天津市五校联考2022届高三上学期物理期中考试试卷

更新时间：2021-12-06 浏览次数：83 类型：期中考试

一、单选题

1. (2021高一下·宁德期末) 英国物理学家卡文迪许巧妙地利用如图所示的扭秤装置，第一次在实验室里较精确地测出万有引力常量。以下四个选项中与此实验中思想方法相同的是（）

A . 测量瞬时速度 B . 研究力的合成规律 C . 观察桌面形变 D . 探究加速度与力、质量的关系

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2. (2021高三上·天津期中) 在太空舱里测物体质量的原理如下：先对标准物体施加一水平推力 $\text{[math]}$ ，测得其加速度为 $\text{[math]}$ ，然后将标准物体与待测物体紧靠在一起，施加同一水平推力 $\text{[math]}$ ，测得共同加速度为 $\text{[math]}$ 。已知标准物体质量 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，则待测物体质量 $\text{[math]}$ 为（）

A . $\text{[math]}$ B . $\text{[math]}$ C . $\text{[math]}$ D . $\text{[math]}$

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3. (2021高三上·天津期中) 2021年7月6日，我国成功将“天链一号05”卫星发射升空，卫星进入预定轨道，天链系列卫星为我国信息传送发挥了重要作用。如图所示，设地球半径为 $\text{[math]}$ ，地球表面的重力加速度为 $\text{[math]}$ ，卫星在半径为 $\text{[math]}$ 的近地圆形轨道Ⅰ上运动，到达轨道的A点时点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道的远地点 $\text{[math]}$ 时，再次点火进入轨道半径为5R的圆形轨道Ⅲ绕地球做圆周运动，设卫星质量保持不变。则（）

A . 卫星在轨道Ⅰ、Ⅲ上运行的周期之比为10∶1 B . 卫星在轨道Ⅰ上稳定飞行经过A处的加速度等于卫星在轨道Ⅱ上稳定飞行经过A处的加速度 C . 卫星在轨道Ⅲ的运行速率大于 $\text{[math]}$ D . 卫星在轨道Ⅰ和Ⅱ上的机械能相等

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4. (2021高三上·天津期中) 物理课上老师做了如下面图中的演示：将铁锁（可看成质点）从鼻尖处无初速度释放后，保持自己的头部位置不动，忽略空气阻力。以下说法正确的是（）

A . 铁锁第一次返回时会撞击鼻尖 B . 铁锁刚释放时，它的加速度方向指向圆心O C . 从最高点下摆到最低点过程中，角速度保持不变 D . 从最高点下摆到最低点过程中，向心加速度一直增大

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5. (2021高三上·天津期中) 在一光滑水平面内建立平面直角坐标系，一个小物体从t=0时刻起，由坐标原点（0，0）开始运动，其沿x轴和y轴方向运动的速度-时间图像分别如图甲、乙所示，下列说法中正确的是（）

A . 0～2s内物体沿x轴做类平抛运动 B . 2～4s内物体继续做匀加速直线运动，但加速度沿y轴方向 C . 4s末物体坐标为（4m，4m） D . 4s末物体坐标为（6m，2m）

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二、多选题

6. (2021高三上·天津期中) 下列说法正确的是（）

A . 比结合能小的原子核结合成比结合能大的原子核时一定放出核能 B . 根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能增大，核外电子的运动速度减小 C . 某一频率的光照射到某金属表面可以发生光电效应，入射光频率越高，光电子的最大初动能越大 D . 铋210的半衰期是5天，1克铋210经过10天衰变，总质量变为0.25克

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7. (2021高一上·滨城期中) 如图所示，顶端附有光滑定滑轮的斜面体静止在粗糙水平地面上，三条细绳结于O点。一条绳跨过定滑轮平行于斜面连接物块P，一条绳连接小球Q，P、Q两物体处于静止状态，另一条绳OA受外力F的作用，处于水平方向。现缓慢逆时针改变绳OA的方向至θ＜90°，且保持结点O位置不变，整个装置始终处于静止状态。下列说法正确的是（）

A . 绳OA的拉力一直减小 B . 绳OB的拉力先减小再增大 C . 地面对斜面体有向左的摩擦力 D . 地面对斜面体的支持力不断减小

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8. (2021高三上·天津期中) 如图1所示，足够长的木板 $\text{[math]}$ 静置于光滑水平面上，其上放置小滑块A，滑块A受到随时间 $\text{[math]}$ 变化的水平拉力 $\text{[math]}$ 作用时，用传感器测出滑块A的加速度 $\text{[math]}$ ，得到如图2所示的 $\text{[math]}$ 图像，已知 $\text{[math]}$ 取 $\text{[math]}$ ，则（）

A . 滑块A的质量为 $\text{[math]}$ B . 木板B的质量为 $\text{[math]}$ C . 当 $\text{[math]}$ 时，木板B的加速度为 $\text{[math]}$ D . 滑块A与木板B间的动摩擦因数为0.4

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三、实验题

9. (2021高三上·天津期中)
1. （1）几位同学用数码相机拍摄录像的方法研究小球做平抛运动的规律，下图为通过逐帧分析的方法得到的小球做平抛运动画面的一部分。已知图中背景方格的边长均为2.5cm，已知重力加速度g=10m/s² ，那么他们通过分析照片可得：
  ① 照片的闪光频率为Hz。
  
