2023-2024学年天津一中高三（下）期中物理试卷（含答案）

这是一份2023-2024学年天津一中高三（下）期中物理试卷（含答案），共10页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.下列说法中正确的是( )
A. 紫外线可以在很短的时间集中很大的能量，可以用来切割、焊接
B. 变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一定产生变化的电场
C. 在光学元件的表面镀一层特定厚度的薄膜以增加光的透射或反射利用了光的偏振原理
D. 医学上可以用激光做“光刀”来切开皮肤、切除肿瘤，还可以用激光“焊接”剥落的视网膜
2.如图所示，某种洗衣机进水时，与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气，通过压力传感器感知管中的空气压力，从而控制进水量。设整个过程中封闭空气温度不变，当洗衣缸内水位升高，则细管内被封闭的空气( )
A. 分子运动的平均动能增大
B. 既不从外界吸热，也不对外放热
C. 单位时间内撞击容器壁单位面积的次数增多
D. 洗衣缸内水位上升相同高度，封闭气体对外界所做的正功相同
3.老师采用图1所示的实验器材演示交变电流的产生，并联的两个发光二极管连接方式如图2所示，二极管两端正向电压大于0.7V时才能发光，反向电压超过20V将损坏。匀速转动手柄，1min内二极管闪烁100次。已知发电机中正方形线框的边长为10cm，匝数为1000，假设线圈所在处的磁场可视为匀强磁场，下列判断正确的是( )
A. 线框的转速为100r/s
B. 线框的电动势有效值可能是20V
C. 磁感应强度B不会超过0.4T
D. 若转速减半，1min内闪烁次数将变为50次
4.为顺利完成月球背面的“嫦娥六号”探测器与地球间的通信，我国新研制的“鹊桥二号”中继通信卫星计划2024年上半年发射，并定位在地月拉格朗日L2点，位于拉格朗日点上的卫星可以在几乎不消耗燃料的情况下与月球同步绕地球做匀速圆周运动。已知地、月中心间的距离约为L2点与月球中心距离的6倍，如图所示。则地球与月球质量的比值约为( )
A. 36B. 49C. 83D. 216
5.如图甲所示，质量分别为m1、m2的小木块a和b(可视为质点)用细线相连，沿半径方向放在水平圆盘上，a、b与转轴OO′之间的距离分别为r1、r2.若圆盘从静止开始绕转轴OO′缓慢地加速转动，ω表示圆盘转动的角速度，木块a所受的摩擦力大小fa。随圆盘角速度的平方(ω2)的变化图像如图乙所示，0∼ω12对应图线的斜率为k1,ω12∼ω22对应图线的斜率为k2，两木块与圆盘间的动摩擦因数均为μ，最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，重力加速度大小为g。下列说法正确的是( )
A. r1r2=14B. m1m2=13C. k1k2=27D. ω1ω2=78
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
6.平衡位置处于坐标原点的波源S在y轴上振动，产生频率为50Hz的简谐横波向x正、负两个方向传播，波速均为100m/s。平衡位置在x轴上的P、Q两个质点随波源振动着，P、Q的x轴坐标分别为xP=3.5m、xQ=−3m。当P、Q两质点的位移方向相反、速度方向相同时，波源S可能( )
A. 位移为正，向−y方向运动B. 位移为负，向−y方向运动
C. 位移为正，向+y方向运动D. 位移为负，向+y方向运动
7.2023年10月3日，皮埃尔⋅阿戈斯蒂尼、费伦茨⋅克劳斯和安妮⋅吕利耶三位科学家因在阿秒激光方面所做出的突出贡献获得2023年诺贝尔物理学奖。通过阿秒激光，科学家们可以像看电影的慢动作回放一样，观察电子在原子内部的运动，探究它们之间的交互作用，开创了观察和研究原子、分子甚至是电子动态的新窗口。历史上，为了研究原子的性质，科学家们做了大量的实验研究，下面四幅示意图中说法正确的是( )
A. 卢瑟福提出了原子核式结构模型，成功解释了图①的α粒子散射实验结果
B. 图②表示的核反应属于重核裂变，裂变过程释放能量，裂变产生的原子核的结合能比铀235的结合能大
C. ③中向左偏转的是β粒子，向右偏转的是α粒子，不偏转的是γ粒子
D. 锌的逸出功为3.34eV，用④中一群处于从量子数为4的能级的氢原子发出的光照射锌板，逸出光电子的最大初动能为9.41eV
