天津市2021～2022学年度第一学期期中五校联考高三物理一、单项选择题（本题共5小题，每题5分，共25分，每小题的四个选项中，只有一个是正确的）1．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。以下四个选项中与扭秤实验中思想方法相同的是（）测量瞬时速度A．研究力的合成规律B．探究加速度与力、质量的关系C．观察桌面形变D．2．采用动力学方法在太空舱里测物体质量的原理如下：先对标准物体m1施加一水平推力，测得其加速度a1为，然后将标准物体与待测物体m2紧靠在一起，施加同一水平推力，测得共同加速度a2为。己知标准物体质量，则待测物体质量为（）A．B．
C．D．3．2021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，地球表面的重力加速度为，卫星在半径为的近地圆形轨道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10：1B．飞船在轨道Ⅰ上稳定飞行经过A处的加速度等于飞船在轨道Ⅱ上稳定飞行经过A的加速度C．卫星在轨道Ⅲ的运行速率大于D．卫星在轨道Ⅰ和Ⅱ上的机械能相等4．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OC．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5．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）二、不定项选择题（本题共3小题，每题5分，共15分，每小题给出的的四个选项中，都有多个是正确的，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，选错或不答的得0分）6．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7．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°，且过程中保持结点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OB的拉力先减小再增大B．绳OA的拉力一直减小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8．如图1所示，足够长的木板静置于光滑水平面上，其上放置小滑块A，滑块A受到随时间变化的水平拉力作用时，用传感器测出滑块A的加速度，得到如图2所示的图像，已知取，则（）
A．滑块A的质量为B．木板B的质量为C．当时，木板B的加速度为D．滑块A与木板B间的动摩擦因数为0.4二、填空题（本题共2小题，每空2分，共12分）9．（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，右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）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．可以用或者计算某点速度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cm，cm，cm，重锤的质量为1.00kg，（g取9.8）。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、以为纵轴作出了如图所示的图线，图线的斜率近似等于_________。A．19.6B．9.8C．4.90D．3.20四、计算题10．（14分）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。已知传送带顺时针匀速运行的速度为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）滑块到达底端B时对轨道压力的大小F（2）滑块与传送带间的动摩擦因数μ（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
11．（16分）如图所示，倾角为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，质量为的物块放在斜面上，绕过斜面顶端定滑轮的细线一端连接在上，另一端连接在质量为的物块上，用手托着物块，使物块与轻弹簧刚好接触但不挤压，滑轮右边的细线与斜面平行，物块与斜面间的动摩擦因数μ=0.5，重力加速度为。迅速放手，当物块向上运动的距离时(此时物体B未落地），细线断开，物块向上运动到最高点后又向下运动，压缩弹簧至最低点后，物块被反弹，至弹簧刚好恢复原长时物块的速度为零，，。求：（1）细线断开后物块向上运动的距离s（2）物块向下运动至与弹簧刚好接触时的速度大小v（3）弹簧被压缩后具有的最大弹性势能Ep
12．（18分）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）已知M87星系黑洞的质量为M=1.05×1040kg，万有引力常量为G=6×10-11N•m2/kg2，取距黑洞无穷远处为零势能面，引力势能表达式为。①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；②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）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<hν2①请定性地画出光子的能量E随频率ν变化的图像；②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、Rs表示）。M87星系黑洞EOv
天津市2021～2022学年度第一学期期中五校联考高三物理参考答案一、单项选择题（本题共5小题，每题5分，共25分，每小题的四个选项中，只有一个是正确的）题号12345答案DBBDD二、不定项选择题（本题共3小题，每题5分，共15分，每小题给出的的四个选项中，都有多个是正确的，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，选错或不答的得0分）题号678答案ACCDAD三、填空题（本题共2小题，每空2分，共12分）9.（1）①10②0.75（2）①B②1.881.92③B四、计算题10.（14分）【答案】（1）60N；（2）0.3；（3）4J解：（1）滑块由A到B的过程中，由动能定理得（2分）在B点（2分）根据牛顿第三定律得（1分）F=FN=60N（1分）（2）滑块在从B到C运动过程中，由牛顿第二定律得μmg=ma（1分）由运动学公式得（1分）联立解得（2分）（3）滑块从B到C运动过程，设运动时间为t，得（1分）
产生的热量（2分）联立解得（1分）11.（16分）【答案】（1）；（2），（3）解：（1）撤去手时，设物块向上运动的加速度为，对、整体解得（3分）当物块向上运动的距离时，由得速度（1分）细线断后，物块向上运动时mgsinθ+μmgcosθ=ma2得加速度大小为（3分）细线断后，物块继续向上运动的距离（1分）※或:由系统能量守恒得（4分）动能定理得（3分）（1分）（2）根据动能定理（2分）解得（1分）（3）物块压缩弹簧后至最低点，设弹簧的最大压缩量为，根据能量守恒（2分）物块被反弹后，根据能量守恒有（2分）解得（1分）
12.（18分）【答案】（1）①，②；（2）见解析解：（1）①由能量守恒得（2分）解得（2分）②由题意有，（1分）由可得M87星系黑洞的施瓦西半径（2分）（2）①光子能量为，（1分）其中为普朗克常量，则光子的能量E随频率ν变化的图像如图所示（1分）②设时间Δt内，视界表面发生的总创生次数为N，视界表面积为S，逃逸频率内的光子平均能量为，能发生霍金辐射的创生比率为η，则：（1分）（2分）（2分）又因为hν1<E0<hν2，得（2分）所以（2分）
