2023年天津市滨海新区高考物理模拟试卷-普通用卷

2023年天津市滨海新区高考物理模拟试卷

一、单选题（本大题共5小题，共25.0分）

1.  某同学利用太阳光和三棱镜重复了牛顿的色散实验，已知太阳光中含有红外线、可见光和紫外线。该同学发现可见光在如图的范围内，下列推测不正确的是(    )

A. 用温度计测量图中五处位置的温度，发现处温度升高最快
B. 真空中处光线与处光线传播快慢相同
C. 处光线比处光线更容易发生全反射
D. 照射同一种金属，处光线最容易使其发生光电效应

2.  某地震局记录了一列沿轴正方向传播的地震横波，在时刻的波形如图中实线所示，时刻第一次出现图中虚线所示的波形。下列说法正确的是(    )

A. 该地震波的周期为
B. 该地震波的波速为
C. 时刻，处质点的振动方向沿轴正方向
D. 内处的质点沿轴正方向前进的距离

3.  年月日农历除夕，中国空间站迎来建成后首个春节，神舟十五号名航天员在空间站里挂起春联、系上中国结，通过视频向祖国和人民送上新春祝福。已知空间站绕地球做匀速圆周运动的周期为，地球半径为，万有引力常量为，地球表面重力加速度为，下列说法正确的是(    )

A. 春联和中国结处于完全失重状态，不受任何力的作用
B. 根据题中所给物理量无法计算出地球的密度
C. 空间站的运行速度大于第一宇宙速度
D. 空间站离地面的高度为

4.  随着新能源汽车的普及，无线充电技术得到进一步开发和应用。如图甲所示，由地面铺设供电的供电线圈，将电能传送至电动汽车底部的受电线圈，从而对车载电池进行充电电路模拟如图乙。若已知供电线圈和受电线圈匝数比为：：。当供电线圈接上图丙中的正弦交流电后，受电线圈中的电流为。不考虑线圈的自感，忽略电能传输的损耗，下列说法正确的是(    )

 

A. 受电线圈的输出电压为
B. 供电线圈的输入功率为
C. 受电线圈的电流方向每秒改变次
D. 车身受电线圈中的感应电流磁场总是与地面供电线圈中电流的磁场方向相反

5.  一带负电的粒子以一定的初速度进入点电荷产生的电场中，、是其运动轨迹上的两点，为的中点。其中点的场强方向与连线成角；点的场强方向与连线成角，如图所示。若粒子只受电场力的作用，下列说法正确的是(    )

A. 点电荷带负电
B. 两点电势差是两点电势差的倍
C. 该粒子在点的动能小于在点的动能
D. 该粒子在点的加速度大小等于在点加速度大小的倍

二、多选题（本大题共3小题，共15.0分）

6.  物理学家通过对实验的深入观察和研究，采用一定的物理方法，获得物理概念和物理规律，推动物理学的发展。下列说法正确的是(    )

A. 电容，加速度都是采用比值法定义的物理量
B. 探究合力与分力的关系用到的方法与“曹冲称象”的方法相同
C. 麦克斯韦建立了经典电磁理论，预言并证实了电磁波的存在
D. 贝克勒尔发现了天然放射现象，说明原子核有复杂的内部结构

7.  中国制造的列车空气弹簧实现了欧洲高端铁路市场全覆盖，空气弹簧安装在列车车厢底部，可以起到有效减震、提升列车运行平稳性的作用。空气弹簧主要由活塞、气缸及密封在气缸内的一定质量气体构成。列车上下乘客及剧烈颠簸均会引起车厢振动。上下乘客时气缸内气体的体积变化较慢，气体与外界有充分的热交换；剧烈颠簸时气缸内气体的体积变化较快，气体与外界来不及热交换。若外界温度恒定，气缸内气体视为理想气体，则(    )

 

A. 乘客上车造成气体压缩的过程中，空气弹簧内气体对外界放热
B. 乘客上车造成气体压缩的过程中，空气弹簧内气体对外界做正功
C. 剧烈颠簸造成气体压缩的过程中，空气弹簧内气体的内能增加
D. 剧烈颠簸造成气体压缩的过程中，空气弹簧内气体分子的平均动能减小

