2023年天津市重点中学高考物理一模试卷

2023年天津市重点中学高考物理一模试卷

一、单选题（本大题共5小题，共25.0分）

1.  在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用。下列说法正确的是(    )

A. 查德威克用粒子轰击铍原子核，发现了质子
B. 卢瑟福通过对粒子散射实验的研究，揭示了原子核有复杂的结构
C. 汤姆孙通过对阴极射线的研究，发现阴极射线是原子核中的中子变为质子时产生的射线
D. 居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋和镭两种新元素

2.  如图所示，两束不同的单色光和射向半圆形玻璃砖，其出射光线都是从圆心点沿方向，由此可知(    )

A. 光穿过该玻璃砖所需的时间比光短
B. 若光照射某金属时恰能逸出光电子，光照射该金属时也能逸出光电子
C. 、两束光以相同的入射角从水中射向空气，若光能发生全反射，则光也一定能发生全反射
D. 如果让、两束单色光分别通过同一双缝干涉装置，光形成的干涉条纹间距比光的小
 

3.  年月日时分，神舟十五号名航天员顺利进驻中国空间站，与神舟十四号航天员乘组首次实现“太空会师”。神舟十五号绕地球在距地面高度为的轨道做匀速圆周运动。已知地球的半径为，地球表面的重力加速度为，万有引力常量为。下列说法正确的是(    )

A. 神舟十五号运行的周期为
B. 神舟十五号运行的线速度为
C. 神舟十五号轨道处的重力加速度为
D. 地球的平均密度为

4.  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，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

5.  如图所示，过程是交流发电机发电的示意图，线圈的边连在金属滑环上，边连在金属滑环上，用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接，线圈转动的角速度为，线圈中最大电流为，以下说法正确的是(    )

 

A. 图中，线圈平面与磁感线垂直，磁通量变化率最大
B. 从图开始计时，线圈中电流随时间变化的关系式
C. 当线圈转到图位置时，感应电流最小，且电流改变方向
D. 当线圈转到图位置时，感应电动势最小，边电流方向为

二、多选题（本大题共3小题，共15.0分）

6.  一简谐机械横波沿轴负方向传播，时刻波形如图甲所示，、、是波上的三个质点。图乙是波上某一点的振动图像，则下列说法正确的是(    )

 

A. 该波的波速为
B. 图乙可以表示质点的振动
C. 在和两段时间内，质点运动路程相同
D. 质点在时位于波谷

7.  年春季，和平区五大道的海棠花竞相绽放，绵延上千米的美景，吸引无数游人纷至沓来，成为春日津城最红打卡地。电视台摄制组为了拍到更广、更美的景色，采用了无人机拍摄的方法。现通过传感器将某台无人机上升向前拍摄的飞行过程转化为竖直向上的速度及水平方向速度与飞行时间的关系图象，如图甲、乙所示。图乙中段图象平行于轴，则下列说法正确的是(    )

 

A. 无人机在时刻处于超重状态 B. 无人机在这段时间内沿直线飞行
C. 无人机在时刻上升至最高点 D. 无人机在时间内做匀变速运动

8.  如图所示，两电荷量都是的正点电荷对称地放置在轴上原点的左右两侧，、两点分别在轴和轴上。取无穷远处的电势为零，下列说法正确的是(    )

A. 点的电场强度为零，电势也为零
B. 正的试探电荷在点的电势能大于零，所受电场力方向向右
C. 带正电的试探电荷从点移到点，需克服电场力做功
D. 带负电的试探电荷在点的电势能小于在点的电势能
 

三、实验题（本大题共2小题，共12.0分）

9.  一位同学为验证机械能守恒定律，利用光电门等装置设计了如下实验。使用的器材有：铁架台、光电门和、轻质定滑轮、通过不可伸长的轻绳连接的钩码和左侧安装挡光片。
实验步骤如下：
如图将实验器材安装好，其中钩码的质量比大，实验开始前用一细绳将钩码与桌面相连接，细绳都处于竖直方向，使系统静止；
用剪刀剪断钩码下方的细绳，使在带动下先后经过光电门和测得挡光时间分别为、；
用螺旋测微器测量挡光片沿运动方向的宽度，如图则______；
用挡光片宽度与挡光时间求平均速度，当挡光片宽度很小时，可以将平均速度当成瞬时速度；
用刻度尺测量光电门和间的距离；
查表得到当地重力加速度大小为。
为验证机械能守恒定律，请写出还需测量的物理量并给出相应的字母表示______。用以上物理量写出验证方程______。

