天津市和平区2023-2024学年高三上学期期末质量调查物理试卷（含答案解析）

天津市和平区2023-2024学年高三上学期期末质量调查物理试卷第Ⅰ卷注意事项：1．每题选出答案后，用铅笔将正确答案填涂在答题卡相应的位置上，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。2．本卷共8题，每题5分，共40分。一、单项选择题（每小题5分，共25分。每小题给出的四个选项中，只有一个是正确的）1.2023年10月26日“神舟十七号”顺利对接“天宫”空间站，“天宫”在距地面约高度上做匀速圆周运动，假设“神舟十七号”先绕地球在低于“天宫”的轨道上做匀速圆周运动，然后再改变轨道与“天宫”对接，又已知北斗同步静止卫星距地面约，则（）A.“天宫”空间站的运行周期可能为12小时B.“天宫”空间站的线速度比北斗静止卫星的大C.北斗同步静止卫星运行过程中可能通过北京正上方D.“神舟十七号”从近地轨道上需要减速才能对接空间站【答案】B【解析】【详解】A．根据开普勒第三定律有由题意已知地球半径未知，空间站的轨高约为400km，同步卫星距地面的高度约为36000km，且同步卫星的周期等于1天，故无法估算出空间站的运行周期，故A错误；B．根据解得可得轨道半径越小，线速度越大，“天宫”空间站的轨道半径小于北斗静止卫星的轨道半径，则“天宫”空间站的线速度大于北斗静止卫星的线速度，故B正确；C．北斗同步静止卫星距地面约，与地球赤道共面，则不可能在运动过程中经过北京上空，故C错误；D．神舟十七号由低轨道与高轨道空间站对接，需要在低轨道加速，做离心运动到达高轨道，故D错误。故选B。2.如图，固定在铁架台上的烧瓶，通过橡胶塞连接一根水平玻璃管，向玻璃管中注入一段水柱，室温下水柱静止不动（如图甲）。用手捂住烧瓶，会观察到水柱缓慢向外移动，之后在新位置重新静止（如图乙）。关于烧瓶内的气体，下列说法正确的是（）A.图乙状态气体的压强大于图甲状态B.此过程中，气体吸收的热量等于对外做的功C.图乙状态气体分子的平均动能大于图甲状态气体分子的平均动能D.图乙中容器内单位体积的分子数大于图甲中容器内单位体积的分子数【答案】C【解析】【详解】A．由于水柱处于水平玻璃管中，对水柱分析可知，水柱左右两侧受力相等，则烧瓶内气体的压强始终等于大气压强，即气体的压强不变，故A错误；B．气体温度升高，内能增加，体积增大，对外界做功，由热力学第一定律可知气体吸收的热量大于对外做的功，故B错误；C．根据上述可知，该过程是等压变化，手捂住烧瓶，温度升高，而温度是平均动能的标志，所以图乙状态气体分子的平均动能大于图甲状态气体分子的平均动能，故C正确；D．图乙体积增大，单位体积的分子数减小，故图乙中容器内单位体积的分子数小于图甲中容器内单位体积的分子数，故D错误。故选C。3.实验推动了人们对于光本质的研究，关于下列实验，说法正确的是（）A.图1两个图样中，上面单缝的宽度一定小于下面单缝的宽度B.图2中将肥皂膜水平放置，同样可以观察到与图2相同形状的条纹C.图3中与锌板连接的静电计因为带负电而张开D.图4两个干涉图样中，上面是红光下面是蓝光【答案】A【解析】【详解】A．单缝衍射中间亮纹的宽度与光的波长成正比，与单缝的宽度成反比，当红光通过单缝时，亮纹宽度越大则单缝越窄，由此可知图1两个图样中，上面单缝的宽度一定小于下面单缝的宽度，故A正确；B．竖直放置的肥皂膜因重力的关系，下方肥皂膜的厚度大于上面肥皂膜的厚度，即肥皂膜在不同高度处的厚度不同，而干涉是由前后表面的反射光叠加形成的，薄膜厚度越大则光程差越大，形成的干涉条纹越密，由此可知干涉条纹为上疏下密，而同一高度出薄膜等厚，因此形成的干涉条纹为水平的横纹；同理，水平放置的肥皂膜也会由于重力的关系而形成上薄下厚的薄膜，但由于水平放置后同一水平面上的薄膜等厚，则为环形薄膜，因此将形成上疏下密的环状条纹，故B错误；C．锌板发生光电效应后失去电子带正电，则与之相连的静电计因带正电而张开，故C错误；D．