2021届天津市和平区高三(上)期末质量调查物理试题(解析版)

物理

第Ⅰ卷

注意事项：

1.每题选出答案后，用铅笔将正确答案填涂在答题卡相应的位置上，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。

2.本卷共10题，每题4分，共40分。

一、单项选择题（每小题4分，共24分。每小题给出的四个选项中，只有一个是正确的）

1. 在近代物理发展的过程中，实验和理论相互推动，促进了人们对微观世界的认识。对下列实验描述正确的是（ ）

A. 卢瑟福通过①图所示的实验现象，发现了质子和中子 B. ②图中用紫外灯照射锌板，验电器指针带负电张开 C. ③图的理论，可以很好的解释氢原子光谱的规律 D. ④图放射源产生的三种射线中，射线3的电离本领最强 【答案】C 【解析】 【分析】

【详解】A．卢瑟福通过①图的粒子散射的实验现象，提出了原子的核式结构模型，故A错误； B．②图中用紫外灯照射锌板，锌板发生光电效应，锌板失去电子而带负电，验电器用导线连在锌板上，其指针也带正电张开，故B错误；

C．氢原子的能级图可以很好的解释氢原子光谱的规律，是高激发态跃迁到n=2产生了巴尔末系可见光，故C正确；

D．α射线是高速的氦核流，一个α粒子带两个正电荷，根据左手定则，α射线受到的洛伦兹力向左，故1是α射线，其电离本领最强；β射线是高速电子流，带一个负电荷，根据左手定则，β射线受到的洛伦兹力向右，故3是β射线，其电离本领较强；γ射线是γ光子，是电中性的，故在磁场中不受磁场的作用力，轨

迹不会发生偏转，故2是γ射线，其电离本领最弱，故D错误； 故选C。

2. 学习物理规律不仅要知道规律的内容，还要了解规律的应用条件，下列是常见的四种相互作用情境：物块a以一定的速度v0向右运动，之后与物块b发生相互作用，其中甲图和丙图地面光滑，乙图和丁图地面粗糙，从开始相互作用至达到共同速度的过程，对于a、b、弹簧组成的系统，各图满足的规律分析正确的是（ ）

A 甲图动量和机械能一定都守恒 C. 丙图动量和机械能一定都守恒 【答案】C 【解析】 【分析】

【详解】A．甲图地面光滑，系统不受外力作用，所以动量守恒，但是确定a、b发生的是能量守恒的弹性碰撞还是能量不守恒非弹性碰撞，A选项错误

BD．由题意知，甲、丙图地面光滑，乙、丁地面粗糙,那么我们可以知道乙、丁图因为存在摩擦力，摩擦力做功，故乙、丁图的动量与机械能都不守恒，BD选项错误；

C．因为丙图中为地面光滑，所以系统不受外力，系统动量守恒，又因为当a、b共速时，弹簧的弹力对a、b是相互作用的，所以我们认为弹簧弹力是内力，所以图丙中机械能守恒，C选项正确。 故选C。

3. 2020年11月24日凌晨，嫦娥5号探测器发射成功，开启了探月工程难度最大的阶段。某研究小组的同学们在网上查阅了关于月球的信息：地球半径约是月球半径的p3.7倍，地球质量约是月球质量的q81倍。借助所学知识，可以对绕月飞行的有关规律做出如下推断（ ） A. 月球表面的重力加速度大于地球表面重力加速度

B. 飞船绕月球表面做圆周运动的周期是绕地球表面运动周期的C. 月球的第一宇宙速度大于7.9km/s

.

B. 乙图动量和机械能一定都守恒 D. 丁图动量和机械能一定都守恒

q倍 p3

D. 探测器在月球表面受到的万有引力等于在地球表面所受的万有引力 【答案】B 【解析】 【分析】

【详解】A．设月球质量M，半径R，地球质量qM，地球半径pR，根据

GMmmg月 2R81GMGMg解得g月2，同理可得地 23.7R2R故

g地=5.91g月g月

A错误；

B．根据万有引力提供向心力有

GMm42m2R R2T42p3R342R3解得T月，同理可得T地 qGMGM故

T地则有

p3T月 qT月B正确；

qT p3地C．由于第一宇宙速度是最大绕行速度，故如果月球速度大于第一宇宙速度，则月球将脱离地球的束缚，C错误；

D．月球表面受到的万有引力

F地球表面受到的万有引力

GMm R2

F81GMm3.7R2

由探测器的质量m未知，故两个力不一定相等，D错误。 故选B。

4. 小明发现游乐场中有用弹性杆固定在地面上的玩偶，且在水平方向还有用于固定的可伸缩的弹性物体。小明通过分析，将这个设施简化为如图所示的装置：一小球固定在轻杆上端，AB为水平轻弹簧，小球处于静止状态，图中虚线画出了小明所分析的杆对小球的作用力方向的可能情况，下列分析正确的是（ ）

