天津市十二区县重点学校2022届高三物理毕业班联考（一）试题（含解析）

天津市十二区县重点学校2022届高三毕业班联考(一)物理试题一、选择题（每小题6分，共30分．每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的）1．（6分）（2022•天津校级一模）如图所示，用三根轻绳将质量为m的物块悬挂在空中且处于静止状态．已知绳oa、ob与竖直方向的夹角分别为30°和60°，则关于oa、ob、oc三根绳拉力大小的判断正确的是（　　）　A．oa最大B．ob最小C．oc最小D．一样大【考点】：共点力平衡的条件及其应用；物体的弹性和弹力．【专题】：共点力作用下物体平衡专题．【分析】：以结点O为研究对象，受到三个拉力作用，其中重物对0点拉力等于重物的重力．根据平衡条件列方程求解．【解析】：解：以结点0为研究对象，受到三个拉力作用，整个装置静止，则重物对O点拉力Foc等于重物的重力．根据平衡条件得Fa0=Fsin60°=mgsin60°=FbO=Fcos60°=mgcos60°=，所以ob最小．故选：B【点评】：本题是简单的力平衡问题，关键是选择研究对象，分析物体的受力情况．　2．（6分）（2022•天津校级一模）如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比为4：1，原线圈两端接u=220sin100πt（V）的交流电源，副线圈两端接R=55Ω的负载电阻，电表均为理想交流电表．则下列说法中正确的是（　　）　A．副线圈中输出交流电的频率为12.5Hz　B．副线圈中电压表的示数为55V　C．变压器的输入功率为110W　D．原线圈中的电流表A的示数为0.25A【考点】：变压器的构造和原理．【专题】：交流电专题．-14-【分析】：根据瞬时值的表达式可以求得输出电压的有效值、周期和频率等，再根据电压与匝数成正比即可求得结论【解析】：解：A、变压器不会改变电流的频率，则副线圈输出电流的f==50Hz，故A错误；B、由瞬时值的表达式可知原线圈的电压的有效值为U=220V，理想变压器原副线圈匝数比为4：1，根据电压与匝数成正比可知，副线圈的电压的有效值为55V，即为电压表的读数，故B错误；C、变压器的输入功率和输出功率相等，副线圈的功率为P==55W，所以原线圈中的输入功率也为55W，故C错误；D、副线圈的电流为I2==1A，根据电流与匝数成反比可得，原线圈的电流大小为I1=0.25I2=0.25A，故D正确；故选：D．【点评】：掌握住理想变压器的电压、电流之间的关系，即电压与匝数成正比，电流与匝数成反比．知道正弦交变电流最大值和有效值之间的关系即可解决本题　3．（6分）（2022•天津校级一模）A、B两颗人造卫星绕地球做匀速圆周运动，运动周期TA：TB=2：1，则（　　）　A．轨道半径rA：rB=8：1B．线速度vA：vB=1：　C．角速度ωA：ωB=4：1D．向心加速度aA：aB=1：2【考点】：线速度、角速度和周期、转速．【专题】：匀速圆周运动专题．【分析】：根据万有引力提供向心力得出线速度、角速度、周期、向心加速度与轨道半径的关系，从而求出大小之比．【解析】：解：A、根据万有引力提供向心力得：，解得：，因为TA：TB=2：1，所以rA：rB=2：1，故A错误；B、根据得：v=则vA：vB=1：，故B正确；C、角速度，所以角速度ωA：ωB=：4，故C错误；D、向心加速度a=，则向心加速度aA：aB=1：4，故D错误．-14-故选：B【点评】：解决本题的关键掌握万有引力提供向心力这一理论，知道线速度、角速度、加速度、周期与轨道半径的关系．　4．（6分）（2022•天津校级一模）如图所示，两个相同的小球带电量分别为+4Q和+Q，被固定在光滑、绝缘水平面上的A、B两点，O是AB的中点，C、D分别是AO和OB的中点．一带电量为+q的小球从C点由静止释放，仅在电场力作用下向右运动，则小球从C点运动到D点的过程中（　　）　A．