天津市和平区2024-2025学年高三上学期期末质量调查物理试题（解析版）

这是一份天津市和平区2024-2025学年高三上学期期末质量调查物理试题（解析版），共17页。试卷主要包含了本卷共8题，每题5分，共40分等内容，欢迎下载使用。
第Ⅰ卷
注意事项：
1．每题选出答案后，用铅笔将正确答案填涂在答题卡相应的位置上，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。
2．本卷共8题，每题5分，共40分。
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，只有一个是正确的）
1. 在物理学发展的进程中，人们通过对某些重要物理实验的深入观察和研究，获得正确的理论认识。对下列各实验的示意图，解读正确的是（ ）
A. 卢瑟福利用甲图装置发现质子
B. 汤姆孙利用乙图装置发现电子
C. 爱因斯坦由丙图实验提出了能量与质量的关系
D. 麦克斯韦由丁图实验现象提出了电磁场理论
【答案】B
【解析】A．图甲为α粒子散射实验，是研究原子内部结构的，并非卢瑟福发现质子的装置，故A错误；
B．汤姆孙利用乙图装置发现了电子，故B正确；
C．图丙为光电效应实验，说明了光具有粒子性，能量与质量关系是爱因斯坦从理论推导出来的，故C错误；
D．图丁为赫兹做有关电磁波的发射与接收实验，而电磁场理论是麦克斯韦从理论推导出来的，故D错误。
故选 B。
2. 如图甲为氢原子光谱，图乙为氢原子部分能级图。甲中的、、、是氢原子在可见光区的四条谱线，这四条谱线均为氢原子从高能级向能级跃迁时释放的光子，称为巴尔末系，则下列正确的是（ ）
A. 对应的光子能量比对应的光子能量的小
B. 可能是氢原子从向能级跃迁时产生的
C. 亮线分立说明氢原子跃迁时只能辐射特定频率的光子
D. 若用照射某种金属不能发生光电效应，则一定也不能
【答案】C
【解析】A．谱线的波长最长，频率最小，能量最小，故对应的光子能量比对应的光子能量的大，故A错误；
B．谱线的波长最短，频率最大应为，氢原子从向能级跃迁时产生的波长最长，频率最小，故B错误；
C．只有几条不连续的亮线，其原因是氢原子辐射的光子的能量是不连续的，即氢原子跃迁时只能辐射特定频率的光子，所以对应的光的频率也是不连续的，故C正确；
D．波长大于，由
可知频率大于，由
知对应的光子能量大于对应的光子能量，若用照射某种金属不能发生光电效应，则有可能发生光电效应，故D错误。
故选C。
3. 2024年5月3日17时27分，嫦娥六号探测器在中国文昌航天发射场成功发射升空，之后准确进入地月转移轨道，开启世界首次月背“挖宝”之旅。图中绕月运行的三个轨道分别为：大椭圆轨道1，椭圆停泊轨道2，圆轨道3，点为三个轨道的公共切点，为轨道1的远地点，下列说法正确的是（ ）
A. 探测器在1轨道上的运行周期大于在2轨道的运行周期
B. 探测器在点需要加速才能从1轨道转移到2轨道
C. 探测器在2轨道上经过点时，所受的月球引力等于向心力
D. 探测器在1轨道上从点向点运动过程中，机械能逐渐减小
【答案】A
【解析】A．根据开普勒第三定律可知
可知， 1轨道的半长轴大于2轨道的半长轴，可知探测器在1轨道上的运行周期大于在2轨道的运行周期，选项A正确；
B．探测器在点需要减速做向心运动才能从1轨道转移到2轨道，选项B错误；
C．探测器在2轨道上经过点时做离心运动，所受的月球引力小于向心力，选项C错误；
D．探测器在1轨道上从点向点运动过程中，只有万有引力做功，则机械能不变，选项D错误。
故选A。
4. 电能远距离输送时需要使用变压器进行升压和降压，图为远距离输电电路示意图。升压变压器T1和降压变压器T2均为理想变压器，T1原线圈上接有电压有效值恒定的交变电源，R为输电线的电阻，T2的副线圈并联多个用电器，对于此电路，下列分析正确的有（ ）
A. T1的输出电压等于R两端的电压
B. T1的输出功率一定等于T2的输入功率
C. 若T2的副线圈并联的用电器增多，R消耗的功率增大
D. 若T2的副线圈并联的用电器增多，T2输出电压不变
【答案】C
