天津市第一百中学2023-2024学年高三上学期期中考试物理试题（解析版）

天津市第一百中学2023—2024学年第一学期期中考试高三物理注意事项：1．每小题选出答案后，把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动．用橡皮擦干净后，再选涂其他答案．2．本卷共8题，每题5分，共40分．第卷一、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. 羱羊具有很强大的爬坡能力，如图是羱羊爬上水坝壁上舔舐钙盐的场景。假设羱羊从水平地面缓慢爬上圆弧山坡，则在此过程中羱羊（ ）A. 受到的支持力增大B. 受到的摩擦力增大C. 受到山坡的作用力增大D. 受到的合力增大【答案】B【解析】【详解】AB．设坡面倾角为，则，缓慢上坡的过程中，倾角增大，则支持力减小，摩擦力增大，故A错误，B正确；C．根据平衡条件可知羱羊受到山坡的作用力与重力是一对平衡力，保持不变，故C错误；D．羱羊缓慢上坡的过程中，处于平衡状态，合力始终为零，保持不变，故D错误。故选B。2. “拒绝烟草，沽身自好。”烟草内含有较高的放射性陀元素钋、铅、镭等，其中钋元素在衰变过程中会释放射线，严重可致人肺癌。已知钋元素的衰变方程是，半衰期为138天，则下列说法正确的是（）A. X的电离能力比射线弱B. 的衰变为衰变C. 衰变的过程中质量守恒D. 随着的不断衰变，其半衰期会变小【答案】B【解析】【详解】A．根据质量数和电荷数守恒可知X是，故的衰变为衰变，X的电离能力比射线强，故A错误，B正确；C．衰变的过程中质量数守恒，该过程存在质量亏损，质量不守恒，故C错误；D．半衰期只由原子核内部结构决定，适应于大量原子核，随着的不断衰变，其半衰期会不会变化，故D错误。故选B。3. 杂技演员表演“水流星”，在长为0.9m的细绳的一端，系一个与水的总质量为m0.5kg的盛水容器，以绳的另一端为圆心，在竖直平面内做圆周运动，如图所示，若“水流星”通过最高点时的速度为3m/s，则下列说法正确的是（）（）A. “水流星”通过最高点时，有水从容器中流出B. “水流星”通过最高点时，绳的张力及容器底部受到的压力均为零C. “水流星”通过最高点时，处于完全失重状态，不受力的作用D. “水流星”通过最高点时，绳子拉力大小为5N【答案】B【解析】【详解】ABD．当水对桶底压力为零时有解得由于“水流星”通过最高点的速度为3m/s，则水对桶底的压力为零，水不会从容器中流出。对水和桶分析，有解得T=0则此时绳子的拉力（张力）为零。故AD错误，B正确；C．“水流星”通过最高点时，仅受重力，处于完全失重状态。故C错误。故选B。4. 两个完全相同小球A、B，在同一高度处以相同大小的初速度v0分别水平和竖直向上抛出，不计空气阻力，下列正确的是（） A. 两小球落地时的速度相同B. 两小球落地时，重力的瞬时功率相同C. 从开始运动至落地，两小球动能的变化相同D. 从开始运动至落地，两小球动量的变化相同【答案】C【解析】【详解】AD．两个小球在运动的过程中都是只有重力做功，机械能守恒，所以根据机械能守恒可以知两物体落地时速度大小相等，两小球动能的变化相同，但是由于速度是矢量，速度方向不同，所以速度不同，故A错误，C正确； B．到达底端时两物体的速率相同，重力也相同，但A物体重力与速度有夹角，B物体重力与速度方向相同，所以落地前的瞬间B物体重力的瞬时功率大于A物体重力的瞬时功率，故B错误；D．根据动量定理，小球动量的改变量对A、B小球运动时间可得故从开始运动至落地，两小球动量的变化量有故D错误。故选C。5. 在成都举行第31届世界大学生夏季运动会男子3米跳板决赛中，中国选手包揽冠亚军。从运动员离开跳板开始计时，跳水过程中运动员重心的v-t图像如图所示，不计空气阻力，重力加速度g取，运动员的轨迹视为直线，取竖直向下为正方向。下列说法正确的是（）A. 运动员在0.2s时刻加速度为零B. 运动员在时已浮出水面C. 运动员在的位移大小为4mD. 运动员在的平均速度大小为3m/s【答案】D【解析】【详解】A．运动员离开跳板时，有向上的初速度，运动员在0.2s时刻速度为零，加速度大小等于重力加速度，故A错误；B．运动员在时速度为0，运动到最低点，即入水最深处，故B错误；C．时运动员的速度为若运动员在内做匀减速运动，图像如图所示由图像中面积表位移可知，此时，运动员在内的位移为则运动员在内的实际位移小于，故C错误；D．