天津市第二中学2024-2025学年高三下学期开学物理试卷

2024-2025学年天津二中高三（下）开学物理试卷 一、单选题：本大题共5小题，共25分。 1.2024年4月20日，我国首次利用核电商用堆成功批量生产碳14同位素，标志着我国彻底破解了国内碳14同位素供应依赖进口的难题，实现碳14供应全面国产化。碳14具有放射性，其衰变方程为；半衰期约为5730年。下列相关说法正确的是(    ) A. 碳14发生的是衰变 B. X是来自原子核外的电子 C. 的比结合能比的大 D. 10个碳14经过5730年有5个发生衰变 2.如图所示，水平放置的导热汽缸密封一定质量的理想气体，不计活塞与汽缸壁之间的摩擦力，外界大气压保持不变。当环境温度降低时，对于缸内气体，下列说法正确的是(    ) A. 体积逐渐减小，压强逐渐增加 B. 单位时间单位面积汽缸壁上撞击的分子数减少 C. 放出热量，内能逐渐减小 D. 放出热量，内能不变 3.下列四幅图所涉及的光学现象和相应的描述中，说法正确的是(    ) A. 图是内窥镜，利用光的全反射，把光传送到人体内部进行照明，把体内的图像传出供医生观察 B. 图是阳光下观察肥皂膜，看到了彩色条纹，这是光的折射现象 C. 图是单色平行光线通过狭缝得到的干涉图样 D. 图是用偏振眼镜观看立体电影，说明光是一种纵波 4.电子显微镜通过“静电透镜”实现对电子会聚或发散使微小物体成像。电子枪发射的电子仅在电场力作用下的运动轨迹如图中实线所示，a、b、c是轨迹上的三点，虚线为电子透镜电场中的等差等势面。下列说法正确的是(    ) A. b点的电势高于c点的电势 B. 电子在a点的加速度大于在c点的加速度 C. 电子在a点的电势能大于在b点的电势能 D. 电子在c点的速度大于在b点的速度 5.电动汽车制动时可利用车轮转动将其动能转换成电能储存起来。制动时车轮转动带动磁极绕固定的线圈旋转，在线圈中产生交变电流。若时磁场方向恰与线圈平面垂直，磁极位置如图甲所示，磁极匀速转动，线圈中的电动势随时间变化的关系如图乙所示。将两磁极间的磁场近似视为匀强磁场，下列说法正确的是(    ) A. 时线圈中磁通量为0，磁通量变化率最大 B. 时线圈中电流方向由P指向Q C. 过程，线圈中的平均感应电动势大小为 D. 线圈中的电动势瞬时值表达式为 二、多选题：本大题共3小题，共15分。 6.一列沿着x轴正方向传播的简谐横波，平衡位置在x轴的两质点A、B的坐标分别为，，波传到B点开始计时，A、B的振动图像如图所示。则该波的传播速度可能为(    ) A. B. C. D. 7.天问一号代号：，是中国空间技术研究院总研制的探测器，负责执行中国第一次自主火星探测任务。截至2022年2月4日，天问一号在轨运行561天，天问一号从火星祝贺北京冬奥会盛大开幕。已知火星质量约为地球质量的，半径约为地球半径的，下列说法正确的是(    ) A. 火星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度 B. 火星表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度 C. 火星探测器的发射速度应大于地球的第二宇宙速度 D. 火星探测器的发射速度应介于地球的第一和第二宇宙速度之间 8.光滑水平面上有一静止木块，质量为m的子弹水平射入木块后未穿出，子弹与木块运动的速度图像如图所示，由此可知(    ) A. 木块质量可能是2m B. 子弹进入木块的深度为 C. 木块所受子弹的冲量为 D. 子弹射入木块过程中产生的内能为 三、实验题：本大题共1小题，共12分。 9.某同学用如图甲所示装置做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验，橡皮条的一端固定在水平木板上的A点，另一端系有两个绳套，实验中先用两个弹簧测力计分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮条，将橡皮条拉至某一位置O。