【解析】A．T1的输出电压等于R两端的电压与T2的输入电压之和，选项A错误；
B．T1的输出功率等于R的功率与T2的输入功率之和，选项B错误；
CD．因T2的等效电阻
若T2的副线圈并联的用电器增多，则副线圈的电阻R次减小，电流变大，则R消耗的功率增大，T2输入电压减小，输出电压也减小，选项C正确，D错误。
故选C。
5. 如图所示，取稍长的细杆，其一端固定一枚铁钉，另一端用羽毛做一个尾翼，做成质量完全相同的两只飞镖，将一软木板挂在竖直墙壁上，作为镖靶。某位同学在离墙壁一定距离的同一位置处，分别将它们水平掷出，两只飞镖插在靶上的位置如图中、所示，不计空气阻力。则下列说法中正确的是（ ）
A. 镖掷出时的初速度比镖掷出时的初速度小
B. 两只镖与墙面的夹角大小可能相等
C. 镖在空中的运动时间比镖的运动时间短
D. 插入靶前瞬间，镖重力功率大于镖重力功率
【答案】D
【解析】A．两只飞镖均做平抛运动，根据平抛运动时间
可知，b镖下落的高度大，则b镖运动的时间比a镖的运动时间长，两镖的水平位移相等，根据
大的初速度小，故b镖的初速度小，a镖的初速度大，故A错误；
B．根据平抛运动规律，位移偏转角的正切值的2倍等于速度偏转角的正切值，题图易知，a镖与b镖的位移偏转角不同，故速度偏转角不等，故两只镖与墙面的夹角大小不可能相等，故B错误；
C．由A选项分析可知，b镖运动的时间比a镖的运动时间长，故C错误；
D．重力的功率等于重力与竖直方向速度的乘积，根据
b镖运动的时间比a镖的运动时间长，镖竖直方向的速度大，可知插入靶前瞬间，故镖重力功率大于镖重力功率，故D正确。
故选D。
二、多项选择题（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. 如图所示，侧壁光滑的汽缸内用活塞封闭一定质量的理想气体，现缓慢地向活塞上倒一定质量的细沙，忽略环境的温度变化，在此过程中，关于汽缸内气体的状态变化，下列说法正确的是（ ）
A. 如果汽缸、活塞导热良好，汽缸内气体的内能一定增大
B. 如果汽缸、活塞导热良好，汽缸内气体一定向外放热
C. 如果汽缸、活塞绝热良好，汽缸内气体分子的平均动能一定增大
D. 如果汽缸、活塞绝热良好，汽缸内气体压强可能不变
【答案】BC
【解析】A．如果汽缸、活塞导热良好，由于环境温度不变，则气体温度不变，则汽缸内气体的内能一定不变，故A错误；
B．如果汽缸、活塞导热良好，缓慢地向活塞上倒一定质量的细沙，活塞下移，外界对气体做功，结合上述，气体内能不变，根据热力学第一定律可知，气体向外界放热，故B正确；
C．如果汽缸、活塞绝热良好，则有
气体体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体内能增大，则气体温度升高，可知，汽缸内气体分子的平均动能一定增大，故C正确；
D．对活塞与活塞上侧的细沙进行分析有
解得
缓慢地向活塞上倒一定质量细沙，m增大，则气体压强一定增大，故D错误。
故选BC。
7. 手持软绳的一端O点在竖直方向上做振幅为A的简谐运动，带动绳上的其它质点振动，形成沿绳水平传播的简谐波，t时刻在绳上形成的波形如图所示，此时O刚好处于最低点，a、b、c为绳上的三点，c点刚好处于平衡位置，下列说法正确的是（ ）
A. 此时刻a点速度大于b点速度
B. 之后a点比b点先到达平衡位置
C. 从O点开始振动到t时刻，c点运动的路程为3A
D. 再过时间，c点的加速度竖直向上达到最大值
【答案】AD
【解析】A．距离平衡位置越近则振动速度越大，可知此时刻a点速度大于b点速度，选项A正确；
B．根据“同侧法”可知，ab两质点t时刻振动方向均向上，可知之后b点比a点先到达平衡位置，选项B错误；
C．从O点开始振动到t时刻，c点振动了半个周期，则运动的路程为2A，选项C错误；
D．由图可知，t时刻c点在平衡位置向下振动，则再过时间，c点振动到最低点，此时加速度竖直向上达到最大值，选项D正确。
故选AD。
8. 如图所示，在范围足够大的水平向右的匀强电场中，将一个带电小球以一定的初速度从A点竖直向上抛出，经过最高点B之后又运动至与抛出点等高的位置C点（图中未画出）的过程中，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 在整个运动过程中，小球运动到B点时速度最小
