2022-2023学年天津市第二十五中学高三上学期期末阶段性测试物理试题含解析

天津市第二十五中学2022-2023学年度第一学期高三期末阶段性测试

物理试卷

一、单选题（每题5分，共25分）

1. 镭是一种放射性很强的元素，它的所有同位素都具有强烈的放射性，其中最稳定的同位素为镭226，半衰期约为1600年，会衰变成氡222，衰变时放射出和两种射线。镭放出的射线能破坏、杀死细胞和细菌，因此，常用来治疗癌症。此外，镭盐与铍粉的混合制剂，可作为中子放射源，用来探测石油资源、岩石组成等。下列说法正确的是（　　）

A. 100个镭226原子核，经过1600年后只剩下50个

B. 核反应中释放出的射线的穿透本领比射线的强

C. 镭226衰变成氡222的过程中质量会发生亏损

D. 核反应式为

【答案】C

【解析】

【详解】A．半衰期具有统计意义，对少数的原子核没有意义，故A错误；

B．α射线的穿透本领比γ射线的弱，故B错误；

C．镭226衰变成氡222的过程中有核能释放出来，根据质能方程可知质量会发生亏损，故C正确；

D．根据核反应遵循质量数守恒、电荷数守恒可知，该核反应式电荷数不守恒，故D错误；

故选C。

2. 某实验小组用完全相同的双缝干涉实验装置进行实验，仅换用频率不同的单色光a、b得到的干涉图样分别如图甲、乙所示，下列说法正确的是（　　）

A. a光更容易发生明显的衍射现象

B. a光子的能量大于b光子的能量

C. 从同一种介质射入空气发生全反射时，a光的临界角大于b光的临界角

D. 若a光为n＝4向n＝3能级跃迁发出的，则b光为n＝4到n＝2发出的。

【答案】B

【解析】

【详解】A．根据干涉条纹间距公式

可得，在d、L相同的条件下，Δx与λ成正比，乙图的条纹间距大，可知b光的波长较长，频率较小，根据发生明显衍射的条件可知，遇到同一障碍物，b光容易发生明显的衍射现象，故A错误；

B．b光的频率小，根据公式

E=hν

可得b光子的能量小于a光子的能量，故B正确；

C．根据

b光折射率小，则b光全反射临界角大，从同一种介质射入空气发生全反射时，b光的临界角大于a光的临界角，故C错误；

D．因为b光能量小，所以若a光为n＝4向n＝3能级跃迁发出的，则b光不可能为n＝4到n＝2发出的，故D错误。

故选B。

3. 理想变压器原线圈两端输入的交变电流电压如图所示，变压器原、副线圈的匝数比为5 ： 1，如图乙所示，定值电阻R0 = 10 Ω，R为滑动变阻器，则下列说法正确的是（  ）

A. 电压表的示数为

B. 变压器输出电压频率为10 Hz

C. 当滑动变阻器滑片向下移动时，变压器的输入功率增大

D. 当滑动变阻器滑片向下移动时，电流表的示数减小

【答案】C

【解析】

【详解】A． 原线圈电压有效值为220V，根据电压与匝数成正比知电压表示数为44V，故A错误；

B． 由甲图知周期0.02s，则

变压器不改变交变电流的频率，故B错误；

CD． 滑动触头P向下移动，电阻变小，输入电压和匝数不变，则副线圈电压不变，电流增加，输出功率增大，故输入功率等于输出功率增加，输入电压不变，则原线圈电流增大，故电流表示数变大，故C正确D错误。

故选：C。

4. 若宇航员在月球表面附近自高h处以初速度v0水平抛出一个小球，测出小球从抛出到落地的位移为L。已知月球半径为R，万有引力常量为G，则下列说法正确的是（　　）

A. 月球表面的重力加速度

B. 月球的质量

C. 月球的第一宇宙速度

D. 月球的平均密度

【答案】C

【解析】

【详解】A．由小球平抛，依题意有

则

故A错误；

B．由

则

故B错误；

C．第一宇宙速度

故C正确；

D．根据

则月球平均密度

故D错误。

故选C。

5. 一列简谐横波沿轴正方向传播，位于坐标原点的波源在时开始振动，其振动图线如图甲所示。时刻间第一次出现如图乙所示波形，其中虚线区域内由于障碍物遮挡无法观察波的形状。则下列正确的是（　　）

