精品解析：天津市西青区2023-2024学年高三上学期1月期末物理试题

天津市西青区2023-2024学年高三上学期1月期末试题 物理 考试时间：90分钟； 注意事项： 1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2.请将答案正确填写在答题卡上 第Ⅰ卷（选择题）本卷共2大题 一、单选题（本大题共5小题，共20分） 1. 1898年居里夫妇发现了放射性元素钋（）。若元素钋发生某种衰变，其半衰期是138天，衰变方程为。下列说法正确的是（　　） A. 该元素发生的是衰变 B. Y原子核含有3个核子 C. 射线是衰变形成的铅核释放的 D. 的经276天，已发生衰变的质量为 【答案】C 【解析】 【详解】AB．由电荷数守恒和质量数守恒得，Y的电荷数为2，质量数为4，则核子数为4，可知Y是，属于衰变，故AB错误； C．射线是衰变形成的铅核向低能级跃迁时释放的，故C正确； D．根据 可得，经276天，还剩余，则已衰变的质量为，故D错误。 故选C。 2. 如图所示，虚线表示电场中的等势线，相邻等势线之间的电势差相等，一电子以一定的初速度进入电场中，只在电场力的作用下运动，运动轨迹如图中实线所示，M、N两点是电子运动轨迹上的两个点，由此可判断（　　） A. N点电势高于M点电势 B. 电子一定是从N点运动到M点 C. 电子在M点电势能小于在N点的电势能 D. 电子在M点的动能小于在N点的动能 【答案】C 【解析】 【详解】A．由运动轨迹可知，电场力的方向指向右下方，由于是负电荷，所以电场线方向是左向上，根据电场的性质“顺着电场线的方向电势降落”可知M点的电势高于N点的电势，故A错误； B．根据运动轨迹无法判断运动的方向，故B错误； CD．因M点的电势高于N点的电势，根据电子在电势越高的点电势能越小，可知电子在M点的电势能小于在N点的电势能，故电子在M点的动能大于在N点的动能，故C正确，D错误。 故选C。 3. 如图甲所示，一质量为4 kg的物体静止在水平地面上，让物体在随位移均匀减小的水平推力F作用下开始运动，推力F随位移x变化的关系如图乙所示，已知物体与地面间的动摩擦因数μ＝0.5，(取g＝10 m/s2)，则下列说法正确的是(　　) A. 物体先做加速运动，推力撤去时开始做减速运动 B. 物体在水平地面上运动的最大位移是10 m C. 物体运动的最大速度为2m/s D. 物体在运动中的加速度先变小后不变 【答案】B 【解析】 【详解】A．当推力小于摩擦力时，物体就开始做减速运动，选项A不符合题意； B．由题图乙中图线与x轴所围面积表示推力对物体做的功可得，推力做的功 根据动能定理有 解得：物体在水平地面上运动的最大位移 xm＝10 m 选项B符合题意； C．当推力与摩擦力大小相等时，加速度为零，速度最大，由题图乙得 F＝100－25x(N) 当F＝μmg＝20 N时 x＝3.2 m 由动能定理得 解得物体运动的最大速度 vm＝8 m/s 选项C不符合题意； D．物体运动中当推力由100 N减小到20 N的过程中，加速度逐渐减小，当推力由20 N减小到0的过程中，加速度又反向增大，此后加速度不变，故选项D不符合题意． 4. “空气充电宝”是一种通过压缩空气实现储能的装置，可在用电低谷时储存能量、用电高峰时释放能量。“空气充电宝”在某个工作过程中，一定质量的理想气体的图像如图所示，ab与横轴平行。下列说法正确的是（　　） A. a→b过程中，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数增多 B. a→b过程中，气体的内能增加 C. b→c过程中，气体温度降低，体积减小 D. b→c过程中，每个气体分子动能都减少 【答案】B 【解析】 【详解】A．a→b过程中，气体压强不变，气体温度升高，气体分子平均动能增大，根据压强微观意义可知，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数减少，故A错误； B．