再只用一个弹簧测力计，通过绳套把橡皮条拉到与前面相同的位置O。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。 ①为完成该实验，下述必须有的步骤是______填正确选项前的字母。 A.测量细绳的长度 B.通过细绳记录拉力的方向 C.记录弹簧测力计的示数 D.记录结点O的位置 ②下列关于操作过程的说法正确的是______填正确选项前的字母。 A.拉橡皮条的细绳要短一些，标记同一细绳方向的两点要近一些 B.进行实验操作时，、的夹角越大越好 C.弹簧测力计的示数适当大些有利于减小误差 D.重复实验再次进行验证时，结点位置O可以与前一次不同 ③如图丙所示，某同学在实验中用两弹簧秤同时拉橡皮筋AO，弹簧秤a、b间夹角等于，此后在纸面内逆时针缓慢旋转弹簧秤a，同时保持橡皮筋AO两端位置和弹簧秤b拉力方向不变，直到弹簧秤a转至与AO垂直，弹簧秤未超量程，则此过程中弹簧秤b的读数______。填“变大”“变小”或“不变” 电导率电阻率的倒数是监测水体污染程度的重要指标，一中学物理课题小组测量某排污口附近污水的电导率。 ①为了方便测量污水样品的电阻，将采集的水样装入绝缘性能良好的塑料圆柱形容器内，如图1所示，容器内径为d，污水液面高为L，污水样品两端用金属圆片电极密封。该同学先用多用电表粗略测量容器内水样的电阻。当选择欧姆表“”挡时，示数如图2所示，对应的读数是______。 ②为了准确测量水样的电导率，该同学选取的电压表和电流表，内阻分别约为和，滑动变阻器的最大阻值为。则下列电路图中最符合实验要求的是______。 ③由于没有考虑电表内阻的影响，而使得电阻的测量值与真实值相比______填“偏大”“相等”或“偏小”。 ④若电压表的读数为U，电流表的读数为I，则该水样电导率电阻率的倒数的表达式为______用测得的物理量U、I、d、L表示。 四、计算题：本大题共3小题，共48分。 10.如图所示，水平放置的平行金属导轨间距，两金属导轨间接一定值电阻R，质量、长度的金属杆垂直导轨静止放置，在虚线MN右侧有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B大小为IT。现对金属杆施加水平向右、大小恒为的拉力，经过时间，金属杆刚好进入磁场并做匀速运动。已知杆与导轨间的动摩擦因数，杆与导轨始终保持垂直且接触良好，两者电阻均忽略不计，重力加速度g取。求： 金属杆在磁场中运动时产生的电动势E的大小； 定值电阻的阻值R。 11.水平直轨道AC与半径的光滑竖直圆轨道相切于B点，A、B间距，BC段光滑，水平地面距直轨道的高度。某同学操纵质量的遥控赛车，以的额定功率从A点出发，沿平直轨道运动到B点，其间受到恒定的阻力，当赛车运动到B点，立刻关闭遥控器，赛车经过圆轨道后沿直轨道运动到C点，与质量的滑块发生正碰，碰撞时间极短，碰撞后赛车恰好能通过圆轨道，滑块则落在水平地面上D点，C、D间的水平距离。赛车和滑块均可视为质点，不计空气阻力，g取，求： 碰撞后滑块速度的大小； 碰撞前瞬间赛车速度的大小； 此过程中该同学遥控赛车的时间t。 12.如图甲所示，真空中有一长直细金属导线MN，与导线同轴放置一半径为R的金属圆柱面。假设导线沿径向均匀射出速率相同的电子，已知电子质量为m，电荷量为e。不考虑出射电子间的相互作用。 可以用以下两种实验方案测量出射电子的初速度： 在柱面和导线之间，只加恒定电压； 在柱面内，只加与MN平行的匀强磁场。 当电压为或磁感应强度为时，刚好没有电子到达柱面。分别计算出射电子的初速度。 撤去柱面，沿柱面原位置放置一个弧长为a、长度为b的金属片，如图乙所示。在该金属片上检测到出射电子形成的电流为I，电子流对该金属片的压强为p。求单位长度导线单位时间内出射电子的总动能。 答案和解析 1.【答案】C  【解析】解：据质量数、电荷数守恒，可知核反应方程为，可知碳14发生的是衰变，X是电子，是原子核内中子向质子转化的过程中形成的，故AB错误； C.