精品解析：2024届天津市天津市河西区天津市第四中学模拟预测物理试题

天津四中2024届高三（物理）学科热身试卷 一、单选题 1. 2024年2月 19日中国科学家成功合成两种新的核素：锇160（）钨156（）。锇160发生α衰变发射出的高能粒子能使空气电离，钨156发生 衰变（正电子）生成钽156（）。下列说法正确的是（　　） A. 不同温度下，锇160的半衰期不同 B. 能使空气电离的高能粒子主要是γ射线 C. 钨156发生β⁺衰变产生的新核与钨156是一对同位素 D. 锇160发生α衰变产生的钨156的比结合能大于锇160的比结合能 2. 高压汞灯，UV光刻机的紫外光源，它可以产生365nm、404nm、436nm、546nm和579nm五条尖锐的光谱线，但这些光中只有h线（404nm）是光刻机所需要的。高压汞灯辐射的光通过图中的三棱镜分离后形成a、b、c、d、e五束，其中适合UV光刻机的是（　　） A. a B. b C. d D. e 3. 如图，一列简谐横波在同一均匀介质中沿x轴方向传播，图甲是这列波在时刻的波形图，图乙是质点N的振动图像，质点M的平衡位置在处，质点N的平衡位置在处，则下列说法正确的是（ ） A. 波向右传播 B. 该列波的波速大小为30m/s C. 0~0.1s内，质点M的路程为10cm D. 时刻，质点M的速度正在增大 4. 如图所示，物体A叠放在物体B上，B置于足够大的光滑水平面上，A、B质量分别为mA=6kg、mB=2kg。A、B之间的动摩擦因数μ=0.2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2。若作用在A上的外力F由0增大到45N，则此过程中（　　） A. 在拉力F=12N之前，物体一直保持静止状态 B. 两物体开始没有相对运动，当拉力超过12N时，开始发生相对运动 C. 两物体从受力开始就有相对运动 D 两物体始终不发生相对运动 5. 一平行板电容器充电后，开关保持闭合，上极板接地，在两极板间有一负电荷（电荷量很小）固定在P点，如图所示，以E表示两极板间的电场强度，Q表示电容器的带电荷量，表示P点的电势，表示负电荷在P点的电势能。若保持下极板不动，将上极板移到图中虚线所示的位置，则（　　） A. 不变，E不变 B. E变小，变大 C. Q变小，不变 D. 变小，Q不变 二、多选题 6. 如图所示，同步卫星与地心的距离为r，运行速率为v1，向心加速度为a1，地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2，第一宇宙速度为v2，地球半径为R，则下列比值正确的是（　　） A = B. =（）2 C D. 7. 有一种在超市中常见“强力吸盘挂钩”如图甲所示，图乙、图丙是其工作原理示意图。使用时，按住锁扣把吸盘紧压在墙上（如图乙），然后把锁扣扳下（如图丙），让锁扣以盘盖为依托把吸盘向外拉出，使吸盘牢牢地被固定在墙壁上，若吸盘内气体可视为理想气体，且温度始终保持不变。则在把锁扣扳下的过程中（　　） A. 吸盘内气体要吸收热量 B. 吸盘内气体的密度增大 C. 吸盘内气体内能增大 D. 吸盘内气体压强减小 8. 国家电网公司推进智能电网推广项目建设，拟新建智能变电站1400座。变电站起变换电压作用的设备是变压器。如图所示，理想变压器原线圈输入交流电压，电压表、电流表都为理想电表。则下列判断正确的是（　　） A. 输入电压有效值为，电流频率为 B. S接到a处，当滑动变阻器的滑片向下滑动时，两电流表的示数都增大 C. S接到a处，当滑动变阻器的滑片向下滑动时，两电流表的示数都减小 D. 若滑动变阻器的滑片不动，S由a处改接到b处，电压表和电流表的示数都减小 9. 阿特伍德机是英国数学家和物理学家阿特伍德创制的一种著名力学实验装置。