B. 在整个运动过程中，小球的机械能一直在增大
C. AB和BC两段过程的水平距离相等
D. AB和BC两段过程，小球速度的变化量相同
【答案】BD
【解析】A．在整个运动过程中受向下的重力和水平向右的电场力，其合力方向指向右下方，则当速度方向与合力方向垂直时（等效“最高点”）小球的速度最小，则小球运动到B点时速度不是最小，选项A错误；
B．在整个运动过程中，电场力一直对小球做正功，则小球的机械能一直在增大，选项B正确；
CD．竖直方向受重力作用做竖直上抛运动，则AB和BC两段过程的时间相等，水平方向做初速度为零的匀加速运动，可知AB和BC两段过程的水平距离之比为1∶3，小球所受重力和电场力均为恒力，其合力也为恒力，则小球的加速度恒定，根据
可知小球速度的变化量相同，选项C错误，D正确。
故选BD。
第Ⅱ卷
注意事项：
1．用黑色墨水的钢笔或签字笔将答案写在答题卡上。
2．本卷共4题，共60分。
9. 某实验小组利用如图所示的实验装置，验证沿倾斜轨道下滑过程机械能守恒，倾斜轨道末端水平。将小球从倾斜轨道上距离轨道末端高度为h处由静止释放，测量小球在地面上的落点到轨道末端的水平距离为x，重复实验，绘制x2 − h图像进行分析。
（1）完成本实验，除了上述物理量，还必须测量的物理量有_____
A. 小球的质量
B. 轨道末端到地面的高度
C. 小球的直径
D. 倾斜轨道与水平面的夹角
（2）下列操作，对减小实验误差有益的是_____
A. 重复实验时，小球需要从斜槽同一高度处释放
B. 倾斜轨道需要尽可能光滑
C. 轨道末端需要尽量水平
D. 轨道末端必须与桌边对齐
（3）对作出的x2 − h图像进行分析，小组某同学认为：如果图线为过原点的直线，则可以验证在小球沿倾斜轨道下滑过程中，机械能守恒。判断此分析是否正确，并简要说明理由_____。
【答案】（1）B （2）BC （3）不正确，还需计算图像的斜率
【解析】【小问1详解】
要验证机械能是否守恒，即要验证
是否相等，即验证
是否相等，小球在空中做平抛运动，设轨道末端到地面的高度为H，由运动学知识有
联立可知只需验证
故可知还需要测量轨道末端到地面的高度。
故选B。
【小问2详解】
A．重复实验时，小球不需要从斜槽同一高度处释放，只要静止释放即可，A错误；
B．要验证机械能守恒，即
是否相等，故轨道要尽可能光滑，减少摩擦力做功，B正确；
C．因为实验是要利用小球做平抛运动，测量水平位移从而测出做平抛运动小球的初速度，所以需要轨道末端水平，C正确；
D．只要保证轨道末端水平，小球做平抛运动，测量小球平抛的水平位移即可，不一定轨道末端必须与桌边对齐，D错误。
故选BC。
【小问3详解】
根据机械能守恒可得
小球做平抛运动，有
联立解得
若小球平抛后受空气阻力，测得的x会偏小，但x2 − h图像仍然是一条过原点的倾斜的直线，但斜率会变小，故不能由图线为过原点的直线来认为机械能守恒，要计算图像的斜率是否为4H，若是，则机械能守恒。
10. 某同学用伏安法测定待测电阻的阻值（约为），除了，开关、导线外，还有下列器材供选用：
A．电压表（量程）
B．电压表（量程）
C．电流表（量程）
D．电流表（量程）
E．电源（电动势1.5V，额定电流，内阻不计）
F．电源（电动势，额定电流，内阻不计）
G．滑动变阻器（阻值范围，额定电流）
（1）为使测量尽量准确，电压表选用_____，电流表选用_____，电源选用_____。（均填器材的字母代号）
（2）该同学连接实物如图所示，实验前为确定电表的连接方式进行试触，将电压表的“+”接线柱从点转接到点，发现电流表的示数变化更明显，则进行实验时应将接线柱接在_____点（填“a”或“b”），这样实验测得的阻值将_____（填“大于”“等于”或“小于”）真实值。
（3）用该电路进行实验，在闭合开关前，滑动变阻器的滑片应放在最_____（填“左”或“右”）端。
【答案】（1）B C F
（2）b 大于
（3）右
【解析】【小问1详解】
