天津市普通高中高三學業(yè)水平等級性考試物理試題（解析版）

第21頁/共21頁天津市普通高中學業(yè)水平等級性考試物理本試卷分為第Ⅰ卷（選擇題）和第Ⅱ卷（非選擇題）兩部分，共100分，考試用時100分鐘．第Ⅰ卷1至4頁，第Ⅱ卷5至9頁．答卷前，考生務必將自己的姓名、考生號、考場號和座位號填寫在答題卡上，并在規(guī)定位置粘貼考試用條形碼．答卷時，考生務必將答案涂寫在答題卡上，答在試卷上的無效．考試結(jié)束后，將本試卷和答題卡一并交回．第Ⅰ卷注意事項：1．每小題選出答案后，用鉛筆將答題卡上對應題目的答案標號涂黑．如需改動，用橡皮擦干凈后，再選涂其他答案標號．2．本卷共8小題，每題5分，共40分．一、單項選擇題（每小題5分，共25分．每小題給出的四個選項中，只有一個是正確的）1.新中國成立后，為了打破西方霸權(quán)主義的核威脅,鞏固我們來之不易的獨立自主，無數(shù)科技工作者以全世界獨一無二的熱情及艱苦奮斗的精神投入核武器的研制工作之中，終于在1964年、1967年分別成功爆炸我國第一顆原子彈（atombomb）和第一顆氫彈（hydrogenbomb）。下列核反應方程可表示氫彈的爆炸原理的是（）A.B.C.D.【答案】D【解析】【詳解】A．是發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應方程，故A錯誤；B．是重核裂變方程，是對應原子彈爆炸的核反應方程，故B錯誤；C．是原子核衰變方程，故C錯誤；D．是氫核聚變方程，是對應氫彈爆炸的核反應方程，故D正確。故選D。2.壓縮空氣儲能（CAES）是一種利用壓縮空氣來儲存能量的新型儲能技術(shù)，絕熱壓縮空氣儲能方式是壓縮空氣并將產(chǎn)生的熱能儲存在各種介質(zhì)當中，比如混凝土、石頭、礦洞礦石中等。需要發(fā)電的時候讓壓縮空氣推動發(fā)電機工作，這種方式能夠?qū)嚎s空氣儲能的效率提升。對于上述過程的理解，下列說法正確的是（）A.絕熱壓縮空氣，分子平均動能不變B.絕熱壓縮空氣，溫度升高，氣體內(nèi)能一定增大C.該方式能夠?qū)嚎s空氣儲能的效率提升到D.壓縮空氣推動發(fā)電機工作，是氣體對外做功，內(nèi)能增大【答案】B【解析】【詳解】AB．絕熱壓縮空氣前后，外界對氣體做功，根據(jù)熱力學第一定律，內(nèi)能增大，溫度升高，分子平均動能增大，選項A錯誤，選項B正確；C．壓縮空氣儲能的過程涉及熱運動的能量轉(zhuǎn)換過程，任何轉(zhuǎn)換過程效率都不可能達到，選項C錯誤；D．壓縮空氣膨脹推動發(fā)電機工作，是氣體體積增大對外做功，根據(jù)熱力學第一定律可知，內(nèi)能減少，選項D錯誤。故選B。3.如圖所示的電路中，a、b接在電動勢恒定、內(nèi)阻為r的正弦交變電源上，變壓器為理想變壓器，A、V均為理想交流電表，電壓表示數(shù)為U、電流表示數(shù)為I，電源的總功率為P。移動滑片改變滑動變阻器的電阻R，下列圖像可能正確的是（）A. B.C. D.【答案】C【解析】【詳解】A．在副線圈中有根據(jù)電壓、電流匝數(shù)關(guān)系有，在原線圈電路有則有可知，圖像為一條曲線，A錯誤；B．根據(jù)電壓、電流與匝數(shù)關(guān)系有，根據(jù)歐姆定律有則有可知，為一條傾斜的直線，斜率為負值，B錯誤；C．根據(jù)電壓與匝數(shù)關(guān)系有電源的總功率為原線圈中的電流則有可知，為一條傾斜的直線，斜率為負值，C正確；D．