受此原理启发，某学习小组设计了图甲所示装置来探究物体质量一定时加速度与合力关系。主要实验步骤如下： ①将小桶释放，让质量为m的物块A上的挡光片从光电门1处由静止开始竖直向上运动，记录挡光片从光电门1运动到光电门2的时间t和此过程中拉力传感器的示数； ②往小桶里加适量的沙，多次重复步骤①，获得多组与t对应的F值。 请回答下列问题： （1）为完成实验目的，还需要测量的物理量有___________。（填正确答案标号） A. 定滑轮的质量 B. 拉力传感器与小桶及桶内沙的总质量M C. 两光电门间的高度差h （2）物块A的加速度大小___________（用t和还需要测量的物理量表示）。 （3）根据多组与a对应的F值的数据，作出图像。 ①下列图像能正确反映a随F变化的规律的是___________；（填正确答案标号） A. B. C. ②利用正确的图像，___________（填“能”或“不能”）测出当地重力加速度大小。 10. 为了测量某待测电阻Rx的阻值（约为30Ω），有以下一些器材可供选择。 电流表A1（量程0~50mA，内阻约10Ω）； 电流表A2（量程0~3A，内阻约0.12Ω）； 电压表V1（量程0~3V，内阻很大）； 电压表V2（量程0~15V，内阻很大）； 电源E（电动势约为3V，内阻约为0.2Ω）； 定值电阻R（20Ω，允许最大电流10A）； 滑动变阻器R1（0~10Ω，允许最大电流2.0A）； 单刀单掷开关S一个，导线若干。 （1）对于电流表和电压表的选择，下列说法正确的是（ ） A．电流表应选A1，电压表应选V1 B．电流表应选A1，电压表应选V2 C．电流表应选A2，电压表应选V1 D．电流表应选A2，电压表应选V2 （2）请在下面的虚线框内画出测量电阻Rx的实验电路图。（要求所测量范围尽可能大）（ ） （3）某次测量中，电压表示数为U时，电流表示数为I，则计算待测电阻阻值的表达式为Rx=_______。 11. 边长为L=0.6m、匝数n=10，总电阻为r=2Ω的正方形线圈静止在粗糙绝缘的水平桌面上，线圈由粗细均匀的导线制成。正方形线圈的左侧三分之一刚好处在匀强磁场区域中，磁场方向垂直纸面向外，如图甲所示，磁感应强度B的大小随时间t的变化关系如图乙所示，已知线圈始终处于静止状态。求： （1）0~6s内，线圈中的电流大小； （2）t=2s时，正方形线圈所受静摩擦力的大小； （3）0~8s内，通过线圈横截面的电荷量q。 12. 光滑水平面上放着质量的物块与质量的物块，与均可视为质点，靠在竖直墙壁上，、间夹一个被压缩的轻弹簧（弹簧与、均不栓接），用手挡住不动，此时弹簧弹性势能。在、间系一轻质细绳，细绳长度大于弹簧的自然长度，如图所示。放手后向右运动，绳在短暂时间内被拉断，之后冲上与水平面相切的竖直半圆光滑轨道，其半径，到达最高点时对轨道的压力为。取，求： （1）绳拉断后的速度的大小； （2）绳拉断过程绳对的冲量的大小； （3）绳拉断过程绳对A所做的功和这一过程系统损失的机械能。 13. 如图甲是一种利用磁场约束离子运动的装置原理图，内、外半径分别为R和3R的圆筒共轴放置，轴线水平，在轴线正下方是一对平行金属板，上板正中间的小孔a与外筒正中间的小孔b在通过轴线的同一竖直线上，a、b间距离为d、两筒之间分布着以轴为圆心的同心磁场，各处磁感应强度大小近似相等，磁感应强度为B，从右往左看截面如图乙所示。在平行板下板中央的一个质量为m、电量为e的氢离子（）从静止加速经小孔a从小孔b进入磁场，在磁场中的轨迹恰好与内筒下边缘相切；一段时间后调节板间电压为原来的2倍，并让一个氘核（）在下极板同一位置从静止加速也进入磁场。已知离子与筒壁正碰后均原速反弹且碰撞时间极短，离子与筒壁接触其电荷量不变，筒壁光滑，忽略离子间的相互作用和它们在平行板间加速的时间。 （1）求加速氢离子时平行板间的电压U多大； （2）分析氘核是否与内筒壁碰撞，如果与内筒壁碰撞，求它与内筒壁第一次碰撞的点P（未在图中画出）与小孔b的水平距离s的大小； （3）若氢离子第一次与筒左侧壁垂直碰撞后沿直线返回，运动到P点时与氘核相遇，筒长，求氢、氘核释放的时间间隔。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 天津四中2024届高三（物理）学科热身试卷 一、单选题 1. 2024年2月 19日中国科学家成功合成两种新的核素：锇160（）钨156（）。锇160发生α衰变发射出的高能粒子能使空气电离，钨156发生 衰变（正电子）生成钽156（）。下列说法正确的是（　　） A. 不同温度下，锇160的半衰期不同 B. 能使空气电离的高能粒子主要是γ射线 C. 钨156发生β⁺衰变产生的新核与钨156是一对同位素 D. 锇160发生α衰变产生的钨156的比结合能大于锇160的比结合能 【答案】D 【解析】 【详解】A．半衰期与温度无关，故A错误； B．能使空气电离的高能粒子主要是射线，故B错误； C．由题意可知核反应方程为 由于钨156发生β⁺衰变产生的新核与钨156质子数不同，故二者不是同位素，故C错误； D．比结合能越大越稳定，自然衰变的产物比结合能会变大，故锇160发生α衰变产生的钨156的比结合能大于锇160的比结合能，故D正确。 故选D。 2. 高压汞灯，UV光刻机的紫外光源，它可以产生365nm、404nm、436nm、546nm和579nm五条尖锐的光谱线，但这些光中只有h线（404nm）是光刻机所需要的。高压汞灯辐射的光通过图中的三棱镜分离后形成a、b、c、d、e五束，其中适合UV光刻机的是（　　） A. a B. b C. d D. e 【答案】C 【解析】 【详解】根据折射率的定义式有 由图可知，五束光在空气中的入射角相等，a、b、c、d、e五束光在介质中的折射角依次减小，可知 折射率越大，波长越小，则有 由于只有h线（404nm）是光刻机所需要的，根据题中给出的五条尖锐的光谱线的波长大小关系，可知，只有d光束适合UV光刻机。 故选C。 3. 如图，一列简谐横波在同一均匀介质中沿x轴方向传播，图甲是这列波在时刻的波形图，图乙是质点N的振动图像，质点M的平衡位置在处，质点N的平衡位置在处，则下列说法正确的是（ ） A. 波向右传播 B. 该列波的波速大小为30m/s C. 0~0.1s内，质点M的路程为10cm D. 时刻，质点M的速度正在增大 【答案】A 【解析】 【详解】A．由图乙可知，时刻质点N沿轴负方向振动，根据波形平移法可知，波向右传播，故A正确； B．由甲、乙图可知 ， 则该列波的波速大小为 故B错误； C．由于时刻质点M不是处于平衡位置或者最大位移处，则0~0.1s内，即经过，质点M路程满足 故C错误； D．由于波向右传播，根据波形平移法可知，时刻，质点M正在向正向最大位移振动，则质点M的速度正在减小，故D错误。 故选A。 4. 如图所示，物体A叠放在物体B上，B置于足够大的光滑水平面上，A、B质量分别为mA=6kg、mB=2kg。A、B之间的动摩擦因数μ=0.2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2。若作用在A上的外力F由0增大到45N，则此过程中（　　） A. 在拉力F=12N之前，物体一直保持静止状态 B. 两物体开始没有相对运动，当拉力超过12N时，开始发生相对运动 C. 两物体从受力开始就有相对运动 D. 两物体始终不发生相对运动 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】先分析两物体的运动情况，由于水平面光滑，所以只要有拉力，两物体就会运动。B运动是因为受到A对它的静摩擦力，但静摩擦力存在最大值，所以B的加速度存在最大值，可以求出此加速度下F的大小；如果F再增大，则两物体间会发生相对滑动，所以这里存在一个相对滑动的临界点，就是A、B间静摩擦力达到最大值时Ff的大小。