天津市第一中学2021届高三下学期第四次月考物理（含答案）

天津一中2020-2021学年度高三年级四月考

物理学科试卷

本试卷分为第I卷（选择题）、第II卷（非选择题）两部分，共100分，考试用时60分钟。考生务必将答案涂写在规定的位置上，答在试卷上的无效。

祝各位考生考试顺利！

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）

1.五颜六色的气球是很多小孩非常喜欢的玩具。将一个气球从较冷的室外带到较温暖的室内（室内外温差较大），一段时间后球内气体状态稳定，气球无漏气现象。在此过程中关于气球内气体说法正确的是

A.分子平均间距减小

B.分子平均动能减小

C.气体的压强不会发生变化

D，气体吸收的热量大于内能的增加量

2.实现核能电池的小型化、安全可控化一直是人们的目标。现在有一种“氚电池”，它的体积比一元硬币还要小，就是利用了氚核β变产生的能量，有的心脏起搏器就是使用“氚电池”供电，使用寿命长达20年。氚核发生β衰变过程中除了产生β粒子和新核外还会放出质量数和电荷数为零的反中微子。氚核的半衰期为12.5年，下列说法正确的是

A.氚核变后放出的新核是

B.氚核衰变放出的β射线是电子流，来源于核外电子

C.经过12.5年后，反应后剩余物的质量变为初始质量的一

D.氚核变后，新核平均核子质量会增加

3.一般认为激光器发出的是频率为v的“单色光”，实际上它的频率并不是真正单的，激光频率v是它的中心频率，它所包含的频率范围是v（也称频率宽度），其中Δv，v+△v和v-△v分别记为“上限频率”和“下限频率”。某红宝石激光器发出的激光（其”上限频率”和“下限频率”对应的光分别记为a光和b光）由空气斜射到实心玻璃球表面，入射角为i，如图所示。则下列说法正确的是

A.b光在玻璃中传播速度较小

B.b光更容易发生明显的衍射现象

C.相同装置做双缝干涉实验，b光产生的干涉条纹间距较小

D.逐渐增大j角，a光从玻璃球射向空气时先发生全反射

4.图甲为家用燃气灶点火装置的电路原理图，转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交流电加在理想变压器的原线圈上，设变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2。当两点火针间电压大于5000V就会产生电火花进而点燃然气，闭合S，下列说去正确的是

A.电压表的示数为

B.在正常点燃然气的情况下，两点火针间电压的有效值一定大于5000V

C.当>100时，才能点燃燃气

D.某正弦交流发电机要产生与图乙相同频率的交流电，其线圈在磁场中的转速为100转/秒

5.一列简谐波在t=0时刻的全部波形如图所示，质点A、P、B、C对应x坐标分别为1m、1.5m、3m、4m。从此时开始，质点C首次到达波峰的时间比质点P首次到达波峰早了0.5s。下列说法正确的是

A.波源的起振方向沿y轴向下

B.波沿x轴正方向传播

C.波源振动的频率为2.5Hz

D.之后的0.4s内质点P运动的路程为10cm

二、不定项选择题（每小题5分，共15分。每小題给出的四个选项中，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）

6.2020年11月24日"嫦娥五号”探测器成功发射，开启了我国首次地外天体采样返回之旅，如图为行程示意图。关于“嫦娥五号”探测器，下列说法正确的是

A.刚进入地月转移轨道时，发射速度大于7.9km/s小于11.2km/s

B.在地月转移轨道上无动力奔月时，动能不断减小

C.快要到达月球时，需要向前喷气才能进入月球环绕轨道

D.返回舱取月壤后，重新在月球上起飞的过程中，机械能守恒

7.如图厅示，直角坐标系xOy平面内，O（0.0）、P（a，0）两点各放置一点电有，Q（0,a）点电场强度沿x轴正方向，下列判断正确的是

A.P点电荷带正电

B.P点电荷量大于O点电荷量

C.在x轴负半轴上某点电场强度为零

D.从P点沿x轴正方向电势越来越低

8.如图府示，为大型游乐设施的"跳楼机”。“跳楼机”座舱从a自由下落型，再从开始在恒定制动力作用下到c停下。已知“跳楼机”座舱和游客的总质量为m，高度差为2h,b高度差为h，重力加速度为q，忽略空气阳力

A.游客在b时，速度大小为

B.制动力的大小等于2mg

C.a到b与b到c，重力的平均功率之比为1:1

D.制动力的中量大小为

第II卷

9.（12分）

（1）某同学利用如图所示的蔆置做“验证碰撞中的动量守恒实验，具体操作如下：

A.把带有斜槽的长木板调整水平后固定，用天平称出甲、乙两玩具小车的质量，记为m1、 m2

B.将小车甲从斜槽上的某点P由静止释放，最终甲车停在长木板上的M点，在长木权靠近斜槽的位置选一点O，用直尺测量出OM=l0

C.把小车乙静止放在O点，将小车甲再次从P点由静止释放，两车在O点相碰后，最终小车甲、乙分别停在长木板上的N、S位置。分别测量出ON=L1，OS=L2

D.改变P点的位置，重复步骤B、C，多次实验，回答下列问题：

①本实验的实验条件：要求两小车与长木板间的动摩擦因数μ甲        μ乙；（填“>”“=”或“<”）

②满足上还实验条件后，要验证碰撞中的动量守恒。只要验证               成立即可。（用量的物理量写出关系式）

③某同学根据获得的实验数总得到m1L0>m1L1+m2L2关系式，你认为两车的碰撞属于       碰撞。（填“弹性”或“非弹性”）

2）某同学用如图甲所小的电路测量段总阻值约为10的均匀电阻丝的电阻率。在刻度尺两端的接线柱a和b加之间接入该电阻丝，金属夹P夹在电阻丝上，沿电阻丝移动金属夹，从而可改变接入电烙的电阻丝长度。实验提供的器材有：

