2024年天津中学高考物理一模试卷(含详细答案解析)

2024年天津中学高考物理一模试卷

一、单选题：本大题共6小题，共24分。

1.阴雨天里积雨云会产生电荷，云层底面产生负电荷，在地面感应出正电荷，电场强度达到一定值时大气

将被击穿，发生闪电。若将云层底面和地面看作平行板电容器的两个极板，板间距离记为300讥，电压为

7积雨云底面面积约为。若已知静电力常量与空气的介电常数，则对于以下物理量：

2xlOK,lx108nl2

①云层底面与地面间的电场强度；②云层底面与地面构成的电容器的电容；③云层底面所带电量。可以由

上述条件估算出的是（）

A.只能估算出①B.只能估算出①和②C.只能估算出②和③D.①②③均能

估算出

2.如图1所示，弹簧振子在竖直方向做简谐振动。以其平衡位置为坐标原茗~产.

点，竖直方向上为正方向建立坐标轴，振子的位移x随时间/的变化如图2所I]...........…

小，卜列说法止确的是（）I7fr

A.振子的振幅为BIFL?

B.振子的振动周期为Is

C.t=Is时，振子的速度为正的最大值

D.t=Is时，振子的加速度为正的最大值

3.下列说法中正确的是（）

A.单摆的摆球在通过最低点时合外力等于零

B.有些昆虫薄而透明的羽翼上出现彩色光带是薄膜干涉现象

C.变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一定产生变化的电场

D.一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度人

4.如图所示，电路中所有原件完好，当光照射到光电管上时，灵敏电流计中没有

电流通过，可能的原因是（）------------------]

A.入射光强较弱Q

B.入射光频率太高电普

C.电源正负极接反

D.光照射时间太短

5.如图所示，从高九二1.8m的A点将弹力球水平向右抛出，弹力球与水平地面碰撞两次后与竖直墙壁碰

撞，之后恰能返回4点。已知弹刀球与接触面发生弹性碰撞，碰撞过程中，平行于接触面方向的速度不

变，垂直于接触面方向的速度反向但大小不变，A点与竖直墙壁间的距离为4.8m,重力加速度g=

10?n/s2,则弹力球的初速度大小为（）

^0—*

A.l.5m/sB.2m/sC.3.5m/sD.4m/s

6.一半径为R的半圆形玻璃砖放置在竖直平面上，其截面如下图所示.图中O

为圆心，MN为竖直方向的直径.有一束细光线自O点沿水平方向射入玻璃砖，\

可以观测到有光线自玻璃砖内射用，现将入射光线缓慢平行下移，当入射光线------）

与。点的距离为d时，从玻璃传射出的光线刚好消失.则此玻璃的折射率为（）,

ARR卜一d2Rd

A~~2RduR

JR2-d2

二、多选题：本大题共4小题，共20分。

7.在《流浪地球》的''新太阳时代”，流浪2500年的地球终于定居，开始围绕比邻星做匀速圆周运动,

已知比邻星的质量约为太阳质量的!，目前，地球做匀速圆周运动的公转周期为ly,日地距离为L4UQ4U为

O

天文单位）。若“新太阳时代”地球的公转周期也为\y,可知“新太阳时代”（）

A.地球的公转轨道半径约为;

B.地球的公转轨道半径约为

C.地球的公转速率与目前地球绕太阳公转速率的比值为1：2

D.地球的公转速率与H前地球绕太阳公转速率的比值为1：4

8.预计2020年再发射2~4颗卫星后，北斗全球系统建设将全面完成，使我国的导航定位精度不断提高。

北斗导航卫星有一种是处于地球同步轨道，假设其离地高度为小地球半径为R,地面附近重力加速度为

g，则有（）

A.该卫星运行周期可根据需要任意调节

B.该卫星所在处的重力加速度为（言）2g

C.咳卫星运动动能为就喘

D.该卫星周期与近地卫星周期之比为（1+^）5

9.一简谐机械横波沿x轴负方向传播，已知波的波长为8〃?，周期为2s,t=0s时刻波形如图甲所示，〃、

氏d是波上的三个质点。图乙是波上某一点的振动图象，则下列说法正确的是（）

A.图乙可以表示质点〃的振动

B.在0〜0.25s和0.25〜0.5s两段时间内，质点〃运动位移相同

C.该波传播速度为u=16m/s

D.质点a在£=Is时位于波谷

E.质点d简谐运动的表达式为y=O.lsinnt（m）

10.理论表明，围绕地球转动的卫星，其机械能只与卫星的质量和轨道的长轴大小2，-、、

/\P

有美。如图所示，A为地球，虫。为质量相同的两颗卫星围绕地球转动的轨道形/…卜'

