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2025届天津市南开区高三下学期一模
物理试题
一、单选题
1. 下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是（　　）
A. 图甲中铀238核发生α衰变后的产物钍234核比铀238核少四个中子
B. 图乙中氘核和氚核核聚变成氦核并放出一个中子，核反应前后质量守恒
C. 图丙中一个氢原子从n=4的能级向基态跃迁时，最多可以放出3种不同频率的光
D. 图丁中为光电效应实验，用不同光照射某金属得到的I-U关系图，则a光频率最高
【答案】C
【解析】
【详解】A．铀238核发生α衰变后的产物钍234核，该核反应方程为
铀238核中子数为
钍234核中子数为
可知铀238核发生α衰变后的产物钍234核比铀238核少2个中子，故A错误；
B．氘核和氚核聚变成氦核并放出一个中子，核聚变过程中会释放能量，根据爱因斯坦质能方程可知 ，该反应存在质量亏损，反应前后质量并不守恒，故B错误；
C．一个氢原子从n=4的能级向基态跃迁时，最多可以放出种不同频率的光，故C正确；
D．根据光电效应方程
图丁可知c光遏止电压最大，则c光频率最高，故D错误。
故选C。
2. 茶道文化起源于中国，是一种以茶修身的生活方式。如图所示，向茶杯中倒入热水，盖上杯盖茶水漫过杯盖，在水面和杯盖间密闭了一部分空气（可视为质最和体积均不变的理想气体），过一段时间后水温降低。关于泡茶中的物理现象下列说法正确的是（　　）
A. 泡茶时，热水比冷水能快速泡出茶香，是因为温度越高每个分子动能都越大
B. 水中放入茶叶后，水的颜色由浅变深，是布朗运动现象
C. 温度降低后杯盖拿起来比较费力，是因为杯盖与杯子间的分了引力作用
D. 温度降低，杯内气体分子撞击单位面积器壁的平均作用力变小，气体对外界放热
【答案】D
【解析】
【详解】A．温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大，但不是每个分子的动能都越大，分子动能遵循统计规律，存在动能大小的分布，故A错误；
B．水中放入茶叶后，水的颜色由浅变深，是因为茶叶中的色素分子在水中扩散，扩散现象是分子的无规则运动，而布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的无规则运动，所以这不是布朗运动现象，故B错误；
C．温度降低后杯盖拿起来比较费力，是因为杯内气体做等容变化，根据查理定律（p是压强，T是温度，C是常量 ）
可知温度降低，气体压强减小，外界大气压大于杯内气体压强，产生向下的压力差，而不是因为杯盖与杯子间的分子引力作用，故C错误；
D．温度降低，根据理想气体状态方程和气体压强的微观解释，气体分子的平均动能减小，撞击单位面积器壁的平均作用力变小；同时，理想气体温度降低，内能减小，即，体积不变，（气体不对外做功，外界也不对气体做功 ），根据热力学第一定律
可得
即气体对外界放热，故D正确。
故选D。
3. 电容式加速度传感器可用于汽车安全气囊系统，传感器的核心部件为由一块固定极板和一块可前后移动的极板组成的平行板电容器，可移动极板的移动距离与汽车的加速度大小成正比。已知电容器所带电荷量始终保持不变，当汽车速度减小时，由于惯性导致极板M、N之间的相对位置发生变化，电容器M、N两极板之间的电压减小，当电压减小到某一值时，安全气襄弹出。则减速过程该电容器（　　）
A. 电容减小
B. M、N两极板间的距离减小
C. 极板间的电场强度增大
D. M板为可移动极板
【答案】B
【解析】
【详解】A．因为电荷量Q不变，电压U减小，根据
可知电容增大，故A错误；
B．因为C增大，根据
则M、N两极板间的距离d减小，故B正确；
C．极板间电场强度
又因为，
联立解得
可知电场强度不变，故C错误；
D．当汽车速度减小时，可移动极板因为惯性速度没来的及变化相对汽车向前运动，M、N两极板间的距离减小，则N板为可移动极板，故D错误。
故选B。
4. 某运动员在花样游泳比赛中，有一场景：用手拍皮球，水波向四周散开。这个场景可以简化为如图所示，波源O起振方向向下，垂直于水平介质平面做简谐运动，所激发的横波在均匀介质中向四周传播。时，离O点10m的质点A开始振动；时，离O点20m的质点B开始振动，此时质点A第3次（刚开始振动时记为第0次）回到平衡位置。下列说法正确的是（　　）