a→b过程中，气体温度升高，气体内能增加，故B正确； CD．根据理想气体状态方程 可得 b→c过程中，图像上点与原点连线斜率逐渐减小，则气体体积逐渐增大，气体温度降低，气体分子平均动能减小，但不是每个气体分子的动能都减小，故CD错误。 故选B。 5. 如图所示，三根相同的通电长直导线a、b、c平行放置在光滑绝缘水平面上，a、b、c通入方向相同的电流，b、c中的电流大小分别为I和2I，a、b间的距离和b、c间的距离均为r。现对c施加一个水平向右的恒力F，已知a、b、c三条长直导线运动过程中的相对位置保持不变，通电长直导线在周围某点产生的磁场的磁感应强度大小与电流大小成正比，与该点到通电长直导线的距离成反比，则a中通入的电流大小应为（　　） A. 2I B. I C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】由题意可知 要使a、b、c三条长直导线运动过程中的相对位置保持不变，a、b、c应具有相同的加速度，设a中通入的电流大小为，对b有 对a有 联立解得 故选D。 二、多选题（本大题共3小题，共18分） 6. 2021年5月15日7时18分，天问一号探测器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区，我国首次火星探测任务着陆火星取得成功。登陆火星需经历如图所示的变轨过程，其中轨道Ⅱ、Ⅲ为椭圆轨道，轨道Ⅰ为圆轨道。已知引力常量为G，则下列说法正确的是（　　） A. 飞船在轨道上运行时，运行的周期TⅢ<TⅡ<TⅠ B. 飞船在轨道Ⅲ上的机械能小于在轨道Ⅰ上的机械能 C. 飞船在P点从轨道Ⅲ变轨到轨道Ⅱ，需要在P点减速。 D. 若轨道Ⅰ贴近火星表面，已知飞船在轨道Ⅰ上运动的周期TⅠ可以推知火星的密度 【答案】CD 【解析】 【分析】 【详解】A．根据 可知，运行的周期 故A错误； BC．飞船从轨道Ⅲ到轨道Ⅱ，需要在P点减速，从轨道Ⅱ再到轨道Ⅰ，也需要在P点减速，所以飞船在轨道Ⅲ上的机械能大于在轨道Ⅰ上的机械能，故B错误，C正确； D．若轨道Ⅰ贴近火星表面，已知飞船在轨道Ⅰ上运动的周期TⅠ，根据 可得 故D正确。 故选CD。 7. 若升降机速度由v1增大至v2的过程重物上升高度为h，所用时间为t，此过程中忽略摩擦阻力及空气阻力，重力加速度为g．有关此过程下列说法正确的是  ( ) A. 钢丝绳的最大拉力为 B. 升降机的最大速度 C. 升降机速度由v1增大至v2的过程中，起重机对重物做功为 D. 升降机速度由v1增大至v2的过程中，起重机对重物做功为 【答案】BC 【解析】 【详解】A、匀加速阶段拉力最大，故最大拉力为；故A错误． B、当重力等于拉力时，速度最大为：，故B正确． C、D、速度由v1增大至v2的过程中，功率为：，故速度由v1增大至v2的过程，起重机对重物做功为，或者根据动能定理得出，起重机对重物做功为：,故C正确，D错误． 故选BC． 【点睛】本题考查的是汽车的启动方式，对于汽车的两种启动方式，恒定加速度启动和恒定功率启动，对于每种启动方式的汽车运动的过程一定要熟悉． 8. 如图所示，左图为大型游乐设备跳楼机，如图为其结构简图。跳楼机由静止开始从a位置自由下落到b位置，再从b位置开始以恒力制动竖直下落到c位置停下。已知跳楼机和游客的总质量为m，ab高度差为2h，bc高度差为h，重力加速度为g，忽略空气阻力。则（　　） A. 从a到b与从b到c的运动时间之比为2：1 B. 从b到c，跳楼机受到的制动力大小等于2mg C. 从b到c，跳楼机座椅对游客的作用力为游客的重力的3倍 D. 从a到b与从b到c运动加速度之比为2：1 【答案】AC 【解析】 【详解】A．加速与减速过程平均速度相等，由 可得运动时间之比为2：1，故A正确； D．由a到b的加速度为g，有 由b到c加速度为a，有 可得a=2g，故从a到b与从b到c的运动加速度之比为1：2，故D错误； B．