速度一直增大B．加速度一直减小　C．电场力先做正功后做负功D．电势能先增大后减小【考点】：电势差与电场强度的关系．【专题】：电场力与电势的性质专题．【分析】：本题中滑块受到的电场力是两个电荷对它作用力的合力；看电场力做功的情况，判断电势能的变化；水平面光滑，动能和电势能相互转化．【解析】：解：A、小球受到的电场力是两个电荷对它作用力的合力，在c处4Q电荷对球的电场力较大，球向右运动过程中，两个电荷对球的电场力逐渐平衡，后又增大，受到的合力先向右后向左，加速度先减小后增大，故速度先增大后减小，故AB错误．C、由于受到的合力先向右后向左，位移一直向右，故电场力先做正功，后做负功，电势能先减小后增大，故C正确，D错误；故选：C【点评】：解决本题的关键会进行电场的叠加，以及会根据电场力做功判断电势能的变化　5．（6分）（2022•天津校级一模）一个质量为m的木块静止在粗糙的水平面上，木块与水平面间的滑动摩擦力大小为2F0，某时刻开始受到如图所示的水平拉力的作用，下列说法正确的是（　　）　A．0到t0时间内，木块的位移大小为　B．t0时刻合力的功率为　C．0到t0时间内，水平拉力做功为-14-　D．2t0时刻，木块的速度大小为【考点】：牛顿第二定律；匀变速直线运动的位移与时间的关系．【专题】：牛顿运动定律综合专题．【分析】：根据牛顿第二定律求出加速度，结合运动学公式求出瞬时速度的大小和位移的大小，根据力和位移求出水平拉力做功大小【解析】：解：A、0到t0时间内，产生的加速度为产生的位移为，故A错误；B、t0时刻的速度为v=at0=，t0时刻合力的功率为为P=2F0v=，故B错误；C、0到t0时间内，水平拉力做功为W=，故C错误；D、在t0之后产生的加速度为，2t0时刻，木块的速度大小为v=，故D正确；故选：D【点评】：本题考查了牛顿第二定律和运动学公式的综合运用，知道加速度是联系力学和运动学的桥梁　二、选择题（每小题6分，共18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6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分）6．（6分）（2022•天津校级一模）下列说法正确的是（　　）　A．只要有电场和磁场，就能产生电磁波　B．氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子　C．He+N→O+H是原子核的人工转变方程　D．光在真空中运动的速度在不同的惯性系中测得的数值可能不同【考点】：裂变反应和聚变反应；氢原子的能级公式和跃迁．【分析】：A、变化的电场或变化磁场才会产生电磁波；B、从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子；C、根据人工转变与衰变的不同，从而确定求解；D、在真空和空气中，电磁波的传播速度等于3×108m/s是一个定值．【解析】：解：A、只有变化电场和变化磁场，才可以产生电磁波，故A错误；B、氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子，故B正确；-14-C、用α粒子去轰击氮核，属于原子核的人工转变，故C正确；D、光在真空中运动的速度在不同的惯性系中测得的数值仍相同，故D错误；故选：BC．【点评】：掌握产生电磁波的条件，知道跃迁辐射特定频率光子的原因，会区别人工转变与衰变，注意光速不变原理．　7．（6分）（2022•天津校级一模）两种频率不同的单色光a、b分别照射同一金属都能发生光电效应，b光照射时逸出的光电子最大初动能较大，则a、b两束光（　　）　A．两束光以相同的入射角由水中斜射入空气，a光的折射角大　B．从同种介质射入真空发生全反射时，a光临界角比b光的小　C．分别通过同一双缝干涉装置，b光形成的相邻亮条纹间距小　D．