2023-2024学年天津市耀华中学高三上学期开学检测物理试题（解析版）

天津市耀华中学2024届高三年级暑期学情反馈

物理试卷

一、单项选择题（本题共5小题，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. 同一个双缝干涉实验中，蓝光产生的干涉条纹间距比红光的大

B. 观察者靠近声波波源的过程中，接收到的声波频率小于波源频率

C. 单色光在介质中传播时，介质的折射率越大，光的传播速度越小

D. 两束频率不同的光，可以产生干涉现象

【答案】C

【解析】

【详解】A．根据双缝干涉条纹间距公式

由于蓝光的波长比红光的波长小，可知同一个双缝干涉实验中，蓝光产生的干涉条纹间距比红光的小，A错误；

B．根据多普勒效应规律可知，观察者靠近声波波源的过程中，接收到的声波频率大于波源频率，B错误；

C．根据

解得

可得单色光在介质中传播时，介质的折射率越大，光的传播速度越小，C正确；

D．根据光的干涉产生条件可知，两束频率不同的光，不可以产生干涉现象，D错误；

故选C。

2. 2021年4月，中国空间站天和核心舱进入轨道，其轨道可视为圆轨道，绕地球运行的周期约为90分钟；6月，神舟十二号载人飞船成功对接天和核心舱，与此前已对接的天舟二号货运飞船一起构成三舱组合体，若对接前后天和核心舱轨道不变。下列说法正确的是（　　）

A. 空间站在轨道上运行的速度介于地球的第一宇宙速度和第二宇宙速度之间

B. 空间站在轨道上运行的速率大于地球同步卫星的速率

C. 对接成功后，空间站由于质量增大，运行周期变大

D. 对接成功后，空间站由于质量增大，运行速度变小

【答案】B

【解析】

【详解】AB．空间站围绕地球做匀速圆周运动，由万有引力定律和牛顿第二定律

可得

，

空间站的周期为90min，小于地球同步卫星，可知其轨道半径小于同步卫星半径，所以其运行速率大于同步卫星运行速率，空间站轨道半径大于近地卫星轨道半径，所以运行速度小于近地卫星运行速度，即小于第一宇宙速度，故A错误，B正确；

CD．对接成功后，由和知运行周期和运行速度都与空间站质量无关，故周期不变，速率不变，故CD错误。

故选B。

3. 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.

【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。

4. 如图所示，物体甲放置在水平地面上，通过跨过定滑轮的轻绳与小球乙相连，整个系统处于静止状态．现对小球乙施加一个水平力F，使小球乙缓慢上升一小段距离，整个过程中物体甲保持静止，甲受到地面的摩擦力为f，则该过程中（ ）

A. f变小，F变大 B. f变小，F变小

C. f变大，F变小 D. f变大，F变大

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】以小球乙为研究对象受力分析，设绳与竖直方向夹角为，根据平衡条件可得，水平拉力为

可见水平拉力F逐渐增大，绳子的拉力为

故绳子的拉力也是逐渐增加；以物体甲为研究对象受力分析，根据平衡条件可得，物体甲受地面的摩擦力与绳子的拉力的水平方向的分力

等大反向，故摩擦力方向向左

是逐渐增大；

故选D。

5. 分子力随分子间距离的变化如图所示。将两分子从相距处释放，仅考虑这两个分子间的作用力，下列说法正确的是（　　）

A. 从到分子间引力、斥力都在减小

B. 从到分子力的大小先减小后增大

C. 从到分子势能先减小后增大

D 从到分子动能先增大后减小

【答案】D

【解析】

【详解】A．从到分子间引力、斥力都在增加，但斥力增加得更快，故A错误；

B．由图可知，在时分子力为零，故从到分子力的大小先增大后减小再增大，故B错误；

C．分子势能在时分子势能最小，故从到分子势能一直减小，故C错误；

D．从到分子势能先减小后增大，故分子动能先增大后减小，故D正确。

故选D。

二、不定项选择题（本题共3小题，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. 下列核反应方程中，X1，X2，X3，X4代表α粒子的有（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】BD

【解析】

【详解】α粒子为氦原子核He，根据核反应方程遵守电荷数守恒和质量数守恒，A选项中的X1为He，B选项中的X2为He，C选项中的X3为中子n，D选项中的X4为He。

故选BD。

7. 如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为4：1，电压表和电流表均为理想交流电表，原线圈接如图乙所示的正弦交流电，图中R1为热敏电阻（温度升高时其电阻减小），R为定值电阻。下列说法正确的是（   ）

