分析】

【详解】（1）光滑曲面AB，小球从A点运动到B点，由动能定理可知

解得

（2）进入管口C端时与圆管恰好无作用力，即只有重力提供向心力

解得

小球由B点运动到C点，由动能定理可知

解得在BC上小球克服摩擦力做的功

（3）在压缩弹簧过程中小球的最大速度时，合力为零

解得

小球由C点运动至速度最大，由动能定理可知

解得

11. 如图所示，空间分布着水平方向的匀强磁场，磁场区域的水平宽度d=0.4m，竖直方向足够长磁感应强度B=0.5T。正方形线框PQMN边长L=0.4m，质量m=0.2kg，电阻R=0.1Ω，开始时放在光滑绝缘水平板上“I”位置，现用一水平向右的恒力F=0.8N拉线框，使其向右穿过磁场区，最后到达“Ⅱ”位置（MN边恰好出磁场）。设线框平面在运动中始终保持在竖直平面内，PQ边刚进入磁场后线框恰好做匀速运动，g取10m/s2。试求∶

（1）线框进入磁场前运动的距离D；

（2）上述整个过程中线框内产生的焦耳热；

（3）若线框PQ边刚进入磁场时突然撤去绝缘板，线框在空中运动，则线框离开磁场时速度多大？线框内产生的焦耳热又为多大？

【11题答案】

【答案】(1)0.5m；(2)0.64J；(3)，0.64J

【解析】

【分析】

【详解】(1)线框在磁场中匀速运动，则

由公式可得

根据闭合电路的欧姆定律可得

切割磁感应线产生的感应电动势

联立解得

根据动能定理可得

解得

(2)由能量守恒定律可知

(3)撤去绝缘板后，线框在磁场中水平方向所受合力为零，竖直方向只受重力，因此线框在穿过磁场过程中做平抛运动；水平方向

竖直方向

则

撤去绝缘板后，线框产生的热量为

12. 由于受地球信风带和盛行西风带的影响，海洋中一部分海水做定向流动，称为风海流，风海流中蕴藏着巨大的动力资源。因为海水中含有大量的带电离子，这些离子随风海流做定向运动，如果有足够强的磁场能使海流中的正、负离子发生偏转，便可用来发电。如图为一利用风海流发电的磁流体发电机原理示意图，用绝缘材料制成一个横截面为矩形的管道，在管道的上、下两个内表面装有两块金属板、，金属板长为，宽为，两板间的距离为。将管道沿风海流方向固定在风海流中，在金属板之间加一水平匀强磁场，磁感应强度大小为，方向由南向北，用导线将、外侧连接电阻为的航标灯（图中未画出）。工作时，海水从东向西流过管道，在两金属板之间形成电势差，可以对航标灯供电。设管道内海水的流速处处相同，且速率恒为，海水的电阻率为，海水所受摩擦阻力与流速成正比，为比例系数。

（1）求磁流体发电机电动势的大小，并判断、两板哪个板电势较高；

（2）由于管道内海水中有电流通过，求磁场对管道内海水作用力的大小和方向；

（3）求在时间内磁流体发电机消耗的总机械能。

【12题答案】

【答案】（1），板电势高；（2），方向向东；（3）

【解析】

【详解】（1）由左手定则可知正离子向下偏转，故板电势高；

两板间电压稳定时有

解得

（2）设管道内海水的电阻为，根据电阻定律可得

组成的闭合回路中电流为

磁场对管道内海水的作用力大小为

联立解得 

由左手定则判定方向向东；

（3）闭合回路消耗的电能为

克服阻力做功为

故消耗的机械能为

13. 在新冠肺炎疫情防控时期，测体温已成为一种必要的防控手段，在温度计紧缺的情况下，某同学利用身边的实验器材，将热敏电阻作为测温探头，制作了一个电路图如图甲所示的简易金属测温计。现有实验器材：

A． 电源 ：电动势9V，内阻不计

B． 电源 ：电动势3V，内阻不计

C． 电流表A：量程0~50mA，内阻约为10Ω

D． 电压表 ；量程0—3V，内阻约为2kΩ

E． 电压表 ：量程0—15V，内阻约为10kΩ

F． 滑动变阻器 ：最大阻值为10Ω

G． 滑动变阻器 ：最大阻值为2kΩ

H． 定值电阻 ；阻值约为100Ω

I．热敏电阻 ：电阻与温度关系图像如图乙所示

J． 开关、导线若干

①为了尽可能准确的测定 ，该同学采用E=3V的电源设计了以下四种测量 的实验电路图，其中最合理的是 ___________ 。

 ②所选实验电路图中的电压表应选择 ___________ ，滑动变阻器应选择 ___________ 。（填写器材前的序号）

③该同学在一次实验测量中，电流表读数为12mA，电压表指针位置如图丙所示，电压表的读数为 ___________ V，测定值电阻 = ___________ Ω

④图甲中选用E_1=9V的电源，作为测温计读数盘的电压表应该选择 ___________ （填写器材前的序号）；若第③问所测得 即为多次测量的平均值，则应在图甲电压表中电压值为 ___________ V的位置标上37°C。

【13题答案】

【答案】    ①. A    ②. D    ③. F    ④. 1.20    ⑤. 100    ⑥. D    ⑦. 1.80

【解析】

【详解】①[1]待测定值电阻的阻值约为100，电源电动势

电压表应该选用，电压表的内阻，电流表的内阻，根据

可知测量电路的电流表外接误差较小，为了尽可能准确地测定，电路应该选用分压式接法，同时滑动变阻器选择最大阻值较小的，所以电路合理的是A，电压表选择D、滑动变阻器选择F；

 ②[2][3]根据上述分析可知电压表选择D、滑动变阻器选择F；

 ③[4]选用的电压表量程为0~3V，分度值为0.1V，所以电压表指针所指位置的读数为1.20V；

[5]定值电阻为

 ④[6]根据题图 甲电路分析可知当温度升高时，热敏电阻的阻值变小，分配的电压变小，而与之串联的定值电阻两端的电压变大，一般人体发热40℃已是高烧，由题图乙可知热敏电阻阻值约为300Ω，定值电阻分配的电压约为2.25V<3V，所以电压表选D；

 [7]题图乙中温度为37℃时所对应的热敏电阻阻值为400Ω，根据串联电路的特点可知