2024年天津市高三学业水平等级性考试物理模拟试题（九）（含答案）

2024年天津市高三学业水平等级性考试物理模拟试题（九）（含答案）
第Ⅰ卷（共40分）
一、单项选择题（每小题5分，共25分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的）
1．研究人员已成功使用钚238衰变时所产生的能量作为人造心脏所需的能量来源，其衰变方程式为；有些核电池是利用铀232衰变释放的能量来提供电能的，其衰变方程式为，下列说法正确的是（ ）
A．钚238发生的是衰变
B．铀232发生的衰变
C．Y的中子数比X的中子数多4个
D．钚238的比结合能小于铀232的比结合能
2．如图（a）所示为氢原子能级图，图（b）Ⅰ、Ⅱ分别是氢原子从高能级跃迁到低能级产生的两种频率的单色光的干涉条纹。结合图中所给数据，下列说法正确的是（　　）
A．Ⅰ光的频率比Ⅱ光的频率小
B．用Ⅱ光照射某金属时，能产生光电子，则用Ⅰ光照射一定能产生光电子
Ⅰ光的光子动量比Ⅱ光的光子动量小
D．如果Ⅰ光和Ⅱ光分别同时通过双缝中的一个缝，其干涉条纹宽度在图（b）两条纹宽度之间
3．10月6日，杭州第19届亚运会艺术体操个人全能资格赛暨个人团体决赛在黄龙体育中心体育馆举行。中国队以总分313.400获团体铜牌。下图为中国队选手赵樾进行带操比赛。某段过程中彩带的运动可简化为沿x轴方向传播的简谐横波，时的波形图如图甲所示，质点Q的振动图像如图乙所示。下列判断正确的是（　　）
A．简谐波沿x轴负方向传播
B．该时刻P点的位移为
C．再经过0.25s，P点到达平衡位置
D．质点Q的振动方程为
4．2023年10月26日11时14分，搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F遥十七运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射。17时46分，神舟十七号载人飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接。飞船的发射过程可简化为：飞船从预定轨道Ⅰ的A点第一次变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达椭圆轨道的远地点B时，再次变轨进入空间站的运行轨道Ⅲ，与变轨空间站实现对接。假设轨道Ⅰ和Ⅲ都近似为圆轨道，不计飞船质量的变化，空间站轨道距地面的高度为h，地球半径为R，地球表面的重力加速度为g。下列说法正确的是（　　）
A．在轨道Ⅰ上飞船与地心连线单位时间内扫过的面积小于在轨道Ⅲ上飞船与地心连线单位时间内扫过的面积
B．飞船在椭圆轨道Ⅱ经过A点的速度一定大于
C．飞船沿轨道Ⅱ由A点到B点的时间为
D．飞船在椭圆轨道Ⅱ经过A点的加速度比飞船在圆轨道Ⅰ经过A点的加速度大
5．在空间中水平面MN的下方存在竖直向下的匀强电场，质量为m的带电小球由MN上方的A点以一定初速度v 水平抛出，从B点进入电场，到达C点时速度方向恰好水平，A、B、C三点在同一直线上，且，如图所示，由此可知（　　）
A．小球带正电
B．电场力大小为
C．小球从A到B与从B到C的运动时间相等
D．小球从A到C的过程中重力对小球做的功与从B到C的过程中电场力对小球做的功的绝对值相等
二、不定项选择题（每小题5分，共15分。每小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．下列说法正确的是（ ）
A．唐诗《观荷叶露珠》中有“霏微晓露成珠颗”，诗中荷叶和露水表现为浸润
B．随着两分子间距离的增大，可能出现分子势能增大而分子间的作用力减小的过程
C．密闭气体压强不变时，温度越高，单位时间内容器壁单位面积受到气体分子撞击的次数越多
