天津市备战2024年高考物理模拟卷01含解析

这是一份天津市备战2024年高考物理模拟卷01含解析，共9页。

1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如
需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写
在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回
第Ⅰ卷
一、选择题：本题共8小题，每小题5分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~5题只有一项符合题目要求，第6~8题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1．2023年1月，日本确认将于“今年春夏期间”开始向太平洋排放福岛核电站内储存的逾130万吨核污染水。核泄漏对环境会造成污染，影响人类安全，其中核反应之一为半衰期为28年。下列说法正确的是（ ）
A．该核反应为衰变
B．环境温度升高，的半衰期减小
C．的结合能比的结合能小
D．1mg原子核经过2半衰期后，衰变后的总质量为0.25mg
【答案】D
【详解】A．根据题意，由质量数守恒和电荷数守恒可知，为，该核反应为衰变，故A错误；
B．衰变周期与温度无关，故B错误；
C．比结合能越大，原子核越稳定，结合能等于比结合能乘以核子数，则的结合能比的结合能大，故C正确；
D．半衰期具有统计规律，是对大量原子核适用，2个半衰期后还有0.25mg未发生衰变，而不是总质量变为025mg，故D错误。
故选C。
2．如图所示，一束蓝光和一束绿光以同一光路从圆心O点斜射入横截面为半圆形的玻璃柱体，其透射光线分别为a和b。已知入射角α＝45°，a光束与玻璃砖间的夹角β＝60°，真空中光速c＝3×108m/s。下列说法正确的是（ ）
A．a光在该玻璃中传播的速度为×108m/s
B．玻璃对a光的折射率为
C．a光束是蓝光，b光束是绿光
D．在相同介质中a光比b光的临界角小
【答案】A
【详解】A．由光速与折射率的关系式，可得a光在该玻璃中传播的速度为
A正确；
B．由折射定律可得，玻璃对a光的折射率为
B错误；
C．由题图可知，在玻璃柱体中，a光束的折射率较小，b光束的折射率较大，绿光的波长比蓝光大，因此a光束是绿光，b光束是蓝光，C错误；
D．由全反射临界角公式，可知在相同介质中a光比b光的临界角大，D错误。
故选A。
3．一列简谐横波沿x轴方向传播，质点A的平衡位置位于x＝0.2m处，质点P的平衡位置位于x＝0.4m处，质点P的振动图像如图甲所示，图乙是t＝0.1s时该波的波形图。下列说法正确的是（ ）
A．t＝0时，质点P速度为零
B．质点A从t＝0s开始计时的振动方程为y＝5sin10πt（cm）
C．该波沿x轴正方向传播
D．当质点P处于波峰位置时，质点A也处于波峰位置
【答案】B
【详解】A．由甲图可知t＝0时，质点P位于平衡位置，此时质点P的速度最大，A错误；
B．由图像可知，，故
设质点A的振动方程为
由乙图可知t＝0.1s时，，则
解得
故
B正确；
C．由甲图可知，t＝0.1s时P点振动方向沿y轴正方向，根据“同侧法”结合乙图可知，该波沿x轴负方向传播，C错误；
D．由乙图可知，质点A、P的平衡位置之间间隔半个波长，故当质点P处于波峰位置时，质点A处于波谷位置，D错误；
故选B。
4．2020年7月23日，我国“天问一号”火星探测器成功发射，2021年2月10日，顺利进入大椭圆环火星轨道，计划于2021年5月至6月择机实施火星着陆，最终实现“绕、着、巡”三大目标。已知火星质量约为地球的0.1倍，半径约为地球的0.5倍，地球表面的重力加速度大小为g。质量为m的着陆器在着陆火星前，会在火星表面附近经历一个时长为t、速度由v减速到零的过程，若该减速过程可视为一个竖直向下的匀减速直线运动，忽略火星大气阻力。则下列说法正确的是的（ ）
