2024年天津市高三寒假物理水平综合测试试题

这是一份2024年天津市高三寒假物理水平综合测试试题，共17页。试卷主要包含了考生必须保证答题卡的整洁，，粒子的重力可忽略等内容，欢迎下载使用。

1．答题前请将考场、试室号、座位号、考生号、姓名写在试卷密封线内，不得在试卷上作任何标记。
2．第一部分选择题每小题选出答案后，需将答案写在试卷指定的括号内，第二部分非选择题答案写在试卷题目指定的位置上。
3．考生必须保证答题卡的整洁。考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1、如图，水平桌面上有三个相同的物体a、b、c叠放在一起，a的左端通过一根轻绳与质量为kg的小球相连，绳与水平方向的夹角为60°，小球静止在光滑的半圆形器皿中。水平向右的力F=20N作用在b上，三个物体保持静状态。g取10m/s2。下列说法正确的是（ ）
A．物体a对桌面的静摩擦力大小为10N，方向水平向右
B．物体b受到物体a给的一个大小为20N的摩擦力，方向向左
C．物体c受到向右的静摩擦力，大小为20N
D．在剪断轻绳的瞬间，三个物体一定会获得向右的加速度
2、如图所示，斜面体置于粗糙水平面上，斜面光滑．小球被轻质细线系住放在斜面上，细线另一端跨过定滑轮，用力拉细线使小球沿斜面缓慢向上移动一小段距离，斜面体始终静止．移动过程中（ ）
A．细线对小球的拉力变小
B．斜面对小球的支持力变大
C．斜面对地面的压力变大
D．地面对斜面的摩擦力变小
3、竖直向上抛出一个小球，图示为小球向上做匀变速直线运动时的频闪照片，频闪仪每隔0.05s闪光一次，测出ac长为23cm，af长为34cm，则下列说法正确的是（ ）
A．bc长为13cm
B．df长为7cm
C．小球的加速度大小为12m/s2
D．小球通过d点的速度大小为2.2m/s
4、如图所示，三条绳子的一端都系在细直杆顶端，另一端都固定在水平面上，将杆竖直紧压在地面上，若三条绳长度不同，下列说法正确的有（ ）
A．三条绳中的张力都相等B．杆对地面的压力等于自身重力
C．绳子对杆的拉力在水平方向的合力为零D．绳子拉力的合力与杆的重力是一对平衡力
5、2018年12月8日2时23分，我国成功发射“嫦娥四号”探测器，开启了月球探测的新旅程，“嫦娥四号”于2019年1月3日10时26分成功着陆在月球背面南极—艾特肯盆地。探测器上有一可认为光滑的滑梯固定在月球表面上，将滑梯与月块表面的夹角调为，月球车从滑梯上由静止滑到底部的过程中下滑长度为L，所用时间为t，已知月球半径为R，则月球的第一宇宙速度为（ ）
A．B．C．D．
6、质量为m的均匀木块静止在光滑水平面上,木块左右两侧各有一位持有完全相同步枪和子弹的射击手．首先左侧射手开枪,子弹水平射入木块的最大深度为d1,然后右侧射手开枪,子弹水平射入木块的最大深度为d2，如图所示．设子弹均未射穿木块,且两颗子弹与木块之间的作用大小均相同．当两颗子弹均相对于木块静止时,下列判断正确的是( )
A．木块静止,d1=d2
B．木块静止,d1C．木块向右运动,d1D．木块向左运动,d1=d2
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7、如图所示，一理想变压器的原线圈与稳定的正弦交流电源相连，副线圈与定值电阻R0和均匀密绕的滑线变阻器R串联。若不考虑温度对R0、R阻值的影响。在将滑动头P自a匀速滑到b的过程中（ ）
A．原线圈输入功率变大B．原线圈两端电压变大
C．R两端的电压变小D．R0消耗的电功率变小
8、据报道，我国准备在2020年发射火星探测器，并于2021年登陆火星，如图为载着登陆舱的探测器经过多次变轨后登陆火星的轨迹图，其中轨道I、Ⅲ为椭圆，轨道Ⅱ为圆探测器经轨道I、Ⅱ、Ⅲ运动后在Q点登陆火星，O点是轨道 I、Ⅱ、Ⅲ的交点，轨道上的O、P、Q三点与火星中心在同一直线上，O、Q两点分别是椭圆轨道Ⅲ的远火星点和近火星点。已知火星的半径为R，OQ= 4R，轨道Ⅱ上经过O点的速度为v，下列说法正确的有（ ）
A．在相等时间内，轨道I上探测器与火星中心的连线扫过的面积与轨道Ⅱ上探测嚣与火星中心的连线扫过的面积相等
