天津市东丽区2023-2024学年高三（上）开学物理试卷（含解析）

2023-2024学年天津市东丽区高三（上）开学物理试卷
一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）
1. 叠放在水平地面上的四个完全相同的排球如图所示，质量均为，相互接触，球与地面间的摩擦因数都是，则( )
A. 上方球与下方三个球间均没有弹力
B. 下方三个球与水平地面间均没有摩擦力
C. 水平地面对下方三个球的支持力均为
D. 水平地面对下方三个球的摩擦力均为
2. 某物体做直线运动的图象如图所示，据此判断下列表示物体所受合力，表示物体的位移四个选项中正确的是( )
A.
B.
C.
D.
3. 如图，我国发射的“高分五号”卫星，其轨道离地高度约为，而“高分四号”的轨道离地约为它们均绕地球做匀速圆周运动则下列物理量中“高分五号”小于“高分四号”的是( )
A. 周期
B. 角速度
C. 线速度
D. 加速度
4. 年月日上午，四川省自贡某小区一岁小孩自四楼坠下，被当地交警曾伟及热心邻居用被子成功接住，创造了一个爱心奇迹。在小孩被接住的过程中，关于被子的作用，下列说法正确的是( )
A. 增加了小孩单位面积的受力大小
B. 跟直接坠地相比，减小了小孩动量的变化量
C. 跟直接坠地相比，减小了小孩受到的冲量
D. 延长了小孩的受力时间并增大了小孩的受力面积
5. 如图所示，一带正电的粒子以一定的初速度进入某点电荷产生的电场中，沿图中弯曲的虚线轨迹先后经过电场中的、两点，其中点的场强大小为，方向与连线成角；点的场强大小为，方向与连线成角，粒子只受电场力的作用。下列说法中正确的是( )
A. 点电荷带正电
B. 点的电势低于点电势
C. 从到，系统的电势能减小
D. 粒子在点的加速度大于在点的加速度
6. 如图甲为一列简谐横波在时刻的波形图，、分别为波上的两个质点，图乙为点的振动图象，则( )
A. 波沿方向传播
B. 波的传播速度大小为
C. 时，点的加速度达到正向最大
D. 到的过程中，点通过的路程为
7. 年被称为元年，这一年全球很多国家开通了网络。网络使用的无线电电波通信频率是在以上的超高频段和极高频段，比目前及波通信频率是在的特高频段网络拥有更大的带宽和更快的的传输速率。下列说法正确的是( )
A. 信号是横波，信号是纵波
B. 信号和信号相遇能产生干涉现象
C. 信号比信号波长更长，相同时间传递的信息量更大
D. 信号比信号更不容易绕过障碍物，所以通信需要搭建更密集的基站
二、多选题（本大题共4小题，共20.0分）
8. 如图所示，、两束光以不同的入射角由介质射向空气，结果折射角相同，下列说法正确的是( )
A. 在该介质中的折射率比小，在介质中波速大于光
B. 若用做单缝衍射实验，要比用做中央亮条纹更宽
C. 用更易观测到泊松亮斑
D. 做双缝干涉实验时，用光比用光两相邻亮条纹中心的距离更大
9. 如图所示，将理想变压器原线圈接入电压随时间变化规律为的交流电源上，在副线圈两端并联接入规格为“，”的灯泡个，灯泡均正常发光。除灯泡外的电阻均不计，下列说法正确的是( )
A. 变压器原、副线圈匝数比为： B. 电流表示数为
C. 电流表示数为 D. 副线圈中电流的频率为
10. 一种用磁流体发电的装置如图所示。平行金属板、之间有一个很强的磁场，将一束等离子体即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子喷入磁场，、两板间便产生电压。金属板、和等离子体整体可以看作一个直流电源，、便是这个电源的两个电极。将金属板、与电阻相连，假设等离子体的电阻率不变，下列说法正确的是( )
A. 板是电源的负极
B. 等离子体入射速度不变，减小、两金属板间的距离，电源电动势增大
C. A、两金属板间的电势差等于电源电动势
D. A、两金属板间的电势差与等离子体的入射速度有关
11. 对于钠和钙两种金属，其遏止电压与入射光频率的关系如图所示。用、分别表示普朗克常量和电子电荷量，下列说法正确的是( )
A. 钠的逸出功大于钙的逸出功
B. 图中直线的斜率为
C. 在得到这两条直线时，必须保证入射光的光强相同
D. 若这两种金属产生的光电子具有相同的最大初动能，则照射到钠的光频率较低
三、实验题（本大题共3小题，共27.0分）
12. 在“研究平抛运动”实验中，以小钢球离开轨道末端时球心位置为坐标原点，建立水平与竖直坐标轴。让小球从斜槽上离水平桌面高为处静止释放，使其水平抛出，通过多次描点可绘出小球做平抛运动时球心的轨迹，如图所示。在轨迹上取一点，读取其坐标。
下列说法正确的是______。
A.实验所用斜槽应尽量光滑
B.画轨迹时应把所有描出的点用平滑的曲线连接起来
C.求平抛运动初速度时应读取轨迹上离原点较远的点的数据
根据题目所给信息，小球做平抛运动的初速度大小______。
A.