8.  一辆额定功率的玩具赛车在水平直跑道上由静止开始以恒定功率加速前进，玩具赛车瞬时加速度和瞬时速度的倒数的关系图像如图所示。假设在阻力大小不变的情况下，玩具赛车从起点到终点所用的时间为，玩具赛车到达终点前已达到最大速度。下列说法正确的是(    )

A. 玩具赛车所受的阻力大小为
B. 玩具赛车的质量为
C. 玩具赛车的速度大小为时的加速度大小为
D. 起点到终点的距离为

三、实验题（本大题共2小题，共12.0分）

9.  未来中国宇航员登陆月球表面，其任务之一是通过单摆测量出月球表面的重力加速度，从而计算一下月球的质量，但没有合适的摆球，就从地上找到了一块大小为左右、外形不规则的小石块代替。目前实验舱中还有以下设备：
刻度尺量程、轻细线左右无弹性、秒表和足够高的固定支架。
宇航员设计了如下实验，以完成本次登月的这项任务。
若已测得月球表面的重力加速度为、月球的半径为以及万有引力常量，请写出月球质量的表达式 ______ ；
实验步骤如下：
A.如图，用细线将石块系好，将细线的上端固定于点；
B.将石块拉至一个大约的角度，然后由静止释放；
C.从石块摆到______ 填“最低点”或“最高点”开始计时，测出次个振动的总时间；
D.缩短细线长度，重复、步骤，得到总时间；
若细线缩短的长度为小于刻度尺量程，请用、以及写出重力加速度表达式为 ______ 。

10.  实验小组选用以下器材测量电池组的电动势和内阻，要求测量结果尽量准确。
电压表量程，内阻约为
电流表量程，内阻约为
滑动变阻器阻值变化范围为，额定电流为
定值电阻阻值为
待测电池组电动势约为，内阻约为
开关、导线若干

该小组连接的实物电路如图甲所示，实验中发现调节滑动变阻器时，电流表读数变化明显但电压表读数变化不明显，主要原因是______ 。
A.电压表内阻太小
B.电流表内阻太大
C.待测电池内阻太小
为了解决这个问题，该小组将定值电阻接入电路，请将不用的线用“”去掉，再把需要的连线补上______ 。
解决问题后重新做实验，得到了六组电压表读数和对应的电流表读数，并作出图像，如图乙所示。根据图像观察到，曲线纵截距为，横截距为，则可推算电池组的电动势为______ ，内阻为______ 。结果保留位有效数字
 

四、简答题（本大题共2小题，共34.0分）

11.  如图，两根足够长的水平粗糙金属导轨，与两根半径为的竖直光滑圆弧形金属导轨底端平滑相连，间距为平行放置，右端连接一阻值为的定值电阻，在水平导轨区域存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为。现有一导质量为内阻也为的导体棒垂直于导轨，在圆弧形导轨顶端处静止释放，其与水平导轨之间的动摩擦因数为，导轨电阻、接触电阻以及其他阻力均忽略不计。不计电路中感应电流的磁场，求：
导体棒进入水平导轨时对水平导轨的压力；
若已知导体棒在水平导轨上滑行至停止时，外接电阻中通过的电量为，请计算全过程中外接电阻中产生的热量。

12.  用基本原理如图所示的装置做离子控制实验，其相关参数如下：
空腔圆柱截面半径为，壁厚可以忽略不计；
工作区Ⅰ长度，内有沿轴正向的匀强电场；
工作区Ⅱ长度未知，内有沿轴负向的匀强磁场。
现有一质量为，电量为的正离子从左侧截面的最低点处，以初速度沿轴正向进入Ⅰ区，经过两个区域分界面上的点进入Ⅱ区，在以后的运动过程中恰好未碰到圆柱腔的内壁，最终从右侧截面上的点飞出，点和点均为所在截面处竖直半径的中点如图中所示，不计粒子重力，求：
Ⅰ区中电场强度的大小；
Ⅱ区中磁感应强度大小；
Ⅱ区的长度应为多大。