从b到c，由牛顿第二定律 得跳楼机受到的制动力F=3mg，故B错误； C．从b到c，对游客利用牛顿第二定律 得跳楼机座椅对游客的作用力为 即跳楼机座椅对游客的作用力为游客的重力的3倍，故C正确。 故选AC。 第Ⅱ卷（非选择题） 本卷共2大题 三、实验题（本大题共1小题，共11分） 9. 用如图甲所示的两个力拉弹簧使之伸长至某个位置，并记录，再换一根细线牵引弹簧，使弹簧的伸长到同一位置． (1)某同学认为在此过程中必须注意以下几项，其中正确的是_____(填入相应的字母)． A．两根细线必须等长 B．弹簧应与两细线夹角的平分线在同一直线上 C．实验时应注意使弹簧、细线与竖直平面平行 D．在用两个细线拉弹簧时要注意细线的夹角适当小点 (2)某同学在坐标纸上画出了如图乙所示的两个已知力F1和F2，图中小正方形的边长表示2 N，则两力的合力用F=_____N，F1与F的夹角分别为θ1=_____． 【答案】 ① C ②. 12 ③. 45° 【解析】 【详解】（1）[1]A．两根细线不一定要等长，A错误； B．两个力的大小不一定相等，弹簧不一定要与两细线夹角的平分线在同一直线上，B错误； C．实验时应注意使弹簧、细线与竖直平面平行，从而减小实验误差；C正确； D．在用两个细线拉弹簧时要注意细线的夹角要适当，不能过大过小，选项D错误。 故选C。 （2）[2]根据平行四边形定则，作出两个力的合力，如图所示，由图可知 F1=4N 合力 F=12N [3]根据几何关系知F1与F的夹角为 θ1=45° 四、解答题（本大题共3小题，共48分） 10. 如图所示，圆心为O、半径为R的圆形区域内有一个匀强电场，场强大小为E、方向与圆所在的面平行。PQ为圆的一条直径，与场强方向的夹角θ＝60°。质量为m、电荷量为＋q的粒子从P点以某一初速度沿垂直于场强的方向射入电场，不计粒子重力。 （1）若粒子到达Q点，求粒子在P点的初速度大小v0。 （2）若粒子在P点的初速度大小在0~v0之间连续可调，则粒子到达圆弧上哪个点电势能变化最大？变化了多少？ 【答案】（1）；（2）圆弧上最低点，－ 【解析】 【详解】（1）粒子做类平抛运动，设粒子从P点运动到Q点的时间为t，加速度为a，则水平方向有 竖直方向有 由牛顿第二定律得 联立解得 （2）粒子到达圆弧上最低点电势能变化最大 解得 负号表示电势能减少。 11. 如图所示，某超市两辆相同的手推购物车静置于水平地面上，质量均为。第二辆车前方是瓷砖墙，已知当其受冲击力超过1000N会发生碎裂。为节省收纳空间，工人给第一辆车一个水平初速度，沿直线运动距离后与第二辆车相碰，且在极短时间内相互嵌套结为一体，再以共同的速度运动距离到达瓷砖墙。购物车与墙壁碰撞后，以碰前速度大小的一半弹回，与墙壁的作用时间。购物车与地面的摩擦力为重力的0.25倍，忽略空气阻力，取重力加速度。 （1）求两购物车嵌入过程损失的机械能； （2）求购物车与瓷砖墙壁碰前的速度大小； （3）忽略购物车与墙壁碰撞时的地面摩擦力的影响，请计算说明瓷砖会不会碎裂。 【答案】（1）52J；（2）2m/s；（3）会碎裂 【解析】 【详解】（1）设第一辆车与第二辆车碰前的速度为，则根据运动学规律和牛顿第二定律有 ， 两辆车碰撞过程中，取向右为正，根据动量守恒定律有 解得 ， 根据能量守恒定律可知两购物车嵌入过程损失的机械能为 （2）设嵌套后与瓷砖碰撞前的速度为，则有 解得 （3）购物车与瓷砖碰撞过程，取向左为正方向，根据动量定理有 解得 故瓷砖会碎裂。 12. 如图所示，弹簧左端系于A点，右端与质量为m的小球接触但不连接。现用外力推动小球将弹簧压缩至P点保持静止，此时弹性势能为Ep= Kmg（K为一已知常量），P、B之间的距离为2.5K。小球与水平轨道的动摩擦因数为µ = 0.1。DEF是固定在竖直平面内的光滑圆弧轨道，轨道上端D点的切线水平，圆心O与轨道下端F的连线与竖直墙面的夹角为127°。