B.
C.
D.
在本实验中要求小球多次从斜槽上同一位置由静止释放的理由是______。
13. 在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，已知配制的油酸溶液中，纯油酸与溶液化为：，该溶液能滴滴，一滴溶液在水面上形成的单分子油膜的面积为。
一滴溶液中所含的纯油酸体积为______；
可测得油酸分子直径为______。
14. 随着智能手机的广泛应用，充电宝成为手机及时充电的一种重要选择。充电宝可以视为与电池一样的直流电源。一充电宝的电动势约为，内阻很小，最大放电电流为，某实验小组测定它的电动势和内阻。他们剥开充电宝连接线的外绝缘层，里面有四根导线，红导线为充电宝的正极，黑导线为充电宝的负极，其余两根导线空置不用，另有滑动变阻器用于改变电路中的电流，定值电阻，两只数字多用电表、，两表均为理想电表，并与开关连成如图所示电路。
图中测量电流的电表是______，测量电压的电表是______。均填写字母“”或“”
调节滑动变阻器，测得多组、数据，记录如表，其中只有一个数据记录有误，审视记录的数据，可以发现表中第______次的记录数据有误。填测量次数的序号
次数
电流
电压
电路中接入可以达到下列哪个效果。______填选项前的字母
A.使测电流的电表读数变化明显
B.为了更准确地测量充电宝内阻
C.避免使充电宝的放电电流过大
D.减小测量电压的电表分流作用
四、计算题（本大题共2小题，共25.0分）
15. 如图，用不可伸长轻绳将物块悬挂在点：初始时，轻绳处于水平拉直状态现将由静止释放，当物块下摆至最低点时，恰好与静止在水平面上的物块发生弹性碰撞碰撞时间极短，碰撞后滑行的最大距离为已知的质量是的倍与水平面间的动摩擦因数为，重力加速度大小为。求
碰撞后瞬间物块速度的大小；
轻绳的长度。
16. 如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨、间距，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成角，、两端接有的电阻。一金属棒垂直导轨放置，两端与导轨始终有良好接触，已知的质量，电阻，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小。在平行于导轨向上的拉力作用下，以初速度沿导轨向上开始运动，可达到最大速度。运动过程中拉力的功率恒定不变，重力加速度。
求拉力的功率；
开始运动后，经速度达到，此过程中克服安培力做功，求该过程中沿导轨的位移大小。
答案和解析
1.【答案】
【解析】【分析】
分别对四个小球整体、上方小球和下方其中一个小球分析，根据平衡条件可明确弹力的大小以及摩擦力的大小，注意静摩擦力和滑动摩擦力的区别与联系。
本题考查共点力平衡条件的应用以及弹力和摩擦力的性质，要注意明确摩擦力分为滑动摩擦力和静摩擦力，掌握二者计算方法的不同。
【解答】
A.对上方球分析可知，小球受重力和下方球的支持力而处于平衡状态，所以上方球一定与下方球有力的作用，故A错误；
B.下方球由于受上方球斜向下的弹力作用，所以下方球有运动的趋势，故下方球受摩擦力作用，故B错误；
C.对四个球的整体分析，整体受重力和地面的支持力而处于平衡，所以三个小球受支持力大小为，每个小球受支持力为，故C正确；
D.三个下方小球受到的是静摩擦力，故不能根据滑动摩擦力公式进行计算，故D错误。
故选C。
2.【答案】
【解析】解：由图可知前两秒物体做初速度为零的匀加速直线运动，所以前两秒受力恒定，做正方向匀加速直线运动，所以受力为负，且恒定，做负方向匀加速直线运动，所以受力为负，恒定，做负方向匀减速直线运动，所以受力为正，恒定，综上分析B正确。
故选：。
在图象中倾斜的直线表示物体做匀变速直线运动，加速度恒定，受力恒定．
速度--时间图象特点：