D．石墨和金刚石都是碳单质但它们的物理性质不同，是由于组成它们的原子排列结构不同
7．如图甲所示是目前市面上流行的手摇手机充电器，它体型小，携带方便，可以在紧急状态下给手机临时充电，其示意图如图乙所示。若某人摇动手柄给手机充电时，其内部线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，下列说法正确的是（　　）
A．线圈转动的快慢程度会影响回路中的电流大小
B．当线圈转到图乙所示位置时，电流方向将发生改变
C．若从图乙位置开始计时，线圈中的电流瞬时值表达式为
D．当线圈转到图乙所示位置时，穿过线圈磁通量的变化率最大
8．如图所示，竖直放置的∩形光滑导轨宽为，矩形匀强磁场Ⅰ、Ⅱ的高和间距均为，磁感应强度为。质量为的水平金属杆由静止释放，进入磁场Ⅰ和Ⅱ时的速度相等。金属杆在导轨间的电阻为，与导轨接触良好，其余电阻不计，重力加速度为，金属杆（　　）
A．刚进入磁场Ⅰ时加速度方向竖直向下
B．穿过磁场Ⅰ的时间大于在两磁场之间的运动时间
C．穿过两磁场产生的总热量为
D．释放时距磁场Ⅰ上边界的高度h等于
第Ⅱ卷（共60分）
9．（12分）
（一）阿特伍德机是英国数学家和物理学家阿特伍德创制的一种著名力学实验装置。受此原理启发，某学习小组设计了图甲所示装置来探究物体质量一定时加速度与合力关系。主要实验步骤如下：
①将小桶释放，让质量为m的物块A上的挡光片从光电门1处由静止开始竖直向上运动，记录挡光片从光电门1运动到光电门2的时间t和此过程中拉力传感器的示数；
②往小桶里加适量的沙，多次重复步骤①，获得多组与t对应的F值。
请回答下列问题：
(1)为完成实验目的，还需要测量的物理量有___________。（填正确答案标号）
A．定滑轮的质量
B．拉力传感器与小桶及桶内沙的总质量M
C．两光电门间的高度差h
(2)物块A的加速度大小 （用t和还需要测量的物理量表示）。
(3)根据多组与a对应的F值的数据，作出图像。
①下列图像能正确反映a随F变化的规律的是 ；（填正确答案标号）
A． B． C．
②利用正确的图像， （填“能”或“不能”）测出当地重力加速度大小。
（二）为了测量某待测电阻Rx的阻值（约为30Ω），有以下一些器材可供选择。
电流表A1（量程0~50mA，内阻约10Ω）；
电流表A2（量程0~3A，内阻约0.12Ω）；
电压表V1（量程0~3V，内阻很大）；
电压表V2（量程0~15V，内阻很大）；
电源E（电动势约为3V，内阻约为0.2Ω）；
定值电阻R（20Ω，允许最大电流1.0A）；
滑动变阻器R1（0~10Ω，允许最大电流2.0A）；
单刀单掷开关S一个，导线若干。
（1）对于电流表和电压表的选择，下列说法正确的是( )
A．电流表应选A1，电压表应选V1
B．电流表应选A1，电压表应选V1
C．电流表应选A2，电压表应选V2
D．电流表应选A2，电压表应选V2
（2）请在下面的虚线框内画出测量电阻Rx的实验电路图。（要求所测量范围尽可能大）
（3）某次测量中，电压表示数为U时，电流表示数为I，则计算待测电阻阻值的表达式为Rx= 。
10．（16分）如图所示，半径的四分之一圆弧形光滑轨道竖直放置，圆弧最低点B与长为的水平面BC相切于B点，BC离地面高，C点与一倾角为的光滑斜面连接，质量的小滑块从圆弧上某点由静止释放，到达圆弧B点时小滑块对圆弧的压力刚好等于其重力的2倍，当小滑块运动到C点时与一个质量的小球正碰，碰后返回恰好停在B点，已知滑块与水平面间的动摩擦因数。（，，g取）求：
（1）小滑块应从圆弧上离地面多高处释放；
（2）小球第一落点到C点的距离。
11．如图所示的坐标空间中有匀强电场和匀强磁场，电场方向沿轴负方向，磁场方向垂直于纸面向里，轴为两种场的分界面，磁场区的宽度为d。现有一带负电的粒子，质量为、电荷量大小为，该粒子从轴上的点处以初速度沿轴正方向开始运动，然后经过轴上的点进入磁场，不计带电粒子重力，求：
