2024天津高考物理真题试卷 含解析
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2024天津高考物理真题解析
一、单项选择题（本大题共5小题，共25分）
1. 空缺
2. 空缺
3. （2024高考天津卷第3题）一列简谐横波在均匀介质中沿x轴传播，图1是时该波的波形图，图2是处质点的振动图像。则时该波的波形图为（ ）
A B.
C. D.
【答案】C
【解析】波的周期T=4s，因时，即在t=1s后再经过10s=2.5T，此时原点处的质点振动到波谷位置，即该波的波形图为C。
4. （2024高考天津卷第4题）如图所示，两根不计电阻的光滑金属导轨平行放置，导轨及其构成的平面均与水平面成某一角度，导轨上端用直导线连接，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中。具有一定阻值的金属棒MN从某高度由静止开始下滑，下滑过程中MN始终与导轨垂直并接触良好，则MN所受的安培力F及其加速度a、速度v、电流I，随时间t变化的关系图像可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】．根据题意，设导体棒的电阻为R，导轨间距为L，磁感应强度为B，导体棒速度为v时，受到的安培力为
可知
由牛顿第二定律可得，导体棒的加速度为
可知，随着速度的增大，导体棒的加速度逐渐减小，当加速度为零时，导体棒开始做匀速直线运动，则v t图像的斜率逐渐减小直至为零时，速度保持不变，由于安培力F与速度v成正比，则F t图像的斜率逐渐减小直至为零时，F保持不变，故A正确，BC错误；
根据题意，由公式可得，感应电流为
由数学知识可得
由于加速度逐渐减小，则I t图像的斜率逐渐减小，故D错误。
5. 空缺
二、多项选择题（本大题共3小题，共15分，所给选项中有一个或多个答案是正确的）
6. （2024高考天津卷第6题）中国钍基熔盐堆即将建成小型实验堆，为我国能源安全和可持续发展提供有力支持。反应堆中涉及的核反应方程有：①②，下列说法正确的是（ ）
A. 方程①中X是中子
B. 方程②中发生了衰变
C. 受反应堆高温影响，的半衰期会变短
D. 方程②释放电子，说明电子是原子核的组成部分
【答案】AB
【解析】．根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，方程①中X质量数为1，电荷数为零，则是中子，选项A正确；方程②中放出负电子，则发生了衰变，选项B正确；
放射性元素的半衰期与外界因素无关，选项C错误；
方程②释放的电子是原子核内的中子转化为质子时放出的，不能说明电子是原子核的组成部分，选项D错误。
7. （2024高考天津卷第7题）卫星未发射时静置在赤道上随地球转动，地球半径为R。卫星发射后在地球同步轨道上做匀速圆周运动，轨道半径为r。则卫星未发射时和在轨道上运行时（ ）
A. 角速度之比为
B. 线速度之比为
C. 向心加速度之比为
D. 受到地球的万有引力之比为
【答案】AC
【解析】．卫星未发射时静置在赤道上随地球转动，角速度与地球自转角速度相等，卫星发射后在地球同步轨道上做匀速圆周运动，角速度与地球自转角速度相等，则卫星未发射时和在轨道上运行时角速度之比，故A正确；根据题意，由公式可知，卫星未发射时和在轨道上运行时，由于角速度相等，则线速度之比为轨道半径之比，故B错误；根据题意，由公式可知，卫星未发射时和在轨道上运行时，由于角速度相等，则向心加速度之比为轨道半径之比，故C正确；
根据题意，由公式可知，卫星未发射时和在轨道上运行时，受到地球的万有引力之比与轨道半径的平方成反比，即，故D错误。
。
8. （2024高考天津卷第8题）某静电场在x轴正半轴的电势随x变化的图像如图所示，a、b、c、d、为x轴上四个点。一负电荷仅在静电力作用下，以一定初速度从d点开始沿x轴负方向运动到a点，则该电荷（ ）
A. 在b点电势能最小 B. 在c点时速度最小