B．探测器在轨道Ⅱ运动时，经过O点的加速度等于
C．探测器在轨道I运动时，经过O点的速度大于v
D．在轨道Ⅱ上第一次由O点到P点与轨道Ⅲ上第一次由O点到Q点的时间之比是3：2
9、用一束波长为λ的绿光照射某极限波长为λ的金属，能产生光电效应，下列说法正确的是（ ）
A．该金属逸出功为W=hλ
B．把这束绿光遮住一半，则逸出的光电流强度减小
C．若改用一束红光照射，则不可能产生光电效应
D．要使光电流为0，光电管两级至少需要加大小为的电压
10、如图所示，水平面上，向下与水平方向成30°、大小为F的推力作用在质量为m1的物体A上，向上与水平方向成30°、大小为F的拉力作用在质量为m2的物体B上，A、B都由静止开始运动，相等时间内运动了相同的位移，A、B与水平面的动摩擦因数分别为μ1和μ2，则（ ）
A．推力对A做的功与拉力对B做的功相等
B．推力对A的冲量与拉力对B的冲量相同
C．若μ1=μ2，则m1＞m2
D．若μ1=μ2，则m1＜m2
三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。
11．（6分）在“探究物体质量一定时，加速度与力的关系实验”中，小明同学做了如图甲所示的实验改进，在调节桌面水平后，添加了力传感器来测细线中的拉力。已知当地的重力加速度取。
(1)关于该实验的操作，下列说法正确的是_______。
A．必须用天平测出沙和沙桶的质量
B．一定要保证沙和沙桶的总质量远小于小车的质量
C．应当先释放小车，再接通电源
D．需要改变沙和沙桶的总质量，打出多条纸带
(2)由多次实验得到小车的加速度a与力传感器显示数F的关系如图乙所示，则小车与轨道间的滑动摩擦力________N。
(3)小明同学不断增加沙子质量重复实验，发现小车的加速度最后会趋近于某一数值，从理论上分析可知，该数值应为________m/s2。
12．（12分）为测定木块与桌面之间的动摩擦因数，某同学设计了如图所示的装置进行实验。实验中，当木块位于水平桌面上的O点时，重物B刚好接触地面，不考虑B反弹对系统的影响。将A拉到P点，待B稳定后，A由静止释放，最终滑到Q点。测出PO、OQ的长度分别为h、s。
（1）实验开始时，发现A释放后会撞到滑轮，为了解决这个问题，可以适当________（“增大”或“减小”）重物的质量。
（2）滑块A在PO段和OQ段运动的加速度大小比值为__________。
（3）实验得A、B的质量分别为m、M，可得滑块与桌面间的动摩擦因数μ的表达式为_______（用m、M、h、s表示）。
四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13．（10分）如图所示，用折射率n=的玻璃做成内径为R、外径为R'=R的半球形空心球壳，一束平行光射向此半球的外表面，且与中心对称轴OO′平行，不计多次反射。求球壳内部有光线射出的区域？（用与OO′所成夹角表示）
14．（16分）某汽车轮胎能在的范围内正常工作，正常工作时胎内气体的压强最高不能超过，最低不能低于。在的室温环境下给该轮胎充气，充气结束时，胎内气体的温度升高到。假定轮胎容积不变，分析解答下列问题。
(i)夏天的汽车行驶在温度较高的马路上，轮胎容易爆裂。若该胎内气体温度高达，从微观上分析胎内气体压强变化导致爆胎这一现象；
(ii)求充气结束时轮胎内气体压强的范围（结果保留两位有效数字）。
15．（12分）如图所示，在xy平面内，虚线OP与x轴的夹角为30°。OP与y轴之间存在沿着y轴负方向的匀强电场，场强大小为E。OP与x轴之间存在垂直于xy平面向外的匀强磁场。现有一带电的粒子，从y轴上的M点以初速度v0、沿着平行于x轴的方向射入电场，并从边界OP上某点Q （图中未画出）垂直于OP离开电场，恰好没有从x轴离开第一象限。已知粒子的质量为m、电荷量为q（q>0），粒子的重力可忽略。求：
(1)磁感应强度的大小；
(2)粒子在第一象限运动的时间；
(3)粒子从y轴上离开电场的位置到O点的距离。
参考答案