A．“天问一号”探测器在绕火星运动时的加速度不变
B．着陆过程中，着陆器受到的制动力大小为
C．火星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度的比值约为0.6
D．着陆器在火星表面受到的万有引力与它在地球表面受到的万有引力的比值约为0.4
【答案】D
【详解】A．“天问一号”探测器在绕火星运动时，加速度始终指向圆心，方向不断变化，故A错误；
B．根据，火星质量约为地球的0.1倍，半径约为地球的0.5倍，所以火星重力加速度为，着陆过程中，取向上为正
解得：
故B错误；
C．根据 可知，火星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度的比值，故C错误；
D．根据火星重力加速度为，着陆器在火星表面受到的万有引力与它在地球表面受到的万有引力的比值约为0.4，故D正确；
故选D。
5．如图是判断检测电流大小是否发生变化的装置，该检测电流在铁芯中产生磁场，其磁感应强度与检测电流成正比。现给金属材料制成的霍尔元件（其长、宽、高分别为a、b、d）通以恒定工作电流I，通过下侧电压表的示数来判断的大小是否发生变化，下列说法正确的是（ ）
A．M端应与电压表的“负”接线柱相连
B．要提高检测的灵敏度可适当增大宽度b
C．要提高检测灵敏度可适当增大工作电流I
D．当霍尔元件尺寸和工作电流I不变时，电压表示数变大，说明检测电流变小
【答案】C
【详解】A．根据右手螺旋定则可知检测电流产生的磁场方向向下，磁感线在磁芯中沿逆时针方向，可知霍尔元件所在磁场方向向上，由于霍尔元件中的载流子为电子，可知电子移动方向与工作电流方向相反，根据左手定则可知，电子在N端积累，N端为负极，则M端应与电压表的正接线柱相接，故A错误；
BC．设霍尔元件单位体积内电子数量为n，电子移动速度为v，则时间内通过截面的电荷量为
得
由于MN之间存在电势差，则MN之间的电场强度为
电子所受沿b边方向的电场力和洛伦兹力大小相等，方向相反
联立解得
因此若要提高灵敏度，可以适当减小，增大工作电流，故C正确，B错误；
D．当霍尔元件尺寸和工作电流I不变时，根据
可知电压表示数变大，磁感应强度变大，则检测电流变大，故D错误。
故选C。
6．疫情期间，为保障医院用电安全，供电部门专门为医院ICU病房区设计供电系统以及输电电路如图所示，发电机的矩形线框ABCD处于磁感应强度大小为B的水平匀强磁场中，线框面积S=0.25m2，匝数n=100匝，电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴OOʹ以3000转/分的转速匀速转动，其输出端通过电刷与升压变压器的原线圈相连，图中电压表示数为250V，降压变压器原、副线圈的匝数之比为5:1，降压变压器的副线圈接入到病房区供电，两变压器间的输电线等效电阻R=20Ω，变压器均为理想变压器。医院有五间标准ICU病房，病房内医疗设备额定工作电压均为U=220V，每间病房的最大功率为P=4400W。当五间病房均满负荷工作时（ ）
A．输电线上损失的电压为500V
B．匀强磁场B的大小为
C．升压变压器原、副线圈匝数之比为1:6
D．该供电系统的输电效率为80%
【答案】BC
【详解】A．当五间病房均满负荷工作时，降压变压器副线圈的电流
根据变压器原副线圈电流关系
代入数据得降压变压器原线圈的电流为
所以输电线上损失的电压为
故A错误；
B．线框转动的角速度为
线框在匀强磁场中匀速转动产生交变电流，感应电动势最大值
解得
故B正确；
