2024届天津市南开区高三下学期二模考试物理试题

2024届天津市南开区高三下学期二模考试物理试题
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分，在每小题给出的答案中，只有一个符合题目要求。

(共8题)
第(1)题
许多科学家对物理学的发展做出了巨大贡献，也创造了许多物理学方法，如理想实验法、等效替代法、控制变量法、微元法、建立物理模型法、放大法等。

以下关于物理学方法的叙述，正确的是（）
A．2022年世锦赛中，裁判员给跳水冠军全红婵打分时，将其看作质点，这种保留主要因素忽略次要因素的思维方法通常称为“理想化方法”
B．利用光电门测算瞬时速度是用了“放大法”
C．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看成匀速直线运动，然后用各小段的位移相加之和代表物体整个运动过程的位移，这里采用了“微元累积法”
D．在探究加速度与力和质量之间的关系时，先保持质量不变研究加速度和力的关系，再保持力不变研究加速度和质量的关系，该实验采用了“假设法”
第(2)题
如图甲所示，固定的矩形铜线框左半部分处于垂直纸面向里的匀强磁场中，当匀强磁场的磁感应强度由均匀减小到0后反向增大到，如图乙所示。

关于此过程，下列说法正确的是（ ）
A．铜线框中的自由电子先顺时针定向移动、后逆时针定向移动
B．铜线框中的自由电子始终逆时针定向移动
C．铜线框围成的面积始终有扩大的趋势
D．铜线框受到的安培力大小不变
第(3)题
粒子（ ）
A．具有波动性B．能量与波长成正比
C．可以被电场加速D．原子核外电子受激发产生
第(4)题
生活中有很多有趣的光学现象，关于这些现象，下列表述中错误的一项是（）
A．甲图所示的光导纤维，内芯的折射率比外套的大
B．乙图所示的肥皂膜看起来是彩色的，这是光的折射现象
C．丙图所示的劈尖干涉，任意相邻明条纹所对应的薄膜厚度差恒定
D．如丁图所示，要想减弱玻璃表面反射光的干扰，拍出清晰的车窗内景象，可以在相机镜头前装一片偏振滤光片
第(5)题
“地震预警”是指地震发生后，抢在地震横波到达前，通过电磁波将地震信息向可能遭受破坏和影响的地区提前几秒至几十秒发出警报。

为掌握横波的传播规律，特对一列横波进行研究。

如图所示为时刻沿x轴负方向传播的横波波形图，此刻正好传到处。

时处的质点P第2次出现波峰，则以下说法正确的是（）
A．地震波和电磁波的传播都需要介质
B．质点振动方向与波的传播方向相同的波是横波
C．该横波的传播速度为10m/s
D．质点P在0到0.7s内通过的路程为70cm
第(6)题
学习物理要理解和掌握物理问题中蕴含的思想和方法，下列说法正确的是（ ）
A．图甲所示的“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，运用了等效替代的思想
B．图乙所示的“探究平抛运动规律”实验中，运用了极限的思想
C．图丙所示的“探究向心力大小与质量、角速度、轨道半径的关系”实验中，运用了类比法
D．图丁所示的“利用库仑扭秤装置探究库仑力”实验中，运用了微元法
第(7)题
一小球从如图所示的坐标原点处开始做平抛运动，初速度沿着轴正方向。

在坐标原点处有束激光照射到小球上，随着小球
的运动，激光束绕点不停旋转，总能保持激光束跟踪小球。

设任意时刻激光束与轴正方向的夹角为，小球做平抛运动的时间为，不计空气阻力，则（ ）
A
．B．C．D．
第(8)题
气闸舱是载人航天器中供航天员进入太空或由太空返回用的气密性装置，其简化装置如图所示，座舱A与气闸舱B之间装有阀门K，座舱A中充满一定质量的空气（可视为理想气体），气闸舱B内为真空。

航天员从太空返回气闸舱时，打开阀门K，A中的气体进入B中，最终达到平衡。

气闸舱与座舱在太空中可认为与外界绝热。

下列说法正确的是（ ）
A．气体平衡后压强增大B．气体平衡后内能减小
C．气体平衡后温度不变D．气体平衡后分子热运动的平均动能增大
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。

