届天津市市区重点中学高三下一模联考物理试题含答案解析.docx
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届天津市市区重点中学高三下一模联考物理试题含答案解析
2022届天津市市区重点中学高三(下)一模联考物理试题
学校:
___________姓名:
___________班级:
___________考号:
___________
一、单选题
1.下列说法正确的是( )
A.空气中PM2.5的运动属于分子热运动
B.温度相同的氧气和臭氧气体,分子平均动能不相等
C.当分子力表现为引力时,分子势能随分子间距离的减小而增大
D.用油膜法测出油酸分子直径后,还需知道油酸的摩尔体积,才可估算出阿伏伽德罗常数
2.今年夏天暴雨灾害频发。
若雨滴(可视为球形、密度一定)在空中下落时受到的空气阻力为f=kR2v2,k是常量,R为雨滴半径,v为雨滴速度。
所有雨滴从同一足够高高度由静止下落,无风时最终匀速落到地面上。
重力加速度为g,落地过程雨滴保持球形不变,下列说法正确的是( )
A.无风时,雨滴开始下落做匀加速直线运动
B.无风时,半径不同的雨滴落到地面时的速度可能相等
C.刮水平风时,雨滴落地的竖直速度不会改变
D.刮水平风时,雨滴落地速率与无风时相等
3.一列简谐横波沿x轴传播,t=0.1s时刻的波形如图甲所示,其质点P的振动图像如图乙所示,则该波的传播方向和波速分别是( )
A.沿x轴正方向,60m/sB.沿x轴负方向,60m/s
C.沿x轴负方向,30m/sD.沿x轴正方向,30m/s
4.“祝融号”火星车登陆火星之前,“天问一号”探测器沿椭圆形的停泊轨道绕火星飞行,其周期为2个火星日,假设某飞船沿圆轨道绕火星飞行,其周期也为2个火星日,已知一个火星日的时长约为一个地球日,火星质量约为地球质量的0.1倍,则该飞船的轨道半径与地球同步卫星的轨道半径的比值约为( )
A.
B.
C.
D.
5.如图所示,有一理想变压器,原、副线圈的匝数比为n∶1,原线圈两端接入正弦交流电源,电压为u=U0cos100πtV,副线圈接有一个交流电流表和一个电动机。
电动机线圈电阻为R,当开关S接通后,电流表读数为I,在磁感应强度为B的匀强磁场中,电动机带动一电阻为r、质量为m、长为l的金属杆在光滑的没有电阻的导轨上以速度v匀速上升,重力加速度为g。
下列判断正确的是( )
A.电动机两端电压为IR,其消耗的电功率为I2R
B.电动机的热功率为I2R,副线圈电压的有效值为
C.原线圈中的电流为nI,副线圈电流的频率为50Hz
D.变压器的输入功率为
二、多选题
6.以下说法正确的是( )
A.轴核裂变的核反应方程可能为
B.核聚变反应方程可能为
C.发生β衰变时原子核放出电子,说明电子是原子核的组成部分
D.中子和质子结合成氘核,若此过程质量亏损为
,则氘核的结合能为
7.真空中一平面直角坐标系xOy内,存在着平行x轴方向的电场,x轴上各点的电势φ随位置x变化的关系图像如图所示,x=0处电势为6V。
一个带负电粒子从x=1cm处由静止释放,不计粒子重力,则下列说法正确的是( )
A.x=2cm处的电势为零,电场强度大小也为零
B.x=-1cm的电场强度小于x=1cm处的电场强度
C.粒子沿x轴负方向运动过程中,电势能先变大后变小
D.粒子沿x轴负向运动到的最远位置处的坐标为x=-1.5cm
8.如图甲所示,质量为m的物块在
时刻受沿斜面向上的恒力
作用,从足够长的倾角为
的固定光滑斜面底端由静止向上滑行,在
时刻撤去恒力
加上反向恒力
,物块的速度一时间图像如图乙所示,
时刻物块恰好返回到斜面底端,已知物块在
时刻的速度为
,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A.物块从
时刻到返回斜面低端的过程中重力的冲量大小为
B.物块从
时刻到返回斜面底端的过程中动量的变化量大小为
C.