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1、B
【解析】
A．对受力分析
在竖直方向
则绳子拉力为
对、、整体受力分析，水平方向根据平衡条件
则桌面对的静摩擦力方向水平向右，大小为
根据牛顿第三定律可知，对桌面的静摩擦力大小为，方向水平向左，A错误；
B．对、整体受力分析，水平方向根据平衡条件
可知物体b受到物体a给的一个大小为20N的摩擦力，方向向左，B正确；
C．对受力分析可知，物体仅受重力和支持力，受到的摩擦力为0，C错误；
D．地面对、、整体的最大静摩擦力大小未知，在剪断轻绳的瞬间，系统的运动状态未知，D错误。
故选B。
2、D
【解析】
此题是力学分析中的动态变化题型，其中球的重力以及支持力方向都没变，故可画动态三角形，如图，可知慢慢增大，减小，故AB错；可由隔离法分析斜面与地面之间力的作用，已知球给斜面的压力减小，故斜面对地面压力减小，对地面摩擦力减小，可知D正确，C错误．故选D．
3、C
【解析】
C．根据题意可知，cf长为11cm，则根据匀变速直线运动的位移差公式可得
其中
所以C正确；
D．匀变速直线运动中，某段的平均速度等于这一段中间时刻的瞬时速度，则d点的速度为
所以D错误；
B．根据匀变速直线运动的位移公式得
所以B错误；
A．同理可得b点的速度为
则
所以A错误。
故选C。
4、C
【解析】
AC．由于三力长度不同，故说明三力与竖直方向的夹角不相同，由于杆保持静止，故在水平方向三力水平分力的合力应为零，故说明三力的大小可能不相等；故A错误；C正确；
B．由于三力在竖直方向有向下的拉力，杆在竖直方向合力为零，故杆对地面的压力大于重力；故B错误；
D．绳子拉力的合力与杆的重力之和等于地面对杆的支持力，则绳子拉力的合力与杆的重力不是一对平衡力，选项D错误。
故选C。
5、B
【解析】
月球车从滑梯上的运动过程，根据位移时间公式有
根据牛顿第二定律得
设月球的第一宇宙速度为v， 则有
联立得，ACD错误，B正确。
故选B。
6、B
【解析】
左侧射手开枪后,子弹射入木块与木块一起向右运动,设共同速度为v1,由动量守恒有mv0=(M+m)v1,由能量守恒有Ffd1=.右侧射手开枪后,射出的子弹与木块及左侧射手射出的第一颗子弹共同运动的速度设为v2,由动量守恒有(M+m)v1-mv0=(M+2m)v2,由能量守恒有Ffd2=,解之可得v2=0,d1=d2=故B正确.
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7、AC
【解析】
AB．原线圈与稳定的正弦交流电源相连，则原线圈两端电压不变，由于匝数比不变，则副线圈两端电压不变，将滑动头P自a匀速滑到b的过程中，滑动变阻器接入电路中的电阻变小，副线圈中电流变大，由公式可知，副线圈功率增大，则原线圈输入功率变大，故A正确，B错误；
C．由于副线圈中电流变大，则R0两端电压变大，副线圈两端电压不变，则R两端电压变小，故C正确；
D．将副线圈与R0看成电源，由于不知道滑动变阻器的最大阻值与R0的关系，则无法确定R0消耗的电功率的变化情况，故D错误。
故选AC。
8、BC
【解析】
A．因轨道I和轨道Ⅱ是探测器两个不同的轨道，则在相等时间内，轨道I上探测器与火星中心的连线扫过的面积与轨道Ⅱ上探测嚣与火星中心的连线扫过的面积不相等，选项A错误；
B．探测器在轨道Ⅱ运动时，轨道半径为3R，则经过O点的加速度等于，选项B正确；
C．探测器从轨道I到轨道Ⅱ要在O点减速，可知在轨道I运动时，经过O点的速度大于v，选项C正确；
D．探测器在轨道Ⅱ与轨道Ⅲ上的周期之比为
则在轨道Ⅱ上第一次由O点到P点与轨道Ⅲ上第一次由O点到Q点的时间之比是
选项D错误。
故选BC。
9、BD
【解析】
该金属逸出功为：，故A错误；光的强度增大，则单位时间内逸出的光电子数目增多，遮住一半，光电子数减小，逸出的光电流强度减小，但仍发生光电效应，光电子最大初动能将不变，故C错误，B正确；光电效应方程为：，光速为：，根据动能定理可得光电流为零时有：，联立解得：，故D正确．所以BD正确，AC错误．
10、AD
【解析】
A．根据功的定义