•.OAj

状分别为圆和椭圆，两轨道共面，P为两个轨道的交点，方的半径为Rc的长轴\、一&・•」

■、♦

为2心关于这两颗卫星，下列说法正确的是（）

A.它们的周期不同B.它们的机械能相等

C.它们经过P点时的加速度不同D.它们经过尸点时的速率相同

三、实验题：本大题共2小题，共18分。

11.某实验小组利用如图1所示的装置验证机械能守恒定律，实验主要步骤如下：（不考虑空气阻力的影响）

①将光电门安放在固定于水平地面上的长木板上：

②将细绳一端连在小车上，另一端绕过两个轻质光滑定滑轮后悬挂一钩码，调节木板上滑轮的高度，使该

滑轮与小车间的细绳与木板平行；

13.如图所示，足够长的金属导轨MNC和PQD平行且间距为L左右两侧导轨平面与水平面夹角分别为a=

37。、0=53。,导轨左侧空间磁场平行导轨向下，右侧空间磁场垂直导轨平面向下，磁感应强度大小均为

8.均匀金属棒而和城质量均为阳，长度均为，电阻均为R,运动过程中，两金属棒与导轨保持良好接

触，始终垂直于导轨，金属棒而与导轨间的动摩擦因数为〃=0.5,金属棒球光滑。同时由静止释放两金

属棒，并对金属棒球施加外力P,使球棒保持a=0.2g的加速度沿斜面向下匀加速运动。导轨电阻不计，

重力加速度大小为g,sin37°=0.6,cos370=0.8.求:

(1)金属棒"运动过程中最大加速度的大小；

(2)金属棒ab达到最大速度所用的时间；

(3)金属棒"运动过程中，外力F对。•棒的冲量。

五、计算题：本大题共2小题，共26分。

14.居家学习的某同学设计了一个把阳光导入地下室的简易装置。如图，A8C。为薄壁矩形透明槽装满水后

的竖直截面，其中A8=d,AD=2d,平面镜一端靠在人处，与水平底面夹角9=45。斜放入水槽。太阳

光入射到面上，其中一细束光线以入射角的=53。射到水。面上的。点，进入水中后，射到平面镜距

A点为gd处。不考虑光的色散现象及水槽壁对光线传播的影响，取水对该束光的折射率n二(,sin530=

'cos53°=|.求该束光

⑴射到平面镜时的入射角如；

(it)第一次从水中射出的位置与D点的距离X。

15.如图所示，甲为某一列简谐波£=时刻的图象，乙是这列波上P点从这一时刻起的振动图象。试讨

论:

①波的传播方向和传播速度;