C．根据变压器原副线圈电流关系
解得
设升压变压器原线圈电压为U1，副线圈电压为U2，在输电回路中有
则升压变压器得原副线圈匝数之比
故C正确；
D．该供电系统的输电效率为
故D错误。
故选BC。
7．一定质量的理想气体的状态变化过程如图所示，MN为一条直线，则气体从状态M到状态N的过程中
A．M点内能与N点内能相同
B．温度先升高，后又减小到初始温度
C．整个过程中气体对外不做功，气体要吸热
D．气体的密度在不断增大
【答案】AB
【详解】A．等温过程pV=常量，可知M和N温度相同，理想气体内能由温度决定，故A正确；
B．pV=CT，C不变，pV越大，T越高，由图像可知，状态在（2，2）处温度最高．在M和N状态，pV乘积相等，所以温度先升高，后又减小到初始温度，故B正确；
C．整个过程中气体初末温度相等，所以整个过程内能变化为0．气体体积一直变大，则气体对外做功，即W＜0，根据热力学第一定律△U=W+Q，由于△U=0， 所以Q＞0，即气体一定吸收热量，故C错误；
D．气体的体积在不断增大，质量一定，所以气体的密度在不断减小，故D错误．
8．电子显微镜与光学显微镜相比具有更高的分辨率，其原因是电子比可见光的波动性弱。在电子显微镜中，电子通过“静电透镜”实现会聚或发散。如图所示，某静电透镜区域的等势面为图中虚线，其中M、N两点电势。现有一束正电子经电压U加速后，从M点沿垂直虚线的方向进入“透镜”电场，正电子运动过程中仅受电场力，最终穿过小孔。下列说法正确的是（ ）
A．进入“透镜”电场后正电子可能经过N点
B．从进入“透镜”电场至穿过小孔的过程中，电场力对正电子做正功
C．加速后的正电子，其物质波波长大于可见光波长
D．保持加速电压U不变，将正电子换成质子，加速后质子的物质波波长小于原正电子的物质波波长
【答案】BD
【详解】A. 进入“透镜”电场后正电子受到的电场力与电场方向相同，由图中等势面可知，正电子应向上穿过小孔，不会经过N点，A错误；
B. 正电子从进入“透镜”电场至穿过小孔的过程中，从电势高的位置运动到电势低的位置，且正电子带正电，故电场力对正电子做正功，B正确；
C. 由题意，电子比可见光的波动性弱，即电子的波长小于可见光波长，结合物质波波长表达式
可知加速后的正电子，其物质波波长变小，故加速后的正电子，其物质波波长肯定小于可见光波长，C错误；
D. 粒子经过加速电场后，由动能定理可得
解得粒子动量为
粒子的物质波波长为
保持加速电压U不变，将正电子换成质子，由于质子电荷量与正电子电荷量相等，质子质量大于正电子质量，可知加速后质子的物质波波长小于原正电子的物质波波长，D正确；
故选BD。
第Ⅱ卷
二、实验题：本题共2小题，共12分。
9．（6分）物理试题）甲、乙、丙三位同学协作测定某电池的电动势和内阻的实验。他们设计的电路原理如图1，其中R为电阻箱，R0为保护电阻，阻值R0=5.0Ω，电流表A的内阻不计。他们改变R的阻值，记下多组R和电流表示数I。甲同学以IR作纵坐标，以I作横坐标，作图处理数据；乙同学以I(R+R0)为纵坐标，以I为横坐标处理数据，他们在同一张坐标纸上画出的图如图2所示。
（1）由图2可知，甲同学绘制的是图线___________（填“a”或“b”），由该图线得到的电源电动势为___________V，内阻为___________Ω。
（2）丙同学打算以为纵坐标，以R作横坐标，请根据（1）中计算的结果将丙所作图线在图3中画出___________。
（3）分析可知，在图1所示电路中，当电阻箱的阻值R=___________Ω时，电阻箱消耗的电功率最大。
【答案】(1)a 1.5 10 (2) (3)15
【详解】(1)甲同学以IR作纵坐标，根据闭合电路欧姆定律得

乙同学以I（R+R0）为纵坐标，根据闭合电路欧姆定律得
