精品解析：2023届天津市南开区高三下学期第二次模拟考试物理试题（解析版）

2022~2023学年度第二学期高三年级质量监测（二）

物理学科试卷

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. 下列说法正确的是（　　）

A. 物体的温度越高，分子热运动就越剧烈，每个分子动能也越大

B. 布朗运动就是液体分子的热运动

C. 一定质量的理想气体从外界吸收热量，其内能可能不变

D. 根据热力学第二定律可知热量只能从高温物体传到低温物体，但不可能从低温物体传到高温物体

【答案】C

【解析】

【详解】A．物体的温度越高，分子的平均动能就越大，并不是每个分子的动能都增大，A错误；

B．布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的运动，不是液体分子的运动，但能反映液体分子的运动，B错误；

C．做功和热传递都能改变内能，一定质量的理想气体从外界吸收热量，同时对外做等量的正功，内能不会发生改变，C正确；

D．根据热力学第二定律，可知热量能自发的从高温物体传到低温物体，但不能自发的从低温物体传到高温物体。但在消耗其他能量的情况下可以实现热量从低温物体传到高温物体，D错误。

故选C。

2. 波源在坐标原点O沿y轴上下振动，形成的简谐波沿x轴正向传播，波速为2m/s。已知t=0时刻波恰好传到x=20cm的质点处，波形如图所示。则（　　）

A. 波源的振动周期为0.2s

B. 波源的起振方向一定沿y轴负方向

C. 再经过0.4s波恰好传到x=60cm的P点

D. 当波源沿x轴正向运动并靠近站在x轴正向相对于地面静止的观察者时，观察者接收到的波的频率为10Hz

【答案】B

【解析】

【详解】A．波源的振动周期为

故A错误；

B．由于沿x轴正向传播，根据“上下坡”法可知，x=20cm的质点沿y轴负方向振动，而介质中质点起振的方向与波源的起振方向相同，所以波源的起振方向一定沿y轴负方向，故B正确；

C．波在介质中匀速传播，所以经过0.4s，波向前传播的距离为

所以波恰好传到100cm处，故C错误；

D．波源振动的频率为

根据多普勒效应，当波源沿x轴正向运动并靠近站在x轴正向相对于地面静止的观察者时，观察者接收到的波的频率大于10Hz，故D错误。

故选B。

3. 2020年12月17日凌晨，嫦娥五号到月球“挖土”成功返回。作为中国复杂度最高、技术跨度最大的航天系统工程，嫦娥五号任务实现了多项重大突破，标志着中国探月工程“绕、落、回”三步走规划完美收官。若探测器测得月球表面的重力加速度为，已知月球的半径为，地球表面的重力加速度为g，地球的半径为R，忽略地球、月球自转的影响，则（　　）

A. 月球质量与地球质量之比为

B. 月球密度与地球密度之比为

C. 月球第一宇宙速度与地球第一宇宙速度之比为

D. 嫦娥五号在月球表面所受万有引力与在地球表面所受万有引力之比为

【答案】A

【解析】

【详解】A．由

可得质量之比

故A正确；

B．由

可得密度之比

故B错误；

C．由

可得第一宇宙速度之比为

故C错误；

D．嫦娥五号在月球表面所受万有引力与在地球表面所受万有引力之比为

故D错误。

故选A。

4. 如图甲所示为氢原子的能级图，大量处于激发态的氢原子向低能级跃迁时，发出频率不同的大量光子。其中频率最高的光子照射到图乙电路中光电管阴极K上时，电路中电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是（　　）

A. 光电子最大初动能与入射光的频率成正比

B. 阴极K金属的逸出功为

C. 用能量为的光子照射，可使处于基态的氢原子电离

D. 一个处于能级的氢原子向基态跃迁时，最多能放出2种不同频率的光

【答案】D

【解析】

【详解】A．由爱因斯坦光电效应方程知，光电子最大初动能与入射光的频率成一次函数关系，但不是正比，故A错误；

B．大量处于n=3激发态的氢原子跃迁时，发出的光子中，其中频率最高的光子，对应的能量为

由光电效应方程可得

由丙图可知截止电压为，代入数据解得

故B错误；

C．至少需要用能量为的光子照射，才可使处于基态的氢原子电离，故C错误；

D．一个处于n=3能级的氢原子向基态跃迁时，最多能放出2种不同频率的光，故D正确。

故选D。

5. 可变电容器是一种电容可以在一定范围内调节的电容器，通过改变极极间相对的有效面积或极板间距离，它的电容就相应地变化。通常在无线电接收电路中作调谐电容器用。如图所示，水平放置的两半圆形金属极板由绝缘转轴连接，下极板固定，上极板可以绕过圆心且垂直于半圆面的轴转动，也可上下平移，起初两极板边缘对齐，上极板通过开关S与电源正极相连，下极板接地后与电源负极相连，初始时开关S闭合，极板间有一带电粒子P恰好处于静止状态。忽略边缘效应，关于两极板组成的电容器下列说法正确的是（　　）