以A为研究对象进行受力分析，A受水平向右的拉力、水平向左的静摩擦力，则有 F-Ff=mAa 再以B为研究对象，B受水平向右的静摩擦力 Ff=mBa 当Ff为最大静摩擦力时，解得 此时 F=48N 由此可知此过程中A、B间的摩擦力达不到最大静摩擦力，A、B间不会发生相对运动； 故选D。 5. 一平行板电容器充电后，开关保持闭合，上极板接地，在两极板间有一负电荷（电荷量很小）固定在P点，如图所示，以E表示两极板间的电场强度，Q表示电容器的带电荷量，表示P点的电势，表示负电荷在P点的电势能。若保持下极板不动，将上极板移到图中虚线所示的位置，则（　　） A. 不变，E不变 B. E变小，变大 C. Q变小，不变 D. 变小，Q不变 【答案】B 【解析】 详解】由于电容器始终与电源相连接，其两板间电压不变，当上板上移时，板间距离增大，由 可知板间电场强度减小，根据电容决定式 可知电容减小，根据 可知电量减少。由于P与下板间距离不变，E变小，根据公式 可知，P点与下板间电势差减小，则P点与上极板间电势差变大，电场线方向向下，P点电势比上极板电势低，故P点电势降低，而负电荷在电势越低处电势能越大，故固定在P点的负电荷的电势能增大，故选B。 二、多选题 6. 如图所示，同步卫星与地心的距离为r，运行速率为v1，向心加速度为a1，地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2，第一宇宙速度为v2，地球半径为R，则下列比值正确的是（　　） A. = B. =（）2 C. D. 【答案】AD 【解析】 【详解】根据万有引力提供向心力，有 G＝m G＝m′ 则有 对于同步卫星和地球赤道上的物体，其共同点是角速度相等，有 a1＝ω2r a2＝ω2R 则有 故选AD。 7. 有一种在超市中常见“强力吸盘挂钩”如图甲所示，图乙、图丙是其工作原理示意图。使用时，按住锁扣把吸盘紧压在墙上（如图乙），然后把锁扣扳下（如图丙），让锁扣以盘盖为依托把吸盘向外拉出，使吸盘牢牢地被固定在墙壁上，若吸盘内气体可视为理想气体，且温度始终保持不变。则在把锁扣扳下的过程中（　　） A. 吸盘内气体要吸收热量 B. 吸盘内气体的密度增大 C. 吸盘内气体内能增大 D. 吸盘内气体压强减小 【答案】AD 【解析】 【详解】C.由于气体温度不变，所以气体内能不变，故C错误； A.吸盘内气体体积增大，气体对外做功 气体内能不变 根据热力学第一定律 可知 吸盘内气体要吸收热量，故A正确； B.吸盘内气体分子数不变，而气体体积变大，则吸盘内气体分子的密度减小，故B错误； D.吸盘内气体温度不变而体积变大，由玻意耳定律 可知，吸盘内气体压强减小，故D正确。 故选AD。 8. 国家电网公司推进智能电网推广项目建设，拟新建智能变电站1400座。变电站起变换电压作用的设备是变压器。如图所示，理想变压器原线圈输入交流电压，电压表、电流表都为理想电表。则下列判断正确的是（　　） A. 输入电压有效值为，电流频率为 B. S接到a处，当滑动变阻器的滑片向下滑动时，两电流表的示数都增大 C. S接到a处，当滑动变阻器的滑片向下滑动时，两电流表的示数都减小 D. 若滑动变阻器的滑片不动，S由a处改接到b处，电压表和电流表的示数都减小 【答案】BD 【解析】 【详解】A．输入电压有效值为 电流频率 故A错误； BC．S打到a处，当滑动变阻器的滑片向下滑动时，副线圈电路的总电阻减小，由 可知U2不变，即电压表V2的示数不变，所以电流表A2的示数变大，根据 电流表A1的示数变大，故B正确，C错误； D．若滑动变阻器的滑片不动，S由a处打到b处，副线圈匝数减小，输入电压不变，输出电压减小，即电压表V2的示数减小，根据 知输出功率减小，输入功率等于输出功率，根据 P=UI 可知，U1不变，则I1减小，即电流表A1的示数减小，故D正确。 