②求0〜2.3s内P质点通过的路程。

答案和解析

1.【答案】D

【解析】【分析】

将云层底面与地面间的电场近似看成匀强电场，根据£=，估算电场强度；分析题意，根据电容器的决定

式可以估算电容大小；再根据Q=CU可以估算云层底面所带电量。

本题要建立模型，掌握电容器定义式和决定式及电场强度与电势差的关系，要注意电容两个公式的区别。

【解答】

24

①根据U=Ed可知云层底面与地面间的电场强度为：E=*=,^(^V/m=6.67x10V/m-,

②已知枳雨云底面面积约为1x108^2,板间距离为3007九、静电力常量左与空气的相对介电常数£,根据

电容器的决定式"箴可以估算电容器的电容；

③根据Q=可以估算云层底面所带电量，故44c错误，。正确。

故选Do

2.【答案】C

【解析】解：AB、由振动的图象可知：振子的振幅为2c•〃?而不是4c/a周期为2s而不是15,故AB错

误；

CD.t=ls时，振子处于平衡位置，加速度为0,速度为正的最大值，故C正确，。错误。

故选：Co

根据图2得到振幅和振动周期；£=1s时振子处于平衡位置，根据简谐运动的规律进行分析。

本题主要是考杳了简谐运动的知识；知道简谐运动的平衡位置是物体静止时受力平衡的位置；振动的质点

在振动过程中各物理量的变化情况可以这样分析：位移增大T回复力增大T加速度增大T速度减小->动能减

小—势能增大。

3.【答案】B

【解析】解：A、单摆的摆球在通过最低点时，回复力等于零，而合外力一定不等于零，故A错误：

8、薄而透明的羽翼上出现彩色光带，是由于羽翼前后表面反射，得来频率的光，进行相互叠加，是薄膜

干涉现象，故8正确；

C、均匀变化的电场产生稳定磁场，非均匀变化的电场产生非均匀变化的磁场，故C错误；

。、根据相对论，则有沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度短，故。错误；

故选：B*

单摆的摆球在通过最低点时回复力等于零；羽翼上出现彩色光带是薄膜干涉现象；均匀变化隹电场产生稳

定磁场，非均匀变化的电场产生非均匀变化的磁场；沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长

度短，从而即可求解.

考查回复力与合外力的区别，掌握薄膜干涉的原理，理解变化中有均匀变化与非均匀变化，知道沿着运动

方向的长度在缩短.

4.【答案】C

【解析】解：A、光电管能否产生光电效应与入射光的强度没有关系。故A错误。

B、若入射光频率太高，则一定大于金属的极限频率，故一定可以发生光电效应，电流计中有电流通过。

故B错误；

C、电源正负极接反时，光电管加上反向电压，光电子做减速运动，可能不能到达阳极，电路中不能形成

电流。故C正确。

力、光电管能否产生光电效应与光照时间没有关系。故。错误。

故选：Co

当入射光波长小于金属的极限波长时，金属能产生光电效应。当光电管上加上反向电压时，灵敏电流计中

可能没有电流通过。

本题考查对光电效应产生的条件理解和应用能力。光电效应产生的条件是取决于入射光的频率或波长，与

入时光的强度、光照时间没有关系.

5.【答案】B

【解析】解：弹力球水平抛出，与地面碰撞两次，又能返回4点，根据运动的对称性，全过程可以看作4

段平抛运动，

每次平抛运动的时间：t=栏=0.6s,总时间为4t=2.4s,

平抛运动水平方向上为匀速直线运动，x=v-4t,

解得初速度：v=2zn/s,故8正确，4CD错误。

故选:B。

弹力球水平抛出，分析运动情况，全过程看作4段平抛运动。

平抛运动水平方向上为匀速直线运动，竖直方向上为自由落体运动，据此分析。

此题考查了平抛运动的规律，分析小球的运动轨迹特点，找出对称关系、儿何关系以及等时关系式，列出

式子是求解的关键。

6.【答案】C

【解析】解：设此光线的临界角为C.

根据题意可知，当入射光线与。点的距离为d时，从玻璃砖射出的光线刚好消

失，光线恰好在MN圆弧面上发生了全反射，作出光路图，如图，根据几何知

识得：

d

sinC=

nD

又sinC=-

n

联立得：n=3

故选:c

从玻璃砖射出的光线刚好消失，说明此时光线恰好在MN圆弧面上发生了全反射，作出光路图，根据临界

角公式sinC-1和几何美系求解.

n

解决本题关键要掌握全反射的条件和临界角公式，并结合几何知以求解.

7.【答案】AC

【脩析】解•：AB、根据万有引力提供向心力可知：竿二吟r,解得公转半径为：厂=悟!，比邻星

质量约为太阳质量：，公转周期相同，则“新太阳时代”，地球的公转轨道半径约为*U,故A正确，3错

oL

误3

CQ、根据誓=加营，解得公转速率〃=舟，比邻星质量约为太阳质量看公转半径之比为1：2,则公

转速率之比为1：2,故C正确，。错误。

故选：AC。

根据万有引力提供向心力，应用万有引力公式与牛顿第二定律求出地球的周期、线速度与轨道半径的关

系，然后分析答题。

本题考查了万有引力定律的应用，知道万有引力提供向心力是解题的前提与关键，应用万有引力公式与牛

顿第二定律可以解题。

8.【答案】BC

【脩析】解：A、地球同步卫星运动周期和地球自转周期相同，周期为24人故A错误;

B、卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力等于重力,有：箴”