10.  某实验小组要测量两节干电池组的电动势和内阻，实验室有下列器材：
A.灵敏电流计，内阻约为
B.电压表，内阻约为
C.电阻箱
D.滑动变阻器
E.旧电池节
F.开关、导线若干

由于灵敏电流计的量程太小，需扩大灵敏电流计的量程。测量灵敏电流计的内阻的电路如图甲所示，调节的阻值和电阻箱使得电压表示数为，灵敏电流计示数为，此时电阻箱接入电路的电阻为，则灵敏电流计内阻为______ ；保留位小数
为将灵敏电流计的量程扩大为，该实验小组将电阻箱与灵敏电流计并联，则应将电阻箱的阻值调为______ ；保留位小数；
把扩大量程后的电流表接入如图乙所示的电路，根据测得的数据作出为灵敏电流计的示数图像如图丙所示，则该干电池组的电动势 ______ ；内阻 ______ 。两个量均保留位有效数字。

四、简答题（本大题共1小题，共18.0分）

11.  如图所示，足够长的金属导轨和平行且间距为左右两侧导轨平面与水平面夹角分别为、，导轨左侧空间磁场平行导轨向下，右侧空间磁场垂直导轨平面向下，磁感应强度大小均为均匀金属棒和质量均为，长度均为，电阻均为，运动过程中，两金属棒与导轨保持良好接触，始终垂直于导轨，金属棒与导轨间的动摩擦因数为，金属棒光滑。同时由静止释放两金属棒，并对金属棒施加外力，使棒保持的加速度沿斜面向下匀加速运动。导轨电阻不计，重力加速度大小为，，求：
金属棒运动过程中最大加速度的大小；
金属棒达到最大速度所用的时间；
金属棒运动过程中，外力对棒的冲量。

五、计算题（本大题共2小题，共30.0分）

12.  如图所示，为一固定在水平面上的半圆形细圆管轨道，轨道内壁粗糙，其半径为且远大于细管的内径，轨道底端与水平轨道相切于点。水平轨道长为，右侧为一固定在水平面上的粗糙斜面，斜面足够长，倾角为。一质量为，可视为质点的物块从圆管轨道顶端点以初速度水平射入圆管轨道，运动到点时对轨道的压力为自身重力的倍，物块经过点时速度大小不发生变化。物块与水平轨道间的动摩擦因数为，物块与斜面间的动摩擦因数为。，重力加速度为求：
物块从点运动到点的过程中，阻力所做的功；
物块最终停留的位置。

13.  如图所示，在坐标平面的第一象限内有一沿轴负方向的匀强电场，在第四象限内有一垂直于平面向里的匀强磁场，现有一质量为、电量为的粒子重力不计从坐标原点射入磁场，其入射方向与的正方向成角。当粒子运动到电场中坐标为的点处时速度大小为，方向与轴正方向相同。求
粒子从点射入磁场时的速度；
匀强电场的场强和匀强磁场的磁感应强度；
粒子从点运动到点所用的时间。

答案和解析

1.【答案】 

【解析】解：、查德威克用粒子轰击铍原子核，发现了中子。卢瑟福用粒子轰击氮原子核，发现了质子，故A错误。
B、卢瑟福通过对粒子散射实验的研究，揭示了原子有复杂的结构。贝克勒尔通过对天然放射性现象的研究，证明原子核有复杂结构，故B错误。
C、汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，但阴极射线不是原子核中的中子变为质子时产生的射线，故C错误。
D、居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋和镭两种新元素，故D正确。
故选：。
本题是原子物理学史问题，根据卢瑟福、汤姆孙、贝克勒尔、居里夫妇等人对物理学发展的贡献进行解答。
解决本题的关键要掌握原子物理学史，记牢著名科学家的物理学成就。要注意揭示原子和原子核有复杂的实验是不同的。
 

2.【答案】 

【解析】解：、由图知：光和光的折射角相等，光的偏折程度小，根据折射定律知光束的折射率比光小，由知光在玻璃砖中传播速度大，穿过玻璃砖所需的时间比光短，故A错误。
B、光的折射率小，频率小，产生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，则知若光照射某金属时恰能逸出光电子，光照射该金属时一定能逸出光电子。故B正确。
C、根据临界角公式，光束的折射率小，临界角大，所以若光能发生全反射，则光不一定能发生全反射，故C错误。
D、光束的折射率小，波长长，根据双缝干涉条纹的间距与波长成正比，则光形成的干涉条纹间距比光的大，故D错误。
故选：。
通过光路图，判断出玻璃砖对两束光的折射率大小，从而知道两束光的波长和频率的大小，根据折射率大小去判断出在玻璃砖中的速度大小，即可判断光通过玻璃砖时间的长短．对照光电效应的条件分析能否产生光电效应．根据临界角公式，比较临界角的大小，判断全反射现象．根据波长的大小分析干涉条纹间距的大小．
解决本题的关键是通过光路图比较出折射率的大小，要掌握折射率与光速、波长的关系，知道折射率越大，相应的光的频率越大．
 