A. F1和F2均可能正确，且F1一定大于F2 B. F2和F3均可能正确，且F2一定大于F3 C. F3和F4均可能正确，且F3一定大于F4 D. 只有F2是可能正确的，其余均不可能正确 【答案】B 【解析】 【分析】

【详解】小球处于静止状态，则小球受力平衡，由题意可分两种情况进行讨论：

（1）弹簧若没有发生形变情况。此时小球受到自身重力及杆的弹力作用，由二力平衡条件可判断此时杆对小球的作用力方向为F3，且大小等于小球重力的大小。

（2）弹簧若发生形变的情况。根据题图中杆的弯曲程度来看，弹簧对小球的作用力一定水平向右，故小球在自身重力，弹簧弹力，杆的弹力的共同作用下处于平衡，故由三力平衡可判断出杆对小球的弹力方向可能为F2，由三力构成的矢量三角形（如图）可判断出F2一定大于小球自身重力。

综上所述，可得杆对小球的作用力的方向可能为F2和F3，且F2一定大于F3，故B正确。 故选B。

5. 如图所示，一定质量的理想气体从状态a变化到状态b，其过程如p－V图中从a到b的直线所示。在此过程中（ ）

A. 气体温度一直降低 C. 气体一直对外做功 【答案】C 【解析】 【分析】

B. 气体内能一直减小 D. 气体一直从外界放热

【详解】A．一定质量的理想气体从a到b的过程，由理想气体状态方程

paVapbVb＝ TaTb可知

Tb>Ta

即气体的温度一直升高，故A错误；

B．根据理想气体的内能只与温度有关，温度升高，内能增大，可知气体的内能一直增加，故B错误； C．由于从a到b的过程中气体的体积增大，所以气体一直对外做功，故C正确；

D．根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，从a到b的过程中，气体一直从外界吸热，故D错误。 故选C。

6. 在生产线上，常用如图所示装置来运送零件，水平传送带匀速运动，在传送带的右端上方有一弹性挡板，以避免零件滑落。在t0时刻，将零件轻放在传送带的左端，当工件运动到弹性挡板所在的位置时与挡板发生碰撞，碰撞时间不计，碰撞过程无能量损失，从零件开始运动到与挡板第二次碰撞前的过程中，零件运动的vt图像可能正确的（ ）

A. B. C. D.

【答案】A 【解析】 【分析】

【详解】ABC．工件与弹性挡杆发生碰撞前可能先做匀加速运动，当与传送带共速后一起与传送带做匀速运动；与弹性挡杆碰撞后以等大的速度反向弹回，向左做匀减速运动，因加速的加速过程中和工件与弹性挡杆碰撞后的减速过程中所受滑动摩擦力不变，所以两过程中加速度不变，速度减到零后再反向向右加速，到达挡板位置时又与传送带达到共速，同时被反向弹回，以后重复原来的过程，则图像A正确，BC错误； D．工件与弹性挡杆发生碰撞前可能先做匀加速运动，然后碰回，以后重复上述运动，碰后的加速度应该与碰前相同，故D错误； 故选A。

二、多项选择题（每小题4分，共16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4分，选对但不全的得2分，选错成不答的得0分）

7. 如图所示，a、b两束不同频率的单色光从半圆形玻璃砖底边平行射入，入射点均在玻璃砖底边圆心O的左侧，两束光进入玻璃砖后都射到O点，OO'垂直于底边，下列说法正确的是（ ）

A. 从O点射出的光有可能是单色光 B. 若这两束光为红光和蓝光，则b光是蓝光 C. 用同一装置做双缝干涉实验，b光的条纹间距较大 D. 在玻璃中，b光的速度小于a光 【答案】BD 【解析】 【分析】

【详解】A．两光束射到O′点时的入射角都等于在玻璃砖底边的折射角，根据光路可逆性可知，从O′点射出时折射角都等于射入玻璃砖底边时的入射角，而在玻璃砖底边两光束平行射入，入射角相等，所以从O′点射出时折射角相同，两光束重合，则从O′点射出的一定是一束复色光，故A错误；