在地球表面，有：=mg

联立解得该卫星所在处的重力加速度：g'=（&2g,故8正确：

C、根据万有引力提供向心力，有：绊7=

（R+hyR+h

该卫星的动能为：见=171出=矍族，故C正确；

。、根据开普勒第三定律可知，该卫星周期与近地卫星周期之比为：9=（噜放，故。错误。

故选：BC。

同步卫星的周期与地球自转周期和同。

根据万有引力等「重力和黄金代换式，求解卫星所在处的重力加速度。

根据万有引力提供向心力，结合动能公式分析。

根据开普勒第三定律，得到周期与轨道半径的关系。

此题考查了人造卫星的相关知识，解题的关键是明确同步卫星的特性，根据万有引力提供向心力和黄金代

换式求解相关量。

9【答案】ADE

【脩析】解：A、由图乙知，t=0时刻质点经过位置向下运动，图甲是亡=0时刻的波形，此时〃位于波

峰，位移最大，与图乙中t=0时刻质点的状态不符，而质点/，在£=0时刻经过平衡位置向下运动，与图

乙中t=0时刻质点的状态相符，所以图乙不能表示质点d的振动，可以表示质点的振动，故A正确；

B、由图乙可知，在0~0.25s和0.25〜0.5s两段时间内，质点。运动位移不相同，故8错误；

C＞波的波长为8〃?，周期为2s,故传播速度v=4=gm/s=4m/s,故C错误；

力、因周期7=2s,那么质点。在t=Is时，即振动半个周期，其位于波谷，故。正确；

E、根据平移法可知，质点d下一时刻沿着了轴正方向运动，振嗝力=10cm=O.lrn,而=y=

nrad/s,因此质点d简谐运动的表达式为y=O.lsin7Tt（7n）,故E正确。

故选：ADE。

质点的速度和加速度可根据质点的位置进行判断。在平衡位置时，速度最大，加速度最小；在最大位移

处，速度为零，加速度最大。根据图乙中t=0时刻质点的位置和振动方向，在图甲上找出对应的质点；再

根据波长、周期和频率的关系即可确定传播速度，根据平移法确定各质点的振动方向。

本题既要能理解振动图象和波动图象各自的物理意义，乂要抓住它们之间内在联系，能熟练根据波的传播

方向判断出质点的速度方向。

10.【答案】BD

【解析】解：4卫星。的轨道半径与卫星c运行轨道的半长轴大小相等，都是R,根据开普勒第三定律

可知，两颗卫星运行周期相同，A错误；

B.由题意可知，两颗卫星质量相同，卫星力的轨道半径与卫星c•运行轨道的半长轴大小相等，又知机械能

只与卫星的质量和轨道的长轴大小有关，故机械能相等，8正确；

C卫星经过户点时的加速度为

GM

Q=7T

所以加速度相同，C错误；

。.因为卫星〃的轨道半径与卫星，运行轨道的半长轴大小相等，且质量相等，所以两颗卫星经过尸点时的

势能相同，又因为4选项中两卫星的机械能相等，则动能相同，速率相同，。正确。

故选：BD.

机械能只与卫星的质量和轨道的长轴大小有关；

在尸处分析向心加速度与实际加速度的关系；

根据开普勒第三定律可知甲卫星的半径与乙卫星的半长轴相等，故周期相同，椭圆轨道运行时，远地点运

行速率慢，近地点运行速率快，据此分析运行时间问题。

此题考查了人造卫星的相关知识，属于万有引力定律、开普勒第三定律、牛顿第二定律等知识的综合运

用，注意向心加速度与加速度的关系，这是本题的易错点。

11.【答案】A8C5.70小车与长木板之间存在摩擦阻力做功

【解析】解：(1)小车通过光电门的瞬时速度U则系统动能的增加量△&=；(巾1+血2)卢=:(巾1+

m2)^,钩码重力势能的减小量2Ep=m2gLo

可知还需要测量的物理量有：小车上遮光板的宽度d,小车的质量mi，钩码的质量62,故A8C正确，。

错误

故选:ABC.