故选BD。 9. 阿特伍德机是英国数学家和物理学家阿特伍德创制的一种著名力学实验装置。受此原理启发，某学习小组设计了图甲所示装置来探究物体质量一定时加速度与合力关系。主要实验步骤如下： ①将小桶释放，让质量为m的物块A上的挡光片从光电门1处由静止开始竖直向上运动，记录挡光片从光电门1运动到光电门2的时间t和此过程中拉力传感器的示数； ②往小桶里加适量的沙，多次重复步骤①，获得多组与t对应的F值。 请回答下列问题： （1）为完成实验目的，还需要测量的物理量有___________。（填正确答案标号） A. 定滑轮的质量 B. 拉力传感器与小桶及桶内沙的总质量M C. 两光电门间的高度差h （2）物块A的加速度大小___________（用t和还需要测量的物理量表示）。 （3）根据多组与a对应的F值的数据，作出图像。 ①下列图像能正确反映a随F变化的规律的是___________；（填正确答案标号） A. B. C. ②利用正确的图像，___________（填“能”或“不能”）测出当地重力加速度大小。 【答案】（1）C （2） （3） ①. C ②. 能 【解析】 【小问1详解】 （1）AB．物块A受到的合外力大小 得不需要测量定滑轮的质量，也不需要测量拉力传感器与小桶及桶内沙的总质量M，故A、B错误； C．研究对象为物块A，为了测量加速度大小，由 知还需要测量两光电门间的高度差h，故C正确。 故选C。 【小问2详解】 （2）由 解得 故填。 【小问3详解】 （3）①[1]由牛顿第二定律 整理得 当时，解得 故选C； ②[2]由①的，可得 利用图像能测出当地重力加速度大小，故填能。 10. 为了测量某待测电阻Rx的阻值（约为30Ω），有以下一些器材可供选择。 电流表A1（量程0~50mA，内阻约10Ω）； 电流表A2（量程0~3A，内阻约0.12Ω）； 电压表V1（量程0~3V，内阻很大）； 电压表V2（量程0~15V，内阻很大）； 电源E（电动势约为3V，内阻约为0.2Ω）； 定值电阻R（20Ω，允许最大电流1.0A）； 滑动变阻器R1（0~10Ω，允许最大电流2.0A）； 单刀单掷开关S一个，导线若干。 （1）对于电流表和电压表的选择，下列说法正确的是（ ） A．电流表应选A1，电压表应选V1 B．电流表应选A1，电压表应选V2 C．电流表应选A2，电压表应选V1 D．电流表应选A2，电压表应选V2 （2）请在下面的虚线框内画出测量电阻Rx的实验电路图。（要求所测量范围尽可能大）（ ） （3）某次测量中，电压表示数为U时，电流表示数为I，则计算待测电阻阻值的表达式为Rx=_______。 【答案】 ①. A ②. ③. 【解析】 【详解】（1）[1]电源电动势为3V，则电压表选V1，通过待测电阻的最大电流约为 选择量程为3A的电流表读数误差太大，可以把定值电阻与待测电阻串联，此时通过待测电阻的最大电流约为 故电流表应该选择A1 故选A。 （2）[2]定值电阻与待测电阻串联的总阻值约为50Ω，大于滑动变阻器最大阻值10Ω，为测量多组实验数据，测量范围尽量大，则滑动变阻器应采用分压式接法；电流表内阻约为10Ω，电压表内阻很大，定值电阻与待测电阻串联的总阻值远小于电压表内阻，电流表采用外接法，电路图如下图所示 （3）[3]待测电阻的阻值为 11. 边长为L=0.6m、匝数n=10，总电阻为r=2Ω的正方形线圈静止在粗糙绝缘的水平桌面上，线圈由粗细均匀的导线制成。正方形线圈的左侧三分之一刚好处在匀强磁场区域中，磁场方向垂直纸面向外，如图甲所示，磁感应强度B的大小随时间t的变化关系如图乙所示，已知线圈始终处于静止状态。求： （1）0~6s内，线圈中的电流大小； （2）t=2s时，正方形线圈所受静摩擦力的大小； （3）0~8s内，通过线圈横截面的电荷量q。