分别通过同一单缝衍射装置，b光形成的中央亮条纹窄【考点】：光的折射定律；光电效应．【专题】：光电效应专题．【分析】：根据光电效应方程由最大初动能的大小关系得出a、b光的频率的关系．根据光线的折射定律得出折射角的关系；根据波长与条纹宽度的关系得出双缝干涉的条纹关系以及单缝衍射的关系，【解析】：解：根据光电效应方程Ekm=hv﹣W0知，b光照射时逸出的光电子最大初动能较大，则b光的频率大，波长短；A、b的频率大，所以两束光以相同的入射角由水中斜射入空气，b光的折射角大．故A错误．B、因为b光的折射率大，根据得，从同种介质射入真空发生全反射时，a光临界角比b光的大．故B错误．C、因为b光的折射率大，波长短，分别通过同一双缝干涉装置，由：可知b光形成的相邻亮条纹间距小．故C正确．D、分别通过同一单缝衍射装置，b光形成的中央亮条纹窄．故D正确．故选：CD．【点评】：解决本题的突破口在于根据光电效应方程由最大初动能的大小关系得出a、b光的频率的关系，知道折射率、频率、波长等大小关系．　8．（6分）（2022•天津校级一模）如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，从波传播到x=6m处的P点开始计时，经t=0.3s质元P第一次到达波谷，下面说法中正确的是（　　）　A．这列波的传播速度大小为10m/s　B．当t=0.3s时质元a速度沿y轴负方向　C．x=8m处的质元Q在t=0.7s时处于波峰位置　D．在开始的四分之一周期内，质元b通过的路程大于10cm-14-【考点】：横波的图象；波长、频率和波速的关系．【专题】：振动图像与波动图像专题．【分析】：由波形图求出波长，根据P点的振动情况求出波的周期，然后求出周期及波速大小．各质点起振方向与波源相同，分析各质点的振动情况．【解析】：解：A、由波形图可知，波长λ=4m，波由图示位置开始计时后，P点向上振动，当P点在t=0.3s的时刻第一次到达波谷，则有，所以周期为0.4s，根据v=，故A正确；B、当t=0.3s时x=2m处的质点也处于波谷处，所以a处于y轴负向向上振动，即沿y轴正方向，故B错误；C、波经过t==0.1s时刚好传到Q点，此时Q向上振动，再经过0.6s=1，Q处于平衡位置，故C错误；D、在开始的四分之一周期内，b向平衡位置运动，速度增大，所以四分之一周期内运动的路程大于振幅，故D正确．故选：AD．【点评】：本题考查分析波动形成过程的能力，要抓住波的周期性，确定周期与时间的关系．当离Q最近的波峰的振动传到Q点时，Q点第一次到达波峰．介质中各质点的起振都与波源的起振方向相同．　三、非选择题（共6小题，满分72分）9．（4分）（2022•天津校级一模）小球在距地面高15m处以某一初速度水平抛出，不计空气阻力，落地时速度方向与水平方向的夹角为60°，则小球平抛的初速度为　10　m/s，当小球的速度方向与水平方向夹角为45°时，小球距地面的高度为　10　m．（g取10m/s2）【考点】：平抛运动．【专题】：平抛运动专题．【分析】：（1）平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动．将两秒后的速度进行分解，根据vy=gt求出竖直方向上的分速度，再根据角度关系求出平抛运动的初速度．（2）将落地的速度进行分解，水平方向上的速度不变，根据水平初速度求出落地时的速度．（3）根据自由落体公式求出高度的大小．【解析】：解：（1）小球在竖直方向做自由落体运动，竖直方向的分速度：m/s如图，落地时速度方向与水平方向成60°，则tan60°=所以：m/s-14-（2）如图，当速度方向与水平方向成45°时，vy1=v0=vx1=v0=10m/s，下落的高度：m．小球距地面的高度为：h2=h﹣h1=15﹣5=10m故答案为：10，10【点评】：解决本题的关键知道平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动．