  ② 小球做平抛运动的初速度的大小为m/s。
2. （2）如图是用“落体法”验证机械能守恒定律的实验装置。
  
  ①下列做法正确的有（填正确答案序号）。
  
  A．必须要称出重物的质量
  
  B．图中两限位孔必须在同一竖直线上
  
  C．数据处理时，应选择纸带上距离较近的两点作为初、末位置
  
  D．可以用 $\text{[math]}$ 或者 $\text{[math]}$ 计算某点速度
  
  ②选出一条清晰的纸带如图所示，其中O点为纸带上打点计时器打下的第一个清晰的点，A、B、C为三个计数点，打点计时器通过频率为50Hz的交变电流。用刻度尺测得 $\text{[math]}$ cm， $\text{[math]}$ cm， $\text{[math]}$ cm，重锤的质量为1.00kg，（g取9.8 $\text{[math]}$ ）。甲同学根据以上数据算出：当打点计时器打到B点时重锤的重力势能比开始下落时减少了J；此时重锤的速度为m/s。（结果均保留三位有效数字）
  
  ③某同学利用他自己实验时打出的纸带，测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点O的距离h，算出了各计数点对应的速度v，然后以h为横轴、以 $\text{[math]}$ 为纵轴作出了如图所示的图线，图线的斜率的数值近似等于。
  
  A.19.6 B.9.8 C.4.90 D.3.20
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四、解答题

10. (2021高三上·静海月考) 如图所示，一质量为m=2kg的滑块从半径为R=0.2m的光滑四分之一圆弧轨道的顶端A处由静止滑下，A点和圆弧对应的圆心O点等高，圆弧的底端B与水平传送带平滑相接．已知传送带匀速运行的速度为v₀=4m/s，B点到传送带右端C点的距离为L=2m．当滑块滑到传送带的右端C时，其速度恰好与传送带的速度相同．（g=10m/s²），求：
1. （1）滑块到达底端B时对轨道的压力；
2. （2）滑块与传送带间的动摩擦因数μ；
3. （3）此过程中，由于滑块与传送带之间的摩擦而产生的热量Q．
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11. (2021高三上·天津期中) 如图所示，倾角为 $\text{[math]}$ 足够长的斜面体固定在水平地面上，轻弹簧下端固定在斜面的底端，质量为 $\text{[math]}$ 的物块 $\text{[math]}$ 放在斜面上，绕过斜面顶端定滑轮的细线一端连接在 $\text{[math]}$ 上，另一端连接在质量为 $\text{[math]}$ 的物块 $\text{[math]}$ 上，用手托着物块 $\text{[math]}$ ，使物块 $\text{[math]}$ 与轻弹簧刚好接触但不挤压，滑轮右边的细线与斜面平行，物块 $\text{[math]}$ 与斜面间的动摩擦因数为0.5，重力加速度为 $\text{[math]}$ 。迅速放手，当物块 $\text{[math]}$ 向上运动 $\text{[math]}$ 的距离时，细线断开，物块 $\text{[math]}$ 向上运动到最高点后又向下运动，压缩弹簧至最低点后，物块 $\text{[math]}$ 被反弹，至弹簧刚好恢复原长时物块 $\text{[math]}$ 的速度为零， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 。求：
1. （1）细线断开后物块 $\text{[math]}$ 向上运动的距离；
2. （2）物块 $\text{[math]}$ 向下运动至与弹簧刚好接触时的速度大小及弹簧被压缩后具有的最大弹性势能。
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12. (2021高三上·天津期中) 北京时间2019年4月10日晚9时许，全球多地天文学家同步公布首张黑洞真容。
1. （1）已知M87星系黑洞的质量为M=1.05´10⁴⁰kg，万有引力常量为G =6´10^-¹¹ $\text{[math]}$ ，取距黑洞无穷远处为零势能面，引力势能表达式为 $\text{[math]}$ 。
  a．某探测器质量为m，以速度v于距离黑洞中心为R处发射，此时恰能脱离黑洞引力场，求R的表达式；
  
  b．施瓦西半径（即视界半径）指光子在某天体引力作用下的逃逸半径，黑洞的施瓦西半径往往大于其内部天体的半径。已知光速为c=3´10⁸m/s，请根据R的表达式直接写出M87星系黑洞的施瓦西半径Rs的表达式，并计算出Rs的值。
2. （2）根据海森堡不确定原理，真空中的任意位置均有概率发生一对正粒子与反粒子的创生，这对粒子被称为虚粒子对，虚粒子对会在极短时间内相撞湮灭而“归还”能量，宏观上该区域没有能量变化。假设在黑洞视界表面的虚粒子对均为正反光子，若光子能量为E，当E>E₀时，反光子会落入视界，而光子会逃逸，产生霍金辐射。已知黑洞视界半径为Rs，在黑洞视界表面单位面积单位时间上发生光子创生的次数为n，发生创生的光子的频率为从ν₁到ν₂的任意频率，且每种频率的光子发生创生的几率均等。已知普朗克常量h，hν₁<E₀<hν₂。
  a．请定性地画出光子的能量E随频率ν变化的图像；
  
  b．求M87星系黑洞的霍金辐射功率P的表达式（用题中给出的物理量E₀、n、h、ν₁、ν₂、R_s表示）。
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