因速度是矢量，故速度--时间图象上只能表示物体运动的两个方向，轴上方代表的“正方向”，轴下方代表的是“负方向”，所以“速度--时间”图象只能描述物体做“直线运动”的情况，如果做曲线运动，则画不出物体的“位移--时间”图象；
“速度--时间”图象没有时间的“负轴”，因时间没有负值，画图要注意这一点；
“速度--时间”图象上图线上每一点的斜率代表的该点的加速度，斜率的大小表示加速度的大小，斜率的正负表示加速度的方向；
“速度--时间”图象上表示速度的图线与时间轴所夹的“面积”表示物体的位移
本题中物体先匀加速前进，然后匀减速前进，再匀加速后退，最后匀加减速后退，根据运动情况先求出加速度，再求出合力．
本题关键先根据图象确定物体的运动情况，然后求出各段过程的加速度，最后求解合外力．
3.【答案】
【解析】解：万有引力提供向心力：
解得：，，，
A、由可知半径小的周期小，故A正确
B、由可知半径小的角速度大，故B错误
C、由可知半径小的线速度大，故C错误
D、由可知半径小的加速度大，故D错误
故选：。
人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，根据人造卫星的万有引力等于向心力，列式求出线速度、角速度、周期和向心力的表达式，据表达式分析。
本题关键根据人造卫星的万有引力等于向心力，确定出各量的表达式即可轻松解题。
4.【答案】
【解析】解：被子增大了小孩的受力面积，所以减少了小孩单位面积的受力大小，故A错误；
B.与直接坠地相比，动量都是由落地前的动量减小到零，被子无法减小小孩动量的变化量，故B错误；
C.根据动量定理，冲量等于动量变化量，而动量都是由落地前的动量减小到零，变化量相同，所以冲量也相同，故C错误；
D.用被子接住可以延长小孩的受力时间并增大小孩的受力面积，故D正确。
故选：。
根据动量定理可确定当动量变化量相同的情况下，增加作用时间，受力变小。
本题主要考查了动量定理的应用，当动量变化量相同的情况下，增加作用时间，受力变小是解题的关键。
5.【答案】
【解析】解：将、延长相交，交点即为点的位置，如图所示：
A、由上图可知场源电荷在位置，电场方向指向场源电荷，故电荷为负电荷；故A错误；
B、由上图可知，，且点电荷的电场中等势面是以场源电荷为圆心的同心圆，沿着电场线方向，电势逐渐降低，故点的电势高于点电势，故B错误；
C、从到，电场力对带正电的粒子做正功，系统的电势能减小，故C正确；
D、由上图可知，，且根据可知粒子在点的场强小于在点的场强，故粒子在点的加速度小于在点的加速度，故D错误；
故选：。
将、延长相交，即得到点的位置，根据电场方向可判场源电荷的性质；由可比较场强关系。根据两点到距离的大小关系以及电势高低关系。
本题的解题关键是确定的位置，要掌握点电荷电场线分布特点及点电荷的场强公式，知道顺着电场线电势不断降低，且点电荷的等势面是以点电荷为圆心的同心圆。
6.【答案】
【解析】解：根据点的振动图象可知，在时刻，质点向下振动，结合波形图可知，波沿正方向传播，故A错误；
B.波的传播速度大小为
故B错误：
C.时，点处在波谷位置，则此时加速度达到正向最大，故C正确；
D.因波的周期为，则到的过程中经历了，因为点在时刻不是在波峰波谷位置，也不是在平衡位置，则通过的路程不等于，故D错误。
故选：。
在时刻，质点向下振动，结合波形图可知，波沿正方向传播，根据可解得波速；点处在波谷位置，则此时加速度达到正向最大，质点不在波峰波谷位置，也不是在平衡位置，通过的路程不等于．
本题考查横波的图像，解题关键掌握对图像的认识，注意波速的计算公式，质点不在波峰波谷位置，也不是在平衡位置，经历时间其路程不等于。
7.【答案】
【解析】解：、和信号均为电磁波，电磁波传播过程中，电场强度和磁感应强度的方向始终与传播方向垂直，故电磁波为横波，故A错误；
B、和信号的频率不同，不能发生稳定的干涉现象，故B错误；
C、信号比信号频率高，光子的能量大，故相同时间传递的信息量更大，但其波长要比信号短，故C错误；