静止释放小球，小球进入圆弧轨道后恰好能沿着轨道DEF运动，一段时间后从轨道下端F处脱离，已知重力加速度为g，求： （1）小球运动到B点的速度大小； （2）轨道DEF的半径R； （3）在F点下方整个空间有水平向左、大小为F0= 0.75mg的恒定风力，求小球从F点运动到O点正下方时的动能。 【答案】（1）；（2）；（3）Ek = 5.65mgK 【解析】 【详解】（1）根据功能关系 解得 （2）在B点由牛顿第二定律 解得 （3）在F点及其下方，小球受水平向左的风力F0 = 0.75mg和竖直向下的重力mg，由角度关系可知，小球所受合力方向沿着小球速度方向，即沿F点切线方向。从D点到O点正下方由动能定理可得 解得 Ek = 5.65mgK 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 天津市西青区2023-2024学年高三上学期1月期末试题 物理 考试时间：90分钟； 注意事项： 1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2.请将答案正确填写在答题卡上 第Ⅰ卷（选择题）本卷共2大题 一、单选题（本大题共5小题，共20分） 1. 1898年居里夫妇发现了放射性元素钋（）。若元素钋发生某种衰变，其半衰期是138天，衰变方程为。下列说法正确是（　　） A. 该元素发生的是衰变 B. Y原子核含有3个核子 C. 射线是衰变形成的铅核释放的 D. 的经276天，已发生衰变的质量为 2. 如图所示，虚线表示电场中等势线，相邻等势线之间的电势差相等，一电子以一定的初速度进入电场中，只在电场力的作用下运动，运动轨迹如图中实线所示，M、N两点是电子运动轨迹上的两个点，由此可判断（　　） A. N点电势高于M点电势 B. 电子一定从N点运动到M点 C. 电子在M点的电势能小于在N点的电势能 D. 电子在M点的动能小于在N点的动能 3. 如图甲所示，一质量为4 kg的物体静止在水平地面上，让物体在随位移均匀减小的水平推力F作用下开始运动，推力F随位移x变化的关系如图乙所示，已知物体与地面间的动摩擦因数μ＝0.5，(取g＝10 m/s2)，则下列说法正确的是(　　) A. 物体先做加速运动，推力撤去时开始做减速运动 B. 物体在水平地面上运动的最大位移是10 m C. 物体运动的最大速度为2m/s D. 物体在运动中的加速度先变小后不变 4. “空气充电宝”是一种通过压缩空气实现储能的装置，可在用电低谷时储存能量、用电高峰时释放能量。“空气充电宝”在某个工作过程中，一定质量的理想气体的图像如图所示，ab与横轴平行。下列说法正确的是（　　） A. a→b过程中，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数增多 B. a→b过程中，气体的内能增加 C. b→c过程中，气体温度降低，体积减小 D. b→c过程中，每个气体分子动能都减少 5. 如图所示，三根相同的通电长直导线a、b、c平行放置在光滑绝缘水平面上，a、b、c通入方向相同的电流，b、c中的电流大小分别为I和2I，a、b间的距离和b、c间的距离均为r。现对c施加一个水平向右的恒力F，已知a、b、c三条长直导线运动过程中的相对位置保持不变，通电长直导线在周围某点产生的磁场的磁感应强度大小与电流大小成正比，与该点到通电长直导线的距离成反比，则a中通入的电流大小应为（　　） A. 2I B. I C. D. 二、多选题（本大题共3小题，共18分） 6. 2021年5月15日7时18分，天问一号探测器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区，我国首次火星探测任务着陆火星取得成功。登陆火星需经历如图所示的变轨过程，其中轨道Ⅱ、Ⅲ为椭圆轨道，轨道Ⅰ为圆轨道。已知引力常量为G，则下列说法正确的是（　　） A. 