C. 所受静电力始终做负功 D. 在a点受静电力沿x轴负方向
【答案】BD
【解析】．根据题意，由公式可知，负电荷在高电势位置的电势能较小，由图可知，点的电势最大，则在点电势能最小，同理可知，c点的电势最小，则在c点时电势能最大，电荷仅在电场力作用下，电荷的电势能和动能之和不变，可知，电势能最大时，动能最小，则在c点时，电荷的动能最小，即速度最小，故A错误，B正确；根据沿电场线方向电势逐渐降低，结合题图可知，点左侧电场方向沿轴正方向，点右侧电场方向沿轴负方向，可知，点右侧负电荷受沿轴正方向的电场力，点左侧负电荷受沿轴负方向的电场力，可知，在a点受静电力沿x轴负方向，从d点开始沿x轴负方向运动到a点，电场力先做负功再做正功，故C错误，D正确。
。
三、实验题（本大题共2小题，共6空，每空2分，共12分）
9. （2024高考天津卷第9（1）题）某同学研究闭合电路规律。
（1）根据闭合电路的欧姆定律得出了电源输出功率P与外电路电阻关系图像，如图所示，则P的峰值对应的外电路电阻值R应_________电源内阻r（填“大于”、“小于”或“等于”）；
（2）测定电源的电动势和内阻，可供选用的器材有：
A．电压表：（量程，内阻约为）
B．电流表：（量程，内阻约为）
C．滑动变阻器：（最大阻值，额定电流）
D．滑动变阻器：（最大阻值，额定电流）
E．待测电源：（电动势约为，内阻约为）
F．开关、导线若干
（i）实验中所用的滑动变阻器应选_________（填器材前字母代号）；
（ii）实物电路如图所示，单刀双掷开关可分别与1、2端闭合，为使电源内阻的测量结果更接近真实值，应与_________端闭合。
【答案】（1）等于 （2） ①. C ②. 2
【解析】（1）电源输出功率
则当R=r时电源输出功率P最大；
（2）（i）[1]实验中所用的滑动变阻器应选阻值较小的C即可；
（ii）[2]电压表内阻远大于电源内阻，应采用相对电源的电流表外接法，使电源内阻的测量结果更接近真实值，应与2端闭合。
9. （2024高考天津卷第9（2）题）某同学用图示装置探究加速度与力的关系。
（1）为补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力，调节木板倾角，使小车在不挂槽码时运动，并打出纸带进行检验，下图中能表明补偿阻力恰当的是_________；
A. B.
C. D.
（2）某次实验得到一条纸带，部分计数点如下图所示（每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出），测得。已知打点计时器所接交流电源频率为，则小车的加速度_________（要求充分利用测量数据，结果保留两位有效数字）；
（3）该同学将一个可以直接测出绳子拉力的传感器安装在小车上，小车和传感器总质量为。按要求补偿阻力后，该同学共进行了四次实验，悬挂的槽码质量依次为处理数据时，用两种方式得到小车（含传感器）受到的合力，一种将槽码所受重力当作合力、另一种将传感器示数当作合力，则这两种方式得到的合力差异最大时，槽码质量为_________g。
【答案】（1）B （2）0.51
（3）40
【解析】（1）若补偿摩擦力恰当，则小车应该匀速运动，打出的纸带应该点迹均匀分布，故选B。
（2）每相邻两个计数点间还有4个点未画出，可知T=0.1s；小车的加速度
（3）根据牛顿第二定律，对砝码
mg-T=ma
对小车
T=Ma
可得
则当m较小时传感器的示数越接近与砝码的重力mg；m越大，则传感器的示数与砝码重力的差异越大，即这两种方式得到的合力差异最大时，槽码质量为40g。
四、计算题（一般是14分+16分+18分）
10. （2024高考天津卷第10题）如图所示，光滑半圆轨道直径沿竖直方向，最低点与水平面相切。对静置于轨道最低点的小球A施加水平向左的瞬时冲量I，A沿轨道运动到最高点时，与用轻绳悬挂的静止小球B正碰并粘在一起。已知I = 1.8 N s，A、B的质量分别为mA = 0.3 kg、mB = 0.1 kg，轨道半径和绳长均为R = 0.5 m，两球均视为质点，轻绳不可伸长，重力加速度g取10 m/s2，不计空气阻力。求：