在每小题给出的答案中有多个符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

(共4题)
第(1)题
一波源位于O点，波源质点沿y轴做不连续的简谐运动，振幅为，形成沿x轴正方向传播的波。

某时刻波刚好传到P点，平
衡位置在处的质点已经振动了，O、P间各质点形成的波形如图所示，此时由波形可知（）
A．波源的最初起振方向沿y轴正方向
B．波在介质中传播的速度为
C．质点Q此时已经通过的路程为
D．此波形是波源先振动后停止振动，接着再振动形成的
E．从此时开始计时，再过，质点P的位移为
第(2)题
甲、乙两位同学分别在两个不同城市做“用单摆测重力加速度”的实验，记录不同摆长L对应的周期T；开学回来后共同绘制了图像如图甲中A、B所示。

此外乙同学还对实验的单摆施加了驱动力使其做受迫振动，并绘制了此单摆的共振曲线，如图
乙所示。

下列说法中正确的是_________。

A．由图甲分析可知A图像所对应的实验地点重力加速度较大
B．单摆的固有周期由摆长和当地的重力加速度共同决定
C．由图乙可知，乙同学探究受迫振动的单摆摆长约为
D．如果乙同学增大摆长，得到的共振曲线的峰值位置将向右移动
E．如果乙同学增大摆长，得到的共振曲线的峰值位置将向左移动
第(3)题
如图所示，一滑板爱好者沿着倾角为30°的斜坡从静止开始自由下滑，下滑过程中的加速度大小恒为，已知滑板爱好者连同滑板的总质量为m，重力加速度为g。

在滑板爱好者（含滑板）沿斜坡下滑距离为L的过程中，下列说法正确的是（）
A．滑板爱好者下滑过程中机械能守恒B．滑板爱好者减少的重力势能为
C
．滑板爱好者增加的动能为D．滑板爱好者减少的机械能为
第(4)题
图甲所示的一款健身车的主要构件如图乙，金属飞轮A和金属前轮C可绕同一转轴转动，A和C之间有金属辐条，辐条长度等于A和C的半径之差。

脚踏轮B和飞轮A通过链条传动，带动前轮C转动。

整个前轮C都处在方向垂直轮面向里的匀强磁场中。

将电阻R的a端用导线连接在飞轮A上，b端用导线连接前轮C边缘。

健身者脚蹬脚踏轮B使其以角速度ω顺时针转动，转动过程不打滑，电路中其他电阻忽略不计，正确的是（ ）
A．电阻a端的电势高于b端的电势
B．金属前轮边缘所组成的圆形闭合回路中的磁通量保持不变
C．电阻R的热功率与成正比
D
．若ω保持不变，飞轮A的半径也不变，但金属前轮C的半径变为原来的，则ab两端的电压变为原来的
三、解答题：本题共4小题，共40分 (共4题)
第(1)题
如图所示，光滑导轨ABC固定在竖直平面内，左侧为半径为r的半圆环，右侧为足够长的水平导轨。

一弹性绳原长为r，其一端固定在圆环的顶点A，另一端与一个套在圆环上质量为m的小球D相连。

先将小球移至某点，使弹性绳处于原长状态，然后由静止释放小球。

已知弹性绳伸长时弹力的大小满足胡克定律，弹性绳弹性势能满足公式，劲度系数，x为形变量，重力加速度为g。

求
（1）释放小球瞬间，小球对圆环作用力的大小和方向；
（2）D球在圆环上达到最大速度时，弹性绳的弹性势能为多大；
（3）在水平导轨上等间距套着质量均为2m的n个小球，依次编号为1、2、3、4……n，当小球D在圆环上达到最大速度时恰好
与弹性绳自动脱落，继续运动进入水平光滑导轨，之后与小球发生对心碰撞，若小球间的所有碰撞均为弹性碰撞，求1号球的最终速度及其发生碰撞的次数。

（结果可保留根式）
第(2)题
如图甲所示，导热性良好的汽缸固定在左端带有铰链的木板上，在汽缸内通过厚度可忽略的、可以在汽缸内无摩擦滑动的、横截面面积为S的活塞密封了一定质量的理想气体。