根据双缝干涉的条纹间距公式可知，同一双缝干涉实验装置，光的波长越长，条纹间距越大，而红光的波长大于蓝光的波长，因此红光发生干涉的条纹间距大于蓝光发生干涉的条纹间距，则可知图4两个干涉图样中，上面是蓝光下面是红光，故D错误。故选A。4.取一条较长软绳，用手握住一端拉平后连续周期性地向上、向下抖动，可以看到在绳上产生一列波，a、b、c为绳上的质点，某时刻波刚好传播到质点c，绳上形成的波形如图所示，下列说法正确的是（）A.手开始抖动时运动方向向上B.之后质点a比质点b先回到平衡位置C.该时刻质点a速度比质点b的速度大D.图中为波源开始振动后1.5周期时刻的波形【答案】C【解析】【详解】A．根据波的传播方向，结合“同侧法”可知，波刚传播到c点时，质点c将向下振动，而在波的传播方向上任何质点的起振方向都和波源的起振方向相同，则可知手开始抖动时运动方向向下，故A错误；B．分析可知，之后质点a先向下振动到波谷再经历周期从波谷回到平衡位置，而之后质点b先直接向上振动回到平衡位置，可知质点a回到平衡位置的时间大于，而质点b回到平衡位置的时间小于，即之后质点a比质点b晚回到平衡位置，故B错误；C．距离平衡位置越近质点的速度越大，根据a、b质点距平衡位置的距离可知，质点a离平衡位置更近，因此该时刻质点a的速度比质点b的速度大，故C正确；D．一个周期内波传播的距离为一个波长，根据波形图可知，此时刻的波形为个波长，则对应的时间应为个周期，即图中为波源开始振动后1.75周期时刻的波形，故D错误。故选C。5.如图甲所示，滚筒洗衣机脱水时，衣物紧贴着滚筒壁在竖直平面内做顺时针方向的匀速圆周运动，可简化为图乙所示模型，A、B分别为衣物经过的最高位置和最低位置，衣物可视为质点。衣物在运动过程中，下列说法正确的是（）A.衣物受到的合力始终为0 B.衣物在A点时脱水效果比B点好C.衣物重力的功率始终不变 D.合力对衣物做功一定为零【答案】D【解析】【详解】A．衣物所受滚筒的作用力与重力的合力提供向心力，且衣物做匀速圆周运动，向心力大小始终为，故A错误；B．根据牛顿第二定律可得，衣物在A、B位置时所受筒壁的支持力大小分别为根据牛顿第三定律可知衣物在A位置对滚筒壁的压力比在B位置的小，衣物上的水在B位置时做离心运动的趋势最强，脱水效果最好，故B错误；C．衣物的重力方向竖直向下，在最高点和最低点时，根据可知，此时的功率为0，而在其他位置，重力与速度有夹角，故重力功率发生变化，故C错误；D．衣物所受滚筒的作用力与重力的合力提供向心力，且方向指向圆心，且速度方向与向心力方向垂直，故合力不做功，故D正确。故选D。二、多项选择题（每小题5分，共15分。每小题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，选错或不答的得0分）6.下列说法正确的是A.核子结合为原子核时总质量将减小B.天然放射现象说明原子具有核式结构C.γ射线具有很强的电离能力D.原子核发生一次β衰变核内增加一个质子【答案】AD【解析】【详解】A．核子结合为原子核时放出核能，有质量亏损。故A正确。B．天然放射现象说明原子核还可以再分，故B错误。C．γ射线具有很弱的电离能力，故C错误。D.原子核发生一次β衰变，一个中子转化为电子和质子，故核内增加一个质子，故D正确。故选:AD。7.如图甲所示，交流发电机的矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转动方向如图所示，穿过该线圈的磁通量随时间t的变化规律如图乙所示。线圈的匝数为10，电流表A为理想电流表。下列说法正确的是（）A.时交流电流表示数为零B.时线圈和磁场方向垂直C.线圈感应电动势的最大值为D.在图甲位置，线圈中的电流方向为ABCD【答案】BC【解析】【详解】A．电表读数为有效值，不管磁通量如何变化，交流电流表的示数始终为所产生交流电的有效值，故A错误；B．根据图乙可知，时线圈的磁通量最大，则可知此时线圈平面与磁场垂直，故B正确；C．