2023-2024年天津市红桥区高三上学期期末考试物理试卷（解析版）

天津市红桥区2023-2024学年高三上学期期末考试物理试卷物理一、单选题1.如图，一绝热容器被隔板隔开成、两部分。已知内有一定量的稀薄气体，内为真空。抽开隔板后，内气体进入，最终达到平衡状态。此过程中气体内能的变化情况为（）A.变大 B.变小 C.不变 D.无法确定【答案】C【解析】绝热容器内的稀薄气体与外界没有热传递，即，稀薄气体向真空扩散没有做功，即，根据热力学第一定律可得，即内能不变。故选C。2.如图甲，、是某电场中一条电场线上的两点，一个负电荷从点由静止释放，仅在静电力的作用下从点运动到点，其运动的图像如图乙所示。下列判断正确的是（）A.该电场线的方向是由指向 B.点处的场强比点处的场强大C.该电场可能是由正点电荷产生的 D.该负电荷在点的电势能小于点的电势能【答案】B【解析】由图像可知，负电荷从点到点做加速度逐渐减小的加速运动，由于电荷带负电，则该电场线的方向是由指向，故A错误；根据牛顿第二定律可得可知点处的场强比点处的场强大，又电场方向由指向，则该电场不可能是由正点电荷产生的，故B正确，C错误；由于电场方向由指向，根据沿电场方向电势降低可知，根据，由于试探电荷带负电，则该负电荷在点的电势能大于点的电势能，故D错误。故选B。3.年，中国全超导托卡马克核反应实验装置（）创造新的世界纪录，成功实现稳态高约束模式等离子体运行秒。核技术于现代社会的应用非常广泛，人类对于核反应的研究已经覆盖到电力、医疗、军事、工业等各个领域，下列核反应方程中括号内的粒子为粒子的是（）A. B.C D.【答案】C【解析】根据质量数和电荷数守恒可得，故A错误；根据质量数和电荷数守恒可得，故B错误；根据质量数和电荷数守恒可得，故C正确；根据质量数和电荷数守恒可得，故D错误。故选C。4.如图，跨过光滑定滑轮的轻绳一端系着铁球（大小不可忽略，轻绳延长线过球心）、一端连在水平台上的玩具小车上，小车牵引着绳使球沿光滑竖直墙面从较低处匀速上升。则在球上升且未离开墙面的过程中（）A.墙面对球的支持力不变 B.绳对球的拉力变大C.球所受到的合力逐渐增大 D.为了保证球匀速能上升，车也需要向左做匀速运动【答案】B【解析】对球受力分析，设球受到的重力为，则绳对球的拉力大小为、墙对球的支持力大小，拉力与竖直方向夹角为，球受三力作用处于平衡状态，球所受到的合力为零，则有，，球从较低处匀速上升，逐渐增大，墙面对球的支持力、绳对球的拉力均增大，故A、C错误，B正确；将小球的速度沿绳方向分解，则车的速度为，球从较低处匀速上升，逐渐增大，为了保证球匀速能上升，车需向左做减速运动，故D错误。故选B。5.如图所示电路，电源内阻不可忽略。开关闭合后，在滑动变阻器的滑片向上移动的过程中（电压表和电流表均可视为理想电表）（）A.电压表的示数减小 B.电流表的示数减小C.电源的总功率增大 D.电源内阻消耗的电功率减小【答案】D【解析】当变阻器的滑片向上滑动时，接入电路的阻值变大，故它与并联的总电阻变大，再与串联的总电阻也会变大，即外电路的电阻变大，根据闭合电路欧姆定律可知，回路中总电流减小，电源的内电压减小，所以路端电压增大，即电压表的示数增大，故A错误；由于电路的总电流减小，所以两端的电压也随之减小，故与两端的电压增大，则电流表的示数增大，故B错误；电源的总功率为，由于电路的总电流减小，故电源的总功率减小，故C错误；电源内阻消耗的电功率为，由于电路的总电流减小，故电源内阻消耗的电功率减小，故D正确。故选D。二、多选题6.以下是教材中的一些插图，相关说法正确的是（）A.图中在研究静电感应现象，带负电的导体棒靠近原先不带电的验电器时，验电器的端带上了负电B.图中在研究影响平行板电容器的影响因素，采用了控制变量法C.图显示灯泡电阻随温度升高而增大D.图中，并联的电阻越小，改装后的电流表量程越小【答案】B、C【解析】图中带负电的导体棒靠近原先不带电的验电器时，根据静电感应原理可知端小球感应出正电，故A错误；研究平行板电容器电容的影响因素时，采用了控制变量法，故B正确；根据欧姆定律可得，根据小灯泡的伏安特性曲线可知，灯泡电阻随温度升高而增大，故C正确；图中，并联的电阻越小，则当电流计指针满偏时电阻的分流越大，则改装后的电流表量程越大，故D错误。故选B、C。7.年月，中国航天员翟志刚、王亚平、叶光富在离地球表面约的“天宫二号”空间站上通过天地连线，为同学们上了一堂精彩的科学课。“天宫二号”绕地球运动看做匀速圆周运动，引力常量已知，由下面哪些数据，可以计算地球的质量（）A.地球半径和“天宫二号”绕地球运动的周期 B.地球半径和“天宫二号”绕地球运动的线速度C.“天宫二号”绕地球运动的线速度和周期 D.“天宫二号”绕地球运动的角速度和周期【答案】A、B、C【解析】“天宫二号”绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力，A、B、C正确；若只知道角速度和周期，缺少半径条件，无法求出中心天体质量，D错误。故选A、B、C。8.低空跳伞是一种刺激的极限运动，假设质量为的跳伞运动员，由静止开始下落的过程中受恒定阻力作用，加速度为，对于此过程，下列正确的是（）A.运动员重力势能减少了 B.运动员克服阻力所做的功为C.运动员的动能增加了 D.