知道分运动和合运动具有等时性，掌握竖直方向和水平方向上的运动学公式．　10．（6分）（2022•天津校级一模）某同学把带铁夹的铁架台、电火花计时器、纸带、质量为m1的重物甲和质量为m2的重物乙（m1＞m2）等器材组装成如图1所示的实验装置，以此研究系统机械能守恒定律．此外还准备了天平（砝码）、毫米刻度尺、导线等．①实验中得到一条比较理想的纸带（如图2），先记下第一个点O的位置．然后选取A、B、C、D四个相邻的计数点，相邻计数点间还有四个点未画出．分别测量出A、B、C、D到O点的距离分别为h1=12.02cm、h2=27.03cm、h3=48.01cm、h4=75.02cm．已知打点计时器使用交流电的频率为f=50Hz．重物甲下落的加速度a=　6.0　m/s2．（计算结果保留2位有效数字）②若当地的重力加速度为g，系统从O运动到C的过程中，只要满足关系式　　，则表明系统机械能守恒．（用给出物理量的符号表示）【考点】：验证机械能守恒定律．【专题】：实验题．【分析】：根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小，根据实验装置及机械能守恒定律可得出对应的表达式．-14-【解析】：解：（1）由于每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.1s，根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小，得：a==6.0m/s2．（2）由于每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，所以相邻的计数点间的时间间隔T=；根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上C点时小车的瞬时速度大小．vC=，由题意可知，整体减小的重力势能等于动能的增加量，即：故答案为：①6.0，②【点评】：本题考查验证机械能守恒定律的实验，要注意正确分析实验原理，明确实验方法，才能准确得出对应的实验结果．　11．（8分）（2022•天津校级一模）在测定电源电动势和内阻的实验中，实验室仅提供下列实验器材：A．干电池两节，每节电动势约为1.5V，内阻约几欧姆B．直流电压表V1、V2，量程均为0～3V，内阻约为3kΩC．电流表，量程0.6A，内阻小于1ΩD．定值电阻R0，阻值为5ΩE．滑动变阻器R，最大阻值50ΩF．导线和开关若干①如图a所示的电路是实验室测定电源的电动势和内阻的电路图，按该电路图组装实验器材进行实验，测得多组U、I数据，并画出U﹣I图象，求出电动势和内电阻．电动势和内阻的测量值均偏小，产生该误差的原因是　电压表的分流作用　，这种误差属于　系统误差　．（填“系统误差”或“偶然误差”）②实验过程中，电流表发生了故障，某同学设计如图甲所示的电路，测定电源电动势和内阻，连接的部分实物图如图乙所示，其中还有一根导线没有连接，请补上这根导线．-14-③实验中移动滑动变阻器触头，读出电压表V1和V2的多组数据U1、U2，描绘出U1﹣U2图象如图丙所示，图线斜率为k，与横轴的截距为a，则电源的电动势E=　　，内阻r=　　（用k、a、R0表示）．【考点】：测定电源的电动势和内阻．【专题】：实验题．【分析】：（1）根据电路图分析实验原理，明确误差产生原因；（2）根据电路图明确实验电路接法，从而得出正确的实物图象；（3）由闭合电路欧姆定律可明确对应的公式，再由图象即可求得对应的电动势和内电阻．【解析】：解：（1）由图可知，电流表不是流过干路电路，原因是电压表的分流造成的；这种误差是由于电路设计造成的，都属于系统误差；（2）由乙图可知电路的连接方法，则可知滑动变阻器没有正确接入，接入电路如图所示；（3）由闭合电路欧姆定律可知，E=U1+变形得：U1=+则有：=a；=k解得：故答案为：①电压表的分流作用，系统误差②如图所示；③，．