3.【答案】 

【解析】解：设地球的质量为，在地球表面物体的质量为，则由万有引力等于重力，由此可得：

可得
神舟十五号绕地球做圆周运动，设其质量为，运行周期为，由万有引力充当向心力，根据牛顿第二定律可得：

解得，故A错误；
B.由万有引力充当向心力，根据牛顿第二定律可得：

解得
故B错误；
C.设神舟十五号轨道处的重力加速度为，则由牛顿第二定律可得：

解得
故C正确；
D.根据圆的体积公式可知地球的体积为
可得地球的平均密度为，故D错误。
故选：。
地球表面的物体受到的万有引力提供重力，由此得出地球的质量；
神舟十五号受到的万有引力提供向心力，结合牛顿第二定律得出其对应的物理量的大小，同时结合密度的计算公式完成分析。
本题主要考查了万有引力定律的相关应用，理解神舟十五号做圆周运动的向心力来源，结合密度的计算公式即可完成分析。
 

4.【答案】 

【解析】解：、从到分子间引力、斥力都在增加，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、分子势能在时最小，故从到分子势能一直在减小，故C错误；
D、从到分子力先做正功后做负功，故分子动能先增大后减小，故D正确；
故选：。
当分子间距离等于平衡距离时，分子力为零，分子势能最小；当分子间距离小于平衡距离时，分子力表现为斥力，当分子间距离大于平衡距离时，分子力表现为引力；根据分子力做功情况分析分析势能和动能的变化。
解决本题的关键是掌握分子力做功与分子势能的关系，知道分子间距离等于平衡距离时，分子力为零，分子势能最小。
 

5.【答案】 

【解析】解：、图中，线圈与磁场垂直，位于中性面位置，穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率为，故A错误；
B、从图开始计时，此时线圈垂直于中性面，线圈中感应电流最大，感应电流的表达式为，故B错误；
C、当线圈转到图位置时，线圈在中性面位置，穿过线圈的磁通量最大，产生的感应电流为零，电流方向将改变，故C正确；
D、当线圈转到图位置时，磁通量最小，磁通量的变化率最大，故线圈产生的感应电动势最大，由右手定则可知，边感应电流方向为，故D错误。
故选：。
交流发电机是根据电磁感应原理制成的，根据线圈与磁场的关系确定磁通量及磁通量变化率的大小；从垂直于中性面计时时，电流瞬时值表达式为余弦形式；线圈经过中性面时，感应电流为零，但感应电流方向改变，根据右手定则判断感应电流方向。
本题考查交流发电机产生正弦式电流的原理，关键要理解并掌握中性面以及和中性面垂直的面磁通量、磁通量变化率、感应电动势的特点，要明确感应电流瞬时值表达式与计时起点有关。
 

6.【答案】 

【解析】解：、由图甲可知波长为，由图乙可知，周期为，则该波的波速为，故A正确；
B、由于波沿轴负方向传播，根据图甲可知时质点沿轴正方向运动，而图乙质点在时沿轴负方向运动，故图乙不可以表示质点的振动，故B错误；
C、由于周期，可知内，即内，质点刚好从平衡位置运动到波谷，由于质点的振动不是匀速运动，则在和两段时间内，质点运动路程不相同，故C错误；
D、由于，则根据图甲可知，质点在时位于波谷，故D正确。
故选：。
由图甲读出波长，由图乙读出周期，从而求得波速；根据图乙中时刻质点的位置和振动方向，在图甲上找出对应的质点；根据时间与周期的关系分析质点运动的路程；根据时间与周期的关系确定质点在时位于波谷。
本题既要能理解振动图象和波动图象各自的物理意义，又要抓住它们之间内在联系，能熟练根据波的传播方向判断出质点的速度方向。
 