碳14发生衰变后，反应后原子核更稳定，的比结合能比的大，故C正确； D.元素的半衰期描述大量原子核衰变快慢的物理量，对少数原子核不适用，故10个碳14经过5730年不一定有5个发生衰变，故D错误。 故选：C。 根据核反应方程的书写规则以及比结合能，半衰期的概念和物理意义进行分析解答。 考查核反应方程的书写规则以及比结合能，半衰期的概念和物理意义，会根据题意进行准确分析解答。 2.【答案】C  【解析】解：因为外界大气压保持不变，则环境温度降低时，气体压强不变，气体做等压变化，根据盖-吕萨克定律可知，气体体积逐渐减小，故A错误； B.环境温度降低时，气体分子的平均动能减小，每个分子撞击器壁的平均作用力减小，根据气体压强的微观解释可知，由于气体压强不变，则单位时间单位面积汽缸壁上撞击的分子数增加，故B错误； 一定质量的理想气体内能只跟温度有关，温度降低，内能减小，由于气体体积减小，外界对气体做正功，则根据热力学第一定律可知，气体放出热量，故C正确，D错误； 故选：C。 A.结合题意，根据盖-吕萨克定律，即可分析判断； B.结合题意，根据气体压强的微观解释，即可分析判断； 结合题意，根据热力学第一定律，即可分析判断。 本题考查了气体的等压变化与盖-吕萨克定律的应用，解题时需注意，一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积V与热力学温度T成正比。 3.【答案】A  【解析】解：A、图是内窥镜，利用光的全反射，把光传送到人体内部进行照明，把体内的图像传出供医生观察，故A正确； B、图是阳光下观察肥皂膜，看到了彩色条纹，这是光的干涉现象，故B错误； C、图是单色平行光线通过狭缝得到的衍射图样，故C错误； D、图是用偏振眼镜观看立体电影，说明光是一种横波，故D错误。 故选：A。 根据光的全反射的应用分析；这是薄膜干涉现象；根据光的衍射分析；偏振是横波特有的现象。 本题考查了光的全反射和光的偏振的应用，以及对光的干涉和衍射的认识，容易题。 4.【答案】A  【解析】解：电子从a到c的过程中向上弯曲，说明电子在b点时受到的电场力方向垂直于等势面斜向上，电子带负电，可知图中电场线的方向大体沿左上方至右下方，沿着电场线的方向电势越来越低，所以b点的电势大于c点的电势，故A正确； B.等差等势面的疏密表示电场的强弱，则a点的电场强度小于c点的电场强度，电子在a点的加速度比在c点的加速度小，故B错误； C.电子从a点运动到b点的过程中，电场力做负功，电势能增大，电子在a点的电势能小于在b点的电势能，故C错误； D.电子从b点运动到c点的过程中，电场力做负功，电子在c点的速度比在b点的速度小，故D错误。 故选：A。 电场强度的方向与等势面垂直，先判断出电场力方向，电子受到的电场力的方向与电场强度的方向相反，由此判断电场强度的方向，再判断各点电势的高低；根据等势面的疏密判断电场强度大小，结合牛顿第二定律判断加速度大小；根据电场力做功情况判断电势能的大小关系，根据能量守恒判定动能和速度的变化。 解决本题的关键要读懂题意，理解电子显微镜的等势面分布，利用电场线与等势面处处垂直，判断电场线方向，进而求解。 5.【答案】C  【解析】解：时线圈中磁通量最大，磁通量变化率为零，故A错误； B.根据右手定则，时线圈中电流方向由Q指向P，故B错误； C.过程，根据法拉第电磁感应定律得线圈中的平均感应电动势大小为 故C正确； D.线圈中的电动势瞬时值表达式为 故D错误。 故选：C。 时线圈中磁通量最大；根据右手定则判断；根据法拉第电磁感应定律计算；根据瞬时值和最大值的关系以及开始位置写出瞬时值表达式。 本题考查了中性面、电动势的平均值的计算方法，瞬时值的表达式以及右手定则的应用。 6.【答案】AC  【解析】解：由振动图，可知计时开始时，A在波谷，B在平衡位置且速度为y轴正方向，即可知AB的间距与波长的关系满足：，n为非负整数； 由振动图可知周期； 由波长与周期、波速的关系：， 可得到波速的可能值：，时，；时，； 时，，时，v更小，故AC周期，BD错误。 