现在竖直面内缓慢转动木板，可得到气体的压强p与外界大气压强p0的比值随木板与水平面之间的夹角θ的变化关系如图乙所示。

当θ=60°时活塞距汽缸底面的高度为h，环境温度为T0，理想气体的内能与温度的关系为U=kT，比例系数k已知。

sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度为g。

（结果用S、p0、h、T0、k、g表示）
（1）求活塞的质量m。

（2）当=37°时固定木板，环境温度缓慢降至0.8T0，求在此过程中气体向外界放出的热量Q。

第(3)题
在平静的湖面中央丢入一个小石块，在水面上形成一列水面波，可视为简谐横波。

如图所示，在某水面波的传播方向上依次有甲、乙、丙三个小木块（均可视为质点），只随波上下振动。

已知该水面波的振幅为10cm，甲、乙两木块平衡位置之间的距离为4.5m，乙、丙两木块平衡位置之间的距离为1.5m。

当甲运动到最低点时，乙恰好运动到最高点，且此时甲、乙两木块之间只有一个波峰，同时测得从第1个波峰到第11个波峰到达甲木块的时间间隔为20s。

求：
（1）该水面波的波长和波速；
（2）从乙木块在最高点时开始计时，5s内丙木块经过的路程。

第(4)题
我国自行设计研制的热核聚变全超导托卡马克实验装置再次创造了该类实验装置运行的世界新纪录。

此装置在运行过程中，需要将加速到较高速度的离子束转变成中性粒子束，而其中还未被中性化的高速带电离子则需通过过滤装置过滤出来并剥离。

所用到的过滤装置工作原理简图如图所示，混合粒子束先通过加有一定电压的两极板之间区域后，再进入极板下方的偏转磁场中，此过程中中性粒子仍会沿原方向运动并被接收器接收；而带电离子中的一部分则会先在两极板间的电场作用下发生偏转，一部分直接打在下极板，另一部分则会在穿过板间电场后进入其下方的匀强磁场区域，进一步发生磁偏转并打在吞噬板上，从而剥离吸收。

已知这些带电离子电荷量为（），质量为m，两极板间距为d，所加电压为U，极板长度为2d，粒子束中
所有粒子所受重力均可忽略不计，不考虑粒子间的相互作用。

（1）要使初速度为的离子能沿平行于极板的直线经过电场区域，需在极板间再施加一垂直于纸面的匀强磁场，求其磁感应强度的大小和方向；
（2）若带电离子以初速度沿直线通过极板区域后，进入下方垂直纸面向外的匀强偏转磁场区域。

当磁感应强度
时，要使离子能全部被吞噬板吞噬，求吞噬板所需的最小长度；
（3）若粒子束中带电粒子为初速度，且撤去了两极板间的磁场，则有部分带电离子会通过两极板间的偏转电场进
入偏转磁场，已知磁场的磁感应强度大小可调，且分布范围足够宽广，吞噬板并紧靠左极板水平放置。

若要保证进入
偏转磁场的带电粒子最终都能被吞噬板吞噬，求磁感应强度大小的取值范围。

四、实验题：本题共2小题，共20分 (共2题)
第(1)题
在“测电源电动势和内阻”的实验中，某实验小组同学根据图甲电路进行测量实验。

（1）根据图甲电路，请在乙图中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接________。

（2）实验小组同学操作正确，记录下几组电压表和电流表的示数，并在坐标系内作出电压表示数U和对应的电流表示数I的图象，如图丙所示。

由图象可测得和，则______；______(选填“>”、“=”、“<”)。

（3）为了克服系统误差，同学们又根据图丁电路进行测量。

同样作出U-I图象，如图戊所示。

经过讨论发现，利用图丙和图戊可以消除系统误差得出电源的电动势和内阻的真实值，则=________，=_________。

（用U
A，U B，I A，I B表示）
第(2)题
用如图所示的实验电路图来测量电阻的阻值，所用测量器材如下:
A.待测电阻;
B.电流表，量程为10mA，内阻R
A1 =20Ω；
C.电流表A2，量程为10mA，内阻未知；
D.定值电阻R0，阻值为1000Ω;
E.滑动变阻器R，最大阻值约为50Ω;
F.电源E，电动势约为4. 5V ，内阻很小;
C.开关S及导线若干。

为了能够利用该电路图测量出待测电阻Rx的阻值，请你完成下列填空:
（1）电路图中的虚线框“1”内应接上电流表____、“2”内应接上电流表_____（均选填“A1”或“A2”）。

（2）开关S闭合前，滑动变阻器R的滑动端应滑动到____端（选填“左”或“右”）。

（3）在虚线框“1”、“2”内正确接上电流表后，闭合开关S。

实验过程中，当滑动变阻器R的滑动端滑动到某一位置时，两个电流表中，其中一个读数为2. 0mA，另一个读数为3.4mA，则待测电阻的阻值为_____Ω。