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）由图乙，0~6s内，根据法拉第电磁感应定律得 代入数据解得 由欧姆定律得 （2）由题图乙，t=2s时，磁感应强度B=4T，线圈受到的安培力 由线圈平衡得，静摩擦力为 （3）由图可知，当t=0s时，B1=2T；当t=8s时，B2=4T。8s内的平均电动势 电流 电荷量 12. 光滑水平面上放着质量的物块与质量的物块，与均可视为质点，靠在竖直墙壁上，、间夹一个被压缩的轻弹簧（弹簧与、均不栓接），用手挡住不动，此时弹簧弹性势能。在、间系一轻质细绳，细绳长度大于弹簧的自然长度，如图所示。放手后向右运动，绳在短暂时间内被拉断，之后冲上与水平面相切的竖直半圆光滑轨道，其半径，到达最高点时对轨道的压力为。取，求： （1）绳拉断后的速度的大小； （2）绳拉断过程绳对的冲量的大小； （3）绳拉断过程绳对A所做的功和这一过程系统损失的机械能。 【答案】（1）6m/s；（2）6Ns；（3）18J，27J 【解析】 【详解】（1）设B在绳被拉断后瞬时的速率为vB，到达C点的速率为vC，B在最高点C时有： 对绳断后到B运动到最高点C这一过程应用动能定理： 解得 vB=6m/s （2）设弹簧恢复到自然长度时B的速率为v1，取向右为正方向，弹簧的弹性势能转化给B的动能，有 解得 v1=9m/s 根据动量定理有 I=mBvB﹣mBv1 解得 I=﹣6Ns 其大小为6Ns； （3）设绳断后A的速率为vA，取向右为正方向，根据动量守恒定律有 mBv1=mBvB+mAvA 解得 vA=6m/s 根据动能定理有 解得 W=18J 损失机械能 解得 ∆E=27J 13. 如图甲是一种利用磁场约束离子运动的装置原理图，内、外半径分别为R和3R的圆筒共轴放置，轴线水平，在轴线正下方是一对平行金属板，上板正中间的小孔a与外筒正中间的小孔b在通过轴线的同一竖直线上，a、b间距离为d、两筒之间分布着以轴为圆心的同心磁场，各处磁感应强度大小近似相等，磁感应强度为B，从右往左看截面如图乙所示。在平行板下板中央的一个质量为m、电量为e的氢离子（）从静止加速经小孔a从小孔b进入磁场，在磁场中的轨迹恰好与内筒下边缘相切；一段时间后调节板间电压为原来的2倍，并让一个氘核（）在下极板同一位置从静止加速也进入磁场。已知离子与筒壁正碰后均原速反弹且碰撞时间极短，离子与筒壁接触其电荷量不变，筒壁光滑，忽略离子间的相互作用和它们在平行板间加速的时间。 （1）求加速氢离子时平行板间的电压U多大； （2）分析氘核是否与内筒壁碰撞，如果与内筒壁碰撞，求它与内筒壁第一次碰撞的点P（未在图中画出）与小孔b的水平距离s的大小； （3）若氢离子第一次与筒左侧壁垂直碰撞后沿直线返回，运动到P点时与氘核相遇，筒长，求氢、氘核释放的时间间隔。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）过筒中间轴线的竖直截面如图所示， 氢离子的轨迹刚好与内筒相切，故其半径为 r1=2R 由洛伦兹力提供向心力 解得 由动能定理 解得加速氢离子的电压为 （2）设氘核在磁场中的运动半径为r2，速度v2，由牛顿第二定律可知 由动能定理 解得 r2=4R 因为r2>2R，则氘核会与内筒碰撞； 通过作图可得氘核与轨迹碰撞点如图中P点所示，由 可知 θ=30° 由此可得P点与小孔沿轴方向的距离为 （3）氢离子与筒的左壁垂直碰撞后原速返弹，且沿着轴做匀速直线运动，运动轨迹如图所示 氢离子在磁场中的运动周期为 氘核在磁场中的运动周期 由上述分析可知相遇前氢原子在磁场中运动的时间为 氘核在磁场中运动的时间 两粒子释放时的时间间隔 又 v1=v2 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$