五、计算题（本大题共1小题，共14.0分）

13.  质量为的铁块静止在水平面上，从时刻起，该铁块受到一个水平推力的作用，随时间变化的规律如图所示。铁块与水平面间的动摩擦因数，最大静摩擦力和滑动摩擦力大小相等，且重力加速度。求：
内推力对铁块的总冲量大小；
时铁块的瞬时速度大小。

答案和解析

1.【答案】 

【解析】解：根据题图可知，光线在处的折射角最大，处的折射角最小，根据折射定律可知，五处位置中，三棱镜对处光线的折射率最小，则处光线的频率最小，波长最大，处为红外线，用温度计测量图中五处位置的温度，发现处温度升高最快，故A正确；
B.真空中所用光线的传播速度都相同，故B正确；
C.三棱镜对处光线的折射率小于三棱镜对处光线的折射率，根据全反射临界角公式可知，处光线比处光线更容易发生全反射，故C错误；
D.五处位置中，三棱镜对处光线的折射率最大，则处光线的频率最大，照射同一种金属，处光线最容易使其发生光电效应，故D正确。
本题选择错误的说法。
故选：。
A.折射定律判断折射率的大小，再判断频率的大小和波长的大小，最后判断温度的高低；
B.电磁波包括光在真空中的传播速度都相同；
C.根据折射率的大小，结合临界角公式分析作答；
D.根据光电效应发生的条件作答。
本题考查了光的折射、全反射和光电效应等知识；注意：折射率和频率的变化规律相同、波长和波速介质中的变化规律相同。
 

2.【答案】 

【解析】解：在时刻的波形如图中实线所示，时刻第一次出现图中虚线，则半个周期走了，该地震波的波速为
该地震波的周期为，故A错误，B正确；
C.根据“上坡下，下坡上”原理可知，时刻，处质点的在上坡，振动方向沿轴负方向，故C错误；
D.质点只是在平衡位置上下振动，无法“随波逐流”，故D错误。
故选：。
利用波形平移法，通过的波的情况，计算出周期和波速，根据平移法分析质点的运动情况，质点只能沿轴方向运动，无法“随波逐流”。
本题考查对波动图象的理解能力。知道两个时刻的波形时，往往应用波形的平移法来理解，要求同学们能从图中得出有效信息。
 

3.【答案】 

【解析】解：春联和中国结处于完全失重状态，受到地球的万有引力提供绕地球转动所需的向心力，故A错误；
B.物体在地面表面，万有引力等于重力
可得

又

地球的密度
故B错误；
C.地球第一宇宙速度等于地球表面轨道卫星绕地球做匀速圆周运动的线速度，是卫星绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度，则空间站的运行速度小于第一宇宙速度，故C错误；
D.由万有引力提供向心力

可得

故D正确。
故选：。
万有引力提供绕地球转动所需的向心力，处于完全失重状态；
万有引力等于重力结合密度公式，分析密度大小；
第一宇宙速度是卫星绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度；
万有引力提供向心力，求半径，再求空间站离地面的高度。
本题考查学生对完全失重、万有引力等于重力、万有引力提供向心力等规律的掌握，综合性强，是一道中等难度题。
 

4.【答案】 

【解析】解：由图丙可知输入电压的最大值为，则供电线圈电压有效值，则受电线圈的输出电压为，故A正确；
B.供电线圈的输入功率等于受电线圈的输出功率，即，故B错误；
C.由图可知交流电的周期为，则频率为，则受电线圈的频率也是，电流方向每秒改变次，故C错误；
D.根据楞次定律，车身受电线圈中的感应电流磁场总是阻碍地面供电线圈中电流的磁场的变化，即当地面供电线圈中电流的磁场增强时，车身受电线圈中的感应电流磁场与其相反；即当地面供电线圈中电流的磁场减弱时，车身受电线圈中的感应电流磁场与其相同，故D错误。
故选：。
由图得到输入电压的最大值，然后求出有效值，再根据原副线圈的匝数比等于电压比求出副线圈的电压；求出输出功率，根据供电线圈的输入功率等于受电线圈的输出功率求出。
解决本题的关键掌握变压器的匝数比电压比的关系，并能理解变压器输入功率等于输出功率。
 