根據(jù)電流匝數(shù)關(guān)系有電源的總功率為解得可知，圖像為一條過原點的直線，D錯誤。故選C。4.如圖所示，實線是一列簡諧橫波在時刻的波形圖，虛線是時刻的波形圖，已知質(zhì)點M的平衡位置距O點距離為5m。下列說法正確的是（）A.若波沿x軸負向傳播時，其周期可能為B.無論波向哪個方向傳播，質(zhì)點M在時刻一定沿y軸正方向運動C.若該波沿x軸正向傳播，其波速可能為D.若波沿x軸負向傳播時，當周期時，質(zhì)點M在到時間內(nèi)運動的路程為【答案】A【解析】【詳解】A．波沿x軸負方向傳播，則

、1、2、3……從而得到周期

、1、2、3……當時

sA正確；B．波沿x軸負方向傳播，根據(jù)上下坡法可知質(zhì)點M在時刻沿y軸負方向運動；波沿x軸正方向傳播，根據(jù)上下坡法可知質(zhì)點M在時刻沿y軸正方向運動，B錯誤；C．由圖可知：該波波長為4m，波沿x軸負方向傳播，則

、1、2、3……當時若該波沿x軸正向傳播，則

、1、2、3……其波速不可能為，C錯誤；D．若波沿x軸負方向傳播時，由

s當時

s則質(zhì)點M在到時間內(nèi)，質(zhì)點M運動的路程為D錯誤。故選A。5.我國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)定位精度可達米級，如圖P是緯度為的地球表面上一點，質(zhì)量相同的北斗導航衛(wèi)星A、B均繞地心O做勻速圓周運動，衛(wèi)星B是地球靜止軌道衛(wèi)星（同步地球衛(wèi)星）。某時刻P、A、B、O在同一平面內(nèi)，且O、P、A在一條直線上，OA垂直于，，則（）A.衛(wèi)星A、B的動能之比為4∶5 B.衛(wèi)星A、B的加速度之比為25∶16C.衛(wèi)星A、B的角速度之比為 D.衛(wèi)星B與地面P點的線速度之比為5∶4【答案】B【解析】【詳解】A．由圖可知由，解得衛(wèi)星的動能所以衛(wèi)星A、B的動能之比為5∶4，故A錯誤；B．由，解得所以衛(wèi)星A、B的加速度之比為25∶16，故B正確；C．由，解得所以衛(wèi)星A、B的角速度之比為，故C錯誤；D．衛(wèi)星B與地面P點的角速度相等，衛(wèi)星A的軌道半徑大于地球半徑，由，可知衛(wèi)星B與地面P點的線速度之比大于，故D錯誤。故選B。二、不定項選擇題（每小題5分，共15分．每小題給出的四個選項中，都有多個選項是正確的．全部選對的得5分，選對但不全的得3分，選錯或不答的得0分）6.如圖所示為用、兩種單色光分別通過同一雙縫干涉裝置獲得的干涉圖樣．現(xiàn)讓、兩種光組成的復色光穿過平行玻璃磚或三棱鏡時，光的傳播路徑與方向可能正確的是（）A. B.C. D.【答案】AD【解析】【詳解】AB.由干涉圖樣可知，a光的雙縫干涉條紋間距比b光的大，根據(jù)雙縫干涉相鄰條紋間距公式可知，a光波長長，則同一介質(zhì)對a的折射率小，對b光的折射率大．根據(jù)平行玻璃磚的光學特性可知，出射光線與入射光線平行，由于a光的折射率小，偏折程度小，所以出射時a光應在右側(cè)，故A符合題意，B不符合題意；CD.由分析可知，a光的臨界角較大．當光從棱鏡射入空氣中時，若發(fā)生全反射的話首先是b光，若b不發(fā)生全反射，能射出棱鏡，則a光一定也不發(fā)生全反射從棱鏡射出；若a不發(fā)生全反射，能射出棱鏡，b光可能發(fā)生全反射不從棱鏡射出，故D符合題意，C不符合題意7.