故选：AC。 由振动图，可知计时开始时，A、B所在的位置，即可知AB的间距与波长的关系；由振动图可知周期；由波长与周期、波速的关系，可得到波速的可能值。 本题考查波的多解问题，关键是根据振动图，分析AB间距与波长的可能关系。 7.【答案】BC  【解析】解：B、万有引力近似等于重力，则有 解得星表面的重力加速度 所以火星表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度，故B正确； A、万有引力提供向心力，则有 解得第一宇宙速度为 所以火星的第一宇宙速度为 所以火星的第一宇宙速度小于地球的第一宇宙速度，故A错误； CD、当发射速度大于第二宇宙速度小于第三宇宙速度时，探测器将脱离地球的引力在太阳系的范围内运动，火星在太阳系内，所以火星探测器的发射速度应大于第二宇宙速度，故C正确，D错误。 故选：BC。 第一宇宙速度是卫星发射的最小速度；第二宇宙速度是人造天体脱离地球引力束缚所需的最小速度；根据万有引力与重力的关系求解重力加速度之比。 解答本题的关键是了解三个宇宙速度的基本含义，掌握万有引力定律的内容，理解引力近似等于重力的条件，同时能通过物理规律把进行比较的物理量表示出来，再通过已知的物理量关系求出问题是选择题中常见的方法。 8.【答案】BC  【解析】解：A、设木块的质量为M，根据图象可知子弹打入木块后的共同速度为，取子弹初速度方向为正， 根据动量守恒定律得：，解得，故A错误； B、子弹相对木块运动的位移为两图线间的面积，即，所以子弹进入木块的深度为，故B正确； C、取子弹初速度方向为正，对木块根据动量定理可知木块所受子弹的冲量为，故C正确； D.根据能量守恒可知子弹射入木块过程中产生的内能为： ，故D错误。 故选：BC。 根据图象结合动量守恒定律求解木块的质量；根据图象与坐标轴围成的面积子弹进入木块的深度；对木块根据动量定理可知木块所受子弹的冲量；根据能量守恒求解子弹射入木块过程中产生的内能。 本题主要是考查了动量守恒定律和能量守恒定律；对于动量守恒定律，其守恒条件是：系统不受外力作用或某一方向不受外力作用或合外力为零；解答时要首先确定一个正方向，利用碰撞前系统的动量和碰撞后系统的动量相等列方程，再根据能量关系列方程求解。 9.【答案】BCD  CD  变大  1200  B  偏大   【解析】解：①实验中不需要测量细绳的长度，故A错误； 根据实验原理，实验中需要记录拉力的方向、弹簧测力计的示数以及结点O的位置，故BCD正确。 故选：BCD。 ②为了减小确定拉力方向的误差，拉橡皮条的细绳要长一些，标记同一细绳方向的两点要远一些，故A错误； B.进行实验操作时，、的夹角要适当，故B错误； C.为了减小误差，弹簧测力计的示数适当大些，故C正确； D.根据实验原理，同一次实验，结点O的位置必须相同，重复实验再次进行验证时，结点位置O可以与前一次不同，故D正确。 故选：CD。 ③根据平行四边形定则，所作力的图示如图所示： 保持橡皮筋AO两端位置和弹簧秤b拉力方向不变，直到弹簧秤a转至与AO垂直，弹簧秤b的读数变大； ①选择欧姆表“”挡粗测污水样品的电阻 ②由于，因此电流表采用内接法； 滑动变阻器的阻值较小，为了保证电路安全，滑动变阻器采用分压式接法，故ACD错误，B正确。 故选：B。 ③实验误差来源于电流表的分压作用，根据欧姆定律，待测电阻的真实值 电阻的测量值与真实值相比偏大； ④根据欧姆定律 根据电阻定律 电导率 联立解得。 故答案为：①BCD；②CD；③变大；①1200；②B；③偏大；④。 ①根据实验原理和正确操作分析作答； ②根据实验原理和减小实验误差的角度分析作答； ③根据图解分分析动态平衡，然后作答； ①根据欧姆表的读数规则读数； ②根据待测电阻值、电流表内阻和电压表内阻比值大小关系确定电流表的内外、接法，滑动变阻器的阻值较小，从保证电路安全的角度分析滑动变阻器的连接方式，然后选择电路图； ③实验误差来源于电流表的分压作用，根据欧姆定律分析作答； ④根据欧姆定律、电阻定律和电导率的含义求解作答。 