天津市南开区2023届高三物理下学期一模试题（Word版附解析）

天津市南开区2022-2023学年高三下学期一模物理试题一、单项选择题1.下列说法正确的是（）A.光的干涉和衍射现象说明光不仅具有波动性，而且具有粒子性B.照相机的镜头呈现淡紫色是光的干涉现象C.无线电波的波长较长，所以发生明显的衍射现象比X射线更困难一些D.光纤通信依据的原理是光的折射，且内芯的折射率比外套的折射率大【答案】B【解析】【详解】A．光的干涉和衍射现象说明光具有波动性，不能说明光具有粒子性，故A错误；B．照相机的镜头呈现淡紫色是光的干涉现象，故B正确。C．无线电波的波长较长，所以发生明显的衍射现象比X射线更容易一些，故C错误；D．光纤通信依据的原理是光的全反射，且内芯的折射率比外套的折射率大，故D错误。故选B。2.某地突发洪涝灾害，救援人员驾驶气垫船施救，到达救援地点后，将围困在水中的群众拉上气垫船，如图所示。若在救援人员将群众拉上气垫船的过程中，气垫船中气垫内的气体视为理想气体温度不变，气垫不漏气，则在该过程中，下列说法正确的是（　　）A.气垫内的气体内能增加B.外界对气垫内的气体做负功C.气垫内的气体从外界吸收热量D.气垫内的气体单位时间、单位面积撞击气垫壁的分子数增加【答案】D【解析】【详解】ABC．由于该过程中气垫内的气体温度不变，因此气垫内的气体内能不变，该过程中气垫内的气体压强增大，根据玻意耳定律可知，气垫内的气体体积减小，外界对气垫内的气体做正功，结合热力学第一定律可知，该过程中气垫内的气体放热，选项ABC均 错误；D．由于温度不变，气垫内的气体分子平均动能不变，而气体压强增大，因此该过程中气垫内的气体单位时间、单位面积撞击气垫壁的分子数增加，选项D正确。故选D。3.如图所示是等量异种点电荷形成电场中的一些点，O是两电荷连线的中点，E、F是连线中垂线上相对O对称的两点，B、C和A、D也相对O对称。则（　　）A.B、O、C三点比较，O点场强最弱，B点电势最高B.E、O、F三点比较，O点电势最高、场强最弱C.A、D两点场强相同，电势相同D.正试探电荷沿连线的中垂线由E点运动到F点，电场力先做负功后做正功【答案】A【解析】【详解】A．根据等量异种电荷的电场线分布规律可知，B、O、C三点位置处，O点处电场线分布要稀疏一些，即B、O、C三点比较，O点场强最弱，B、O、C三点位置处的电场线由，根据沿电场线电势降低，可知，B点电势最高，A正确；B．根据等量异种点电荷的等势线分布规律可知，中垂线本身就是一条等势线，即E、O、F三点电势相等，根据等量异种电荷的电场线分布规律可知，E、O、F三点位置处，O点处电场线分布要密集一些，即O点场强最大，B错误；C．A、D对O对称，根据等量异种电荷的电场线分布规律可知，A、D两点位置处场强大小相等，方向相同，即这两位置的场强相同，根据等量异种电荷的电场线分布规律可知，A位置处电场线由A处指向无穷远，即A位置的电势比无穷远沿高，而D位置处电场线由无穷远指向D位置，即D位置的电势比无穷远沿低，则A点电势比D点高，C错误；D．根据等量异种点电荷的等势线分布规律可知，中垂线本身就是一条等势线，则正试探电荷沿连线的中垂线由E点运动到F点，电场力不做功，D错误。故选A。4.如图所示，地球赤道上空人造卫星先沿椭圆轨道运行，其近地点P到地球中心的距离为r，远地点Q到地球中心的距离为8r，该卫星在远地点Q处点火变轨进入地球同步轨道，成为一颗沿圆轨道运行的地球同步卫星。下列说法正确的是（） A.卫星在近地点和远地点的加速度之比为8：1B.卫星变轨前从P点运动到Q点的过程中，引力势能增加，机械能减少C.卫星在远地点Q处变轨瞬间速度变大D.卫星进入地球同步轨道后运行的速度大于在椭圆轨道P处的速度【答案】C【解析】【详解】A．根据公式得卫星在近地点和远地点的加速度之比为(8r)2：r2=64：1A错误；B．卫星的机械能是动能与势能之和，只有变轨时才需对卫星做功，卫星在同一椭圆轨道运行时的机械能不变，B错误；C．