（1）与B碰前瞬间A的速度大小；
（2）A、B碰后瞬间轻绳的拉力大小。
【答案】（1）4 m/s
（2）11.2 N
【解析】（1）根据题意，设小球A从最低点开始运动时速度为v0，由动量定理有
设与B碰前瞬间A的速度大小v，从最低点到最高点，由动能定理有
联立代入数据解得
（2）A与用轻绳悬挂的静止小球B正碰并粘在一起，由动量守恒定律有
设A、B碰后瞬间轻绳的拉力大小为F，由牛顿第二定律有
联立代入数据解得
11. （2024高考天津卷第11题）如图所示，在平面直角坐标系的第一象限内，存在半径为R的半圆形匀强磁场区域，半圆与x轴相切于M点，与y轴相切于N点，直线边界与x轴平行，磁场方向垂直于纸面向里。在第一象限存在沿方向的匀强电场，电场强度大小为E．一带负电粒子质量为m，电荷量为q，从M点以速度v沿方向进入第一象限，正好能沿直线匀速穿过半圆区域。不计粒子重力。
（1）求磁感应强度B的大小；
（2）若仅有电场，求粒子从M点到达y轴的时间t；
（3）若仅有磁场，改变粒子入射速度的大小，粒子能够到达x轴上P点，M、P的距离为，求粒子在磁场中运动的时间。
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】（1）根据题意可知，由于一带负电粒子能沿直线匀速穿过半圆区域，由平衡条件有
解得
（2）若仅有电场，带负电粒子受沿轴负方向电场力，由牛顿第二定律有
又有
联立解得
（3）根据题意，设粒子入射速度为，则有
可得
画出粒子的运动轨迹，如图所示
由几何关系可得
解得
则轨迹所对圆心角为，则粒子在磁场中运动的时间
12. （2024高考天津卷第12题）电动汽车制动过程中可以控制电机转为发电模式，在产生制动效果的同时，将汽车的部分机械能转换为电能，储存在储能装置中，实现能量回收、降低能耗。如图1所示，发电机可简化为处于匀强磁场中的单匝正方形线框ABCD，线框边长为L，电阻忽略不计，磁场磁感应强度大小为B，线框转轴OO′与磁场垂直，且与AB、CD距离相等。线框与储能装置连接。
（1）线框转动方向如图1所示，试判断图示位置AB中的电流方向；
（2）若线框以角速度ω匀速转动，线框平面与中性面垂直瞬间开始计时，线框在t时刻位置如图2所示，求此时AB产生的感应电动势；
（3）讨论电动汽车在某次制动储存电能时，为方便计算，做两点假定：①将储能装置替换为阻值为R的电阻，电阻消耗的电能等于储能装置储存的电能；②线框转动第一周的角速度为ω0，第二周的角速度为，第三周的角速度为，依次减半，直到线框停止转动。若该制动过程中汽车在水平路面上做匀减速直线运动，汽车质量为m，加速度大小为a，储存的电能为初动能的50%，求制动过程中汽车行驶的最大距离x。
【答案】（1）电流方向从B到A
（2）
（3）
【解析】（1）由右手定则可知，图示位置AB中的电流方向从B到A。
（2）线框平面与中性面垂直瞬间开始计时，则经过时间t转过的角度为
AB切割磁感线的速度为
则感应电动势
解得此时AB产生的感应电动势
（3）线框转动过程中，AB、CD均能产生感应电动势，故线框转动产生的感应电动势为
线框转动第一周产生感应电动势最大值
储存电能为
同理线框转动第二周储存的电能
同理线框转动第三周储存的电能
……
线框转动第n周储存的电能
则直到停止时储存的电能为
储存的电能为初动能的50%，可知初动能
根据动能定理和牛顿第二定律可得
解得
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2024天津高考物理真题解析
一、单项选择题（本大题共5小题，共25分）
1. 空缺
2. 空缺
3. （2024高考天津卷第3题）一列简谐横波在均匀介质中沿x轴传播，图1是时该波的波形图，图2是处质点的振动图像。则时该波的波形图为（ ）
A B.