A. 该波周期为 B. 该波传播速度为10m/s
C. 时，质点A的振动方向向下 D. 该波遇到尺寸为3m的障碍物会发生明显衍射现象
【答案】D
【解析】
【详解】C．波源O起振方向向下，时，离O点10m的质点A开始振动方向与波源方向相同，起振方向向下，时，质点A第3次（刚开始振动时记为第0次）回到平衡位置，根据简谐运动规律，可得此时质点A的振动方向也向上，故C错误；
A．当波传到B点时，A点第三次回到平衡位置，可知
可得
故A错误；
B．由题意，可知波由A点传到B点经历2s，解得波速
故B错误；
D．该列波的波长为
当障碍物尺寸与波长相比，相差不大或比波长更小时，容易发生明显的衍射现象。可知该波遇到尺寸为3m的障碍物会发生明显衍射现象，故D正确。
故选D。
5. “二月二，龙抬头”是中国民间传统节日。每岁仲轿卯月之初、“龙角虽”犹从东方地平线上升起，故称“龙抬头”。0点后朝东北方天空看去，有两颗究见“角宿一”和“角宿二”，就是龙角星。该龙角星可视为双星系统，它们在相互间的万有引力作用下，绕某一点做匀速圆周运动。若“角宿一”的质量为m1、“角宿二”的质量为m2，它们中心之间的距离为L，公转周期为T，万有引力常量G。忽略自转的影响，则下列说法正确的是（　　）
A. “角宿一”的轨道半径为
B. “角宿一”和“角宿二”的向心加速度之比为m1：m2
C. “角宿一”和“角宿二”的线速度之比为m1：m2
D. “角宿一”和“角宿二”做圆周运动的向心力之比为m1：m2
【答案】A
【解析】
【详解】ABD．双星系统，角速度、周期相同，且彼此间的引力提供其向心力，则有
因为
联立解得“角宿一”的轨道半径
“角宿一”和“角宿二”的向心加速度之比为
“角宿一”和“角宿二”做圆周运动的向心力之比为
故A正确，BD错误；
联立解得
C．根据以上分析可有
根据线速度
联立以上,解得“角宿一”和“角宿二”的线速度之比为
故C错误
故选A。
二、多选题
6. 如图甲所示为“水下世界国际摄影大赛”的获奖作品，摄影师在水下对水上的景物进行拍摄，获得了美轮美奂、令人赞叹的美学效果。忽略镜头尺寸的影响，假设摄影师由水下竖直向上拍摄，光的传播路径如图乙所示，已知水的折射率为，空气中光速c=3.0×108m/s，sin37°=0.6，cos37°=0.8，下列说法正确的是（　　）
A. 光线从空气射入水中，频率不变
B. 摄影师看到的水上景物比实际位置偏低
C. 光进入水中速度变为2.25×108m/s
D. 进入镜头的光线与竖直方向的夹角最大为37°
【答案】AC
【解析】
【详解】A．光的频率由光源决定，与介质无关，所以光线由水上射入水中时，频率不变，故A正确；
B．画出光路图如图所示
可知光源成像的位置比的位置偏高，故B错误；
C．根据光速与折射率关系有
故C正确；
D．当光线在水面的入射角为时，水中光线与竖直方向夹角达到最大值，即临界角C，且有
则
故D错误。
故选AC。
7. 如图所示，缆车车厢通过悬臂固定在缆绳上，车厢连同悬臂的质量为M，车厢水平底板放置一质量为m的货物。某段时间内，在缆绳牵引下货物随车厢一起斜向上做加速度为a的匀加速直线运动。已知悬臂和车厢始终处于竖直方向，重力加速度为，缆绳的倾角为，则在这段时间内（　　）
A. 车厢对货物的支持力大小为masin
B. 车厢对货物的摩擦力大小为macos
C. 缆绳对悬臂和车厢的作用力大小大于
D. 缆绳对悬臂和车厢的作用力方向与水平方向的夹角大于θ
【答案】BCD
【解析】
【详解】A．在缆绳的牵引下货物随车厢一起斜向上做加速度为a的加速运动，沿水平和竖直进行分解加速度，分别为，
因为是匀加速运动，所以加速度恒定，故车厢对货物的支持力，故A错误；
B．水平方向，故B正确；
C．对悬臂和货物组成的系统分析，悬臂对车厢的作用力为F
则竖直方向
水平方向
则
解得，故C正确；
D．悬臂对车厢的作用力与水平的夹角为
则
所以缆绳对悬臂和车厢的作用力方向与水平方向的夹角大于θ，故D正确。
故选BCD。
8. 如图所示，矩形导线框的匝数为N，面积为S，处在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，矩形导线框以角速度绕垂直磁场方向的轴匀速转动，线框与理想变压器原线圈相连。理想变压器原、副线圈的匝数比为1:4，图示时刻线框平面与磁感线，垂直并以此时刻为计时起点，R1为定值电阻，R为滑动变阻器，交流电压表V1、V2均视为理想电表，不计线框的电阻。下列说法正确的是（　　）
