2023年天津市五校高考物理一模试卷（含答案解析）

2023年天津市五校高考物理一模试卷

1.  党的二十大代表热议科技创新不断塑造发展新动能新优势。二十大报告中提到我国进入创新型国家行列，一些关键技术如核电技术等取得重大成果。关于核能、核反应，下列说法正确的是(    )

A. 到目前为止，利用任何物质都能得到核能，因为各种物质的原子里都有原子核
B. 到目前为止，核聚变是人类获得核能的主要方式
C. 太阳内部进行的热核反应属于轻核聚变
D. 原子弹是采用人工核转变制成的核武器

2.  如图所示，在远距离输电电路中，升压变压器和降压变压器均可视为理想变压器，其中降压变压器原副线圈的匝数比：：1，输电线上的总电阻，输电线上损的功率，用户两端的电压，则下列说法正确的是(    )

A. 输电线上通过的电流为4A B. 升压变压器的输出电压为22kV
C. 发电机的输出功率为66kW D. 用户消耗的功率为44kW

3.  图甲为一列简谐横波在时的波动图象，图乙为该波中处质点P的振动图象，根据图象分析可得(    )
 

A. 该简谐横波沿轴正方向传播
B. 简谐横波的波速大小为
C. P点振动后在任意一个2s内的路程均为10cm
D. 在时的P点位移

4.  一定质量的理想气体从状态a开始，经、、三个过程后再回到状态a，其图像如图所示，则该气体(    )

A. 在状态a的内能小于在状态b的内能
B. 在状态a的密集程度大于在状态b的密集程度
C. 在过程中，外界对气体做功为0
D. 由状态a经历三个过程后再回到状态a的过程中，气体从外界吸热
 

5.  如图所示，一轻质弹簧一端系在墙上的P点，另一端与质量为m的小物块相连，弹簧处于自然长度时物块位于O点图中未标出。现用水平向左的外力把物块压至A点，撤去外力后物块由静止向右运动，经过O点到达B点时速度恰好为零，已知物块与水平地面间的动摩擦因数恒定。在此过程中，下列说法正确的是(    )

A. 物块经过O点时所受合外力为零
B. 物块经过O点时速度最大
C. 物块在A、B点时，弹簧的弹性势能相等
D. 物块从A到O速度先增加后减小，从O到B加速度一直增大

6.  如图所示，下列说法正确的有(    )
 

A. 如图甲，自然光由空气射入水面上，反射光是偏振光
B. 如图乙，立体电影的原理和照相机镜头表面涂上增透膜的原理一样
C. 如图丙，大头针尖的影子轮廓模糊不清，是光的干涉现象
D. 如图丁，为光线通过一个不透光的圆盘得到的衍射图样

7.  2021年2月10日，我国首次火星探测任务“天问一号”火星探测卫星顺利实施近火制动，完成火星捕获，正式踏入环绕火星轨道。假设火星可视为半径为R的均匀球体，探测卫星沿椭圆轨道绕火星运动，如图所示。椭圆轨道的“近火点”P离火星表面的距离为2R，“远火点”Q离火星表面的距离为4R，万有引力常量为G。下列说法正确的是(    )

A. 若已知“天问一号”在椭圆轨道运行的周期为T，火星的质量为
B. 若已知“天问一号”在椭圆轨道运行的周期为T，火星的第一宇宙速度为
C. “天问一号”在“近火点”P和“远火点”Q的加速度大小之比为25：9
D. “天问一号”在“近火点”P和“远火点”Q的速率之比为2：1

8.  半径分别为r和2r的同心半圆导轨MN、PQ固定在同一水平面内，一长为r、电阻为R、质量为m且质量分布均匀的导体棒AB置于半圆轨道上面，BA的延长线通过导轨的圆心O，装置的俯视图如图所示。整个装置位于磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中。在N、Q之间接有一阻值也为R的电阻。导体棒AB在水平外力作用下，以角速度绕O顺时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触。导轨电阻不计，不计一切摩擦，重力加速度为g，则下列说法正确的是(    )