C. D.
【答案】C
【解析】波的周期T=4s，因时，即在t=1s后再经过10s=2.5T，此时原点处的质点振动到波谷位置，即该波的波形图为C。
4. （2024高考天津卷第4题）如图所示，两根不计电阻的光滑金属导轨平行放置，导轨及其构成的平面均与水平面成某一角度，导轨上端用直导线连接，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中。具有一定阻值的金属棒MN从某高度由静止开始下滑，下滑过程中MN始终与导轨垂直并接触良好，则MN所受的安培力F及其加速度a、速度v、电流I，随时间t变化的关系图像可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】．根据题意，设导体棒的电阻为R，导轨间距为L，磁感应强度为B，导体棒速度为v时，受到的安培力为
可知
由牛顿第二定律可得，导体棒的加速度为
可知，随着速度的增大，导体棒的加速度逐渐减小，当加速度为零时，导体棒开始做匀速直线运动，则v t图像的斜率逐渐减小直至为零时，速度保持不变，由于安培力F与速度v成正比，则F t图像的斜率逐渐减小直至为零时，F保持不变，故A正确，BC错误；
根据题意，由公式可得，感应电流为
由数学知识可得
由于加速度逐渐减小，则I t图像的斜率逐渐减小，故D错误。
5. 空缺
二、多项选择题（本大题共3小题，共15分，所给选项中有一个或多个答案是正确的）
6. （2024高考天津卷第6题）中国钍基熔盐堆即将建成小型实验堆，为我国能源安全和可持续发展提供有力支持。反应堆中涉及的核反应方程有：①②，下列说法正确的是（ ）
A. 方程①中X是中子
B. 方程②中发生了衰变
C. 受反应堆高温影响，的半衰期会变短
D. 方程②释放电子，说明电子是原子核的组成部分
【答案】AB
【解析】．根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，方程①中X质量数为1，电荷数为零，则是中子，选项A正确；方程②中放出负电子，则发生了衰变，选项B正确；
放射性元素的半衰期与外界因素无关，选项C错误；
方程②释放的电子是原子核内的中子转化为质子时放出的，不能说明电子是原子核的组成部分，选项D错误。
7. （2024高考天津卷第7题）卫星未发射时静置在赤道上随地球转动，地球半径为R。卫星发射后在地球同步轨道上做匀速圆周运动，轨道半径为r。则卫星未发射时和在轨道上运行时（ ）
A. 角速度之比为
B. 线速度之比为
C. 向心加速度之比为
D. 受到地球的万有引力之比为
【答案】AC
【解析】．卫星未发射时静置在赤道上随地球转动，角速度与地球自转角速度相等，卫星发射后在地球同步轨道上做匀速圆周运动，角速度与地球自转角速度相等，则卫星未发射时和在轨道上运行时角速度之比，故A正确；根据题意，由公式可知，卫星未发射时和在轨道上运行时，由于角速度相等，则线速度之比为轨道半径之比，故B错误；根据题意，由公式可知，卫星未发射时和在轨道上运行时，由于角速度相等，则向心加速度之比为轨道半径之比，故C正确；
根据题意，由公式可知，卫星未发射时和在轨道上运行时，受到地球的万有引力之比与轨道半径的平方成反比，即，故D错误。
。
8. （2024高考天津卷第8题）某静电场在x轴正半轴的电势随x变化的图像如图所示，a、b、c、d、为x轴上四个点。一负电荷仅在静电力作用下，以一定初速度从d点开始沿x轴负方向运动到a点，则该电荷（ ）
A. 在b点电势能最小 B. 在c点时速度最小
C. 所受静电力始终做负功 D. 在a点受静电力沿x轴负方向
【答案】BD