【点评】：本题考查测量电动势和内电阻的实验方法，关键在明确根据闭合电路欧姆定律得出对应的表达式，再分析图象的意义，求得电动势和内电阻．-14-　12．（16分）（2022•天津校级一模）如图所示，内壁粗糙、半径R=0.4m的四分之一圆弧轨道AB在最低点B与光滑水平轨道BC相切．质量m2=0.2kg的小球b左端连接一轻质弹簧，静止在光滑水平轨道上，另一质量m1=0.2kg的小球a自圆弧轨道顶端由静止释放，运动到圆弧轨道最低点B时对轨道的压力为小球a重力的2倍．忽略空气阻力，重力加速度g=10m/s2．求（1）小球a由A点运动到B点的过程中，摩擦力做功Wf；（2）小球a通过弹簧与小球b相互作用的过程中，弹簧的最大弹性势能Ep；（3）小球a通过弹簧与小球b相互作用的整个过程中，弹簧对小球b的冲量I的大小．【考点】：动能定理；牛顿第二定律．【专题】：动能定理的应用专题．【分析】：（1）小球由释放到最低点的过程中依据动能定理和牛顿第二定律可得摩擦力的功．（2）碰撞过程，由动量守恒可表示速度关系；进而由能量转化和守恒可得弹簧的最大弹性势能；（3）碰撞的整个过程由动量守恒和能量转化和守恒可得小球b最终速度，由冲量I=mv可得弹簧对b的冲量．【解析】：解：（1）小球由释放到最低点的过程中，根据动能定理：…①小球在最低点，根据牛顿第二定律：…②由①②联立可得：Wf=﹣0.4J…③（2）小球a与小球b通过弹簧相互作用，达到共同速度v2过程中，由动量关系：m1v1=（m1+m2）v2…④由能量转化和守恒：…⑤由④⑤联立可得：EP=0.2J…⑥（3）小球a与小球b通过弹簧相互作用的整个过程中，a后来速度为v3，b后来速度为v4，由动量关系：m1v1=m1v3+m2v4…⑦由能量转化和守恒：-14-…⑧根据动量定理有：I=m2v4…⑨由⑦⑧⑨联立可得：I=0.4N•S．答：（1）小球a由A点运动到B点的过程中，摩擦力做功为﹣0.4J；（2）小球a通过弹簧与小球b相互作用的过程中，弹簧的最大弹性势能为0.2J；（3）小球a通过弹簧与小球b相互作用的整个过程中，弹簧对小球b的冲量I的大小0.4N•S．【点评】：该题重点是动量守恒和能量转化与守恒的应用，动量守恒的应用要注意速度的方向性，在物体碰撞过程中要注意判定碰撞之后速度是同向还是反向，以此来确定好动量守恒公式中速度的正负号．　13．（18分）（2022•天津校级一模）如图所示，倾角为α的光滑固定斜面，斜面上相隔为d的平行虚线MN与PQ间有大小为B的匀强磁场，方向垂直斜面向下．一质量为m，电阻为R，边长为L的正方形单匝纯电阻金属线圈，线圈在沿斜面向上的恒力作用下，以速度v匀速进入磁场，线圈ab边刚进入磁场和cd边刚要离开磁场时，ab边两端的电压相等．已知磁场的宽度d大于线圈的边长L，重力加速度为g．求（1）线圈进入磁场的过程中，通过ab边的电量q；（2）恒力F的大小；（3）线圈通过磁场的过程中，ab边产生的热量Q．【考点】：导体切割磁感线时的感应电动势；焦耳定律．【专题】：电磁感应与电路结合．【分析】：（1）根据电量公式、欧姆定律和法拉第电磁感应定律结合求解电量．（2）线圈匀速进入磁场，受力平衡，根据平衡条件和安培力公式求解．（3）根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律结合得到线圈ab边刚进入磁场和cd边刚要离开磁场时，ab间的电压与速度的关系，从而求得cd边刚要离开磁场时的速度，再由动能定理和功能关系求解热量．