A. 导体棒中的电流方向为
B. 导体棒A端相等于电源正极
C. 导体棒AB两端的电压为
D. 若保持导体棒转动的角速度不变，同时使竖直向下的磁场的磁感应强度随时间均匀增大，则通过电阻R的电流可能一直为零

9.  “验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳，图乙是白纸上根据实验结果画出的图。

本实验中“等效代替”的含义是______ 。
A.橡皮筋可以用细绳替代
B.左侧弹簧测力计的作用效果可以替代右侧弹簧测力计的作用效果
C.右侧弹簧测力计的作用效果可以替代左侧弹簧测力计的作用效果
D.两弹簧测力计共同作用的效果可以用一个弹簧测力计的作用效果替代
如果没有操作失误，图乙中的F与两力中，方向一定沿AO方向的是______ ；
如图丙所示，用a、b弹簧秤拉橡皮条使结点到O点，当保持弹簧秤a的示数不变，而在角逐渐减小到0的过程中，要使结点始终在O点，可以______ 。
A.增大b的示数，减小角度
B.减小b的示数，增大角度
C.减小b的示数，先增大角度，后减小角度
D.增大b的示数，先减小角度，后增大角度

10.  气垫导轨是常用的一种实验仪器，它是利用气泵将压缩空气通过导轨的众多小孔高速喷出，在导轨与滑块之间形成薄薄一层气垫，使滑块悬浮在导轨上。由于气垫的摩擦力极小，滑块在导轨上的运动可近似为没有摩擦的运动。用固定在气垫导轨上的光电门A、B和光电计时装置，以及带有挡光条的滑块C、D来验证动量守恒定律。已知挡光条的持续挡光宽度为l，实验装置如图所示，采用的实验步骤如下：

a、调节气垫导轨底座螺母，观察导轨上的气泡仪，使导轨成水平状态；
b、在滑块C、D间放入一个轻质弹簧，用一条橡皮筋捆绑住三者成一水平整体，静置于导轨中部；
c、将光电门尽量靠近滑块C、D两端；
d、烧断捆绑的橡皮筋，使滑块C、D在弹簧作用下分离，分别通过光电门A、B；
e、由光电计时器记录滑块C第一次通过光电门A时挡光条持续挡光的时间，以及滑块D第一次通过光电门B时挡光条持续挡光的时间。
实验中还应测量的物理量是______ ；
根据上述测量的实验数据及已知量，验证动量守恒定律的表达式是______ ；实验中算得的C、D两滑块的动量大小并不完全相等，产生误差的主要原因是______ 。
利用上述实验数据测量被压缩弹簧的弹性势能的大小，其计算表达式是______ 。

11.  如图所示，一弹枪将质量的弹丸从筒口A斜向上弹出后，弹丸水平击中平台边缘B处质量的滑块，打击过程为完全弹性碰撞，此滑块放在质量的“L形”薄板上。已知弹丸抛射角，B与A的高度差，薄板长度，最初滑块在薄板的最左端；薄板在平台的最左端，滑块与薄板间的动摩擦因数为，薄板与平台间的动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力：薄板厚度不计，弹丸和滑块都视为质点，不计碰撞过程的时间，不计空气阻力，重力加速度，。
求A、B间的水平距离x；
求开始运动到撞击的过程中系统因摩擦产生的热量；
若撞击后与粘在一起，薄板右端未滑出平台，平台s至少需要多长。
 

12.  如图所示，两根足够长平行金属导轨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，求：取。

金属棒ab沿导轨向下运动的最大速度；
金属棒ab沿导轨向下运动过程中，电阻R上的最大电功率；
若从金属棒ab开始运动至达到最大速度过程中，整个回路产生的总焦耳热为2J，流过电阻R的电荷量q。