A. 保持开关S闭合，若只将上极板转过30°，则电容器电容增大

B. 保持开关S闭合，若只将上极板转过30°，则电容器所带电荷量不变

C. 保持开关S闭合，若只将上极板转过30°，则电容器两极板连线中点处电势变小

D. 断开开关S，只将板间距变为原来的二倍，则带电粒子仍处于静止状态

【答案】D

【解析】

【详解】AB．保持开关S闭合，则电容器两极板的电压U保持不变，若将上极板转过30°，两极板的正对面积减小，根据电容的定义式

S减小，C减小，Q减小，故AB错误；

C．根据电场强度与电势差的关系

可得，E不变，则电容器两极板连线中点与下极板间的电势差不变，由于下极板接地，其电势始终为零，所以电容器两极板连线中点处电势不变，故C错误；

D．断开开关S，则电容器两极板的带电荷量不变，只将板间距变为原来的二倍，则电容器的电容变为原来的一半，两极板的电压变为原来的二倍，所以电容器内部的电场强度不变，粒子所受电场力不变，带电粒子仍处于静止状态，故D正确。

故选D。

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. “浸没式”光刻机的原理是一种通过在光刻胶和投影物镜之间加入浸没液体，从而减小曝光波长，提高分辨率的技术，如图所示。若浸没液体的折射率为，当不加液体时（可视为真空）光刻胶的曝光波长为，则加上液体后与不加液体相比，该曝光光波（　　）

A. 在液体中的频率变为原来的

B. 在液体中的传播速度变为原来的倍

C. 在液体中曝光波长约为

D. 传播相等的距离，在液体中所需的时间变为原来的倍

【答案】CD

【解析】

详解】A．频率由光源决定，光由空气进入该液体中传播时，光波频率不变，故A错误；

B．光在液体中的传播速度为

解得

故B错误；

C．加上液体时光刻胶的曝光波长为

不加液体时，有

联立代入数据可得

故C正确；

D．由上分析可知，在液体中曝光光波的传播速度变为原来的，而传播距离不变，所以在液体中所需的时间变为原来的，故D正确。

故选CD。

7. “张北的风点亮北京的灯”深刻体现了2022年北京冬奥会的“绿色奥运”理念。张北可再生能源示范项目，把张北的风转化为清洁电力，并入冀北电网，再输向北京、延庆、张家口三个赛区。现有一小型风力发电机通过如图甲所示输电线路向北京赛区某场馆1万个额定电压为、额定功率为的LED灯供电。当发电机输出如图乙所示的交变电压时，赛区的空LED灯全部可以正常工作。已知输电导线损失的功率为赛区获得总功率的4%，输电导线的等效电阻为。则下列说法正确的是（　　）

A. 风力发电机的转速为

B. 风力发电机内输出的电能为

C. 降压变压器原、副线圈匝数比为

D. 升压变压器副线圈输出的电压的有效值为

【答案】ACD

【解析】

【详解】A．由图乙可知该交流电的周期为

所以风力发电机的转速为

故A正确；

B．风力发电机输出功率为

故B错误；

C．输电线上损耗的功率为

由可得

降压变压器副线圈电流

所以降压变压器原、副线圈匝数比为

故C正确；

D．降压变压器原线圈电压

输电线上损耗的电压为

所以升压变压器副线圈输出的电压的有效值为

故D正确。

故选ACD。

8. “神舟十三号”返回舱返回地面时，在距离地面大约十公里的地方打开主降落伞，一段时间后返回舱开始沿竖直方向匀速下落，从离地处经到达离地处，此时返回舱上的四台反冲发动机同时点火提供恒定作用力，使返回舱到达地面时速度减为，从而实现软着陆。设返回舱的质量为，取，忽略反冲发动机点火后主降落伞对返回舱的作用和空气对返回舱的作用，下列说法正确的是（　　）