电池组E（电动势为3.0V，内阻约1Ω）

电流表A1（量程0~0.6A）

电流表A2（量程0~100mA）

电阻箱R（0~99.99Ω）：开关、导线若干。实验操作步骤如下：

①用螺旋测微器测出电阻丝的直径D

②根据所提供的实验器材，设计如图甲所示的实验电路；

③调节电阻箱使接入电路中的电阻值最大，将金属夹夹在电阻丝某位置上；

④闭合开关，调整电阻箱接入电路中的电阻值，使电流表满偏，记录电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L

⑤改变P的位置，调整电阻箱接入电路中的电阻值。使电流表再次满偏

⑥重复多次，记录每一次的R和L数据

请回答下列可题

①电流衣应选择            （选填“A1”或“A2"）

②2用记录的多组R和L的数据，绘出了如乙所示图线，截距分别为r和l，则电阻丝的电阻率表达式ρ=   

（用给定的字母表示）。

③电流表的内组对本实验结果            （填“有”或"无”）影响。

10.（14分）2022年北京将与张家口一同举办第24届冬奥会。俯式冰橇（又叫钢架雪车）是冬奥会的比赛项目之一，其场地可简化为赛道AB和缓冲道BCCD三部分，其中CD部分水平，各部分平滑连接。已知xAB=1200m，赛道AB的倾角为α，BC的倾角为β，冰橇与赛道AB间的动摩擦因数为μ1=0.05、冰橇与BC间的动摩擦因数为μ2=0.6。比赛时，触发信号灯亮起后，质量为M=60kg的运动员从起点A开始，以平行赛道AB的恒力F=40N推动质量m=40kg的冰橇由静止开始沿塞道向下运动，8s末迅速登上冰橇与冰橇起沿道滑行做匀加速直线运动。设运动员登上冰橇前后冰湅度不变，不计空阻力（取sinα≈0.1，cosα≈1,sinβ≈0.3，cosβ≈0.95，g取10m/s2）

（1）求比赛中运动员最大速度的大小Vm；

（2）为确保此运动员能够停在水平道CD上，缓冲道BC的长度xBC不能超过多少？（此问结果保留3位有效数字）

11.（16分）如图甲所示，两条相距/的光滑平行金属导轨位于同一竖直面（纸面）内，其上端接一阻值为R的电阻，在两导轨间OO'下方区域内有垂直导轨平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。现使长为l，电阻为r，质量为m的金属棒ab由静止开始自OO'位置释放，向下运动距离d后速度不再变化（棒ab与导轨始终保持良好的接触且下落过程中始终保持水平，忽略空气阻力，导轨电阳不计，重力加速度为g）

（1）求棒ab在向下运动距离d时速度v1的大小及此过程中回路产生的总焦耳热Q；

（2）棒ab从静止释放经过时间t0下降，求此时刻的速度v2大小

（3）如图乙所示，在OO'上方区域加一面积为S的垂直于纸面向里的匀强磁场B'，棒ab由静止开始自OO'上方某一高度处释放，自棒ab远动到OO'位置时开始计时，B'随时间t的变化关系B'=kt，式中k为已知常量；棒ab以速度v0进入OO'下方磁场后立即施加一竖直外力使其保持匀速运动。求在t时刻穿过回路的总磁通量Φ和电阻R的电功率。

12.（18分）在芯片制造过程中，离子注入是其中一道重要的工序。如图，是离子注入工作原理示意图，正离子质量为m，电荷量为q，经电场加速后沿水平方向进入速度选择器，然后通过磁分析器，选择出特定比荷的正离子，经偏转系统后注入处在水平面上的晶圆（硅片）。速度选择器、磁分析器和偏转系统中匀强磁场的磁感应强度大小均为B。方向均垂直纸向外；速度选择和偏转系统中匀强电场的电场强度大小均为E，方向分别为竖直向上和垂直纸面向外。磁分析器截面是内外半径分别为R1和R2的四分之一圆弧，其两端中心位置M和N处各有一小孔；偏转系统中电场和磁场的分布区域是一棱长为L的正方体，晶圆放置在偏转系統底面处。当偏转系统不加电场和磁场时，正离子恰好竖直注入到晶圆上的O点，O点也是偏转系统底面的中心。以O点为原点建立xOy坐标系，x轴垂纸面向外。整个系統处于真空中，不计正离子重力，经过偏转系统直接打在晶圆上的正离子偏转的角度都很小，已知当α很小时，满足：sinα=α,

（1）求正离子通过速度选择器后的速度大小v及磁分析器选择出的正离子的比荷；

（2）当偏转系统仅加电场时，设正离子注入到显圆上的位置坐标（x1，y1），求x1；

（3）当偏转系统仅加隘场时，设正离子注入到显上的位置坐标为（x2，y2），请利用题设条件证明：y2=x1

（4）当偏转系统同时加上电场和磁场时，求正离子注入到晶圆上的位置坐标（x3，y3），并简要说明理由.