【解析】．根据题意，由公式可知，负电荷在高电势位置的电势能较小，由图可知，点的电势最大，则在点电势能最小，同理可知，c点的电势最小，则在c点时电势能最大，电荷仅在电场力作用下，电荷的电势能和动能之和不变，可知，电势能最大时，动能最小，则在c点时，电荷的动能最小，即速度最小，故A错误，B正确；根据沿电场线方向电势逐渐降低，结合题图可知，点左侧电场方向沿轴正方向，点右侧电场方向沿轴负方向，可知，点右侧负电荷受沿轴正方向的电场力，点左侧负电荷受沿轴负方向的电场力，可知，在a点受静电力沿x轴负方向，从d点开始沿x轴负方向运动到a点，电场力先做负功再做正功，故C错误，D正确。
。
三、实验题（本大题共2小题，共6空，每空2分，共12分）
9. （2024高考天津卷第9（1）题）某同学研究闭合电路规律。
（1）根据闭合电路的欧姆定律得出了电源输出功率P与外电路电阻关系图像，如图所示，则P的峰值对应的外电路电阻值R应_________电源内阻r（填“大于”、“小于”或“等于”）；
（2）测定电源的电动势和内阻，可供选用的器材有：
A．电压表：（量程，内阻约为）
B．电流表：（量程，内阻约为）
C．滑动变阻器：（最大阻值，额定电流）
D．滑动变阻器：（最大阻值，额定电流）
E．待测电源：（电动势约为，内阻约为）
F．开关、导线若干
（i）实验中所用的滑动变阻器应选_________（填器材前字母代号）；
（ii）实物电路如图所示，单刀双掷开关可分别与1、2端闭合，为使电源内阻的测量结果更接近真实值，应与_________端闭合。
【答案】（1）等于 （2） ①. C ②. 2
【解析】（1）电源输出功率
则当R=r时电源输出功率P最大；
（2）（i）[1]实验中所用的滑动变阻器应选阻值较小的C即可；
（ii）[2]电压表内阻远大于电源内阻，应采用相对电源的电流表外接法，使电源内阻的测量结果更接近真实值，应与2端闭合。
9. （2024高考天津卷第9（2）题）某同学用图示装置探究加速度与力的关系。
（1）为补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力，调节木板倾角，使小车在不挂槽码时运动，并打出纸带进行检验，下图中能表明补偿阻力恰当的是_________；
A. B.
C. D.
（2）某次实验得到一条纸带，部分计数点如下图所示（每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出），测得。已知打点计时器所接交流电源频率为，则小车的加速度_________（要求充分利用测量数据，结果保留两位有效数字）；
（3）该同学将一个可以直接测出绳子拉力的传感器安装在小车上，小车和传感器总质量为。按要求补偿阻力后，该同学共进行了四次实验，悬挂的槽码质量依次为处理数据时，用两种方式得到小车（含传感器）受到的合力，一种将槽码所受重力当作合力、另一种将传感器示数当作合力，则这两种方式得到的合力差异最大时，槽码质量为_________g。
【答案】（1）B （2）0.51
（3）40
【解析】（1）若补偿摩擦力恰当，则小车应该匀速运动，打出的纸带应该点迹均匀分布，故选B。
（2）每相邻两个计数点间还有4个点未画出，可知T=0.1s；小车的加速度
（3）根据牛顿第二定律，对砝码
mg-T=ma
对小车
T=Ma
可得
则当m较小时传感器的示数越接近与砝码的重力mg；m越大，则传感器的示数与砝码重力的差异越大，即这两种方式得到的合力差异最大时，槽码质量为40g。
四、计算题（一般是14分+16分+18分）
10. （2024高考天津卷第10题）如图所示，光滑半圆轨道直径沿竖直方向，最低点与水平面相切。对静置于轨道最低点的小球A施加水平向左的瞬时冲量I，A沿轨道运动到最高点时，与用轻绳悬挂的静止小球B正碰并粘在一起。已知I = 1.8 N s，A、B的质量分别为mA = 0.3 kg、mB = 0.1 kg，轨道半径和绳长均为R = 0.5 m，两球均视为质点，轻绳不可伸长，重力加速度g取10 m/s2，不计空气阻力。求：