（1）两点间的电势差；
（2）若要求粒子能穿越磁场区域且不再返回电场中，则磁感应强度应满足的条件；
（3）若粒子垂直于磁场右边界穿出磁场，求粒子从N点至垂直穿出磁场所经历的时间？
12．涡流制动是磁悬浮列车高速运行过程中进行制动的一种方式。某研究所制成如图所示的车和轨道模型来定量模拟磁悬浮列车的涡流制动过程，车厢下端有电磁铁系统固定在车厢上，能在长、宽的矩形区域内产生大小为，方向竖直向下的匀强磁场，长大于、宽也为的单匝矩形线圈间隔铺设在轨道正中央，其间隔也为，每个线圈的电阻为，导线粗细忽略不计。在某次实验中，模型车速度为时，启动电磁铁制动系统，直到模型车停止运动。已知模型车的总质量为，不计空气阻力，不考虑磁场边缘效应的影响，求：
（1）在电磁铁系统的磁场全部进入任意一个线圈的过程中，通过线圈的电荷量；
（2）在刹车过程中，模型车系统每通过一个线圈，速度的变化量是否恒定？如果恒定，是多少？如果不恒定，说明理由；
（3）如果车厢下端的电磁铁系统产生的磁感应强度可随车速的减小而自动增大（由车内速度传感器控制），但最大不超过，在某次实验中，模型车速度为时，启动电磁铁制动系统，车立即以加速度做匀减速直线运动；当磁感应强度增加到后，磁感应强度保持不变，直到模型车停止运动，求模型车的制动距离。
参考答案
1．D 2．B 3．C 4．A 5．D 6．BD 7．AD 8．BC
9．（一） (1)C (2) (3) C 能
（二） A
10．（1）由题图可知B点为圆周运动的最低点，在该点有
由牛顿第三定律有，在该点支持力大小等于压力大小，所以有
设滑块由距离地面H高处下滑，有
解得
（2）设滑块到达C点且碰撞前的速度为，由
在C点两滑块发生碰撞，设碰后滑块速度变为，小球速度为，由于碰后滑块速度方向反向，且滑块回到B点恰好速度为零，由动量守恒有
对滑块又有
解得
对于碰后小球做平抛运动，其水平方向做匀速直线运动，有
竖直方向有
设小球落在水平地面上，则有
解得
水平位移为
落点与C的距离
斜面的长为
所以小球恰好落在斜面与水平面的交点上。综上所述，落点与C的距离为0.75m。
11．（1）粒子从M到N做类平抛运动，x轴方向运动
y轴方向运动
加速度
电势差
解得
（2）粒子在磁场中做匀速圆周运动，如图
粒子从M到N由动能定理得
解得
粒子进入磁场时与+x方向的夹角为，则
粒子能穿越磁场区域且不再返回电场中，则
粒子在磁场中运动
解得
（3）粒子从M到N运动的时间
粒子垂直右边界射出磁场，如图
粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径
粒子在磁场中运动的周期
在磁场中运动的时间
解得
粒子从N点至垂直穿出磁场所经历的时间
12．（1）在电磁铁系统的磁场全部进入任意一个线圈的过程中，其平均电动势为
通过线圈的过程的平均电流为
通过线圈的电荷量
由上述式子整理有
（2）在刹车过程中，模型车系统每进入一个线圈，速度的变化量恒定，在刹车过程中，电磁铁系统每进入一个线圈过程，根据动量定理有
即
整理有
即每通过一个线框，速度的减小量一定，同理每出离一个线圈时速度减小仍为，则模型车每经过一个线圈速度减小。
（3）设电磁铁系统产生的磁场的磁感应强度达到最大时，模型车的速度为，电磁铁的边切割磁感线产生的感应电动势和感应电流分别为
电磁铁受到的安培力产生的加速度a满足
由上述的式子解得模型车的速度为
模型车由减速到过程中，做匀减速运动，由运动学公式有
整理后得
在磁感应强度达到最大后，模型车速度为时，结合之前的式子整理有，其所受到的安培力的大小为
对模型车从速度为开始减速至停止运动的制动过程，应用动量定理得
整理有
求和解得
解得
模型车的制动距离为