A. 线框从图示位置开始转过180°的过程中，产生的平均电动势为
B. 滑动变阻器的滑片向c端滑动的过程中，R1的发热功率变大
C. 滑动变阻器的滑片向d端滑动的过程中，电压表V2的示数始终为
D. 从图示位置开始计时，线框产生的感应电动势瞬时值表达式为
【答案】AD
【解析】
【详解】A．线框从图示位置开始转过180°的过程中，经历时间
磁通量的变化量大小
产生的平均电动势为
解得
故A正确；
D．图示位置为中性面，从图示位置开始计时，线框产生的感应电动势瞬时值表达式为
故D正确；
C．线框电阻不计，电压表V1示数不变，起示数为
根据电压匝数关系有
解得
即滑动变阻器的滑片向d端滑动的过程中，电压表V2的示数始终为，故C错误；
B．结合上述可知，电压表V2示数不变，滑动变阻器的滑片向c端滑动的过程中，接入电阻增大，电流减小，则R1的发热功率变小，故B错误。
故选AD。
三、实验题
9. 某同学使用如图所示装置测量重力加速度。摆线上端固定O点，下端悬挂一小钢球，通过光电门传感器采集摆动周期。请完成以下问题：
（1）为了减少测量误差，下列做法正确的是（多选）；
A. 摆的振幅越大越好
B. 摆球质量大些、体积小些
C. 摆线尽量细些、长些、伸缩性小些
D. 实验时须使摆球在同一竖直面内摆动
（2）某次摆球在最高点接通数据采集器，数据采集器记录n（n≥3）次小球通过光电门时间为t，则该单摆的周期为__________，设该单摆摆长为L，则重力加速度g=__________（用L、n、t、π表示）。
（3）某同学用标准的实验器材和正确的实验方法测量出几组不同摆长L和周期T的数值，画出如图T2-L图像中的实线OM；如果实验中测量摆长时忘了加上摆球的半径，则该同学作出的T2-L图像为。
A. 虚线①，不平行实线OM
B. 虚线②，平行实线OM
C. 虚线③，平行实线OM
【答案】（1）BCD （2） ①. ②.
（3）B
【解析】
【小问1详解】
A．单摆在摆角小于5度时的振动为简谐运动，故A错误；
B．为减小空气阻力对实验的影响，摆球质量大些、体积小些，故B正确；
C．为保证摆长不变且减小周期测量的误差，摆线尽量细些、长些、伸缩性小些，故C正确；
D．实验时须使摆球在同一竖直面内摆动，不能使单摆成为圆锥摆，故D正确。
答案BCD
【小问2详解】
[1]小球第一次通过光电门开始计时，依次每通过两次为一周期，所以t时间为个周期，所以周期
[2]根据，解得
【小问3详解】
测量摆长时忘了加上摆球的半径，也就是将摆线的长度l作为摆长，则
斜率未受影响。
故选B。
10. 导电胶条广泛应用于电话、电子表、计算器、仪表等产品的液晶显示器与电路板的连接。某实验小组测量某导电胶条的电阻。实验过程如下：
（1）固定导电胶条，将多用电表的选择开关旋转至欧姆“×100”挡，欧姆调零后，发现指针偏转角度太大。为了较准确地进行测量，应该选择_________挡位（选填“×10”、“×1k”），并重新欧姆调零，正确操作并读数，此时刻度盘上的指针位置如图所示。测量值为_________Ω。
（2）实验小组设计电路进一步精确测量导电胶条阻值，实验室提供了以下器材：
A．待测导电胶条
B．电压表V（量程0～1V、内阻rV=300Ω）
C．电流表A1（量程0～3A、内阻rA1约为1Ω）
D．电流表A2（量程0～30mA、内阻rA2约为5Ω）
E．滑动变阻器R1（0～10Ω）
F．滑动变阻器R2（0～1kΩ）
G．定值电阻
H．电源（电动势3V、内阻不计）、开关，导线若干
实验时，要求尽可能的减小实验误差，且要求电表的示数从零开始调节。
①实验中，电流表应选___________，滑动变阻器应选____________。（选填器材前面的字母代号）
②选取合适的器材，请将设计的电路画在图乙虚线框中，并在电路图上标出所选用的相应的器材符号，导电胶条用“”表示_________。
③改变滑动变阻器滑动触头的位置，读取多组电压表和电流表的示数U和I，作出U-I关系图如图丙所示，根据图像中的数据可求得导电较条的阻值为Rx=_________Ω。（保留两位有效数字）。
【答案】（1） ①. ×10 ②. 90