A. 波的传播速度为

B. 时间内，质点通过的路程为

C. 当波传播时，质点第一次到达波峰

D. 当波传到点后，质点通过平衡位置且向上振动时质点在波峰

【答案】B

【解析】

【详解】A．由题图可知波波长

波的周期

波速

故A错误；

B．根据时刻间第一次出现如图乙所示波形，可知，波传到所需时间

再经过0.5s即，质点通过的路程为

故B正确；

C．当波传播到质点所用时间

再经过，即，质点第二次到达波峰，故C错误；

D．从到时间为1.3s，即，质点在波峰处，再经过质点通过平衡位置且向上振动，质点在波谷，故D错误。

故选B。

二、多选题（每题5分，共15分）

6. 如图甲为研究光电效应实验装置，用频率为v的单色光照射光电管的阴极K，得到光电流Ⅰ与光电管两端电压U的关系图线如图乙所示，已知电子电荷量的绝对值为e，普朗克常量为h，则（　　）

A. 测量遏止电压Uc时开关S应扳向“1”

B. 只增大光照强度时，图乙中Uc的值会增大

C. 只增大光照强度时，图乙中I0的值会减小

D. 阴极K所用材料的极限频率为

【答案】AD

【解析】

【详解】A．测量遏止电压时应在光电管两端加反向电压，即开关S应扳向“1”，故A正确；

B．由动能定理得

由爱因斯坦光电效应方程可知，图乙中Uc的值与光照强度无关，故B错误；

C．图乙中I0的值表示饱和光电流，增大光照强度时，饱和光电流增大，故C错误；

D．由动能定理得

由爱因斯坦光电效应方程可得

则阴极K所用材料的极限频率为

故D正确。

故选AD。

7. 如图所示，在等量异种点电荷+Q和﹣Q的电场中，有一个正方形OABC，其中O点为两电荷连线的中点。下列说法正确的是（　　）

A. A点电场强度比C点的电场强度大

B. A点电势比B点的电势高

C. 将相同的电荷放在O点与C点电势能一定相等

D. 移动同一正电荷，电场力做的功WCB=WOA

【答案】AC

【解析】

【详解】A．在等量异种电荷连线上，中点O的电场强度最小，在两电荷连线中垂线上，O点场强最大，则A点的场强大于O点的场强，O的场强大于C点的场强，所以A点的场强大于C点的场强，故A正确；

B．沿着电场线电势要降低，过A和B的场强都指向﹣Q由图可知，B到﹣Q的距离要大于A到﹣Q的距离，故B点的电势比A点的电势高，故B错误；

C．等量异种电荷连线的中垂线是一条等势线，故将相同的电荷放在O点与C点电势能一定相等，故C正确；

D．因为φB＞φA，φO=φC，所以UCB＜UOA，根据电场力做功的公式W=Uq，所以在电场中移动同一正电荷，从C到B电场力做的功小于从O到A电场力做的功，故D错误。

故选AC。

8. 某一含有速度选择器的质谱仪原理如图所示，A0为粒子加速器，B0为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为B，速度选择器两板间电压为U，板间距为d；C0为偏转分离器。现有比荷为k的正粒子（重力不计），从O点由静止开始经加速后沿直线通过速度选择器，粒子进入分离器后做圆周运动的半径为R，则下列说法正确的是（  ）