D、因信号的频率高，则波长小，信号的频率低，则波长长，故信号更容易发生明显的衍射现象，信号更不容易发生明显的衍射现象，所以通信需要搭建更密集的基站，故D正确。
故选：。
明确电磁波的性质，知道电磁波为横波；知道频率越高，粒子性越明显；波长越大，波动性越明显；频率越高，光子的能量大，相同时间内传递的信息量大；波长越长，越容易发生衍射现象。
本题考查了电磁波的相关知识，明确电磁波是横波，注意掌握波长越长波动性越明显，而频率越高粒子性越明显，相同频率的两列波可以发生稳定干涉现象。
8.【答案】
【解析】解：、由图可知，光入射角小于光入射角，、两束光折射角相同，根据折射定律
可得，光在该介质中的折射率比光小，根据
可得，光在该介质中的波速比光大，故A正确；
、由于
所以
又
可得
光的折射率小，波长长，波动性强，当用做单缝衍射实验要比用做单缝衍射实验中央亮条更宽，用同一双缝干涉装置时干涉条纹间距与波长成正比，则用比用光亮条纹中心的距离更小，故B正确，D错误；
C、光比光波长更长，更容易发生明显的衍射现象，更容易观测到泊松亮班，故C错误。
故选：。
根据折射定律分析介质对和光折射率的大小，确定波长的大小，分析波动性强弱。由公式分析光在介质中传播的速度大小。
本题是几何光学与物理光学的简单综合。要掌握折射定律以及折射率与光的波长、频率、临界角、光速等量的关系，知道折射率越大，频率越高，波长越短。
9.【答案】
【解析】解：、灯泡正常发光，灯泡两端的电压，原线圈两端电压有效值为，原、副线圈匝数之比为：：，故A正确；
、根据功率公式可知，副线圈的电流为，根据电流与匝数成反比，所以电流表示数为，故B正确，C错误；
D、由表达式知交流电的角速度，所以交流电的频率，故D错误。
故选：。
根据瞬时值的表达式可以求得输出电压的有效值、周期和频率等，再根据电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，即可求得结论。
本题主要考查变压器的知识，要能对变压器的最大值、有效值、瞬时值以及变压器变压原理、功率等问题彻底理解。
10.【答案】
【解析】解：、根据左手定则，正电荷向下偏转，所以板带正电，为直流电源的正极，板带负电，为直流电源的负极，故A错误；
B、最终电荷在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，有：，解得电动势：，减小、两金属板间的距离，电源电动势减小，故B错误；
C、、两金属板间的电势差为路端电压，不等于电源电动势，故C错误；
D、设直流电源的内阻为，根据闭合电路欧姆定律可知，，则、两金属板间的电势差与等离子体的入射速度有关，故D正确。
故选：。
等离子体受到洛伦兹力发生偏转，根据正电荷的偏转方向确定直流电源的正极。
最终电荷在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，根据平衡求出电源的电动势。
该题考查了霍尔效应及其应用，解决本题的关键掌握左手定则判断洛伦兹力的方向，以及会根据电荷的平衡求出电动势的大小，即极板间的电势差。
11.【答案】
【解析】解：、根据光电效应方程得：
又
解得：；
当遏止电压为时，对应的频率为金属的极限频率，结合图可知钠的极限频率小，则钠的逸出功小。故A错误；
B、由知图线的斜率，故B正确；
C、由知图线的特点与光的强度无关。故C错误；
D、钠的逸出功小，结合可知，若这两种金属产生的光电子具有相同的最大初动能，则照射到钠的光频率较小。故D正确。
故选：。
根据光电效应方程得出遏止电压与入射光频率的关系，通过图线的斜率求出普朗克常量；遏止电压为零时，入射光的频率等于截止频率。
解决本题的关键掌握光电效应方程，以及知道光电子的最大初动能与入射光的强度无关，与入射光的频率有关；掌握光电效应方程以及最大初动能与遏止电压的关系。
12.【答案】；；小球到达斜槽末端时的速度相同，确保多次运动的轨迹相同。