A. t = 0.02s时电压表V1的示数为0

B. 变压器输入功率与输出功率之比为1：4

C. 原线圈两端电压的瞬时值表达式为

D. R1处温度升高时，电流表的示数变大，电压表V2的示数不变

【答案】CD

【解析】

【详解】A．t = 0.02s时电压表V1的示数为

A错误；

B．根据理想变压器的功率关系有P入 = P出，则变压器的输入功率与输出功率之比为1：1，B错误；

C．由图乙可知周期为T=0.01s，则角速度为

则原线圈两端电压的瞬时值表达式为

C正确；

D．由于原副线圈匝数比不变，输入电压U1不变，则U2不变，又由题知R1为热敏电阻（温度升高时其电阻减小），R1处温度升高时副线圈的总电阻减小，根据欧姆定律可知副线圈电流增大，则电流表的示数变大，电压表V2的示数不变，D正确。

故选CD。

8. 如图所示，由两水平面（虚线）所夹的区域内，有水平向右的匀强电场，自该区域上方的A点，将质量相等、带等量异种电荷的小球a、b先后以相同的初速度沿平行于电场的方向射出。小球在重力的作用下从B点进入电场区域，并从该区域的的下边界离开，已知a球在电场中做直线运动之后从M点离开电场，b球从N点离开电场且离开电场时速度方向竖直向下，根据上述信息，下列判断正确的是（　　）

A. a球带负电，b球带正电

B. a球和b球在电场中运动的时间相等

C. M点到B点的水平距离是N点到B点的水平距离的3倍

D. b球离开电场时比其进入电场时电势能大

【答案】BCD

【解析】

【详解】A．由题意可知，b球进入水平电场后在水平方向做减速运动，出离电场时水平速度减零，则b球带负电，a球带正电，选项A错误；

B．从开始抛出到出离电场，两球在竖直方向只受重力作用，加速度相同，则两球在竖直方向的运动相同，即a球和b球在电场中运动的时间相等，选项B正确；

C．设两粒子进入电场时水平速度为v0，经过电场的时间为t，则对a球从M点射出时水平位移

对b球从N点射出时水平位移

其中对b球

解得

即M点到B点的水平距离是N点到B点的水平距离的3倍，选项C正确；

D．b球在电场中运动时，电场力做负功，则电势能增加，即离开电场时比其进入电场时电势能大，选项D正确。

故选BCD。

三、填空实验题（本题共1小题，共12分）

9. 某课外兴趣小组利用如图所示的实验装置研究“加速度、力与质量的关系”。

（1）实验获得如图所示的纸带，计数点a、b、c、d、e、f间均有四个点未画出，则在打c点时小车的速度大小vc=_________m/s（保留两位有效数字）。

（2）保持小车所受拉力不变，改变小车的质量M，分别测得不同质量情况下的加速度a的数据如下表所示。

（3）关于该实验，下列说法正确的是______

A.实验过程中不需要满足钩码质量远小于小车质量

B.若验证加速度与质量成反比，最好作a-M关系图

C.用到了控制变量法

【答案】    ①. 0.17    ②. AC

【解析】

【详解】（1）[1]在打c点时小车的速度大小

（3）[2]A.实验过程中因有力传感器测量小车受到的拉力，则不需要满足钩码质量远小于小车质量，选项A正确；

B.若验证加速度与质量成反比，最好作a-关系图，选项B错误；

C.此实验用到了控制变量法，选项C正确。

故选AC。

10. 在练习使用多用电表的实验中

①用多用电表的欧姆挡测量阻值约为十几千欧的电阻，以下是测量过程中的一些主要实验步骤：

A．将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指向欧姆零点，然后断开两表笔；

B．旋转选择开关至OFF位置，并拔出两表笔；

C．旋转选择开关至“×1k”位置；

D．将两表笔分别连接到被测电阻的两端，读出阻值，断开两表笔。

以上实验步骤正确顺序是_________（填写步骤前的字母）。

实验中，多用表的指针位置如图甲所示，则此被测电阻的阻值约为_________kΩ。

②为了较精确地测量另一定值电值，采用图乙所示的电路。电源电压U恒定，用多用电表测电路中的电流，闭合电键，多次改变电阻箱阻值R，记录相应的R和多用电表读数I，得到的关系如图丙所示。则_________Ω，电源电压_________V。