13.  如图所示，一水平宽度为、竖直方向足够长的矩形匀强磁场，其右边界与y轴重合，磁场方向垂直纸面向外。在y轴右侧有一矩形匀强电场，水平宽度为，竖直方向足够长，场强方向垂直x轴向下。有一荷质比为的正电荷从图中的M点以的速度射入磁场，速度方向与磁场左边边界之间的夹角为。若粒子在磁场中出来时速度方向恰好与x轴平行，然后进入电场。粒子穿过电场后再飞行了一段时间，最后穿过了x轴，忽略粒子的重力，回答下面问题：
求磁场的磁感应强度；
若匀强电场的边界PH与y轴重合，其强度为，则粒子轨迹与x轴的交点到原点O的距离为多少？
现改变电场强度同时改变边界的水平位置，但要求粒子仍然能在电场中有运动，且粒子在x轴上的落点位置始终与问中的落点位置相同，则此时电场的强度E与JK边界的横坐标x应满足什么关系？

答案和解析

1.【答案】C 

【解析】解：A、核能是人们在近几十年里发现和利用的新能源，虽然各种物质的原子里都有原子核，但在通常情况下并不能释放能量，只有当原子核发生改变——裂变和聚变时才伴随巨大的能量变化；故A错误；
B、核裂变比核聚变更好控制反应速度，所以到目前为止，核裂变是人类获得核能的主要方式；故B错误；
C、太阳内部进行的热核反应属于轻核聚变；故C正确；
D、原子弹是采用核裂变制成的核武器；故D错误。
故选：C。
根据核裂变和核聚变的应用，分析核能的来源，以及太阳内部的反应和原子弹属于哪种反应。
本题考查了核能的利用，以及裂变和聚变的相关知识，解决本题的关键是熟练掌握裂变和聚变的特点以及区别。
 

2.【答案】D 

【解析】解：A、输电线上损失的功率
则输电线上通过的电流为
故A错误；
B、根据理想变压器原副线圈两端的电压与匝数成正比，则有
代入数据解得，降压变压器输入电压为
输电线上的电压为
升压变压器的输出电压为
故B错误；
C、变压器不能改变电流的功率，则发电机的输出功率等于升压变压器的输出功率，有
故C错误；
D、降压变压器的输入功率等于用户消耗的功率，则有
故D正确；
故选：D。
根据输电线上损失的功率公式求解输电线上的电流；理想变压器原副线圈匝数比等于电压比，升压变压器输出电压为输电线上损失的电压与降压变压器原线圈电压之和；理想变压器的输入功率等于输出功率。
本题考查远距离输电问题，解题关键是知道理想变压器原副线圈电压比等于匝数比，输入功率等于输出功率。
 

3.【答案】C 

【解析】解：A、从图乙可知，在时刻，质点P的速度沿方向，在甲图中，根据波形平移法可知该波沿x轴负方向传播，故A错误；
B、由甲图得到波长为，由乙图得到周期为，故波速：，故B错误；
C、因为，故P点振动后在任意一个2s内的路程均为，故C正确；
D、由图乙知，在时的P点位移，故D错误。
故选：C。
由振动图象读出时刻P点的振动方向，从而判断波的传播方向。由波动图象读出波长，由振动图象读出周期，即可求出波速。根据2s时间与周期的关系，求质点P振动后在任意一个2s内的路程。根据时间与周期的关系分析质点P的位置，从而确定质点P的位移。
本题的关键要理解振动图象和波动图象的物理意义，能把握两种图象的内在联系。在简谐运动中，往往根据时间与周期的倍数关系求质点通过的路程，但要注意质点的初始位置。
 

4.【答案】D 

【解析】解：A、温度是分子平均动能的标志，温度越高，气体的内能越大，由图像得：气体在状态a的温度等于在状态b的温度，则在状态a的内能等于在状态b的内能，故A错误；
B、从状态a到状态b，气体发生等温变化，由玻意耳定律得：，则气体在状态b的体积更小，即气体在状态a的密集程度小于在状态b的密集程度，故B错误；
C、在过程中，体积减小，外界对气体做功，做功为
在过程中，压强不变，温度升高，则体积增大，气体对外界做功。做功为
在过程中，体积不变，则有
，所以从过程中，，气体对外界做功，故C错误；
D、由过程中，体积不变，外界对气体不做功，则由状态a经历三个过程后再回到状态a的过程中，气体对外界做功，由热力学第一定律得：
W为负值，，Q为正值，则气体从外界吸热，故D正确。
故选：D。
根据图像判断气体温度的变化，温度是分子平均动能的标志，温度越高，气体的内能越大；根据玻意耳定律判断气体体积的变化，进而得到气体的密集程度的变化；根据求解外界对气体做功；根据热力学第一定律判断气体是吸热还是放热。
本题考查图像，解题关键是根据图像判断气体温度、体积和压强的变化，结合理想气体状态方程和热力学第一定律分析即可。
 