B．根据光路图可知，玻璃砖对a光的折射率小于b光的折射率，则a光的频率小于b光的频率，a光的波长大于b光的波长，则a光为红光，b光为蓝光，选项B正确； C．由于条纹间距为x＝D．根据v故选BD。

8. 如图所示，平行板电容器极板倾斜放置，充电后与电源断开，有一带电的小球，从极板左侧A点沿水平方向飞入电场，并沿直线从B点飞出电场，对于此运动过程，下列分析正确的是（ ）

l，所以a光的条纹间距大于b光的条纹间距，故C错误； dc可知，在玻璃中b光的速度小于a光，故D正确。 n

A. 小球运动的加速度始终不变

C. 仅使板间距加倍，小球一定仍做直线运动 【答案】AC 【解析】 【分析】

B. 小球在运动过程中，电势能一定减小 D. B点电势一定低于A点电势

【详解】A．小球受重力和恒定的电场力，由牛顿第二定律可知，小球运动的加速度不变，故A正确； B．小球受力如图所示

由图可知，电场力与位移方向成钝角，则电场力做负功，电势能增大，故B错误； C．充电后与电源断开，即电荷量不变，由CS4πkd4πkQE

S、CQU、E得

dU可知，板间场强不变，小球受到的电场力不变，则小球一定仍做直线运动，故C正确；

D．由于不知道小球的电性，则无法确定场强方向，也无法确定电势的高低，故D错误。 故选AC。

9. 为尽快实现碧水蓝天的目标，多地的化工厂在排污管末端安装了如图所示的流量计，测量管由绝缘材料制成，其长为L、直径为D，左右两端开口，匀强磁场方向竖直向下，在前后两个内侧面a，c固定有金属板作为电极。水充满管口从左向右流经测量管时，a、c两端电压为U，将电势差转换成液体流量Q（单位时间内排出的污水体积）显示在屏上即成为流量计，判断正确的是（ ）

A. a侧电势比c侧电势高

B. a、c两点间的电势差大小与导管直径D有关 C. 污水中离子浓度越高，显示仪器的示数将越大 D. 污水流量Q与污水内离子所带电荷量有关 【答案】AB 【解析】 【分析】

【详解】A. 由左手定则可知，正离子偏向a极板，则a侧电势比c侧电势高，选项A正确； BC. 当达到平衡时

qvB即

Uacq DUacBDv

则a、c两点间的电势差大小与导管直径D有关，与离子的浓度无关，选项B正确，C错误； D. 污水流量

DUac1QD2v

44B则Q与污水内离子所带电荷量无关，选项D错误。 故选AB。

10. 如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与一质量为m、套在粗糙竖直固定杆A处的圆环相连，弹簧水平且处于原长，圆环从A处由静止开始下滑，到达C处的速度为零，ACh。如果圆环在C处获得一竖直向上的速度v，恰好能回到A处，弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g，则（ ）

A. 从A到C的下滑过程中，圆环的加速度一直减小 B. 从A下滑到C过程中弹簧的弹性势能增加量小于mgh C. 从C到A的上滑过程中，克服摩擦力做的功小于D. 圆环在C点所受合力为零 【答案】BC 【解析】 【分析】

【详解】A．圆环从A处由静止开始下滑，圆环先做加速运动，经过B处的速度最大，再做减速运动，到达C处的速度为零，所以经过B处的加速度为零，即加速度先减小，后增大，到达C处最大，C处合力不为零，AD错误；

BC．研究圆环从A处由静止开始下滑到C过程，运用动能定理列出等式

12mv 2mghWfW弹000

在C处获得一竖直向上的速度v，恰好能回到A，运用动能定理列出等式

1mghW弹Wf0mv2

2解得

1Wfmv2

4则克服摩擦力做的功为

12mv，小于 412mv 2

1W弹mv2mgh

4

所以在C处，弹簧的弹性势能为(mgh12mv) ，则从A下滑到C过程中弹簧的弹性势能增加量等于41(mghmv2)，小于mgh，BC正确。

4故选BC。

第Ⅱ卷

注意事项：

1.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。

11. 某小组设计了如图所示的实验装置验证机械能守恒定律，物块P、Q用跨过光滑定滑轮的轻绳相连，P底端固定一宽度为d的轻质遮光条，托住P，使系统处于静止状态（如图所示），用刻度尺测出遮光条所在位置A与固定在铁架台上的光电门B之间的高度差h，已知当地的重力加速度为g，P、Q的质量分别用mP和mQ表示。