【答案】    ①. CADB    ②. 17.0    ③. 200    ④. 8

【解析】

【详解】①[1]多用电表操作顺序为：选挡——欧姆调零——测量——旋转选择开关至OFF位置，故顺序为CADB。

[2]由于指针附近部分最小分度值为1，应下位估读，故指针所指位置为17.0 kΩ。

②[3][4]对回路列闭合电路欧姆定律

即

即图像的纵截距大小为，图像的斜率大小为。

四、计算题（本题共3小题，共48分）

11. 某生产车间内传输货物的装置可简化为下图，A为水平高台的边缘，为一段固定圆弧轨道，B点和圆弧的圆心连线与竖直方向夹角，圆弧半径，长、质量为的平板小车最初停在光滑水平轨道上紧靠C点，小车上表面刚好与轨道相切。一可视为质点、质量为的货物从高台上的A点以初速度水平抛出，到达B点时，恰好沿B点的切线方向进入轨道，滑上小车后带动小车向右运动，小车达到与货物速度相同时货物位于小车最右端，之后小车被水平轨道上的固定挡板卡住，站在挡板后面的工人将货物接住。已知货物与小车间的动摩擦因数，重力加速度g取，取，，求：

（1）A到B的竖直高度h；

（2）货物到达圆弧轨道最低点C时对轨道的压力大小；

（3）在轨道上滑行过程摩擦力对货物做的功。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）设货物经过B点时的竖直分速度大小为vy，根据速度的分解与合成可得

解得

根据运动学规律可得

（2）设货物到达圆弧轨道最低点C时的速度大小为vC，货物与小车的共同速度大小为v，对货物在小车上运动的过程，根据动量守恒定律有

根据功能关系有

设货物在C点时所受轨道的支持力大小为，根据牛顿第二定律有

联立解得

根据牛顿第三定律可知

（3）根据速度的合成与分解可得货物经过B点时的速度大小为

对货物从B点到C点的运动过程，根据动能定理有

解得

12. 如图所示，、为两足够长的光滑平行金属导轨，两导轨的间距，导轨所在平面与水平面间夹角，、间连接一阻值的定值电阻，在导轨所在空间内有垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度。将一根质量的金属棒垂直于、方向置于导轨上，金属棒与导轨接触的两点间的电阻，导轨的电阻可忽略不计。现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与导轨垂直，且与导轨接触良好。重力加速度取，已知，。在金属棒下滑的过程中，求：

（1）金属棒的最大速度的大小；

（2）金属棒重力做功的最大瞬时功率；

（3）金属棒从开始下滑至匀速运动一段时间，电阻产生焦耳热，则此过程中通过电阻的电量。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）当金属棒达到最大速度时，金属棒做匀速直线运动，由平衡条件得

由安培力公式得

由闭合电路欧姆定律得

由法拉第电磁感应定律得

联立解得

（2）根据瞬时功率公式可知，当金属棒的速度最大时，的重力做功的功率最大，即

解得

（3）由于回路中电流时刻相等，根据焦耳热公式和闭合回路欧姆定律可得

因此

设此过程中金属棒运动的距离为x，根据能量守恒定律得

解得

根据电荷量的计算公式可得

而

所以

13. 对铀235的进一步研究在核能的开发和利用中具有重要意义．如图所示，质量为m、电荷量为q的铀235离子，从容器A下方的小孔S1不断飘入加速电场，其初速度可视为零，然后经过小孔S2垂直于磁场方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，做半径为R的匀速圆周运动．离子行进半个圆周后离开磁场并被收集，离开磁场时离子束的等效电流为I．不考虑离子重力及离子间的相互作用．

（1）求加速电场的电压U；

（2）求出在离子被收集的过程中任意时间t内收集到离子的质量M；

（3）实际上加速电压的大小会在U+ΔU范围内微小变化．若容器A中有电荷量相同的铀235和铀238两种离子，如前述情况它们经电场加速后进入磁场中会发生分离，为使这两种离子在磁场中运动的轨迹不发生交叠，应小于多少？（结果用百分数表示，保留两位有效数字）

【答案】（1）（2） （3）0.63%

【解析】

【分析】

【详解】（1）设离子经电场加速后进入磁场时的速度为v，由动能定理得：

离子在磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得：

解得：

U =

（2）设在t时间内收集到的离子个数为N，总电荷量Q = It

解得

（3）由以上分析可得：

R =

设m/为铀238离子质量，由于电压在U±ΔU之间有微小变化，铀235离子在磁场中最大半径为：

Rmax =

铀238离子在磁场中最小半径为：

这两种离子在磁场中运动的轨迹不发生交叠的条件为：Rmax<Rmin

即：

得：

其中铀235离子的质量m = 235u（u为原子质量单位），铀238离子的质量m，= 238u

则：

解得：