根据法拉第电磁感应定律，结合图乙中磁通量的变化可得产生的感应电动势的最大值为其中，，代入数据解得故C正确；D．在图甲位置，随着线框的转动，线框中的磁通量要增大，根据楞次定律结合安培定则可知，此时感应电流的方向为ADCB，故D错误。故选BC。8.英国物理学家卢瑟福用粒子轰击厚度为微米的金箔，发现少数粒子发生较大偏转。如图所示，甲、乙两个粒子从较远处（规定电势为零）分别以相同的初速度轰击金箔，实线为两个粒子在某一金原子核附近电场中的运动轨迹，两轨迹的交点为a，虚线表示以金原子核为圆心的圆，两轨迹与该圆的交点分别为b、c。忽略其他原子核及粒子之间的作用，两粒子从较远处运动到b、c两点的过程中，下列说法正确的是（）A.电场力对甲、乙两个粒子做的功一定相同B.两个粒子经过a点时加速度一定不同C.乙粒子在a点的电势能一定大于在c点时的电势能D.电场力对甲粒子冲量的大小一定等于对乙粒子冲量的大小【答案】AC【解析】【详解】A．两粒子从较远处运动到b、c两点的过程中，由于b、c两点在以场源电荷为圆心的圆上，而以场源电荷为圆心的圆都属于等势面，即b、c两点的电势相等，因此可得两粒子在b、c两点的电势能由题意较远处（规定电势为零），设两粒子的初速度为，达到b、c两点时的速度大小分别为、，则由能量守恒有可得设电场力对甲乙两粒子所做的功分别为、，则根据动能定理有可得故A正确；B．两个粒子经过a点时所受电场力相同，由牛顿第二定律可知，两个粒子在a点时的加速度相同，故B错误；C．沿着电场线的方向电势降低，则可知离正的点电荷越近电势越高，因此有而乙离子带正电，带正电的离子在电势越高的地方电势能越大，由此可知乙粒子在a点的电势能一定大于在c点时的电势能，故C正确；D．根据以上分析可知，甲乙两离子在b、c两点处的速度大小相等，但方向不同，而根据动量定理该式为矢量式，甲乙两粒子速度变化量为两粒子初末速度的矢量变化量，根据矢量运算法则可知，两粒子速度变化量的大小、方向均不同，因此电场力对甲粒子冲量的大小一定不等于对乙粒子冲量的大小，故D错误。故选AC。第Ⅱ卷注意事项：1．用黑色墨水的钢笔或签字笔将答案写在答题卡上。2．本卷共4题，共60分。9.某同学在做“验证力的平行四边形定则”实验时，将橡皮筋一端固定，图甲是用一个测力计拉长橡皮筋，图乙用两个测力计同时将橡皮筋沿相同方向拉长相同长度。（1）图甲中测力计的读数是_________N；图乙中两测力计与橡皮筋所在方向的夹角，则两测力计的示数_________（填“大于”“等于”或“小于”）。（2）下列做法对减小实验误差有益的是_________。A．弹簧秤、细绳、橡皮筋都应与木板平行B．两细绳之间的夹角越大越好C．用两弹簧秤同时拉细绳时，两弹簧秤示数之差应尽可能大D．拉橡皮筋的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些（3）在某次实验中，在白纸上做出如图所示的图形，、表示两个互成角度的力，F表示根据平行四边形定则作出的与的合力，表示用一个测力计拉橡皮筋时的力，则图中符合实验事实的是_________图。【答案】①.3.40②.小于③.AD##DA④.C【解析】【详解】（1）[1]图甲所示弹簧测力计精度为0.1N，因此读数时需要估读一位，根据图示可读得弹簧测力计的示数为3.40N；[2]根据等效替代的思想可知，与合力的方向理论上应与橡皮条的方向一致，即理论上合力应在水平方向，而由于，则根据平行四边形定则可知，小于。（2）[3]A．为了减小实验误差，弹簧秤、细绳、橡皮筋都应与木板平行，使力在平行于木板的平面内，故A正确；B．两细绳之间的夹角过大或过小在做平行四边形时都会产生较大的实验误差，因此两细绳之间的夹角应适当，故B错误；C．用两弹簧秤同时拉细绳时，两弹簧秤示数之差过大，在做平行四边形时一个变长过大，一个变长过小，做出的平行四边形会存在较大的误差，因此用两弹簧秤同时拉细绳时，两弹簧秤示数之差不应过大，故C错误；D．