質(zhì)量均勻分布的光滑球A與B通過輕繩連接，跨過兩輕質(zhì)定滑輪懸掛于平臺兩側(cè)，初始狀態(tài)A球與水平面接觸且有擠壓，B球懸于空中，如圖所示，不計輕繩和滑輪間的摩擦，若A發(fā)生均勻的少量膨脹后，兩球仍能保持靜止狀態(tài)，則（）A.兩球的質(zhì)量不可能相等 B.水平面對平臺一定有靜摩擦力的作用C.膨脹后平臺側(cè)面對A彈力變大 D.膨脹后A對地面壓力會變大【答案】CD【解析】【詳解】A．對B分析，受到繩子的拉力和重力，則對A分析，受到重力mAg、繩子斜向右上的拉力T、平臺的彈力F、水平面的支持力N，設為繩子與豎直方向的夾角，如圖所示，該拉力T在豎直方向上的分力大小與地面的支持力N的合力大小等于其重力mAg，則有即即由上式可知，則有兩球的質(zhì)量有可能相等，A錯誤；B．對平臺及A、B為整體，則整體在水平方向不受力作用，水平面對平臺沒有靜摩擦力的作用，B錯誤；CD．膨脹后，變大，則根據(jù)共點力平衡條件可得由此可知，膨脹后變大，T不變，地面對A的支持力N變大，由牛頓第三定律可知，A對地面壓力會變大；膨脹后平臺側(cè)面對A彈力F增大，選項CD正確。故選CD。8.如圖，水平面內(nèi)的等邊三角形的邊長為，頂點恰好位于絕緣傾斜直軌道的最低點，光滑直軌道上端點到兩點的距離均為為絕緣豎直軌道，為邊的中點．一對電荷量分別為的點電荷分別固定于兩點．在處將質(zhì)量為、電荷量為的小球（忽略它對原電場的影響）套在軌道上端，將小球分別沿和由靜止開始釋放，已知靜電力常量為，重力加速度大小為，忽略一切阻力，下列說法正確的是（）A.點的電場強度與點的電場強度相同B.小球沿下滑過程中，其電場強度先增大后減小C.小球沿下滑過程中，其電勢能先增大后減小D.小球沿到達點速度與沿到達點的速度大小不相等【答案】AB【解析】【詳解】A．D點的電場強度與C點的電場強度大小相等，方向相同，都沿著與BA平行的方向，A正確；B．小球沿DC軌道下滑過程中，A、B兩點電荷對其電場大小相同，合場強與DC垂直，由于小球運動過程距離A、B兩點電荷的距離先減小后增大，其電場強度先增大后減小，B正確；C．小球沿DC到達軌道最低點C過程，A、B兩點電荷對其合電場力垂直于軌道，電場力不做功，電勢能不變，C錯誤；D．小球沿DO運動過程，受到的電場力也與軌道垂直，故小球沿DO到達O點與沿DC到達C點過程都只有重力做功，由動能定理得小球到達O點與到達C點的速度大小相等，D錯誤。故選AB。第Ⅱ卷9.某同學設計如圖的實驗裝置驗證向心力公式和平拋運動水平分運動為勻速運動。將四分之一圓弧固定在桌面上，圓弧底下安裝一個壓力傳感器，光電門固定在底端正上方。實驗步驟如下：（1）讓小球靜止在圓弧底端，靜止時，傳感器示數(shù)為F0；（2）讓小球從圓弧某一位置靜止釋放，記錄通過光電門的時間t，壓力傳感器示數(shù)F和落點與圓弧底端的水平位移x；（3）改變釋放位置，重復（2）的步驟。請回答以下問題：①為完成實驗，關(guān)于實驗裝置及相關(guān)測量，下列說法正確的是（）A．圓弧要保持光滑B．小球要選擇體積小，密度大的C．要測量小球到地面的豎直高度D．要測量小球的質(zhì)量②用游標卡紙測量小球直徑，如圖所示，則小球直徑為________mm；③以________（填“F”或“F-F0”）為縱軸，為橫軸做圖像，若圖像________，則說明向心力大小與小球速度平方成正比；④做x-y圖，若圖像成正比，則說明平拋運動水平方向為勻速直線運動，其中y應該為________（填“t”、“”或“”）；⑤甲乙兩位同學以不同的桌面高度進行實驗，得到圖甲和圖乙，其中甲同學實驗時的桌面高度比乙同學的________（填“高”或“低”）。