8.美国物理学家密立根于20世纪初进行了多次试验，比准确地测定了电子的电荷量，其实验原理图可简化为如图所示模型，置于真空中的油滴室内有两块水平放置的平行金属板A、B与电压为U的恒定电源两极相连，板的间距为d、油滴散布在油滴室中，在重力作用下，少数油滴通过上面金属板的小孔进入平行板间。现有一质量为m的带电油滴在极板间匀速下落，已知元电荷e，重力加速度g，则( )
A. 油滴带负电
B. 油滴中电子的数目为mgdU
C. 油滴从小孔运动到金属板B过程中，电势能减少mgd
D. 若将金属板A向上缓慢移动一小段距离，油滴将加速下降
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
9.某同学利用双缝干涉测定光的波长的实验中，双缝间距d，双缝到光屏间的距离l，他先用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图1所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数也如图中所给出，则：

①分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数分别为xA= ______mm，xB= ______mm；
②波长的表达式λ= ______(用xA、xB、l、d表示)；
③他接着使用另外一种波长已知为480nm的单色光进行测量，将两次采集的数据用同一图像处理，则由图2可得，第一种单色光的波长为______nm。
10.某实验小组欲把电流表改装为电压表，因电流表内阻未知，根据以下提供的实验仪器，测其内阻并完成电压表改装。
A.电源(E=12V，内阻忽略不计)
B.待测电流表(Ig=300μA，内阻约1000Ω)
C.电阻箱(0～9999Ω)
D.滑动变阻器(0～50kΩ)
E.滑动变阻器(0～5kΩ)
F.导线、电键若干
(1)根据提供的实验仪器，设计测量电路如图，R1应选______(填写器材前面的字母序号)。
(2)根据实验设计完成以下各步骤中的相关问题。
①闭合电键S1之前，滑动变阻器R1的滑片应调至______端(填“a”或“b”)；
②闭合电键S1，断开电键S2，调节滑动变阻器R1使电流表满偏；
③保持②步骤中滑动变阻器R1的位置不变，闭合电键S1和S2，调节电阻箱R2使电流表半偏，读出电阻箱R2的阻值为990Ω，则电流表内阻的测量值Rg= ______Ω；
④该实验测得电流表内阻的测量值______真实值(选填“大于”或“小于”)；
⑤现将该电流表改装成量程为3V的电压表，应串联一个阻值为______Ω的电阻。
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
11.如图所示，内壁光滑的半径为R的圆形轨道，固定在竖直平面内，质量为m的A小球静止在轨道最低点，另一质量为2m的B小球(两小球均可视为质点)从内壁上与圆心O等高的位置由静止释放，到最低点时与A发生碰撞，重力加速度为g，求：
(1)碰撞前瞬间，轨道对小球B的支持力是多少；
(2)B与A碰撞后，A球第一次向右达到的最大高度与圆心O等高，则两球在碰撞过程中损失的机械能是多少？
12.在芯片制造过程中，离子注入是其中一道重要的工序。为了准确的注入离子，需要在一个有限空间中用电磁场对离子的运动轨迹进行调控。现在我们来研究一个类似的模型。在空间内存在边长L=0.64m的立方体OACD−O′A′C′D′，以O为坐标原点，沿OA、OO′和OD方向分别建立x、y、z轴。在OACD面的中心M处存在一粒子发射源，可在底面内平行于底面沿任意方向发射初速度v0=8.0×104m/s，比荷qm=1.0×108C/kg的带正电粒子。在区域内施加一定的匀强电场或者匀强磁场，使粒子可以达到相应的空间位置。不计重力，则：
(1)在立方体内施加沿y轴正向的匀强电场，使粒子只能从O′A′C′D′面飞出，求施加电场的电场强度E的最小值；
(2)在立方体内施加沿y轴正向的匀强磁场，若磁感应强度大小为B=4.0×10−3T，求粒子在磁场中运动时间的最小值tmin。(sin53°=0.8,cs53°=0.6)(结果可保留π和分式)
13.光滑的水平长直轨道放在匀强磁场B=0.25T中，轨道宽0.4m，一导体棒长也为0.4m，质量0.1kg，电阻r=0.05Ω静止在导轨上，它与导轨接触良好。当开关与a接通时，电源提供电流，使回路中的电流恒为1A，电流方向可根据需要进行改变，开关与b接通时，电阻R=0.05Ω，若开关的切换与电流的换向均可在瞬间完成，求：