7.【答案】 

【解析】解：由图像可知，无人机在时刻，竖直向上做匀加速直线运动，无人机有竖直向上的加速度，则可知无人机此刻处于超重状态，故A正确；
B.由图像可知，无人机在这段时间内，竖直方向做匀加速直线运动，水平方向做匀减速直线运动，无人机有竖直向上的加速度，无人机的初速度不为零，沿水平方向，那么合加速度方向与初速度方向不共线，所以无人机做曲线运动，故B错误；
C.无人机在竖直方向上，先向上做匀加速，后向上做匀减速，直至竖直方向的速度减为零，无人机才上升至最高点，而时刻是无人机加速向上结束的时刻，因此时刻无人机并未上升至最高点，故C错误；
D.由图像可知，无人机在时间内，竖直方向做匀减速直线运动，水平方向做匀速直线运动，只有竖直方向有加速度且恒定，因此可知无人机在时间内做匀变速运动，故D正确。
故选：。
根据水平和竖直方向速度随时间变化情况判断合速度随时间的变化情况，根据运动的合成与分解法则，即可分析运动情况；竖直方向加速度向上时物体处于超重状态，竖直方向加速度向下时物体处于失重状态。
本题主要考查了速度时间图象的应用、运动的合成和分解以及超重失重现象，解题关键是从图像中获取信息，判定物体的合运动情况，注意超重与失重的判定条件。
 

8.【答案】 

【解析】解：两个等量正点电荷电场线分布关于两电荷连线的中垂线左右对称，关于连线上下对称，呈现排斥形状，两个等量正点电荷的电场线和等势面的分布情况，如图所示：

A、根据两个等量正点电荷电场线分布可知，点的电场强度为零，点电势比无穷远处电势高，则电势大于零，故A错误；
B、由图可知：取无穷远处的电势为零，从无穷远处向点逆着电场线方向移动，故点电势大于零，则正的试探电荷在点的电势能大于零；的电场强度方向向上，则正电荷在点受到的电场力方向向上，故B错误；
C、正电荷从向运动的过程中，逆着电场线移动，需克服电场力做功，故C正确；
D、两个等量同种电荷中点的电势在连线上为最小值，在中垂线上为最大值，所以点的电势大于点的电势，即带负电的试探电荷在点的电势能小于在点的电势能，故D正确。
故选：。
根据等量正点电荷的电场线和等势面分布情况，分析点的电场强度和电势；根据顺着电场线方向电势降低，分析点电势正负，再分析正的试探电荷在点的电势能正负，根据电场强度方向判断电场力方向；根据电场力方向与位移方向关系，判断电场力做功正负；根据电势高低判断电势能大小。
本题考查等量同种正点电荷的电场线和等势面分布情况，要抓住对称性进行记忆，特别要知道两电荷连线的中垂线不是一条等势线，考试经常做文章。要紧扣电场叠加原理来理解电场强度的方向。
 

9.【答案】  钩码的质量为，与钩码的质量为   

【解析】解：螺旋测微器的精确度为，螺旋测微器的固定刻度读数为，可动刻度读数为，
所以最终读数为：；
根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度知，重锤通过两个光电门的瞬时速度为：

同理，，
则动能的增加量为：
，
重力势能的减少量为：
，
则需要验证的表达式是：
，
可知还需要测量的物理量是钩码与质量，分别为与。
故答案为：；钩码的质量为，与钩码的质量为；。
螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数，在读可动刻度读数时需估读；
抓住重力势能的减小量等于动能的增加量得出需要验证的表达式，结合表达式分析还需要测量的物理量。
解决本题的关键掌握实验的原理，抓住重力势能的减小量和动能的增加量是否相等进行验证，知道极短时间内的平均速度等于瞬时速度，注意螺旋测微器读数有估计值，及表达式中物理量符号运算的正确性。
 

10.【答案】       

【解析】解：根据题意有

代入数据解得

根据题意，有

联立解得：
根据闭合电路欧姆定律可得

代入数据整理得

结合图线，图线的纵截距表示电源电动势，即

图线的斜率为

解得：
故答案为：；；；
根据题意应用欧姆定律可以求出电流表内阻。
把灵敏电流计改装成电流表需要并联分流电阻，应用并联电路特点与欧姆定律求出并联电阻阻值。
由闭合电路欧姆定律确定出的关系式，结合图象求得，。
本题关键是明确实验的原理，明确各个部分联接关系，由部分电路欧姆定律与全电路欧姆定律分析求解，对于图象类问题要写出表达式进行分析。
 

