天津市河东区2023-2024学年高三上学期期末考试物理试题（含答案解析）

河东区2023-2024学年度第一学期期末质量检测高三物理注意事项：1.每题选出答案后，用铅笔将答题卡上对应题目的答案标号涂黑。2.本卷共8题，每题5分，共40分。一、单项选择题（每题5分，共25分。每题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的）1.十八大以来，习近平总书记在多个场合谈到中国传统文化，表达了自己对传统文化、传统思想价值体系的认同与尊崇。如图便是我们耳熟能详的一则经典故事∶曹冲称象，下列哪个选项的学习也用到了相同的方法（）A.瞬时加速度的定义B.力的合成与分解中，合力与分力的关系C.v—t图像与t轴所围面积的物理意义D.自由落体运动模型的建立【答案】B【解析】【详解】A．瞬时加速度的定义用的是极限法（微元法），曹冲称象运用了等效法，A错误；B．力的合成与分解中，合力与分力的关系用的也是等效法，B正确；C．v—t图像与t轴所围面积的物理意义用的是微元法，曹冲称象运用了等效法，C错误；D．自由落体运动模型的建立用的是理想模型法，曹冲称象运用了等效法，D错误。故选B。2.2022年7月14日下午，长征五号B火箭成功将我国空间站的首个实验舱“问天”实验舱送入太空与天和核心舱进行对接，随后神舟十四号乘组顺利进入问天实验舱，开启了太空实验的新阶段。如图所示，已知空间站在距地球表面高约400km的近地轨道上做匀速圆周运动，地球半径约为6400km，万有引力常量为G，则下列说法正确的是（）A.空间站绕地球运行的速度大于第一宇宙速度B.若已知空间站的运行周期则可以计算出地球的质量C.“问天”实验舱需先进入核心舱所在的轨道，再加速追上核心舱完成对接D.核心舱在轨运行时，舱内宇航员的加速度为0【答案】B【解析】【详解】A．第一宇宙速度是最大的环绕速度，空间站绕地球运行的速度小于第一宇宙速度，选项A错误；B．根据空间站的轨道半径已知，若再已知空间站的运行周期，则可以计算出地球的质量，选项B正确；C．“问天”实验舱需先进入低于核心舱所在的轨道，再加速做离心运动追上核心舱完成对接，选项C错误；D．核心舱在轨运行时，舱内宇航员做匀速圆周运动，则加速度不为0，选项D错误。故选B。3.如图甲所示，每年夏季，我国多地会出现日晕现象，日晕是日光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的。如图乙所示为一束太阳光射到六角形冰晶上时的光路图，、为其折射出的光线中的两种单色光，下列说法正确的是（）A.在冰晶中，光的传播速度较大B.用光照射某金属能发生光电效应，改用光照射也一定能发生C.用同一装置做双缝干涉实验光的条纹间距比光的窄D.从同种玻璃中射入空气发生全反射时，光临界角较大【答案】D【解析】【详解】A．由题图可知a光的偏折程度比b光的偏折程度小，易知冰晶对b光的折射率比对a光的折射率大，根据知在冰晶中，b光的传播速度较小，故A错误；B．因为b光的折射率比对a光的折射率大，即b光的频率比a光的大，所以a光的频率可能小于金属的极限频率，不一定能发生光电效应，故B错误；C．因为b光的折射率比对a光的折射率大，即b光的频率比a光的大，则b光的波长比a光的小，根据b光波长小，则b光条纹间距更小，故C错误；D．同种玻璃对a光的折射率比对b光的折射率小，根据可知从同种玻璃中射入空气发生全反射时，a光的临界角较大，故D正确。故选D。4.医学上，放射性同位素电池已广泛应用于心脏起搏器和人工心脏中，某植入人体的微型核电池内部装有150mg钚（），体积仅18mm3。已知钚238的半衰期为88年，钚238衰变时放出射线和射线，生成新核X，若钚238、粒子、X的质量分别为、、，普朗克常量为，真空中的光速为，则下列说法正确的是（）A.新核X的中子数为150B.生成的新核比结合能小于钚238原子核C.该核反应中释放的能量为D.钚238以不同化合物形态存在时，其半衰期可能发生变化【答案】C【解析】【详解】A．射线本质为氦核，根据质量数与电荷数守恒有238-4=234，94-2=92新核X的中子数为234-92=142故A错误；B．衰变反应释放能量，表明生成核比反应核更加稳定，原子核越稳定，比结合能越大，可知，生成的新核比结合能大于钚238原子核，故B错误；C．根据质能方程，该核反应中释放的能量为故C正确；D．