【答案】①.BD##DB②.6.70③.F-F0④.是一條過原點的直線⑤.⑥.高【解析】【詳解】（3）[1]A．圓弧沒必要保持光滑，從不同高度下滑，小球經(jīng)過光電門的速度不同，速度根據(jù)小球直徑和光電門測量的擋光時間測出。A錯誤；B．小球要選擇體積小，密度大的，減小阻力的影響；B正確；C．沒有必要測量小球到地面的豎直高度，只要保證豎直高度相同，平拋運動的時間相同，只需證明水平位移和水平速度成正比即可證明平拋運動的水平方向分運動為勻速運動。C錯誤；D．小球在最低點要驗證向心力公式，需要測量小球的質(zhì)量。D正確。故選BD。[2]小球的直徑[3][4]小球經(jīng)過光電門的速度小球在最低點以F-F0為縱軸，為橫軸做圖像，若圖像是一條過原點的直線，，則說明向心力大小與小球速度平方成正比；[5]設桌面高度為，則得平拋運動時間水平位移做x-y圖，若圖像成正比，則說明平拋運動水平方向勻速直線運動，其中y應該為。[6]由可知，甲乙兩位同學以不同的桌面高度進行實驗，得到圖甲和圖乙，其中甲同學實驗時的桌面高度比乙同學的高。10.在“用傳感器觀察電容器的充放電過程”實驗中，按圖1所示連接電路．電源電動勢為，內(nèi)阻可以忽略．單刀雙鄭開關(guān)先跟2相接，某時刻開關(guān)改接1，一段時間后，把開關(guān)再改接2．實驗中使用了電流傳感器來采集電流隨時間的變化情況．（1）開關(guān)改接2后，電容器進行的是__________（選填“充電”或“放電”）過程．此過程得到的圖像如圖2所示．如果不改變電路其他參數(shù)，只減小電阻的阻值，則此過程的曲線與坐標軸所圍成的面積將___________（選填“減小”、“不變”或“增大”）．（2）若實驗中測得該電容器在整個放電過程中釋放的電荷量，則該電容器的電容為__________（3）關(guān)于電容器在整個充、放電過程中的圖像和圖像的大致形狀，可能正確的有____________（為電容器極板所帶的電荷量，為兩板的電勢差）．A．B．C．D．【答案】①.放電②.不變③.575④.BD##DB【解析】【詳解】（1）[1]開關(guān)改接2后，電容器進行的是放電過程；[2]因圖像與坐標軸所圍成的面積等于電容器的帶電量，則如果不改變電路其他參數(shù)，只減小電阻的阻值，則此過程的曲線與坐標軸所圍成的面積將不變。（2）[3]該電容器的電容為（3）[4]AB．電源給電容器充電時，剛開始電荷量的變化率較大，后來變化率減小，放電時，電荷量變化率剛開始比較大，后來變化率減小，故A錯誤、B正確；CD．根據(jù)且C不變可知，Q與U的變化情況相同，故C錯誤、D正確。故選BD。11.1965年3月18日，前蘇聯(lián)宇航員列昂諾夫搭乘“上升2號”飛船，進行了人類的首次太空行走，期間由于宇航服故障，導致列昂諾夫無法回到飛船，懸停在了距離飛船的位置，如圖所示（圖中角度已知為）．此時，列昂諾夫攜帶著兩個便攜式氮氣罐，可朝各個方向噴氣，每個氮氣罐噴氣能夠為他帶來的反作用力．他依次實施了如下步驟：①打開一個氮氣罐，朝軸正方向噴氣后，關(guān)閉噴氣；②打開一個氮氣罐，朝軸負方向噴氣后關(guān)閉，同時打開另一個氮氣罐，朝軸正方向噴氣后，關(guān)閉噴氣；③打開一個氮氣罐，朝軸負方向噴氣時間，關(guān)閉噴氣；最終列昂諾夫恰好到達飛船，成功獲救．