[1][2][3]若选用电源1.5V，由于被测电阻很大，电路中电流很小，不利于实验，即电源选用12V的，即F；所以电压表就选B；被测电路中的最大电流为
故选用电流表C。
【小问2详解】
[1][2]将电压表的“+”接线柱从点转接到点，发现电流表的示数变化更明显，说明电压表分流作用显著，为了减小误差，电流表应采用内接法，即进行实验时应将接线柱接在b点，因电流表的分压作用，电阻测量值大于真实值。
【小问3详解】
为了保护电路，在闭合开关前，滑动变阻器的滑片应放在最右端。
11. 如图所示，半径为的四分之一圆弧轨道PA固定安装在竖直平面内，在A点与在同一竖直平面内的光滑管道AB平滑对接．管道AB的形状是按照平抛运动的抛物线制作而成，入口A点的切线沿水平方向，出口B点的切线与水平方向的夹角为，A、B两点的竖直高度为，质量为的小球甲静止放置在A点，让质量为的小球乙从P点由静止滑下（两球均视为质点），在A点与甲发生对心正碰，碰后乙球静止，甲沿管道向下运动的过程中与管道始终不接触，取、、重力加速度，求：
（1）在A点甲、乙碰撞结束时，甲的速度；
（2）甲乙碰撞过程中损失的机械能；
（3）在PA段运动过程中，摩擦力对乙球做的功。
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】【小问1详解】
甲球在管中做平抛运动，竖直方向有
在点时，有
可得
【小问2详解】
碰撞过程有
可得
【小问3详解】
乙球沿PA下滑过程有
可得
12. 如图所示，两根足够长的光滑金属导轨倾斜放置，轨道与水平面的夹角为，两导轨间的距离为，导轨下端连接阻值为的电阻，质量为的金属杆与导轨垂直并接触良好，金属杆及导轨电阻不计，在矩形区域内有垂直于导轨平面的匀强磁场，距离为，磁场方向如图所示，磁感应强度随时间变化的关系如图乙所示（图中和为已知），在时刻，将金属杆从上方某位置由静止释放，金属杆在时刻进入磁场，离开磁场时的速度为进入磁场时速度的一半，已知重力加速度为，求：
（1）进入磁场前金属杆中的电流方向；
（2）金属杆刚进入磁场时的加速度大小；
（3）从金属杆开始下落到离开磁场的过程，回路中产生的焦耳热。
【答案】（1）从到
（2）
（3）
【解析】【小问1详解】
由图乙可知，金属杆进入磁场前，磁感应强度随时间均匀减小，穿过闭合回路的磁通量垂直于矩形区域向外在减小，由楞次定律可知金属杆中的电流方向从到。
【小问2详解】
金属杆在导轨上下滑的过程，有
刚进入磁场时的速度
此时受到的安培力
又
由牛顿第二定律
可得
【小问3详解】
金属杆进入磁场前，有
此过程产生的焦耳热
穿过磁场的过程，由能量守恒，有
整个过程
可得
13. 如图是芯片制造过程中离子注入工作原理简化示意图，从离子源发出的某种带正电的离子在电场加速后以速度沿虚线通过速度选择器，然后在圆弧形的静电分析器做半径为的匀速圆周运动（如图），再从点沿直径方向进入半径为的圆形匀强磁场区域，最后打在平行且与相距的硅片（足够大）上，完成离子注入。图中静电分析器通道内有均匀辐向分布的电场，已知离子质量为、电荷量为，速度选择器中磁感应强度大小为，装置中各部分的电场和磁场方向如图所示，整个系统置于真空中，不计离子重力。求：
（1）速度选择器中的电场强度和静电分析器中虚线处的电场强度的大小之比；
（2）若离子经圆形磁场区域产生的速度偏转角为，求此圆形区域内的磁感应强度；
（3）若离子经圆形磁场区域偏转后垂直打在硅片上点，现在圆形磁场区域再加上垂直纸面向里的大小为的匀强电场，离子会打在硅片上点，求硅片上两点的距离。（图中M、N两点位置未标出）
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】【小问1详解】
在速度选择器中，电场力与洛伦兹力平衡，则有
在静电分析器中，由电场力提供向心力，则有
解得
【小问2详解】
圆形磁场中由洛伦兹力提供向心力，则有
根据几何关系有
解得
【小问3详解】
粒子在圆形磁场中运动的周期
粒子在磁场中运动的时间
粒子在电场方向的加速度
沿电场方向的位移
离开复合场时的速度
离开复合场之后粒子的运动时间
沿电场方向的位移
解得的距离为