放射性元素的半衰期由原子核自身决定，与元素的化学性质和物理环境无关，可知，钚238以不同化合物形态存在时，其半衰期不会发生变化，故D错误。故选C。5.现代避雷针是美国科学家富兰克林发明的。避雷针，又名防雷针、接闪杆，是用来保护建筑物、高大树木等避免雷击的装置。如图所示为避雷针周围的等势面分布情况，电场中有M、N、P三点，则下列说法正确的是（）A.P点的场强大小比M点的小B.P、M两点电势差UPM=2kVC.M、N两点的场强相同D.电子在P点的电势能小于其在N点的电势能【答案】A【解析】【详解】A．因M点的等势面较P点密集，可知M点电场线较P点密集，则P点的场强大小比M点的小，选项A正确；B．P、M两点电势差选项B错误；C．M、N两点的场强大小相同，但是方向不同，选项C错误；D．P点电势低于N点，则电子在P点的电势能大于其在N点的电势能，选项D错误。故选A。二、不定项选择题（每题5分，共15分。每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.如图所示的电路中，理想变压器的输入端接一正弦交流电，保持电压不变，为滑动变阻器的滑片，闭合开关S，下列说法正确的是（）A.只断开开关S时，变压器的输出电流变小B.只断开开关S时，变压器的输出电压变大C.只将向下滑动时，变压器输出的功率变小D.只增加原线圈匝数，变压器的输出电压变大【答案】AC【解析】【详解】AB．断开开关S时，副线圈电阻增大，但匝数不变，变压器输入电压不变，则输出电压不变，根据变压器的输出电流变小，故A正确，B错误；C．将P向下滑动时，副线圈电阻增大，输出电压不变，变压器输出功率变小，故C正确；D．根据理想变压器电压和匝数的关系可得可知，增加原线圈匝数，则副线圈输出电压减小，故D错误。故选AC。7.当篮球气不足时常用打气筒和气针给篮球充气，把气针安装在打气筒的气嘴上，把气针慢慢地插入篮球气孔，然后压缩打气筒将空气压入篮球内，如图所示。在一次缓慢压缩打气筒的充气过程中，设此次充气过程中篮球的体积不变，气体温度不变，打气筒内的气体全部压入篮球内，没有向外界漏气，气体可视为理想气体，对于此次充气前打气筒内的气体和篮球内原来的气体，下列说法正确的是（）A.此过程中气体的内能增大B.此过程中气体向外界放出热量C.此过程中每个气体分子的动能均不变D.此过程中气体分子单位时间内与器壁单位面积碰撞的次数增多【答案】BD【解析】【详解】A．在一次缓慢充气过程中，气体温度不变，打气筒内的气体全部压入篮球内，无漏气，气体可视为理想气体，气体温度不变，因此此过程中气体的内能不变，故A错误；B．充气前，气体在篮球和气筒之间，充气后，气体在篮球中，由于篮球的体积不变，因此气体的体积变小，此过程中外界对气体做正功，，气体的温度不变，则，由热力学第一定律可得：，即此过程中气体向外界释放热量，故B正确；C．温度是分子平均动能的标志，温度不变，则分子的平均动能不变，但不是每个分子的动能都不变，故C错误；D．压缩过程中气体温度不变，根据玻意耳定律可知气体的压强增大，此过程中气体的温度不变，即分子热运动的激烈程度不变，但压强增大，则气体分子单位时间内与器壁单位面积碰撞的次数增加，故D正确。故选BD。8.“儿童散学归来早，忙趁东风放纸鸢”。一小孩站在水平地面上放风筝，慢慢地释放拉线，风筝越飞越高，先后经过同一竖直面的两点，如图所示，若风筝在两点时，拉线的张力大小相等，风筝的重力不能忽略，小孩受到的风力不计，则风筝在点时（）A.小孩受到地面的支持力比在a点时的大B.小孩受到地面摩擦力比在a点时的小C.风筝受到的风力方向与在a点时的相同D.风筝受到的风力比在a点时的大【答案】BD【解析】【详解】AB．根据题意，对小孩受力分析，受重力、地面的摩擦力、地面的支持力和绳子的拉力，如图所示由几何关系有风筝在点时，拉力的大小不变，与水平面夹角变大，可知，变小，变小，即小孩受到地面的支持力比在a点时的小，受到地面的摩擦力比在a点时的小，故A错误，B正确；CD．根据题意，在两点分别对风筝受力分析，由共点力平衡的特点可知，风筝受到风力与绳子拉力和风筝重力的合力等大反向，如图所示由平行四边形法则可知，风筝受到的风力方向与在a点时的不同，由于绳子的拉力和风筝的重力大小不变，在时两个力间夹角小，则合力大，即风筝受到的风力比在a点时的大，故C错误，D正确。故选BD。三、非选择题9.用如图甲所示装置做“探究小车的a与F、m之间的定量关系”实验。（1）关于实验操作和实验的要求，下列说法正确的是______。