A. 粒子的速度为

B. 粒子加速器的电压为

C. 分离器的碰感应强度为

D. 此装置可将氘核和α（He原子核）粒子束分离开

【答案】AC

【解析】

【分析】本题考查质谱仪、速度选择器，带电粒子在复合场中的运动，考查学生分析综合能力和科学思维。

【详解】A．粒子在速度选择器B0中做直线运动，由受力平衡

得粒子速度

故A正确；

B．粒子在加速器A0中由动能定理

得加速器电压

故B错误；

C．粒子在分离器中做圆周运动，由牛顿第二定律

得分离器的磁感应强度

故C正确；

D．由上述分析知，因为氘核和粒子比荷相同，故该装置无法将二者组成的粒子束分离开，故D错误。

故选AC。

三、实验题（共12分）

9. 在“探究单摆周期与摆长的关系”的实验中：

（1）以下关于本实验的做法中正确的是____ ；

A．摆角应尽量大些

B．摆线应适当长些

C．摆球应选择密度较大的实心金属小球

D．用秒表测量周期时，应取摆球摆至最高点时开始计时

（2）用秒表记录了单摆振动 40 次所用时间如图所示，秒表读数为_____ s；

（3）根据实验记录的数据，得到周期 T和摆长 L，通过估算猜测两者关系，并用图象方法判断猜想是否正确。以T2为纵轴，L为横轴，作出图像，发现图线是一条过原点的倾斜直线，从而确定了单摆做简谐运动的周期和摆长的关系。有同学还利用这图线求当地的重力加速度g，如果甲同学的L是摆线长加小球的直径，其他做法无误，那他通过图线得到的g值______ （填“偏大”、“ 偏小”或“不变”）；乙同学因计数问题每次将实际39次全振动记成40次，算得周期，其他做法无误，那他通过图线得到的g值______（“偏大”、“ 偏小”或“不变”）。

【答案】    ①. BC    ②. 75.2    ③. 不变    ④. 偏大

【解析】

【详解】（1）[1]A．摆角过大，就不能再视为简谐运动，故摆角不能太大，A错误；

B．实验中，摆线长度应远远大于摆球的直径，B正确；

C．减小空气阻力的影响，选择密度较大的实心金属小球作为摆球，C正确；

D．用停表测量周期时，应从球到达平衡位置开始计时，这样误差小一些，D错误。

故选BC。

（2）[2] 由图示秒表可知，秒表读数为

（3）[3] 由周期公式，可得

结合图像可得

这样处理数据后用到的是前后两次摆长的差值，与重心位置和摆长无关，图像斜率不变，所以g值得测量结果不变。

[4] 根据单摆周期公式，可得

如果振动次数多数了一次，则频率偏大，那么周期T偏小，实际g值偏大。

10. 已知一热敏电阻当温度从10℃升至60℃时阻值从几千欧姆降至几百欧姆，某同学利用下列方法测量其常温下阻值。

（1）用多用电表的欧姆挡“×10”倍率测量热敏电阻的阻值，正确操作指针偏转如图甲所示。实验小组应将倍率更换至______（选填“×100”或“×1”）倍率，正确操作并读出热敏电阻阻值；

（2）实验小组在粗略测量热敏电阻阻值后，用以下的器材精确测量它的阻值。

A.电源（E=5V，内阻约为1Ω）

B.电流表（0~5mA，内阻约为5Ω）

C.电流表（量程0.6A，内阻约为1Ω）

D.电压表（0~5V，内阻约为3kΩ）

E.电压表（0~15V，内阻约为10kΩ）

F.滑动变阻器R（0~10Ω，允许通过的最大电流为10mA）

G.开关

H.导线

①为了尽可能精确的测量热敏电阻的阻值，电流表选_______，电压表选_______；（选填元件前面的序号）

②下列电路图设计合理的是_______。（选填“乙”或“丙”）

（3）已知热敏电阻与温度的关系如下表所示：

利用该热敏电阻制作温控报警器，其电路原理如图丁所示，图中E为直流电源（电动势为10V，内阻可忽略），报警系统接在ab之间，当ab之间的输出电压低于6.0V时，便触发报警器报警，若要求开始报警时环境温度为60℃，则图中电阻箱R的阻值应为_______Ω。测试发现温度达到55℃时报警器就开始报警，则应______（选填“调小”或“调大”）电阻箱的阻值。