（1）与B碰前瞬间A的速度大小；
（2）A、B碰后瞬间轻绳的拉力大小。
【答案】（1）4 m/s
（2）11.2 N
【解析】（1）根据题意，设小球A从最低点开始运动时速度为v0，由动量定理有
设与B碰前瞬间A的速度大小v，从最低点到最高点，由动能定理有
联立代入数据解得
（2）A与用轻绳悬挂的静止小球B正碰并粘在一起，由动量守恒定律有
设A、B碰后瞬间轻绳的拉力大小为F，由牛顿第二定律有
联立代入数据解得
11. （2024高考天津卷第11题）如图所示，在平面直角坐标系的第一象限内，存在半径为R的半圆形匀强磁场区域，半圆与x轴相切于M点，与y轴相切于N点，直线边界与x轴平行，磁场方向垂直于纸面向里。在第一象限存在沿方向的匀强电场，电场强度大小为E．一带负电粒子质量为m，电荷量为q，从M点以速度v沿方向进入第一象限，正好能沿直线匀速穿过半圆区域。不计粒子重力。
（1）求磁感应强度B的大小；
（2）若仅有电场，求粒子从M点到达y轴的时间t；
（3）若仅有磁场，改变粒子入射速度的大小，粒子能够到达x轴上P点，M、P的距离为，求粒子在磁场中运动的时间。
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】（1）根据题意可知，由于一带负电粒子能沿直线匀速穿过半圆区域，由平衡条件有
解得
（2）若仅有电场，带负电粒子受沿轴负方向电场力，由牛顿第二定律有
又有
联立解得
（3）根据题意，设粒子入射速度为，则有
可得
画出粒子的运动轨迹，如图所示
由几何关系可得
解得
则轨迹所对圆心角为，则粒子在磁场中运动的时间
12. （2024高考天津卷第12题）电动汽车制动过程中可以控制电机转为发电模式，在产生制动效果的同时，将汽车的部分机械能转换为电能，储存在储能装置中，实现能量回收、降低能耗。如图1所示，发电机可简化为处于匀强磁场中的单匝正方形线框ABCD，线框边长为L，电阻忽略不计，磁场磁感应强度大小为B，线框转轴OO′与磁场垂直，且与AB、CD距离相等。线框与储能装置连接。
（1）线框转动方向如图1所示，试判断图示位置AB中的电流方向；
（2）若线框以角速度ω匀速转动，线框平面与中性面垂直瞬间开始计时，线框在t时刻位置如图2所示，求此时AB产生的感应电动势；
（3）讨论电动汽车在某次制动储存电能时，为方便计算，做两点假定：①将储能装置替换为阻值为R的电阻，电阻消耗的电能等于储能装置储存的电能；②线框转动第一周的角速度为ω0，第二周的角速度为，第三周的角速度为，依次减半，直到线框停止转动。若该制动过程中汽车在水平路面上做匀减速直线运动，汽车质量为m，加速度大小为a，储存的电能为初动能的50%，求制动过程中汽车行驶的最大距离x。
【答案】（1）电流方向从B到A
（2）
（3）
【解析】（1）由右手定则可知，图示位置AB中的电流方向从B到A。
（2）线框平面与中性面垂直瞬间开始计时，则经过时间t转过的角度为
AB切割磁感线的速度为
则感应电动势
解得此时AB产生的感应电动势
（3）线框转动过程中，AB、CD均能产生感应电动势，故线框转动产生的感应电动势为
线框转动第一周产生感应电动势最大值
储存电能为
同理线框转动第二周储存的电能
同理线框转动第三周储存的电能
……
线框转动第n周储存的电能
则直到停止时储存的电能为
储存的电能为初动能的50%，可知初动能
根据动能定理和牛顿第二定律可得
解得
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