的冲量大小为
D.
的冲量大小为
三、实验题
9.如图所示,用质量为m的重物通过滑轮牵引质量为M的小车,使它在长木板上运动,打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。
利用该装置可以完成“探究动能定理”的实验。
(1)实验中,需要平衡摩擦力和其他阻力,正确操作方法是把长木板右端垫高,在不挂重物且______(选填选项前的字母)的情况下,轻推一下小车,若小车拖着纸带做匀速运动,表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。
A.计时器不打点 B.计时器打点
(2)接通电源,释放小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,将打下的第一个点标为O。
在纸带上依次取A、B、C……若干个计数点,已知相邻计数点间的时间间隔为T。
测得A、B、C……各点到O点的距离为
、
、
……如图所示。
实验中,重物质量远小于小车质量,可认为小车所受的拉力大小为
。
从打O点到打B点的过程中,拉力对小车做的功
______,打B点时小车的速度
______。
(3)以
为纵坐标,W为横坐标,利用实验数据作出如图所示的
图像。
由此图像可得
随W变化的表达式为______。
根据功与能的关系,动能的表达式中可能包含
这个因子;分析实验结果的单位关系,与图线斜率有关的物理量应是______。
(4)假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响,若重物质量不满足远小于小车质量的条件,则从理论上分析,图中正确反映
关系的是______。
A.
B.
C.
D.
10.由半导体材料制成的热敏电阻阻值会随温度的变化而变化。
利用热敏电阻对温度敏感的特性可设计一个火灾自动报警系统,要求热敏电阻温度升高至
时,系统开始自动报警。
所用器材有:
A.直流电源
(
,内阻不计);
B.电流表(量程
,内阻约
);
C.电压表(量程
,内阻约
);
D.热敏电阻
;
E.报警器(内阻很小,流过的电流超过
时就会报警,超过
时就会损坏);
F.滑动变阻器
(最大阻值
);
G.电阻箱
(最大阻值
);
H.单刀单掷开关
;
I.单刀双掷开关
;
J.导线若干。
(1)用图(a)所示电路测量热敏电阻
的阻值。
当温度为
时,电压表读数为
,电流表读数为
;当温度为
时,调节变阻器
,使电压表读数仍为
,电流表指针位置如图(b)所示,此时热敏电阻的阻值为__________
,该电路测得的阻值比真实值__________(填“偏大”或“偏小”)。
由以上实验数据可知,该热敏电阻
的阻值随温度的升高而__________(填“增大”或“减小”)。
(2)某同学利用该热敏电阻
设计的火灾自动报警的电路实物连线如图(c)所示,其中只有一个器件的导线连接有误,该器件为__________(填写器件名称前的字母)。
正确连接后,先把开关
接到1,使用电阻箱
对电路进行调试,其阻值应设置为__________
,然后使变阻器
阻值逐渐减小,直至报警器开始报警,此时
连入电路的阻值为__________
。
电路调试完毕后,保持
阻值不变,再把开关
接到2,热敏电阻
便接入电路,火灾报警系统便可正常工作。
四、解答题
11.如图所示,质量M=4kg的木板长L=1.44m,静止在光滑的水平地面上,其水平顶面右端静置一个质量m=1kg的小滑块(可视为质点),小滑块与板间的动摩擦因数μ=0.4(g取10m/s2)今用水平力F=28N向右拉木板,小滑块将与长木板发生相对滑动。
求:
(1)小滑块与长木板发生相对滑动时,它们的加速度各为多少?
(2)经过多长时间小滑块从长木板上掉下?