卫星在远地点Q处需点火加速才能变轨进入地球同步轨道，C正确；D．过P点做一辅助圆轨道，从辅助圆轨道到椭圆轨道需在P点点火加速，则卫星在椭圆轨道P处的速度大于卫星在辅助圆轨道的速度，再根据可知卫星在辅助圆轨道的速度大于卫星进入地球同步轨道后运行的速度，则卫星进入地球同步轨道后运行的速度小于在椭圆轨道P处的速度，D错误。故选C5.桔槔（gāo）是我国古代的一种取水机械。其原理如图所示，在竖直支架上安装一根可绕支点转动的长细杆，杆的一端固定磐石，另一端通过长竹悬挂水桶。取水时人借助自身重力向下拉动长竹，使水桶浸入水中；打满水后，人向上助力提起水桶，忽略桔槔各衔接处的阻力，下列说法正确的是（　　） A.向下取水过程，桔槔系统的机械能守恒B.向下取水过程，人对桔槔系统做的功等于磐石增加的重力势能C.向上提水过程，人对桔槔系统做的功一定等于系统机械能的改变量D.向上提水过程，人对桔槔系统做的功一定等于系统的动能改变量【答案】C【解析】【详解】A．向下取水的过程中，人对桔槔系统做正功，桔槔系统的机械能增大，故A错误；B．向下取水的过程中，磐石的重力势能和动能都增大，水桶的重力势能减小，动能增大，所以人对桔槔系统做的功不一定等于磐石增加的重力势能，故B错误；CD．根据功能关系，向上提水过程，人对桔槔系统做功一定等于系统机械能的改变量，故C正确，D错误。故选C。二、不定项选择题6.下列说法正确的是（）A.质子与中子结合成氘核的过程中需要吸收能量B.变为要经过4次α变，4次β变C.大量氢原子从n=4的能级向低能级跃迁最多可辐射出6种不同频率的光子D.入射光波长越长，发生光电效应时从金属表面逸出的光电子最大初动能越大【答案】BC【解析】【详解】A．质子与中子结合成氘核的过程中存在质量亏损，会放出能量，A错误；B．衰变为要经过的α衰变次数为 经过的β衰变次数为Nβ=2Nα－(92－88)=4B正确；C．大量氢原子向下跃迁时能够放出的光子的种类满足，即最多可产生6种不同频率的光子，C正确；D．入射光波长越长，频率越低，根据爱因斯坦光电效应方程Ekm=hv－W0可知发生光电效应时从金属表面逸出的光电子最大初动能越小，D错误。故选BC。7.如图所示，波源O产生的简谐横波沿x轴正方向传播，P是xP=0.5m处的质点、Q是xQ=1.1m处的质点，在t=0时振动恰好传播到P点，形成波的图形为图中的实线；在t=0.3s时振动恰好传播到Q点，形成波的图形为图中的虚线，则（）A.该波的波速等于2m/sB.波源开始振动的方向沿y轴负方向C.在t=0.7s时Q点速度等于零D.Q点的振动方向和P点始终相反【答案】ABD【解析】【详解】A．由题知，在t=0时振动恰好传播到P点，形成波的图形为图中的实线；在t=0.3s时振动恰好传播到Q点，形成波的图形为图中的虚线，则A正确；B．由题知，在t=0时振动恰好传播到P点，则根据“上坡、下坡”法可知P点起振方向沿y轴负方向，则波源开始振动的方向沿y轴负方向，B正确；C．根据题图可知λ=0.4m则该波的周期 且由题知，在t=0.3s时振动恰好传播到Q点，则再经过0.4s即2T刚好为0.7s，则Q点回到平衡位置且沿y轴负方向振动，此时速度最大，C错误；D．P、Q间距离s=0.6m=1.5λ则Q点的振动方向和P点始终相反，D正确。故选ABD。8.如图甲所示的电路中，两端输入电压峰值一定的正弦式交流电，电压瞬时值随时间变化的图象如图乙所示，初始时开关S接闭合，则（　　）A.电压表的示数是311VB.通过的是频率为50Hz的交流电C.若只将断开，则通过的电流增加，通过r的电流减小D.若只将S由a拨到两端的输入功率变大【答案】BCD【解析】【详解】A．对于正弦式交流电，电压表的示数对应的是电压的有效值，两端输入电压的最大值为311V，有效值为A错误；B．变压器不改变交流电的频率，原线圈输入交流电的周期为0.2s，频率为50Hz，所以通过的是频率为50Hz的交流电，B正确；C．