A. 匀速下落过程中，降落伞对返回舱做功的功率逐渐减小

B. 反冲发动机工作时，舱内航天员的加速度大小为

C. 减速过程反冲发动机对返回舱做的功为

D. 减速过程反冲发动机对返回舱的冲量大小为

【答案】BD

【解析】

【详解】A．匀速下落过程中，返回舱对降落伞的作用力不变，所以返回舱对降落伞做功的功率不变，故A错误；

B．返回舱做减速运动初速度为

则由

可得

反冲发动机工作时，舱内航天员的加速度值大小为3g，故B正确；

C．反冲发动机对返回舱做的功为

故C错误；

D．返回舱减速的时间为

返回舱的合冲量为

反冲发动机对返回舱的冲量为

冲量大小为，故D正确。

故选BD。

第Ⅱ卷

9. 某同学在做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验时，已有的实验器材有：两个弹簧秤、橡皮条（带两个较长的细绳套）、三角尺、木板、白纸和图钉。

①本实验采用的科学方法是_________

A．理想实验法     B．等效替代法     C．控制变量法     D．理想模型法

②下列几项操作有必要的是_________

A．两个弹簧测力计的示数必须相等                  B．两个弹簧测力计之间的夹角必须取

C．橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上     D．同一次实验中，结点O的位置不变

③对减小实验误差有益的做法是________

A．弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行，

B．用两弹簧秤同时拉细绳时两弹簧秤示数之差应尽可能大

C．标记同一细绳方向的两点要近一些

④图中四个力中，不是由弹簧测力计直接测得的是________

【答案】    ①. B    ②. D    ③. A    ④. F

【解析】

【详解】①[1]合力与分力作用效果相同，实验方法为等效替代法，故选B；

②[2]A．两个弹簧测力计的示数适当大些，但不必一定相等，故A错误；

B．两个弹簧测力计之间的夹角适当大些，不一定取，故B错误；

C．橡皮条对结点的拉力与两细绳套的拉力的合力平衡，而两细绳套的拉力不一定相等，所以橡皮条与两绳套夹角的角平分线不一定在一条直线上，故C错误；

D．同一次实验中，为了保证两分力的作用效果不变，结点O的位置不变。故D正确。

故选D；

③[3]A．为了减小实验中摩擦造成的误差，弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行，故A正确；

B．用两弹簧秤同时拉细绳时两弹簧秤示数之差应适当大些，不能太大，也不能太小，故B错误；

C．为了更加准确记录力的方向，标记同一细绳方向的两点要远一些，故C错误。

故选A；

④[4]用平行四边形定则作出的合力在平行四边形的对角线上，所以不是由弹簧测力计直接测得的是F。

10. 电导率是检验纯净水是否合格的一项重要指标，它是电阻率的倒数。某实验小组为了测量某品牌纯净水样品的电导率，将采集的水样装入粗细均匀的玻璃管内，玻璃管两端用装有金属圆片电极的橡胶塞密封，如图甲所示。实验小组用刻度尺测出两电极相距L，用游标卡尺测得玻璃管的内径D。接下来，实验小组先用多用电表欧姆挡粗略测量水样电阻的阻值，然后再用以下器材精确测量其阻值，最后分析数据，得出该品牌纯净水样品的电导率。

实验小组有以下器材供选用：

A．电流表（，内阻约为）

B．电流表（，内阻为）

C．电压表（，内阻约为）

D．定值电阻

E．定值电阻

F．滑动变阻器（，额定电流）

G．电源（，内阻约为）

H．开关和导线若干

①如图乙所示为用10分度游标卡尺测量玻璃管内径的图示，玻璃管内径D的测量值为________cm；

②实验小组用多用电表粗略测量水样的电阻时选择欧姆挡的“”倍率，示数如图丙所示，则读数为________。

③为了减小实验误差，要求电表的测量值在量程的以上，电表应选用________、________（选填“”或“”或“”），定值电阻应该选择________（选填“”或“”）。在方框中画出适合的电路图________，并标上各器材的符号。

【答案】    ①.     ②. 或19000    ③.     ④.     ⑤.     ⑥.