A．先释放小车，后接通电源B．应调节左边滑轮的高度，使细线与长木板平行C．要保证砝码及砝码盘总质量远小于小车的质量D．平衡摩擦力，要求小车与空砝码盘一起恰好做匀速下滑（2）实验室准备有以下器材，本实验需要的是______。（选填字母序号）A．刻度尺B．天平C．秒表D．弹簧秤（3）实验中使用50Hz交流电源，在打出的纸带上选择5个计数点A、B、C、D、E，相邻两个计数点之间还有4个点没有画出，测出A点到C点、C点到E点的距离如图乙所示，由此可算出在打D点时的速度大小vD=______m/s，纸带的加速度a=______m/s2。（结果均保留3位有效数字）【答案】①.BC##CB②.AB##BA③.1.43④.3.00【解析】【详解】（1）[1]A．为了充分利用纸带，应先接通电源，后释放小车，故A错误；B．为了使小车运动时受到的拉力恒定不变，应调节左边滑轮的高度，使细线与长木板平行，故B正确；C．为了使小球受到的细线拉力近似等于砝码及砝码盘的总重力，要保证砝码及砝码盘总质量远小于小车的质量，故C正确；D．平衡摩擦力，应把砝码盘与细线撤去，抬高木板右端到适当角度，使小车拉着纸带做匀速运动，故D错误。故选BC。（2）[2]本实验需要用刻度尺测量纸带上计数点之间的距离，需要用天平测质量；打点计时器可以知道计数点之间的时间间隔，所以不需要秒表，也不需要弹簧秤测力的大小。故选AB。（3）[3]相邻两个计数点之间还有4个点没有画出，则相邻计数点的时间间隔为根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，则打D点时的速度大小为[4]根据逐差法可得，纸带的加速度为10.某实验小组在“测定金属丝电阻率”实验中（1）采用图甲所示的电路来测金属丝的电阻。实验时，闭合开关S前，滑动变阻器的滑片应处在_____（填“”或“”）端。（2）按照图甲电路连接实物图，如图乙所示。闭合开关前检查电路时，发现有一根导线连接错误，该导线为_______（填“”或“”）。（3）某次实验时，电压表示数为，电流表示数为，该小组用刻度尺测量导线长度为，螺旋测微器测其直径，则表达式为_______（用实验测量的物理量、、、表示电阻率）。【答案】①.②.③.【解析】【详解】（1）[1]为防止烧坏电表，金属丝两端的电压应从零开始，实验时，闭合开关S前，滑动变阻器的滑片应处在端。（2）[2]实验电路中滑动变阻器为分压式接法，而实物连接图中滑动变阻器为限流式接法，可知导线连接错误。（3）[3]根据欧姆定律，金属丝的电阻为根据电阻定律电阻率表达式为11.如图所示，间距为d=0.4m的足够长的平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨的一端连接阻值为R=1.0Ω的电阻，导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B=1.0T。一根质量为m=2kg的导体棒ab放在导轨上，并与导轨始终接触良好，导体棒的电阻r=1.0Ω，导轨的电阻忽略不计，在垂直ab的水平拉力F作用下导体棒沿导轨向右匀速运动，速度为v=4.0m/s，在运动过程中导体棒始终与导轨保持垂直。求：（1）导体棒ab中感应电流的大小和方向；（2）作用在导体棒上拉力F的大小；（3）某时刻撤去拉力F，撤去拉力后电阻R上产生的热量。【答案】（1），；（2）；（3）【解析】【详解】（1）导体棒产生的感应电动势为根据闭合电路欧姆定律可得解得由右手定则判断出导体棒ab中感应电流的方向为。（2）根据受力平衡可知，作用在导体棒上拉力大小等于安培力大小，则有解得（3）撤去拉力后，根据能量转化与守恒且解得12.如图为某物流公司把包裹直接装运到卡车中的自动传送系统的示意图。该系统由水平传送带、倾斜滑道与水平平台平滑连接组成，滑道高为3h，平台面距车厢底面的高为h。包裹M、N依次被轻放在以速度v0匀速运动的传送带上，在与传送带达到共速后，从A点滑入倾斜滑道，M刚好滑到平台最右端B点停下，随后滑下的N以2v0的速度与M发生正碰，碰撞时间极短，碰撞后M、N分别落在车厢底板的C、D点。已知M、N的质量分别为m和2m，碰撞过程中损失的能量为碰撞前瞬间总动能的。M与传送带间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，M、N在滑至B点之前不发生碰撞，忽略空气阻力，将包裹均视为质点。求：