由图可知，运动员在平均速度大小为故D正确。故选D。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，有选错或不答的得0分。）6. 如图所示为氢原子的能级图，金属钨的逸出功为4.54eV。现有大量处于能级的氢原子向低能级跃迁，由图可知（） A. 发生跃迁时对外辐射光的光谱是连续谱B. 发生跃迁时最多能辐射6种频率的光C. 发生跃迁时辐射的光中能使钨发生光电效应的有3种D. 从能级跃迁到能级发出的光波长最长【答案】BC【解析】【详解】A．发生跃迁时对外辐射光的光谱是线状光谱，选项A错误；B．大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时最多能辐射种频率的光，选项B正确；C．发生跃迁时辐射的光中能使钨发生光电效应的有3种，分别对应着41，31，21，选项C正确；D．从41的跃迁能级差最大，则辐射光子的频率最大，即从能级跃迁到能级发出的光波长最短，选项D错误。故选BC。7. 如图所示，在“嫦娥”探月工程中，飞船在轨道上做匀速圆周运动，到达轨道的A点时点火变轨进入轨道，到达轨道的近月点B时，再次点火进入近月轨道绕月做匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）A. 飞船从轨道进入轨道需要在B处点火加速B. 飞船在轨道上通过B点的速率大于在轨道上通过A点的速率C. 飞船在轨道上的运行周期小于在轨道上的运行周期D. 飞船在轨道上通过B点时的加速度等于在轨道上通过B点时的加速度【答案】BD【解析】【详解】A．变轨问题中，飞船从轨道进入轨道需要在B处点火减速，做近心运动，故A错误；B．根据开普勒第二定律，飞船在轨道上通过B点的速率大于在轨道上通过A点的速率，故B正确；C．根据开普勒第三定律，飞船在轨道上的运行周期大于在轨道上的运行周期，故C错误；D．根据万有引力定律解得无论是轨道上通过B点，还是轨道上通过B点，飞船与月球距离不变，则加速度相等，故D正确。故选BD。8. 是固定在空中的光滑水平横杆，一质量为的物块穿在杆上，物块通过细线悬吊着一质量为的小球。现用沿杆的恒力拉物块使物块、小球一起（保持相对静止）向右运动，细线与竖直方向夹角为，则以下说法正确的是（ ） A. 杆对物块的支持力为B. 细线上的拉力为C. D. 物块和小球的加速度为【答案】ACD【解析】【详解】A．对小球和物块组成的整体受力分析，如图甲所示竖直方向上受重力和支持力处于平衡态，因此杆对物块的支持力为故A正确；BD．对小球受力分析，如图乙所示则由牛顿第二定律得两物体保持相对静止即加速度相同为故B错误，D正确；C．对整体，在水平方向上有故C正确。故选ACD。第卷注意事项：1．请用黑色墨水的钢笔或签字笔将答案写在答题卡上．2．本卷共4题，共60分．9. 在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”实验中，实验装置如图甲所示，将弹簧的左端固定在刻度尺的“0”刻度线处，实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将钩码挂在轻质绳子的下端，测量相应的数据，通过描点法作出F-l（F为弹簧的拉力，l为弹簧的长度）图像，如图乙所示。下列说法中正确的是____________；（填正确答案标号）A．每次增加的钩码数量必须相等B．通过实验可知，在弹性限度内，弹力与弹簧的长度成正比C．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧水平且处于平衡状态D．用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与弹簧伸长量，会得出拉力与弹簧伸长量之比相等根据乙图可求得该弹簧的劲度系数为____________N/m（保留两位有效数字）；该实验将弹簧水平放置而不是竖直放置，优点在于：_________________。【答案】 . C . 25 . 避免弹簧自身重力对实验的影响【解析】【详解】[1]A．对每次增加的钩码数量没有要求，只需保证弹簧始终在弹性限度范围内，记录下每次弹簧的伸长量及所挂钩码的质量即可。故A错误；B．通过实验可知，在弹性限度内，弹力与弹簧的伸长量成正比，故B错误；C．用悬挂钩码的方式给弹簧施加拉力，应保证弹簧水平且处于平衡状态，使弹簧所受拉力的大小等于钩码的重力，故C正确；D．