【解析】

【详解】①[1]玻璃管内径D的测量值为

②[2]图丙指针指在19，所以读数为

③[3][4]因为电压表量程太大，所以用双安法实验，所以选择电流表与定值电阻串联作为电压表使用，电流表A2的阻值一定，通过A2的电流可以直接读出，通过A1的电流可以根据并联电路的特点计算得出，故电表选择和；

[5]由

可知定值电阻选择；

[6]为了保护电路以及电压的保护范围大一些，滑动变阻器采用分压接法，改装电压表的电流已知，因此采用外接法，则电路图如下

11. 如图所示，固定平台右端静止着两个小滑块A、B，，，两滑块间夹有少量炸药，平台右侧有一带挡板的小车静止在光滑的水平地面上，小车质量，车面与平台的台面等高，车面左侧粗糙部分长度，右侧拴接一轻质弹簧，弹簧自然长度所在范围内车面光滑。点燃炸药后滑块A滑到距平台右端的C点停下，滑块A与平台间的动摩擦因数，滑块B冲上小车并最终与小车共速运动，滑块B与小车粗糙部分的动摩擦因数。两滑块都可以视为质点，炸药的质量忽略不计，爆炸的时间极短，且爆炸后两个物块的速度方向在同一水平直线上，重力加速度。求：

（1）滑块B刚滑上小车时速度的大小；

（2）最终滑块B与小车共速时速度v的大小和方向；

（3）最终滑块B与小车共速时距小车左端的距离。

【答案】（1）；（2），方向水平向右；（3）滑块B停在离小车左端处

【解析】

【详解】（1）设爆炸后滑块A获得速度大小为，滑块A滑到平台上的C点时停下，有

或

解得

爆炸过程中，滑块A、B组成的系统动量守恒，有

解得

（2）滑块B最终和小车达到共同速度v，根据动量守恒定律有

解得

方向水平向右

（3）设B在小车粗糙段滑行的路程为s，有

解得

即最终滑块B停在离小车左端处。

12. CT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称，CT扫描机可用于对病情的探测。图（a）是某种CT机主要部分的剖面图，其中X射线产生部分的示意图如图（b）所示。图（b）中M、N之间加有恒为U的加速电压；高度足够高、宽度为d的虚线框内有垂直纸面的匀强磁场。电子枪中发出的电子束（初速可视为零）在M、N之间加速后以一定的速度水平射入偏转磁场，速度方向改变60°后打到圆形靶环上的P点产生X射线，探测器能够探测到竖直向上射出的X射线。已知电子质量为m、电量为e，忽略电子间相互作用，电子重力不计且始终在真空中运动。

（1）求偏转磁场的磁感应强度B的大小和方向及电子在磁场中运动的时间；

（2）若撤去磁场，在虚线框内加一竖直方向的匀强电场，也可使电子偏转60°离开偏转电场，调整靶环位置，使电子仍打在P点产生X射线，求所加电场的电场强度E的大小和打在P点的电子的动能。

【答案】（1）；方向垂直纸面向里；；（2）；

【解析】

【详解】（1）电子经过电场加速过程，根据动能定理可得

电子带负电，根据左手定则可知磁感应强度B方向垂直纸面向里，电子在磁场中的轨迹如图所示

有

由几何关系可得

联立解得

电子在磁场中做圆周运动周期

电子在磁场中运动的时间

联立解得

（2）电子在偏转电场中做类平抛运动，设在偏转电场中运动时间为，则有

联立可得

又由

电子离开电场时的动能即为打在靶上P点的动能为

13. 如图1所示，在绝缘光滑水平桌面上，以O为原点、水平向右为正方向建立x轴，在区域内存在方向竖直向上的匀强磁场。桌面上有一边长L=0.5m、电阻R=0.25Ω的正方形线框abcd，当平行于磁场边界的cd边进入磁场时，在沿x方向的外力F作用下以v=1.0m/s的速度做匀速运动，直到ab边进入磁场时撤去外力。若以cd边进入磁场时作为计时起点，在内磁感应强度B的大小与时间t的关系如图2所示，由图2可知，0.5s时ab边刚好进入磁场，1.0s时cd边开始出磁场，1.5s时线框刚好全部出磁场。已知在内线框始终做匀速运动。

（1）求外力F的大小；

（2）在内存在连续变化的磁场从而保证线框能匀速出磁场，求在这段时间内磁感应强度B的大小与时间t的关系；

（3）求在内流过导线横截面的电荷量q。

【答案】（1）0.0625N；（2）；（3）0.5C

【解析】

【详解】（1）由图可知，在时，磁感强度为大小为，回路电流

线框所受安培力

由于线框匀速运动

解得外力

（2）线框匀速离开磁场，线框中的感应电流为0，磁通量不变时，即

在时，磁感强度大小为，此时的磁通量为

因此在t时刻，磁通量

解得

（3）根据

而

因此

在时间内，电荷量

在时间内，电荷量

在时间，线框无感应电流，所以

总电荷量