飞船在轨道上运行时，运行的周期TⅢ<TⅡ<TⅠ B. 飞船在轨道Ⅲ上的机械能小于在轨道Ⅰ上的机械能 C. 飞船在P点从轨道Ⅲ变轨到轨道Ⅱ，需要在P点减速。 D. 若轨道Ⅰ贴近火星表面，已知飞船在轨道Ⅰ上运动的周期TⅠ可以推知火星的密度 7. 若升降机速度由v1增大至v2的过程重物上升高度为h，所用时间为t，此过程中忽略摩擦阻力及空气阻力，重力加速度为g．有关此过程下列说法正确的是  ( ) A. 钢丝绳的最大拉力为 B. 升降机的最大速度 C. 升降机速度由v1增大至v2的过程中，起重机对重物做功为 D. 升降机速度由v1增大至v2的过程中，起重机对重物做功为 8. 如图所示，左图为大型游乐设备跳楼机，如图为其结构简图。跳楼机由静止开始从a位置自由下落到b位置，再从b位置开始以恒力制动竖直下落到c位置停下。已知跳楼机和游客的总质量为m，ab高度差为2h，bc高度差为h，重力加速度为g，忽略空气阻力。则（　　） A. 从a到b与从b到c的运动时间之比为2：1 B. 从b到c，跳楼机受到的制动力大小等于2mg C. 从b到c，跳楼机座椅对游客的作用力为游客的重力的3倍 D. 从a到b与从b到c的运动加速度之比为2：1 第Ⅱ卷（非选择题） 本卷共2大题 三、实验题（本大题共1小题，共11分） 9. 用如图甲所示的两个力拉弹簧使之伸长至某个位置，并记录，再换一根细线牵引弹簧，使弹簧的伸长到同一位置． (1)某同学认为在此过程中必须注意以下几项，其中正确的是_____(填入相应的字母)． A．两根细线必须等长 B．弹簧应与两细线夹角的平分线在同一直线上 C．实验时应注意使弹簧、细线与竖直平面平行 D．在用两个细线拉弹簧时要注意细线的夹角适当小点 (2)某同学在坐标纸上画出了如图乙所示的两个已知力F1和F2，图中小正方形的边长表示2 N，则两力的合力用F=_____N，F1与F的夹角分别为θ1=_____． 四、解答题（本大题共3小题，共48分） 10. 如图所示，圆心为O、半径为R的圆形区域内有一个匀强电场，场强大小为E、方向与圆所在的面平行。PQ为圆的一条直径，与场强方向的夹角θ＝60°。质量为m、电荷量为＋q的粒子从P点以某一初速度沿垂直于场强的方向射入电场，不计粒子重力。 （1）若粒子到达Q点，求粒子在P点的初速度大小v0。 （2）若粒子在P点的初速度大小在0~v0之间连续可调，则粒子到达圆弧上哪个点电势能变化最大？变化了多少？ 11. 如图所示，某超市两辆相同的手推购物车静置于水平地面上，质量均为。第二辆车前方是瓷砖墙，已知当其受冲击力超过1000N会发生碎裂。为节省收纳空间，工人给第一辆车一个水平初速度，沿直线运动距离后与第二辆车相碰，且在极短时间内相互嵌套结为一体，再以共同的速度运动距离到达瓷砖墙。购物车与墙壁碰撞后，以碰前速度大小的一半弹回，与墙壁的作用时间。购物车与地面的摩擦力为重力的0.25倍，忽略空气阻力，取重力加速度。 （1）求两购物车嵌入过程损失机械能； （2）求购物车与瓷砖墙壁碰前的速度大小； （3）忽略购物车与墙壁碰撞时的地面摩擦力的影响，请计算说明瓷砖会不会碎裂。 12. 如图所示，弹簧左端系于A点，右端与质量为m的小球接触但不连接。现用外力推动小球将弹簧压缩至P点保持静止，此时弹性势能为Ep= Kmg（K为一已知常量），P、B之间的距离为2.5K。小球与水平轨道的动摩擦因数为µ = 0.1。DEF是固定在竖直平面内的光滑圆弧轨道，轨道上端D点的切线水平，圆心O与轨道下端F的连线与竖直墙面的夹角为127°。静止释放小球，小球进入圆弧轨道后恰好能沿着轨道DEF运动，一段时间后从轨道下端F处脱离，已知重力加速度为g，求： （1）小球运动到B点的速度大小； （2）轨道DEF的半径R； （3）在F点下方整个空间有水平向左、大小为F0= 0.75mg的恒定风力，求小球从F点运动到O点正下方时的动能。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$