(1)现将物块P从图示位置由静止释放，记下遮光条通过光电门的时间为t，则遮光条通过光电门的速度大小为_______；

(2)下列实验步骤，必要的是_________； A.准确测量出两物块的质量mP和mQ B.应选用质量和密度较大的物块进行实验 C.两物块的质量应该相等

D.需要测量出遮光条从A到达B所用的时间

(3)改变高度，重复实验，描绘出v2h图象，该图象的斜率为k，在实验误差允许范围内，若k______（用前面给出的字母表达），则验证了机械能守恒定律。

2(mPmQ)gd 【答案】 (1). (2). AB (3).

(mm)tPQ

【解析】 【分析】

【详解】(1)[1]极短时间内的平均速度等于瞬时速度，可知B点的瞬时速度为

v(2)[2]A．验证机械能守恒的表达式为

d t1d2(mPmQ)gh(mPmQ)2

2t故还需要测量P的质量mP，Q的质量mQ，故A正确；

B．选用质量和密度较大的物块进行实验可以减小因空气阻力而带来的系统误差，故B正确；

C．释放P物体后需要P向下加速通过光电门，Q向上加速，则需要P的质量大于Q的质量，故C错误； D．物块P从A点到达B点时P和Q组成的系统动能增加量为

11d22Ek(mPmQ)v(mPmQ)2

22t系统重力势能的减小量为

Ep(mPmQ)gh

故不需要测量出遮光条从A到达B所用的时间就能验证机械能守恒，故D错误； 故必要的实验步骤选AB。

(3)[3]根据验证机械能守恒定律需要的表达式为

(mPmQ)gh变形为

1(mPmQ)v2 2v则v2h图象的斜率为

22(mPmQ)g(mPmQ)h

k2(mPmQ)g(mPmQ)2(mPmQ)g(mPmQ)

故在实验误差允许范围内，k，则验证了机械能守恒定律。

12. 手机电池多为锂电池，这种电池的电动势并不是一个定值，刚充满的电池电动势约4.2V，在使用过程中降低到3.2V时建议终止放电，为尽可能精确地测量出某手机电池刚充满电时的电动势，可供选用的器材

如下

A.电流表A：量程0B电压表V：量程015V、内阻3kΩ C.滑动变阻器R：最大阻值5Ω D.电阻箱R:09999Ω E.待测手机电池E F.一个开关及导线若干

(1)为使实验具有尽可能高的精度，下列电路中，应选用______；

A.

.0.6A、内阻0.6Ω

B. C. D.

(2)根据设计的电路，用图像法处理数据，为保证得到的图像为直线，应做________随_______变化的图像； (3)若已知该图像斜率的绝对值为k，纵截距的绝对值为b，则电源电动势的大小为______。 【答案】 (1). D (2). 电流表A示数的倒数【解析】 【分析】

【详解】(1)[1]由实验给出的仪器可知，电压表的量程太大，滑动变阻器的阻值太小，因而应选用电流表与电阻箱的方式连接，电路如下图所示

11 (3). 电阻箱示数R (4). E

kI

故选D电路图。

(2)[2]由电路图和闭合电路欧姆定律有

E=I（r+R+RA）

整理可得

R11rRA IEEE1为使图像为直线，应做电流表A示数的倒数随电阻箱的示数R变化的图像。

I[3]随电阻箱的示数R变化的图像。 [4]由题设条件可知

k解得

1 E1 kE13. 如图所示，真空中一对平行金属板长为L，两板间有垂直板面向上的匀强电场，质量为m、电荷量为q的带负电粒子以速度v0从两板中央沿中线进入电场，粒子射出平行板时速度方向与中线夹角为，板右侧有上、下范围足够大的有界匀强磁场区域，磁场方向与纸面垂直，磁场边界与两板中线垂直，两边界间距离为d，不计粒子重力，忽略板外空间的电场，求： (1)匀强电场的场强大小E；