为了更加准确的记录力的方向，拉橡皮筋的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些，故D正确。故选AD。（3）[4]用一根弹簧测力计拉橡皮筋，则一定与橡皮筋共线，而表示根据平行四边形定则作出的与的合力，则一定是以与为邻边的平行四边形所夹得对角线。故选C。10.某同学用伏安法准确测量约为的电阻丝阻值，实验室提供的器材有：和双量程的电流表，和的双量程电压表，电动势约为的电源，滑动变阻器的最大阻值为；①为使读数尽可能精确，电压表应选_________量程，电流表应选择_________量程②由于提前不知道电表的内阻，因此采用如图甲所示的电路进行试触，当电压表的接线柱从a点切换到b点时，发现电流表比电压表的示数变化更为明显，根据上述现象，将图乙的实物图连接完整。（）③在所连接的实物图中，开关闭合之前，应将滑动变阻器滑片放在最_________端。【答案】①.②.③.④.右【解析】【详解】①[1]电动势约为的电源，则电压表应选电压表；[2]根据可得电流表应选择电流表；②[3]电流表比电压表的示数变化更为明显，说明电压表分流作用明显，因此电流表必须准确测量流过待测电阻的电流，故电压表的接线柱接到a，即电流表内接，为测量准确，滑动变阻器采用分压式，实物图如图所示③[4]为了保护电路元件，开关闭合后应先使分压部分的电压为零，则闭合开关前，滑片应置于最右端。11.气囊是剧烈碰撞事故时保护驾驶员安全的重要设施，当汽车在碰撞过程中受到的平均撞击力达到某个临界值时，安全气囊爆开。某路段的限速为，质量的甲车以某一速度与正前方质量以速度迎面行驶的乙车发生碰撞，经过极短时间，两车以相同的速度沿着甲车的行驶方向一起又滑行了后停下，此次碰撞甲车内的安全气囊恰好爆开，设两车与路面的动摩擦因数，g取，求：（1）两车碰撞后瞬间速度的大小：（2）判断甲车碰撞前是否超速；（3）气囊爆开的临界撞击力的大小。【答案】（1）；（2）没有；（3）【解析】【详解】（1）设两车碰撞后瞬间速度的大小为v，根据运动学公式解得（2）判断甲车碰撞前是否超速，则假设碰撞后车沿甲车的初速度方向运动时，甲车速度最大，其中，设甲车的初速度方向为正方向，根据动量守恒定律可得解得故甲车碰撞前没有超速；（3）对甲车研究，设甲车的初速度方向为正方向，由动量定理可得解得12.如图甲所示，质量为m，足够长的“”形光滑金属框放在光滑绝缘水平面上，金属框两平行边间距为d，处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，金属棒ab垂直放在金属框两平行边上，用绝缘细线将棒ab固定，开始时细线水平伸直且无张力，给金属框施加一个水平向右的牵引力，使金属框由静止开始运动。不计金属框的电阻，金属棒ab始终与金属框两平行边垂直且接触良好，金属棒接入电路的电阻为R，求：（1）若金属框做加速度为a的匀加速直线运动，以开始运动为计时起点，时刻绝缘细线上的拉力T和牵引力F的大小；（2）若从金属框开始运动保持牵引力的功率为P不变，经过时间金属框达到最大速度，求此过程中回路产生的焦耳热。【答案】（1），；（2）【解析】【详解】（1）根据题意，时刻金属框速度大小为则金属框切割磁感线产生的感应电动势大小为则金属棒与金属框所构成回路中的感应电流可得金属棒所受安培力的大小为联立以上各式解得而根据平衡条件有另由牛顿第二定律可得此时牵引力解得（2）当金属框达到最大速度时有，，解得在导体框速度达到最大的过程中，根据能量守恒有解得13.MM50是新一代三维适形和精确调强的治癌设备，是公认最先进的放射治疗系统，其核心技术之一就是多级能量跑道回旋加速器，其工作原理如图所示。两个匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ的边界平行，相距为L，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里。下方P、Q及两条横向虚线之间的区