2024届天津市南开区高三下学期二模考试物理试题（原卷版+解析版）

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本试卷分为第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷两部分，共100分。考试用时60分钟。
注意事项：答卷前；考生务必用黑水笔和2B铅笔将自己的姓名、准考证号、考试科目填涂在答题卡上相应位置；答题时，务必将答案涂写在答题卡上相应位置，答在试卷上无效。考后请将答题卡交回。
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. 2023年6月10日，四川省文物考古研究院对外公布：三星堆遗址祭祀区再现两件跨坑拼对成功的大型青铜器。利用衰变的测年技术可进行考古研究，其衰变方程为，已知的半衰期为5730年，若、、的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c，下列说法正确的是（ ）
A. 来源于核外电子B. 的比结合能小于的比结合能
C. 全球变暖会导致半衰期变短D. 该核反应中释放的能量为
2. 进藏自驾游能够让你体验到西藏的自然美景和丰富的文化底蕴。在驾车从低海拔向高海拔行驶过程中，密封包装的食品包装袋会发生膨胀现象，如图所示。若此过程中温度不变，把袋内空气视为理想气体，下列说法正确的是（ ）
A. 袋内空气一定对外界做功B. 袋内空气分子的平均动能一定增大
C. 袋内空气压强一定增大D. 袋内空气一定对外界放热
3. 我国首个火星探测器“天问一号”在海南文昌航天发射场由“长征5号”运载火箭发射升空，开启了我国行星探测之旅。“天问一号”离开地球时，所受地球的万有引力F1与它距离地面高度h1的关系图像如图甲所示，“天问一号”奔向火星时，所受火星的万有引力F2与它距离火星表面高度h2的关系图像如图乙所示，已知地球半径是火星半径的两倍，下列说法正确的是（ ）
A. 地球与火星表面重力加速度之比为3:2B. 地球与火星的质量之比为3:2
C. 地球与火星的密度之比为9:8D. 地球与火星的第一宇宙速度之比为
4. 在我国汉代劳动人民就已经发明了辘轳。如图所示，可转动的把手边缘上a点到转轴的距离为4R，辘轳边缘b点到转轴的距离为R，忽略空气阻力。在水桶离开水面后加速往上运动的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 把手边缘上a点与辘轳边缘b点的角速度之比为1:4
B. 水桶上升的速度大小等于把手边缘上a点的线速度大小
C. 绳子拉力对水桶和水做的功等于水桶和水机械能的增加量
D. 绳子拉力对水桶和水的冲量等于水桶和水的动量变化量
5. 如图甲所示，计算机键盘为电容式传感器，每个键下面由相互平行、间距为d的活动金属片和固定金属片组成，两金属片间有空气间隙，两金属片组成一个平行板电容器，如图乙所示。其内部电路如图丙所示，已知只有当该键的电容改变量大于或等于原电容的40％时，传感器才有感应，则下列说法正确的是（ ）
A. 按键的过程中，电容器的电容减小
B. 按键的过程中，电容器的电量减小
C. 按键的过程中，图丙中电流方向从a流向b
D. 欲使传感器有感应，按键需至少按下
二、不定项选择题（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. 如图甲所示，我国航天员王亚平在天宫课堂上演示了微重力环境下的神奇现象。液体呈球状，往其中央注入空气，可以在液体球内部形成一个同心球形气泡。假设此液体球其内外半径之比为1∶3，由a、b、c三种颜色的光组成的细复色光束在过球心的平面内，从A点以的入射角射入球中，a、b、c三条折射光线如图乙所示，其中b光的折射光线刚好与液体球内壁相切。下列说法正确的是（ ）
A. 该液体材料对a光的折射率小于对c光的折射率
B. c光在液体球中的传播速度最大
C. 该液体材料对b光的折射率为
D. 若继续增大入射角i，b光可能因发生全反射而无法射出液体球
7. 战绳作为一项超燃脂的运动十分受人欢迎。一次战绳练习中，某运动达人晃动战绳一端使其上下振动（可视为简谐振动）形成横波。图甲、乙分别是同一战绳上P、Q两质点的振动图像，波的传播方向为P到Q。已知绳波的波长大于1m、小于3m，P、Q两质点在波的传播方向上相距3m，下列说法正确的是（ ）
A. 该列波的波长可能为2.4mB. P、Q两质点振动方向始终相反
C. 该列波的波速可能为D. t=1.125s时，质点Q的振动方向沿y轴正向
8. 一单匝闭合矩形线圈abcd以角速度ω绕垂直于磁感线的固定轴匀速转动，线圈平面位于如图甲所示的匀强磁场中，线圈电阻为R。通过线圈的磁通量随时间t的变化规律如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. t1、t3时刻线圈中感应电流方向改变，线圈平面与磁场方向垂直
B. t2、t4时刻通过线圈平面的磁通量变化率最大，线圈中感应电动势最大
C. 从t1到t3的过程，通过线圈某一截面的电荷量为
D. 线框转动一周产生的焦耳热为
第Ⅱ卷
9. 暑假期间，甲、乙两个物理兴趣小组的6名同学登上某山峰后，在帐篷内对山顶处的重力加速度进行测量。