运动员的机械能减少了【答案】B、C、D【解析】重力做功为，可知运动员的重力势能减少了，故A错误；根据牛顿第二定律可得，可得，则运动员克服阻力所做的功为，可知运动员的机械能减少了，故B、D正确；根据动能定理可得，可知运动员的动能增加了，故C正确。故选B、C、D。三、实验题9.用如图所示的实验装置探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系。转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔、匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值。（1）本实验采用的科学研究方法是__________（填字母代号）；A．控制变量法 B．累积法 C．微元法（2）把两个质量相同的小球分别放在长槽和短槽内，使它们的转动半径相同，将塔轮上的皮带分别置于第一层、第二层和第三层，匀速转动手柄，可以探究__________（填字母代号）；A．向心力的大小与质量的关系B．向心力的大小与半径的关系C．向心力的大小与角速度的关系（3）某次实验中把两个大小相同的钢球和铝球（钢球质量更大）分别放在长槽和短槽如图中所在位置，皮带所在左、右塔轮的半径相等，在逐渐加速转动手柄过程中，观察左、右标尺露出红白等分标记长度，发现露出的长度之比会__________（选填“变大”、“不变”、“变小”或“无法确定”）。【答案】（1）A；（2）C；（3）不变【解析】（1）在研究向心力的大小与质量、角速度和半径r之间的关系时，需要分别保持质量、角速度和半径中的两个量不变，研究向心力与另一个量的关系，所以该实验采用的科学研究方法是控制变量法。故选A。（2）两个小球质量相同，它们的转动半径相同，将塔轮上的皮带分别置于第一层、第二层和第三层，匀速转动手柄，从而改变小球的转动角速度，这可以探究向心力的大小与角速度的关系。故选C。（3）钢球质量大于铝球质量，分别放在如图中所在位置，则圆周运动半径相同，皮带所在左、右塔轮的半径相等，则转动的角速度相同，由向心力公式可知，露出的长度之比为，所以逐渐加速转动手柄过程中，即角速度增大时，露出的长度之比不变。10.利用图实验装置探究重物下落过程中动能与重力势能的转化问题。（1）实验操作步骤如下，请将步骤补充完整：A．按实验要求安装好实验装置；B．使重物靠近打点计时器，接着________（填“先接通电源后释放纸带”或“先释放纸带后接通电源”），打点计时器在纸带上打下一系列的点；C．图为一条符合实验要求的纸带，点为打点计时器打下的第一个点。分别测出若干连续点、、…与点之间的距离、、…。（2）为了验证下落段过程重物的机械能是否守恒，若重物的质量为，重力加速度为，打点计时器所使用交流电的频率为，则重物重力势能的减少量为________，动能的增加量为________。（用题中所给的符号来表示）【答案】（1）先接通电源后释放纸带；（2）；【解析】（1）为打点稳定，充分利用纸带，打点计时器打点时应先接通电源后释放纸带。（2）重物重力势能的减少量为，相邻两计数点的时间间隔为，根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程平均速度，点的速度为，动能的增加量为。四、解答题11.质量为的长木板在光滑水平面上以的速度向左运动，某时刻质量为的小木块以的速度从左端向右滑上长木板，经过时间小木块相对静止，重力加速度，求：（1）两者相对静止时的运动速度；（2）小木块与长木板间的动摩擦因数；【答案】（1），方向水平向右；（2）。【解析】（1）设水平向右为正方向。从开始到两者相对静止，对长木板与小木块组成的系统，由水平方向动量守恒得，解得，方向水平向右。（2）对小木块，根据动量定理得，解得。12.如图所示，一玩滚轴溜冰的小孩（可视为质点）质量为，他在左侧平台上滑行一段距离后平抛，恰能无碰撞地沿圆弧切线从点进入光滑竖直圆弧轨道，并沿轨道滑动，已知圆弧半径为，圆心为，连线与竖直方向夹角为，平台与点位置的高度差为，连线在水平方向上。取，，.求：（1）小孩平抛的初速度大小；（2）小孩运动到圆弧轨道最低点时对轨道的压力大小。【答案】（1）；（2）【解析】（1）由于小孩无碰撞进入圆弧轨道，即小孩落到点时速度方向沿点切线方向，有，又，，解得，，。（2）从到根据动能定理有：，在点，由牛顿第二定律得，代入数据解得，根据牛顿第三定律可知小孩运动到圆弧轨道最低点时对轨道的压力大小为。13.回旋加速器的工作原理如图所示，置于真空中的形金属盒半径为，两盒间狭缝的间距为，磁感应强度为的匀强磁场与盒面垂直，被加速粒子的质量为，电荷量为，加在狭缝间的交变电压如图所示，若加在两盒狭缝间的交变电压的峰值为，周期。一束粒子在时间内均匀的飘入两盒间狭缝，不考虑粒子间的相互作用，不考虑粒子从最后一次加速至从引出装置射出过程的时间。（1）若忽略带电粒子通过两盒间狭缝的时间。求：①带电粒子经过次加速后的速度大小和带电粒子从回旋加速器引出装置射出时所获得的最大动能②带电粒子在回旋加速器中运动的总时间（2）若带电粒子通过两盒间狭缝的时间不可忽略，且能够射出的粒子每次经过狭缝均做匀加速运动。现要求飘入狭缝的带电粒子中至少有可以射出，则狭缝的间距最大应该为多少？【答案】（1）①，；②；（2）【解析】（1）①带电粒子经过次加速后，根据动能定理，解得，设带电粒子获得最大速