5.【答案】D 

【解析】解：AB、撤去外力后物块向右运动受弹簧弹力和地面的摩擦力作用，开始的时候弹力大于摩擦力，物块加速运动，当二力平衡时，速度达到最大，加速度为零即合外力为零，此时弹簧仍处于压缩状态且位于O点的左边，故AB错误；
C、设物块到达O点时动能为，由能量守恒定律可知物块从A到O过程有：，物块从O到B过程有，其中为从A到O过程中产生的热、为从O到B过程中产生的热，联立可得，故C错误；
D、根据AB选项的分析可知，物块从A到O速度先增加后减小，从O到B弹簧弹力向左且逐渐增大，摩擦力方向向左不变，根据牛顿第二定律可知加速度一直增大，故D正确。
故选：D。
撤去外力后物块向右运动受弹簧弹力和地面的摩擦力作用，根据弹簧弹力的变化情况结合物块的受力情况分析运动情况，根据功能关系分析弹性势能的大小关系。
本题主要是考查功能关系、牛顿第二定律等，关键是弄清楚物块的受力情况和运动情况，知道合外力为零时加速度为零、速度最大。
 

6.【答案】AD 

【解析】解：A、根据反射光的特点可知，自然光由空气射入水面上，反射光是偏振光，故A正确；
B、图乙中，立体电影是光的偏振，照相机镜头表面涂上增透膜是光的薄膜干涉现象，二者的原理不同，故B错误；
C、如图丙，大头针尖的影子轮廓模糊不清，是光的干涉衍射现象，不是光的干涉，故C错误；
D、如图丁为泊松亮斑，是光线通过一个不透光的圆盘得到的衍射图样，故D正确。
故选：AD。
反射光都是偏振光；立体电影是光的偏振，照相机镜头表面涂上增透膜是光的干涉现象；光在传播过程遇到障碍物或孔时会发生衍射。
本题考查光的衍射和偏振现象，要求掌握光的衍射和偏振现象的特点；掌握基础知识即可解题。
 

7.【答案】BC 

【解析】解：已知探测卫星在椭圆轨道运行的周期为T，可根据开普勒第三定律，计算近地卫星周期

第一宇宙速度

根据

可以计算火星质量，故A错误，B正确；
D.根据开普勒第二定律

探测卫星在“近火点”P和“远火点”Q的速率之比为5：3，故D错误；
C.根据，解得：，则卫星在“近火点”P和“远火点”Q的加速度大小之比为25：9，故C正确；
故选：BC。
根据万有引力提供向心力可计算火星质量和卫星加速度之比，根据开普勒第二定律求得“近火点”P和“远火点”Q的速率之比。
本题考查开普勒第二定律与万有引力提供向心力，需注意向心加速度与轨道半径平方成反比。
 

8.【答案】AC 

【解析】解：AB、导体棒旋转切割磁感线产生感应电流相当于电源，由右手定则可知，导体棒中感应电流的方向是从A端流向B端，A点相当于电源负极，故A正确，B错误；
C、AB棒产生的感应电动势为，导体棒AB两端的电压为，故C正确；
D、为了让通过电阻R的电流为零，只需要保证闭合回路中的磁通量不变即可，
设时的磁感应强度为，导体棒AB位于PM处，经过时间t，磁感应强度变为，
则有，解得：，
角速度不变，随着时间t增大磁感应强度在增大，但不是随时间均匀增大，故D错误；
故选：AC。
导体棒AB旋转切割磁感线，根据右手定则可判定导体棒中的电流方向，由公式求出AB棒产生的感应电动势，再根据电压分配规律求AB两端的电压；
使通过电阻R的电流为零，则闭合回路中的磁通量不变，据此求出磁感应强度随时间的变化规律即可；
本题的关键要掌握转动切割感应电动势公式，要知道L是切割磁感线的转动半径的有效长度，对于D选项，可根据产生感应电流的条件入手进行求解。
 