（1）甲组同学利用携带的实验器材组装单摆测量重力加速度，甲图中所列器材和操作最合理的是_____________。
（2）甲组同学首先利用刻度尺测出单摆的摆长为L，然后将小球拉开一个小角度由静止释放，使小球在竖直平面内摆动。当小球摆到_____________（填“最高”或“最低”）位置时开始计时，用秒表测量完成n次全振动所用的总时间为t，改变摆长再做几次实验，记下相应的L和t。则利用测量数据计算山顶处重力加速度的表达式g=______________。
（3）乙组同学们用细线拴好一块不规则小石块做成一个简易单摆测量山顶处的重力加速度，如图乙所示，然后用随身携带的钢卷尺、电子手表进行了测量。同学们首先测出悬点O到石块最上方结点A的距离为l，然后将石块拉开一个小角度，由静止释放，使石块在竖直平面内摆动，用电子手表测出单摆完成n次全振动所用的时间t，并计算出单摆周期T。改变细线长度，多次测量，绘制图像如图丙所示，若取，由丙图求出重力加速度g=__________m/s2（结果保留三位有效数字）。忽略偶然误差，乙组同学通过图像求出的g值大小_____________（选填“大于”“小于”或“等于”）当地的真实值。
10. 某学习小组的同学要测量一合金制成的圆柱形导体的电阻率，可供选用的器材如下：

待测电阻Rx（阻值约为5Ω）
电流表A（量程1mA，内阻为30Ω）
电压表V（量程为3V，内阻约为10kΩ）
定值电阻R1=1Ω
定值电阻R2=0.05Ω
滑动变阻器R（0~5Ω）
学生电源E（电动势6V，内阻不计）
开关S及导线若干。
（1）用螺旋测微器测量该圆柱体的直径，用游标卡尺测量该圆柱体的长度，示数分别如图甲和乙所示，圆柱体的直径为_____________mm，长度为_____________cm。
（2）学习小组认为要想精确测量导体的电阻率，需要重新改装电流表并设计电路，定值电阻应该选_____________（选填“R1”或“R2”）。
（3）要尽可能提高测量的精度，请在虚线框内画出适合的电路，并标注各器材的符号_____________。
11. 超市为节省收纳空间，常常将手推购物车相互嵌套进行收纳。质量均为m=16kg的两辆购物车相距静止在水平面上。第一辆车在工作人员猛推一下后，沿直线运动与第二辆车嵌套在一起，继续运动了后停了下来。人推车时间、两车相碰时间极短，可忽略，车运动时受到的阻力恒为车重的k=0.25倍，重力加速度取，求：
（1）两辆车从嵌套后运动到停下来所用时间；
（2）两辆车在嵌套过程中损失的机械能；
（3）工人对第一辆车所做的功。
12. 为防止宇宙间各种高能粒子对在轨航天员造成的危害，科学家研制出各种磁防护装置。某同学设计了一种磁防护模拟装置，装置截面如图所示，以O点为圆心的内圆、外圆半径分别为R、，区域中的危险区内有垂直纸面向外的匀强磁场，外圆为绝缘薄板，且直径CD的两端各开有小孔，外圆的左侧有两块平行金属薄板，其右板与外圆相切，在切点C处开有一小孔，两板间电压为U。一质量为m、电荷量为q、带正电的粒子（不计重力）从左板内侧的A点由静止释放，粒子经电场加速后从C孔沿CO方向射入磁场，恰好不进入安全区，粒子每次与绝缘薄板碰撞后均原速率反弹，经多次反弹后恰能从D孔处射出危险区。求：
（1）粒子通过C孔时速度v的大小；
（2）磁感应强度B的大小；
（3）粒子从进入危险区到离开危险区所需的时间t。
13. 某电磁轨道炮的简化模型如图所示，两光滑导轨相互平行，固定在光滑绝缘水平桌面上，导轨的间距为L，导轨左端通过单刀双掷开关与电源、电容器相连，电源电动势为E，内阻不计，电容器的电容为C。EF、PQ区域内有垂直导轨平面向下、磁感应强度为B的匀强磁场，EF、PQ之间的距离足够长。一炮弹可视为宽为L、质量为m、电阻为R的金属棒静置于EF处，与导轨始终保持良好接触。当把开关分别接a、b时，导轨与电源相连，炮弹中有电流通过，炮弹受到安培力作用向右加速，同时炮弹中产生感应电动势，当炮弹的感应电动势与电源的电动势相等时，回路中电流为零，炮弹达到最大速度。不考虑空气阻力，其它电阻都不计，忽略导轨电流产生的磁场。求：
（1）炮弹运动到PQ边界过程最大加速度；
（2）炮弹运动达到最大速度的过程中，流过炮弹横截面的电荷量q和回路产生的焦耳热Q；
（3）将炮弹放回原位置，断开，把接c，让电源给电容器充电，充电完成后，再将断开，把接d，求炮弹运动到PQ边界时电容器上剩余的电荷量。