(2)遮光板宽度：d=5mm+14x0.05mm=5.70mm

(3)系统动能增加量总是小于钩码重力势能减少量，其原因可能是小车与长木板之间存在摩擦阻力做功。

故答案为：(l)ABC(2)5.70(3)小车与长木板之间存在摩擦阻力做功

根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度得出小车通过光电门的瞬时速度，从而得出系统动能的增加最，

根据下降的高度求出钩码重力势能的减小量。从而确定还需要测量的物理量；游标卡尺的读数等于主尺刻

度加游尺刻度；系统动能增加量总是小于钩码重力势能减少量，其原因可能是小车与长木板之间存在摩擦

阻力做功

解决本题的关键知道实验的原理，知道研究的对象是系统，抓住系统重力势能的减小量和动能的增加量是

否相等进行验证。

22

12.【答案】80g（九5—h2）=返皿=笑也

8/

【解析】解：（1）4、机械能守恒定律表达式左右的质量可以约掉，所以不用天平测出重物的质量，故A错

误：

乐在使用打点计时器时，应该先通电，等打点稳定之后再松开纸带，让重物自由下落，故。正确；

C、验证机械能守恒时，求某一点的瞬时速度，利用平均速度等于中间时刻的速度来计算，不能通过□=

gt计算速度，故C错误；

D、选择体积小、质量大的重物，可以减小空气的阻力，纸带、限位孔在同一竖直线上，可以减小限位孔

对纸带的阻力，故。正确。

故选：BD.

（2）平均速度等于中间时刻的速度，6点速度%=号含，£点速度改=等券，

22

2

根据机械能守恒定律：mg（h5-/i2）=\mvl-\mvj=1m（^）-gm（喏产=师妇哈的二阳）］

22

得重物满足机械能守恒的表达式：g（公一员）二四吗萨皿。

8T

22

故答案为：（1）3。；（2）9（坛一生）二（」6f4）£p3f］）。

（1）机械能守恒定律表达式中的质量可以被约掉，不需要用天平测出重物的质量；先通电，再释放纸带；

通常利用平均速度来求中间时刻的速度，不能通过u=gt计算速度；选择体积小、质量大的重物，纸带、

限位孔在同一竖直线上，可以减小阻力，以减小系统误差。

（2）先利用平均速度求出3、£的速度，再根据机械能守恒定律求机械能守恒表达式。

本题考查了验证机械能守恒定律的实验。实验改进：物体卜落过程中通过某一位置的速度可以用光电计时

器测出来，利用这种装置验证机械能守恒定律，能消除纸带与限位孔的摩擦阻力带来的系统误差。

13.【答案】解：（l）e/棒保持Q=0.2g的加速度沿斜面向下匀加速运动，根据右手定则可知电流方向为

立而，根据左手定则可知必棒受到的安培力垂直于斜面向下，则金属棒必样放瞬间加速度最大，

根据牛顿第二定律可得：mgsina-4mgeosa=mam,

解得金属棒必运动过程中最大加速度的大小为a,n=0.2g；

（2）金属棒"释放之后，合外力为零时速度最大，根据平衡条件可得：

mgsina=^（mgeosa+BIL）,

根据闭合电路的欧姆定律可得：/二枭

金属棒球切割磁感应线产生的感应电动势E=BLvef,

对班棒根据速度时间关系可得：%/=0&3

联立解得：t=鬻：

(3)金属棒"释放之后，任意时刻的加速度为。岫，

根据牛顿第二定律可得：mgsina-p(mgcosa+BIL)=maah,

解得：=0.2g-黑■"，

所以，力棒的加速度随时间变化的图象如图所示，

图象面积代表速度增量，由运动的对称性可知，从金属棒而释放起，经过时间1'=21=慧速度减

为零，此后保持静止，在此过程中，金属棒。■一直做匀加速直线运动，则有：

4的速度：%/=0.2gt',

。'的位移：x=1x0：Zgt，2

对金属棒M规定沿斜面向下为正方向，由动量定理可得：

IF-BlLt'+mgs\x\pt'=mvef-0,

其中：7t，=g=^=%,

不丁LQ2R2R

联立解得：卜二-吗粤，负号代表冲量沿斜面向上。

答：(1)金属棒必运动过程中最大加速度的大小为0.2y；

(2)金属棒时达到最大速度所用的时间为罂；

(3)金属棒M运动过程中，外力?对•棒的冲量大小为即钟，方向沿斜面向上。

SBL

【解析】(1)金属棒必释放瞬间加速度最大，根据牛顿第二定律列方程求解：

(2)根据平衡条件求解金属棒外释放之后达到最大速度时的电流强度，再对4•根据E=8切结合闭合电路

的欧姆定律求解的速度大小，再根据速度时间关系求解时间：

（3）求出金属棒"释放之后任意时刻的加速度与时间的关系，画出加速度图象，根据图象面积表示的物理

意义求解岫静止时经过的时间，再对。1棒由动量定理求解力产的冲量大小和方向。

本题