可知推力对A做的功与拉力对B做的功相等，A正确；
B．根据冲量的定义
可知推力对A的冲量与拉力对B的冲量大小相同，方向不同，B错误；
CD．两物体在相等时间内运动了相同的位移，根据
可知两个物体的加速度大小相等，根据牛顿第二定律分别求解两物体加速度大小
式中，化简整理后有
若
则
C错误，D正确。
故选AD。
三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。
11、D 1.0 5m/s2
【解析】
(1)[1]AB．对小车的拉力是通过力传感器得到的，故无需测量沙和沙桶的质量，也不需要满足沙和沙桶的总质量远小于小车的质量，故AB错误；
C．使用打点计时器，应先接通电源，在释放小车，故C错误；
D．探究物体质量一定时加速度与力的关系，要改变沙和沙桶的总质量，打出多条纸带，故D正确。
故选D。
(2)[2]根据牛顿第二定律可知
图象
时
解得
(3)[3]沙和沙桶的位移为x1，小车的位移为x2，在相同时间t内
两者之间有定滑轮相连，所以位移之间的关系为
则加速度关系为
即小车的加速度是砂和砂桶加速度的。设绳子的拉力为T，根据牛顿第二定律得
化简可得
不断增加沙子质量时，m趋于无穷大，即可判断小车的加速度为
12、减小
【解析】
（1）[1]B减少的重力势能转化成系统的内能和AB的动能，A释放后会撞到滑轮，说明B减少的势能太多，转化成系统的内能太少，可以通过减小B的质量；增加细线的长度（或增大A的质量；降低B的起始高度）解决。依据解决方法有：可以通过减小B的质量；增加细线的长度（或增大A的质量；降低B的起始高度），故减小B的质量；
（2）[2]根据运动学公式可知：
2ah=v2
2a′s=v2
联立解得：
（3）[3]B下落至临落地时根据动能定理有：
Mgh-μmgh=（M+m）v2
在B落地后，A运动到Q，有
mv2=μmgs
解得：
四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13、以OO'为中心线，上、下（左、右）各60°的圆锥球壳内均有光线射出。
【解析】
设光线a′a射入外球面，沿ab方向射向内球面，刚好发生全反射，则有：
sinC=
可得C =45°
在△Oab中，Oa=R，Ob=R
由正弦定理得=
解得：r=30°
由=n，得 i=45°
又因为∠O′Oa=i，
∠θ=C-r=45°-30°=15°
所以∠O′Ob=i+θ=45°+15°=60°
当射向外球面的入射光线的入射角小于i=45°时，这些光线都会射出内球面。因此，以OO'为中心线，上、下（左、右）各60°的圆锥球壳内均有光线射出。
14、 (i)汽车行驶时，轮胎内部气体体积近似不变，则气体分子密集程度不变。温度升高，气体分子平均动能变大，导致分子碰撞冲击力变大，且单位时间单位面积的碰撞频率变大，则气体压强变大，过大的压强可使轮胎爆裂；(ii)
【解析】
(i)汽车行驶时，轮胎内部气体体积近似不变，则气体分子密集程度不变。温度升高，气体分子平均动能变大，导致分子碰撞冲击力变大，且单位时间单位面积的碰撞频率变大，则气体压强变大，过大的压强可使轮胎爆裂；
(ii)如图所示：
设充气后时压强为，行驶过程温度为时对应较大压强。气体等容变化，由查理定律得
解得
设充气后时压强为，行驶过程温度为时对应较小压强。由查理定律得
解得
则充气结束时的压强范围为。
15、 (1)；(2)；(3)
【解析】
(1)由于粒子从Q点垂直于OP离开电场，设到Q点时竖直分速度为，由题意可知
设粒子从M点到Q点运动时间为，有
粒子做类平抛运动的水平位移如的
由磁场方向可知粒子向左偏转，根据题意可知粒子运动轨迹恰好与轴相切，设粒子在磁场中运动的半径为，由几何关系
设粒子在磁场中速度为，由前面分析可知
洛伦兹力提供向心力
解得
(2)粒子在磁场中运动周期
设粒子在磁场中运动时间为，
粒子离开磁场的位置到轴的距离为，则
沿着轴负方向做匀速直线运动，设经过时间到达轴，
即
(3)由几何关系可得粒子离开磁场的位置到轴距离
粒子离开磁场手，竖直方向做匀速直线运动，经过时间到达轴并离开电场
则
粒子离开电场的位置到点的距离
。