9.【答案】 

【解析】解：橡皮筋具有弹性，能发生明显的形变，便于找到发生形变后O点的位置，而细线的形变很微小，不便于找到发生形变后O点的位置，故A错误；
该实验采用了“等效法”，即用两个弹簧秤拉橡皮筋的效果和用一个弹簧秤拉橡皮筋的效果是相同的，即要求橡皮筋的形变量相同，故BC错误，D正确。
故选：D。
根据力的平行四边形定则得到合力的理论值，合力F在平行四边形的对角线上；单独用一根弹簧使橡皮筋发生相同形变时，测出的力是实际值，其方向沿着AO方向；
由题意可知：保持O点位置不动，即合力大小方向不变，弹簧测力计A的读数不变，因此根据要求作出力的平行四边形定则，画出受力分析图如下：
第一种情况，原来、的值较小

所以由图可知角逐渐变小时，b的示数减小，同时角减小；
第二种情况，原来、值较大

由图可以看出角逐渐变小时，b的示数减小，同时角增大；
或者

由图可以看出角逐渐变小时，b的示数减小，同时角先增大，后减小；
故选：BC。
故答案为：；；。
橡皮筋具有弹性，能发生明显的形变；
根据实验的原理和“等效替代”的含义作答。
根据力的平行四边形定则作出的对角线是理论值，单独用一根弹簧使橡皮筋发生相同形变时，测出的力是实际值；
根据作图法分析动态平衡。
“验证力的平行四边形定则”实验的原理为等效替代法，因此实验时一定要将结点拉到O点；问题是本实验的难点，解决的方法是平行四边形定则，要注意所作的合力方向始终沿AO方向。
 

10.【答案】滑块C、D的质量、   滑块与气垫导轨间仍存在摩擦，气垫导轨未完全水平  

【解析】要验证动量守恒定律需要知道物体的质量和速度，而速度可以用位移与时间的比值代替，故要测质量，即滑块C、D的质量、；
遮光条的宽度为l，则，
则验证动量守恒定律的表达式为
即
实验中算得的C、D两滑块的动量大小并不完全相等，产生误差的主要原因是由于滑块与导轨之间仍存在摩擦，或气垫导轨未完全水平；
烧断捆绑的橡皮筋后只有弹簧弹力做功，系统机械能守恒，所以能测出被压缩弹簧的弹性势能的大小，弹簧的弹性势能等于两滑块离开弹簧的动能，即
故答案为：滑块C、D的质量、；，滑块与气垫导轨间仍存在摩擦，气垫导轨未完全水平；。
根据实验原理分析判断；
用平均速度替代瞬时速度，根据动量守恒定律推导；
根据功能关系计算。
本题考查验证动量守恒定律实验，要求掌握实验原理、实验装置、实验步骤和数据处理。
 

11.【答案】解：设弹丸在筒口A的速率为，弹丸从A到B可视为平抛运动的逆过程，由运动学规律有
，
又
代入数据解得，，
弹丸与滑块发生完全碰撞，系统动量和机械能均守恒。设碰后两者速率分别为、。因，故两者速度互换，即弹丸此后掉落，
薄板所受滑块的滑动摩擦力为
薄板所受平台的最大静摩擦力为
因，故薄板静止不动。设滑块滑至薄板右侧与薄板右端相碰时，