11.【答案】解：棒保持的加速度沿斜面向下匀加速运动，根据右手定则可知电流方向为，根据左手定则可知棒受到的安培力垂直于斜面向下，则金属棒释放瞬间加速度最大，
根据牛顿第二定律可得：，
解得金属棒运动过程中最大加速度的大小为；
金属棒释放之后，合外力为零时速度最大，根据平衡条件可得：
，
根据闭合电路的欧姆定律可得：，
金属棒切割磁感应线产生的感应电动势，
对棒根据速度时间关系可得：，
联立解得：；
金属棒释放之后，任意时刻的加速度为，
根据牛顿第二定律可得：，
解得：，
所以棒的加速度随时间变化的图象如图所示，

图象面积代表速度增量，由运动的对称性可知，从金属棒释放起，经过时间速度减为零，此后保持静止，在此过程中，金属棒一直做匀加速直线运动，则有：
的速度：，
的位移：
对金属棒，规定沿斜面向下为正方向，由动量定理可得：
，
其中：，
联立解得：，负号代表冲量沿斜面向上。
答：金属棒运动过程中最大加速度的大小为；
金属棒达到最大速度所用的时间为；
金属棒运动过程中，外力对棒的冲量大小为，方向沿斜面向上。 

【解析】金属棒释放瞬间加速度最大，根据牛顿第二定律列方程求解；
根据平衡条件求解金属棒释放之后达到最大速度时的电流强度，再对根据结合闭合电路的欧姆定律求解的速度大小，再根据速度时间关系求解时间；
求出金属棒释放之后任意时刻的加速度与时间的关系，画出加速度图象，根据图象面积表示的物理意义求解静止时经过的时间，再对棒由动量定理求解力的冲量大小和方向。
本题主要是考查电磁感应现象中的双导体棒问题，弄清楚两根导体棒的受力情况和运动情况，根据牛顿第二定律或平衡条件列出方程；
另外对于安培力作用下导体棒的运动问题，如果涉及电荷量、求位移、求时间等问题，常根据动量定理结合法拉第电磁感应定律、闭合电路的欧姆定律列方程进行解答。
 

12.【答案】解：物块到点时，设轨道支持力为，由牛顿第三定律
根据牛顿第二定律
代入数据联立解得
到的过程，根据动能定理
代入数据联立解得
设物块沿着斜面上升的最大位移为，物块与斜面的摩擦力
根据动能定理
代入数据联立解得
斜面倾角的正切
由于，因此物块在速度减为零之后不会下滑
物块最终会静止在斜面上距离点的位置。
答：物块从点运动到点的过程中，阻力所做的功为；
物块最终停留在斜面上距离点位置。 

【解析】物块运动到点时对轨道的压力为自身重力的倍，可根据牛顿第三定律得到物块受到的支持力；在点，物块受到的重力和支持力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律列式得到点的速度；最后对从到过程根据动能定理列式求解阻力的功；
首先假设滑上斜面的位置，对从到最高点过程根据动能定理列式；然后通过比较重力平行斜面分力与最大静摩擦力关系判断物体能够静止在最高点。
本题是动能定理的运用问题，涉及多个运动过程，关键是正确的对物体进行受力分析，明确各个阶段的运动性质，根据动能定理和牛顿第二定律列式分析，难度不大。
 

13.【答案】解：若粒子第一次在电场中到达最高点，则其运动轨迹如图所示。
粒子在点时的速度大小为，段为圆周，段为抛物线。根据对称性可知，粒子在点时的速度大小也为，方向与轴正方向成角，可得：

解得：

在粒子从运动到的过程中，由动能定理得：

   解得：
又在匀强电场由到的过程中，
水平方向的位移为：
竖直方向的位移为：
可得，
由故粒子在段圆周运动的半径：

解得：

在点时，
设粒子从到所用时间为，在竖直方向上有：
粒子从点运动到所用的时间为：
则粒子从点运动到点所用的时间为：。
答：粒子从点射入磁场时的速度为；
匀强电场的场强为，匀强磁场的磁感应强度为；
粒子从点运动到点所用的时间为。 

【解析】带电粒子以与轴成垂直进入匀强磁场后，在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，接着又以与轴成进入匀强电场，当到达点时速度恰好与轴平行。由粒子在电场点的速度可求出刚进入电场的速度；
从而由类平抛运动与圆周运动结合几何关系可求出圆弧对应的半径，因此可算出磁感应强度及电场强度。
同时由周期公式及运动学公式可求出粒子从点到点的时间。
可将粒子的运动轨迹逆向思考，看成粒子在电场中以一定速度做类平抛运动后，进入匀强磁场中做匀速圆周运动。