若只将开关断开，副线圈输出电压不变，的分压变大，通过的电流增加，r的分压变小，通过r的电流减小，C正确；D．若只将开关S由a拨到b，副线圈匝数增加，副线圈输出电压变大，副线圈输出功率变大，由变压器知识可知两端的输入功率变大，D正确。故选BCD。 三.非选择题9.某实验小组用如图甲所示实验装置来“探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”。（1）关于该实验，下列说法正确的是______。A．实验前应将注射器的空气完全排出B．实验时应快速推拉活塞以避免气体与外界发生热交换C．无需测出封闭气体的质量D．推拉活塞时，应用手握住整个注射器以使装置更稳定。（2）为了探究气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同的规律，他们进行了两次实验，得到的图像如图乙所示，由图可知两次实验气体的温度大小关系为______（选填“<”“＝”或“>”）。（3）为了能直观地判断气体压强p与气体体积V的函数关系，应作出______（选填“”或“”）图像。对图线进行分析，如果在误差允许范围内该图线是一条______，就说明一定质量的气体在温度不变时，其压强与体积成反比。【答案】①.C②.>③.④.过原点的倾斜直线【解析】【详解】（1）[1]A．实验是以注射器内的空气为研究对象，所以实验前不能将注射器的空气完全排出，故A错误；B．实验时应缓慢推拉活塞以避免气体与外界发生热交换，故B错误；C．本实验，只需测出气体压强和对应体积，不需要测出封闭气体的质量，故C正确；D．推拉活塞时，不能用手握住整个注射器，避免气体与外界发生热交换，故D错误。故选C。（2）[2]在图像中，根据 可得可知离坐标原点越远的等温线温度越高，则有（3）[3][4]根据可得为了能直观地判断气体压强p与气体体积V的函数关系，应作出图像；对图线进行分析，如果在误差允许范围内该图线是一条过原点的倾斜直线，就说明一定质量的气体在温度不变时，其压强与体积成反比。10.某仓库通过图示装置把货物运送到二楼，AB为水平传送带，CD为倾角、长s=3m倾斜轨道，AB与CD通过长度忽略不计的圆弧轨道平滑连接，DE为半径r=0.4m的光滑圆弧轨道，CD与DE在D点相切，OE为竖直半径，FG为二楼仓库地面（足够长且与E点在同一高度），所有轨道在同一竖直平面内。当传送带以恒定速率v=12m/s顺时针运行时，把一质量m=50kg的货物（可视为质点）由静止放入传送带的A端，货物恰好能滑入二楼仓库，已知货物与传送带、倾斜轨道的动摩擦因数均为，，，。求：（1）货物运动到传送带B端时速度的大小；（2）传送带A、B端的距离x；（3）传送带把货物从A端运送到B端过程中因摩擦而产生的内能E。【答案】（1）8m/s；（2）16m；（3）3200J【解析】【详解】（1）货物恰好能滑入二楼仓库，则货物E点有 解得货物从C到E有解得（2）对货物分析有解得根据上述解得（3）根据解得传送带位移则传送带把货物从A端运送到B端过程中因摩擦而产生的内能解得11.如图所示，足够长且电阻不计的平行光滑金属导轨MN、OQ倾斜固定，与水平面夹角为，导轨间距为L，O、M间接有阻值为R的电阻。质量为m的金属杆CD垂直于导轨放置，与金属导轨形成闭合电路，其接入电路部分的电阻也为R，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中。开始时电键S断开并由静止释放金属杆，当金属杆运动一段时间后闭合电键S，闭合瞬间金属杆的速度大小为，加速度大小为，方向沿导轨向上。闭合电键到金属杆运动至加速度为零的过程，通过电阻R的电荷量为q。金属杆运 动过程中始终与导轨垂直且接触良好，g为重力加速度。求：（1）磁场磁感应强度B的大小和金属杆加速度为零时速度的大小；（2）闭合电键至金属杆加速度为零的过程金属杆通过的位移x的大小和电阻R上产生的焦耳热Q。