（2） ①. D ②. E ③. ④. 82
【解析】
【小问1详解】
[1][2]指针偏转角度太大，说明待测电阻小，应换小倍率“×10”，根据图甲可知测量值为
【小问2详解】
[1]题意知电动势为3V，则电流中最大电流
则电流表选择A2，即选D。
[2]要求电表的示数从零开始调节，且方便调节，滑动变阻器应选择电阻小的，即选E。
[3]因为
可知电压表V量程太小，需要改成大量程电压表，即电压表V需要与串联成一个3V电压表，此时改装表内阻为
因为
故电流表A2采用外接法，故电路图如下
[4]根据电路图可知
整理得
可知斜率
解得
四、解答题
11. 已知某花炮发射器能在t1=0.2s内将花炮竖直向上发射出去，花炮的质量为m=1kg、射出的最大高度h=180m，且花炮刚好在最高点爆炸为两块物块。假设爆炸前后花炮的总质量不变，爆炸后两物块的速度均沿水平方向，落地时两落地点之间的距离s=900m，且两物块落地的水平位移比为1：4，忽略一切阻力及发射器大小，重力加速度g=10m/s2。求：
（1）求花炮发射器发射花炮时，对花炮产生的平均作用力F的大小；
（2）爆炸后两物块的质量m1、m2的大小；
（3）若花炮在最高点爆炸时有80%的化学能转化成物块的动能，求花炮在空中释放的化学能E。
【答案】（1）310N
（2）0.8kg，0.2kg
（3）2250J
【解析】
【小问1详解】
根据动量定理，发射过程中合力的冲量等于动量变化
其中 为花炮发射后的初速度。由竖直上抛的最大高度公式
解得
代入动量定理公式得
【小问2详解】
爆炸时动量守恒，则
爆炸后两物块做平抛运动，水平方向上做匀速运动，即x=vt，两物块运动时间相同，由于水平位移比为 ，所以两物块的速度比为
解得
结合总质量
解得
【小问3详解】
爆炸后两物块运动的时间为
两物块落地时两落地点之间的距离s=900m，则
解得，
两物块的动能之和为
由
解得
12. 如图所示，光滑绝缘水平面上PQ右侧有垂直水平面向上的匀强磁场（磁场区域足够大），磁场的磁感应强度大小为B，质量为m、电阻为R的单匝直角梯形金属线框ACDE放在水平面上，ED边长为L，。现给线框施加一个水平向右的推力，使线框以速度v匀速进入磁场，当A点刚进磁场时撤去推力，线框恰能全部进入磁场，线框运动过程中CD边始终与PQ垂直。求：
（1）A点刚进磁场时线框中的电流I大小和刚进磁场时撤去推力线框的加速度a的大小；
（2）从撤去推力至线框全部进入磁场的过程，线框产生的焦耳热Q；
（3）从撤去推力至线框全部进入磁场的过程，通过线框横截面的电荷量q及AE边的长度L′。
【答案】（1），
（2）
（3），
【解析】
小问1详解】
当A点刚进磁场时，感应电动势为
线框中的电流大小
线框的加速度为
【小问2详解】
根据能量守恒定律可得，线框产生的焦耳热为
【小问3详解】
线框恰能全部进磁场，即线框全部进入磁场时，速度为0，根据动量定理有，
所以
又
所以
13. 如图所示，足够大的平行挡板A1、A2竖直放置，间距6L。两板间存在两个方向相反的匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ，以水平面MN为理想分界面，Ⅰ区的磁感应强度为B0，方向垂直纸面向外。A1、A2上各有位置正对的小孔S1、S2，两孔与分界面MN的距离均为L，质量为m、电荷量为+q的粒子经宽度为d的匀强电场由静止加速后，沿水平方向从S1进入Ⅰ区，并直接偏转到MN上的P点，再进入Ⅱ区，P点与A1板的距离是L的k倍。不计重力。
（1）若k=1，求匀强电场的电场强度E的大小；
（2）若k=1，求粒子从S1进入磁场区域至从S2射出所用时间的最短时间t和此时Ⅱ区域磁感应强度B1的大小。
（3）若2【答案】（1）
（2），
（3）
【解析】
【小问1详解】
粒子在电场中加速，由动能定理知
粒子在Ⅰ区由洛伦兹力提供向心力
当k=1时，由几何关系可知
联立解得
【小问2详解】
当k=1时，要使粒子从S1进入磁场区域至从S2射出所用时间最短，则粒子在磁场中运动的圆心角最小，轨迹如图所示
由几何可知
其中
则
粒子在Ⅱ区域由
可得
用时
，
解得
【小问3详解】
2由几何关系可知
解得
在Ⅰ区由洛伦兹力提供向心力
解得
粒子在Ⅱ区域由
由对称及几何关系知
解得
解得

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