12.如图所示,两根足够长光滑平行金属导轨PP′、QQ′相距L倾斜放置,与水平面的夹角为θ,匀强磁场垂直于导轨平面,磁感应强度为B,导轨的上端与水平放置的两金属板M、N相连,板间距离为d,板间固定有一带电微粒,质量为m,接入电阻与定值电阻相等(阻值均为R)的金属棒ab水平跨放在导轨上,金属棒ab的质量为M,下滑过程中与导轨接触良好,现将金属棒ab由静止释放,当金属棒的速度达到稳定时释放板间带电微粒,带电微粒恰好保持静止,不计金属导轨的电阻,重力加速度为g。
(1)求带电微粒带何种电荷及比荷值;
(2)求金属棒ab下滑的稳定速度大小。
13.如图甲所示,边界为L1、L2,宽度为d的竖直狭长区域内,存在垂直纸面向里的匀强磁场和竖直方向的电场。
电场的电场强度作周期性变化的规律如乙图所示,E>0表示电场方向竖直向上。
t=0时,一带正电、质量为m的微粒从左边界L1上的N1点以水平速度v射入该区域,沿直线运动到Q点后,做一次完整的圆周运动,再沿直线运动到右边界L2上的N2点。
Q为线段N1N2的中点,重力加速度为g,上述d、m、v、g和图像中的E0为已知量。
(1)求微粒所带电荷量q和磁感应强度B的大小;
(2)求电场变化的周期T;
(3)改变宽度d,使微粒仍能按上述运动过程通过相应宽度的区域,求T的最小值。
参考答案:
1.D
【解析】
【详解】
A.PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物,它的运动不是分子热运动,故A错误;
B.温度是分子平均动能的标志,温度相同的氧气和臭氧气体,分子平均动能相等,故B错误;
C.当分子力表现为引力时,分子间距离减小时,分子力做正功,分子势能减小,故C错误;
D.用油膜法测出油酸分子直径后,可估算出每个油酸分子的体积,再用油酸的摩尔体积除以每个油酸分子的体积即可估算出阿伏伽德罗常数,故D正确。
故选D。
2.C
【解析】
【详解】
A.无风时,雨滴开始下落过程中所受阻力随速度增大而增大,所受合外力逐渐减小,雨滴做加速度减小的加速直线运动,故A错误;
B.雨滴匀速运动时,根据平衡条件有
①
设雨水密度为ρ,则
②
联立①②解得
③
根据③式可知半径不同的雨滴落到地面时的速度不可能相等,故B错误;
CD.刮水平风时,水滴在竖直方向上受力情况不变,雨滴落地的竖直速度不会改变,但由于雨滴落地时具有了水平速度,所以雨滴落地速率比无风时大,故C正确,D错误。
故选C。
3.A
【解析】
【详解】
由P点的振动图像可知,在t=0.1s时,质点P在平衡位置以下沿y轴正向向平衡位置振动,结合波形图可知波沿x轴正向传播,波速
故选A。
4.D
【解析】
【分析】
【详解】
绕中心天体做圆周运动,根据万有引力提供向心力,可得
则
,
由于一个火星日的时长约为一个地球日,火星质量约为地球质量的0.1倍,则飞船的轨道半径
则
故选D。
【点睛】
5.D
【解析】
【详解】
A.电动机不是纯电阻元件,不能用欧姆定律计算其两端电压,其消耗的电功率也不等于I2R,故A错误;
B.电动机的热功率为I2R,由题意可知原线圈电压的有效值为
根据理想变压器变压规律有
解得副线圈电压的有效值为
故B错误;
C.根据理想变压器变流规律有
所以原线圈中的电流为
变压器不改变电流的频率,所以副线圈电流的频率等于原线圈电流的频率,为
故C错误;
D.金属杆上升过程中所受安培力大小为
电动机的输出功率为
变压器的输入功率为
故D正确。
故选D。
6.BD
【解析】
【详解】
A.结合质量数守恒和质子数守恒可知,轴核裂变的核反应方程可能为
故A正确;
B.结合质量数守恒和质子数守恒可知,核聚变反应方程为
故B错误;
C.发生β衰变时,原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子,电子释放出来,故C错误;
D.中子和质子结合成氘核,若此过程质量亏损为
,根据爱因斯坦质能方程可知,释放的能量为
则氘核的结合能为
,故D正确。
故选BD。
7.BD
【解析】
【分析】
【详解】
A.φ-x图像的斜率等于电场强度,可知x=2cm处的电势为零,电场强度大小不为零,选项A错误;