可得甲同学的图线的斜率的绝对值更大，所以甲同学绘制的是图线a。该图线的截距表示电动势，斜率绝对值表示，所以有
（2）丙同学以为纵坐标，以R作横坐标，根据闭合电路欧姆定律得
整理得
则该图线的斜率、截距分别为
则可画出图线为下图
（3）电阻箱的阻值R消耗的电功率为

由上式可得，当时，电阻箱消耗的电功率最大。
10．（6分）在做“研究平抛运动”的实验中，为了确定小球在不同时刻所通过的位置，实验时用如图1所示的装置。实验操作的主要步骤如下：
A．在一块平木板上钉上复写纸和白纸，然后将其竖直立于斜槽轨道末端槽口前，木板与槽口之间有一段距离，并保持板面与轨道末端的水平段垂直
B．使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，小球撞到木板在白纸上留下痕迹A
C．将木板沿水平方向向右平移一段距离x，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，小球撞到木板在白纸上留下痕迹B
D．再将木板水平向右平移同样距离x，让小球仍从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，在白纸上得到痕迹C
若测得，A、B间距离，B、C间距离，已知当地的重力加速度g取
（1）根据上述直接测量的量和已知的物理量可以计算出小球平抛的初速度______；
（2）关于该实验，下列说法中不正确的是______
A．斜槽轨道不一定光滑
B．每次释放小球的位置必须相同
C．每次小球均需由静止释放
D．小球的初速度可通过测量小球的释放点与抛出点之间的高度h，再由机械能守恒求出
（3）另外一位同学根据测量出的不同x情况下的和，令，并描绘出了如图2所示的图像，若已知图线的斜率为k，则小球平抛的初速度大小与k的关系式为__________。
【答案】（1）2 （2） D （3）
【详解】（1）小球在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向做自由落体运动，所以
解得
小球平抛的初速度为
（2）ABC．实验中需要小球每次做平抛运动的轨迹相同，即从斜槽末端抛出时的初速度相同，所以每次释放小球的位置必须相同，且每次小球均需由静止释放，而斜槽轨道并不一定要光滑，故ABC正确；
D．由于斜槽不可能完全光滑，且存在空气阻力，所以不能由机械能守恒求解小球的初速度，故D错误。
本题选错误的，故选D。
（3）根据（1）题分析可知
整理得
所以
解得
三、计算题：本题共3小题，共48分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
11．（14分）如图所示，质量的滑块B静止放置于光滑平台上，B的左端固定一轻质弹簧。平台右侧有一质量的小车C，其上表面与平台等高，小车与水平面间的摩擦不计。平台左侧的光滑圆弧轨道与平台平滑连接，圆弧轨道半径，其左侧端点P与圆弧圆心O的连线与竖直方向的夹角。现将滑块A从P点由静止开始释放，滑块A滑至平台上挤压弹簧，经过一段时间弹簧恢复原长后，滑块B离开平台滑上小车C，最终滑块B恰好未从小车C上滑落。已知滑块B与小车C之间的动摩擦因数，小车的长度，重力加速度大小，滑块A、B均可视为质点，求：
（1）滑块B刚滑上小车C时的速度大小；
（2）滑块A的质量；
（3）该过程中弹簧弹性势能的最大值。
【答案】（1）3m/s；（2）06kg；（3）3J
【详解】（1）设滑块B滑至小车C右端时它们共同速度大小为，滑块B从滑上小车C到滑至小车C右端的过程中，滑块B和小车C两者组成的系统动量守恒，根据动量守恒定律有
根据能量守恒定律有
解得
（2）滑块A自点滑至平台的过程中，由动能定理有