【答案】    ①. ×100    ②. B    ③. D    ④. 丙    ⑤. 80    ⑥. 调小

【解析】

【详解】（1）[1]选择“×10”倍率时，指针偏转角度偏小，重选相邻的大倍率“×100”。

（2）[2][3]电源电动势是5V，电压表选择0~5V，电压全部加在热敏电阻上，电流约为5mA，电流表量程选0~5mA。

[4]滑动变阻器的最大阻值远远小于热敏电阻阻值，所以用分压式连接。

（3）[5]若要求开始报警时环境温度为60℃，此时，由

解得电阻箱阻值应调为

[6]测试发现温控室中温度达到55℃时报警器就开始报警，说明热敏电阻偏大，所以应调小电阻箱的阻值，使其在要求温度下报警。

四、计算题（每题16分）

11. 如图所示，光滑斜轨道AB和光滑半圆环轨道CD固定在同一竖直平面内，两轨道由一条光滑且足够长的水平轨道BC平滑连接，水平轨道与斜轨道间由一段小的圆弧过渡，斜轨道最高点A离水平轨道的高度为h。小物块b锁定在水平轨道上P点，其左侧与一放在水平轨道上的轻质弹簧接触（但不连接），小物块a从斜轨道的顶端A由静止释放，滑下后压缩轻质弹簧，当轻质弹簧压缩到最短时，解除对小物块b的锁定。已知小物块a的质量为2m，小物块b的质量为m，半圆环轨道CD的半径，重力加速度为g：

(1)求小物块a再次滑上斜轨道的最大高度；

(2)请判断小物块b能否到达半圆环轨道的最高点D，并说明理由。

【答案】(1)；(2)能.

【解析】

【详解】(1)小物块a从A点由静止滑下，轻质弹簧被压缩到最短时，小物块b解除锁定，设a、b两小物块被轻质弹簧弹开的瞬时速度大小分别为v1、v2.

根据动量守恒定律有

2mv1=mv2

根据机械能守恒定律有

联立解得

对小物块a，根据机械能守恒定律有

解得小物块a再次滑上斜轨道的最大高度为

(2)假设小物块b能到达半圆环轨道的D点，根据机械能守恒定律有

解得

在D点由牛顿第二定律有

解得半圆环轨道对小物块b的作用力

方向竖直向下，故假设成立，即小物块b能到达半圆环轨道的最高点D。

12. 如图所示，在平面直角坐标系xOy第一、四象限存在正方形匀强磁场区域 ACDF，原点O位于AC边中点，磁感应强度的大小为B，方向垂直平面向里．带电粒子以速度v0从O点沿x轴正方向射入磁场．不计粒子的重力．

（1）若正方形边长为l，粒子恰从AF边中点射出，求粒子的比荷；

（2）设粒子从DF边某处飞出磁场，且速度方向相对入射方向偏转角．若将磁场换成沿y轴负方向的匀强电场，粒子也从DF边上射出时速度偏转角仍为，求此电场强度的大小．

【答案】（1）（2）

【解析】

【详解】（1）由牛顿第二定律：qv0B＝m，

由几何关系：r＝，

得

（2）设正方形边长为l′，磁场中：qv0B＝m，

其中sinθ＝

电场中：qE＝ma，

l′＝v0t，vy＝at，tanθ＝    

解得E＝

13. 如图所示，两根足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在倾角的绝缘斜面上，顶部接有一阻值的定值电阻，下端开口，轨道间距，整个装置处于磁感应强度的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向上，质量的金属棒ab置于导轨上，ab在导轨之间的电阻，电路中其余电阻不计，金属棒ab由静止释放后沿导轨运动时始终垂直于导轨，且与导轨接触良好，不计空气阻力影响，已知金属棒ab与导轨间动摩擦因数，，，取。

（1）求金属棒ab沿导轨向下运动的最大速度；

（2）求金属棒ab沿导轨向下运动过程中，电阻R上的最大电功率；

（3）若从金属棒ab开始运动至达到最大速度的过程中，电阻R上产生的焦耳热总共为2J，求该过程的所经历的时间。

【答案】（1）；（2）；（3）。

【解析】

【详解】（1）金属棒由静止释放后，沿斜面做变加速运动，加速度不断减小，当加速度为零时有最大速度，由牛顿第二定律

又根据

，，

联立解得

（2）金属棒以最大速度匀速运动时，电阻R上的电功率最大，此时

联立解得

（3）设金属棒从开始运动到达到最大速度过程中，沿导轨下滑距离为x，由能量守恒定律

根据焦耳定律

联立解得

根据

，，，

解得

由动量定理

又

联立解得