【解析】解：、只要小球从斜槽同一位置由静止释放，小球做平抛运动的初速度就相同，实验所用斜槽应不必光滑，故A错误；
B、画轨迹时应把尽可能多的描出的点用平滑的曲线连接起来，故B错误；
C、为减小实验误差，求平抛运动初速度时应读取轨迹上离原点较远的点的数据，故C正确。
故选：。
小球做平抛运动，设运动时间为，
水平方向
竖直方向
解得：，故ABC错误，D正确。
故选：。
实验中要求小球多次从斜槽上同一位置由静止释放的理由是小球到达斜槽末端时的速度相同，确保多次运动的轨迹相同。
故答案为：；；小球到达斜槽末端时的速度相同，确保多次运动的轨迹相同。
根据实验注意事项分析答题。
应用平抛运动规律求出小球的初速度大小。
为使小球到达斜槽末端时速度相等，小球应从斜槽的同一位置由静止释放。
理解实验原理是解题的前提，掌握基础知识、应用平抛运动规律即可解题。
13.【答案】
【解析】解：根据题目条件可得，一滴溶液中所含有的纯油酸的体积为
；
根据公式可得：
。
故答案为：；
根据题目条件得出纯油酸的体积；
根据公式计算出油酸分子的直径。
本题主要考查了油膜法测量油酸分子直径大小的实验，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合公式即可完成分析。
14.【答案】，；；。
【解析】解：依据实物连接图，画出实验的电路图如图所示，图中测量电流的电表是，测量电压的电表是。
记录的数据表格中，从次数依次到次数，电流值依次增大，根据，路端电压即电压表示数要依次变小，审视记录的数据，可以发现表中第次的电压值大于第次的电压值，其它次数的电压值均满足依次变小，故表中第次的记录数据有误。
、根据闭合电路欧姆定律得：，可见接入此式的分母较大，对于滑动变阻器阻值相同的变化，的变化比没有接入时的变化小，即接入不会使测电流的电表读数变化明显，故A错误；
C、由题意知充电宝的内阻很小，最大放电电流为，当滑动变阻器接入电阻值较小时，的接入使电路的最大电流不会超过，避免使充电宝的放电电流过大，起到保护电路的作用，故C正确；
D、由图可知与和测量电压的电表为并联关系，其它条件一定时，的接入会使流过电表的电流变大，不会减小测量电压的电表分流作用，故D错误；
B、由上分析可知，接入并没有减小电压表的分流作用引起的系统误差，所以并不是为了更准确地测量充电宝内阻，故B错误。
故选C。
15.【答案】解：设的质量为，则的质量为。
碰撞后滑行过程，根据动能定理得
。
解得，碰撞后瞬间物块速度的大小
对于、碰撞过程，取水平向左为正方向，根据动量守恒定律得
。
根据机械能守恒得 。
设轻绳的长度为对于下摆的过程，根据机械能守恒得
。
联立解得
答：
碰撞后瞬间物块速度的大小为。
轻绳的长度是。
【解析】研究碰撞后滑行过程，根据动能定理求碰撞后瞬间物块速度的大小；
根据动量守恒定律和机械能守恒定律结合求出碰撞前瞬间物块的速度，再研究下摆的过程，由机械能守恒定律求轻绳的长度。
分析清楚物块的运动过程是解题的前提，把握每个过程的物理规律是关键。要知道弹性碰撞过程系统动量守恒、机械能守恒，运用动能定理时要注意选择研究的过程。
16.【答案】在棒运动过程中，由于拉力功率恒定，棒做加速度逐渐减小的加速运动，速度达到最大时，加速度为零，设此时拉力大小为，安培力大小为
由平衡条件得
此时棒产生的感应电动势为
设回路中感应电流为，根据闭合电路欧姆定律得
拉力的功率
联立以上各式解得
棒从到的过程中，由动能定理得
解得
答：拉力的功率为；
该过程中沿导轨的位移大小为。
【解析】棒匀速运动时速度最大，根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律求出感应电流，由求出棒受到的安培力大小，再根据平衡条件求出此时拉力大小，由求拉力的功率；
根据动能定理求沿导轨的位移大小。
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