(2)欲使粒子经磁场偏转后垂直于右边界穿出，磁感应强度B； (3)欲使粒子经磁场偏转后从左边界穿出，求磁感应强度的最小值Bm。

mv0sinmv01+cosmv02tan(3) 【答案】(1) ；(2)

qdcosqLqdcos【解析】 【分析】

【详解】(1)粒子在匀强电场中做类平抛运动，运动时间

t加速度

L v0a粒子离开匀强电场时，在电场方向的速度

qE mvyat由

qEL mv0

tan=得

vyv0qEL mv02mv02tanE

qL(2)粒子经磁场偏转后垂直于右边界穿出，如图

则

v粒子在磁场中做匀速圆周运动

v0d，r cossinv2qvBm

r

解得

Bmvmv0sin qrqdcos(3)欲使粒子经磁场偏转后从左边界穿出，粒子在磁场中运动的圆周与磁场的右边界相切时磁感应强度的最小，如图

则

drrcos

解得

r由

d

1cosv2qvBm

r因此

Bmmvmv01+cos qrqdcos14. 如图甲所示，水平面上固定一个10匝的边长为L10cm、电阻为r2.0的正方形线圈，线圈端点a、b通过导线与间距为d0.5m的足够长平行倾斜金属导轨相连，导轨与水平方向的夹角30，金属杆MN质量为m0.1kg，电阻为R1Ω，放在导轨足够高处与导轨垂直且接触良好。已知整个线圈处于竖直向下磁场中，磁感应强度B0随时间的变化如图乙所示，从t00.2s时刻起该磁场不再变化；倾斜导轨处于垂直于轨道平面向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B1T，忽略其余电阻，重力加速度为

g10m/s2，已知0(1)0t0时间内金属杆MN刚好不下滑，设最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，求：

t0时间内，ab两点之间的电势差Uab；

(2)t0时刻后，MN从静止开始下滑，求MN所能达到的最大速度vm；

(3)MN从开始下滑到速度v2m/s过程中，沿导轨下滑的距离为x1.6m，求该过程MN上产生的焦耳热Q。

【答案】(1)0.4V；(2)6m/s；(3)0.2J 【解析】

【分析】 【详解】(1) 0t0时间内线圈内产生的感应电动势

En回路中的电流

B22.4L100.12V=1.2V t0.2E1.2A=0.4A Rr21Iab两点之间的电势差

UabIR0.4V；

(2)t0时刻后，MN由静止开始下滑，当达到最大速度时，安培力等于重力向下的分量，则

B解得

Bdvmdmgsin rRvm=6m/s

(3)由能量关系可知

1mgxsin30mv2Q

2RQMNQ

Rr解得

QMN=0.2J

15. 如图所示，水平轨道左端固定一轻弹簧，弹簧右端可自由伸长到O点，轨道右端与一光滑竖直半圆轨道相连，圆轨道半径R0.5m，圆轨道最低点为B，最高点为C，在水平轨道最右端放置小物块Q，将小物块P靠在弹簧上并压缩到A点，由静止释放，之后与Q发生正碰，碰撞过程时间很短且无机械能损失，碰后Q恰能通过圆轨道最高点C，已知物块与轨道间的动摩擦因数均为0.5，P的质量为m1kg，Q的质量为M3kg，AO0.5m，OB1.5m，重力加速度g取10m/s2，P、Q大小均忽略不计，求： (1)Q刚进入圆轨道时对轨道的压力大小；

(2)将弹簣压缩到A点时，弹簧具有弹性势能Ep； (3)与Q物体碰撞过程P物体受到的冲量大小。

【答案】(1) 180N；(2)60J；(3)15Nm 【解析】 【分析】

【详解】(1) 设Q在B处的速度vB，在C处的速度vC，碰后Q恰能通过圆轨道最高点C，在Q由牛顿第二定律得

2vCmgm

RQ从B到C过程，由动能定理可得

mg2R在B点由牛顿第二定律可得

1212mvCmvB 222vBFmgm

R联立可解得F=180N，即Q刚进入圆轨道时对轨道的压力大小为180N。

(2) P、Q碰撞过程时间很短且无机械能损失，满足动量守恒及机械能守恒，设P与Q碰前的速度为v0，碰后P的速度为v1，可得

mv0mv1MvB

121212mv0mv1MvB 222弹簧把P弹开至碰前过程，据能量守恒得

12EpmgLABmv0

2联立可解得Ep60J。

(3) 设水平向左为正方向，与Q物体碰撞过程，根据动量定理可得，P物体受到的冲量大小

Imv1mv0

代入数据解得I15Nm。