解得
滑块与薄板发生非弹性碰撞，系统动量守恒

解得

解得
两者共速滑行至停止滑行，

代入数据解得

答：、B间的水平距离x为；
开始运动到撞击的过程中系统因摩擦产生的热量为；
若撞击后与粘在一起，薄板右端未滑出平台，平台s至少需要。 

【解析】设弹丸在筒口A的速率为，弹丸从A到B可视为平抛运动的逆过程，由运动学规律求A、B间的水平距离x；
弹丸与滑块发生完全碰撞，系统动量和机械能均守恒。由此求开始运动到撞击的过程中系统因摩擦产生的热量；
滑块与薄板发生非弹性碰撞，根据系统动量守恒求解平台s至少需要多长。
本题考查动量守恒定律，学生由运动学规律结合系统动量和机械能守恒综合求解。
 

12.【答案】解．金属棒静止释放后，向下运动，切割磁感线的感应电动势为
根据闭合电路欧姆定律可得，产生的感应电流为
则受到的安培力为
由于安培力与运动方向相反，则有
可知金属棒沿斜面向下做加速度减小的加速运动，当加速为零时，金属棒的速度最大，然后做匀速直线运动，故有
代入数据解得，金属棒ab沿导轨向下运动的最大速度为
由电路中的电流
可知，当金属棒达到最大速度时，电路中的电流最大，即为
故金属棒ab沿导轨向下运动过程中，电阻R上的最大电功率为
设金属棒从开始运动至达到最大速度过程中，沿导轨下滑的距离为x，根据能量守恒定律有
解得，金属棒沿导轨下滑的距离为
则流过电阻R的电荷量为
答：金属棒ab沿导轨向下运动的最大速度为；
金属棒ab沿导轨向下运动过程中，电阻R上的最大电功率为12W；
若从金属棒ab开始运动至达到最大速度过程中，整个回路产生的总焦耳热为2J，流过电阻R的电荷量q为。 

【解析】应用求解感应电动势，由欧姆定律求出感应电流，应用安培力公式求出安培力，然后由平衡条件求出导体棒的最大速度。
结合功率的公式即可得知正确结果。
应用能量守恒定律和电量公式关系求解R上产生的电量。
对于电磁感应问题研究思路常常有两条：一条从力的角度，根据牛顿第二定律或平衡条件列出方程；另一条是能量，分析涉及电磁感应现象中的能量转化问题，根据动能定理、功能关系等列方程求解。
 

13.【答案】解：设粒子在磁场中的轨道半径为R，根据粒子在磁场中的入射点和出射点可得到粒子做圆周运动的圆心在y轴上，粒子在电场中做类平抛运动，设轨迹交y轴于N点，轨迹图如答图甲所示。由于，根据几何知识可知粒子的轨道半径为：，解得，根据牛顿第二定律可得：分，代入数据得：
带电粒子离开磁场垂直进入电场后做类平抛运动，如答图甲所示，粒子在电场中加速度，解得，运动时间，解得，沿y方向分速度，解得，沿y方向位移，解得，由于，所以粒子过x轴前会穿出电场，粒子出电场后又经时间达到x轴上：，故粒子轨迹与x轴的相交位置距离O点的距离为：，解得
粒子到达原来的位置有两种情况，设电场右边边界的横坐标为x。
①当时，粒子即穿过电场后再落到原来的地方，如答图乙所示，设粒子离开电场时的速度偏向角为，则，“做平抛运动的物体在任意时刻的瞬时速度的反向延长线一定通过此时水平位移的中点”，粒子在电场中做类平抛运动，由此可得：，由上两式得：
②当时，粒子未穿过电场，直接在电场中落到原来的地方，此时粒子在电场中做类平抛运动，如答图丙所示，由平抛运动规律可得：水平方向的位移为：，粒子在电场中运动的时间为：，竖直方向的位移为，将及各数据代入上式得：。

答：磁场的磁感应强度；
粒子轨迹与x轴的交点到原点O的距离为；
此时电场的强度E与JK边界的横坐标x应满足①当时，②当时，。 

【解析】画出粒子运动轨迹，根据几何关系以及洛伦兹力提供向心力列式求解；
将运动分解，根据运动学公式以及牛顿第二定律列式求解；
根据题意有两种情况，穿出电场和未穿出电场落到原来的地方，分类讨论。
本题考查带电粒子在复合场中的运动，比较困难，分析物体的运动情况并画出运动轨迹是本题解题关键。