假設列昂諾夫、宇航服和便攜式氮氣罐總質(zhì)量為，不考慮噴出的氣體質(zhì)量．（1）求列昂諾夫噴氣時獲得的加速度；（2）求步驟①完成后，距離下一次噴氣的時間；（3）求列昂諾夫從開始噴氣到獲救的總用時．【答案】（1）1m/s2；（2）2s；（3）8s【解析】【詳解】（1）由于噴氣的反作用力為100N，則打開噴氣時的加速度大小為（2）根據(jù)幾何關(guān)系可知列昂諾夫要想回到飛船，需要在方向和方向分別前進對列昂諾夫的每個步驟進行分析，①朝y軸正方向噴氣1s，此過程中，他受到方向的力，其位移為方向為方向，其末速度為方向為方向。②朝y軸負方向噴氣1s，x軸正方向噴氣2s，此過程中，在y方向上，他受到方向力，作用時間為1s，其位移為方向為方向，其末速度為此后不再有y方向的位移和速度，根據(jù)題意，列昂諾夫要在y方向上前進3m，說明在步驟①之后，他還有一段距離未噴氣，而是以的速度勻速前進，此過程用時為可知步驟①完成后，距離下一次噴氣的時間為；（3）在x方向上，他受到方向的力，作用時間為2s，其位移為方向為方向，其速度為方向為方向。③朝x軸負方向噴氣t時間，此次噴氣后，列昂諾夫的末速度要減小到0，則有解得③朝x軸負方向噴氣t時間，即2s內(nèi)其位移為方向為方向由于在步驟②中，列昂諾夫已經(jīng)在方向前進了2m，步驟③中再次前進2m，則總共前進了4m，恰好到達飛船，綜上所述，其運動總用時為T=8s，整個過程中未噴氣的時間為2s。12.圖甲是半徑為R的四分之一圓柱面陰極和位于圓柱面軸線上的陽極構(gòu)成光電管的示意圖，某單色光照射陰極，逸出的光電子到達陽極形成光電流。已知陰極材料的逸出功為，光電子的最大初速度為，電子電荷量為、質(zhì)量為m，真空中光速為c，普朗克常量為h。（1）求入射光的波長λ和遏止電壓；（2）圖乙是光電管橫截面示意圖，在半徑為R四分之一圓平面內(nèi)加垂直紙面向外的勻強磁場，只研究在該截面內(nèi)運動的光電子，僅考慮洛倫茲力作用，要使從陰極上N點逸出的光電子運動到陽極，速度至少為。①求磁感應強度的大小B；②若陰極表面各處均有光電子逸出，求能到達陽極的光電子逸出區(qū)域與整個陰極區(qū)域的比值k。【答案】（1），；（2），【解析】【詳解】（1）由愛因斯坦光電效應方程所以由動能定理得所以（2）速度為的電子剛好能到達陽極的臨界軌跡如圖所示即從N點沿切線方向進入磁場的電子在磁場中軌跡是半圓弧，為其直徑，所以由洛倫茲力提供向心力可得所以（3）速度為的電子半徑設為，則所以即電子以最大速度與成進入磁場時剛好到達陽極O，從N點射入的電子速度方向合適，在之間均可到達陽極O處；當電子從P點以最大速度與成方向射出，電子剛好與磁場邊界相切，即能到達陽極O處的光電子只分布在之間，如圖所示所以13.動能回收系統(tǒng)是新能源汽車時代一項重要的技術(shù)，其主要原理是利用電磁制動回收動能以替代傳統(tǒng)的剎車制動模式，其能源節(jié)省率高達。其原理為，當放開油門進行輕制動時，汽車由于慣性會繼續(xù)前行，此時回收系統(tǒng)會讓機械組拖拽發(fā)電機線圈，切割磁場并產(chǎn)生電流對電池進行供電。設汽車的質(zhì)量為M，若把動能回收系統(tǒng)的發(fā)電機看成理想模型：線圈匝數(shù)為N，面積為S，總電阻為r，且近似置于一磁感應強度為B的勻強磁場中。若把整個電池組等效成一外部電