5.【答案】 

【解析】解：反向延长，的方向，交点即为点电荷的位置，结合电场线的特点可知点电荷带正电，故A错误；

B.由几何关系可知点电荷到两点距离相等，可知两点电势差为零，则两点电势差不是两点电势差的倍，故B错误；
C.因点电势高于点，则带负电的粒子在点的电势能小于在点的电势能，则该粒子在点的动能大于在点的动能，故C错误；
D.由几何关系可知，根据，，可知该粒子在点的加速度大小等于在点加速度大小的倍，故D正确。
故选：。
根据点电荷电场的特点以及电场线的特点判断电性；根据点电荷电场电势的特点判断；由于电荷在电场中只受电场力的作用，可判断出运动过程中电场力做功的正负，从而判断出电势能和电势的变化，从而得到动能和速度的变化，再由点电荷形成电场强度的公式和牛顿第二定律从而得出加速度之间的关系。
本题主要考查了考生对于电场力做功与电势能和动能之间的关系，最后由于正电荷在电场中只受到电场力，则可由场强公式和牛顿第二定律求出加速度的关系。
 

6.【答案】 

【解析】解：、采用比值法定义的物理量有电容，电场强度等，加速度不是采用比值法定义的物理量，故A错误；
B、探究合力与分力的关系用到的方法与“曹冲称象”的方法相同，均为等效替代法，故B正确；
C、麦克斯韦建立经典电磁理论，预言了电磁波，赫兹通过实验证实电磁波的存在，故C错误；
D、贝克勒尔发现了天然放射现象，说明原子核有复杂的内部结构，故D正确。
故选：。
了解比值法定义的物理量，如，。
合力与分力的概念体现了等效替代法。
明确物理学史，知道麦克斯韦、赫兹、贝克勒尔等物理学家的主要贡献即可正确求解。
本题考查比值法定义的物理量，这在物理量的定义上有大量的应用。
在合力与分力、交变电流的有效值中都涉及了等效替代法的应用
对物理学史的掌握，本部分内容也是考查的内容之一，要注意准确记忆各物理学家的贡献，要和内容一起掌握．
 

7.【答案】 

【解析】解：乘客上车造成气体压缩的过程中，外界对气体做功，气体内能不变，则空气弹簧内气体对外界放热，故A正确，B错误；
剧烈颠簸造成气体压缩的过程中，因为时间很短，所以气体与外界来不及热交换，外界对气体做功，则空气弹簧内气体的内能增加，气体分子的平均动能增大，故C正确，D错误。
故选：。
气体压缩时，外界对气体做功，而内能不变，结合热力学第一定律得出气体的吸放热情况；
剧烈颠簸时，气体与外界来不及热交换，结合热力学第一定律得出气体内能的变化，从而得出气体分子的平均动能的变化趋势。
本题主要考查了热力学第一定律的相关应用，根据体积的变化得出气体的做功特点，结合热力学第一定律即可完成分析。
 

8.【答案】 

【解析】解：由图可知横轴交点时玩具车的速度最大，此时，则最大速度为：

解得：
则阻力为：

代入数据得：，故A正确；
B.由牛顿第二定律得玩具车的加速度为：

又
联立解得：
所以  
由图像可知

其中，
代入数据得：    
联立解得：，故B错误；
C.根据
整理得：
可知玩具赛车的速度大小为 时的加速度大小为，故C错误；
D.从起点到终点由动能定理得：

解得：，故D正确；
故选：。
汽车恒定功率启动，对汽车受力分析后根据牛顿第二定律列方程，再结合图象进行分析即可。
本题关键对汽车受力分析后，根据牛顿第二定律列出加速度与速度关系的表达式，再结合图象进行分析求解。
 

9.【答案】  最低点  

【解析】解：若已测得月球表面的重力加速度为、月球的半径为以及万有引力常量，根据

解得：
为了减小误差，应从石块摆到最低点开始计时。
设原来细线长度为，测出次个振动的总时间，则对应周期为

根据单摆周期公式可得

若细线缩短的长度为，测出次个振动的总时间，则对应周期为

根据单摆周期公式可得

联立解得：
故答案为：；最低点；
在忽略自转的情况下，万有引力与重力相等，由此列式得出月球质量的表达式；
根据实验原理掌握正确的实验操作；
根据单摆的周期公式得出重力加速度的表达式。
本题主要考查了单摆的相关应用，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合单摆的周期公式即可完成分析。
 