【答案】（1），；（2），【解析】【详解】（1）闭合电键瞬间金属杆的速度大小为，则其产生的电动势大小为此时回路中电流大小为金属杆CD受到的安培力大小为安培力方向沿斜面向上。此时金属杆加速度大小为，方向沿导轨向上，对金属杆受力分析，根据牛顿第二定律有解得进而解得 设金属杆加速度为零时，所受安培力大小为，对金属杆受力分析有同时可知所以（2）设从闭合电键到金属杆运动至加速度为零的过程，经过的时间为t，则回路中的平均电动势大小为回路中平均电流大小为此过程中，通过电阻R的电荷量为q，则有解得金属杆与外电阻具有相同的阻值，此过程中金属杆上和电阻R上产生的焦耳热相等，根据能量守恒，有解得12.如图甲所示为离子推进器，由离子源、间距为d的平行栅电极C、D和边长为L的立方体空间构成，工作原理简化为如图乙所示。氙离子从离子源飘移过栅电极C（速度大小可忽略不计），在栅电极C、D之间施加垂直于电极、场强为E的匀强电场，氙离子在电场中加速并从栅电极D喷出，在加速氙离子的过程中飞船获得推力。离子推进器处于真空环境中，不计氙离子间的相互作用及重力影响，氙离子的质量为m、电荷量为q，推进器的总质量为M。若该离子推进器固定在地面上进行实验。 （1）求氙离子从栅电极D喷出时速度的大小；（2）在栅电极D的右侧立方体空间加垂直向里的匀强磁场，从栅电极C中央射入的氙离子加速后经栅电板D的中央O点进入磁场，恰好打在立方体的棱EF的中点Q上。求所加磁场磁感应强度B的大小。（3）若该离子推进器在静止悬浮状态下进行实验，撤去离子推进器中的磁场，调整栅电极间的电场，推进器在开始的一段极短时间内喷射出N个氙离子以水平速度v通过栅电极D，该过程中离子和推进器获得的总动能占推进器提供能量的倍，推进器的总质量可视为保持不变，推进器的总功率为P，求推进器获得的平均推力F的大小。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）氙离子从栅电极D喷出过程有解得（2）对经栅电板D的中央O点进入磁场，根据几何关系有解得在磁场中有解得 （3）根据动量守恒定律有根据能量守恒定律有对喷射出N个氙离子，根据动量定理有根据牛顿第三定律有解得13.在“测量一节干电池的电动势和内阻”的实验中，有电压表V（量程为3V和15V），电流表A（量程为0.6A和3A），滑动变阻器R（0~10Ω）。①为了更准确地测出电源电动势和内电阻，电压表的量程应选用______（填“3V”或“15V”），电流表的量程应选用______（填“0.6A”或“3A”），选择的实验电路是上图中的______（填“甲”或“乙”）。②在实验中测得多组电压和电流值，得到如图丙所示的图线，由图可得该电源电动势______V，内电阻______Ω（结果保留三位有效数字）③采用①中所选电路测量时，由于______（填“电流表分压”或“电压表分流”），造成的误差情况是干电池电动势的测量值______真实值，干电池内阻的测量值______ 真实值（均选填“大于”、“小于”或“等于”）【答案】①.3②.0.6③.甲④.1.50⑤.1.00⑥.电压表分流⑦.小于⑧.小于【解析】【详解】（1）[1]电源（一节干电池）电动势大约为1.5V，电压表选择3V量程。[2]使用电流表测量电路中电流时，应尽量让指针偏转到刻度盘三分之二左右测量较准确，电路中最大电流约0.5A，所以最适合的电流表应该选择0.6A量程。[3]由于电源内阻较小，电流表分压误差较大，为减小实验误差，选择甲图电路。（2）[5][6]根据闭合电路欧姆定律可得所以图线斜率的绝对值为电源内阻，纵截距为电源电动势，由图丙可知（3）[7][8]采用①中所选电路测量时，电流表内接，电压表有分流作用，电流测量值小于真实值，实验测出的电动势小于真实值，即是由于电压表分流作用，电压值越大，电压表分流越多，对应电流真实值与测量值差值越大，如图