【解析】：解：（1）线圈进入磁场过程中，通过线框横截面的电量①根据欧姆定律有②根据法拉第电磁感应定律③线框进入磁场过程中的磁通量变化△ϕ=BL2④-14-由①②③④式解得⑤（2）线圈匀速进入磁场，根据平衡有F=mgsinα+F安⑥线圈受到的安培力F安=BIL⑦根据欧姆定律⑧根据法拉第定磁感应定律E=BLv⑨由⑥⑦⑧⑨式解得⑩（3）线圈ab边刚进入磁场时，根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律线圈cd边刚要离开磁场时，根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律线圈通过磁场的过程中，根据动能定理有根据安培力做功和电热的关系有W安=Q总根据热量分配关系有解得答：（1）线圈进入磁场的过程中，通过ab边的电量q是；（2）恒力F的大小为mgsinα+；（3）线圈通过磁场的过程中，ab边产生的热量Q为﹣mv2．【点评】：本题中感应电荷量的结论可在会推导的基础上记牢，经常用到．分析清楚线圈的运动过程是正确解题的关键，解题时要注意：E=BLv、欧姆定律、安培力公式、平衡条件、动能定理与能量守恒定律的应用，求热量时，要注意线框进入和穿出磁场两个过程都要产生焦耳热．　14．（20分）（2022•天津校级一模）“太空粒子探测器”主要使命之一是在太空中寻找“反物质”和“暗物质”，探索宇宙的起源的奥秘，是人类在太空中进行的最大规模的科学实验．探测器核心部件是由加速、偏转和收集三部分组成，其原理可简化如下：如图所示，辐射状的加速电场区域边界为两个同心平行半圆弧面，圆心为O，外圆弧面AB的半径为L，电势为φ1，内圆弧面CD的半径为，电势为φ2．足够长的收集板MN平行边界ACDB，O到MN板的距离为L．在边界ACDB和收集板MN之间加一个圆心为O，半径为L，方向垂直纸面向里的半圆形匀强磁场，磁感应强度为B0-14-．假设太空中漂浮着某种带正电的反物质粒子，它们能均匀地吸附到AB圆弧面上，并被加速电场从静止开始加速，不计粒子间的相互作用和其它星球对粒子引力的影响．（1）反物质即质量与正粒子相等，带电量与正粒子相等但电性相反，如负电子为正电子的反物质．若正电子和负电子相遇发生湮灭（质量完全亏损），转化成一对同频率光子（γ）写出上述核反应方程，并计算该光的波长λ；（已知电子的质量为me，普朗克常量为h）（2）若发现从AB圆弧面收集到的粒子有能打到MN板上（不考虑过边界ACDB的粒子），求漂浮粒子的比荷；（3）随着所加磁场大小的变化，试定量分析收集板MN上的收集粒子的效率η和磁感应强度B的关系．【考点】：带电粒子在匀强磁场中的运动；带电粒子在匀强电场中的运动．【专题】：带电粒子在复合场中的运动专题．【分析】：（1）根据质量数及电荷数守恒得出对应的反应方程；由质能方程求解波长；（2）由几何关系得出对应的半径；再由洛仑兹力充当向心力可求荷质比；（3）根据题意明确粒子打在板上的关径，则可明确收集效率与磁感应强度的关系．【解析】：解：（1）核反应方程为e+e→2γ①根据爱因斯坦质能方程△E=△mc2②质量亏损为△m=2me③根据能量关系△E=2hν④由波长、波速和频率的关系⑤由①②③④⑤式解得⑥（2）由几何关系得R=L⑦粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律⑧粒子进入电场，根据动能定理⑨-14-由⑦⑧⑨式解得⑩（3）磁感应强度增大，粒子在磁场中运动的轨道半径减小，由几何关系，知收集效率变小，粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律1°当磁感应强度为B1时，所有粒子刚好能打在收集板上，由几何关系得L=2R1解得B1=2B0收集粒子的效率η=02°当磁感应强度B2＜2B0时，设粒子进入磁场时，速度方向与AB边界的夹角为2θ，半径为R2，由几何关系得收集粒子的效率解得η=0B≥2B0综上得（B＜2B0）答：（1）核反应方程为e+e→2γ；该光的波长λ为；（2）漂浮粒子的比荷为；（3）收集粒子的效率η和磁感应强度B的关系为（B＜2B0）【点评】：本题考查带电粒子在电磁场中的运动规律，要注意在第3问中分情况进行计论，进而全面掌握可能的情况，得出准确的表达式．-14-