10.【答案】  如上图所示     

【解析】解：实验中发现调节滑动变阻器时，电流表读数变化明显但电压表读数变化不明显，主要原因是待测电池内阻太小，导致路端电压变化不明显，故C正确，AB错误；
故选：。
为了使电压表读数变化明显，可将定值电阻接入电路的干路中，如图所示：


根据图示电路图，由闭合电路的欧姆定律可得
可知图乙图像的纵轴截距等于电动势，则
图像的横轴截距为，则有
解得内阻为
故答案为：；如上图所示；；
根据电表的示数特点，结合电路构造的分析得出可能的原因；
根据实验原理画出对应的实物连线图；
根据闭合电路欧姆定律，结合图像的物理意义得出电动势和内阻的大小。
本题主要考查了电源电动势和内阻的测量实验，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合闭合电路欧姆定律和图像的物理意义即可完成分析。
 

11.【答案】解：由导体棒下滑过程机械能守恒
；
在最低点由牛顿第二定律
；
由牛顿第三定律可得：

解得：
方向竖直向下；
设时间内通过电路的平均电流为，平均感应电动势为，导体棒滑行至停下的距离为，则有

；
；
设全程电路生成焦耳热总量为，由能量守恒得


解得：
答：导体棒进入水平导轨时对水平导轨的压力为，方向竖直向下；
若已知导体棒在水平导轨上滑行至停止时，外接电阻中通过的电量为，全过程中外接电阻中产生的热量为。 

【解析】根据机械能守恒定律得出导体棒的速度，结合牛顿第二定律和牛顿第三定律计算出导体棒对水平导轨的压力；
根据电流的定义式得出电荷量的大小，结合能量守恒定律得出产生的焦耳热。
本题主要考查了电磁感应的相关应用，理解过程中的能量转化特点，结合牛顿第二定律即可完成分析。
 

12.【答案】解：离子在Ⅰ区做类平抛运动，根据类平抛规律有


根据牛顿第二定律有

解得：
离子在Ⅱ区类，做复杂的旋进运动。将该运动分解为圆柱腔截面上的匀速圆周运动和轴正方向的匀加速直线运动，在圆柱腔截面上的匀速圆周运动轨迹如下图所示

设临界圆轨迹半径为，根据几何知识有
；；
离子沿轴正方向有

则根据洛伦兹力提供向心力有

解得Ⅱ区中磁感应强度大小为

离子在圆柱腔截面上做匀速圆周运动的周期为

离子在轴的正方向做匀速直线运动，其位移
 、、
联立解得： 、、
答：Ⅰ区中电场强度的大小为；
Ⅱ区中磁感应强度大小为；
Ⅱ区的长度应为 、、。 

【解析】根据类平抛运动的特点，结合牛顿第二定律得出场强的大小；
根据几何关系得出粒子的运动半径，结合牛顿第二定律得出磁感应强度的大小；
根据周期的计算公式，结合运动学公式得出对应的长度。
本题主要考查了带电粒子在磁场中的运动，熟悉粒子的受力分析，结合牛顿第二定律和运动学公式即可完成分析。
 

13.【答案】解：全程由随时间均匀增大时间设为和恒定时间设为两部分组成，其总冲量为：
全程摩擦力由随时间均匀增大的静摩擦力和恒定的滑动摩擦力两部分组成，其中滑动摩擦力为
根据题意，静摩擦力当其增大到时，变为滑动摩擦力，时间设为，结合图像可知
则摩擦力的总冲量大小为：
由全程动量定理得：
可得时铁块的瞬时速度大小为：
答：内推力对铁块的总冲量大小为；
时铁块的瞬时速度大小； 

【解析】根据冲量公式求解推力对铁块的总冲量大小；
根据受力情况分析铁块的运动情况，根据动量定理求解铁块的瞬时速度大小。
本题考查动量定理，解题关键是根据图像分析物块的受力情况和运动情况，根据动量定理列式求解即可。