①导体棒中电流由M流向N时，棒的加速度的大小和方向是怎样的；
②当开关始终接a，要想在最短时间内使棒向左移动4m而静止，则棒的最大速度是多少；
③当棒的速度为多大的时候，当开关从a切换到b的瞬间，棒的加速度大小相同；
④要想棒在最短时间内向左移动3.5m而静止，则棒中产生的焦耳热是多少。
参考答案
1.D
2.C
3.C
4.C
5.B
6.BC
7.AD
8.AD
9.11.1 15.6 (xB−xA)d6l 600
10.D b 990 小于 9010
11.解：(1)设B小球运动到最低点时的速度为v0，由动能定理得：2mgR=12×2mv02
在最低点，根据牛顿第二定律得：N−2mg=2mv02R
解得轨道对小球B的支持力N=6mg
(2)两球碰撞后A球上升到圆心等高处，由机械能守恒定律得：12mv22=mgR
两球碰撞过程，规定向右为正方向，由系统动量守恒定律得：2mv0=2mv1+mv2
根据能量守恒定律得：12×2mv02=12×2mv12+12mv22+E损
联立解得：E损=0.5mgR
答：(1)碰撞前瞬间，轨道对小球B的支持力是6mg；
(2)两球在碰撞过程中损失的机械能是0.5mgR。
12.解：(1)施加沿y轴正向的匀强电场，使粒子只能从O′A′C′D′面飞出，粒子做类平抛运动，沿y轴方向做匀加速直线运动，根据运动学公式可得：
L=12at2
根据牛顿第二定律有
qE=ma
沿初速度方向做匀速直线运动
s=v0t
且有
smin=L2
代入数据联立解得
Emin=8.0×102N/C；
(2)在立方体内施加沿y轴正向的匀强磁场，当磁感应强度大小为B=4.0×10−3T时，根据牛顿第二定律有
qv0B=mv02r
根据周期的计算公式有
T=2πrv0
代入数据联立解得
r=0.2m；T=5π×10−6s
粒子在xOz平面内运动时间最短时，粒子在磁场中的运动轨迹对应的弦长最短，其轨迹如图所示

根据几何知识有
L2=2rsinθ2
解得
θ1=106°
故粒子运动的最短时间为
tmin=θ1360∘⋅T
代入数据解得
tmin=5336π×10−6s。
答：(1)在立方体内施加沿y轴正向的匀强电场，使粒子只能从O′A′C′D′面飞出，施加电场的电场强度E的最小值为8.0×102N/C；
(2)在立方体内施加沿y轴正向的匀强磁场，若磁感应强度大小为B=4.0×10−3T，粒子在磁场中运动时间的最小值tmin为5336π×10−6s。
13.解：①当电流从M流向N时，由左手定则可判断安培力向右，故加速度方向向右。
根据牛顿第二定律有：BIL=ma
代入数据可得加速度大小为：a=1m/s2；
②开关始终接a时，电流N到M，经过时间t1后电流变为M到N，再经时间t2速度减为零，
t1时间内，有：x1=v22a
t2时间内，有：x2=v22a
根据：x1+x2=4m
联立解得最大速度大小为：v=2m/s；
③当开关从a切换到b的瞬间，棒的加速度大小相同，则回路中的电流大小均为：I=1A
开关从a切换到b的瞬间，回路中的感应电动势为：E=BLv′=I(R+r)
解得：v′=1m/s；
④先接a一段时间t1′，电流由N到M，再接到b端一段时间t2′，再接到a端一段时间t3′，电流由M到N，最后速度减到零立即接到b。
第一段末的速度大小为v1，位移大小为x1′，根据运动学公式可得：
v1=at1′
x1′=12at1′2
根据焦耳定律可得：Q1=I2rt1′
第二段末的速度大小为v′=1m/s，取向右为正方向，根据动量定理可得：−BI−Lt2′=mv′−mv1
且：I−t2′=BLx2′R+r
根据能量关系可得：Q2=rr+R⋅(12mv12−12mv′2)
第二段末的加速度与第三段相同，则第三段，有：B2L2v′R+r=ma
根据运动学公式可得：v′=at3′
x3=12at3′2
根据焦耳定律可得：Q3=I2rt3′
又：x1′+x2′+x3=3.5m
棒中产生的焦耳热：Q总=Q1+Q2+Q3
联立以上各式，解得：Q总=0.225J。
答：①导体棒中电流由M流向N时，棒的加速度的大小为1m/s2，方向向右；
②当开关始终接a，要想在最短时间内使棒向左移动4m而静止，则棒的最大速度是2m/s；
③当棒的速度为1m/s的时候，当开关从a切换到b的瞬间，棒的加速度大小相同；
④要想棒在最短时间内向左移动3.5m而静止，则棒中产生的焦耳热是0.225J。