不同弹簧的劲度系数不一定相等，即弹簧的弹力与伸长量之比不一定相等，故D错误。故选C。[2]在弹性限度内，弹力的大小与弹簧的形变量成正比，在点出现拐点是因为超过了弹簧的弹性限度。故弹簧的劲度系数为[3]由于弹簧自身具有一定的质量，将弹簧水平放置，可避免弹簧自身的重力对实验的影响。【点睛】熟悉实验的原理及操作步骤，计算时注意单位的换算。10. 某同学利用如甲图所示的装置探究物体的加速度a与所受合力F的关系。 （1）为了提高精度，实验采用电火花打点计时器进行操作，应使用的电源是__________。A．220V交流电源 B．低压直流电源C．低压交流电源 D．直流交流均可（2）实验中按规范操作打出的一条纸带的一部分如乙图所示。已知打点计时器接在频率为50Hz的电源上，则此次实验的纸带中，小车的加速度大小为__________。（保留两位有效数字） （3）小明同学操作正确，所作的图像如丙图所示，图线虽然经过原点，但在较大时，明显弯曲。关于这一实验环节，下列说法正确的是__________。 A．造成这一现象的原因是未补偿阻力B．造成这一现象的原因是槽码连杆和槽码的总质量不满足远小于小车质量C．只要不断增大槽码的质量，小车的加速度一定可以达到D．如果在细线与小车连接处连上力传感器，以其读数为F，可解决图像弯曲的问题【答案】 . A . 2.5 . BDDB【解析】【详解】（1）[1]电火花打点计时器使用220V交流电源。故选A。（2）[2] 根据逐差法可知小车的加速度为（3）[3] AB．在F较大时，不满足砝码质量远小于小车质量，图像会出现弯曲，而未补偿阻力，则横轴上有截距，故A错误B正确；C．不断增大槽码的质量解得所以小车的加速度不可以达到，故C错误；D．在细线与小车连接处连上力的传感器，以其读数作为横坐标，可解决图像弯曲问题，根据牛顿第二定律可知，图像为直线，故D正确。故选BD。11. 设地球是质量分布均匀的半径为R的球体。已知引力常量G，地球表面的重力加速度g，忽略地球自转。（1）推导地球质量M的表达式。（2）推导地球第一宇宙速度v的表达式。（3）设地球的密度为，靠近地球表面做圆周运动的卫星的周期为T，证明。【答案】（1）；（2）；（3）见解析【解析】【详解】（1）忽略地球自转，地球表面的物体所受重力等于万有引力解得地球质量（2）在地球表面附近万有引力提供向心力解得地球第一宇宙速度（3）靠近地球表面做圆周运动的卫星，万有引力提供向心力又地球质量解得12. 光滑四分之一圆弧导轨最低点切线水平，与光滑水平地面上停靠的一小车上表面等高，小车质量，，如图所示。现从圆弧导轨顶端将一质量为的滑块（大小忽略）由静止释放，当小车的右端运动到A点时，滑块正好从小车右端水平飞出，落在地面上的B点。滑块落地后0.2s小车右端也到达B点。已知AB相距，滑块与小车上表面之间的动摩擦因数为，g取，求：（1）滑块离开小车时的速度大小；（2）圆弧导轨的半径；（3）小车上表面的长度。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）根据题意可知，滑块平抛过程中，沿竖直方向有沿水平方向解得，（2）滑块滑出后小车做匀速直线运动，则有滑块在小车上运动过程中，滑块与小车组成的系统在水平方向上动量守恒，选取向右为正方向，则代入数据得滑块在圆弧导轨上运动的过程中，对滑块用动能定理有代入数据得（3）由系统能量守恒，得代入数据得13. 如图所示为某科研小组设计的电磁阻尼辅助刹车装置的原理示意图，固定在车厢底部的矩形超导线圈可以在智能系统控制下产生沿竖直方向的、磁感应强度大小为B的匀强磁场。在火车运行的平直轨道上，依次间隔分布着足够多与轨道固连的n匝矩形金属线圈，每个线圈的电阻都为R，长度和间隔均为d，宽度为l。设火车以初速度无动力滑行进入减速区域，经时间t停止运动，超导线圈的长和宽也分别为d和l，火车整体的质量为m，运动过程中受到的摩擦阻力和空气阻力的合力恒为重力的k倍。（1）判断超导线圈刚进入第一个金属线圈时，金属线圈中的感应电流方向；（2）求火车刚进入减速区域时加速度a的大小；（3）求火车减速过程中所经历的矩形线圈个数N。【答案】（1）逆时针方向；（2）；（3）【解析】【详解】（1）根据楞次定律可得，金属线圈中的感应电流方向为逆时针方向。（2）火车刚进入减速区域时有根据闭合电路欧姆定律根据牛顿第二定律有联立可得（3）设火车开始减速到停止所发生的位移为x，根据动量定理有根据闭合电路欧姆定律有根据法拉第电磁感应定律有联立解得