B.x=-1cm处直线的斜率小于x=1cm处直线的斜率,可知x=-1cm处的电场强度小于x=1cm处的电场强度,选项B正确;
C.粒子沿x轴负方向运动过程中,由于电势逐渐降低,则带负电的粒子电势能逐渐变大,选项C错误;
D.由能量关系,粒子沿x轴负向运动到的最远位置处的电势能等于x=1cm处的电势能,则运动到的最远位置处的电势等于x=1cm处的电势,则该位置坐标为x=-1.5cm,选项D正确。
故选BD。
8.AC
【解析】
【分析】
【详解】
A.物块从t=0开始运动到2t0时刻物块恰好返回到斜面底端,重力的冲量为
A正确;
B.0-t0做匀加速直线运动
t0-2t0做匀变速直线运动
联立解得
则2t0的速度为
则物块从t0时刻到返回斜面底端的过程中动量的变化量大小
B错误;
C.0-t0的加速度为
根据牛顿第二定律
则F1的冲量大小为
C正确;
D.因为
根据牛顿第二定律
解得
根据C的分析F1的冲量大小为
得到F2的冲量大小为
D错误。
故选AC。
9. B
,
质量 A
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]平衡摩擦力时需要让打点计时器工作,纸带跟打点计时器限位孔间会有摩擦力,且可以通过纸带上打出的点迹判断小车的运动是否为匀速直线运动。
故选B。
(2)[2]小车拖动纸带移动的距离等于重物下落的距离,又小车所受拉力约等于重物重力,因此
[3]小车做匀变速直线运动,因此打B点时小车的速度为打AC段的平均速度,则
(3)[4][5]由图3可知,图线斜率
即
;设小车质量为M,根据动能定理有
变形得
即
因此与图线斜率有关的物理量为质量
(4)[6]若m不满足远小于M,则由动能定理有
可得
与
仍然成正比关系
故选A。
10. 600 偏大 减小
600 3000
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2][3]由图(b)可知,电流表的示数为
,则此时热敏电阻的阻值为
;
该方法所测电流值为真实电流值,所测电压值为热敏电阻和电流表两端的总电压,故根据
可知此时所测电阻值偏大;在相同电压下,温度越高,通过电流越大,说明热敏电阻的阻值随温度的升高而减小;
(2)[4][5][6]滑动变阻器
的导线连接有误,两根导线都连接在上端,无法起到改变接入电阻阻值的作用,接线柱应一上一下连接;先使用电阻箱
进行调试,其阻值设置应为
的自动报警电阻,即
;此时要求刚好在
时自动报警,则通过电路的电流
,报警器和电流表的电阻很小,可忽略不计,可得此时滑动变阻器的阻值为
11.
(1)4m/s2,6m/s2;
(2)1.2s
【解析】
【分析】
【详解】
(1)小滑块与长木板发生相对滑动时,对滑块与木板,分别由牛顿第二定律可得
解得
,
(2)设经过时间t小滑块从长木板上掉下,该过程滑块与木板的位移满足
解得
12.
(1)负电,
;
(2)
【解析】
【详解】
(1)根据右手定则可知金属棒下滑时产生的感应电流方向为b→a,所以M板带正电,而带电微粒所受电场力竖直向上,所以微粒带负电;
当金属棒的速度达到稳定时,设通过金属棒的电流为I,对金属棒根据平衡条件有
①
此时M、N之间的电压为
②
电场强度大小为
③
对微粒根据平衡条件有
④
联立①②③④解得
⑤
(2)设金属棒下滑的稳定速度大小为v,则速度稳定时金属棒产生的感应电动势为
⑥
联立①⑥解得
⑦
13.
(1)
;
(2)
(3)
【解析】
【分析】
【详解】
(1)根据题意,微粒做圆周运动,洛伦兹力完全提供向心力,重力与电场力平衡,则
mg=qE0
开始时微粒水平向右做直线运动,则竖直方向合力为0.则
mg+qE0=qvB
联立得
(2)设微粒从N1运动到Q的时间为t1,作圆周运动的周期为t2,则
=vt1
qvB=m
2πR=vt2
联立得
t1=
t2=
电场变化的周期
(3)若微粒能完成题述的运动过程,要求
d≥2R
联立得
R=
设N1Q段直线运动的最短时间t1min,得
t1min=
,
因t2不变,T的最小值
Tmin=t1min+t2=
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