设滑块A挤压弹簧结束后（弹簧恢复原长时）的速度大小为，滑块A与滑块B在水平平台上相互作用的时间内，两者组成的系统满足动量守恒定律和机械能守恒定律，根据动量守恒定律有
根据机械能守恒定律有
解得
（3）当滑块A、B速度大小相等时弹簧弹性势能最大，根据动量守恒定律有
根据能量守恒定律有
解得
12．（16分）电磁轨道炮是利用磁场对通电导体的作用使炮弹加速的，其简化原理示意图如图丙所示。假设图中直流电源电动势为E=45V（内阻不计），电容器的电容为C=22F。两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为l=1m，电阻不计。炮弹可视为一质量为m=2kg，电阻为R=5Ω的金属棒MN，垂直放在两导轨间处于静止状态，并与导轨良好接触。导轨间存在垂直于导轨平面向上、磁感应强度大小为B=2T的匀强磁场。接通电路后MN开始向右加速运动，经过一段时间后回路中电流为零，MN达到最大速度，之后离开导轨。求：
（1）直流电源的a端是正极还是负极？
（2）若用导线将1、2连接让直流电源供电，MN离开导轨时的最大速度的大小；
（3）若开关先接1，使电容器完全充电；然后将开关接至2，MN离开导轨时的最大速度的大小。
【答案】（1）负极；（2）22.5m/s；（3）22m/s
【详解】（1）由于电磁炮受到的安培力方向水平向右，电流由N流向M，所以直流电源的a端为负极；
（2）电磁炮向右加速，切割磁感线运动产生的感应电动势增大到等于直流电源的电动势时，回路中电流为零，电磁炮速度达到最大。
由
E=Blvm1
E=45V
可得最大速度
vm1=22.5m/s
（3）电容器放电前所带的电荷量为

开关接2后，MN开始向右加速运动，速度达到最大值vm时，MN上的感应电动势
当电容器板间电压降到时，电路中电流为零，电磁炮速度达到最大
电容器所带电荷量
设在电容器放电过程中MN中的平均电流为，MN受到的平均安培力
由动量定理
由于
联立解得
vm=22m/s
13．（18分）如图所示是中国科学院自主研制的磁约束核聚变实验装置中的“偏转系统”原理图。由正离子和中性粒子组成的多样性粒子束通过两极板间电场后进入偏转磁场。其中的中性粒子沿原方向运动，被接收板接收；一部分离子打到左极板，其余的进入磁场发生偏转被吞噬板吞噬并发出荧光。多样性粒子束宽度为L，各组成粒子均横向均匀分布。偏转磁场为垂直纸面向外的矩形匀强磁场，磁感强度为。已知离子的比荷为k，两极板间电压为U、间距为L，极板长度为2L，吞噬板长度为2L并紧靠负极板。若离子和中性粒子的重力、相互作用力、极板厚度可忽略不计，则
（1）要使的离子能沿直线通过两极板间电场，可在极板间施加一垂直于纸面的匀强磁场，求的大小；
（2）调整极板间磁场，使的离子沿直线通过极板后进入偏转磁场。若且上述离子全部能被吞噬板吞噬，求偏转磁场的最小面积和吞噬板的发光长度；
（3）若撤去极板间磁场且偏转磁场边界足够大，离子速度为、且各有n个，能进入磁场的离子全部能被吞噬板吞噬，求的取值范围及吞噬板上收集的离子个数。
【答案】（1） ；（2），；（3） ，
【详解】（1）根据受力平衡
得
（2）洛伦兹力提供向心力
上述离子全部能被吞噬板吞噬，分析可知偏转磁场为最小面积矩形时，紧贴负极板射入磁场的粒子射出磁场时，沿直线运动能恰打在吞噬板的最左端。设该轨迹圆心到磁场左边界的距离为a，由相似三角形的几何关系得
解得
磁场的最小面积
发光长度
（3）电场中偏转距离
代入数据得
能进入磁场区域收集的离子个数为
进入磁场离子圆周运动半径
在磁场中偏转距离
离子射出偏转电场时，对于进入磁场的左右两边界离子而言，与吞噬板左右两端相距分别为2L、，设离子恰好打到吞噬板两端，由几何关系得
则
同理离子射出偏转电场时，对于进入磁场的左右两边界离子而言，与吞噬板左右两端相距分别为2L、，设离子恰好打到吞噬板两端，由几何关系得
则
故