本题考查了“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验和测量污水样品的电导率的实验，要明确实验原理，掌握实验的正确操作，能够根据实验原理正确分析实验误差；掌握共点力的动态平衡分析方法；掌握欧姆定律和电阻定律的运用；掌握电流表的内、外接法和滑动变阻器分压、限流式接法的判断方法。 10.【答案】解：金属杆在匀加速运动过程中，根据牛顿第二定律可得： 解得： 金属杆刚进入磁场时的速度大小为： 感应电动势的大小为： 代入数据解得：； 金属杆刚好进入磁场并做匀速运动，根据平衡条件可得： 解得： 根据闭合电路欧姆定律可得： 解得：。 答：金属杆在磁场中运动时产生的电动势E的大小为2V； 定值电阻的阻值为。  【解析】金属杆在匀加速运动过程中，根据牛顿第二定律求解加速度大小，根据运动学公式求解金属杆刚进入磁场时的速度大小，根据法拉第电磁感应定律求解感应电动势的大小； 金属杆刚好进入磁场并做匀速运动，根据平衡条件、闭合电路欧姆定律求解定值电阻的阻值。 本题主要是考查电磁感应现象，关键是弄清楚导体棒的运动情况和受力情况，根据平衡条件、牛顿第二定律列方程进行求解。 11.【答案】解：碰撞后滑块做平抛运动， 水平方向： 竖直方向： 代入数据解得： 碰撞后赛车恰好能通过圆轨道，在圆轨道最高点重力提供向心力， 由牛顿第二定律得： 从碰撞后到运动到圆轨道最高点过程，对赛车，由动能定理得： 赛车与滑块碰撞过程系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得： 代入数据解得： 赛车从A运动到B过程，由动能定理得： 代入数据解得： 答：碰撞后滑块速度的大小是； 碰撞前瞬间赛车速度的大小； 此过程中该同学遥控赛车的时间t是。  【解析】滑块离开C后做平抛运动，应用平抛运动规律求出碰撞后滑块的速度大小。 碰撞后赛车恰好通过圆轨道，在圆轨道最高点，重力提供向心力，应用牛顿第二定律求出通过圆轨道最高点时的速度；应用动能定理求出碰撞后赛车的速度大小；碰撞过程系统动量守恒，应用动量守恒定律求出碰撞前赛车的速度大小。 赛车加速过程，应用动能定理求出赛车的遥控时间。 分析清楚赛车与滑块的运动过程与运动性质，应用牛顿第二定律、动能定理与动量守恒定律可以解题。 12.【答案】解：在柱面和导线之间，只加恒定电压，粒子刚好没有电子到达柱面，此时速度为零，根据动能定理得： 解得： 在柱面内，只加与MN平行的匀强磁场，磁感应强度为时，刚好没有电子到达柱面，设粒子的偏转半径为r，粒子俯视图，如图所示： 根据几何关系有： 根据洛伦兹力提供向心力，得： 解得： 设单位长度导线在单位时间内射出n个电子，则单位时间内金属片接收的电子数为：            ①            ②          设时间内，电子持续撞击金属板，由动量定理可知：          ③          单位长度导线单位时间内出射电子的总动能：            ④          联立①②③④可得： 答：在柱面和导线之间，只加恒定电压，出射电子的初速度为； 在柱面内，只加与MN平行的匀强磁场，出射电子的初速度为； 单位长度导线单位时间内出射电子的总动能为。  【解析】在柱面和导线之间，只加恒定电压时，根据动能定理求得出射电子的初速度；在柱面内，只加与MN平行的匀强磁场，根据洛伦兹力提供向心力及几何关系求得出射电子的初速度； 根据电流的微观表达式和动量定理及动能的定义求得单位长度导线单位时间内出射电子的总动能。 本题考查了动能定理、动量定理及向心力公式的综合应用，解决本题的关键是应用电流强度的微观表达式解题。 第1页，共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$